EP0041203B1 - Vorrichtung zur wärmedämmenden Lagerung einer elektrischen Heizwendel, insbesondere für eine strahlungsbeheizte Kochplatte und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Vorrichtung zur wärmedämmenden Lagerung einer elektrischen Heizwendel, insbesondere für eine strahlungsbeheizte Kochplatte und Verfahren zu ihrer Herstellung Download PDF

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EP0041203B1
EP0041203B1 EP81103958A EP81103958A EP0041203B1 EP 0041203 B1 EP0041203 B1 EP 0041203B1 EP 81103958 A EP81103958 A EP 81103958A EP 81103958 A EP81103958 A EP 81103958A EP 0041203 B1 EP0041203 B1 EP 0041203B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
insulating
bedding
heat
heating spiral
Prior art date
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Application number
EP81103958A
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English (en)
French (fr)
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EP0041203B2 (de
EP0041203A1 (de
Inventor
Hans Kummermehr
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Micropore International Ltd
Original Assignee
Gruenzweig und Hartmann und Glasfaser AG
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Publication date
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Application filed by Gruenzweig und Hartmann und Glasfaser AG filed Critical Gruenzweig und Hartmann und Glasfaser AG
Priority to AT81103958T priority Critical patent/ATE9255T1/de
Publication of EP0041203A1 publication Critical patent/EP0041203A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0041203B1 publication Critical patent/EP0041203B1/de
Publication of EP0041203B2 publication Critical patent/EP0041203B2/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
    • H05B3/74—Non-metallic plates, e.g. vitroceramic, ceramic or glassceramic hobs, also including power or control circuits
    • H05B3/748—Resistive heating elements, i.e. heating elements exposed to the air, e.g. coil wire heater
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/017—Manufacturing methods or apparatus for heaters

Definitions

  • the invention relates to a device for the heat-insulating mounting of an electric heating coil, in particular for a radiation-heated hotplate, according to the preamble of claim 1, and to a heat-insulating plate which is particularly suitable for use with the device and a method which is particularly suitable for its production.
  • a device of this type is known for example from DE-A-28 06 367.
  • the insulation layer on the basis of Keiselklareaerogel is introduced in this known device as the only heat insulation layer between the heating coil and the bottom of the receptacle made of sheet metal, so that the excellent thermal insulation properties of this special thermal insulation material are optimally used.
  • Adequate temperature resistance in the immediate vicinity of the heating coil, which lies directly on the insulation layer, is sought by adding aluminum oxide, which counteracts sintering of the silica airgel at temperatures above about 700 ° C .; aluminum oxide in the form of reinforcing fibers or as an additional admixture can be present in an amount of up to 12% in the insulating material based on silicic acid airgel.
  • Materials for opacifiers are manganese dioxide, titanium dioxide and zirconium oxide.
  • Insulation material of this type has an extremely high thermal resistance, but is not mechanically stable, since it tends to crumble or crumble in the area of already low voltage peaks.
  • the shaped body for storing the heating coil can be produced as an inexpensive pressed part which only has to be inserted into the receiving shell, which already contains material of the thermal barrier layer pressed directly against the bottom of the receiving shell.
  • a radiation-heated hotplate is known, the electric heating coil of which is mounted on an insulating support in the form of a disk made of a cardboard-like material, a mechanically perfect and vibration-proof mounting of the electrical heating resistors being ensured on the cardboard-like material.
  • the insulating support formed in this way is in turn supported on insulating layers or disks, the lower insulating layer in particular being able to have low mechanical strength, for example consisting of a bulk material which is not or only slightly compressed, for example finely divided silica.
  • this known device results in the construction with a bottom-side, mechanically less solid, but good thermal insulation layer, for example based on silica airgel, and above that a special mechanically stronger bearing layer for supporting the heating coil.
  • the material of the solid bearing layer makes only a minor contribution to thermal insulation and thus increases the overall height of the bearing device above the effective thermal barrier layer.
  • the invention has for its object to provide a device of the type specified in the preamble of claim 1 and a thermal insulation panel for forming the thermal insulation material for this purpose, which has both excellent thermal insulation properties with a low overall height, as well as a structurally simple and reliable position securing of the heating coil .
  • the insulation layer can of course also be hardened accordingly, since this increases its mechanical resistance, for example for effective edge protection, albeit at the cost of a slight decrease in thermal insulation capacity; however, since the insulation layer does not need to have the mechanical resistance of the bearing layer, the insulation layer is often not hardened.
  • a base material based on pyrogenic aluminum oxide should be preferred instead of pyrogenic silica, since although pyrogenic silica still gives slightly better thermal insulation properties, material based on aluminum oxide airgel is considerably more temperature-resistant without additional measures.
  • high-temperature resistant materials such as manganese oxide, titanium oxide or zirconium oxide can be introduced into the insulating material of the bearing layer in order to further increase the temperature resistance if necessary.
  • the device according to the invention thus consists of the receptacle, for example in the form of a sheet metal bowl, the thermal insulation panel to form the thermal insulation material consisting of the insulating layer and the bearing layer, and the heating coil, which is mounted directly on the bearing layer of the thermal insulation panel.
  • the thermal insulation board can be prefabricated in a cost-effective manner, for which purpose, according to claim 13, one of the layers - the insulating layer or the bearing layer - is pressed from amorphous powder of the desired consistency in order to achieve pressure fixation, then the material of the other layer is applied and with the pre-pressed layer under higher pressure is finished pressed, whereupon the curing can take place under suitable heat.
  • thermal insulation board as a molded part also enables the application of helical grooves to the top of the bearing layer, into which the heating coil can be glued with a high-temperature-resistant inorganic adhesive, as well as a trough-shaped design of this area of the bearing layer with circumferential peripheral edge, without any additional effort. which, due to the mechanical strength of the material of the bearing layer, can directly form the contact surface for the glass ceramic cover of the hotplate, so that a separate spacer ring can be dispensed with in a cost-effective manner.
  • the illustrated device consists essentially of a receptacle 1 made of metal, in particular aluminum sheet, and thermal insulation material in the form of a thermal insulation panel 2, which is arranged on the inside of a peripheral wall 3 of the receptacle 1 between the bottom 4 and a heating coil 5.
  • the electrically operated heating coil 5 has electrical connections, not shown, which are led out of the area of the receiving shell 1 in a suitable manner.
  • the device shown is used for radiant heating of a glass-ceramic cover of a hotplate, the glass-ceramic plate (not shown in detail) resting on a support surface 22 and thus receiving a distance from the upper edge of the peripheral wall 3 of the receiving shell 1 and from the heating coil 5.
  • the peripheral wall 3 of the receiving shell 1 and thus the entire device has an essentially circular shape in plan view and is concentric with a central axis 14.
  • the thermal insulation panel 2 consists of an upper bearing layer 7, which receives the heating coil 5 in helical grooves 8.
  • an insulating layer 9 is provided, which abuts the bottom 4 of the receiving shell 1 and consists of fine-pored silica airgel.
  • This material is known per se and, in addition to the silica airgel, generally has a mineral fiber reinforcement and / or an opacifying agent;
  • Such highly effective thermal insulation materials are sold by the applicant under the name MINILEIT (registered trademark), reference being made to the relevant DE-Osen 27 47 663, 27 48 307 and 27 54 956 for details of the material, to which reference is expressly made is taken.
  • a material is preferably used for the insulation layer 9, which consists of 30 to 50% fumed silica, 20 to 50% opacifying agent and 5 to 15% aluminum fibers, as well as in one There is a density of 200 to 400 kg / m 3 , but need not be organically or inorganically hardened.
  • Such a special thermal insulation material has a thermal conductivity that is lower than still air and is also only slightly temperature-dependent.
  • the plates pressed from powdery raw materials made of such a material are not mechanically resistant and difficult to manufacture. For this reason, panels made of this material are usually surrounded by a solid glass fabric during production and subsequently cut to the desired shape.
  • the upper bearing layer 7 consists of an aluminum oxide airgel instead of the silica " airgel of the insulation layer 9, or a suitable mixture of both aerogels.
  • Such insulating material based on aluminum oxide airgel is more resistant to higher temperatures than on the basis of silica airgel.
  • the bearing layer 7 may contain additions of high-temperature resistant substances such as manganese oxide, zirconium oxide or titanium oxide to further increase the temperature resistance, but above all the material of the bearing layer 7 is hardened with an inorganic binder, for example with suitable glass-forming substances is known from the earlier patent application EP-A-0 027 264 (prior art according to Art.
  • the bearing surfaces 22 can be formed directly on the upper side of a peripheral edge 10 which, in the illustrated manner, surrounds a trough in the bearing layer 7 for receiving the heating coil 5 on the circumference and thus radiates heat to the peripheral wall 3 of the receiving shell 1 safely avoids.
  • the material in the upper end area 11 of the peripheral edge 10 can be additionally compressed.
  • the thermal insulation board 2 from the lower insulation layer 9 and the upper bearing layer 7 together with grooves 8 and peripheral edge 10 with a bearing surface 22 can be produced as a one-piece pressed part.
  • the powdery material of one of the layers 7 or 9 is first introduced into a press mold and pre-pressed for fixing the pressure, the pressure should be below 25 bar and a pressure of 15 to 20 bar being preferred; good results were obtained at a pressure of 18 bar.
  • the material of the other layer 9 or 7 is added and the blank for the entire thermal insulation board 2 is pressed in one go under a higher pressure of more than 25 bar, in particular at a pressure between 25 and 40 bar; good results were achieved with a pressure of 30 bar.
  • the bearing layer 7 is first pressed in the reverse position and remains in this position for the final pressing.
  • the blank for the thermal insulation board 2 is expediently pressed in the position turned over relative to the operating position, since then an easier filling of the relief-like bottom of the press chamber is possible, which corresponds to the negative of the bearing trough of the bearing layer 7 for the heating winding 5.
  • the finished thermal insulation panel 2 can be removed.
  • the adhesive 6 needs to be introduced into the grooves 8 and the heating coil 5 inserted, after which the thermal insulation panel 2 with the heating coil can be inserted into the receiving shell.
  • the molded body forming the thermal insulation board 2 has sufficient stability due to the hardening of the bearing layer 7, the more susceptible free edge of the insulating layer 9 being protected against breakage by the rounding corresponding to the rounding between the peripheral wall 2 and the bottom 4 of the receiving shell 1. Therefore, the thermal insulation board 2 can be shipped and assembled without great risk of damage, and is of course tradable independently.
  • the percentages relate to percentages by weight in the raw material mixture.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Thermal Insulation (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur wärmedämmenden Lagerung einer elektrischen Heizwendel, insbesondere für eine strahlungsbeheizte Kochplatte, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine zur Verwendung mit der Vorrichtung besonders geeignete Wärmedämmplatte und ein zu ihrer Herstellung besonders geeignetes Verfahren.
  • Eine Vorrichtung dieser Art ist beispielsweise aus der DE-A-28 06 367 bekannt. Die Dämmschicht auf der Basis von Keiselsäureaerogel ist bei dieser bekannten Vorrichtung als einzige Wärmedämmschicht zwischen der Heizwendel und dem Boden der Aufnahmeschale aus Blech eingebracht, so daß die ausgezeichneten Wärmedämmeigenschaften dieses speziellen Wärmedämmaterials optimal ausgenutzt werden. Eine ausreichende Temperaturbeständigkeit in unmittelbarer Nachbarschaft der Heizwendel, die direkt auf der Dämmschicht aufliegt, wird durch Zusatz von Aluminiumoxid angestrebt, welches einem Sintern des Kieselsäureaerogels bei Temperaturen über etwa 700 °C entgegenwirkt; dabei kann Aluminiumoxid in Form von Verstärkungsfasern oder als zusätzliche Beimischung in einer Menge bis zu 12% in dem Dämmaterial auf der Basis von Keiselsäureaerogel enthalten sein. Die Verwendung ausschließlich des Materials der hochwirksamen Dämmschicht als Wärmedämmaterial ermöglicht eine ausreichende Wärmedämmung trotz flacher Bauweise. Stoffe für Trübungsmittel sind dabei Mangandioxid, Titandioxid und Zirkonoxid.
  • Dämmaterial dieser Art besitzt zwar einen extrem hohen Wärmedurchleitwiderstand, ist aber mechanisch wenig stabil, da es im Bereich bereits niedriger Spannungsspitzen zu Abbröckelungen oder Abbröselungen neigt.
  • Daher müssen sämtliche Kanten geschützt werden, wozu etwa ein eigener Abstandsring zwischen der Unterfläche der Glaskeramikabdeckung der Kochplatte und der oberen Auflagefläche des Dämmaterials dient. Insbesondere ist die Befestigung der Heizwendel auf diesem Material schwierig. Im Falle der DE-A-28 06 367 sind hierzu Mettalldrahtklammern vorgesehen, die in das Dämmaterial eingesteckt sind. Durch das Arbeiten der Heizwendel im Betrieb lockern sich diese Metalldrahtklammern jedoch bereits nach wenigen Aufheizzyklen und können so keine ausreichende Verankerung bilden.
  • Daher ist es etwa aus der DE-B-23 39 768 oder den DE-A 25 51 137 und 27 44 079 auch bereits bekannt geworden, besondere Lagereinrichtungen für die Heizwendel an der Oberseite der Dämmschicht vorzusehen, so daß die Dämmschicht zumindest nicht alleine die Lagerki ifto entnehmen muß. Wenn eine wirklich zuverlässige Lagesicherung der Heizwendel erzielt werden soll, so muß hierfür konstruktiv erheblicher Aufwand getrieben werden.
  • Gemäß der älteren Patentanmeldung EP-A-0 035 280 (Stand der Technik gemäß Art. 54(3) EPÜ) ist daher auch schon vorgeschlagen worden, die Dämmschicht auf der Basis von feinporigem Kieselsäure- aerogel nur im Borenbereich der Aufnahmeschale vorzusehen und darüber einen Formkörper aus temperaturbeständigem und insbesondere mechanisch festen Material, etwa mit anorganischem Kleber gebundenes Aluminiumsilikat, zur sauberen Lagerung der Heizwendel vorzusehen. Dieses Material besitzt jedoch eine schlechtere Wärmedämmung, so daß sich gegenüber einer Verwendung von ausschleißlich dem Material der Dämmschicht die Bauhöhe der Vorrichtung etwas vergrößert. Dafür kann der Formkörper zur Lagerung der Heizwendel als billiges Preßteil hergestellt werden, welches nur in die Aufnahmeschale eingesetzt werden muß, die bereits unmittelbar gegen den Boden der Aufnahmeschale verpreßtes Material der Wärmedämmschicht enthält. Hierbei ist allerdings wieder relativ aufwendig, das Material der bodenseitigen Dämmschicht in einem Umfangsrand über die Ebene der Heizwendel nach oben zu ziehen, was anzustreben ist, wenn auch am Umfangsrand der Heizwendel eine entsprechend gute Wärmedämmung erfolgen soll, um eine Aufheizung des Randes der Aufnahmeschale zu vermeiden.
  • Ähnlich ist aus der DE-A-27 29 930 eine strahlungsbeheizte Kochplatte bekannt, deren elektrische Heizwendel auf einem Isolierträger in Form einer Scheibe aus einem pappeähnlichen Material gelagert ist, wobei auf dem pappeähnlichen Material eine mechanisch einwandfreie und erschütterungsfeste Lagerung der elektrischen Heizwiderstände gewährleistet ist. Der so gebildete Isolierträger wiederum ist auf Isolierschichten oder -scheiben gelagert, wobei insbesondere die untere Isolierschicht geringe mechanische Festigkeit besitzen kann, beispielsweise aus einem nicht oder nur schwach verdichteten Schüttmaterial, etwa fein verteilter Kieselsäure bestehen kann. Insgesamt ergibt sich somit bei dieser bekannten Vorrichtung der Aufbau mit einer bodenseitigen, mechanisch wenig festen, dafür gut wärmedämmenden Schicht beispielsweise auf der Basis von Kieselsäureaerogel, und darüber einer speziellen mechanisch festeren Lagerschicht zur Abstützung der Heizwendel. Auch hier aber leistet das Material der festen Lagerschicht einen nur untergeordneten Beitrag zur Wärmedämmung und vergrößert so über der wirksamen Wärmedämmschicht die Bauhöhe der Lagervorrichtung.
  • Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung sowie eine Wärmedämmplatte zur Bildung des Wärmedämmaterials hierfür zu schaffen, die sowohl über ausgezeichnete Wärmedämmeigenschaften bei geringer Bauhöhe verfügt, als auch eine konstruktiv einfache und zuverlässige Lagesicherung der Heizwendel gewährleistet.
  • Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 8.
  • Damit wird eine zweischichtige Bauweise des Wärmedämmaterials bzw. der das Wärmedämmaterial bildenden, vorgefertigten Wärmedämmplatte erzielt, bei der die untere Dämmschicht auf der Basis von Kieselsäureaerogel in der bekannten Weise für eine maximale Wärmedämmung auf engstem Raum genutzt wird, während die obere Lagerschicht demgegenüber nur geringfügig abfallende Wärmedämmeigenschaften aufweist. Dafür aber ist jedenfalls die obere Lagerschicht gehärtet, wozu zur Erzielung einer Hochtemperaturbeständigkeit ein anorganisches Bindemittel verwendet wird. Eine solche Härtung von feindispersen, in der Flammenpyrolyse hergestellten, mikroporösen Isoliermaterialien als Grundstoff, der in der Regel mit Mineralfasern verstärkt ist und ein Trübungsmittel wie insbesondere Ilmenit aufweist, ist in der älteren Patentanmeldung EP-A-0 027 264 (Stand der Technik gemäß Art. 54(3) EPÜ) vorgeschlagen worden, wobei auch temperaturbeständige anorganische Bindemittel, bevorzugt etwa glasbildende Stoffe eingesetzt werden ; auf diese ältere Anmeldung wird wegen weiterer Einzelheiten insoweit ausdrücklich Bezug genommen. Bei Bedarf kann dabei natürlich auch die Dämmschicht entsprechend gehärtet werden, da hierdurch deren mechanische Widerstandsfähigkeit etwa für einen wirkungsvollen Kantenschutz erhöht wird, wenn auch auf Kosten eines allerdings geringfügigen Abfalles der Wärmedämmfähigkeit ; da jedoch die Dämmschicht nicht die mechanische Widerstandsfähigkeit der Lagerschicht zu besitzen braucht, wird man die Dämmschicht häufig nicht härten.
  • Für die Lagerschicht ist jedoch ein Grundmaterial auf der Basis von pyrogenem Aluminumoxid anstelle von pyrogener Kieselsäure zu bevorzugen, da pyrogene Kieselsäure zwar noch etwas bessere Wärmedämmeigenschaften ergibt, Material auf der Basis von Aluminiumoxid-Aerogel aber auch ohne weitere zusätzliche Maßnahmen erheblich temperaturbeständiger ist. Zusätzlich können in das Isoliermaterial der Lagerschicht hochtemperaturbeständige Materialien wie Manganoxid, Titanoxid oder Zirkonoxid eingeführt werden, um die Temperaturbeständigkeit bei Bedarf weiter zu erhöhen.
  • Die erfindunsgemäße Vorrichtung besteht somit aus der Aufnahmeschale beispielsweise in Form eines Blechnapfes, der Wärmedämmplatte zur Bildung des aus Dämmschicht und Lagerschicht bestehenden Wärmedämmaterials und der Heizwendel, die unmittelbar an der Lagerschicht der Wärmedämmplatte gelagert ist. Die Wärmedämmplatte kann in kostengünstiger Weise vorgefertigt werden, wozu gemäß Anspruch 13 eine der Schichten - die Dämmschicht oder die Lagerschicht - aus amorphem Pulver der gewünschten Konsistenz zur Erzielung einer Druckfixierung vorgepreßt, sodann das Material der anderen Schicht aufgebracht und mit der vorgepreßten Schicht unter höherem Druck fertiggepreßt wird, worauf die Aushärtung unter geeigneter Wärmeeinwirkung erfolgen kann. Dadurch entsteht eine einstückige Wärmedämmplatte, die eine innige Verbindung der Dämmschicht mit der Lagerschicht durch Verkrallung der Partikel gewährleistet. Da die mechanisch stabile Lagerschicht für die Dämmschicht eine zusätzliche Abstützung bietet, kann die so gebildete zweischichtige Wärmedämmplatte ohne übermäßige Gefahr von Beschädigungen gehandhabt, transportiert und versandt werden, um an gegebenenfalls anderer Stelle in die erfindungsgemäße Vorrichtung eingebaut zu werden. Die Herstellung der Wärmedämmplatte als Preßformteil ermöglicht darüber hinaus ohne jeglichen Zusatzaufwand die Anbringung von wendelförmigen Nuten an der Oberseite der Lagerschicht, in welche die Heizwendel denkbar einfach mit einem hochtemperaturbeständigen anorganischen Kleber eingeklebt werden kann, sowie eine muldenförmige Ausbildung dieses Bereichs der Lagerschicht mit umlaufendem Umfangsrand, der infolge der mechanischen Festigkeit des Materials der Lagerschicht unmittelbar die Auflagefläche für die Glaskeramikabdeckung der Kochplatte bilden kann, so daß ein separater Abstandsring in kostengünstiger Weise entfallen kann.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform anhand der Zeichnung.
  • Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
  • Die veranschaulichte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Aufnahmeschale 1 aus Metall, insbesondere Aluminiumblech, und Wärmedämmaterial in Form einer Wärmedämmplatte 2, welche an der Innenseite einer Umfangswand 3 der Aufnahmeschale 1 zwischen deren Boden 4 und einer Heizwendel 5 angeordnet ist. Die elektrisch betriebene Heizwendel 5 weist nicht näher dargestellte elektrische Anschlüsse auf, die auf geeignete Weise aus dem Bereich der Aufnahmeschale 1 herausgeführt sind. Die dargestellte Vorrichtung dient zur Strahlungsbeheizung einer Glaskeramikabdeckung einer Kochplatte, wobei die nicht näher dargestellte Glaskeramikplatte auf einer Auflagefläche 22 aufliegt und damit Abstand vom oberen Rand der Umfangswand 3 der Aufnahmeschale 1 sowie von der Heizwendel 5 erhält. Die Umfangswand 3 der Aufnahmeschale 1 und damit die gesamte Vorrichtung hat in Draufsicht im wesentlichen Kreisform und liegt konzentrisch zu einer Mittelachse 14.
  • Die Wärmedämmplatte 2 besteht aus einer oberen Lagerschicht 7, welche in wendelförmigen Nuten 8 die Heizwendel 5 aufnimmt. An der der Heizwendel 5 gegenüberliegenden Seite der Lagerschicht 7 ist eine Dämmschicht 9 vorgesehen, die am Boden 4 der Aufnameschale 1 anliegt und aus feinporigem Kieselsäureaerogel besteht. Dieses Material ist an sich bekannt und weist neben dem Kieselsäureaerogel in aller Regel eine Mineralfaserverstärkung und/oder ein Trübungsmittel auf ; solche hochwirksamen Wärmedämm-Materialien werden durch die Anmelderin unter der Bezeichnung MINILEIT (eingetr. Warenzeichen) vertrieben, wobei hinsichtlich Einzelheiten des Materials auf die einschlägigen DE-Osen 27 47 663, 27 48 307 und 27 54 956 verwiesen wird, auf die insoweit ausdrücklich Bezug genommen wird. Bevorzugt wird ein Material für die Dämmschicht 9 verwendet, welches aus 30 bis 50% pyrogener Kieselsäure, 20 bis 50% Trübungsmittel und 5 bis 15% Aluminiumfasern besteht, sowie in einem Raumgewicht von 200 bis 400 kg/m3 vorliegt, jedoch nicht organisch oder anorganisch gehärtet zu sein braucht. Ein solches Spezial-Wärmedämmaterial besitzt eine Wärmeleitfähigkeit, die geringer ist als ruhende Luft und darüber hinaus nur wenig temperaturabhängig ist. Allerdings sind die aus pulverförmigen Grundstoffen gepreßten Platten aus einem solchen Material mechanisch wenig widerstansfähig und schwierig herzustellen. Daher werden Platten aus diesem Material in der Regel im Zuge der Herstellung mit einem festen Glasgewebe umgeben und nachträglich in der gewünschten Form zugeschnitten.
  • Die obere Lagerschicht 7 besteht aus einem Aluminiumoxid-Aerogel anstelle des Kieselsäure- "Aerogels der Dämmschicht 9, oder einer geeigneten Mischung beider Aerogele. Derartiges Isoliermaterial auf der Basis von Aluminiumoxid-Aerogel ist bis höhere Temperaturen beständiger als auf der Basis von Kieselsäure-Aerogel. Darüber hinaus kann die Lagerschicht 7 bei Bedarf zur weiteren Erhöhung der Temperaturbeständigkeit Zuschläge an hochtemperaturbeständigen Stoffen wie Manganoxid, Zirkonoxid oder Titanoxid enthalten. Vor allem aber ist das Material der Lagerschicht 7 mit einem anorganischen Bindemittel, beispielsweise mit geeigneten glasbildenden Stoffen, gehärtet, wie dies an sich aus der älteren Patentanmeldung EP-A-0 027 264 (Stand der Technik gemäß Art. 54 (3) EPÜ) bekannt ist, auf die wegen weiterer Einzelheiten im Zusammenhang mit der Härtung derartigen Materials ausdrücklich Bezug genommen wird. Dadurch besitzt das Material der Lagerschicht 7 nur geringfügig schlechtere Wärmedämmeigenschaften als dasjenige der Dämmschicht 9, ist aber mechanisch erheblich fester und widerstandsfähiger, so daß die Lagesicherung der Heizwendel 5 unmittelbar an der Lagerschicht 7 keine Probleme mehr aufwirft. Hierzu könnten beispielsweise die Heizwendel 5 haltende Metalldrahtklammern in das Material der Lagerschicht 7 eingesteckt werden, wobei die Nuten 8 nicht zwangsläufig erforderlich wären, jedoch ist bevorzugt, die Heizwendel 5 in wendelförmigen Nuten 8 mittels eines hochtemperaturbeständigen anorganischen Klebers 6 zu befestigen,-wobei Kleber mit einer Temperaturbeständigkeit bis zu 1 150 °C, also völlig ausreichend, zur Verfügung stehen.
  • Infolge der Härtung des Materials der Lagerschicht 7 können die Auflageflächen 22 unmittelbar an der Oberseite eines Umfangsrandes 10 ausgebildet werden, der in der veranschaulichten Weise eine Mulde in der Lagerschicht 7 zur Aufnahme der Heizwendel 5 umfangsseitig umgibt und so eine Wärmeabstrahlung zur Umfangswand 3 der Aufnahmeschale 1 hin sicher vermeidet. Zur weiteren Erhöhung der Stabilität des Materials im Bereich der Auflagefläche 22 kann das Material im oberen Endbereich 11 des Umfangsrandes 10 zusätzlich verdichtet sein.
  • Die Wärmedämmplatte 2 aus der unteren Dämmschicht 9 und der oberen Lagerschicht 7 samt Nuten 8 und Umfangsrand 10 mit Auflagefläche 22 kann als einstückiges Preßteil hergestellt werden. Hierzu wird zunächst das pulverförmige Material einer der Schichten 7 oder 9 in eine Pressenform eingegeben und zur Druckfixierung vorgepreßt, wobei der Druck unter 25 bar liegen sollte und ein Druck von 15 bis 20 bar bevorzugt ist ; mit einem Druck von 18 bar wurden gute Ergebnisse erzielt. Sodann wird das Material der anderen Schicht 9 oder 7 zugefügt und der Rohling für die gesamte Wärmedämmplatte 2 in einem Zuge unter einem höheren Druck von mehr als 25 bar fertiggepreßt, insbesondere bei einem Druck zwischen 25 und 40 bar ; mit einem Druck von 30 bar hierfür wurden gute Ergebnisse erzielt. Bevorzugt wird zunächst die Lagerschicht 7 in umgekehrter Stellung vorgepreßt und verbleibt für das Fertigpressen in dieser Lage.
  • Um die Verdichtung des Endbereiches 11 des Umfangsrandes 10 zu erzielen, wird im Zuge der Nachpressung mit einem geeigneten Randstempel, der auf die Auflagefläche 22 wirkt, nachverdichtet, so daß ein zusätzlicher Arbeitsgang hierfür nicht erforderlich ist.
  • Zweckmäßig wird der Rohling für die Wärmedämmplatte 2 in gegenüber der Betriebsstellung umgedrehter Stellung gepreßt, da dann eine leichtere Füllung des reliefartigen Bodens der Pressenkammer möglich ist, welcher dem Negativ der Lagermulde der Lagerschicht 7 für die Heizwicklung 5 entspricht. Der Randstempel für die Nachverdichtung drückt. dann von unten gegen die Auflagefläche 22 am Rohling.
  • Nach entsprechender Wärmeeinwirkung durch Wärmestrahlung oder in einem üblichen Ofen bei etwa 700° für 20 bis 30 Minuten kann die fertige Wärmedämmplatte 2 entnommen werden. Zur Montage braucht lediglich der Kleber 6 in die Nuten 8 eingebracht und die Heizwendel 5 eingesetzt werden, wonach die Wärmedämmplatte 2 mit der Heizwendel in die Aufnahmeschale eingesetzt werden kann. Der die Wärmedämmplatte 2 bildende Formkörper besitzt durch die Härtung der Lagerschicht 7 ausreichende Stabilität, wobei die anfälligere freie Kante der Dämmschicht 9 durch die der Rundung zwischen der Umfangswand 2 und dem Boden 4 der Aufnahmeschale 1 entsprechende Rundung bruchgeschützt ist. Daher kann die Wärmedämmplatte 2 ohne große Beschädigungsgefahr versandt und montiert werden, und ist natürlich selbständig handelbar.
  • Für das Material der Lagerschicht 7 bzw. der Dämmschicht 9 sind nachstehend noch zwei konkrete Beispiele zur Veranschaulichung angegeben.
    • Beispiel 1
  • Material für die Lagerschicht 7 :
    Figure imgb0001
    Figure imgb0002
  • Material für die Dämmschicht 9 :
    Figure imgb0003
    • Beispiel 2
  • Material für die Lagerschicht 7 :
  • Figure imgb0004
  • Material für die Dämmschicht 9 wie Beispiel 1.
  • Die Prozent-Angaben beziehen sich auf Gewichtsprozente in der Rohstoffmischung.

Claims (18)

1. Vorrichtung zur wärmedämmenden Lagerung einer elektrischen Heizwendel, insbesondere für eine strahlungsbeheizte Kochplatte, mit einer Aufnahmeschale (1) für zwischen der Heizwendel (5) und dem Boden (4) der Aufnahmeschale (1) angeordnetes Wärmedämmaterial, welches wenigstens eine bodenseitige hochwirksame Dämmschicht (9) aus feinporigem Kieselsäureaerogel insbesondere mit Mineralfaserverstärkung und/oder Trübungsmittel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Heizwendel (5) und der Dämmschicht (9) in an sich bekannter Weise eine Lagerschicht (7) für die Heizwendel (5) mit gegenüber der Dämmschicht (9) unterschiedlicher Konsistenz vorgesehen ist, und daß die Lagerschicht (7) ebenfalls ein in der Flammenpyrolyse hergestelltes, mikroporöses, teilchenförmiges Isoliermaterial als Grundstoff sowie vorzugsweise Mineralfaserverstärkung und/oder Trübungsmittel aufweist, jedoch mit einem anorganischen Bindemittel gehärtet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial der Lagerschicht (7) pryrogenes Aluminiumoxid aufweist oder ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial der Lagerschicht (7) mit hochtemperaturbeständigen Materialien wie insbesondere Manganoxid, Titanoxid oder Zirkonoxid angereichert ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite der Lagerschicht (7) wendelförmige Nuten (8) zur Aufnahme der Heizwendel (5) aufweist, in denen die Heizwendel (5) mittels eines hochtemperaturbeständigen anorganischen Klebers (6) gehalten ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschicht (7) einen über die Ebene der Heizwendel (5) hinausragenden einstückigen Umfangsrand (10) aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsrand (10) an seiner Oberseite unmittelbar eine Auflagefläche (22) für die übliche Glaskeramikabdeckung od. dgl. der Kochplatte bildet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsrand (10) in seinem oberen Endbereich (11) zusätzlich verdichtet ist.
8. Wärmedämmplatte für die Lagerung einer elektrischen Heizwendel, insbesondere für eine strahlungsbeheizte Kochplatte, wobei die Wärmedämmplatte wenigstens eine bodenseitige hochwirksame Dämmschicht feinporigen Kieselsäureaerogels insbesondere mit Mineralfaserverstärkung und/oder Trübungsmittel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämmschicht (9) eine Lagerschicht (7) für die Heizwendel (5) mit gegenüber der Dämmschicht (9) unterschiedlicher Konsistenz trägt, und daß die Lagerschicht (7) ebenfalls ein in der Flammenpyrolyse hergestelltes, mikroporöses, teilchenförmiges Isoliermaterial als Grundstoff sowie vorzugsweise Mineralfaserverstärkung und/oder Trübungsmittel aufweist, jedoch mit einem anorganischen Bindemittel ausgehärtet ist.
9. Wärmedämmplatte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial der Lagerschicht (7) pyrogenes Aluminiumoxid aufweist oder ist.
10. Wärmedämmplatte nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial der Lagerschicht (7) mit hochtemperaturbeständigen Materialien wie insbesondere Manganoxid, Titanoxid oder Zirkonoxid angereichert ist.
11. Wärmedämmplatte nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschicht (7) an der der Dämmschicht (9) gegenüberliegenden Seite muldenförmig mit einem einstückigen Umfangsrand (10) ausgebildet ist, der um wenigstens etwa die Dicke einer bestimmungsgemäßen Heizwendel (5) in zu deren Mittelachse (14) paralleler Richtung ausragt.
12. Wärmedämmplatte nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsrand (10) in seinem eine Auflagefläche (22) für die übliche Glaskeramikabdeckung od. dgl. der Kochplatte bildenden Endbereich (11) zusätzlich verdichtet ist.
13. Verfahren zur Herstellung einer Wärmedämmplatte nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der einen Schicht vorgepreßt und die so vorgepreßte Schicht mit dem Material der anderen Schicht unter gegenüber dem Vorpressen höheren Druck fertiggepreßt wird, und daß die Lagerschicht des gepreßten Rohlings durch Wärmeeinwirkung gehärtet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgepreßte Schicht die Lagerschicht ist.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorpressen unter einem Druck von weniger als 25 bar, vorzugsweise bei 15 bis 20 bar, insbesondere etwa 18 bar, und das Fertigpressen unter einem Druck von mehr als 25 bar, vorzugsweise bei 25 bis 40 bar, insbesondere bei etwa 30 bar erfolgt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsrand im Zuge des Fertigpressens mit erhöhtem Druck nachgepreßt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschicht beim Fertigpressen unterhalb der Dämmschicht angeordnet ist.
18. Verfahren nach den Ansprüchen 14 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschicht mit nach unten weisender Lagermulde und nach unten weisendem Umfangsrand vorgepreßt, sodann das Material für die Dämmschicht eingebracht und dieses gegen die Oberseite der umgekehrt angeordneten Dämmschicht fertiggepreßt wird.
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