DE2615064A1 - Kochpfanne mit elektronisch gesteuerter temperaturregelung und ein verfahren zur herstellung derselben - Google Patents

Description

• Kochpfanne mit elektronisch gesteuerter Temperatur-
• regelung und ein Verfahren zur Herstellung derselben Die vorliegende Erfindung betrifft elektrisch beheizte Kochpfannen, die mit Temperaturregelung versehen sind. Bei derartigentSfannen kann die Speisenbereitung bei genau eingestellter Temperatur erfolgen und dies ist innerhalb weiter Grenzen unabhängig vom Inhalt der Pfanne.
• Früher bekannte Kochpfannen dieser Art sind mit elektrischen Drahtheizkörpern versehen, die in eine Isolierschicht eingebettet und durch einen einstellbaren Thermostaten steuerbar sind. Derartige Pfannen weisen meist eine grosse thermische Masse auf, die lange Aufwärmzeit und ein hohes Mass an "Nachwärme" mit sich bringt, die nicht ausgenützt werden kann.
• Diese thermische Trägheit bringt mit sich, dass die Befolgung des Reglers in solchen Pfannen unbefriedigend ist. Es war daher als wùnschenswert anzusehen; Mittel zu finden, um die thermische Trägheit zu vermindern und den Wirkungsgrad der Heizanordnung zu erhöhen, wodurch Energie eingespart werden kann.
• Der .NorliegendenErfindung liegt die Aufgabe zugrunde,' ein Kochpfannenelement, vorzugsweise in Folienform, Anschlussorgane, Temperaturgeber und einen elektronischen Reglerkreis zu entwickeln, dem Angaben in Bezug auf die Temperatur der Pfanne zugeführt werden und der auf Grund derselben die Energiezufuhr zu dem Element regelt.
• Eine Lösung dieser Aufgabe wird in der vorliegenden Erfindung vorgesehen, die im Prinzip gekennzeichnet ist durch die Konstruktion des Heizelements, die Montage desselben an der Kochpfanne und die Kombination mit dem Temperaturgeber.
• Der Gegenstand der Erfindung umfasst einen elektronische Reglerkreis als eine Komplettierung derselben derartige Kreise sind jedoch grundsä-tzlicn von früher her bekannt.
• Eine Kochpfanne mit verminderter thermischer Trägheit und erhöhtem Wirkungsgrad der eingangs beschriebenen Art wird erfindungsgemäss so ausgeführt, dass das Element aus einer geschlitzten Metallfolie, sowie aus einer dieselbe tragenden und schützenden Folie, vorzugsweise aus Kunststoff, die mittels Druck und Wärme an der Aussenseite des Pfannenbodens angebracht ist, besteht.
• Im folgenden wird die Ausführung von Kochpfannengemäss der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben.
• Dabei zeigen: Fig 1 eine Kochpfanne im Schnitt, versehen mit Folienelement, Fig. 2 einen Ausschnitt des Bodens in der Kochpfanne im Schnitt, Fig. 3 die Kochpfanne von unten gesehen mit teilweise sichtbarem Folienelement, Fig. 4 eine Variante der Ausführung (teilweise abgedeckt) des Folienelements nach Fig. 3, Fig. 5 ein Blockschema der Regelkreise.
• Die Kochpfanne 1 weist zweckentsprechend einen plangedrehten Aluminium Stahl- oder Kupferboden 2 auf, ausserhalb dessen ein Folienelement 3 angebracht ist. Das Folienelement besteht hier aus einem hitzebeständigen Basismaterial 4, wie etwa glasfaserverstärktem Silikongmmmi, Polyamidimid, Polyimid,' Polytetrafluoroäthylen o.dgl, und einer Metallfolie 5, welche in ein kompliziertes Muster von Zickzackkurven gepresst oder geätzt ist, so dass eine lange Strombahn durch das Element zwischen den Anschlusspolen 6, 7 erhalten wird. Der Metallfilm ist sehr dünn, und um eine Beschädigung an demselben zu vermeiden, wird der genannte Kunststoffilm als Träger verwendet, der gleichzeitig die Haftung des Elementes am Boden der Kochpfanne sicherstellt. In einer bevorzugten Ausführung wird ein nicht ausgehärteter Kunststoff, beispielsweise Polyamidimid, in welchem ein Rückstand von Lösungsmittel vorhanden ist, als Basismaterial verwendet. Das Anbringen des Elementes erfolgt so, dass der Boden außenwandig mit einer Schicht von Kunststofflack, beispielsweise Polyamidimid, bestrichen wird, dessen Lösungsmittel bis auf einen Rückstand von wenigen Prozenten abgedunstet wird. Das Folienelement wird mit dem Basismaterial gegen die Lackschicht gelegt, und es wird Wärme und Druck zugeführt. Schliesslich wird die klebfuge einem Alteromgsverfahren, zum Beispiel einer kontrollierten Erwärmung im Ofen, ausgesetzt.
• Zum Schutze des Elements gegen Beschädigung wird ein Glasgewebe 9 sowie u.U. eine Schutzplatte ausserhalb des eigentlichen Elements angebracht.
• Neben den Leiterschleifen 8 enthält das Element einen Temperaturgeber in der Form von einer oder mehreren Schleifen 10, die rundum die Peripherie (Fig. 3) oder in kreuzweisen Spalten 11 (Fig. 4) eingelegt sind. Das Material in diesen Schleifen weist einen genügend grossen Temperaturkoeffizienten auf, um in einer Messanordnung ein eindeutiges Signal zu erhalten, das von der Temperatur der Pfanne abhängig ist.
• Bei der Ausführung der Schleifen besteht grosse Wahlfreiheit, um eine Plazierung für die bestmögliche Erfassung der Bodentemperatur zu erhalten. In Fig. 3 und 4 ist ein raar von Beispielen für die Placieruiig der Schleifen wiedergegeben.
• Die Kochpfanne ist mit Füssen versehen, die entweder in der Form von Höckern 12 oder in der eines Rings rundum die Peripherie, der gleichzeitig die Kante des Folienelementes und die Anschlüsse zum Element abdeckt, sein können. An der Manteloberfläche der Pfanne ist eine Anschlussvorrichtung 13 mit fünf Polen angebracht: Zwei für Handschleifen, zwei für die Temperaturgeber und einer zur Erdung. Im Anschluss an den Boden der Kochpfanne, mit Kupplung an die Anschlussvorrichtung, ist ein Ueberhitzungsschutz in Schmelsicherungsbauart vorhanden (nicht dargestellt).
• Anschließend soll in Kürze die Steuervorrichtung zur Regulierung der Energiezufuhr zur Kochpfanne anhand von Fig. 5 beschrieben werden.
• Der Temperaturgeber bildet einen Teil einer Brückenschaltung 14. Im gegenüberliegenden Brückenzweig befindet sich ein Einstellpotentiometer. Ein Komparator 15 steuert eine Triggerschaltung 16, so dass diese aktiv bleibt so lange der Widerstand des Gebers niedriger ist als der bei der jeweiligen Einstellung des Potentiometers für eine Abgleichung der Brücke erforderliche Wert, d.h. so lange die Pfanne kälter als die Solltemperatur ist. Wenn die Temperatur, und damit der Geberwiderstand, ansteigen, so dass sich die Brücke dem Abgleich nähert, beginnt die in die Brücke von einem Sägezahngenerator 17 einsummierte Sägezahnspannung auf den Abgleich einzuwirken, so dass der Komparator während umso längeren Zeitabschnitten umschlägt je mehr die Temperatur steigt. Wenn die Triggerschaltung aktiv ist, wird dem Folienelement Kraft zugeführt; d.h. die Kraft wird für desto längere Zeitspannen ausgeschaltet, je mehr sich die Pfannenbodentemperatur dem eingestellten Wert nähert (proportional wirkende Regelung). Zur Anzeige 18 ist über dem Element eine Glimmlampe angelegt. Sie gibt bei kalter Pfanne ein stetiges Licht ab, doch wenn sich die Temperatur dem Sollwert nähert, beginnt die Lampe zu blinken und setzt dies mit abnehmenden Einschaltperioden fort, je mehr sich die Temperatur dem richtigen Wert nähert.
• Die Brücke und der Komparator werden von einem Netzanschlussgerät 19 mit Gleichrichter, das von einem Transformator betrieben wird, mit Spannung gespeist. Eine zweite Wicklung des gleichen Transformators versieht die Triggerschaltung 16 mit Speisespannung. Die Triggerschaltung wird über einen sogenannten Opto-Kuppler aktiviert, beispielsweise eine Kombination von Photodiode und lichtausstrahlendem Organ, um eine galvanische Trennung zwischen Reglerseite (Potentiometer, Geber) und Netzseite sicherzustellen.
• Das Kraftsteuergerät 20 ist ein sogenannter Triac. Dieser ist zwecks Kühlung isoliert auf einem Blechwinkel montiert, der auch zur mechanischen Unterstützung des Reglerkreises dient. Der Blechwinkel allein stellt keine genügende Kühloberfläche dar, sondern muss auf einer genügend grossen Blechoberfläche o.dgl. montiert werden.
• Die Kupplungsfrequenz ist ca. 1 Hz. Die Steuerung erfolgt genau in den Nulldurchgängen mittels eines Nulldurchgangsfühlers 21 und ist daher nicht funkstörend.
• Die soeben beschriebene Ausführung der Erfindung ist als Beispiel für eine Verwirklichkeitsmöglichkeit derselben anzusehen. Selbstverständlich können in Kochpfannen der hier erwähnten Art eine Anzahl von Varianten des Elementes, des Gebers und der Steuervorrichtung zur Anwendung gelangen. Was jedoch die Erfindung über das in der Technik auf diesem Gebiete übliche hinaushebt,ist die Anwesenheit des Temperaturgebers bei der Wärmequelle der Pfanne und die dabei über den ganzen Pfannenboden ausgebreitete Messzone für den in Frage stehenden Geber. Eine Methode zur Erhöhung der Genauigkeit ist in Fig. 4 dargestellt, wo eine Anzahl von extra Schleifen zu sehen sind, die durch Aufspaltung paralleler Zweige in den Kreis eingeschaltet werden können, wodurch dieser seinen Widerstand ändert. Auf Grund dieser kennzeichnenden Merkmale, die sich in den folgenden Ansprüchen wiederfinden, trägt die Erfindung dazu bei, dass gleichmässige Temperatur- und Energieverteilung, Abwesenheit von Zonen mit Uebertemperatur, schnelle Erwärmung und genaue Steuerung der Temperatur erhalten werden. L e e r s e i t e

Claims (8)

1. Pat ent ansprüche Eine Kochpfanne mit Temperaturregelung und einem unter Pfannenboden angeordneten, elektrischen Heizelement und einem Temperaturfühler, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (3) aus einer geschlitzten Metallfolie (5) sowie aus einer dieselbe tragenden und schützenden Folie (4), vorzugsweise aus Kunststoff, die mittels Druck und Wärme an der Aussenseite des Pfannenbodens (2) angebrachtist, besteht.
2. 2. Eine Kochpfanne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie aus einem nicht ausgehärteten Kunststoffmaterial besteht.
3. 3. Eine Kochpfanne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Widerstandsgeber, angeschlossen an an sich bekannte Regelkreise (14-21), aus Sonderschleifen (10) der in dem Element enthaltenen Metallfolie besteht.
4. 4. Eine Kochpfanne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifen (10) rundum die Peripherie des Kochpfannenbodens verlaufen.
5. 5. Eine Ko chpfanne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifen (10) in kreuzweise Spalten (11) in der Heizelementfolie eingelegt sind.
6. 6. Eine Kochpfanne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den Sonderschleifen extra parallelgeschaltete Schleifen (22) bestehen, die zum Zwecke der Justierung in den Gesamtwiderstandsgeberkreis eingeschaltet oder ausgeschaltet werden können.
7. 7. Ein Verfahren zur Herstellung einer Kochpfanne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbringung des Heizelements die folgenden Massnahmen umfasst: Das Element wird mit der nicht ausgehärteten Kunststoffolie gegen die Aussenseite des Pfannenbodens gelegt; Druck und Wärme werden zugeführt; Das Kunststoffmaterial wird vollständig ausgehärtet.
8. 8. Ein Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Auflegen des Elementes die Aussenseite des Pfannenbodens mit einem Kunststofflack bestrichen wird, dessen Lösungsmittel bis auf einen Rückstand von wenigen Prozenten abgedunstet wird.