DE2820114C2

DE2820114C2 - Radiant heating unit especially for glass ceramic electric cooking appliances

Info

Publication number: DE2820114C2
Application number: DE19782820114
Authority: DE
Inventors: Karl 7519 Oberderdingen Fischer
Original assignee: E.G.O. Austria Elektro-Geräte GmbH, Heinsfels, Osttirol
Current assignee: EGO Austria Elektrogerate GmbH
Priority date: 1978-05-09
Filing date: 1978-05-09
Publication date: 1987-02-05
Also published as: DE2820114A1

Description

Das Hauptpatent betrifft eine Strahlungs-Heizeinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The main patent relates to a radiant heating unit according to the preamble of claim 1.

Diese Ausführungsform schafft eine besonders vorteilhafte Möglichkeit zur Anordnung der Heizwiderstände auf vielen Arten von Isolierstoffträgern, wobei vor allem die Heizwiderstände kaum gefährdet sind, an den Einbettungsstellen durchzubrennen.This embodiment provides a particularly advantageous possibility for arranging the heating resistors on many types of insulating material carriers, whereby the heating resistors in particular are hardly at risk of burning out at the embedding points.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Hauptpatent in dieser Richtung weiter zu verbessern, also eine verbesserte und noch weniger gegen partielles Durchbrennen gefährdete Befestigung der Heizwiderstände auf dem Isolierträger zu schaffen.The object of the present invention is to further improve the main patent in this direction, i.e. to create an improved fastening of the heating resistors on the insulating carrier that is even less at risk of partial burnout.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by the characterizing part of claim 1.

Durch diese Anordnung kann sichergestellt werden, daß die Heizwiderstände trotz einer ausreichenden Festlegung auf dem Isolierträger nur in einem minimalen Bereich eingebettet sind. Die wellen- oder zickzackförmige Ausbildung schafft ferner die Möglichkeit für die Heizwiderstände, sich bei der Erwärmung und der dadurch bedingten Ausdehnung etwas abzusenken, so daß es nicht vorkommen kann, daß die Heizwiderstände sich seitlich ausbiegen.This arrangement ensures that the heating resistors are only embedded in a minimal area despite being sufficiently fixed to the insulating support. The wave-shaped or zigzag-shaped design also creates the possibility for the heating resistors to sink slightly when heated and expand as a result, so that the heating resistors cannot bend sideways.

Die bevorzugte Ausbildung nach Anspruch 2 wirkt einer Wärmestaubildung in dem eingebetteten Bereich besonders wirkungsvoll entgegen.The preferred embodiment according to claim 2 counteracts the formation of heat build-up in the embedded area particularly effectively.

Bei der vorteilhaften Ausführungsform nach Anspruch 3 ist, um den eingebetteten Bereich noch kleiner zu halten, zusätzlich zu der zickzack-wellenförmigen Ausbildung der Oberfläche des Isolierträgers eine quer zur ersten Wellenrichtung verlaufende Wellung angeordnet, so daß die Scheitel zwischen den einzelnen Heizwiderständen abgesenkt sind. In die im Bereich der Heizwiderstände entstehende flach pyramidenartige Spitze können eine oder wenige Windungen der Heizwiderstände eingepreßt sein.In the advantageous embodiment according to claim 3, in order to keep the embedded area even smaller, in addition to the zigzag wave-shaped design of the surface of the insulating support, a corrugation running transversely to the first wave direction is arranged so that the peaks between the individual heating resistors are lowered. One or a few turns of the heating resistors can be pressed into the flat pyramid-like peak created in the area of the heating resistors.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigtEmbodiments of the invention are shown schematically in the drawing and are explained in more detail below. It shows

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Heizeinheit, wobei in strichpunktierten Linien eine Alternativausführung angedeutet ist, Fig. 1 is a plan view of a heating unit, with an alternative design indicated in dotted lines,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 2 is a section along the line II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1, Fig. 3 is a section along the line III-III in Fig. 1,

Fig. 4 einen vergrößerten Schnitt entsprechend der Schnittführung von Fig. 3, Fig. 4 is an enlarged section according to the section line of Fig. 3,

Fig. 5 einen vergrößerten Schnitt in der Schnittführung nach Fig. 2 einer Variante, Fig. 5 is an enlarged section in the cutting direction according to Fig. 2 of a variant,

Fig. 6 eine Draufsicht auf ein Detail einer anderen Ausführungsform und Fig. 6 is a plan view of a detail of another embodiment and

Fig. 7 einen vergrößerten Detailschnitt nach der Linie VII-VII in Fig. 6. Fig. 7 is an enlarged detailed section along the line VII-VII in Fig. 6.

Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellte Heizeinheit 11 besitzt einen Isolierträger 12 in Form einer in der Draufsicht rechteckigen und vorzugsweise quadtratischen flachen Schale mit einem Boden 13 und Rändern 14, die aus Isoliermaterial, beispielsweise einem durch Pressen verformten und durch Bindemittel ausreichend verfestigten faserigen Isoliermaterial, hergestellt sind.The heating unit 11 shown in Figs. 1 to 5 has an insulating support 12 in the form of a flat bowl which is rectangular in plan view and preferably square, with a base 13 and edges 14 which are made of insulating material, for example a fibrous insulating material which has been deformed by pressing and sufficiently consolidated by a binding agent.

Die dem Schaleninnenraum 16 zugekehrte Oberfläche 15 des Bodens 13 hat, wie insbesondere aus den Fig. 3 und 4 zu erkennen ist, eine zickzackförmige Gestaltung. Sie besteht also aus parallel zueinander verlaufenden wellenförmigen Erhebungen und Absenkungen, bei denen jedoch die Scheitel 17 relativ scharf ausgebildet sind. Die Zickzack-Gestaltung ist im übrigen relativ flach.The surface 15 of the base 13 facing the shell interior 16 has a zigzag shape, as can be seen in particular from Figs. 3 and 4. It therefore consists of wave-shaped elevations and depressions running parallel to one another, but the peaks 17 are relatively sharp. The zigzag shape is otherwise relatively flat.

In dem Innenraum 16 und auf der Oberfläche 15 ist ein Heizwiderstand 18 angeordnet, der aus einem wendelförmigen Widerstandsdraht besteht, der hin- und hergehend ( mäanderförmig) angeordnet ist, wobei aufeinanderfolgende Abschnitte 19 des Heizwiderstandes relativ dicht nebeneinander hin und zurück verlaufen. Sie sind durch U-förmige Bereiche 20 miteinander verbunden, die beispielsweise durch " Verziehen" (Glattziehen) der erhitzten Wendel im wesentlichen als glatter und ungewendelter Draht ausgebildet sind. Diese Verbindungsbereiche sind in Erhebungen 24 des Isolierträgers eingebettet, d. h. vorzugsweise vor der Erhärtung des Isolierträgers eingepreßt. Die Erhebungen können die Form von einer oder mehreren zickzackförmigen Wellen haben, so daß der eingebettete Bereich trotz ausreichender Befestigung auf ein Minimum beschränkt wird.A heating resistor 18 is arranged in the interior 16 and on the surface 15 , which consists of a helical resistance wire which is arranged in a back and forth (meandering shape), with successive sections 19 of the heating resistor running back and forth relatively close to one another. They are connected to one another by U-shaped regions 20 which are essentially formed as a smooth and uncoiled wire, for example by "distorting" (smoothing) the heated coil. These connecting regions are embedded in elevations 24 of the insulating support, ie preferably pressed in before the insulating support hardens. The elevations can have the shape of one or more zigzag waves, so that the embedded area is kept to a minimum despite adequate fastening.

Es ist zu erkennen, daß die Erstreckung der zickzackförmigen Erhebungen 21 und der dazwischen liegenden Vertiefungen 22 quer zur Erstreckung der Heizwiderstands-Abschnitte 19 verläuft, wobei aus Fig. 4 zu erkennen ist, daß die Heizwiderstände jeweils im Bereich des Scheitels 17 mit vorzugsweise nur einer, auf jeden Fall nur wenigen Windungen durch Einpressen vor dem Erhärten eingebettet sind. Dabei wird von jeder Windung nur ein geringer, der Oberfläche 15 zugekehrter Teil eingebettet, während die Windung auf dem übrigen Bereich ihres Umfanges frei liegt.It can be seen that the extension of the zigzag-shaped elevations 21 and the depressions 22 lying between them runs transversely to the extension of the heating resistor sections 19 , whereby it can be seen from Fig. 4 that the heating resistors are each embedded in the area of the apex 17 with preferably only one, in any case only a few turns by pressing in before hardening. In this case, only a small part of each turn, facing the surface 15 , is embedded, while the turn is exposed on the remaining area of its circumference.

Aus Fig. 5 ist eine Variante zu erkennen, bei der quer zu den Erhebungen 21&min; und Vertiefungen 22&min; nochmals eine Wellung vorgenommen ist, so daß die Heizwendeln auf einer durch die Schnittpunkte der Erhebungen gebildeten Spitze 23 eingebettet sind. Fig. 5 shows a variant in which a further corrugation is made transversely to the elevations 21' and depressions 22' , so that the heating coils are embedded on a tip 23 formed by the intersection points of the elevations.

Es ist zu erkennen, daß durch diese Maßnahme die Heizwendeln trotz ausreichender Festlegung auf dem Isolierträger, der damit eine leicht montierbare und handelsfähige Einheit bildet, nur in sehr geringen Bereichen eingebettet sind, so daß die Gefahr von örtlichen Überhitzungen an diesen Stellen wegfällt, die zu einem Durchbrennen führen könnte. Dazu trägt es auch bei, daß die Spiralen im Falle ihrer Ausdehnung sich der etwas zickzackförmigen Oberfläche anpassen können und damit auf der Oberfläche aufliegen, ohne sich unter Stauchung seitlich ausbiegen zu müssen. Vor allem ist aber die gesamte obere Seite der Heizwendeln frei und kann frei abstrahlen. Durch die mäanderförmige Ausbildung ist eine recht gute prozentuale Heizflächenbelegung möglich, wozu es beiträgt, daß die Heizwendeln relativ dicht benachbart liegen können, weil einerseits die zickzackförmige Ausbildung und das Verhindern von seitlichem Ausweichen die Kurzschlußgefahr verringert und andererseits eventuelle Kurzschlüsse keine großen Folgen haben, weil die Differenzspannungen zwischen den einzelnen Abschnitten 19 sehr gering sind.It can be seen that, despite being sufficiently secured to the insulating support, which thus forms an easily assembled and marketable unit, this measure means that the heating coils are only embedded in very small areas, so that the risk of local overheating at these points, which could lead to burnout, is eliminated. This is also helped by the fact that the spirals can adapt to the somewhat zigzag-shaped surface when they expand and thus rest on the surface without having to bend sideways under compression. Above all, however, the entire upper side of the heating coils is free and can radiate freely. The meandering design enables a fairly good percentage of heating surface coverage, which is helped by the fact that the heating coils can be located relatively close together because, on the one hand, the zigzag design and the prevention of lateral deflection reduce the risk of short circuits and, on the other hand, any short circuits do not have major consequences because the differential voltages between the individual sections 19 are very low.

In den Verbindungsbereichen 20 ist die freigesetzte Wärmeenergie auf einen geringen Bruchteil herabgesetzt, weil dort ungewendelter Draht verwendet wird. Dies ist dort besonders wichtig, weil durch den U-Bogen die Gefahr von Wärmestauungen besteht, wozu eine dort notwendige Befestigung durch Einbettung noch weiter beitragen würde.In the connection areas 20 , the released heat energy is reduced to a small fraction because uncoiled wire is used there. This is particularly important there because the U-bend poses the risk of heat build-up, to which the necessary fastening by embedding would contribute even further.

Zu beiden Seiten der äußeren Heizwiderstands-Abschnitte 19 verlaufen Temperaturfühler 25 von Temperatur-Schaltorgangen 26, die entweder Temperaturbegrenzer oder Temperaturregler sein können. Es kann sich hierbei um stabförmige Temperaturfühler handeln, die aus einer Ausdehnungshülse und einem sich relativ wenig ausdehnenden darin liegenden Stab bestehende Fühler handeln, die über die gesamte innere Kantenlänge des Isolierträgers reichen und in der Ebene der Heizwiderstände zwischen dem Rand 14 und dem äußeren Abschnitt 19 entlang verlaufen. Sie ragen durch eine Ausnehmung 27 im Rand 14, so daß ihr den Schalter tragender Kopf außerhalb des beheizten Bereiches liegt. In diesem Bereich ist auch der Anschluß des Heizwiderstandes 18 hindurchgeführt und kann unmittelbar an den Anschluß des Schalterkopfes angeschlossen sein, so daß dieser gleichzeitig das Anschlußteil für den Heizwiderstand bildet. Bei einer Temperaturfühleranordnung auf beiden Seiten sind somit beide Anschlüsse über die Temperaturschaltorgane vorgenommen, so daß gesonderte Anschlußteile entfallen können. Die Temperaturschaltorgane sind damit in Reihe mit dem Heizwiderstand geschaltet, so daß das Ansprechen eines Temperaturfühlers den Heizwiderstand 18 abschaltet.Temperature sensors 25 of temperature switching elements 26 run on both sides of the outer heating resistor sections 19 and can be either temperature limiters or temperature controllers. These can be rod-shaped temperature sensors consisting of an expansion sleeve and a relatively little expanding rod located therein, which extend over the entire inner edge length of the insulating support and run along the plane of the heating resistors between the edge 14 and the outer section 19. They protrude through a recess 27 in the edge 14 so that their head carrying the switch lies outside the heated area. The connection of the heating resistor 18 also runs through this area and can be connected directly to the connection of the switch head so that this simultaneously forms the connection part for the heating resistor. With a temperature sensor arrangement on both sides, both connections are made via the temperature switching elements so that separate connection parts can be omitted. The temperature switching elements are thus connected in series with the heating resistor, so that the response of a temperature sensor switches off the heating resistor 18 .

Als Variante ist in den Fig. 1 und 2 ein Temperaturschaltorgan 26&min; vorgesehen, das gleich ausgebildet sein kann, wie die bereits beschriebenen. Sein Temperaturfühler 25&min; liegt etwas unterhalb der Ebene der Heizwiderstände in einer Vertiefung 28 des Isolierträgers, die die Rippen 21 durchbricht. Auch hier ist aber der Temperaturfühler parallel zu den Abschnitten 19, und zwar in unmittelbarer Nachbarschaft zu zwei Abschnitten vorgesehen, so daß er einen guten Zugriff zu der Temperatur der Heizwiderstände hat. Der beschriebenen Temperaturfühleranordnung mit Parallelanordnung zu Heizwiderständen ist eine besonders wirksame Regelung und Temperaturbegrenzung eigen, die zur Vermeidung von Übertemperaturen in der Glaskeramikplatte beiträgt. As a variant, a temperature switching element 26' is provided in Figs. 1 and 2, which can be designed in the same way as those already described. Its temperature sensor 25' is located slightly below the level of the heating resistors in a recess 28 in the insulating support, which breaks through the ribs 21. Here too, however, the temperature sensor is provided parallel to the sections 19 , in the immediate vicinity of two sections, so that it has good access to the temperature of the heating resistors. The described temperature sensor arrangement with parallel arrangement to heating resistors has a particularly effective control and temperature limitation, which helps to avoid excess temperatures in the glass ceramic plate.

Die Heizeinheit 11&min;, von der in Fig. 6 ein Teil dargestellt ist, entspricht bezüglich der Ausbildung des Isolierträgers und der Ausbildung und Anordnung der Heizwiderstände der Ausführung nach Fig. 1. Es ist lediglich eine andere Anordnung des Temperatur-Schaltorganes 26 a vorgesehen. Der zugehörige Temperaturfühler 25 a, ebenfalls ein Stabfühler, liegt, wie aus Fig. 7 zu erkennen ist, in einer tiefen Ausnehmung 30 im Boden 13 a des Isolierträgers 12 a. Die Ausnehmung und damit der Temperaturfühler 25 a verläuft quer zur Anordnung der einzelnen Abschnitte 19 des Heizwiderstandes 18. Da der Fühler 25 a relativ dicht unterhalb der Heizwiderstände verläuft, ist die Ausnehmung 30 mit einer Abdeckung 31 in Form einer Quarzglasscheibe versehen. Es wäre hier auch möglich, den Fühler mit einem Überzug aus einem hochtemperaturfesten, isolierenden aber wärmestrahlungsdurchlässigen Material zu versehen.The heating unit 11' , part of which is shown in Fig. 6, corresponds to the design of the insulating support and the design and arrangement of the heating resistors to the design according to Fig. 1. Only a different arrangement of the temperature switching element 26a is provided. The associated temperature sensor 25a , also a rod sensor, is located, as can be seen from Fig. 7, in a deep recess 30 in the base 13a of the insulating support 12a . The recess and thus the temperature sensor 25a runs transversely to the arrangement of the individual sections 19 of the heating resistor 18. Since the sensor 25a runs relatively close below the heating resistors , the recess 30 is provided with a cover 31 in the form of a quartz glass disk. It would also be possible here to provide the sensor with a coating made of a high-temperature-resistant, insulating but heat-radiation-permeable material.

Von dem dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel sind zahlreiche Abwandlungen im Rahmen der Erfindung möglich. So könnte beispielsweise auch eine zickzackförmige Ausbildung gewählt werden, bei der im Bereich der Vertiefungen 22 ein flacheres Stück zwischengeschaltet ist. Bei der Festlegung der Heizwiderstände sollte vor allem darauf geachtet werden, daß die Scheitel 17 relativ spitz sind, damit der eigebettete Bereich der Heizwendeln relativ klein wird. Statt, wie beschrieben, zur Beheizung einer Glaskeramik-Kochplatte, kann die Heizeinheit auch zur Beheizung anderer Gegenstände, z. B. in Industrieöfen oder zur Erhitzung von Gefäßen, eingesetzt werden.Numerous modifications of the embodiment shown and described are possible within the scope of the invention. For example, a zigzag-shaped design could be chosen in which a flatter section is inserted in the area of the depressions 22. When determining the heating resistors, particular attention should be paid to ensuring that the vertices 17 are relatively pointed so that the embedded area of the heating coils is relatively small. Instead of being used to heat a glass ceramic hotplate as described, the heating unit can also be used to heat other objects, e.g. in industrial furnaces or to heat vessels.

Claims

1. Radiant heating unit, in particular for glass ceramic electric cooking appliances, with heating resistors which are arranged on an insulating support which is essentially flat in the heating area and which, according to patent 27 29 929, has elevations formed therefrom into which the heating resistors are partially embedded, which otherwise run essentially unembedded on the surface of the insulating support, characterized in that the surface ( 15 ) of the insulating support ( 12, 12a ) has a flat, wave-shaped design in cross-section, the wave crests ( 17 ) running essentially transversely to the extension of the heating resistors ( 18 ) forming the elevations ( 21 ) into which the heating resistors ( 18 ) are partially embedded.

2. Heating unit according to claim 1, characterized in that the elevations ( 21 ) have substantially straight flanks and embed only one or very few turns of the helical heating resistors.

3. Heating unit according to claim 1 or 2, characterized in that the surface ( 15 ) has a wave-shaped formation running longitudinally to the extension of the heating resistors ( 18 ), which cuts the corrugation running transversely to the extension of the heating resistors ( 18 ) to form pyramid-like elevations, the tip ( 23 ) of which lies in the region of the heating resistors.