Die Erfindung betrifft einen elektrischen Strahlungsheizkörper zur Beheizung einer Platte, insbesondere einer Glaskeramikplatte nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Strahlungsheizkörper haben üblicherweise einen Temperaturfühler, dessen äußeres Rohr aus einem isolierenden Material, insbesondere Quarz oder Quarzglas besteht. Es ist entweder selbst in das Ausdehnungssystem des Fühlers mit einbezogen, in dem es ein Rohr mit geringem Ausdehnungskoeffizienten bildet, in dem ein Zugstab mit höheren Ausdehnungskoeffizienten liegt, oder es ist auf ein Ausdehnungsrohr aufgeschoben. Dieses Rohr wird eingesetzt, um die erforderlichen Luft- bzw. Kriechstrecken in dem Raum zwischen Heizwiderständen und der Platte, durch den der Temperaturfühler hindurchläuft, sicherzustellen. Es ist dabei zu beachten, daß Glaskeramikplatten bei Arbeitstemperatur elektrisch leitend werden, so daß hier die notwendigen Isolationsstrecken eingehalten werden müssen.
Diese Quarzglasrohre sind nicht nur relativ teuer, sondern auch zerbrechlich und bedingen besondere Maßnahmen bei ihrer Montage am Strahlheizkörper.
Einen solchen Temperaturbegrenzer mit einem Quarzglasrohr zeigt die GB 2 181 896 B. Bei ihr ist am Ende des Fühlers, beispielsweise an dem drahtförmigen Ausdehnungelement, das im Inneren des Quarzglasrohrs verläuft, ein Abstandshalter in Form eines Ringes angebracht. Er steht auf dem Isolierkörper und kann sich auch an der Glaskeramikplatte abstützen. Insofern könnte er verhindern, daß sich der Isolierkörper dem Temperaturfühler und dieser der Platte nähert.
Durch die EP-A1-0 116 861, die DE-A1-3 007 037 und die WO-A1-85/01 412 sind Strahlungsheizkörper bekanntgeworden, welche Strahlungsabschirmungen für die den Heizwiderständen zugekehrte Seite des Temperaturfühlers oder zwischen benachbarten Längsabschnitten des Temperaturfühlers aufweisen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Strahlungsheizkörper zu schaffen, bei dem auf die Eigenisolierung des Temperaturfühlers verzichtet werden kann und dieser dazu beiträgt, daß der Isolierkörper eben bleibt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Es wird eine Mindest-Luftstrecke zwischen dem Fühlerrohr, das vorzugsweise metallisch sein kann und ggf. auch geerdet ist, und den Heizwiderständen sichergestellt. Es ist in Versuchen ermittelt worden, daß die wesentlichste Gefahr, daß evtl. eine vorher vorgegebene Luftstrecke unterschritten werden könnte, dadurch entsteht, daß sich im Dauerbetrieb der Isolierkörper, der zweischichtig sein kann, nach oben aufwölbt und damit die Heizwiderstände dem Fühlerrohr näher bringt. Durch die Abstandshalter ist dies mit Sicherheit vermieden. Gleichzeitig sorgt das relativ steife Fühlerrohr also dafür, daß der Isolierkörper eben bleibt. Die Abstandshalter brauchen nicht ständig an dem Temperaturfühler anzuliegen. Es kann vielmehr ein gewisser Abstand vorhanden sein, wenn sichergestellt ist, daß beim Anliegen der Abstandshalter der gewünschte Mindestabstand noch vorhanden ist. Dieser Mindestabstand kann beispielsweise bei 3 mm liegen, während die Gesamtluftstrecken unter Einbeziehung des Abstandes des Temperaturfühlers von der Platte etwa bei 8 mm liegen sollten.
Der durch wenigstens einen Vorsprung des Isolierkörpers gebildete Abstandshalter, der in einem unbeheizten und mittleren Bereich des Strahlheizkörpers liegt und einstückig mit dem Material des Isolierkörpers ausgeformt ist, kann beispielsweise bei dessen Vakuumformung hergestellt sein. Besonders bevorzugt ist eine Ausführung mit zwei im Abstand voneinander im mittleren Bereich vorgesehenen Vorsprüngen.
Zusätzlich kann ein Abstandshalter zur Anlage an der Unterseite der Platte ausgebildet sein. In diesem Falle hält er den Abstand zwischen Platte und Isolierkörper konstant, so daß der Isolierkörper nicht auf den Temperaturfühler zu "wachsen" kann. Es ist auch eine Kombination beider Maßnahmen denkbar, indem beispielsweise ein vom Isolierkörper ausgehender Vorsprung eine Anlagefläche für die Platte und eine Auflage für den Temperaturfühler hat. Dies ist in Form eines gestaffelten Nockens oder auch eines Vorsprunges mit einem Loch für den Temperaturfühler ausführbar.
Die bisherigen Temperaturfühler mußten wegen ihrer empfindlichen Quarzrohre sehr flexibel angeordnet sein und wurden vorzugsweise in nach oben offene Schlitze eines im übrigen umlaufenden Randes des Isolierkörpers und einer ihn umgebenden Trägerschale eingelegt und hatten in diesen Ausnehmungen Spiel, um keine Spannungen auftreten zu lassen. Dadurch ergab sich allerdings eine Wärmebrücke zum Äußeren hin, die nicht nur Energie verlorengehen ließ, sondern auch den Unterbau der Herdmulde unnötig aufheizte. Durch die Möglichkeit, einen starren metallischen Fühler zu verwenden kann nun auch der Temperaturfühler und damit der ganze Regler weitgehend starr gelagert werden, indem er beispielsweise mit seinem meist etwas verjüngten freien Ende in ein nach oben hin geschlossenes Loch der Trägerschale eingesteckt ist, während die Schalterseite mit einem Haltewinkel fest an der Trägerschale des Strahlungsheizkörpers befestigt sein kann. Auch die Isolierränder können nach oben geschlossen sein und bieten so eine vollständigere Isolierung.
Der Temperaturfühler kann somit in relativ enge Löcher im Rand eingeführt werden und bildet praktisch eine Abdichtung nach außen.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und Zeichnung hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein können, auch auf ähnlichen oder verwandten Gebieten, beispielsweise bei der Beheizung von Backöfen oder dgl.. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Die Figuren 1 bis 3 zeigen einen Strahlungsheizkörper 11, der zur Beheizung einer Glaskeramik-Platte 12 einer Kochmulde bzw. eines Kochherdes vorgesehen ist. Der Strahlungsheizkörper wird durch nicht dargestellte Federelemente an die Unterseite der Platte 12 angedrückt. Er besteht aus einer Blech-Trägerschale 13 mit einem Boden und einem umlaufenden hochstehenden Rand 14. In ihm liegt ein Isolierkörper 15, der mit einer weiteren Isolierschicht 16 unterlegt ist. Während der Isolierkörper 15 aus einem relativ festen und hochtemperaturbeständigen Isolierwerkstoff auf der Basis keramischer Fasern im Vakuum-Saugverfahren hergestellt ist, besteht die Isolierschicht 16 aus einem bestens isolierenden, jedoch weniger festen Isolierwerkstoff, beispielsweise einem Schüttgut aus mikroporöser pyrogener Kieselsäure.
Der Isolierkörper 15 ist ebenfalls schüsselförmig mit einem relativ dünnen Boden 19 und einem umlaufenden Rand 17, der nach oben etwas über den Rand 14 der Blech-Trägerschale übersteht und durch die Andruckfedern an die Unterseite 18 der Platte 12 angedrückt ist.
An der Oberseite des Bodens 19 sind elektrische Heizwiderstände 20 in Form von Drahtwendeln befestigt. Beim vorliegenden Beispiel geschieht dies durch partielles Eindrücken der Wendeln in den noch feuchten Formling des Isolierkörpers 15. Der Boden weist sternförmig verlaufende Rippen 21 auf, in die die Heizwendeln etwas weiter eingedrückt sind, während sie im übrigen nur wenig in den Isolierkörper hinein dringen. Dies schafft eine sichere und die Abstrahlung wenig behindernde Festlegung der Heizwendeln. Es ist jedoch auch jede andere Art der Festlegung möglich, beispielsweise durch Kitt oder dgl., und es sind auch andere Isolierwerkstoffe oder Konfigurationen des Isolierkörpers im Rahmen der Erfindung anwendbar.
Durch den zwischen dem Boden 19 mit den darauf angeordneten Heizwiderständen 20 und der Unterseite der Platte 18 sowie dem umlaufenden Rand 17 gebildeten Raum 22 läuft ein Temperaturfühler 23 eines Temperaturschalters 24 hindurch, der ein Temperaturbegrenzer bzw. ein Temperaturschutzschalter ist, der dafür zu sorgen hat, daß die Unterseite 18 der Platte 12 in ihrer Temperatur auf einen bestimmten Wert beschränkt bleibt, weil beispielsweise Glaskeramikplatten bei Überhitzung dauerhafte Schädigungen erleiden. Der Schalterkopf 25 des Temperaturschälters, 24, der wenigstens einen Schnappschalter und ggf. einen zweiten Kontakt als Signalkontakt zum Signalisieren des Heißzustandes der Platte enthält, ist außerhalb des Isolierkörpers fest an einem winkelförmigen Halter 26 angebracht, der mit der Trägerschale 13 verschraubt ist. Der Temperaturfühler 23 ist langgestreckt und stabförmig. Er besteht aus einem Metallrohr 27, in dem ein Keramikstab 28 liegt (Fig. 3), der gegenüber dem Metallrohr einen niedrigeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat, so daß aufgrund der Längendehnungsdifferenz im Schalterkopf ein Schnappschalter betätigt werden kann. Am freien Ende 29 des Temperaturfühlers 23 ist das Außenrohr 27 verjüngt und mit einem Innengewinde versehen, so daß über eine Justierschraube 30, auf der sich der Keramikstab 28 abstützt, der Schalter justiert werden kann. Dieser Aufbau des Temperaturschalters ist außerordentlich einfach und robust, da das Metallrohr 27 weitgehend fest mit dem Schalterkopf 25 verbunden sein kann und auch keine Bruchneigung hat. Der Temperaturfühler kann daher vorteilhaft an beiden Enden fest montiert sein, d.h. auf der Schalterseite durch seine feste Anbringung am Schalterkopf 25 und dem Halter 26 und an seinem freien Ende 29 durch Einstecken in eine passende Öffnung 31 im Rand 14 der Blech-Trägerschale. Diese Öffnung 31 kann ebenso wie die Öffnungen 32 in dem Rand 17 des Isolierkörpers eine kreisrunde Öffnung sein, die zur Glaskeramikplatte hin geschlossen ist. Dadurch wird sichergestellt, daß keine unnötigen Wärmeverluste auftreten, und der Temperaturfühler ist fest an dem Strahlungsheizkörper aufgenommen und trägt zu dessen Versteifung bei. Trotzdem kann er sich in der durch seine Längenausdehnung bedingten Weise an seinem freien Ende etwas längsverschieben.
Der Temperaturfühler läuft so durch den Raum 22 hindurch, daß er einen Abstand a von den Heizwiderständen und einen Abstand b von der Platte hat. Addiert man dazu den Durchmesser d des Temperaturfühlers 23, so ergibt sich der Gesamtabstand c von der Unterseite der Platte 12. Der Abstand a darf ein bestimmtes Mindestmaß nicht unterschreiten, und auch der Gesamtabstand a + b darf ein gewisses Maß nicht unterschreiten, um den Sicherheitsvorschriften zu entsprechen. Trotzdem soll der Abstand c so klein wie möglich sein, um einerseits die Heizung so nah wie möglich an die Glaskeramikplatte heranzubekommen und andererseits die Gesamthöhe bzw. -tiefe des Strahlungsheizkörpers so gering wie möglich zu halten und in diesem Maß die Isolation durch die Isolierschichten 15, 16 so groß wie möglich zu machen.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, für den Abstand a einen Mindestwert durch Abstandshalter 35 zu gewährleisten, von denen in Fig. 1 zwei im mittleren Bereich zu erkennen sind. Fig. 2 zeigt, daß sie jeweils in unbeheizten Bereichen 36 liegen, die durch eine S-förmige Schleife der doppelt liegenden Doppelspirale gebildet sind, in der die Heizwiderstände gelegt sind. Es verlaufen jeweils zwei Heizwiderstände parallel in Form einer Spirale, die im Zentrum wendet und parallel zu der einlaufenden Spirale wieder herausläuft. Diese Vorsprünge können viereckige, aus dem Material des Isolierkörpers bei seiner Formung herausgeformte Vorsprünge sein, die eine viereckige oder pyramidenförmige bzw. runde oder konische Form haben. Sie decken zwar die Unterseite des Temperaturfühlers über ihre Länge ab, dies ist aber sogar ein Vorteil, weil dadurch die Leistungsfreigabe beim Aufheizvorgang etwas vergrößert wird. Es könnte nur ein Abstandshalter 35 oder auch mehrere vorgesehen sein, die auch an anderen Stellen des Temperaturfühlers vorgesehen sind, jedoch haben sich zwei im mittleren Bereich, jedoch im Abstand voneinander als sehr vorteilhaft erwiesen.
Die in Fig. 4 dargestellte Variante hat bei im übrigen gleichen Aufbau einen Abstandshalter 35a, der, wie der Abstandshalter nach den Figuren 1 bis 3, eine Anlagefläche 37 für den Temperaturfühler 23, jedoch zusätzlich eine Anlagefläche 38 hat, die der Unterseite 18 der Platte 12 gegenüberliegt und sich an dieser abstützen kann. Der durch den Vorsprung 35a gebildete Abstandshalter hat dadurch etwa eine L-Form. Er kann auch U-förmig ausgebildet sein.
Allen Ausführungsformen ist gemeinsam, daß sie auf einfache und unkomplizierte Weise sicherstellen, daß stets ein ausreichender Sicherheitsabstand zwischen den unter Spannung stehenden Heizwiderständen und dem Temperaturfühler sowie der Glaskeramikplatte vorliegt. Während der Abstand zwischen der Platte und dem Temperaturfühler, insbesondere bei der relativ festen Einspannung des Temperaturfühlers nach der Erfindung, kaum gefährdet ist, sich zu verändern, verhindern auf jeden Fall alle Ausführungen, daß der Isolierkörper, der naturgemäß aus einem relativ biegsamen Material besteht, sich dem Temperaturfühler unzulässig nähert.
Es entsteht ein sehr solider, hoch beanspruchbarer und leicht montierbarer sowie einfach herstellbarer Strahlungsheizkörper, der die Sicherheitsanforderungen in vollem Umfange erfüllt. Zudem kann der Temperaturfühler, weil er nicht das zusätzliche Quarzrohr benötigt, mit geringerem Durchmesser d hergestellt werden, was wiederum eine Verringerung der Bauhöhe ermöglicht. Das Fühlerrohr kann vielmehr geerdet sein, so daß selbst im Falle eines Bauches der Glaskeramikplatte es als schützendes geerdetes Bauteil über der Heizung liegt und beispielsweise verhindert, daß ein "durchgebrochenes" Kochgefäß unter Spannung gesetzt wird.