DD253137A5

DD253137A5 - Glaskeramik-kochfeld mit heizkoerpern mit in der anheizphase schnell gluehenden heizleitern

Info

Publication number: DD253137A5
Application number: DD86298897A
Authority: DD
Inventors: Herwig Scheidler; Martin Taplan; Kurt Schaupert
Original assignee: Schott Glaswerke,De
Priority date: 1986-01-04
Filing date: 1986-12-31
Publication date: 1988-01-06
Also published as: EP0233375A3; JPS62271386A; CA1284165C; EP0233375A2; US4772779A

Abstract

Bei einem Kochfeld mit Kochflaechen aus Glaskeramik oder vergleichbarem Material, welches Strahlungsheizkoerper mit mindestens zwei Heizkreisen und zugeordnete Regelorgane aufweist, sind diese Heizkreise derart angeordnet bzw. sind deren Heizleiter derart verdrahtet und/oder schaltungstechnisch verbunden, dass in der Anheizphase ein oder mehrere Heizleiter kurzfristig so ueberlastbar sind, dass sie in kuerzester Zeit zum Gluehen und damit, durch die transparente Kochflaeche hindurch, zum Leuchten kommen. Fig. 9

Description

Kochfeld mit Kochflächen aus Glaskeramik

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die beiliegende Erfindung betrifft ein Kochfeld mit Kochflächen aus Glaskeramik oder vergleichbarem Material, mit Strahlungsheizkörpern mit mindestens zwei Heizkreisen und mit zugeordneten Regelorganen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Glaskeramik-Kochfelder mit Strahlungsheizkörpern sind bekannt; sie sind preisgünstig und haben sich seit Dahren millionenfach bewährt. Diese Strahlungsheizkörper sind allerdings in den ersten Minuten des Aufheizens infolge der Art und der Anordnung des Isolationsmaterials und durch die Art und Fixierung des Heizleiters relativ träge, da nach dem Einschalten zunächst die Masse des Heizleiters und der unmittelbar anliegenden Isolationsmasse aufgeheizt werden muß. Dies führt dazu, daß in den ersten Sekunden nach dem Einschalten des Heizkörpers die Heizspiralen (Heizleiter) nicht glühen und damit durch eine an sich ausreichend lichtdurchlässige Glaskeramik-Kochfläche nicht sichtbar werden, was als großer Nachteil empfunden wird.

Ein schnelles Sichtbarwerden des eingeschalteten Heizleiters ist andererseits von der Hausfrau sehr erwünscht, um den Einzustand des Heizkörpers schnell zu erkennen bzw. um unmittelbar erkennen zu können, wenn ein Heizkörper versehentlich eingeschaltet wurde. Nicht zuletzt aus diesem Grund wurden Heizkörper für Glaskeramik-Kochfelder mit Halogenlampen entwickelt, bei denen die Halogenid h π 7. : '· j 23-'.

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lampen unmittelbar nach dem Einschalten hell aufleuchten. Der große Nachteil dieser Halogenlampen und der damit hergestellten Heizkörper ist, daß sie sehr teuer sind und daß spezielle Heizkörpergeometrien, aufgrund der nur stabförmigen Halogenlampen, nicht realisierbar sind.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Gebrauchswerteigenschaften von Kochfeldern mit Kochflächen aus Glaskeramik auf kostengünstige Weise zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kochfeld mit Kochflächen aus Glaskeramik zu entwickeln, welches so konstruiert bzw, dessen Heizkörper elektrisch so geschaltet sind, daß die nachteilige Trägheit der Strahlungsheizkörper während der Aufheizphase umgangen wird, wobei jedoch die hohen Kosten von Heizkörpern mit Halogenlampen vermieden werden sollen und gleichzeitig die bisherige Vielfalt der Heizkörpergeometrien erhalten bleiben soll.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe derart gelöst, daß die Heizkreise in den Strahlungsheizkörpern derart angeordnet, bzw. die Heizleiter der Strahlungsheizkörper derart verdrahtet und/oder schaltungstechnisch verbunden sind ,und daß ein geeignetes Schaltorgan den Heizkreisen derart zugeordnet ist, daß in der ersten Anheizphase ein oder mehrere Heizleiter kurzzeitig so überlastbar ist (sind) bezogen auf seine (ihre) Nennleistung - daß dieser (diese) in Weniger als 20 sek, vorzugsweise in weniger als 5 sek zum Glühen und dadurch, durch die hinreichend transparente

Kochfläche hindurch, zum Leuchten kommt (kommen), wobei durch das zugeordnete Schaltorgan nach einer vorgewählten Zeit und/oder nach Erreichen einer vorgewählten Temperatur des (der) Heizleiter(s) die Heizleistung eines oder mehrerer Heizkreis(e) ein- oder mehrstufig derart auf niedrigere Leistung reduzierbar ist, daß während des auf die Anheizphase folgenden Dauerbetriebs der Strahlungsheizkörper eine Heizleiterüberlastung vermieden wird. Erfindungsgemäß ist auch, daß anstelle oder zusätzlich zu diesem Schaltorgan ein durch den Heizleiterstrom beheizter, externer Schalter vorgesehen ist. Vorteilhaft ist es, wenn in den Strahlungsheizkörpern mehrere Heizkreise angeordnet sind, die insgesamt oder teilweise während der Anheizphase in Parallelschaltung betrieben werden und die durch das Schaltorgan nach einer vorgewählten Zeit oder nach Erreichen einer vorgewählten Temperatur zur Leistungsreduzierung insgesamt oder teilweise in Reihe umgeschaltet werden. Ebenso ist vorteilhaft, wenn das Schaltorgan ein durch den Heizleiterstrom beheizter Bimetallschalter ist, durch den, entsprechend seiner vorgewählten Schaltercharakteristik, die Umschaltung von Parallel- in Reihenschaltung erfolgt. Vorteilhaft ist auch, daß ira oder am Strahlungsheizkörper ein Bimetallschalter angeordnet ist, der durch die Erwärmung des Heizkörpers oder Heizleiters erwärmt wird und hierdurch, entsprechend einer vorgewählten Schaltercharakteristik, die Umschaltung von Parallel- in Reihenschaltung vornimmt. Weiterhin ist vorteilhaft, wenn einem oder mehreren Heizkreisen als Schaltorgan ein Vorwiderstand mit positivem Temperaturkoeffizienten vorgeschaltet ist, der zunächst einen hohen Stromfluß gestattet, mit zunehmender Erwärmung jedoch durch Widerstandserhöhung den Stromfluß und damit das Glühen des oder der Heizleiter(s) vermindert. Im Sinne der Erfindung ist es, wenn der Heizkreis mit zugehörigem Vorwiderstand im äußeren Bereich des Heizkörpers angeordnet ist.

Vorteilhaft ist es, wenn als Schaltorgan eine zeitgesteuerte Einheit verwendet wird, die nach Ablauf einer vorgewählten bestimmten Zeitdauer durch entsprechend zugeordnete Schaltorgane die Reduzierung der Heizleistung vornimmt. Darüberhinaus ist vorteilhaft, wenn durch geeignete Verdrahtung der Heizleiter und/oder durch Zuordnung geeigneter Regelorgane die Umschaltung nur während der ersten Anheizphase nach Einschalten der Regelorgane auf höchster Leistungsstufe erfolgt. Ebenso ist vorteilhaft, wenn ein Gleichrichter in Serie mit einer oder mehreren Heizwendeln als leistungsreduziertes Element geschaltet ist, das während der Anheizphase durch ein Schaltelement kurzgeschlossen wird. Weiterhin ist vorteilhaft, wenn die Widerstandswerte der Heizwendeln so gewählt werden, daß die aufgenommene Leistung während der Anheizphase geringer oder gleich der Normalleistung des Heizelementes ist, obwohl eine oder mehrere Wendeln kurzzeitig überlastet werden.

Die Erfindung läßt sich universell mit allen Ausführungen von Strahlungsheizkörpern (Einkreis-Mehrkreis-Heizkörper) realisieren und mit herkömmlichen Regelorganen von Strahlungsheizkörpern kombinieren. Die Kosten solcher Lösungen sind deutlich geringer als von Heizkörpern mit Halogenlampen.

Nach dem Einschalten dieser Heizkörper glühen die Heizleiter in Sekundenschnelle auf und werden durch die Kochfläche sichtbar. Gleichzeitig kann man unmittelbar nach dem Einschalten die durch den glühenden Heizleiter erzeugte Wärme oberhalb der Kochfläche fühlen, was den Eindruck einer reaktionsschnellen Beheizung verstärkt.

Ausführungsbeispiel

Die erfindungsgemäße Lösung soll nachfolgend in mehreren Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1: ein allgemeines Schaltschema für ein

Kochfeld gemäß der Erfindung;

Fig. 2: schematisch den Betrieb der Heizkreise

in der Anheizphase und während des Dauerbetriebes für eine beispielhafte Ausführungsform;

Fig. 3: . schematisch den Betrieb der Heizkreise

in der Anheizphase und während des Dauerbetriebs für eine zweite beispielhafte Ausführungsform;

Fig. 4: schema tisch eine Schaltung gemäß der

ersten Ausführungsform;

Fig. 5: schematisch eine Schaltung gemäß der

zweiten Ausführungsform;

Fig. 6 bis 8: schematisch weitere Schaltungen gemäß

der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9: eine Untersicht auf ein Teil eines Kochfeldes und eines Heizkörpers, der die Schaltung gemäß Fig. 6 aufweist.

Fig. 1 zeigt ein Kochfeld 10 gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Netzanschluß 12, der an eine herkömmliche Spannungsversorgung für Kochfelder, z.B. 220 Volt, ange-

schlossen ist. Mehrere Schaltorgane 14 sind an den Netzanschluß angeschlossen. Zur Vereinfachung ist in Fig. 1 nur ein Schaltorgan 14 dargestellt. Ein Regelorgan 16, das ein stufenloser Schalter sein kann, ist derart an dieses Schlatorgan angeschlossen, daß die Leistung des Heizkörpers nach der beschriebenen ersten Anheizphase geregelt wird.

Der Heizkörper 18 weist einen Heizkreis auf, der so angeordnet ist, daß er kurzzeitig überlastet wird und in kurzer Zeit sichtbar aufglüht. Der Heizkreis ist so geschaltet, daß nach dieser kurzen Zeit der Strom reduziert wird, um eine Beschädigung der Heizkreise durch die anfängliche Überlastung zu vermeiden.

Ein erstes Ausführungsbeispiel eines Heizkörpers 18 ist in Fig. 2 dargestellt. Der Heizkörper 18 weist einen ersten Heizleiter 20 und einen zweiten Heizleiter 22 auf, die während der ersten Anheizphase in Parallelschaltung an die 220 Volt-Spannungsquelle angeschlossen sind. Am Ende der Anheizphase bzw. nach Erreichen einer Mindesttemperatur werden für den Normalbetrieb die Heizleiter 20 und 22 von Parallel- in Reihenschaltung geschaltet. Aufgrund des Gesamtwiderstandes der Heizleiter wird der durchfließende Strom verringert, so daß die anfängliche Überlastung durch den Normalbetrieb ersetzt wird.

Eine zweite Ausführungsform eines Heizkörpers 18 ist schematisch in Fig. 3 dargestellt. Während der Anheizphase sind die Heizleiter 20; 22 zueinander und mit einem dritten Heizleiter 24 parallel geschaltet. Nach der Anheizphase werden die Heizleiter 20; 22 in Reihe geschaltet; sie verbleiben aber bezüglich des Heizleiters 24 in Parallelschaltung. Dadurch wird der Gesamtwiderstand des Kreises erhöht, was unter Beibehaltung der Spannung von 220 V

zu einer Verringerung des durch die Heizleiter 20; 22 fließenden Stroms führt.

Fig. 4 zeigt einen Schaltkreis, der nach der in Fig. gezeigten Ausführungsform arbeitet. Die Heizleiter 20 und 22 sind als Widerstände dargestellt. Die 220 V-Spannungsquelle ist über geeignete Schaltorgane 14, Regelorgane 16 und Netzanschluß 12 an den Punkten 26 und 28 an den Schaltkreis angeschlossen.

Die Heizkörper 18 weisen einen Schnellheizkreis mit den Schaltelementen 30; 32 und 34 auf, die gemeinsam z.B. durch das Zeitglied 36 gesteuert werden. Das Zeitglied 36 geht automatisch in Nullstellung, wenn keine Spannung an den Punkten 26 und 28 anliegt. In diesem Fall befinden sich die Schaltelemente 30; 32 und 34 in den in der Fig. 4 gezeigten Stellungen.

Liegt an den Punkten 26 und 28 eine Spannung an, dann fließt ein Strom durch den Heizleiter 20 und das Schaltelement 30 sowie durch den parallel geschalteten Heizleiter 22 und das Schaltelement 34. Nach einer geeigneten Zeitspanne, z.B. bis 20 sek öffnet das Zetiglied die Schalterelemente 30 und 34 und schließt gleichzeitig das Schaltelement 32. Dadurch fließt der Strom durch die Heizleiter 20 und 22, die jetzt in Reihe geschaltet sind sowie durch das Schaltelement 32. Diese Betriebsweise wird solange beibehalten, wie die Spannung gn den Punkten 26; 28 anliegt. Wird die Spannung wieder weggenommen, dann kehrt das Zeitglied 36 in die ursprüngliche, in Fig. 4 gezeigte Stellung zurück. ·

Fig, 5 zeigt schematisch einen Schaltkreis gemäß der Ausführungsform in Fig. 3. In Fig. 5 wird ein zusätzlicher Widerstand 39 verwendet, um den Bimetallstreifen 38 zu erwärmen. Dieser Bimetallstreifen ist an die

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Schalterelemente 30; 32 und 34 in der Weise angeschlossen, daß dann, wenn genügend Wärme vom Widerstand 39 erzeugt wurde, die Schaltelemente 30; 32 und 34 aus der gezeigten Stellung, in der die Heizleiter 20 und 22 parallel geschaltet sind, in die Stellung überwechseln, in der die Heizleiter 20; 22 über das Schaltelement 32 in Reihe geschaltet sind. Diese Betriebsweise wird wiederum solange beibehalten, wie Spannung an den Punkten 26; 28 anliegt. Die anfänglich erläuterte Stellung wird nach einer entsprechenden Abkühlzeit eingenommen, die von den physikalischen Eigenschaften des Bimetallstreifens 38 abhängt.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei zwei Heizleiter 20; 22 auf Dauer parallel zueinander geschaltet sind. Die Heizleiter 20;. 22 sind in Reihe mit dem Widerstand 40 geschaltet, der einen positivwn Temperaturkoeffizienten derart besitzt, daß der Widerstand 40 in kaltem Zustand einen großen Strom zu den Heizleitern 20; 22 fließen läßt, der jedoch mit zunehmender Erwärmung abnimmt.

Fig. 7 zeigt schematisch eine Schaltung, die gemäß Fig. arbeitet. In Fig. 7 wird ein zusätzlicher Gleichrichter 44 benutzt, um die Leistung der Schnell-Heiz-Wendel nach der Anheizphase herabzusetzen. In der Anheizphase werden über das Schaltelement 34, das z.B. mit einem Zeitglied 36 gesteuert wird, beide Halbwellen des Wechselstromes an den Heizleiter 20 angelegt. Nach der Anheizphase wird nur eine Halbwelle an den Heizleiter 20 angelegt. Der Heizleiter 24 ist parallel gestaltet.

Fig. 8 zeigt eine Schaltung, die gemäß Fig. 3 arbeitet, bei der die Leistungsaufnahme, auch während der Anheizphase, praktisch konstant ist. Die Widerstandswerte der Heizleiter 20; 22 sind so ausgelegt, daß der Heizleiter 20 und die Kombination der Heizleiter 20; 22 etwa den-

selben Widerstand haben. Als Beispiel kann der Heizleiter 20 denselben Widerstand wie der Heizleiter 22 haben und der Heizleiter 24 das Doppelte dieses Wertes« In der Anheizphase wird über das Schaltelement 30 nur Spannung an den Heizleiter 20, das Schnellheizelement, gelegt. Anschließend werden die Heizleiter 20 und 22 in Reihe geschaltet, wodurch sich die Leistung halbiert. Die parallel dazu geschaltete Heizleiter 24 übernimmt die andere Hälfte. Das Schaltelement 30 wird auch hier z.B. durch ein Zeitglied gesteuert. Die Widerstandswerte können auch so gewählt werden, daß die Leistungsaufnahme in der Anheizphase geringer als die nominale Leistungsaufnahme ist« Ober das Verhältnis der Widerstände der Heizleiter 20 und 22 kann jede beliebige Überlast für den Heizleiter 20 eingestellt werden.

Fig. 9 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Heizkörpers mit der Widerstandsanordnung der Fig. 6, wobei der wärmeempfindliehe Reihenwiderstand , der Widerstand 40, im äußeren Bereich des Heizkörpers 18 angeordnet ist, der mit bekannten Mitteln am Boden einer Glaskeramik-Kochflache 42 befestigt ist.

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen.

Claims

Berlin, den 01.06.1987 AP H 05 B/ 298 897-3 68 059 25

Patentansprüche

1. Kochfeld mit Kochflächen aus Glaskeramik oder vergleichbarem Material, mit Strahlungsheizkörpern mit mindestens zwei Heizkreisen und mit zugeordneten Regelorganen, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkreise in den Strahlungsheizkörpern derart angeordnet, bzw. die Heitleiter der Strahlungsheizkörper derart verdrahtet und/oder schaltungstechnisch verbunden sind und daß ein geeignetes Schaltorgan den Heizkreisen derart zugeordnet ist, daß in der ersten Anheizphase ein oder mehrere Heizleiter kurzzeitig so überlastbär ist (sind) - bezogen auf seine (ihre) Nennleistung - daß dieser (diese) in weniger als 20 sek , vorzugsweise in weniger als 5 sek zum Glühen und dadurch, durch die hinreichend transparente Kochfläche hindurch, zum Leuchten kommt (kommen), wobei durch das zugeordnete Schaltorgan nach einer vorgewählten Zeit und/oder nach Erreichen einer vorgewählten Temperatur des (der) Heizleiter(s) die Heizleistung eines oder mehrerer Heizkreise(s) ein- oder mehrstufig derart auf niedrigere Leistung reduzierbar ist, daß während des auf die Anheizphase folgenden Dauerbetriebs der Strahlungsheizkörper eine Heizleiterüberlastung vermieden wird.
2. Kochfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle oder zusätzlich zu diesem Schaltorgan ein

durch den Heizleiterstrom beheizter, externer Schalter vorgesehen ist.
3. Kochfeld nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Strahlungsheizkörpern mehrere Heizkreise angeordnet sind, die insgesamt oder teilweise während der Anheizphase in Parallelschaltung betrieben werden und die durch das Schaltorgan nach einer vorgewählten Zeit oder nach Erreichen einer vorgewählten Temperatur zur Leistungsreduzierung insgesamt oder teilweise in Reihe umgeschaltet werden.
4. Kochfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltorgan ein durch den Heizleiterstrom beheizter Bimetallschalter ist, durch den, entsprechend seiner vorgewählten Schaltcharakteristik, die Umschaltung von Parallel- in Reihenschaltung erfolgt.
5. Kochfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im oder am Strahlungsheizkörper ein Bimetallschalter angeordnet ist, der durch die Erwärmung des Heizkörpers oder Heizleiters erwärmt wird und hierdurch, entsprechend einer vorgewählten Schaltercharakteristik, die Umschaltung von Parallelin Reihenschaltung vornimmt.
6. Kochfeld nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einem oder mehreren Heizkreisen als Schaltorgan ein Vorwiderstand mit positivem Temperaturkoeffizienten vorgeschaltet ist, der zunächst einen hohen Stromfluß gestattet, mit zunehmender Erwärmung jedoch' durch Widerstandserhöhung den Stromfluß und damit das Glühen des oder der Heizleiter(s) vermindert.
7. Kochfeld nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkreis mit zugehörigem Vorwiderstand im äußeren Bereich des Heizkörpers angeordnet ist.
8. Kochfeld nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltorgan eine zeitgesteuerte Einheit verwendet wird, die nach Ablauf einer vorgewählten bestimmten Zeitdauer durch entsprechend zugeordnete Schaltorgane die Reduzierung der Heizleistung vornimmt
9. Kochfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch geeignete Verdrahtung der Heizleiter und/oder durch Zuordnung geeigneter Regelorgane die Umschaltung nur während der ersten Anheizphase nach Einschalten der Regelorgane auf höchster Leistungsstufe erfolgt.
10. Kochfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gleichrichter (44) in Serie mit einer oder mehreren Heizwendeln als leistungsreduziertes Element geschaltet ist, das während der Anheizphase durch ein Schaltelement (34) kurzgeschlossen wird.
11. Kochfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die VViderstandswerte der Heizwendeln so gewählt werden, daß die aufgenommene Leistung während der Anheizphase geringer oder gleich der Normalleistung des Heizelementes ist, obwohl eine oder mehrere Wendeln kurzzeitig überlastet werden.