[0001] Die Erfindung betrifft eine Strahlungs-Kochstelleneinheit mit wenigstens einem elektrischen
Heizelement, das auf einem Heizelementträger angeordnet ist und mit einem ringförmigen,
dieses zumindest teilweise umgebenden Begrenzungsteil.
[0002] Übliche Kochmulden-Einheiten dieser Art bestehen aus einer Blechmulde, die an der
Unterseite einer Glaskeramikplatte angeordnet wird oder diese selbst trägt. In ihr
sind einzelne Strahlungskochstellen angeordnet, die selbst eine Blechträgerschale
aufweisen, in der auf Wärmedämm-Material die Heizelemente angebracht sind. Jeder einzelne
Strahlheizkörper wird von an der Trägerschale angreifenden federnden Halterungsteilen
an die Unterseite der Glaskeramikplatte angedrückt (vgl. DE 27 60 339 C2 und DE 36
13 902 A1).
[0003] Es ist auch schon bekannt geworden, Strahlungsheizkörper zu schaffen, die innerhalb
einer Kochstelle mehrere Heizzonen aufweisen, die wahlweise zu- oder abschaltbar sind,
um die Form und Größe der Kochstelle zu verändern (vgl. DE 29 43 477 C2). Aus der
DE 27 60 339 C2 ist ferner bekannt, auf der auf einem Tragteller liegenden Isolierung
Ringe anzuordnen, die mehrere, mit Heizleitern versehene Heizfelder eines Mehreinheiten-Kochgerätes
abgrenzen. Das bisherige Konzept ging bei solchen Kochmuldeneinheiten immer davon
aus, daß die die Kochstellen bildenden Strahlheizkörper einzelne, für sich hergestellte
und funktionierende Einheiten sind, die mit den ihnen zukommenden Anteil an Steuerungs-,
Überwachungs- bzw. Regeleinheiten oder deren Fühlern und Anschlüssen versehen sind.
Diese Einheiten wurden unabhängig voneinander herstellt, geprüft und gelagert. In
einer zweiten Fertigungsstufe wurden dann diese Einheiten in einer Blech-Mulde angeordnet
und schließlich mit den davon unabhängigen Steuerungs-Eingabe- bzw. Einstellgeräten
sowie den zugehörigen Netzanschlüssen versehen. Dies galt und gilt im Zusammenhang
mit dieser Beschreibung sowohl für unabhängige, in die Öffnung einer Arbeitsplatte
eines Küchenmöbels einsetzbare Kochmulden, als auch für die Herdmulden eines besonderen
Kochherdes oder einzeln aufstellbare Kochgeräte mit mehreren Kochstellen, die hier
alle als Kochmulden-Einheiten bezeichnet werden.
AUFGABE UND LÖSUNG
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Strahlungs-Kochstelleneinheit zu schaffen, die
eine vereinfachte Fertigung und Montage ermöglicht, insbesondere die Einsparung von
Bauteilen ermöglicht.
[0005] Diese Aufgabe wird durch den Anspruch 1 sowie den Verfahrensanspruch gelöst.
[0006] Eine solche formschlüssige Festlegung kann durch mehrteilige Ausbildung des Begrenzungsteils
entstehen, der einen Flansch des Heizelementträgers umgreift. Wenn das Begrenzungsteil
von einem Ring umspannt ist, kann dieser eine Induktionsspule für ein Topferkennungssystem
bilden. Er ist aber auch dazu geeignet, eine äußere, das Begrenzungsteil zusammenhaltende
Schelle zu bilden, die insbesondere dann, wenn das Begrenzungsteil aus mehreren Ringsektoren
bzw. -abschnitten zusammengesetzt ist, zu einem Ring zusammenzufassen. Dabei ist in
die Ausnehmung des Begrenzungsteils ein äußerer, z.B. flanschartiger Vorsprung des
Heizelementträgers formschlüssig eingeschlossen, so daß nach Anspannen des Ringes
eine Kochstelleneinheit entsteht, die in sich geschlossen ist, ohne daß sie eine besondere
Trägerschale braucht.
[0007] Besonders vorteilhaft ist eine Ausführung, bei der die eingelegte Heizelementträger-Tablette
nachträglich in ihrem Randbereich durch einen Stempel so verformt wird, daß sie in
Vertiefungen auf der Innenseite des Begrenzungsteils eindringt und die ggf. aus unterschiedlichen
Materialien bestehenden Wärmedämmformteile zu einer Einheit verbindet.
[0008] Dabei kann das Begrenzungsteil faserfrei, beispielsweise aus Vermiculite bestehen
und ggf. auch durch Luftkammern oder mit noch besser wärmedämmenden Material gefüllten
Kammern als "Sandwich-Konstruktion" ausgebildet sein. Der Ring, der mechanisch geschlossen,
jedoch elektrisch offen sein kann, kann auch die mechanische Halterung für andere
Bauteile, beispielsweise einen Temperaturbegrenzer, bilden, der mittels Schnappverbindungen
daran festgelegt sein kann. Es ist auch möglich, dieses Element mit einer am Rand
angreifenden Klammer zu versehen, die das Begrenzungsteil und den Heizelementträger
zusammenhält und ggf. ein Federelement bildet.
[0009] Diese und weitere Merkmale 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. Die Unterteilung
der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die
unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
[0010] Einige Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden
näher erläutert. Es zeigen
- Fig. 1
- eine perspektivische Ansicht einer Kochstelleneinheit (ohne Glaskeramikplatte)
- Fig. 2
- einen vertikalen Teilschnitt durch die Einheit,
- Fig. 3
- eine perspektivische, teilgeschnittene Detailansicht eines Teils der Mulde
- Fig. 4
- ein Detail der Befestigung eines Temperaturbegrenzers,
- Fig. 5
- eine schematische Draufsicht auf eine Kochmuldeneinheit
- Fig. 6
- ein Detail der Befestigung einer Topferkennungsspule im Schnitt
- Fig. 7
- die Ausführung nach Fig. 6 in Draufsicht,
- Fig. 8 und 9
- weitere Ausführungsformen der Befestigung einer Induktionsspule für die Topferkennung,
- Fig. 10
- ein Detail der Verlegung von Anschlußleitungen,
- Fig. 11
- einen Teilschnitt mit einer zusammengesetzten Ausführung des Begrenzungsteils,
- Fig. 12
- ein Blockschaltbild eines Steuergerätes,
- Fig. 13
- eine perspektivische Ansicht einer Kochstellen-Einheit
- Fig. 14
- einen Teilschnitt durch Fig. 13
- Fig. 15 bis 16
- Varianten im Teilschnitt
AUFBAU DER KOCHMULDE
[0011] Figuren 1 und 2 zeigen eine Kochmuldeneinheit 11 mit vier Kochstellen 12, von denen
drei Einzelkochstellen unterschiedlicher Größe mit jeweils nur einer Heizzone 13 sind,
während die vierte zwei Heizzonen aufweist, von denen eine, die wie die der übrigen
Kochstellen kreisrund ist, auch einzeln einschaltbar ist, während die daran anschließende
Heizzone 13a zur Bildung einer langgestreckten Kochstelle, z.B. zur Beheizung eines
ovalen Bräters, zuschaltbar ist.
[0012] Die Kochstellen 12 sind in einer Mulde 14 angeordnet, die einen Rand 15 mit einer
horizontalen, umlaufenden Auflageschulter 16 zur Aufnahme einer Platte 17, vorzugsweise
einer Glaskeramikplatte, aufweist. Ein hochstehender Außenrand 18 zentriert die Platte
und umgibt den Außenrand. Die Kochmulde hat meist eine rechteckige Form mit einer
entsprechenden Anordnung der Kochstellen im Viereck.
[0013] Die Mulde 14 besteht aus einer rechteckigen, relativ flachen Blechschale mit Seitenwänden
19 und einem Boden 20. Im Innenraum 21 sind die Kochstellen-Einheiten 12 ohne eine
eigene Blech-Trägerschale angeordnet. Sie sind aus einzelnen Wärmedämm-Bauteilen 22
aufgebaut, die unmittelbar miteinander verbunden und an der Mulde angebracht sind.
Eines der Wärmedämm-Bauteile ist ein scheibenförmiger Heizelementträger. Zwischen
der Oberfläche 24 des Heizelementträgers 23 und der Platte 17 besteht ein Abstand,
der den Heizraum 27 der Heizzone 13 bildet.
[0014] Er wird umgeben von dem anderen Wärmedämm-Bauteil in Form eines Begrenzungsteils
28, das ringförmig ausgebildet ist, das in einer Vertiefung 26 der Blechmulde teilweise
aufgenommen und zentriert ist. Es ist mit dem Heizelementträger 23 formschlüssig verbunden
und erstreckt sich bis zur Platte 17, wo es federnd anliegt. Die Verzahnung mit dem
Heizelementträger 23 ist im einzelnen anhand von Fig. 15 beschrieben. Auf der der
Platte 17 zugekehrten Ringfläche des Begrenzungsteils 28 liegt, ggf in einer flache
Einsenkung, ein induktiver Topferkennungs-Sensor 44 für ein Topferkennungssystem.
Er ist als breitflächige, flache Ringscheibe aus leitendem Material, z.B. einem Heizleiter-Material
auf Eisenbasis, als einwindige Spule ausgebildet. Er kann so ideal an ein auf der
Platte stehendes oder heraufgeschobenes Kochgefäß reagieren.
[0015] Am Umfang des Begrenzungsringes 28 sind an der Mulde 14 Seitenhalter 82 vorgesehen,
die als aus dem Blechmaterial des Muldenbodens herausgebogene Blechlappen ausgebildet
sein können. Sie greifen am Außenumfang 86 des ringförmigen Begrenzungsteils 28 an
und legen es gegenüber seitlichen Bewegungen fest. In einem Seitenhalter 83, der als
Z-förmiger Blechlappen ausgebildet ist, ist ein Loch 87 vorgesehen, das mit einem
entsprechenden horizontalen Loch 29 im Begrenzungsteil fluchtet.
[0016] Zur Montage wird die Kochstelleneinheit zwischen die Seitenhalter 82,86 eingelegt.
Danach wird ein stabförmiger Temperaturfühler 31 eines Temperaturbegrenzers 32 durch
die miteinander fluchtenden Löcher 87 und 29 gesteckt. Sie bilden somit einen Riegel
90, der das Begrenzungsteil und damit auch den Heizelementträger 23 und den Temperaturregler
32 selbst an der Mulde festlegt, jedoch die begrenzte vertikale Bewegbarkeit des Begrenzungsteils
sicherstellt. Dazu ist das Loch 29 in vertikaler Richtung entsprechend groß ausgebildet.
[0017] Durch diese Anordnung ist es dem Begrenzungsteil 28 jeder einzelnen Kochstelle möglich,
sich individuell mit seiner oberen Fläche an die Unterseite der Platte 17 anzusägen
und damit den Heizraum 27 thermisch und optisch genau zu begrenzen.
[0018] Es wird damit eine Kochmuldeneinheit geschaffen, die mehrere gegeneinander durch
Außenränder abgegrenzte und nach unten hin wärmegedämmte Kochstellen in einer gemeinsamen
Mulde enthält, ohne daß jeder Heizkörper durch eine Blechträgerschale nach außen hin
abgeschlossen und von dieser zusammengehalten ist. Die Festlegung erfolgt vielmehr
am Muldenboden selbst, wobei außer der bevorzugten Festlegung durch auf den Muldenboden
ausgestanzte Blechlappen auch andere Befestigungsmöglichkeiten, wie Schrauben, in
Löcher eingesteckte Stifte oder sonstige Verankerungen, möglich sind. Es ist auch
möglich, den gesamten Muldenboden in einem bestimmten Raster mit Vertiefungen oder
Löchern zu versehen, in die entsprechende Seitenhalter wahlweise eingesetzt werden
können. In diesem Falle könnte mit einer Einheits-Mulde eine größere Typenvielfalt
von unterschiedlich großen und verschieden angeordneten Kochstellen hergestellt werden.
[0019] Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Seitenwände 19 der Mulde zweigeteilt
sind. Sie bestehen aus einem aufwärts gerichteten Schenkel 91 und einem an den Außenrand
15 anschließenden abwärts gerichteten Schenkel 92, der parallel zum Schenkel 91 außerhalb
dessen um die Mulde umläuft. Dieses aus dem Rand 15 und dem Schenkel 92 gebildete
Randbauteil 93 ist aus einem Blechprofil hergestellt, das anschließend an den Außenrand
18 eine horizontale, außen etwas heruntergebogene Auflagekante 94 bildet, die auf
einer Arbeitsplatte eines Küchenmöbels aufliegen kann, in dessen Öffnung die Kochmuldeneinheit
11 eingesetzt ist. Dieses Profil könnte auch als ein Stranggußprofil hergestellt sein.
[0020] Fig. 3 zeigt ferner, daß die beiden gegeneinander beweglichen Schenkel 91, 92 durch
einen Federdraht 95 so miteinander verbunden sind, daß sie die Muldenhöhe zu verkleinern
trachten und dadurch den Kontaktdruck auf die Oberseite des Begrenzungsteils 28 ausüben.
Dazu ist der Federdraht 95 in nach außen gerichtete, hakenförmige Kaltelaschen eingelegt,
die jeweils abwechselnd an den beiden Schenkeln 91, 92 so vorgesehen sind, daß der
Draht sich beim Einlegen wellenförmig verbiegt und dadurch eine entsprechende Federkraft
ausübt. Die Federung, die wegen einer gewissen Verformungstendenz in den Wärmedämm-Materialien
notwendig ist, wird also durch die Gesamtfederung zwischen der Platte und der Mulde
aufrechterhalten.
[0021] Fig. 4 zeigt eine Befestigung des Temperaturbegrenzers 32 direkt am Muldenboden 20
mittels eines am Temperaturbegrenzer vorgesehenen, abgewinkelten Blech-Anschlußteils,
das am Muldenboden z.B. durch Punktschweißung festgelegt werden kann.
[0022] Fig. 13 zeigt eine Kochstelle 12 mit einem Heizelementträger 23 und einem mehrteilig
ausgebildeten Begrenzungsteil 28. Es ist insgesamt ringförmig, jedoch aus einzelnen
Ringsegmenten 28a zusammengesetzt, die miteinander verzahnt sind. Am Außenumfang 86
läuft ein den Topferkennungssensor 44 bildender, schellenförmiger Ring 97 um, der
an einer Stelle offen ist und dort zwei nach außen gerichtete Abbiegungen 98 aufweist,
deren Enden Flachsteckverbindungen 99 bilden. Der Ring wird mittels eines elektrisch
isolierenden Verbindungsmittels, beispielsweise einer Keramikklammer oder einer Schraube
100, zusammengespannt und klammert somit die Kochstelleneinheit zusammen.
[0023] Auf die Flachsteckanschlüsse 99 werden entsprechende Flachstecker aufgesteckt, die
den Sensor 44 mit der entsprechenden Steuereinheit für ein induktives Topferkennungssystem
verbinden.
[0024] In dem Ring 97 können auch Öffnungen 58 vorgesehen sein, in die Schnapp- oder Steckverbinder
57 eingeführt werden, um den Temperaturbegrenzer 32 festzulegen (siehe auch Fig. 2).
[0025] Fig. 14 zeigt einen Teilquerschnitt durch die Ausführung nach Fig. 13. Man erkennt
dort, daß die Ringsegmente 28a des Begrenzungsteils 28 im Querschnitt eine zum Inneren
hin offene Ausnehmung 101 haben, in die eine entsprechende Ringvorsprung oder Flansch
102 am Außenumfang des Heizelementträgers 23 eingreift. Da die Ringsegmente 28 durch
den Reifen bzw. die Schelle 97 zusammengehalten werden, wird also durch die Anbringung
der Topferkennungsspule eine zusammenhängende Kochstelle geschaffen. Der Reifen 97
liegt um den Außenumfang herum und reicht bis an die Oberkante des Begrenzungsteils,
d.h. bis an die Unterseite der Platte 17.
[0026] Fig. 15 zeigt eine Ausführung, ebenfalls mit einem hier allerdings zum Zusammenhalt
nicht benötigten Reifen 97, bei der das Begrenzungsteil 28 einteilig als Ring ausgebildet
ist. Er hat im Querschnitt eine abgewandelte L-Form, wobei der nach innen ragende
L-Schenkel unten liegt, so daß er eine einem mit einer umlaufenden Ausnehmung 102
versehene untere Außenkante des Kochstellenbauelementes bildet. Im Bereich dieser
Ausnehmung 102 sind auch Sacklöcher 103 im Befestigungsteil 28 eingebracht, die bei
der Montage in entsprechende Vorsprünge an der Mulde eingreifen können. Außerdem sind
sie geeignet, um beim automatischen Einbringvorgang als Ausrichthilfen zu dienen.
[0027] Der Heizelementträger 23 ist der Innenform des Begrenzungsteils 28 angepaßt und hat
dementsprechend einen oberen, am Umfang vorstehenden Flansch und ist unten mit etwas
geringerem Durchmesser ausgeführt. Im Bereich des äußeren Flansches 105 wird der Heizelementträger
23 an der Innenseite des Begrenzungsteils 28 dadurch befestigt, daß nach dem Einlegen
an mehreren Stellen des Umfangs ein von oben niederdrückender Stempel Material des
Heizelementträgers (28) in Ausformungen 106 auf der Innenseite des Begrenzungsteils
28 hineinverdrängt. Dadurch ist der Heizelementträger 23 am Begrenzungsteil 28 durch
Verformung des Wärmedämmaterials formschlüssig verriegelt. Den Stempel bildet dabei
Vertiefungen bzw. Einprägungen 107 an der Oberfläche 24. Diese Verformung geschieht
vorzugsweise an mehreren Stellen des Umfanges, kann aber auch umlaufend vorgemommen
werden. Es ergibt sich ein guter Halt beider Wärmedämm-Formteile aneinander aneinander,
auch dadurch, daß das verformte Material an den Verormungsstellen etwas stärker verdichtet
sein kann.
[0028] Die entstehende Verzahnung kann auch, allein oder zusätzlich, vertikal vorgenommen
werden, statt, wie in Fig. 16 gezeigt, horizontal. Dabei könnten die Ausnehmungen
hinterschnitten, d.h. sich erweiternd, ausgebildet sein. Je nach der Materialbeschaffenheit
kann auch das Begrenzungsteil 28 verformt werden.
[0029] Durch die Ausführungen nach den Figuren 13 bis 15 wird eine Strahlheizungs-Kochstelle
geschaffen, die ohne den üblichen Blechteller auskommt. Es ist außerdem möglich, aufgrund
des Schutzes der am stärksten beanspruchten Partien auf Verstärkungsfasern zu verzichten,
so daß der gesamte Strahlungsheizkörper faserfrei hergestellt werden kann. Der Rand
kann, wie im folgenden noch erläutert wird, aus einem relativ gestaltfesten Material
bestehen, jedoch mit Luftkammern oder mit besser wärmedämmenden Material als dem übrigen
Material des Begrenzungsteils 28 gefüllte Kammern aufweisen. So wäre es beispielsweise
auch möglich, die mit dem Material des Heizelementträgers 23 gefüllte Ausformung 106
größer zu machen und über einen erheblichen Abschnitt der Höhe des vom Begrenzungsteils
28 gebildeten Randes zu erstrecken, so daß eine Ausführung ähnlich Fig. 11 entsteht.
Der die Topferkennungsspule bildende Ring oder Reifen 97 ist mechanisch geschlossen,
jedoch elektrisch "offen". Der Anschluß kann galvanisch, wie beschrieben oder auch
über einen Lufttransformator oder anders gearteten Übertrager, beispielsweise mit
Ferrit, geschehen.
[0030] Fig. 16 zeigt eine Ausführung, bei der die Außenfläche 86 des Begrenzungsteils 28
so ausgebildet ist, daß darin einzelne Klammern 108 aufgenommen werden können, die
am Begrenzungsteil 28 festgelegt und sich ein Stück über den Boden 109 vom Begrenzungsteil
28 und Heizelementträger 23 erstrecken und sie somit zusammenhalten. Es kann daran
ferner ein Federabschnitt 110 vorgesehen sein, der sich am Boden 20 der Mulde abstützt.
Eine solche Ausführung ist insbesondere für die spätere Auswechslung einer Kochstelle
im Reparaturfalle vorteilhaft. Die Klammer 108 hält sich mit einer Nase 111, die in
eine Nut 112 am Außenumfang 86 des Begrenzungsteils 28 eingreift. Die Klammer kann
aus federndem Blech hergestellt sein.
WÄRMEDÄMMUNG
[0031] Bei der Wahl des Wärmedämm-Materials und seiner Gestaltung müssen außer der Temperaturbeständigkeit
und möglichst auch elektrischen Isolation hauptsächlich einander normalerweise ausschließende
Eigenschaften beachtet werden, nämlich gute Wärmedämm-Eigenschaften und mechanische
Festigkeit. Unter dieser Voraussetzung wird das Material der Wärmedämm-Bauteile 23
augewählt.
[0032] Für den Heizelementträger 23 ist ein pyrogenes Kieselsäure-Aerogel bevorzugt, das,
mit entsprechenden Bindemitteln und Trübungsmitteln, beispielsweise aus Metalloxyden,
vermischt, zu einem tablettenartigen Formkörper, d.h. einer mehr oder weniger dicken,
der Form der Heizzone angepaßten Scheibe verpreßt wird. Zur Erhöhung der mechanischen
Festigkeit können auch Verstärkungsmittel zugesetzt werden, wobei jedoch möglichst
Fasern vermieden werden sollten.
[0033] In die obere, dem Heizraum 27 zugekehrte Fläche 24 werden elektrische Widerstandsheizelemente
25 eingebettet. Sie bestehen aus dünnen gewellten Bändern, die aufrechtstehend mit
an ihrer Unterseite vorgesehenen, durch die Wellung spatenförmigen Füßen in das Wärmedämm-Material
eingedrückt werden, nachdem die Tablette verpreßt ist. Diese Heizelemente haben aufgrund
ihrer großen Oberfläche im Vergleich zur Heizelementmasse eine sehr kurze Aufglühzeit.
Sie sind unter der Marke "HiLight" der Anmelderin bekannt. Wegen Einzelheiten ihrer
Beschaffenheit, Herstellung und Funktion wird ausdrücklich auf die DE-42 29 373 und
DE-42 29 375 Bezug genommen.
[0034] Der Heizelementträger 23 hat auf der im übrigen ebenen Oberfläche 24 in der Mitte
einen aufwärts gerichteten Vorsprung 33, auf dem der Temperaturfühler 31 des Temperaturbegrenzers
32 aufliegt. Dieser Fühler ragt je nach Größe der Heizzone bis zur Mitte oder auch
etwas weiter darüber hinweg, so daß auch bei unterschiedlichen Heizzonen-Durchmessern
eine einheitliche Temperaturfühlerlänge gewählt werden kann. Normalerweise ist es
infolge der HiLight-Einpreßtechnik möglich, einen Heizelementträger mit ausreichender
Wärmedämm-Qualität und mechanischer Festigkeit herzustellen, vor allem, wenn er eine
größere Dicke haben kann. Ein besonderer Vorteil des integrierten Kochmuldenkonzeptes
ist es, daß der Raum, der notwendig war, um die den Strahlheizkörper aufnehmende Trägerschale
in der Mulde anzuordnen und nach oben anzupressen, jetzt für die Wärmedämmung zur
Verfügung steht, so daß bei gleicher Bauhöhe der Mulde die Wärmedämmung einige Millimeter
dicker sein kann. Wenn jedoch besondere Erfordernisse, beispielsweise eine noch geringere
Muldenbauhöhe oder dgl. es erfordern, kann auch unter dem Heizelementträger noch eine
Wärmedämmschicht liegen, dann meist aus noch leichterem und daher besser wärmedämmenden
Material gleichen Typs. Auch ein mehrschichtiger Aufbau der Heizelementträger-Tablette
ist möglich.
[0035] Das Begrenzungsteil 28 besteht aus mechanisch festerem Material, das also sowohl
gestaltfester als auch abriebfester ist. Derartige Materialien können beispielsweise
aus Aufschlämmungen von keramischen Fasern geformte, filz- oder papierartige Wärmedämm-Materialien
sein. Es wird jedoch angestrebt, Fasern bei Wärmedämm-Materialien generell zu vermeiden.
Es wird daher bevorzugt ein sehr gestaltfestes Material , wie Vermiculite, bevorzugt,
ein Blähglimmer, der bei recht guten mechanischen Eigenschaften ein guter elektrischer
Isolator mit vertretbaren Wärmedämm- und Temperaturbeständigkeits-Eigenschaften ist.
Aus diesem Material ist das Begrenzungsteil 28 geformt, was vor allem mit großer Randschärfe
möglich ist, so daß es sich besonders für die genaue optische Begrenzung der Heizzone
besonders gut eignet. Im Grunde hat das Material eine mechanische Konsistenz wie ein
Kunststoff oder Integralschaum mit geschlossener Oberfläche.
[0036] An Stellen, an denen besonders hohe Temperaturbeständigkeit und/oder Wärmedämmung
erforderlich ist, können in dem Begrenzungsteil 28 Einsätze 34 vorgesehen sein. Fig.
11 zeigt einen Einsatz 34 an der dem Heizraum 27 zugewandten Seite des Begrenzungsteils.
Er verhindert das Abwandern von Wärme zur Seite hin. Der Einsatz ist in Form eines
umlaufenden Ringes in eine Nut 35 im Begrenzungsteil 28 eingeformt. Die oben und unten
stehenbleibenden Flansche sind thermisch nicht so gefährdet, da sie einerseits an
der Platte 17 und andererseits am Heizelementträger 23 anliegen. Durch diese Einsätze
aus einem gegenüber dem übrigen Wärmedämm-Bauteil unterschiedlichen Material wird
eine Kompositbauweise geschaffen, die dem Bauteil die Charakteristik beider an sich
miteinander unverträglichen Eigenschaften, mechanische Festigkeit / gute Wärmedämm-Eigenschaften,
verleiht. Diese Kompositbauweise kann auch im übrigen angewendet werden, beispielsweise
in den den später noch zu erläuternden Reglerteil umgebenden Positionen oder anderen,
von oben oder der Außenseite her vorgesehenen Ausnehmungen des Begrenzungsteils.
STEUERUNG UND REGELUNG
[0037] Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung der Kochstellen in einer gemeinsamen Mulde ermöglicht
es, die Steuerungs-, Regel-, Überwachungs- und Anschluß-Elemente für alle Kochstellen
zusammenzufassen, während sie bisher zumindest bezüglich der auf die Kochstellen selbst
bezogenen Bauteile, beispielsweise der Temperaturbegrenzer und Anschlußleitungen,
Heißmelder oder Topferkennungssysteme, jeder einzelnen Kochstelle zugeordnet waren.
[0038] In Fig. 1 ist dargestellt, daß die Temperaturbegrenzer 32 in einem zentralen Bereich
36 zwischen den vier Kochstellen liegen. Es ist auch möglich, die vier Temperaturbegrenzer,
ggf. mit Heißmeldekontakten zusammen, die vom gleichen Temperaturfühler beaufschlagt
werden, in einem gemeinsamen Gehäuse 37 unterzubringen, von dem die Temperaturfühler
sternförmig ausgehen. Von dort aus verlaufen auch die Kochplattenanschlüsse 38 direkt
zu den Heizelementen. Von dem gemeinsamen Gehäuse aus verläuft ein in Fig. 1 und 4
angedeuteter Kabelbaum 39 zum Eingabe- bzw. Anzeigefeld 40, das in diesem Falle zur
Oberseite und durch die Glaskeramikplatte hindurchreichende Einstellknöpfe 41 aufweist.
Statt eines Kabelbaums aus Litzen oder Massivdrähten kann auch eine mehrbahnige Matrix
aus Flachleitern verwendet werden. Anzeigelampen 42 für eine Heißanzeige sind in entsprechender
Anordnung zu den Kochstellen an geeigneter Stelle vorgesehen. Temperatur- oder Leistungs-Steuer-
bzw. Regelorgane, die von den Einstellknöpfen 41 beeinflußt werden, können im Bereich
des Einstellfeldes 40 oder auch innerhalb des gemeinsamen Gehäuses 37 vorgesehen sein.
[0039] Die normalerweise als Heißanzeige bezeichnete Restwärmeanzeige sorgt dafür, daß der
Benutzer darauf aufmerksam gemacht wird, daß eine Kochstelle noch eine für die Berührung
gefährliche Temperatur haben könnte. Zu ihrer Betätigung ist normalerweise im Temperaturbegrenzer
ein zweiter Kontakt vorgesehen, der vom Fühler des Temperaturbegrenzers betätigt wird
und bei beispielsweise 70°C schaltet. Die Heißanzeige könnte aber auch mit anderen,
beispielsweise elektrischen Widerstandsfühlern, arbeiten, insbesondere, wenn eine
gemeinsame Steuerelektronik vorhanden ist. Den gleichen Zweck kann jedoch auch eine
Steuerung erfüllen, die in Abhängigkeit von der Einschaltung der Kochstellen zeitabhängig
arbeitet, indem mit entsprechenden Sicherheitsmargen die Heißanzeige anspricht, wenn
der Heizkörper für eine gewisse Zeit eingeschaltet ist. Sie läuft für die durchschnittliche
Abkühlzeit bis unter eine gefährliche Temperatur nach dem Abschalten des Heizelementes
nach und schaltet dann erst die Heißanzeige aus. Dabei kann beispielsweise vorgesehen
sein, daß ein nur kurzzeitiges, z.B. versehentliches Einschalten, die Heißanzeige
noch nicht wirksam werden läßt.
[0040] In Fig. 12 ist eine zentrale Regel- und Steuerschaltung im Blockschaltbild dargestellt.
Das Steuergerät 43 ist für vier Kochstellen 12 vorgesehen, von denen zwei (links oben
und rechts unten) jeweils ein Heizelement 25 haben, während die beiden anderen (links
unten und rechts oben) jeweils zwei Heizelemente haben, z.B. für eine Kochstelle mit
zwei Heizzonen 13, 13a.
[0041] Das Steuergerät enthält auch eine Topferkennungs-Elektronik. Dazu befinden sich an
den Kochstellen Induktionsspulen 44, und zwar jeweils eine je Heizelement, die mit
dem Steuergerät verbunden sind. Diese Topferkennungssensoren sind mit einem Multiplexer
45 verbunden, der eine serielle Verarbeitung der Signale ermöglicht. Die somit in
Folge ankommenden Signale werden in einem speziell angepaßten, integrierten Schaltkreis
(ASIC) 46 verarbeitet, zum Teil unter Steuerung durch einen Microprozessor 47.
[0042] Über einen Treiber 48 werden die resultierenden Ausgangssignale Leistungsschaltern
49 zugeführt, die als elektromechanische Relais dargestellt sind, jedoch auch als
elektronische Leistungsbauteile ausgebildet sein können. Im Ausführungsbeispiel nach
Fig. 12 geschieht die Leistungssteuerung außerhalb des Steuergerätes 43 in Leistungssteuergeräten
50, die von den Einstellknöpfen 41 bedient werden und als einzelne oder in einem gemeinsamen
Block 51 zusammengefaßt sein können. Diese auch als Energieregler bezeichneten Leistungssteuergeräte
arbeiten meist mit impulsweiser Leistungsfreigabe und können elektrothermisch oder
elektronisch arbeiten.
[0043] Es ist jedoch auch möglich, diese Leistungssteuerung mit in das Steuergerät 43 einzubeziehen
und lediglich die Einstellorgane herauszuziehen. Dabei könnte es sich um beliebige
Eingabemittel handeln, beispielsweise um rotative Geber, wie Potentiometer, oder Tasteneingaben,
bevorzugt Berührungsschalter, die ggf. auch durch die Glaskeramikplatte hindurch wirken.
In einem solchen Falle könnte im Bereich des Einstellfeldes 40 ein Tastenfeld angelegt
sein, durch dessen Berührung der Benutzer die Wahl der einzelnen Kochstellen und ihre
Einstellung bewirken kann.
[0044] Der Mikroprozessor steuert auch über eine entsprechende Ansteuerung 52 das Heißanzeigefeld
42 in Form von Leuchtdioden. Die Temperaturbegrenzer sind in diesem Falle schaltungsmäßig
außerhalb des Steuergerätes 43 vorgesehen, können jedoch baulich auch mit ihm weitgehend
vereinigt sein.
[0045] Das Steuergerät ist in dem zentralen Bereich 36 vorgesehen. Durch entsprechende Wärmedämmung
ist es gegen Wärme von den Heizzonen her abgeschirmt. Wie Fig. 2 zeigt, kann es Wärme
über den Boden 20 abgeben, ggf. auch nach oben über die Glaskeramikplatte, falls das
von der Elektronik ertragene Temperaturniveau relativ hoch liegt. Weitere Maßnahmen
können hier zur Kühlung beitragen, beispielsweise eine Unterbrechung des Bodens 20
um den zentralen Bereich 36 herum, beispielsweise durch die Schlitze 52 in Fig. 2,
durch in diesem Bereich aufgesetzte Kühlkörper oder sogar durch aktive Kühlung mittels
eines Peltierelementes.
[0046] Jedenfalls ermöglicht ein gemeinsames Steuergerät, auch technisch relativ aufwendige
Funktionen, wie die Topferkennung, nutzbar zu machen, weil der Aufwand für mehrere
Kochstellen kaum größer ist als für eine.
[0047] Die Auswertung der Signale der Topferkennungssensoren 44 kann nach dem Stand der
Technik erfolgen, beispielsweise gemäß der DE-40 04 129, auf deren Inhalt hier ausdrücklich
Bezug genommen wird.
[0048] Infolge der Umgebungsbedingungen, insbesondere der hohen und wechselnden Temperatur,
ist jedoch die Anordnung der Topferkennungssensoren, die ja als Induktionsspulen ausgebildet
sind, besonders kritisch. In den Figuren 6 bis 9 sind verschiedene Varianten gezeigt,
die jeweils als einwindige Spulen ausgeführt sind. Figuren 6 und 7 zeigen eine Ausführung,
bei der das Begrenzungsteil 28 einen von seiner Oberseite ausgehenden, ringförmigen
Schlitz 75 aufweist, in den eine einwindige Schleife als Topferkennungssensor 44 eingelegt
ist. Sie besteht aus metallischem Bandmaterial und ist, wie Fig. 7 zeigt, leicht gewellt,
um sich in dem Schlitz selbst festzuhalten. Ihre Anschlüsse sind zum zentralen Bereich
36 hingeführt und dort mit möglichst geringer freier Leitungslänge an das Steuergerät
43 angeschlossen. Da es sehr wichtig ist, diese Anschlüsse so kurz wie möglich zu
halten, könnten hier auch einzelne Topferkennungs-Bauteile nahe an den einzelnen Kochstellen
in der Wärmedämmung angeordnet sein. Auf diese Weise ist es möglich, auch die relativ
unscharfen und ggf. störungsbehafteten Signale einer einwindigen und in ihrem Anschlußbereich
ggf. unabgeschirmten Induktionsspule mit hinreichender Genauigkeit auszuwerten.
[0049] Fig. 8 zeigt eine Ausführung, bei der die den Topferkennungssensor 44 bildende Induktionsspule
in Form eines einwindigen Runddrahtes in das Material des Begrenzungsteils 28 nahe
an der Heizzone 27, jedoch wärmemäßig abgeschirmt, eingebettet ist und dort auch als
Armierung wirkt. Es ist aber auch vorteilhaft möglich, den als Draht- oder Blechring
ausgebildeten Fühler 44 auf den Außenumfang des Befestigungsteils 28 aufzuzchnappen,
ggf. in eine dort vorgesehene Ringnut. So ist auch eine Nachrüstung vorher nicht für
Topferkennung vorgesehener Kochstellen möglich.
[0050] Fig. 9 zeigt eine Ausführung, bei der als Topferkennungssensor 44, wie in den Figuren
6 und 7, ein aufrechtstehendes Band aus Flachmaterial verwendet wird, das, ähnlich
wie die Heizleiter 25, in den Heizelementträger 23 durch Eindrücken über einen Teil
seiner Höhe, eingebettet ist. Gegen eine zu starke Erwärmung kann beispielsweise eine
reflektierende Beschichtung auf dem Band vorgesehen sein. Vorteilhaft für diese Topferkennungsspulen
ist es, daß die jeweilige Kochstelle ohne einen umgebenden Blechrand ausgebildet ist,
der eine unerwünschte Abschirmung bilden könnte.
[0051] Fig. 9 zeigt, daß eine als LED ausgebildete Anzeigelampe 42 für die Heißanzeige unmittelbar
in eine Ausnehmung in eine Ausnehmung des Begrenzungsteils 28 eingesteckt werden kann
und dann durch die Platte leuchtet.
ANSCHLÜSSE
[0052] Die beschriebene Anordnung ermöglicht es, auch die Anschlußverlegung besonders günstig
zu gestalten. Zum einen kann durch die Zusammenlegung der verschiedensten Regelungs-
und Steuerorgane auf einen großen Teil interner Verdrahtungen verzichtet werden und
zum anderen kann die Verschaltung auch der einzelnen Kochstellen mit dem zentralen
Steuergerät oder anderen Organen bereits bei der Herstellung der Kochstellen und damit
auch gleichzeitig der Mulde erfolgen. Bei Zusammenfassung in einem Kabelbaum 39, bei
dem die Kabel originär an einzelnen Schaltelementen, beispielsweise den Temperaturbegrenzern
32, vorgesehen sind, kann schließlich ein gemeinsamer Stecker (97 in Fig. 1) zum Anschluß
an die Eingabe- bzw. Einstell-Geräte vorgesehen sein.
[0053] Vor allem ist aber die Verschaltung mittels eines Kabelbaums 39 oder einer Anschlußmatrix
möglich, die mit genau vorgegebenen Anschlußlängen und -positionen vorbereitet sein
kann. So könnten beispielsweise Anschlüsse aus Massivdraht in entsprechenden Kanälen
des Begrenzungsteils 28 geführt sein. Besonders bevorzugt ist eine elektrische Verschaltung
bestehend aus Bändern oder Streifen 55, die in entsprechende Kanäle 56 im Begrenzungsteil
28 eingelegt werden. Die Kanäle können beispielsweise durch gegeneinander versetzte
Formstempel leicht auch innerhalb des Begrenzungsteils hergestellt werden. In sie
werden die Flachleiter 55 eingelegt oder eingeschoben. Es ist aber auch möglich, sie
durch entsprechende Ausnehmungen in der Trennebene zwischen Begrenzungsteil und Heizelementträger
zu führen, wobei sie beim Zusammenfügen dieser Teile automatisch eingeschlossen werden.
[0054] Die Heizleiterbänder können beispielsweise aus nickelplattiertem Stahlband bestehen,
die ggf. durch Punktschweißung 57 miteinander verbunden werden. Sie können auch bereits
als entsprechende Matrix durch Stanzen hergestellt werden. Die geringere elektrische
Leitfähigkeit von Eisen kann durch entsprechende Dimensionierung ausgeglichen werden.
In jedem Fall erhält man dadurch aber wärmebeständige und leicht verschweißbare Leiter.
1. Strahlungs-Kochstelleneinheit mit wenigstens einem elektrischen Heizelement (25),
das auf einem Heizelementträger (23) angeordnet ist und mit einem ringförmigen, dieses
zumindest teilweise umgebenden Begrenzungsteil (28), dadurch gekennzeichnet, daß Heizelementträger
und Begrenzungsteil unmittelbar formschlüssig miteinander verbunden sind.
2. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Begrenzungsteil (28) von
einem Ring (44) umspannt ist, wobei vorzugsweise das Begrenzungsteil (28) und der
Ring (44) die äußere Begrenzung der Kochstelle (12) bilden und/oder das Begrenzungsteil
(28) aus mehreren Ringsektoren (28a) zusammengesetzt ist.
3. Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Begrenzungsteil
(28) wenigstens eine Ausnehmung (101, 106) aufweist, in die ein Teil (102) des Heizelementträgers
(23) eingreift, wobei vorzugsweise die Ausnehmung (106) durch Verformung mit Material
des Heizelementträgers (23) gefüllt ist und gegebenenfalls im Bereich einer in die
Oberfläche (24) des Heizelementträgers (23) eingeformten Einprägung (107) liegt.
4. Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring
(44) eine Induktionsspule für ein Topferkennungssystem ist.
5. Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere
Einheiten (12) unterhalb einer Platte (17), insbesondere einer Glaskeramikplatte,
innerhalb einer aus Flachmaterial, wie Blech, bestehenden Mulde (14) einzeln und unmittelbar
an der Mulde (14) angeordnet sind und/oder wenigstens ein Wärmedämmbauteil (22) jeder
Kochstelle (12) unmittelbar an zur Mulde (14) gehörenden Aufnahmemitteln (26, 82,
83) geführt ist, wobei gegebenenfalls Abstands- und/oder Seitenhalter (81, 82, 83)
bzw. ihre Befestigungsstellen am Boden (20) der Mulde (14), vorzugsweise als vor-ausgestanzte
und ausbiegbare Blechausschnitte vorgesehen sind und/oder am Muldenboden (20) in einem
an unterschiedliche Größen und Anordnungen von Kochstellen (12) anpassbaren Raster
angeordnet sind.
6. Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei
gesonderte Wärmedämmbauteile (23, 28) enthält, und zwar einen vorzugsweise tablettenartig
aus gepresstem, schüttfähigem Wärmedämmstoff, wie Kieselsäureaerogel, geformten Heizelementträger
(23) und einen aus einem relativ gestaltfesten, vorzugsweise faserfreien Wärmedämmstoff,
wie Vermiculite, geformten, ringförmigen, die Heizzone umgebenden Begrenzungsteil.
7. Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mulde
(14) federnd in ihrem Abstand zur Platte (17) gelagert ist, vorzugsweise durch Federmittel
(95), die zwischen der Mulde (14) und einem rahmenartigen Plattenträger (93) vorgesehen
sind.
8. Einheit nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zentralen
Bereich (36) der Mulde (14) Elektronikbauteile (43), insbesondere für ein Topferkennungssystem,
angeordnet sind und/oder der zentrale Bereich (36) wärmegedämmt und durch thermische
Abkopplung und/oder passive oder aktive Kühlmittel gekühlt ist.
9. Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Restwärmeanzeigesystem
(42) zur Anzeige der Verbrennungsgefahr bei Berührung der Kochstelle (12) zeitgesteuert
ohne Temperaturfühler ausgebildet ist und/oder als vorverdrahtete Einheit mit Federsteckverbindungen
angeschlossen ist.
10. Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Wärmedämmbauteile
(22) aus unterschiedlichen Wärmedämm-Materialien zusammengestellt sind, wobei vorzugsweise
in einen relativ gestaltfesten Wärmedämmbauteil (28) Einsätze (34) aus besser wärmedämmendem
Material vorgesehen sind, insbesondere im die Heizzone (13) umgebenden Bereich eines
ringförmigen Begrenzungsteils (28).
11. Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß elektrische
Anschlüsse der Kochstelle, die vorzugsweise von zugehörigen Temperaturbegrenzern (32)
ausgehen, an diesen vormontiert vorgesehen sind und bei der Montage zu einem ggf.
mit einem gemeinsamen Mehrfachstecker (97) versehenen Kabelbaum (39) zusammengefaßt
sind und/oder die elektrischen Anschlüsse (38, 55) in die Wärmedämmbauteile (22) intregriert
oder zwischen sie eingeschlossen, insbesondere in teilhinterschnittenen Kanälen (56)
angeordnet sind, wobei vorzugsweise die elektrischen Anschlüsse als Flachleiter (55),
vorzugsweise auf Eisenbasis, ausgebildet sind und ggf. als eine ausgestanzte Matrix
ausgebildet sind.
12. Verfahren zur Herstellung einer Strahlungs-Kochstelleneinheit mit einer unterhalb
einer Platte (17), insbesondere einer Glaskeramikplatte anzuordnenden Wärmedämmung
und wenigstens einem elektrischen Heizelement (25), das auf einem zur Wärmedämmung
gehörenden Heizelementträger (23) angeordnet ist und mit einem ringförmigen, dieses
zumindest teilweise umgebenden, auch zur Wärmedämmung gehörenden Begrenzungsteil (28)
angeordnet werden kann, bei dem der Heizelementträger (23) mit dem Begrenzungsteil
(28) durch Verformen der Wärmedämmung formschlüssig verbunden wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Material des vorzugsweise
innerhalb des als Formteil vorbereiteten Begrenzungsteils (28) angeordneten, ebenfalls
als Formteil vorbereiteten Heizelementträgers (23) in wenigstens eine Ausnehmung des
Begrenzungsteils hineinverformt wird.