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Elektrisch beheiztes Kochgefäß Das elektrische Beheizen von Kochtöpfen,
Pfannen, Kochflaschen od. (igl. l;ehältern erfolgt im allgemeinen mittels Heizplatten,
auf die die Gefäße gestellt «erden, oder unter Verwendung von Tauchsiedern. Beide
Maßnahmen haben eine Reihe von \acliteilen, und selbst bei der Ver-,vendtnng von
lleizplatten mit abgedrehter Oberfläche verbleibt immer noch eine dünne Luftschicht
zwischen der f-leizl)latte und (lein Boden des Behälters, die eine schlechte Wärmeleitfähigkeit
bildet und somit die Wirksamkeit des Beheizungsvorganges beeinträchtigt. Die gleiche
Cberlegung gilt für sog. Elektrokochtöpfe, bei denen der Träger der Heizwirkung
i» einem Zwiscbenhoden des Topfes untergebracht ist. :\tißer<lem ist die Herstellung
von dauerhaften Heizelementen mit geringer Wattentnahme für den Betrieb mit den
üblichen Haushaltstromspannungen von 22o bis 26o Volt schwierig, da diese Heizdrähte
sehr fein gehalten werden müssen.
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Die Erfindung betrifft eine neue Ausbildung von elektrisch beheizten
Kochgefäßen, deren Beheizungselement widerstandsfähig und billig ist, so-«-ie sich
über einen großen Bereich der Behälterwandung erstreckt und einen guten Wärmeübergang
gewährleistet.
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Nach der Erfindung ist bei einem elektrisch beheizbaren Kochgefäß
das Heizelement von einem elektrisch leitenden, harzartigen Flächenüberzug gebildet,
der mit Leitungsanschlüssen zum An-2-1 einer elektrischen Stromquelle versehen ist.
Die
Erfindung kann bei Kochtöpfen, Bratpfannen oder anderen häuslichen Kochgefäßen und
auch für Lal)oratoriumskochgefäße angewendet werden, <<; ie beispielsweise
Kochflaschen, Erlemeiersche Kolben oder sonstige Gefäße, deren Inhalt auf erhöhte
Temperatur gebracht und gehalten werden soll. Die nach der Erfindung ausgebildeten
Laboratoriumsgefäße eignen sich insbesondere zum Erhitzen entzündbarer Flüssigkeiten,
da die Gefahr einer Entzündung gegenüber der Verwendung von Gas als Heizquelle wesentlich
geringer ist.
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Bei der Anwendung der Erfindung für eine Kochflasche mit Kugelkolben
und zylindrischem Hals wird der Kolben mit einem Harzfilm, etwa Silikonharz, überzogen,
dessen elektrischer Widerstand durch den Zusatz von leitendem Ruß oder kolloidalem
Graphit herabgesetzt ist.
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Ein schmaler Streifen dieses Harzfilms am Oberrand und eine Stelle
am Boden der Flasche werden durch Aufsprühen von fein verteiltem Metall, wie beispielsweise
Zink, metallisiert oder in sonst bekannter Weise mit einem Silberüberzug versehen.
Diese beiden mit Metall überzogenen Stellen bilden dannTlektroden, über die dann
elektrische Energie dem Harzfilm durch entsprechende Leiter zugeführt werden kann..
Hierzu können etwa entsprechend befestigte Streifen oder Federn aus Messing oder
Kupfer dienen, die gegen diese Metallauflagen gepreßt werden. Die ganze Heizflache
ist zweckmäßig durch einen Schutzüberzug des Harzes abgedeckt, der keinen leitenden
Zusatz enthält.
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Durch die Bemessung des elektrisch leitenden Materials in dem Überzug
kann der elektrische Widerstand des Überzugs in verschiedenen Werten gehalten werden.
Der Widerstand kann hierbei etwa nur 5 Ohm betragen oder bis zu 5o ooo Ohm ansteigen.
Es lassen sich widerstandsfähige Überzüge herstellen, die bei geringem Wattverbrauch
mit Stromstärken von 2-o bis 260 Volt arbeiten, wie auch der Widerstand des
Überzugs so gewählt werden kann, daß die gewünschte Wärme bereits bei geringeren
Spannungen, wie beispielsweise io his 6o Volt, erreicht wird. Die Verwendung von
elektrischem Strom mit geringer Spannung hat den Vorteil, daß die Gefahr der Entzündung
brennbarer Flüssigkeiten beim Erwärmen wesentlich geringer ist. Auch ist 'hierbei
die Gefahr des Überspringens von Funken an den Elektroden bei kleinflächigen, ungeschützten
Überzügen gering.
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Die Art des zu verwendenden Harzes hängt weitgehend von der Beschaffenheit
der Fläche ab, auf die der Überzug aufgebracht werden soll. Neben dem bereits genannten
Silikonharz lassen sich Polyvinylaldehyd, Polyvinylformalharz, Phenolaldehydharz,
abgewandelte Phenolaldeliydharze, Glyptalharze, Kopalharze, Glycerinharze, Phthalatntaleinanhydridglykolharze,
Kumaronharze sowie Äthvlcellulose und Celluloseacetat verwenden.
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Sofern die zu heizende Fläche aus ?Metall besteht, wird auf diese
zweckmäßig vor dem Aufbringen des leitenden Überzugs eine isolierende Unterschicht
aufgebracht, wobei zur Bildung der Elektroden zwei Flächen dieser Unterschicht mit
Metall überzogen sein können. Man braucht aber nur eine der Elektroden in dieser
Weise auszubilden, während die zu beheizende Metallfläche als zweite Elektrode dient
und der leitende Überzug so auf diese Fläche aufgezogen wird, daß er an einer Stelle
auf ihr aufliegt; zweckmäßig wird diese zweite Elektrode geerdet.
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Wenn das den leitenden Überzug bildende Harz gut am Metall haftet,
kann auch die Isolierschicht aus dem gleichen Harz, jedoch ohne den Zusatz des leitenden
Mittels bestehen. Wenn das den. leitenden Überzug bildende Harz nicht an Metall
haftet, wird eine Isolierschicht verwendet, die sowohl an dem Metall als auch an
dem leitenden Überzug haftet. Als Isolierschicht kann ein Polyvinylformalharz verwendet
werden, und der leitende Überzug kann dann aus einem Phenolaldehydharz bestehen,
das zwar nicht gut an Metall, aber an dem Polyvinylformalharz haftet. Wenn die Metallfläche
selbst die eine Elektrode bildet, wird für die Bildung des leitenden Überzugs zweckmäßig
ein Harz verwendet, das gut an dem Metall haftet. Wenn auch die mit Metall überzogenen
Flächen blank bleiben können, so daß, der Behälter schnell in und außer Kontakt
mit den Stromanschlüssen gebracht werden kann, so können auch isolierte Leiter an
den Metallflächen befestigt sein, worauf dann die ganze Heizfläche einschließlich
der Metallflächen nach außen isoliert wird. Diese äußere Isolierschicht verhindert
ein unerwünschtes Ausstrahlen von Wärme und schützt vor äußerer Beschädigung.
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Der leitende Überzug kann auf das Gefäß bzw. den Behälter in Form
einer wäßrigen Lösung von wasserlöslichen Harzen aufgetragen werden, die beim Erwärmen
in einen wasserunlöslichen Zustand übergehen. Bei der Verwendung derartiger Lösungen
wird auch zweckmäßig der leitende Zusatz in wäßriger Lösung als Suspension verwendet,
wie beispielsweise eine wäßrige Suspension von kolloidalem Graphit in die Lösung
des Harzes eingemischt wird. Zweckmäßig wird jedoch eine Dispersion von leitendem
Ruß oder kolloidalem Graphit in einer Lösung von in Wasser nicht löslichen Harzen
in einem organischen Lösungsmittel verwendet.
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Für die Innenbeheizung eines Behälters, dessen Innenfläche mit dem
Heizüberzug versehen werden soll, werden für diesen Harze verwendet, die im polymerisierten
Zustand nicht von den in dem Behälter zu erhitzenden Stoffen angegriffen werden.
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Bei langen, dünnen, an den beiden Enden geschlossenen Rühren, wie
sie als Tauchsieder verwendet werden, kann der leitende Bezug in der Weise hergestellt
werden, daß die Rohre mit der Lösung des Filmstoffes angefüllt werden, sodann der
Filmstoff wieder ausgegossen wird und der -an der Innenfläche der Rohre verbleibende
Film getrocknet wird. Die Anschlußelektroden werden dann zweckmäßig durch Leitflächen
gebildet, die entweder an den Seiten des Rohres heruntergezogen sind oder von denen
je eine am oberen und unteren
Ende vorgesehen ist, wobei die untere
Elektrode ail einen frei in das Rohr eingeführten Leiter angeschlossen ist.
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Die neue Ausbildung ist in dem nachstehenden Beispiel näher erläutert.
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Eine Kochflasche aus 'hitzebeständigem Glas mit abgeflachtem Boden
und einem Fassungsvermögen von 5oo ccm wird mit der unteren Hälfte des Kolbens in
eine Suspension von 13,5 Gewichtsteilen Ruß und einem Gemisch von 5o Gewichtsteilen
von Slikonharzlacken eingetaucht. Der sich auf der Oberfläche des Glaskolbens dabei
bildende Film wird durch mehrstündiges Erwärmen bei i i5° fest gebacken. Der flache
Boden des Kolbens wird dann durch Aufpritzen mit Zink überzogen, und ein gleicher
Zinkstreifen wird auf den Rand des Überzugs in der Mitte der Wölbung des Kolbens
aufgebracht.
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Die Stärke des Films auf dem Kolben beträgt etwa o,o5 bis o, i mm.
Die Zinkelektrode am Boden des Kolbens 'hat einen Durchmesser von etwa 5 cm, während
die zweite Elektrode in der Form eines Bandes von i cm Breite auf einem Kolbendurchmesser
von 10,2 cm liegt. Der Widerstand des überzugs beträgt etwa 23 Ohm bei Raumtemperatur
und 25 Ohm bei ioo°. In die Flasche werden 350 ccm Wasser gefüllt
und auf Siedetemperatur erhitzt, indem die Flasche auf ein Sieb aus elektrisch leitfähigem
Material gestellt wird, das an (lern einen Pol einer Zuleitung von 6o Volt Spannung
angeschlossen ist, während der zweite Pol der Stromquelle an einen Kupferstreifen
gelegt ist, der um die bandförmige Elektrode geklemmt ist. Das Wasser erreicht die
Siedetemperatur in 2o Minuten. Der Wärmewirkungsgrad betrug 60% und liegt damit
wesentlich 'höher als bei der Verwendung üblicher Heizplatten.