DE8133341U1

DE8133341U1 - Elektrischer strahlungsheizer fuer herde mit glaskeramikdeckplatten

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Publication number: DE8133341U1
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Original assignee: MICROPORE INTERNATIONAL Ltd DROITWICH WORCESTERSHIRE GB
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Priority date: 1980-11-17
Filing date: 1981-11-14
Publication date: 1982-03-25
Also published as: IT8125144A0; IT1139781B; CH654459A5; AU519384B3; US4393299A; NZ198979A; FR2494403A1; FR2494403B3; ZA817920B

Description

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Gegenstand der Neuerung ist ein elektrischer Strahlungsheizer für Herde mit Glaskeramikdeckplatten, genauer gesagt handelt es sich um Strahlungsheizer, die zwei oder mehr Heizelemente in einem Strahlungsheizer vereinigen.

Kochgeschirre für Elektroherde werden auf Heizelemente gestellt und Hitze durch Konvektion, Leitung und Strahlung übertragen. Überwiegend handelt es sich um Wärmeleitung und Strahlung. Der Anteil von Leitungswärme, der auf das Kochgeschirr übertragen wird, hängt von der Intensität des Kontaktes zwischen dem Kochgeschirr und dem Heizelement ab. Im Falle von flachen Glaskeramikdeckplatten steht diese Platte in Kontakt mit dem Kochgeschirr und diese Fläche wird durch ein Heizelement erwärmt.

Bei Herden mit Glaskeramikdeckplatten sind ein oder tnehrere, im allgemeinen kreisförmige elektrische Heizelemente auf der Unterseite der Glaskeramikabdeckplatte angeordnet. Die elektrischen Heizelemente werden von einer Schicht aus thermisch und elektrisch isolierendem Material getragen und sind so angeordnet, daß sie einen Abstand von der Unterseite der Glaskeramikabdeckplatte aufweisen. Bei Gebrauch wird ein Kochgeschirr auf die Glaskeramikplatte oberhalb eines Heizelementes angeordnet und erwärmt durch die vom Heizelement ausgehende und durch die Glaskeramikplatte gelangende Wärme, wobei diese Übertragung durch Luftbewegung, Leitung und Infrarotstrahlung erfolgt. Derartige Heizer werden Strahlungsheizer genannt. Das Isoliermaterial verhindert im wesentlichen den Abfluß von Wärme aus den Strahlungsheizern, ausgenommen in Richtung auf die Glaskeramikdeckplatte. Nachdem das bevorzugte Material für die Deckplatte im wesentlichen nicht-wärme-

leitend ist, erwärmen sich nur die Flächen, die sich direkt über dem Heizelement befinden. Um zu verhhindern, daß Wärme auf Bereiche übertragen wird, die nicht vom Kochgeschirr abgedeckt sind, ist normalerweise ein Außenrand aus Isoliermaterial vorhanden um die Heizspirale.

Am besten arbeiten elektrische Kochplatten mit Kochgeschirren, die eine Grundfläche haben, die mit der Fläche des Strahlungsheizers übereinstimmt, so daß ein maximaler Übergang von Wärme, unter anderem auch durch Leitung stattfinden kann. Deshalb wurden Kochgeschirre mit flachen Grundflächen ausgerüstet und im allgemeinen dickere Grundplatten verwendet, um die ebene Stellfläche zu sichern. Gegenwärtig werden Kochgeschirre hergestellt mit einer sich leicht nach innen erstreckenden Wölbung der Grundfläche, so daß die Standfestigkeit des Kochgeschirres auf dem Kocher erhöht wird und eine sich von innen nach außen erstreckende Wölbung mit Sicherheit vermieden wird. Eine derartige Wölbung macht die Kochgeschirre instabil und führt zu einem ungleichmäßigen Wärmeübergang auf den Topf, was tunlichst vermieden werden soll. Jede Veränderung der Kochgeschirre während langer Gebrauchszeiten verursacht eine Verformung der Standfläche, insbesondere nach außen, so daß eine ursprünglich flache Stellfläche dazu neigt, eine sich nach außen erstreckende Wölbung anzunehmen.

Üblicherweise werden kreisförmige Töpfe deshalb mit einer sich nach innen erstreckenden Wölbung hergestellt, wobei die Höhe der Wölbung im Zentrum geringer ist. als 0,5% des Kochgeschirrdurchmessers.

Aufgabe der vorliegenden Neuerung ist es, einen Strahlungsheizer so auszubilden, daß auch bei Töpfen mit gewölbter

Grundfläche keine Probleme beim Wärmeübergang auftreten, so daß eine maximale Wärmeleitung von der Glaskeramikplatte auf übliche darauf angeordnete Töpfe erfolgt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch elektrische Strahlungsheizer für Herde mit Glaskeramikdeckplatten gemäß Schutzanspruch 1.

In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen der Neuerung beschrieben.

Ein derartiger elektrischer Strahlungsheizer weist mindestens zwei Heizelemente auf, die so angeordnet sind, daß sich eines der Heizelemente um das andere oder die anderen Heizelemente erstreckt und wobei das innere oder die inneren Heizelemente unabhängig von dem außen liegenden Heizelement mit elektrischer Energie versorgt werden können. Zwischen dem ersten außen liegenden Heizelement und dem zentralen oder den zentralen Heizelementen ist ein Trennsteg aus thermisch isolierendem Material angeordnet. Ein Außenrand aus thermischem Isoliermaterial umgibt das außen liegende Heizelement. Die elektrischen Widerstände des ersten außen liegenden Heizelementes und des oder der anderen El&mente sind derart,daß bei Betrieb die Gesaratleistungsaufnahme aller Heizelemente pro Oberflächeneinheit des Strahlungsheizers innerhalb des Außenrandes größer ist als die elektrische Leistungsaufnahme des oder der inneren Elemente pro Oberflächeneinheit des Teils des Heizelementes, das vom Trennsteg eingeschlossen ist.

Bei einer solchen Ausführungsform weist der Strahlungsheizer zwei Heizelemente auf, von denen das eine Element

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im wesentlichen kreisförmig ist und das andere Element ringförmig ist und sich im wesentlichen um das andere Element erstreckt. Die Leistungsaufnahme des inneren Elements beträgt 800 Watt und die vom Trennsteg umschlossene Fläche weist einen Durchmesser von 137 mm auf. Die elektrische Leistungsaufnahme des anderen, außen liegenden Elements beträgt 1000 Watt und die vom Außenrand umschlossene Fläche hat einen Durchmesser von 195 mm.

T)ie Anordnung des anderen oder der anderen Elemente kann derart sein, daß die beim Gebrauch emittierte Hitze im Außenbereich der vom Trennsteg umschlossenen Fläche pro Flächeneinheit größer ist als die Wärme, die im Zentrum dieses Bereiches emittiert wird. Wenn das andere oder die anderen Elemente spiralenförmig gewunden sind oder im wesentlichen konzentrische kreisförmige Flächen darstellen, nimmt der Raum zwischen benachbarten Flächen des Heizelementes oder der Heizelemente zum Rand hin ab. Wenn das andere oder die anderen Elemente alternativ die Form einer spiralförmig gewundenen Wendel aufweisen, nimmt der Abstand der Windungen, d.h. der axiale Raum zwischen benachbarten Windungen der Heizspirale, nach außen hin ebenfalls ab.

Zum besseren Verständnis der Neuerung wird diese nun anhand der Zeichnungen näher erläutert:

Figur 1 zeigt eine Aufsicht auf eine Auüführungsform des Strahlungsheizers gemäß vorliegender Neuerung. Figur 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie II - II von Figur 1 und

Figur 3 ist eine Aufsicht auf eine andere Ausführungsform des Strahlungsheizers gemäß vorliegender Neuerung.

Figuren 1 und 2 zeigen einen Strahlungsheizer bestehend aus einer Metall3chale 2, in der eine Trägerschicht 4 aus elektrisch und thermisch isolierendem Material angeordnet ist. Die Metallschale 2 weist einen seitlichen Rand 6 auf, an dem der Außenrand 8 aus thermisch isolierendem Material anliegt. Die Trägerschicht 4 weist Nuten auf zur Aufnahme von zwei ira wesentlichen konzentrischen elektrischen Heizelementen 10 und 12, die voneinander durch den ringförmigen Trennsteg 14 aus thermisch isolierendem Material getrennt sind. Der Trennsteg 14 dient dazu, die Heizflächen innerhalb des Außenrandes 8 aufzuteilen in einen zentralen Bereich A und einen ringförmigen Bereich B. Über das Heizelement 10 srstreckt sich ein thermischer Überhitzungsschutzschalter 16, der im Falle von Überhitzung beide Heizelemente abschaltet.

Jedes Heizelement ist unabhängig steuerbar durch die Stromzuführungen 18 und 20, so daß es möglich ist, ein Gefäß mit relativ kleinem Durchmesser allein mittels des Heizelementes 10 zu erwärmen und im Falle eines entsprechend größeren Kochgeschirres dieses durch Benutzen beider Heizelemente 10 und 12 zu erwärmen. Jedes der Heizelemente ist eine ungeschützte Heizspirale, die auf der Trägerschicht 4 mittels Klammern 5 verankert ist. Jedes der Heizelemente besteht vorzugsweise aus einer Spirale aus EiffenrChrom-Aluminium-Widerst.indsheizdraht.

Das Prinzip der Verwendung von zwei getrennten, unabhängig betätigbaren Heizelementen in einem Strahlungsheizer ist in der deutschen Patentanmeldung P 30 04 187 beschrieben. Ein kreisförmiger Strahlungsheizer weist eine kreisförmig« Heizzone A auf, die von einer ringförmigen Heizzone B um-

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geben ist. Das gleiche Prinzip kann jedoch auch für andere des Strahlungsheizers verwendet werden, wobei stets ein inneres Heizelement im wesentlichen umgeben ist von einem äußeren Heizelement, beispielsweise in ovaler, quadratischer oder rechteckiger Form.

In Figur 1 Ist gezeigt, daß ein entsprechend geformter Block 26 aus Isoliermaterial zwischen dem Außenrand G und dem Trennsteg 14 an einer Stelle zur Aufnahme und Durchführung des Überhitzungsschutzschal*-.ers 16 angeordnet ist.

Die Einzelwindungen des Heizelementes 12 sind gedehnt oder gestreckt, wenn sie unterhalb des Blockes 26 hindurchführen« Der Block 26 weist eine Höhe auf, die im wesentlichen das gleiche Niveau des Außenrandes 8 und des Trennsteges 14 erreicht, so daß der Außenrand, der Trennsteg und der Block gegen die Unterseite einer Glaskeramikdeckplatte stoßen, wenn der Strahlungsheizer in einem Herd eingebaut ist. Der Block kann beispielsweise hergestellt sein aus einem Material bestehend aus keramischen Fasern oder mikroporösem Isolationsmaterial. Das isolierende Material der Trägerschicht 4 ist vorzugsweise ein mikroporöses Isolationsmaterial, während der Außenrand 8 und der Trennsteg 14 vorzugsweise aus keramischen Fasern bestehen.

Figur 2 zeigt den unteren Tea? eines Kochgeschirres 30 auf der Oberseite 32 einer Abdeckplatte aus Glaskeramik, auf deren Unterseite ein Strahlungsheizer angeordnet ist. Der Boden des Kochgeschirres weist eine nach innen reichende Wölbung auf, wobei ausdrücklich darauf hingewiesen wird, daß die Höhe dieser Aufwölbung in der Zeichnung übertrieben ist, um den Eftskt besser zu verdeutlichen=

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Der Topf steht auf der Glaskeramikplatte im wesentliches im äußeren Bereich über dem Heizelement 12. Der maximale Kontakt zwischen dem Kochgeschirr und der Glaskeramikplatte besteht also im Bereich der Heizungszone B. Gemäß der vorliegenden Neuerung ist die Heizintensität (Leistungsaufnahme in Watt pro Fläche) im Bereich B relativ zum Bereich A größer, so daß ein maximaler Wärmeübergang im Bereich B stattfindet. Dies wird dadurch erreicht, daß die Leistungsaufnahme des Heizelementes 12 größer ist als die Leistungsaufnahme des Heizelementes Üblicherweise beträgt die Gesamtleistungsaufnahiue für einen Strahlungsheizer mit 215 mm Durchmesser 1800 Watt. Der Strahlungsheizer ist so ausgebildet, daß er eine innere zentrale Heizzone A mit einem Durchmesser von 137 mm aufweist und eine äußere ringförmige Heizzone B, die sich bis zu einem Dr-rchmesser von 195 mm erstreckt. Die zwei Bereiche sind voneinander durch den Trennsteg 14 getrennt, der eine Dicke von 10 mm aufweist. Bei den bisher bekannten Ausführungsformen wiesen die zwei Bereiche gleiche Heizleistungen, beispielsweise 900 Watt, auf. Daraus, resultiert für den inneren Bereich A eine Wattdichte von

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0,061 Watt/mm und für die Gesamtheitszone eine Wattdichte von 0,060 Watt/mm . Wenn jedoch die äußere Zone eine Leistungsaufnahme von 1000 Watt und die innere Zone eine Leistungsaufnahme von 800 Watt aufweist, resultiert

ο eine Wattdichte von 0,054 Watt/mm für die innere Heiz* zone und eine Wattdichte von 0,060 Watt/mm für die Gesamtheizzone. Es wurde festgestellt, daß durch die neuerungsgemäße Ausbildung der Heizzonen die zum Erwärmen von 1 Liter Wasser in dem Kochgeschirr 30 erforderliche Energie 20 bis 25% niedriger ist als bei den bekannten

Ausführungsformen der Strahlungsheizer. Dies bedeutet eine erhebliche Erniedrigung der Kochzeit und ist überraschend, weil eigentlich Wärrneverluste in der Randzone B einen Anstieg der erforderlichen Heizzeiten verursachen sollten. Es wurde jedoch überraschend festgestellt, daß die Wäraieverluste überkompensiert werden durch den besseren Wärmeübergang auf das Kochgeschirr im Randbereich.

Für kleinere Kochgeschirre, beispielsweise den Topf 34, wie =vr in den gestrichelten Linien von Figur H angedeutet ist, wird normalerweise nur das Heizelement 10 benutzt. In gleicher Weise ist es nun erwünscht, die Wattdichte im Außenbereich dieser Heizzone stärker auszubilden als im Zentrum des Bereiches A. Dies wird erreicht durch Verringerung der radialen Abstände zwischen benachbarten Bögen des Heizelementes 10 zum Außenrand hin. Wie gezeigt, ist der Raum zwischen den Bogenstücken 10a und 10b kleiner als der Raum zwischen den Bogenstücken lOb und 10c. Der Abstand steigt zum Zentrum, dem Bogen 1Od, hin langsam an.

Alternativ, wie als Übersicht in Figur 3 gezeigt, können die radialen Abstände zwischen benachbarten Bögen der Heizspirale konstant gehalten werden, jedoch der Abstand der Einzelwindungen der Heizdrahtspirale des inneren Heizelementes 10, d.h. der Abstand zwischen benachbarten Windmigen der Spirale, wird vom Zentrum ausgehend in radialem Abstand zum Außenrand des Heizelementes 10 hin kleiner ausgebildet.

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- 12 Zusammenfassung

Die Neuerung richtet sich auf einen Strahlungsheizer für Herde mit Glaskeramikdeckplatten bestehend aus einem inneren kreisförmigen Heizelement 10 und einem ringförmigen Heizelement 12. Beide Heizelemente sind voneinander getrennt durch den Trennsteg 14 aus thermisch isolierendem Material und das ringförmige Heizelement 12 ist umgeben von einem Außenrand 8 aus thermisch isolierendem Material. Das innen liegende Heizelement 10 kann allein benutzt werden oder beide Heizelemente können zusammen benutzt werden. Der elektrische Widerstand des inneren und äußeren Heizelementes ist so ausgebildet, daß die Wattdichte der Heizfläche innerhalb des Außenrandes 8 bei Betrieb beider Heizelemente größer ist als die Wattdichte im vom Trennsteg 14 umgebenen zentralen Bereich, wenn nur das zentrale Heizelement in Betrieb ist.

- 11 Bezugszeichenliste

2 MetalIschale

4 Trägerschicht aus elektrisch und thermisch isolierendem Material

6 Seitenrand der Metallschale

8 Außenrand aus thermisch isolierendem Material

10, 12 Heizelemente

14 Trennsteg aus thermisch isolierendem Material

16 überhitzungsschutzschalter

18, 20 Stromzuführungen

26 Block aus Isoliermaterial

30 Kochgeschirr

32 Glaskeramikabdeckplatte

34 Kochgeschirr

Claims

Patentanwälte Dr. Michael Hann Dr. H.-G. Sternagel Marburger Str. 38 Gießen (1435) St/He Micropore International Ltd., Droitwich, Worcs, England 17. November 1980, Großbritannien, Serial No. 80 36 864 Elektrischer Strahlungsheizer für Herde mit Glat»keramikdeckplatten Schutzansprüche:

1. Elektrischem Strahlungsheizer für Herde mit Glaskeramikdeckplatten mit mindestens zwei Heizelementen, die so angeordnet sind, daß sich eines der Heizelemente um den im wesentlichen gesamten Außenrand des anderen oder der anderen Heizelemente erstreckt, wobei das oder die anderen Heizelemente unabhängig von dem ersten Heizelement mit elektrischer Energie versorgt werden können,
mit einem Trennsteg aus thermisch isolierendem Material zwischen dem ersten Heizelement und dem oder den anderen Heizelementen und einem das erste Heizelement umgebenden Außenrand aus thermisch isolierendem Material,
dadurch gekennzeichnet , daß die vom Trennsteg (14) umschlossene Fläche einen.

Durchmesser von 137 mm und die vom Außenrand (8) umschlossene Fläche einen Durchmesser von 195 mm aufweist und die elektrische Leistungsaufnahme des oder der zentral angeordneten Heizelemente (10) 800 Watt und des ersten außen angeordneten Heizelementes (12) 1000 Watt aufgrund ihrer elektrischen Widerstände beträgt.

2. Elektrischer Strahlungsheizer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. , daß er zwei Heizelemente (10, 12) aufweist, von denen das eine (10) im wesentlichen kreisförmig und das andere Heizelement (12) ringförmig und das erste umgebend ausgebildet ist.

3. Elektrischer Strahlungsheizer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Abstand zwischen benachbarten Windungen der Spirale des Heizelementes (10) zum Außenrand des Heizelementes (10) hin kleiner ausgebildet ist,

4. Elektrischer Strahlungsheizer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Abstand der Windungen des Heizelementes (10) zu seinem Außenrand hin kleiner wird.