[0001] Die vorliegende Erfindung hat eine modular aufgebaute und variabel gestaltbare Kochfeldanordnung
aus vorgefertigten Einzelbausteinen in einer Rahmenkonstruktion mit einer Glaskeramik-Kochfläche
zum Gegenstand, wobei jeder dieser Einzelbausteine alle, für den Betrieb als Brenner,
der auch mit beliebigen verschiedenen Energiequellen betrieben werden kann, oder als
Abgasführungsbauteil, Gebläseeinheit, Steuerungsmodul, Anzeigen- und Display-Einheit
oder für andere Komponenten notwendigen Teile umfaßt.
[0002] Glaskeramik-Kochfelder bestehen heute üblicherweise aus einem metallischen Sichtrahmen,
in den die Glaskeramik-Kochfläche z. B. mittels Silikon eingeklebt ist. Unter der
Kochfläche werden durch verschiedene Federelemente Strahlungsheizkörper an die Kochflächenunterseite
angepreßt. Dazu sind Traversen und/oder ein Bodenblech erforderlich. Diese Art der
Konstruktion ist in der Patentliteratur ausführlich beschrieben. Glaskeramik-Kochfelder,
insbesondere aber gasbeheizte Kochfelder mit Strahlungsbrennern unter der Glaskeramik
haben derzeit einen komplizierten Aufbau.
[0003] Ein derartiges System ist in der deutschen DE 43 26 945 A1 beispielhaft ausführlich
beschrieben.
[0004] Bei solchen Gasgeräten ist es vorteilhaft, daß Brenner, Zünder, Flammenüberwachungselektroden
und Schutztemperaturbegrenzer konstruktiv in die Wärmedämmung integriert werden, wodurch
zusätzliche Bohrungen/Aussparungen in dem an sich wenig mechanisch belastbaren Wärmedämm-Material
vorgesehen werden müssen. Zusätzlich dazu sind weitere Befestigungsmittel im Kochfeld
notwendig. Für die Formgebung sind kostenintensive Bearbeitungsschritte notwendig.
[0005] Mit solchen Systemen kann eine Flexibilität bzgl. Brennerauswahl und -anordnung,
wie sie von elektrisch beheizten Glaskeramik-Kochfeldern bekannt ist, nicht erreicht
werden.
[0006] Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE-OS 2 105 969 ist ein Kochfeld bekannt, welches
eine Rahmenkonstruktion, ein damit verbundenes wannenförmiges Bodenblech und elektrisch
beheizbare Heizkörper aufweist, die mit Kochzonen auf der Glaskeramik-Platte korrespondieren.
[0007] Weiterhin liegen bei der Kochfeld-Anordnung gemäß der DE-OS 2 105 969 die Heizkörper
auf wärmedämmendem Material auf, welches als blockförmiger Formkörper ausgebildet
ist und den Raum zwischen der Glaskeramikplatte und dem Bodenblech nahezu ausfüllt.
[0008] Aus der deutschen Patentschrift DE 27 29 930 C2 ist es bekannt, die thermische Isolierung
für mehrere Heizkörper als Dämmkörper mit schüsselförmigen Ausnehmungen auszuführen.
[0009] Nach dem Stand der Technik sind teilweise aufwendige Bearbeitungsschritte zur Formgebung
erforderlich. Zudem ist zur Erhöhung der mechanischen Belastbarkeit praktisch immer
der Einbau in eine Blechwanne erforderlich.
[0010] Die deutsche Patentschrift DE 33 15 745 C2 bezieht sich auf ein Kochfeld mit gasbeheizten
Brennern und mit einer durchgehenden Kochfläche aus Glaskeramik, mit mindestens zwei
eindeutig getrennten Kochzonen, denen jeweils separate Brennstellen zugeordnet sind,
mit einer Warmhaltezone und mit Abgaskanälen zum Abführen der Verbrennungsgase sowie
mit Hilfseinrichtungen, wobei die Brennstellen Brennkammern, Gasmischkammern, Gasmischeinrichtungen
und Regeleinrichtungen aufweisen, wobei die Brennstellen, die Warmhaltezone und die
Abgaskanäle an den nicht der Wärmeübertragung an das Kochfeld dienenden Bereichen
einschließlich aller Komponenten der Brennstellen von einem diesen Teilen gemeinsamen,
aus massearmem und wärmeisolierendem Material bestehenden Baute umschlossen sind.
[0011] Aufgabe der DE 33 15 745 C2 ist es, ein Kochfeld für Gasbeheizung mit durchgehender
Kochfläche aus Glaskeramik so auszubilden, daß eine unerwünschte und nachteilige Aufheizung
des Muldenraumes vermieden wird, wobei das Kochfeld einfach und kostengünstig mit
kleinem Montageaufwand hergestellt werden kann und das bei guter Wärmeisolation mechanisch
stabil aufgebaut ist.
[0012] Auch dieses Konzept ist noch sehr schwierig ausreichend flexibel verschiedenen Kochfeldanordnungen
anzupassen, und das allen Teilen gemeinsame, wärmeisolierende Bauteil ist nur sehr
aufwendig herzustellen, problematisch zu handhaben und durch seine Größe und Geometrie
kostenintensiv zu bearbeiten.
[0013] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine variabel gestaltbare Kochfeldanordnung
zur Verfügung zu stellen, bei der je nach individueller Anforderung verschiedene Brennertypen,
Abgasfühfungsbauteile, Gebläseeinheiten, Steuerungsmodule und andere zum Betrieb eines
Kochfeldes notwendigen Bauteile und Komponenten, auch in verschiedenen Größen und
Dimensionen problemlos und mit minimalem zeitlichen Montageaufwand in einer vorgegebenen,
üblichen Rahmenkonstruktion mit einer Glaskeramikplatte zu einer Funktionseinheit
zusammengestellt und kombiniert werden können.
[0014] Weiterhin ist es Aufgabe dieser Erfindung, jedes Bauteil einschließlich der notwendigen
Wärmedämmung so zu gestalten, daß es selbst als tragendes Bauteil für weitere Bauteile
und für weitere Gerätekomponenten verwendet werden kann, und gleichzeitig den oft
sehr empfindlichen Materialien für die Wärmedämmung Festigkeit und Stabilität verleiht
und darüberhinaus Schutz gegen mechanische Beschädigung bietet.
[0015] Diese Aufgabe wird mit einer modular aufgebauten und variable gestaltbaren Kochfeldanordnung
aus vorgefertigten Einzelbausteinen gelöst, wobei die Einzelbausteine metallische
Formteile aufweisen, mit denen die Werkstoffe für die Wärmedämmung verbunden sind,
und die über Befestigungselemente verfügen, mit denen die Einzelbausteine untereinander
und an der Rahmenkonstruktion anzuordnen und lösbar, fest zu einer Funktionseinheit
verbindbar sind, und an denen Durchbrechungen, Bohrungen und Aussparungen als Montagevorrichtung
zur Befestigung der für den Betrieb z. B. als Brenner oder Abgasführungsbauteil notwendigen
Teile und zur Durchführung und Fixierung der Verkabelung und/oder der Zünd-, Regel-,
Schutz- und Anzeigeneinrichtungen, vorgesehen sind.
[0016] Dabei können nach der Erfindung aber auch in einem Einzelbaustein mehrere Betriebs-Funktionen,
z. B. als Brenner, als Abgasführungsbauteil und Mischrohr zusammengefaßt sein.
[0017] In bevorzugter Ausführungsform sind nach der Erfindung, als Werkstoffe für die Wärmedämmung
Materialien auf Basis von temperaturbeständigen Fasern, insbesondere auf Basis von
Fasern aus dem System SiO
2-Al
2O
3 vorgesehen. Diese Werkstoffe sind als Zuschnitte vernadelter Matten (sog. Blankets)
oder als vakuumgeformte Teile unterschiedlichster Größen und Geometrien, z. T. auch
vorgebrannt und befreit von organischen Bindemitteln am Markt erhältlich.
[0018] Da die Verarbeitung, die Konfektionierung und die Formbeständigkeit keramischer Faserwerkstoffe
aber oftmals, wegen ihrer geringen Rohdichte und Strukturstabilität nicht unproblematisch
ist, werden als Werkstoffe für die Wärmedämmung auch mikroporöse Materialien aus gebundenen,
sehr feinteiligen Rohstoffen oder mikroporöse Materialien, die ihre feine Porosität
über eine Herstellung z. B. im Schaum- oder Ausbrennverfahren erhalten, eingebaut.
[0019] Diese mikroporösen Materialien sind zwar oft formbeständiger und mit engeren geometrischen
Abmessungstoleranzen herstellbar, sie sind aber bezüglich der meist schlechteren Dämmeigenschaften
und des erhöhten Gewichts Faserwerkstoffen unterlegen.
[0020] In manchen Fällen ist daher sogar eine Kombination verschiedener Dämmstoffe in einem
Einzelbaustein, je nach Anforderungsprofil an den Werkstoff sinnvoll.
[0021] Die Werkstoffe für die Wärmedämmung können dabei mit den metallischen Formteilen
der Einzelbausteine mechanisch durch Pressitz und zusätzlich oder mittels Biegelaschen
oder Bändern fest verankert und verbunden werden.
[0022] In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Dämmstoff, der zuvor entsprechend
formatiert wurde mit dem metallischen Formteil, beispielsweise einer Blechwanne durch
Verklebung fest verbunden.
[0023] Als Kleber eignen sich vor allem keramische Kleber, die zum einen besonders temperaturstabil
sind und zum anderen eine ausreichend gute Oberflächenhaftung mit dem Dämmstoff und
zum Blech aufweisen. Solche Kleber sind marktbekannt.
[0024] In einer weiteren, sehr bevorzugten Ausführungsform haftet die Wärmedämmung, die
aus gebundenem festen keramischen Fasermaterial besteht, durchgehend durch Verbund
an dem metallischen Formte des erfindungsgemäßen Einzelbausteins, wobei dann das Formteil
als tragende, bleibende Siebform für die im Saugverfahren herzustellende Dämmschicht
als Siebgewebe ausgebildet ist.
[0025] Als Sieb-Gewebe für die Siebform wird ein Loch- oder Schlitzblech bevorzugt, um dem
Formteil eine ausreichend hohe Stabilität zu verleihen und um gleichzeitig Verbindungsmöglichkeiten
zu anderen Bausteinen vorzusehen.
[0026] Ein einfaches und zur Serienfertigung geeignetes Verfahren zur Herstellung eines
erfindungsgemäßen vorgefertigten Einzelbausteins dieser Art zeichnet sich dadurch
aus, daß das metallische Siebgewebe als Mantel in die Kontur eines Einzelbausteines
der Kochfeldanordnung, z. B. einer Wanne geformt wird, daß das als Mantel dienende
metallische Siebgewebe als Form für im Saugverfahren sich an seiner Innenfläche anlagernde
keramische Fasern einer flüssigen Zubereitung eingesetzt wird und daß gegebenenfalls
über die getrocknete und verfestigte Schicht des Fasermaterials weitere Schicht, insbesondere
auch elastische Fasermaterialien gelegt werden können.
[0027] Günstig ist dabei, daß das metallische Sieb-Gewebe als Form für das Saugverfahren
dient, in dem die Flüssigkeit der Zubereitung durch die Löcher bzw. Schlitze abgezogen
wird, so daß sich die Fasern durchgehend durch Verbund an dem metallischen Formteil
anlagern.
[0028] Eine ähnliche Verfahrensweise für ein Heißgasführungsbauteil ist der Deutschen Patentschrift
DE 35 34 757 C2 zu entnehmen.
[0029] Nach der vorliegenden Erfindung weisen die Einzelbausteine an sich und nach ihrem
Zusammenbau zu einer Funktionseinheit eine symmetrische geometrische Form auf, um
einerseits den Zusammenbau mehrerer Einzelbausteine durch möglichst viele gemeinsame
Kontaktflächen zu erleichtern und dadurch die Einheit zu stabilisieren, und um andererseits
eine möglichst hohe Raumfüllung innerhalb des vorgegebenen Rahmens zu erreichen.
[0030] Eine Auswahl möglicher und bevorzugter Ausführungsformen werden in den Figuren 1
bis 6 vorgestellt.
Dabei zeigen:
[0031]
- Figur 1 u. 2:
- ein Gasbrennermodul als Einzelbaustein in Aufsicht
- Figur 3:
- ein Gasbrennermodul als Einzelbaustein im Schnitt
- Figur 4:
- eine gasbeheizte Kochfeldanordnung mit drei Brennermodulen und einem Abgasführungs-Bauteil
als Einzelbausteine die eine Funktionseinheit bilden
- Figur 5 u. 6:
- je eine Aufsicht auf eine Kochfeldanordnung mit unterschiedlicher Anordnung der Einzelbausteine
Figur 1
zeigt einen Gasbrennermodul (1) als Einzelbaustein in Aufsicht. Zu erkennen ist der
kreisförmige Brennerraum (1a) sowie der hier im Beispiel angeformte kegelförmige Abgaskanal
(1b). Das Wärmedämm-Material (2) wurde bereits zuvor nach einer der oben beschriebenen
Möglichkeiten in das metallische Formteil, hier ein Blechgehäuse (3) eingefaßt. Am
Blechgehäuse (3) ist der Zünder (4), beispielsweise ein Glühzünder, das Zündsicherungssystem
(5), in diesem Fall eine Ionisationsüberwachungselektrode sowie der Temperaturbegrenzer
(6), ein Stabausdehnungsschalter, wie er bereits bei elektrischen Strahlungsheizelementen
in Glaskeramik-Kochfeldern eingesetzt wird, angeschraubt. Nicht dargestellt ist in
dieser Figur das von unten befestigte Brennergehäuse (7) mit der Brennerplatte (15),
dem Mischrohr (8) und dem ebenfalls am Blechgehäuse (3) angebrachten Magnetventil
(9) mit der Gasdüse (9a).
Die Abmessungen des Brennermoduls (1) richtet sich nach der Größe der beheizten Zone
(entspricht Abmessungen des Brennerraumes (1a)) zuzüglich des Randes aus Dämmaterial
(2a), der eine Mindestbreite von 10 mm aufweisen sollte, so daß eine ausreichende
Dämmwirkung zur Seite gewährleistet ist. Als vorteilhaft hat sich eine Wandstärke
von 15 bis 20 mm ergeben. Üblicherweise werden Kochzonen mit den Durchmessern 145
mm, 180 mm und 210 mm benötigt. Darüber hinaus sind auf die oben beschriebene Weise
auch ovale oder rechteckige Kochzonen darstellbar.
Das Ende des Abgaskanals (1b) ist in bevorzugter Form derart gestaltet, daß der Querschnitt
bei allen derartigen Brennermodulen gleich geformt ist, was die Kombinierbarkeit untereinander
begünstigt.
Figur 2
zeigt in Aufsicht das Brennergehäuse (7) mit der Brennerplatte (15) und dem Mischrohr
(8), das üblicherweise von unten an das Blechgehäuse (3) vormontiert wird. Weiterhin
ist das Magnetventil (9) mit der Gasdüse (9a) dargestellt, welches separat ebenfalls
an dem Blechgehäuse (3) vormontiert wird.
In bevorzugter Ausführungsform ist das Mischrohr (8) in der dargestellten Form ausgebildet,
so daß sich eine besonders kompakte Bauweise für das Brennermodul (1) ergibt. Grundsätzlich
ist bei der Konstruktion zu berücksichtigen, daß im Mischrohr eine ausreichend gute
Durchmischung des Gases mit der am Lufteinlaß (8a) einströmenden Luft gewährleistet
ist. Dazu bieten sich mehrere Möglichkeiten an:
- gefaltetes Mischerrohr, wie in Figur 2 dargestellt, oder
- zusätzliche Sicken (ggf. wechselseitig) im Mischrohr,
- Verwirbelungseinsätze im Mischrohr, beispielsweise Lochbleche.
Figur 3
zeigt schematisch das Brennermodul (1) im Schnitt, wobei bereits das Brennergehäuse
(7) am Blechgehäuse (3) vormontiert ist. Das Brennermodul (1) wird dabei mittels Federelementen
(12) an die Glaskeramik-Kochfläche 11 angedrückt. Zur Befestigung der Federelemente
sind am Blechgehäuse (3) bereits Befesitungslaschen (3a) vorgesehen. Eine, in einer
um den Brennerraum (1a) und dem Abgaskanal (1b) umlaufenden Nut eingelegte Dichtschnur
(13) aus temperaturbeständigem Material verhindert zum einen den direkten Kontakt
des üblicherweise gebrannten, relativ harten Wärmedämmungs-Materials (2) zur Glaskeramik-Kochfläche
(11), und dichtet zum anderen den Brennerraum (1a) zum Kaltbereich des Kochfeldes
ab, so daß keine heißen Abgase an dieser Stelle entweichen können.
Figur 4
zeigt in Aufsicht schematisch ein Gas-Kochfeld mit drei Brennermodulen (1), die jeweils
unterschiedlich große Kochzonendurchmesser besitzen.
Die Abgaskanäle (1b) münden dabei gemeinsam in einem erfindungsgemäßen Abgasführungsbauteil
(10). Um einen definierten Strömungsverlauf zu gewährleisten, sind in diesem Abgasführungsbauteil
(10) Blechstege (10a) angebracht, die zur Unterseite der hier nicht dargestellten
Glaskeramik-Kochfläche (11) mit einer dauerelastischen, temperaturbeständigen Dichtauflage,
beispielsweise auch Dichtschnüren abschließen. Eine gegenseitige Beeinflussung der
einzelnen Brenner wird durch die Blechstege weitgehend verhindert. Weiterhin sind
die Öffnungen (10b) im Abgasführungsbauteil (19) für die Abgaskanäle (1b) der Brennermodule
(1) derart dimensioniert, daß Luft seitlich einströmen kann. Dadurch wird eine Vorkühlung
der heißen Abgase erreicht. Der dafür nötige Überdruck im Kochfeldgehäuse wird durch
ein Gebläse erzeugt, das hier nicht dargestellt ist. Bei der Dimensionierung der Öffnungen
(10b) muß beachtet werden, daß ein ausreichender Luftdruck am Lufteinlaß (8a) der
Mischerrohre (8) zur Verfügung steht, so daß der Strömungswiderstand der Brennerplatte
(15) im Brennergehäuse (7) überwunden wird.
Das Abgasführungsbauteil (10) besteht, wie die Brennermodule (1) aus einem wärmedämmenden
Formteil, das in ein Blechgehäuse nach der oben beschriebenen Weise eingeformt wurde.
Figur 5
zeigt schematisch in Aufsicht ein Gas-Kochfeld mit vier unterschiedlichen Brennermodulen
(1), die nahezu beliebig angeordnet sein können. Derartige Kochfelder sind z. B. für
den nordamerikanischen Markt von Interesse.
Figur 6
zeigt schematisch in Aufsicht ein Kochfeld mit zwei Brennermodulen (1) für Gasbeheizung
sowie einen elektrisch beheizten Strahlungsheizkörper (14) in Kombination. Der eine
Abgaskanal des Abgasführungsbauteils (10) ist dabei verschlossen (10c). Dieses Ausführungsbeispiel
steht stellvertretend für andere Kombinationen aus gasbeheizten Strahlungsbrennern
(1), gasbeheizten atmosaphärischen Brennern (hier nicht dargestellt) und elektrisch
beheizten Strahlungsheizelementen (14).
[0032] Durch diese modulare Bauweise gemäß der Erfindung wird eine Art Baukastensystem zur
beliebigen Kombination von verschiedenen Beheizungssystemen für Glaskeramik-Kochfleder
zur Verfügung gestellt.
[0033] Die oben gezeigten Ausführungsbeispiele stehen stellvertretend für andere, beispielsweise
6-eckige oder 8-eckige Ausführungsformen, die sich ebenfalls modular kombinieren lassen.
1. Modular aufgebaute und variabel gestaltbare Kochfeldanordnung aus vorgefertigten Einzelbausteinen,
die jeweils alle für den Betrieb als Brennermodul, Abgasführungsbauteil, Gebläseeinheit,
Steuerungsmodul, Anzeigen- und Display-Einheit oder für andere Komponenten notwendigen
Teile umfassen in einer Rahmenkonstruktion, mit einer Glaskeramik-Kochfläche, in der
die Einzelbausteine metallische Formteile aufweisen, mit denen Werkstoffe für die
Wärmedämmung verbunden sind, und die über Befestigungselemente verfügen, mit denen
die Einzelbausteine untereinander und an der Rahmenkonstruktion anzuordnen und lösbar,
fest zu einer Funktionseinheit verbindbar sind, und an denen Durchbrechungen, Bohrungen
und Ausparungen als Montagevorrichtung zur Befestigung der für den Betrieb notwendigen
Teile und zur Durchführung und Fixierung der Verkabelung und/oder der Zünd-, Regel-,
Schutz- und Anzeigeneinrichtungen, vorgesehen sind.
2. Kochfeldanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einem Einzelbaustein mehrere Betriebsfunktionen zusammengefaßt sind.
3. Kochfeldanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Werkstoffe für die Wärmedämmung Materialien auf Basis von temperaturbeständigen
Fasern, insbesondere auf Basis von Fasern aus dem System SiO2 - Al2O3 vorgesehen sind.
4. Kochfeldanordnung nach den Anspüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Werkstoffe für die Wärmedämmung mikroporöse Materialien, die insbesondere
über Schaum- oder Ausbrenn-Verfahren hergestellt werden, eingebaut sind.
5. Kochfeldanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Werkstoffe für die Wärmedämmung mit den metallischen Formteilen durch Pressitz
und/oder mittels Biegelaschen mechanisch fest verbunden sind.
6. Kochfeldanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Werkstoffe für die. Wärmedämmung mit den metallischen Formteilen mittels Verklebung
fest verbunden sind.
7. Kochfeldanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wärmedämmung aus gebundenem, festen keramischen Fasermaterial besteht, das
an dem metallischen Formteil, das als tragende, bleibende Siebform für eine im Saugverfahren
herzustellende Dämmschicht als Sieb-Gewebe vorzugsweise als Loch- oder Schlitzblech
ausgebildet ist, durchgehend durch Verbund haftet.
8. Kochfeldanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einzelbausteine an sich und nach ihrem Zusammenbau zu einer Funktionseinheit
eine kompakte, insbesondere symetrische geometrische Bauform aufweisen.
9. Kochfeldanordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die kompakte Bauform der Einzelbausteine durch Falten oder durch Verkürzen des
Mischrohrs, bei dem dann zusätzliche Hilfselemente zur besseren Durchmischung der
Gase vorhanden sind, erreicht wird.