Elektrischer Strahlheizkörper

Abstract

 Ein Strahlheizkörper mit einem nach Art eines Halogenstrah­lers aufgebauten Hellstrahler (18) und einem konventionellen Dunkelstrahler-Strahlheizkörper (20) ist so angeordnet, daß der Dunkelstrahler (20) in eine den ringförmigen Hellstrah­ler (18) umgebenden Ringzone (30) angeordnet ist. Die Mit­telzone innerhalb des Hellstrahlers (18) bleibt unbeheizt. Der Dunkelstrahler (30) ist auf einem innern Ansatz des aus festerem Isoliermaterial hergestellten Randes (14) angeord­net, der somit einen Ring mit L-förmigen Querschnitt bildet, der auf einer Isolierschicht (14) aufliegt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen elektrischen Strahlheizkörper, insbesondere zur Beheizung von glasartigen Platten wie Glas­keramikplatten.

[0002] Aus der GB-A-1 273 023 ist ein elektrischer Stahlheizkörper bekannt geworden, dessen Beheizung einen mit einer sehr ho­hen Glühtemperatur betriebenen Heizwiderstand hat, der nach Art eines Halogenstrahlers in einem Quarzglasrohr eingekap­selt ist, das in Form eines Kreisbogens gekrümmt ist. Dieser Hellstrahler dient zur Beheizung einer Glaskeramikplatte.

[0003] Aus der EP-A-176027 ist bekannt geworden, sowohl Hell- als auch Dunkelstrahler innerhalb eines Strahlheizkörpers zu verwenden, wobei bevorzugt der Dunkelstrahler dem Hellstrah­ler stets vorgeschaltet ist, und der Dunkelstrahler den ho­ hen Einschaltstrom des Hellstrahlers dämpft. Dabei sind auch Anordungen vorgesehen, bei denen außerhalb von im wesentli­chen parallel angeordneten, stabförmigen Hellstrahlern Dun­kelstrahler angeordnet sind, so daß sie diese außen umgehen. Auch das DE-U-8525366 beschreibt eine solche Anordung.

[0004] Die EP-A-176027 sieht allerdings vor, daß kreisförmige Hell­strahler stets im äußeren Randbereich umlaufen, um somit die Heizzone auf der Glaskeramikplatte auch optisch abzugrenzen, da die Glaskeramikplatte zumindest bei der starken Strahl­wirkung des Hellstrahlers teilweise durchsichtig ist.

[0005] Die gebogenen Hellstrahler wurden trotz ihres relativ hohen Preises speziell dazu entwickelt, es zu ermöglichen, in einem einzigen Umlauf des Außenbereiches des Strahlheizkör­pers die gesamte Hellstrahlerleistung unterzubringen, wobei dann die Mittelzone für die mehr flächig wirkenden Dunkel­strahler übrigblieb. Es hat sich nun aber gezeigt, daß das Glühbild und andere Gebrauchseigenschaften sowie die Her­stellbarkeit nicht ideal sind.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen derartigen Strahl­heizkörper mit Hell- und Dunkelstrahlern so weiter zu ver­bessern, daß er ein gutes Glühbild und verbesserte Gebrauchseigenschaften bei leichter Herstellbarkeit auf­weist.

[0007] Diese Aufgabe wird durch den Anspruch 1 gelöst.

[0008] Die Erfindung geht hier den auf den ersten Blick widersinnig erscheinenden Weg, den etwa kreisförmig bzw. mehreckig gebo­genen Hellstrahler nicht im Randbereich vorzusehen, sondern ihn eine weitgehend unbeheizte Mittelzone umgeben zu lassen, während der Dunkelstrahler im Außenbereich umläuft. Dies widerspricht nicht nur der Entwicklungstendenz, sondern scheint auch den Vorteil des gebogenen Hellstrahlers, näm­lich die Kochstelle optisch abzugrenzen, wieder aufzuheben oder in Frage zu stellen.

[0009] Es hat sich jedoch ergeben, daß erstaunlicherweise das Ge­genteil der Fall ist. Man muß dabei davon ausgehen, daß eine Glaskeramikplatte praktisch immer unter einem Winkel von der Seite angesehen wird. In diesem Falle würde ein direkt im äußeren Randbereich umlaufender Hellstrahler auf der dem Betrachter zugekehrten Seite von dem erhöhten Rand abgedeckt werden, da man bestrebt ist, den meist im Durchmesser größe­ren Hellstrahler ziemlich tief in dem schalenförmigen Iso­lierträger anzuordnen, um einen ausreichenden Abstand von der beheizten Platte und ggf. einem zwischengeschalteten Temperaturregler zu bekommen. Der Betrachter sieht dann den Hellstrahler meist nur als Halbkreis. Von ihm werden aller­dings die in der Mitte liegenden Dunkelstrahler, deren Strahlung einerseits wegen ihrer größeren Wärmeträgheit spä­ter einsetzt und andererseits nicht so weit im sichtbaren Bereich liegt, daß sie gegenüber dem Hellstrahler ins Ge­wicht fiele, hell beleuchtet, was optisch unschön wirkt. Anders ist es bei der vorgeschlagenen Anordnung, wo der Hellstrahler gerade so weit vom Rand entfernt ist, daß der Betrachter auch unter einem schrägen Winkel den Ring noch ganz sehen kann, während die beleuchteten Dunkelstrahler, die davor liegen, vom Rand abgedeckt sind. Im hinteren Be­reich dagegen ist der Hellstrahler vor den Dunkelstrahlern angeordnet und überstrahlt diese, so daß sichtbar nur die vorzugsweise von allen Strahlern freie Mittelzone beleuchtet ist, die einen gefälligen Anblick bietet.

[0010] Verwendet der Benutzer, wie dies vorkommt, einen Topf, der kleiner ist als die Kochstelle, so wird durch die Anordnung des Hellstrahlers weiter innen die Gefahr einer Blendung verringert.

[0011] Auch vom Gebrauch her ergeben sich erhebliche Vorteile, weil der Hellstrahler, dessen kurzwellige Strahlung in verstärk­tem Maße die Glaskeramikplatte unmittelbar durchdringt, so daß an dieser Stelle ein Kontakt zwischen Kochgefäß und be­heizter Platte nicht so wichtig ist, in dem Bereich liegt, in dem ein üblicherweise etwas konkaver Topf einen gewissen Abstand von der Platte hat, während die Dunkelstrahler, de­ren Leistung in höherem Maße durch Kontakt von der beheizten Platte übertragen wird, in dem Bereich liegen, in dem der Topf mit seinem Außenrand aufsteht. Ferner durchdringt die Strahlung des Hellstrahlers, der ja auch einen gewissen Ab­stand von der Platte hat, die Platte in einem relativ brei­ten Band, das einerseits teilweise über die Dunkelstrahler und andererseits auch in die Mittelzone hineinragt. Ein Ver­zicht auf eine Eigenbeheizung der Mittelzone ist ebenfalls vorteilhaft, da sich an dieser Stelle die Strahlung des Hellstrahlers ohnehin konzentriert.

[0012] In der Herstellung ergibt sich der Vorteil, daß im Inneren des bogen-, ring- oder kreisförmigen Hellstrahlers keine Dunkelstrahler angebracht zu werden brauchen. Diese müßten ja auch eine Zuführung haben, die unter dem Hellstrahler und dementsprechend unter der Isolation verlaufen müßte.

[0013] Es ergibt sich ferner der Vorteil, daß der Ringbereich, in dem der Dunkelstrahler angeordnet ist, unmittelbar an den Rand des Strahlheizkörpers angrenzt, der bis zur beheizten Platte hochragt. Dieser Bereich kann daher mit dem Rand ein­teilig als ein Ring ausgebildet sein und die Dunkelstrahler können an dem vorzugsweise mechanisch festeren Isoliermate­rial, aus dem der Rand und auch die Dunkelstrahler-Ringzone besteht, beispielsweise durch teilweises Einbetten vorteil­haft und sicher befestigt werden. Auch andere Befestigungs­methoden sind in diesem Bereich und insbesondere auf einem mechanisch festeren, z. B. faseriges Isoliermaterial enthal­tenden Isolierkörper besonders gut vorzunehmen.

[0014] Der gesamte Innenbereich, in dem also der Hellstrahler und die Mittelzone liegen, kann im Inneren dieses Ringes liegen, so daß dort eine unterhalb des Randbauteiles liegende Iso­lierschicht die Isolierträgeroberfläche bilden. Sie kann im Bereich des Hellstrahlers ringförmig vertieft sein, damit der Hellstrahler, der normalerweise einen größeren Durch­messer hat als die Dunkelstrahler mit seiner Oberkante mit diesen in Flucht liegt, um einen gleichen Abstand vom Tempe­raturfühler zu gewährleisten. Dies hat vor allem den Vor­teil, daß in dem Mittelbereich ein Isoliermaterial einge­setzt werden kann, das eine sehr hohe thermische Isolierfä­higkeit und auch hohe Wärmebeständigkeit hat, beispielsweise ein gepreßtes Schüttmaterial auf der Basis eines pyrogenen Kieselsäure-Aerogels. Dieses Material hat jedoch keine große mechanische Festigkeit und würde die Festlegung mittels Ein­bettung kaum erlauben. Im Hellstrahler- und Mittelbereich ist aber seine Oberfläche ausreichend fest und beständig.

[0015] Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfin­dung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteil­hafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Ausführungs­ beispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch einen Strahl­heizkörper, der unter einer Glaskeramikplatte angeordnet ist und

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Strahlheizkörper (ohne Glaskeramikplatte.

[0016] Die Zeichnung zeigt einen Strahlheizkörper 11, der unter einer Glaskeramikplatte 12 angeordnet ist und auf dieser eine Heiz- oder Kochstelle 13 abgrenzt. Ein Rand 14 eines Isolierträgers 15, der in einer flachen Blech-Trägerschale 16 liegt, bildet die äußere Begrenzung der Kochstelle 13. Der Strahlheizkörper 11 ist durch nicht dargestellte Mittel mit seinem Rand 14 federnd an die Unterseite der Glaskeramikplatte 12 angedrückt.

[0017] Die Beheizung des Strahlheizkörpers 11 bilden ein Hellstrah­ler 18 und ein Dunkelstrahler 20. Der Hellstrahler enthält in einem Quarzglasrohr einen hochtemperaturfesten Heizwider­stand 21, beispielsweise aus Wolfram, der von einem Hell­strahler-Anschlußende 22 zum anderen verläuft und dazwischen durch Abstandhalter 23 abgestützt ist. Das Quarzglasrohr 24 ist, beim dargestellten Beispiel, aus Herstellungsgründen mehreckig, beispielsweise nach Art eines Achteckes zu einem fast vollständigen Kreis gebogen, wobei seine beiden An­schlüsse 22 dicht nebeneinander parallel durch den Rand 14 hindurch aus dem Strahlheizkörper herausführen und dort mit Leitungsanschlüssen versehen sind. Die bestimmungsgemäße Glühtemperatur liegt über 1500 K, vorzugsweise bei etwa 2300 K.

[0018] Die Glühtemperatur des Dunkelstrahlers 20 liegt dabei we­sentlich unter diesem Wert und vorzugsweise unter 1500 K. Es handelt sich bei ihm um einen üblichen wendelförmig gebo­genen offenen Draht aus Widerstandsmaterial, der wegen sei­ner geringeren Glühtemperatur nicht, wie der Hellstrahler eine Schutzgasatmosphäre benötigt. Der Dunkelstrahler ist in Form eines doppelt geführten Ringes ausgebildet, dessen An­schlüsse 25 an der gleichen Seite des Doppelbogens zur inne­ren und äußeren Windung reichen, während an der anderen Sei­te die beiden Windungen durch einen Bogen 26 miteinander verbunden sind. Ein Anschlußstück 38 für die Dunkelstrah­ler-Anschlüsse 25 ist in den Rand der Trägerschale 15 einge­setzt.

[0019] Ein stabförmiger Temperaturfühler 27 eines Temperaturschal­ters 28 ragt diametral über den kreisförmigen Stahlheizkör­per und ist in dem Rand 14 auf beiden Seiten geführt. Der Schalterkopf des Temperaturschalters 28 liegt außerhalb der übrigen Stahlheizkörperbegrenzung. Er enthält normalerweise zwei Temperaturschalter, von denen einer zur Temperaturbe­grenzung und der andere als Signalkontakt für die Meldung des Heißzustandes der Kochstelle dient. Wie aus Figur 1 zu erkennen ist, ragt der Temperaturfühler 27, der ggf. ein isolierendes Außenrohr haben kann, mit Abstand von der Un­terseite der Glaskeramikplatte 12 und den Strahlern 18, 20 durch den schüsselförmigen Innenraum 29 des Strahlheizkör­pers.

[0020] Hell- und Dunkelstrahler sind miteinander und mit dem Tempe­raturbegrenzerkontakt des Temperaturschalters 28 elektrisch in Reihe geschaltet.

[0021] Der Dunkelstrahler 20 ist in einem Ringbereich 30 auf einem vom Rand 14 nach innen gerichteten, innenflanschartigen Ab­schnitt 31 angeordnet, der somit zusammen mit dem Ring 14 ein einstückiges ringförmiges Bauelement 32 mit L-förmigen Querschnitt bildet. Es ist aus einem Isoliermaterial mit guter mechanischer Festigkeit hergestellt, das einen relativ hohen Anteil aus wärmebeständigen Fasern, beispielsweise aus Al₂O₃ enthält oder aus diesem besteht. Es kann in einem Va­kuumsaugverfahren naß hergestellt werden. Im nassen Zustand werden dann die Heizwendeln des Dunkelstrahlers 20 in die Oberfläche teilweise eingepreßt und sind nach dem Trocknen bzw. Aushärten darin gut festgelegt, obwohl ihr weitaus größter Teil und vor allem fast der gesamte Innenraum der Heizwendel frei bleibt und damit gut abstrahlen kann. Die äußere Windung des Dunkelstrahlers 20 kann sich dicht an die Innenseite des Randes 14 anschließen und der Abschnitt 31 endet mit einer Ringinnenkante 33 mit nicht zu großem Ab­stand von dem Hellstrahler 18. Dieser ist mit seiner Mittel­achse etwas tiefer angeordnet als die Dunkelstrahler, so daß er trotz seines größeren Durchmessers mit seiner Oberseite mit der Dunkelstrahler-Oberseite fluchtet. Zu diesem Zweck ist eine zum Isolierträger 15 gehörende Isolierschicht 34, auf der im Randbereich der Bauteil 32 aufliegt, im Bereich des Hellstrahlers abgesenkt, so daß er dort eine ringförmige flach auslaufende Rinne 35 bildet, die zur Mitte wieder an­steigt.

[0022] In der innerhalb des ringförmigen Hellstrahlers 18 liegenden Mittelzone 36 ist keine gesonderte Beheizung angeordnet. Hier bildet die Isolierschicht 34 die Oberfläche. Die Iso­ lierschicht 34 besteht aus einem pyrogenen Kieselsäure-Aero­gel, das ausgezeichnete thermische Isoliereigenschaften und hohe Temperaturbeständigkeit besitzt und nach einer relativ lockeren Verpressung eine Oberfläche hat, die, da sie keinen wesentlichen Beanspruchungen ausgesetzt ist, für den Ge­brauchsfall ausreichend fest ist.

[0023] Es ist also zu erkennen, daß der Isolierträger in herstel­lungs- und funktionsgünstiger Weise aufgebaut ist, da die Verwendung von zwei Isoliermaterialien mit unterschiedlichen Eigenschaften jeweils auf die Bereiche beschränkt ist, in denen ihre Eigenschaften optimal zur Wirkung kommen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Hellstrahler, obwohl er so tief angeordnet ist, daß der Temperaturfühler noch mit gutem Abstand zu ihm und zur beheizten Platte 12 hindurch­laufen kann, noch von einem Betrachtungswinkel von etwa 30° fast vollständig als Ring zu sehen, während der Dunkelstrah­ler dann der Betrachtung im vorderen Bereich völlig entzogen ist. Es ist besonders bevorzugt, daß die Dunkelstrahler-­Ringzone 30 einen Durchmesser zwischen 10 und 20, vorzugs­weise 15 % des Gesamtdurchmessers der Kochstelle 13 auf­weist, während der Durchmesser des Hellstrahlers 18 zwischen 50 und 70 % des Kochstellendurchmessers, vorzugsweise 60 % beträgt.

[0024] Es wird damit vor allem ein sehr niedrig bauender Strahl­heizkörper geschaffen, der trotzdem eine gute Isolation und eine hervorragende Festlegung der Heizkörper aufweist. Der Hellstrahler 18 kann auf der Isolierschicht 34 im Bereich der Rinne 35 aufliegen und ist andererseits in dem Bereich geführt, in dem er den Rand 14 und entsprechende Öffnungen der Trägerschale 16 durchdringt. Die Anordnung mit zwei pa­rallel und nebeneinander hinausführenden Anschlüssen 22 des Hellstrahlers ist bevorzugt, weil sie eine den Hellstrahler 18 weitgehend umschließende Dunkelstrahler-Ringzone 30 er­möglicht. Auch die Anordnung mehrere Dunkelstrahler in der Dunkelstrahlerringzone und die Schaffung von Mehrkreis­strahlheizkörpern wäre möglich, bei denen mehrere Hell- und/oder Dunkelstrahler ringförmig oder nebeneinander und wahlweise einzeln oder zusammen einschaltbar so angeordnet sind, daß sie eine Kochstelle wechselnder Größe und/oder Gestalt ergeben. Ein Vorteil ist auch die günstige Lage al­ler Anschlußenden im Randbereich.

[0025] Im Falle einer anderen Dunkelstrahler-Befestigungsart wäre es auch möglich, auf den Abschnitt 31 zu verzichten und die Dunkelstrahler unmittelbar auf der Isolierschicht 34 anzu­bringen. In diesem Falle könnte auch der Rand über eine ge­wisse Höhe aus dem Isoliermaterial der Isolierschicht 34, das bessere thermische Isoliereigenschaften hat als das fa­serige Material des Randes, angefertigt sein.

Ansprüche

1. Elektrischer Strahlheizkörper, insbesondere zur Behei­zung von glasartigen Platten (12) wie Glaskeramikplat­ten, mit einem Isolierträger (15), mit wenigstens einem Hellstrahler (18), dessen Heizwiderstand (21) eine Tem­peratur von mehr als 1500 K annimmt und der eine Mittel­zone (36) des Strahlheizkörpers (11) umgibt, und mit wenigstens einem Dunkelstrahler (20), dessen Heizwider­stand bei einer Temperatur von weniger als 1500 K arbei­tet und den Hellstrahler (20) außen umgibt.

2. Strahlheizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß die Mittelzone (36) unbeheizt ist.

3. Strahlheizkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Dunkelstrahler (20) und/oder der Hell­strahler (18) eine im wesentlichen kreisförmige Grund­form haben.

4. Strahlheizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprü­che, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierträger (15) einen äußeren, vorzugsweise bis zur beheizten Platte (12) hochragenden Rand (14) aufweist und zwischen diesem und dem Hellstrahler (18) eine Ringzone (30) vorhanden ist, in der der Dunkelstrahler (20) angeordnet ist.

5. Strahlheizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprü­che, dadurch gekennzeichnet, daß Hellstrahler (18) und Dunkelstrahler (20) mit ihren der beheizten Platte (12) nächsten Abschnitten im wesentlichen in einer Ebene lie­gen, wobei vorzugsweise der Hellstrahler (18) im Bereich einer Vertiefung (35) des Isolierträgers (15) liegt.

6. Strahlheizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprü­che, dadurch gekennzeichnet, daß der Dunkelstrahler (20) auf einem am Rand (14) des Isolierträgers (15) innen angeformten, schulter- bzw. flanschartigen Abschnitt (31) vorzugsweise durch teilweises Einbetten in das Iso­liermaterial befestigt ist.

7. Strahlheizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprü­che, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierträger (15) eine in seiner Mittelzone (36) und im Bereich des Hell­strahlers (18) die Isolierträgeroberfläche bildende Iso­lierschicht (34) aufweist, auf deren äußeren Abschnitten der Isolierträgerrand aufliegt.

8. Strahlheizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprü­che, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierträger (15) in seiner Mittelzone (36) gegenüber dem Bereich des Hellstrahlers (18) erhöht ausgebildet ist.

9. Strahlheizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprü­che, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rand (14) des Iso­lierträgers (15) mit einem daran angeformten, die Dun­kelstrahler-Ringzone (30) einnehmenden Abschnitt einen Ring bilden, innerhalb dessen der Hellstrahler (18) an­geordnet ist, wobei vorzugsweise der Ring aus einem mechanisch festeren Isoliermaterial, das bevorzugt Fa­seranteile enthält, hergestellt ist.

10. Strahlheizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprü­che, dadurch gekennzeichnet, daß ein stabförmiger Tempe­raturfühler (27) den Raum zwischen den Strahlern (18, 20) und der Platte (12) mit Abstand von beiden überquert und durch einen Rand (14) des Isolierträgers (15) hin­durchragt.

11. Strahlheizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprü­che, dadurch gekennzeichnet, daß die Dunkelstrahler-­Ringzone (30) die Form eines für einen Anschluß (22) des Hellstrahlers (18) offenen Kreisringbogens hat, in dem der Dunkelstrahler (20) als eine doppelte Schleife ge­führt ist, die ihre Anschlüsse (38) dicht benachbart auf einer Seite des Hellstrahler-Anschlusses (22) aufweist.

Zeichnung