-
GEBIET DER
ERFINDUNG
-
Diese
Erfindung betrifft Verbesserungen für elektrische Heizelemente
und betrifft genauer Heizelemente des sogenannten Dickschichttyps,
die einen Träger
umfassen, der gewöhnlich
aus Edelstahl gebildet ist und einen Widerstandsheizleiterzug oder eine
-schicht trägt,
der/die, wie passend in Bezug auf die Natur des Trägers, auf
einer elektrisch isolierenden Schicht, gewöhnlich aus Glas, die auf dem
Träger
bereitgestellt ist, gebildet sein kann. Eine zusätzliche elektrisch isolierende
Schicht kann als eine Schutzmaßnahme über dem
Widerstandsheizleiterzug oder der -schicht bereitgestellt sein.
Dickschichtheizelemente werden bei einer Vielfalt von Anwendungen
eingesetzt und werden gegenwärtig
zum Beispiel auf dem Gebiet der elektrisch beheizten Wasserkochgefäße, Haushaltskessel
und Heißwasserkannnen
populär,
wo ihre im Vergleich zum herkömmlichen
Tauchheizelement von metallummanteltem Aufbau saubere Erscheinung ästhetische
Vorteile aufweist. Zusätzlich
ist es mit einem Dickschichtheizelement möglich, eine größere Leistungsdichte unterzubringen,
als mit herkömmlichen
ummantelten Heizelementen leicht untergebracht wird, was zu schnelleren
Kochzeiten führt.
-
ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
-
Wie
oben erwähnt
werden Dickschichtheizelemente gewöhnlich auf einem Edelstahlträger gebildet,
zum Beispiel, indem zuerst eine elektrisch isolierende Schicht aus
Glas auf einer oder beiden Oberflächen einer Edelstahlplatte
oder -scheibe bereitgestellt wird und dann unter Verwendung von
elektrisch leitfähigen
Tinten, die dann gebrannt werden, ein Widerstandsheizleiterzug auf
die Glasoberfläche
siebgedruckt wird. Wie oben erwähnt
kann dann eine weitere Schicht aus Glas über dem widerstandsbehafteten
Leiterzug bereitgestellt werden. Die internationale PCT-Patentanmeldung
Nr. WO 96/17496 offenbart ein derartiges Element, das wie oben erwähnt einen Edelstahlträger umfaßt, der
durch eine elektrisch isolierende Schicht, einen widerstandsbehafteten
Leiterzug und schließlich
eine weitere isolierende Schicht überlagert ist.
-
Es
ist bekannt, daß die
Herstellung von Dickschichtheizelementen durch dieses Verfahren
Probleme der Verzerrung des Heizelements aus seiner normalen ebenen
Gestaltung hervorrufen kann, und daß Verzerrungen überdies
wegen unterschiedlicher Wärmeausdehnungswirkungen
bei der Verwendung des Heizelements entstehen können. Um diese Probleme zumindest
zu mildern, wurde vorgeschlagen, die auf den Edelstahlträger abgelagerten
Materialien so zu wählen,
daß sie
kompatible Wärmeausdehnungskoeffizienten
aufweisen, soweit dies möglich ist,
und wurde überdies
vorgeschlagen, Schichten an beiden Seiten des Edelstahlträgers bereitzustellen, um
diesen von beiden Seiten ähnlichen
Wärmeausdehnungs-
und Kontraktionswirkungen auszusetzen. Alle diese Lösungen rufen
Kostenauswirkungen hervor, die, wenn sie zu den Grundkosten von
Edelstahlträgern
mit angemessener Qualität,
wie sie für
Wasserkochgefäße benötigt werden,
hinzugefügt
werden, dazu neigen, das Produkt unabhängig von seinen anderen deutlichen
Vorteilen angesichts der Kosten unattraktiv zu machen.
-
Um
das oben erwähnte
Verzerrungsproblem zu überwinden
oder zumindest wesentlich zu verringern, schlug die Erfindung unserer
britischen Patentanmeldung Nr. 2 349 322 vor, den Träger aus
einem Dickschichtheizelement mit einer leicht kuppelförmigen Krümmung zu
bilden, den Heizelementleiterzug oder die -schicht auf der konvexen
Oberfläche
des kuppelförmigen
Trägers
zu bilden, und das so gebildete Dickschichtheizelement an eine flache
Oberfläche
zu binden, die durch einen Vorgang erhitzt werden soll, der das
kuppelförmige
Dickschichtheizelement auf die ebene Oberfläche abflacht.
-
Obwohl
die Erfindung unserer britischen Patentanmeldung Nr. 2 349 322 verspricht,
das Verzerrungsproblem zu überwinden,
besteht eine Anzahl von anderen Problemen bei der Herstellung und
Verwendung von Dickschichtheizelementen, die dazu neigen, ihren
breiteren Einsatz zu beschränken, nämlich:
- (i) Die verwendeten Materialien sind verhältnismäßig teuer.
Alles, was getan werden kann, um den Materialgehalt zu verringern,
ist wünschenswert.
Dies beinhaltet eine Verringerung der Dicke des Trägers und
eine Verringerung der Größe des Trägers und
des bedruckten Bereichs.
- (ii) Die verwendbare Leistungsdichte ist durch das Rauschen,
das durch derartige Heizer während des
Erhitzens von Wasser erzeugt wird, beschränkt. Das Rauschen stammt im
Prinzip von der lokalen Bildung von Dampfblasen, die rasch zusammenfallen,
da die Leistungsdichte zu hoch ist, um zu gestatten, daß dicht
an der Elementoberfläche
und besonders direkt gegenüber
der Stelle des Heizerleiterzugs Konvektionsströme eingerichtet werden.
- (iii) Die beschränkende
Leistungsdichte führt
zu Heizern, die eine verhältnismäßig große Fläche aufweisen,
was nicht nur zu gesteigerten Kosten, sondern auch zu einer Unfähigkeit,
an mehr als einem sehr kleinen Neigungswinkel tätig zu sein, führt. Um
dieses Problem zu überwinden,
war es üblich,
teure Lösungen
von mehreren Schutzeinrichtungen oder Elektronikeinrichtungen einzusetzen.
- (iv) Gegenwärtig
ist der einzige Stahlträger,
der erfolgreich verwendet wird, Edelstahl der 400er-Gruppe. Diese
Materialien weisen eine schlechte Korrosionsbeständigkeit auf und ergeben eine
Oberfläche
von optisch schlechter Qualität.
Um dies zu überwinden, wurden
verschiedenste Überzüge vorgeschlagen,
die die Kosten erhöhen
und die Betriebstemperatur der Heizerleiterzüge anheben.
- (v) Um Temperaturschocks und mechanischen Erschütterungen,
die aus einem Mißbrauch
des Geräts
entstehen, zu widerstehen, war es normalerweise nötig, verhältnismäßig dicke
Stahlträger einzusetzen,
was die Kosten erhöht.
- (vi) Die gegenwärtig
eingesetzte Siebdrucktechnik kann nur auf flache Oberflächen ohne
Ränder oder
andere Vorsprünge über die
Druckoberfläche
angewendet werden. Dies beschränkt
die Anwendungen, die von derartigen Elementen Gebrauch machen können.
- (vii) Um die Beschränkungen
des flachen Druckvorgangs zu überwinden,
könnte
es möglich
sein, die Platte in einem gesonderten Gefäß anzufertigen. Doch die Materialien,
aus denen derartige Gefäße gewöhnlich hergestellt
sind (typischerweise Edelstahl der 300er-Gruppe) sind nicht ausreichend
kompatibel, um eine einfache und billige direkte Montage und Verbindung
zu gestatten.
-
KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
-
Um
diese Probleme zu überwinden
oder zumindest wesentlich zu verringern, schlagen wir vor, einen
verhältnismäßig kleinen
Heizer zu verwenden, der an einem größeren Gefäß angebracht ist, wobei zwischen
dem Stahlträger
des Heizers und dem Material des Gefäßes eine Schicht eines Materials
mit verhältnismäßig hoher
Wärmeleitfähigkeit
vorhanden ist, um dazu zu wirken, die Wärme vom Heizer über einen
weiteren Bereich der Flüssigkeitsheizfläche zu verbreiten.
-
Für die dazwischenliegende
Wärmezerstreuungsschicht
kann jedes beliebige Material verwendet werden, sofern es eine Wärmeleitfähigkeit
aufweist, die deutlich größer als
jene der verwendeten Edelstähle
ist, d.h., etwa 20 W/m2/°C beträgt. Bevorzugte Materialien
sind Kupfer und Aluminium, die wegen ihrer Wärmeleitfähigkeit, ihrer verhältnismäßig geringen
Kosten und ihrer Verträglichkeit
mit dem vorgeschlagenen Montagevorgang gewählt sind.
-
Der
Verbindungsvorgang kann jedem beliebigen der bestehenden bekannten
Verfahren zum Anbringen von Aluminiumbefestigungsplatten wie für Elemente
vom Blitzkocher-Typ gleich oder ähnlich sein,
d.h. Stoßdruckbinden,
Schweißen
oder Hartlöten
mit jeder beliebigen der bekannten Wärmequellen. Doch aufgrund seiner
Steuerbarkeit ist Induktionshartlöten das bevorzugte Verfahren.
Diese Technik nimmt für
sich in Anspruch, eine wiederholbare Verbindung von guter Qualität mit wenigen
Leerräumen
zu ergeben. Die Verbindung der Wärmezerstreuungsschicht
am Gefäß kann zuerst
vorgenommen werden, zum Beispiel durch Stoßbinden, und das Heizelement
kann gesondert induktionshartgelötet
werden, was Gelegenheit gibt, die Qualität der Verbindung des Gefäßes und
der Zerstreuungsschicht zu untersuchen. In dem Teil der Zerstreuungsschicht,
der sich über
das Heizelement hinaus erstreckt, könnten Entlüftungsöffnungen zurückbelassen
werden, um das Entweichen des Flusses und der Dämpfe, die während des Hartlötens erzeugt werden,
zu gestatten. Während
des Hartlötvorgangs wird
der Aufbau wünschenswerterweise
mit einer Klemmkraft, möglichst
so hoch wie 4 Tonnen, zusammengepreßt, um sicherzustellen, daß die Platten ohne
jegliche Zwischenräume
im Verbindungsbereich flach aneinandergefügt werden. Diese Klemmkraft
ermöglicht,
daß die
Erfindung unserer britischen Patentanmeldung Nr. 2 349 322 bei der
Ausübung der
vorliegenden Erfindung benutzt wird.
-
Die
obigen und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in den
beiliegenden Ansprüchen
aufgezeigt und werden im Folgenden durch Bezugnahme auf eine beispielhafte
Ausführungsform, die
in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht ist, erklärt werden.
-
BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine schematische seitliche Aufrißansicht eines Dickschichtheizelements,
das die vorliegende Erfindung verkörpert;
-
2A und 2B zeigen
alternative Aufbauten des umfänglichen
Rands des Dickschichtheizelements von 1; und
-
3 ist
eine flache Aufrißansicht
des Dickschichtheizelements von 1.
-
AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM
-
Die
veranschaulichte Ausführungsform
umfaßt
ein Dickschichtheizelement 1 mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser, das
an eine Wärmezerstreuungsplatte 2 gebunden
ist, die zum Beispiel aus Aluminium oder Kupfer gebildet ist und
einen Durchmesser aufweist, der größer als jener des Dickschichtheizelements 1 ist,
welche wiederum an eine Heizoberfläche 3 gebunden ist,
die im Beispiel als eine dünne
Metallplatte gezeigt ist, welche dazu geeignet ist, in den Boden
eines Wasserheizgeräts
eingefügt
zu werden, wobei die alternativen Randeinzelheiten, die in 2A und 2B gezeigt
sind, jeweils dazu bestimmt sind, eine Wasserrückhalteeinsenkung um den Heizelementumfang
bereitzustellen, um durch das Bereitstellen einer kühleren Versiegelungsumgebung
das Einsiegeln des Elements in einen Gefäßkörper zu erleichtern und um
die Kopplung mit dem Gefäßkörper zu
erleichtern; andere Randgestaltungen sind selbstverständlich möglich.
-
Es
wird herkömmlich
gemeint, daß ein
Dickschichtelement, das eine Leistungsdichte von mehr als 30 W/cm2 aufweist, unannehmbares Rauschen verursachen
wird. Dies entspricht einem gesamten Leistungsausgang von etwa 3
kW an einem Element, das mit einem rundherum belassenen einfachen
Versiegelungsbereich auf einer Scheibe mit einem Durchmesser von
120 mm gebildet ist. Nach den Lehren der vorliegenden Erfindung
wird vorgeschlagen, ein Heizelement mit deutlich höherer Leistungsdichte
zu verwenden, das auf einer Scheibe von, zum Beispiel, etwa 60 mm
gebildet ist. Es wird vorgeschlagen, daß die Zerstreuungsschicht die
Wärme über einen
Bereich verbreiten wird, der sich etwa 10 mm über die Scheibe hinaus erstreckt,
was somit ein Heizelement mit einem wirkungsvollen Durchmesser von
80 mm ergibt. Wenn man bedenkt, daß die Materialkosten eines
Dickschichtheizelements in einem Verhältnis zu seiner Fläche stehen
(die Dicke ist konstant), würde
ein herkömmliches
Element mit einem Durchmesser von 80 mm um 78 % mehr Material als eines
mit einem Durchmesser von 60 mm, das nach der vorliegenden Erfindung
aufgebaut ist, verwenden, was eine deutliche Ersparnis darstellt.
-
Im
Obigen bestehen selbstverständlich
Annäherungen,
da die Leistungsdichte der Ausführungsform
außerhalb
des Scheibenbereichs 1 rasch fallen wird und dazu neigen
wird, zur Mitte hin konzentriert zu werden. Doch die Untersuchung
eines herkömmlichen
Dickschichtheizers auf einem Edelstahlträger zeigt, daß die Wärme nicht
gleichmäßig über die
Oberfläche
verbreitet wird, sondern direkt über
den Leiterzügen
dicht konzentriert ist, wobei es zwischen den Leiterzügen zu wenig
Erwärmung kommt.
Die wirkliche Leistungsdichte ist viel größer, als das einfache Teilen
der Leistung durch die Scheibenfläche andeuten würde. Man
glaubt, daß dies
der Grund für
die übermäßige Rauscherzeugung
ist. Diese Wirkung wird durch die geringe Wärmeleitfähigkeit des Edelstahlträgers verursacht,
die die Wärme zwingt,
senkrecht zur Ebene des Heizers durch die Dicke zu fließen, und
den seitlichen Wärmefluß deutlich
beschränkt.
Durch das Hinzufügen
der Zerstreuungsschicht, die durch die vorliegende Erfindung gelehrt
wird, kann die Wärme
sowohl seitlich als auch quer fließen, so daß an der Flüssigkeitsheizoberfläche eine
gleichmäßigere Wärmeverteilung
erhalten wird. Somit liegt die Leistungsdichte an der Flüssigkeitsheizoberfläche vielmehr
dicht am berechneten Wert der durch den Oberflächenbereich geteilten Leistung
als am Wert der durch den (viel kleineren) Heizerleiterzügebereich
geteilten Leistung. Das Ergebnis ist eine niedrigere wirkungsvolle
Leistungsdichte und eine deutliche Verringerung des erzeugten Rauschens.
-
Als
ein Beispiel der Verbesserungen, die vorgenommen werden können, werden
die folgenden Werte von Elementen der gegenwärtigen Herstellung genommen.
Bei einem herkömmlichen
Element mit einem Durchmesser von etwa 110 mm beträgt die Heizerleiterzugleistungsdichte
68 W/cm2. Wenn die Zerstreuungsschicht voll
leistungsfähig
ist, könnte die
Fläche
des Heizers auf weniger als die Hälfte verringert werden, während an
der Flüssigkeitsheizoberfläche die
gleiche Leistungsdichte aufrechterhalten wird. Durch das Hinzufügen des
weiteren Gewinns im Oberflächenbereich
um den Umfang der Heizerscheibe kann die Größe des Heizers noch weiter
verringert werden. Das Nettoergebnis davon ist eine bedeutende Verringerung
der Kosten der Materialien des Elements. Eine Scheibe mit einem
Durchmesser von 77 mm weist die Hälfte der Fläche einer Scheibe von 110 mm
auf, und wenn die Zerstreuungsschicht in Betracht gezogen wird,
ergibt dies einen Elementdurchmesser von ungefähr 60 mm, dem im obigen Beispiel
verwendeten Wert. Somit sollte es theoretisch mit einem Element
mit einem Durchmesser von nur 60 mm möglich sein, ungefähr die gleiche
Leistungsdichte an der Flüssigkeitsheizoberfläche zu erzielen,
als bisher mit einem herkömmlichen
Element mit einem Durchmesser von 110 mm erzielt wird. Dies ist
eine Verringerung auf gerade über
ein Drittel der Fläche.
Die Materialkosten des Elements machen bei einer völligen Automatisierung über 80 % der
ge samten Elementkosten aus. Wir glauben, daß die Leiterzugleistungsdichte
noch weiter auf mehr als 100 W/cm2 erhöht werden
kann, was zu einer noch weiteren Kostenverringerung führt. Am
Ende wird die Grenze wahrscheinlich durch den Verlust an Fläche, der
durch die Notwendigkeit der Herstellung von elektrischen Anschlüssen mit
ihrem zugehörigen Kriechen
und ihren zugehörigen
Abständen
verursacht wird, und durch die Fläche, die benötigt wird, um
jegliche notwendigen Elementschutzsteuerungen, wie sie in 3 schematisch
gezeigt sind, unterzubringen, bedingt werden.
-
Diese
bedeutende Verringerung der Fläche kann
von einer ähnlichen
Verringerung der Trägerdicke
begleitet werden. Gegenwärtig
werden Träger von
zwischen 1,2 und 1,5 mm verwendet, um eine zufriedenstellende mechanische
Starrheit und Beständigkeit
gegenüber
Temperaturschocks und mechanischen Erschütterungen zu erzielen. Wir
schlagen vor, die Trägerdicke
zum Beispiel auf 0,3 mm zu verringern, um die Verwendung der hohen
Leistungsdichte ohne einen Nachteil von erhöhten Leiterzugbetriebstemperaturen
zu gestatten. Wir erwarten, daß die
durch die Zerstreuungsschicht geleistete verbesserte Wärmeübertragungsleistungsfähigkeit
die Leiterzugbetriebstemperatur auf annehmbare Werte verringern
wird, doch wird dies, unter Bedachtnahme auf den schmalen Wärmepfad
der gegenwärtigen Gestaltungen,
nur durch Verringern des Wärmewiderstands
des gesamten Verbundaufbaus auf Werte, die den gegenwärtigen ähnlich sind,
möglich
sein. Der dünne
Träger
wird durch die Stütze
und die Polsterung der Zerstreuungsschicht möglich, die ferner durch die
Wasserbehandlungsplatte und/oder die Gefäßwand gestützt wird. Somit wird der gesamte Aufbau
fähig sein,
mechanischen Schlägen
und Temperaturschocks besser zu widerstehen, als ein Element mit
einem einheitlichen Träger
mit der gegenwärtigen
Dicke. Um die Wärmeübertragung
weiter zu verbessern, schlagen wir vor, daß die Gefäßwand, die vorzugsweise aus
einem Edelstahl der 300er-Gruppe gebildet ist, der gewöhnlich in
Edelstahlkochgefäßen wie
Kochtöpfen
verwendet wird, ebenfalls auf etwa 0,3 mm verringert wird. Dies
ist mit den 0,5 mm, die sich normalerweise in Edelstahlkesseln finden,
vergleichbar. Die Anordnung des Verbundaufbaus ist vorzugsweise
von einer solchen Art, daß der
Wärmewiderstand
zwischen den gedruckten Heizerleiterzügen und der Heizoberfläche nicht
größer als
jener eines herkömmlich
hergestellten Dickschichtheizelements auf einem 1,2-mm-Träger aus Edelstahl
der 400er-Gruppe (S430D oder S444) mit einer dielektrischen Dichte
von nicht mehr als 10 μ ist.
-
Der
vollständige
Heizelementverbundaufbau kann als ein Element vom Typ "Easifix" (
GB 2330064A ) oder ein Strix "Sure Seal" (WO 96/18331) zur
Anbringung an einem gegossenen Gefäß hergestellt werden, oder
kann direkt auf der Basis eines Edelstahlgefäßes hergestellt werden. Diese
letztere Option ist ein sehr kostenwirksames Verfahren der Anbringung
eines Dickschichtheizers an einem Edelstahlgerät, etwas, das, soweit uns bewußt ist,
nur durch Pifco – Russel
Hobbs durch Verwenden des gleichen (teuren) Kunststoff-Befestigungsrings,
wie er für
den Millenium-Kessel entwickelt wurde, durchgeführt wurde. Beispiele derartiger
Befestigungen finden sich in
GB
2 291 324 und
GB 2 319
154 von Pifco, die die Komplexität des Verfahrens zeigen. Es ist
möglich,
das kleine Dickschichtelement
1 in einer Vertiefung anzubringen,
die andernfalls einen Siebdruck verhindern würde, und dies ergibt weitere
Vorteile, indem es gestattet, daß um den Umfang des Elements
eine Einsenkung gebildet wird, um im Fall eines Trockenkochens etwas
Wasser zurückzuhalten,
das jedweden angrenzenden Dichtungen oder optischer Ausformungen
Schutz bieten wird. Ein derartiger Schutz wird gegenwärtig durch
Bereitstellen eines von Heizelementleiterzügen freien Bereichs um den
Elementumfang geboten, der den Durchmesser und somit die Kosten
des Heizelements erhöht. Ein
Beispiel für
eine derartige Einsenkung, die auf eine mechanische Einsenkung angewendet
ist, ist in Sunbeam,
CA 1 202
659 gezeigt. Die Fähigkeit,
das Element in einer Vertiefung anzubringen, wird gestatten, daß ein gedrucktes Dickschichtelement
verwendet wird, wo dies früher
nicht möglich
war. Ein Beispiel ist ein Kochplattenelement, das eine erhöhte Heizoberfläche aufweisen
kann, die durch einen Befestigungsflansch umgeben ist, so daß sich die
Heizoberfläche über der
allgemeinen Ebene der Oberseite des Geräts befindet.
-
Ein
weiterer Vorteil des durch die vorliegende Erfindung vorgeschlagenen
kleinen Elements, der Einsparungen bei den Herstellungskosten der
Elemente verursacht, ist, daß sie
zur gleichen Zeit zu mehreren verarbeitet werden können. Die
Anzahl der Elemente, die gleichzeitig bedruckt werden können, ist
durch die Fläche
des Siebdruckers und durch die Breite der Verarbeitungsöfen beschränkt. Es
ist offensichtlich, daß durch
die Halbierung des Durchmessers der Elemente vier mal so viele Elemente
zusammen an der gleichen Anlage bedruckt und verarbeitet werden
können.
Abhängig
von der Art der verwendeten Anlage kann dies durch Tragen der Elemente
in einem Streifen und ihr Trennen nach der Fertigstellung oder durch
automatisiertes Handhaben, Anordnen einzelner Scheiben in Anordnungsspannvorrichtungen
zum Bedrucken und auf den Ofenbändern
zum Trocknen und Brennen erreicht werden. Es wird angenommen, daß das Zurückhalten
der Scheiben in einem Streifen zum Verarbeiten als Ergebnis der
Stütze
durch den Streifen zu verringerten Verzerrungen führen wird.
In jedem Fall können
Maßnahmen
wie diese wünschenswert
sein, um die Auswirkungen der Verzerrung zu verringern.
-
Das
Element mit kleinem Durchmesser weist insofern einen zusätzlichen
betrieblichen Vorteil auf, als es gegenüber einem Betrieb an einer
Neigung, während
es Flüssigkeiten
erhitzt, weniger empfindlich ist. Die Zerstreuungsschicht wird sicherstellen, daß der freigelegte
Bereich des Heizers während
des Wegkochens der Flüssigkeit
durch die verbleibende Flüssigkeit
bis zu einem gewissen Ausmaß gekühlt wird,
bis eine Schutzeinrichtung tätig
werden kann. Zusätz lich
wird jede beliebige Wärmeschutzeinrichtung
dazu neigen, einen größeren Anteil
des Heizelements zu schützen
und einen Schutz über
einen weiteren Bereich hinweg zu bieten.
-
Der
Vorschlag der Erfindung kann als im Prinzip dem Heizelementaufbau
vom Blitzkocher-Typ ähnlich
angesehen werden, bei dem ein ummanteltes Heizelement an einer Wärmeübertragungsplatte befestigt
ist, welche wiederum an einer Stahlplatte, die Teil eines Flüssigkeitsheizgefäßes ist,
befestigt ist. Doch die Leistungsdichte, die von einem ummantelten
Heizelement erhältlich
ist, ist durch die Isolierung der Mineralfüllung der Ummantelung und durch die
Robustheit der Verbindung zwischen der Umhüllung und dem Wärmezerstreuungsmaterial
beschränkt.
Wenn die Leistungsdichte eines Blitzkocher-Heizelements zu groß ist, verursacht
die Wärmeausdehnung
der Ummantelung, daß sich
diese von ihrer Unterlage ablöst,
was zu einem weiteren Überhitzen
und zu einem anschließenden
vorzeitigen Versagen führt.
Wir kennen auch Dickschichtkeramikheizer, die durch leitfähigen Zement
an der Basis von Wasserheizgefäßen befestigt
sind, wie etwa den Hywel-Eierkocher. Derartige Anordnungen sind durch
die verhältnismäßig schlechte
Wärmeleitfähigkeit
des Keramikträgers
beschränkt
und sind nur für Anwendungen
mit niedriger Leistungsdichte geeignet.
-
Obwohl
die Erfindung im Vorhergehenden unter besonderer Bezugnahme auf
Wasserkochgefäße wie etwa
Kessel und Heißwasserkannen
beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf derartige Anwendungen
beschränkt,
und könnte
sie insbesondere zum Beispiel in elektrischen Kocherfeldern und Kochplatten
verwendet werden.