DE3739943A1 - Thermische schutzanordnung fuer ein kochfeld mit massiver glasscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine massive Scheibe aufweisende Oberflächeneinheiten zur Anbringung in Kochfeldern mit einer Halterungsfläche aus Glas oder Keramik und insbesondere auf eine verbesserte thermische Schutzanordnung für derartige Oberflächeneinheiten.

Kochmulden und Herde mit eine massive Scheibe aufweisenden Ober­ flächeneinheiten aus Gußmetallmaterial, die in einer Halterungs­ fläche aus Metallblech angebracht sind, waren für viele Jahre insbesondere in Kanada und Europa populär. In den vergangenen Jahren wurden Kochmulden mit eine massive Scheibe aufweisenden Oberflächeneinheiten, die in einer Halterungsfläche aus getemper­ tem Glas angebracht sind, in den USA auf den Markt gebracht. Eine Anordnung zum Anbringen üblicher Oberflächeneinheiten mit einer massiven Scheibe in einer Halterungsfläche aus Glas oder Keramik ist in der US-PS 44 91 722 beschrieben.

Wie in der US-PS 41 22 330 beschrieben ist, können übliche Einhei­ ten mit einer massiven Scheibe mit Schaltvorrichtungen versehen sein, die direkt auf die Temperatur der Gußeisen-Heizfläche der Oberflächeneinheit ansprechen und die Speisung von einem oder mehreren Heizelementen in der Einheit unterbrechen, um zu ver­ hindern, daß die Einheit so heiß wird, daß sich die Einheit oder auf der Einheit stehende Pfannen und Töpfe werfen bzw. wölben. Eingestellte Temperaturen für derartige Schalter liegen typisch in dem Bereich von 480°C (900°F). Da eine gefüllte Pfanne oder ein Topf auf einer derartigen Oberflächeneinheit als eine Wärme­ senke an den Berührungspunkten wirkt, treten Temperaturen, die hoch genug sind, um die Gußmetall-Oberflächeneinheiten zu beschä­ digen, wahrscheinlich nur auf, wenn die Einheit bei ihrer maxima­ len Leistung arbeitet und keine Pfanne (Topf) oder eine leere Pfanne auf der Einheit steht. Die Verwendung von thermischen Begrenzungs­ schaltern, die auf die Temperatur der Heizoberfläche in der be­ schriebenen Weise ansprechen, arbeiten unter derartigen Extrem­ bedingungen zufriedenstellend, um eine Beschädigung der Scheibe selbst zu verhindern. In Geräten, in denen die Einheiten von einer Metallblech-Halterungsfläche gehaltert werden, ist der Schutz gegen solche extremen Betriebsbedingungen ausreichend. Weiterhin ist mit guten Pfannen (Töpfe) d.h. Pfannen, die für einen gu­ ten gleichförmigen Oberflächenkontakt über die gesamte Heizfläche der Massivscheiben-Oberflächeneinheit sorgen, eine derartige An­ ordnung angemessen selbst bei einer Halterungsfläche aus Glas. Jedoch neigen Pfannen (Töpfe) insbesondere relativ billige Pfannen, da­ zu, sich bei längerem Gebrauch zu werfen bzw. zu wölben, und die gewölbten Pfannen gestatten, daß Luftspalte zwischen der Pfanne und der Gußeisen-Heizoberfläche bestehen. Wenn solche Spalte be­ stehen, wird die Wärme nicht von den freiliegenden Abschnitten der Oberflächeneinheit abgeführt und es können lokalisierte Hitzeflecken entstehen. Die Temperatur der gläsernen Kochfeld­ fläche in der Nähe eines derartigen Hitzefleckens kann auf eine Temperatur nahe der Vergütungstemperatur für das Glas ansteigen oder diese sogar überschreiten. Wenn derartige Bedingungen exi­ stieren, werden in dem Glas in der Nähe des Hitzefleckens inter­ ne Beanspruchungen bzw. Spannungen hervorgerufen. Wiederholte Zyklen derartiger Zustände bewirken möglicherweise eine Ermüdung des Glases, wodurch eine Rißbildung in dem Glas hervorgerufen wird. Aufgrund der lokalisierten Natur dieser Hitzepunkte kann die Temperatur in denjenigen Bereichen der Oberflächeneinheit, die mit der Pfanne in gutem Kontakt stehen, gut innerhalb zuläs­ siger Temperaturgrenzen bleiben. Somit können Hitzefleckenzustän­ de, die für eine Beschädigung ausreichend sind, von der oben be­ schriebenen Schutzanordnung unerfaßt bleiben, wenn der Hitze­ flecken nicht in der unmittelbaren Nähe des internen Schalter­ sensors auftritt.

Deshalb besteht ein Bedarf an einer Schutzanordnung für Kochmul­ den mit eine massive Scheibe aufweisenden Oberflächeneinheiten, die in einer Halterungsfläche aus Glas angebracht sind und die auf Hitzeflecken ansprechen können, die irgendwo um den Umfang der Oberflächeneinheit herum auftreten, und die die Speisung der Oberflächeneinheit unterbrechen, bevor die Temperatur des Glases in der Nähe des Hitzefleckens auf eine ausreichende Höhe ansteigt, um das Glas zu beschädigen.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine thermische Schutz­ anordnung für eine eine massive Scheibe aufweisende Oberflächen­ einheit, die in einer Halterungsfläche aus Glas angebracht ist, zu schaffen, die auf das Auftreten von Hitzeflecken irgendwo um den Umfang der Scheibe herum anspricht und die Versorgung der Oberflächeneinheit unterbricht, bevor die Temperatur des Glases in der Nähe der Scheibe auf eine ausreichende Höhe ansteigt, um das Glas zu beschädigen, ohne daß der normale Betrieb der Ober­ flächeneinheit gestört wird.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine thermische Schutz­ anordnung der vorgenannten Art zu schaffen, die in vorhandene Oberflächeneinheiten bei geringen Kosten mit nur kleineren Ände­ rungen in der Befestigungsstruktur der Schaltungsanordnung einge­ baut werden kann.

Erfindungsgemäß wird eine Schutzanordnung für ein Kochgerät mit eine massive Scheibe aufweisenden Oberflächeneinheiten, die in einer Halterungsfläche aus Glas oder Keramik angebracht sind, geschaffen, die auf das Auftreten von abnorm hohen Temperaturzu­ ständen irgendwo auf dem Umfang der Scheibe anspricht, indem die Energiezufuhr zu dem Element verkleinert wird, um zu verhindern, daß die Temperatur an dem Umfang der Scheibe auf einen Wert an­ steigt, bei dem eine Beschädigung der Halterungsfläche aus Glas oder Keramik auftreten könnte.

Eine Oberflächeneinheit mit einer massiven Scheibe weist ein Plattenteil aus gegossenem Material mit einem oder mehreren Wider­ standselementen, die an der Unterseite des Plattenteils angebracht sind, und ein thermisch leitfähiges Deckteil auf, das die Unter­ seite des Plattenteils umschließt, wobei der Umfangsrand des Deckteils in einem engen thermischen Kontakt mit dem Plattenteil nahe dessen Umfang ist. Die erfindungsgemäße Oberflächeneinheit ist mit einer Einrichtung versehen, die thermisch mit dem Deck­ teil verbunden ist und auf die Oberflächentemperatur des Deck­ teils an einem Punkt relativ entfernt von dessen Umfangsrand an­ spricht. Diese Einrichtung hat die Funktion, das Widerstandsheiz­ element der Oberflächeneinheit von der Energiezufuhr zu unter­ brechen, wenn die abgetastete Temperatur eine vorbestimmte Schwelltemperatur überschreitet, wodurch die aus Glas oder Kera­ mik bestehende Halterungsfläche vor einer Beschädigung geschützt wird, die aus dem Auftreten von Hitzepunkten um den Umfang der Heizeinheit herum resultiert. Die Schwellwerttemperatur ist so gewählt, daß die Temperatur an dem Umfang der Oberflächeneinheit auf eine Temperatur begrenzt ist, die kleiner als die Vergütungs­ temperatur der Glasfläche ist, aber größer ist als die maximale Temperatur, die bei den normalen maximalen Betriebstemperaturen der Oberflächeneinheit auftritt, um so den normalen Kochbetrieb nicht zu stören.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die thermisch ansprechende Einrichtung ein thermisch leitfähiges An­ satzstück auf, von dem das eine Ende in einem engen thermischen Kontakt mit dem Deckteil an einer Stelle relativ entfernt von den Umfangsrändern des Deckteils ist und von dem das andere Ende in einem engen thermischen Kontakt mit einem Temperaturbegren­ zungsschalter ist. Die Breite und Dicke des Ansatzstückes und der Auslösepunkt des Begrenzungsschalters sind so gewählt, daß der Schalter auslöst, wenn die abgetastete Temperatur des Deck­ teils die vorbestimmte Schwellwerttemperatur überschreitet.

Es wurde weiterhin gefunden, daß diese verbesserte thermische Schutzanordnung für die Oberflächeneinheit mit nur geringfügigen Abänderungen in der Befestigungsanordnung und der Schaltungsan­ ordnung für eine übliche Oberflächeneinheit implementiert werden kann, indem der Begrenzungsschalter an dem Haltebügel angebracht wird, der die Oberflächeneinheit in der Halterungsfläche in ihrer Lage hält, wobei ein Ansatzstück von dem Begrenzungsschalter zu einem geeigneten Kontaktpunkt auf dem Deckteil der Oberflächen­ einheit verläuft. Die Kontaktstücke des Begrenzungsschalters sind einfach mit der Netzleitung in Reihe geschaltet.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Vorderansicht von einem Teil einer Kochmulde gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist ein Seitenschnitt von einem Teil der Kochmulde gemäß Fig. 1 und zeigt eine der Oberflächeneinhei­ ten.

Fig. 3A und 3B sind Drauf- bzw. Seitenansichten des thermi­ schen Ansatzstückes der Oberflächeneinheit gemäß Fig. 2 losgelöst von der Oberflächeneinheit, um Einzelheiten besser darstellen zu können.

Fig. 4 ist ein vereinfachtes Schaltbild der Leistungssteue­ rung für die Kochmulde gemäß Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine elektrische Kochmulde 10 mit einer thermischen Schutzanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Kochmulde 10 enthält vier elektrische Oberflächeneinheiten 12, 14, 16 und 18, die von einer Halterungsfläche 20 aus getemper­ tem Glas getragen sind. Jede dieser Oberflächeneinheiten 12-18 können Kochgeräte tragen, wie beispielsweise Bratpfannen, Soßen­ pfannen, Teakettles usw., die zum Wärmen auf einer Heizplatte angeordnet sind. Manuell bedienbare Drehknöpfe 22, 24, 26 und 28 sind an der Haltefläche 20 angebracht, damit der Benutzer die gewünschte Betriebseinstellung für die Oberflächeneinheiten 12, 14, 16 bzw. 18 wählen kann. Die gesamte Halterungsstruktur für die Kochmulde ist in der US-PS 46 08 962 beschrieben.

Die Oberflächeneinheiten 12 und 16 sind 20 cm, 2000 Watt-Einhei­ ten, und die Oberflächeneinheiten 14 und 18 sind 15 cm, 1500 Watt-Einheiten, die alle von der E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH gefertigt werden und durch die E.G.O. Products, Inc., vertrieben werden. Die Leistungszufuhr zu den Einheiten 14 und 16 wird durch stufenlose Temperaturschalter gesteuert, die auf die ge­ wünschte Leistung eingestellt werden, indem der Benutzer die Steuerknöpfe 24 bzw. 26 einstellt. Die Einheiten 12 und 18 sind Automatik-Oberflächeneinheiten. Die Leistungszufuhr zu diesen Einheiten wird geregelt gemäß der Kochgeräte-Temperatur, die durch Sensoren 13 und 19 für die Einheiten 12 bzw. 18 abgetastet wird, und gemäß der Temperatur, die durch den Benutzer durch Einstellen der Steuerknöpfe 22 bzw. 28 gewählt ist.

Die Struktur der Oberflächeneinheiten und die Befestigungsanord­ nung wird im folgenden nur in Verbindung mit der Oberflächenein­ heit 14 beschrieben, da sie bezüglich aller wesentlichen Aspekte für alle vier Einheiten gleich ist. Fig. 2 zeigt eine Quer­ schnittsansicht der Oberflächeneinheit 14 gemäß Fig. 1, wobei die Oberflächeneinheit 14 ein Gußeisen-Plattenteil 30 mit einer ebenen oberen Heizfläche 32 und einer relativ vertieften unge­ heizten Mittelzone 34 aufweist, deren Unterseite einen sich nach unten erstreckenden Schraubsockel 36 aufweist. Die Heizfläche wird durch spiralförmige Widerstandsheizleiter 38 erwärmt, die in einem Einbettungsmaterial 40 in spiralförmigen Nuten 42 auf der Unterseite des Plattenteils 30 aufgenommen sind. Die Unter­ seite der Platte 30 ist durch ein thermisch leitfähiges Abdeck­ teil 44 abgedeckt, das aus einem gepreßten Metallblech gefertigt ist, das an seinem Umfang in einen engen thermischen Kontakt mit der Unterseite des Plattenteils 30 nahe seines Umfangs gedrückt ist. Das Abdeckteil 44 wird in seiner Lage durch eine Mutter 47 gehalten, die auf einem mittleren Gewindezapfen 46 angebracht ist, der in dem Gewindesockel 36 aufgenommen ist und durch eine zentrale Öffnung in dem Abdeckteil 44 hindurchragt. Der Bereich, der zwischen dem Abdeckteil 44 und der Platte 30 eingeschlossen ist, bildet einen toten Luftraum 49.

Das Plattenteil 30 wird von der aus Glas bestehenden Kochmulden­ halterungsfläche 20 durch eine Befestigungsanordnung gehaltert, die einen Halterungsring 48 aus Metallblech, einen Zwischenring 50, ein Dichtungsteil 52 und einen Einsatzring 54 aufweist. Der Halterungsring 48 ruht auf seinem äußeren Rand auf dem Zwi­ schenring 50. Der äußere Rand des Zwischenrings 50 ruht auf dem Halteteil 20 aus Glas. Das Dichtteil 52 ist aus einem wärmebe­ ständigen Kunststoff hergestellt, der die in der Halterungsfläche 20 gebildete Öffnung umgibt, und wird von dieser gehaltert, um die Oberflächeneinheit aufzunehmen. Der Einsatzring 54 hat eine im wesentlichen L-förmige Konfiguration mit einem zylindrischen Abschirmungsabschnitt 56 und einem äußeren Flansch 58, der leicht schräg nach unten verläuft in Übereinstimmung mit dem oberen Rand der Dichtung 52, auf der er ruht. Der Ring 54 schirmt die Dichtung 52 ab gegen eine direkte thermische Strahlung und auch gegenüber der heißen Platte und auch von dem inneren Bereich des Halterungsrings 48.

Eine plattenähnliche Unterstruktur 60 verläuft unterhalb der Glasplatte 20 für eine strukturelle Halterung. Ein Bügelteil 62 ist an der Platte 30 durch einen Gewindezapfen 46 befestigt, so daß das Anziehen der Mutter 64 das Bügelteil 62 gegen die innere Fläche der Unterstruktur 60 drückt, wodurch die Oberflächenein­ heit in ihrer Lage festgeklemmt wird.

Während eines normalen Betriebs mit guten ebenen Pfannen (Töpfen) d.h. Pfannen, die einen guten durchgehenden Kontakt über dem gesamten ebenen Abschnitt der Oberflächeneinheit herstellen, dienen die Pfanne und ihr Inhalt als eine Wärmesenke, um Wärme auf effektive Weise von der Oberflächeneinheit abzuführen und zu verhindern, daß eine Oberflächeneinheit normale Betriebstemperaturgrenzen überschreitet. Wenn jedoch eine Einheit auf volle Leistung ge­ stellt wird und unbedeckt bleibt oder ein leeres Kochgerät darauf abgestellt wird, wie es beispielsweise passieren könnte, wenn der Inhalt siedet und überkocht, könnte die Temperatur der Plat­ te 30 genügend ansteigen, damit sich die Oberflächeneinheit selbst wirft wie auch das Kochgerät, das auf der Platte steht.

Um eine derartige Beschädigung zu vermeiden, sind die Oberflächen­ einheiten 14 und 16 mit einem internen Begrenzungsschalter (nicht gezeigt) versehen, der in dem toten Luftraum 49 zwischen dem Ab­ deckteil 44 und der Unterseite der Platte 30 angebracht ist. Wie im folgenden in Verbindung mit der Versorgungsschaltung beschrie­ ben wird, arbeitet dieser Begrenzungsschalter in der Weise, daß zwei der drei Widerstandselemente abgeschaltet werden, um dadurch die maximale Temperatur, die die Oberflächeneinheit erreichen kann, auf einen sicheren Wert zu begrenzen. Der Begrenzungsschal­ ter spricht direkt auf die Temperatur der Unterseite der Platte 30 an. Typisch ist dieser Begrenzungsschalter auf eine Schwell­ werttemperatur von etwa 480°C (900°F) eingestellt.

Wie eingangs bereits kurz ausgeführt wurde, kann, wenn die Ober­ flächeneinheit ohne ein Kochgerät oder mit einem guten, ebenen Kochgerät, das leer ist, betrieben wird, eine unerwünscht hohe Temperatur erreicht werden, aber diese Temperatur ist im wesent­ lichen gleichförmig über die gesamte Heizfläche der Oberflächen­ einheit verteilt. Dann wird der interne Begrenzungsschalter der­ artige Bedingungen abtasten und darauf ansprechen. Bei ungleich­ mäßigen oder gewölbten Pfannen jedoch, die einen guten Kontakt über einem wesentlichen Teil des Elementes bilden, aber einen toten Luftraum zwischen dem Kochgerät und dem Element über einem relativ kleinen Abschnitt der Oberflächeneinheit haben, wird die Temperatur der Einheit in der Nähe des Luftspaltes die Temperatur der Abschnitte des Elementes, die in einem guten Kontakt mit dem Kochgerät sind, weit überschreiten. Wenn der resultierende Hitze­ fleck nicht in der Nähe des Begrenzungsschalters auftritt, was ein rein zufälliges Ereignis sein würde, würde der interne Begrenzungsschalter auf diesen Zustand nicht ansprechen, mit dem Ergebnis, daß das Glas in unmittelbarer Nähe des Hitzepunktes über seine Vergütungstemperatur hinaus erwärmt werden kann, wo­ durch das Glas überbeansprucht wird und ein Bruch der Halterungs­ fläche auftritt.

Die Oberflächeneinheiten 12 und 18 sind Automatik-Einheiten, die mit Temperaturfühlern zum Abtasten der Temperatur der erwärmten Kochgeräte ausgerüstet sind, und die Versorgung dieser Einheiten wird als eine Funktion der abgetasteten Kochgeräte-Temperatur geregelt, um die Temperatur nahe der Temperatur zu halten, die durch den Benutzer durch Einstellen der Steuerknöpfe 22 bzw. 28 gewählt ist. Derartige Einheiten sind nicht mit einem internen Begrenzungsschalter versehen, da man sich hier auf den Temperatur­ fühler des Kochgerätes verläßt, eine Überhitzung zu verhindern. Die lokalisierte Natur der Hitzeflecken, die aus der Verwendung von gewölbten Pfannen resultiert, verhindert jedoch auch, daß der Temperaturfühler für einen angemessenen Schutz des Glases sorgt.

Ein Schutz für beide Arten von Einheiten gegen eine derartige Be­ schädigung wird erfindungsgemäß erhalten durch Verwendung einer Einrichtung, die auf die Oberflächentemperatur der außenseitigen Oberfläche des unteren Deckteils 44 anspricht und die Funktion hat, die Energiezufuhr zur Oberflächeneinheit abzuschalten, wenn die Temperatur des Deckteils eine vorbestimmte Schwellwerttempe­ ratur überschreitet.

Es sei daran erinnert, daß das Abdeckteil 44 ein guter thermi­ scher Leiter ist, der in einem guten thermischen Kontakt mit im wesentlichen dem gesamten Umfang des Plattenteils 30 angebracht ist. Es wurde empirisch ermittelt, daß eine ausreichende Korre­ lation zwischen der Temperatur der äußeren Oberfläche des Deck­ teils und der Temperatur um den Umfang der Scheibe besteht, um die Temperatur an einem Berührungspunkt auf der Außenfläche des Deckteils zu einem zuverlässigen Indikator für einen Hitzefleck zu machen, der irgendwo um den Umfang der Scheibe herum auftritt, vorausgesetzt daß der Berührungspunkt genügend weit radial innen von dem Umfang angeordnet ist, um eine übermäßige Vorspannung durch die Temperatur am Rand der Scheibe nahe dem Berührungspunkt zu verhindern. Es wurde gefunden, daß der Bereich der Deckfläche im wesentlichen zwischen der Mitte und dem Umfang ausreichend entfernt vom Umfang ist, um diese Forderung zu erfüllen.

Gemäß Fig. 2 wird die auf die Temperatur ansprechende Einrich­ tung durch einen üblichen Begrenzungsschalter 66 in Verbindung mit einem Ansatzstück 68 ausgebildet. Wie aus den Fig. 3A und 3B zu ersehen ist, ist das Ansatzstück 68 einfach ein Streifen aus Aluminiumblech mit einer Öffnung 69, die zur Befestigung an dem einen Ende ausgebildet ist, und mit einem ebenen Kontaktab­ schnitt 74, der an dem anderen Ende ausgebildet ist für einen thermischen Kontakt mit dem Abdeckteil 44. Der Begrenzungsschal­ ter 66 weist einen mit einem Gewinde versehenen Befestigungs­ zapfen 70 auf, der durch ein Loch in dem Bügel 62 nahe dessen einem Ende und durch eine Öffnung 69 des Ansatzstückes 68 einge­ setzt ist. Im montierten Zustand ist das Ansatzstück 68 in einem guten thermischen Kontakt mit dem Befestigungszapfen 70 des Be­ grenzungsschalters 66 durch die Mutter 72 auf dem Gewindezapfen 70 befestigt. Der Zapfen 70 dient dazu, Wärme auf den eine Bi­ metallscheibe aufweisenden Thermostat (nicht gezeigt) zu über­ tragen, der sich in dem Begrenzungsschalter 66 befindet. Die Längen- und Winkelkonfiguration des Ansatzstückes 68 ist so ge­ wählt, daß die ebene Oberfläche 74 des Ansatzstückes 68 in einem innigen Kontakt mit der Bodenfläche des Abdeckteils 44 an einem Punkt gehalten ist, der radial relativ entfernt von dem Umfang des Abdeckteils angeordnet ist.

Somit wird deutlich, daß die Breiten- und Dickenabmessungen für das Ansatzstück 68 empirisch gewonnen wurden, um die erforder­ liche Wärmeübertragung zu erhalten für die gewünschte Relation zwischen dem Auslösepunkt des Begrenzungsschalters 66 und der Temperatur des Glases am Umfang der Oberflächeneinheit. Die ab­ solute maximale Glastemperatur, die von dem Hersteller (Schott- Glas) festgelegt ist, betrug 280°C (536°F). Dies legt die theo­ retische Obergrenze für das Glas fest. Um jedoch für einen ange­ messenen Sicherheitsraum zu sorgen, wurde die nominale maximale Glastemperatur für das hier dargestellte Ausführungsbeispiel etwas zufällig mit 250°C (490°F) festgelegt. Somit wurde als eine Obergrenze das Ansatzstück so ausgelegt, daß der Begren­ zungsschalter 66 auslöst, bevor die Temperatur des Glases am Um­ fang 250°C überschreitet. Für empirische Versuche, um die ent­ sprechenden Parameter für das Ansatzstück 68 festzulegen, wurde eine gewölbte Testpfanne verwendet, die einen Hitzeflecken am Umfang der Oberflächeneinheit direkt gegenüber dem Kontaktpunkt des Ansatzstückes auf dem Abdeckteil 44 hervorrufen würde. Es wurde eine Konfiguration des Ansatzstückes gewählt, die dazu führte, daß der Begrenzungsschalter auslöst, wenn die Temperatur in der Nähe des so erzeugten Hitzefleckens etwa 280°C erreicht.

Diese Ergebnisse wurden mit einem Ansatzstück aus einem Aluminium­ streifen erhalten, der 1,5 mm (0,06 Zoll) dick, 10 mm (0,4 Zoll) breit und 45 mm (1,8 Zoll) lang war. Der Begrenzungsschalter 66 ist ein üblicher, im Handel erhältlicher Begrenzungsschalter, beispielsweise der Typ Z 42 und Z 43 der Firma E.G.O. Products Inc. Der Schalter in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel hat eine Nennspannung von 250 Volt und einen Nennstrom von 10 Ampere bei einer nominalen Auslösetemperatur von 210°C±10°C (410°F± 18°F).

Zwar wird die obere Grenze zur Festlegung des Auslösepunktes durch die Glaseigenschaften festgelegt, aber es ist auch wün­ schenswert, den normalen Betrieb der Oberflächeneinheit nicht nachteilig zu beeinflussen. Um dafür zu sorgen, daß diese Anord­ nung normale Arbeitsgänge nicht nachteilig beeinflussen würde, wurde eine volle Belastung für die Kochmulde simuliert, indem eine Gußeisenplatte, die eine Bratpfanne simuliert, auf dem rech­ ten vorderen Brenner, der auf eine Temperatur von 245°C (475°F) eingestellt war, angeordnet wurde und eine unbedeckte, einen ebenen Boden aufweisende Metallpfanne mit einer Tiefe von wenig­ stens 10 cm (4 Zoll) und einem ausreichenden Bodendurchmesser, um die Oberflächeneinheit vollständig zu überdecken, und gefüllt mit wenigstens 2 Liter Wasser auf jeder der drei anderen Einhei­ ten angeordnet wurde. Für diese drei Oberflächeneinheiten wurde die Leistung so eingestellt, daß ein brodelndes Sieden beibehal­ ten wurde. Empirische Versuche zeigten, daß die thermische Schutzanordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel einen Betrieb dieses simulierten Vollastzustandes für eine unbegrenzte Zeit­ periode ohne Betätigung des Begrenzungsschalters gestatten würde.

Es sei darauf hingewiesen, daß die speziellen Parameter für den Begrenzungsschalter und das Ansatzstück des beschriebenen Aus­ führungsbeispiels empirisch gewonnen wurden, um zufriedenstellen­ de Ergebnisse mit der bestimmten Oberflächeneinheit und der Glas­ halterungsfläche dieses Ausführungsbeispiels zu erhalten. Eine Anpassung dieser Parameter kann erforderlich sein, um die Erfin­ dung auf unterschiedliche Kochmulden anzuwenden.

Die Versorgungsschaltung für die Oberflächeneinheiten 12-18 wird nun in Verbindung mit Fig. 4 beschrieben. Die Oberflächenein­ heiten 12-18 sind parallel zu Netzleitungen L 1 und L 2 geschaltet, die für eine Verbindung mit einer Wechselspannungsversorgung von 240 Volt und Netzfrequenz (50 oder 60 Hz) geeignet sind. Die Oberflächeneinheit 14 enthält drei parallele Widerstandselemente 82, 84 und 86. Die Ele­ mente 82, 84 und 86 haben Nennleistungen von 625 Watt, 250 Watt bzw. 625 Watt. Der interne Begrenzungsschalter 88 ist zwischen Elemente 82 und 84 geschaltet. Der Begrenzungsschalter 88 ist zwischen der Platte 30 und dem Abdeckteil 44 enthalten und spricht direkt auf die Temperatur der Metallplatte 30 an. Der Schalter 88 trennt die Elemente 84 und 86 von der Versorgungsschaltung, wenn die Temperatur der Metallplatte 30 480°C (900°F) über­ schreitet, wie es vorstehend bereits beschrieben wurde.

Die Leistungszufuhr zum Element 14 wird selektiv gesteuert durch von der Bedienungsperson einstellbare Temperaturschalter 90. Der Schalter 90 ist in üblicher Weise mit einem Steuerknopf 24 mechanisch verbunden (nicht gezeigt). Das Kontaktstück 92 wird immer dann in seine Schließstellung bewegt, wenn der Steuerknopf 24 von seiner Öffnungsstellung in eine nicht geschlossene Stel­ lung gedreht wird, und er wird in seine Öffnungsstellung bewegt, wenn der Steuerknopf 24 in seiner AUS-Stellung ist. Ein Bimetall­ element, das schematisch bei 94 dargestellt ist, öffnet und schließt das Kontaktstück 96 in einer Folge, die durch die Posi­ tionierung des Steuerknopfes 24 in üblicher Weise festgelegt ist. Eine Diode 98 begrenzt den Strom durch das Element 94 für Lei­ stungsstufen 5 und darüber. Ein Shunt-Schalter 100 bleibt in einer Schließstellung, in der die Diode 98 kurzgeschlossen ist, wenn der Steuerknopf auf eine Leistungseinstellung kleiner als 5 einschließlich AUS eingestellt ist. Diese Dioden- und Shunt-Schalteranordnung gestattet eine größere Auflösung für die Leistungspegelselektion bei den kleineren Leistungseinstellungen.

Schaltkontaktstücke 104 des Begrenzungsschalters 66 sind zwischen die Netzleitung L 1 und die Widerstandselemente 82, 84 und 86 geschaltet. Der Schalter 66 öffnet die Kontaktstücke 104, wenn seine Auslösetemperatur von 210°C±10°C überschritten wird, wodurch die Leistungszufuhr zu den Widerstandselementen der Oberflächeneinheit unterbrochen wird.

Die Schaltungsanordnung für die Oberflächeneinheit 16 ist im wesentlichen gleich mit derjenigen der Oberflächeneinheit 14, außer daß die Elemente 106, 108 und 110 Nennleistungen von 850 Watt, 300 Watt bzw. 850 Watt haben, und der Bimetallschalter des Temperaturschalters 90 in diesem Abschnitt der Schaltungsanord­ nung durch den Benutzer mittels des Steuerknopfes 26 eingestellt wird.

Die Leistungsschaltungen für die Automatik-Oberflächeneinheiten 12 und 18 sind ebenfalls ähnlich; diese Einheiten enthalten je­ doch keinen internen Begrenzungsschalter, der auf die Temperatur der Oberflächeneinheit anspricht, da die Leistungszufuhr durch Temperaturfühler gesteuert wird, die auf die Temperatur der zu erwärmenden Kochgeräte ansprechen. Bei der Schaltungsanordnung für die Oberflächeneinheit 18 sind die Widerstandselemente 114 und 116, die jeweils eine Nennleistung von 750 Watt haben, den Netzleitungen L 1 und L 2 über einen Steuerschalter 118 und Be­ grenzungsschalter 66 parallel geschaltet. Der Steuerschalter 118 enthält ein EIN/AUS-Schaltkontaktstück 120 und Thermostat-ge­ steuerte Kontaktstücke 122 und 124, deren Einstellpunkte durch den Benutzer mittels des Steuerknopfes 28 eingestellt werden. Die Kontaktstücke 120 sind immer dann geschlossen, wenn der Knopf 28 aus seiner AUS-Stellung herausgedreht wird. Das Kontakt­ stück 122, das mit dem Element 116 in Reihe geschaltet ist, öffnet, wenn die eingestellte Temperatur erreicht ist. Das Kon­ taktstück 124, das mit dem Element 114 in Reihe geschaltet ist, öffnet und schließt, um die eingestellte Temperatur zu halten.

Die Oberflächeneinheit 12 wird durch Elemente 126, 128 und 130 erwärmt. Die Elemente 126 und 128 haben zusammen eine Nennlei­ stung von 1000 Watt, und das Element 130 hat eine Nennleistung von 1000 Watt. Das Kontaktstück 122 öffnet beim Erreichen der eingestellten Temperatur; das Kontaktstück 124 öffnet und schließt, um diese Temperatur zu halten. Die Stellpunkte für die Kontaktstücke 122 und 124 in diesem Zweig der Schaltungsan­ ordnung werden durch den Benutzer mittels des Steuerknopfes 22 eingestellt.

Diese Steuer- bzw. Regelschaltung ist üblich, abgesehen von einem Begrenzungsschalter 66 für jede Oberflächeneinheit. Somit wird deutlich, daß andere Leistungssteueranordnungen in ähnlicher Weise verwendet werden könnten.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß die Erfin­ dung eine verbesserte, billige, einfach zu implementierende thermische Schutzanordnung für eine massive Scheibe aufweisende Oberflächeneinheiten schafft, die in aus Glas oder Keramik be­ stehenden Halterungsflächen angebracht sind, die das Glas bzw. die Keramik vor Beschädigungen schützt, die aus Hitzeflecken um den Umfang der Oberflächeneinheit herum resultieren, während gleichzeitig der normale Betrieb der Einheit nicht gestört wird.

Es sind jedoch noch weitere Ausführungsbeispiele möglich. Bei­ spielsweise ist in der Schaltungsanordnung des beschriebenen Ausführungsbeispiels der Begrenzungsschalter so in dem Stromzweig angeordnet, daß er die gesamte Oberflächeneinheit total abschal­ tet. Es sind jedoch andere Konfigurationen von viele Elemente aufweisenden Oberflächeneinheiten möglich, bei denen jedes Widerstandselement seinen eigenen Satz externer Anschlüsse für eine Verbindung mit den Netzleitungen haben kann, und in diesem Fall könnte der Begrenzungsschalter so verbunden sein, daß er ein oder mehrere Widerstandselemente abschaltet, aber nicht not­ wendigerweise alle Widerstandselemente, um so die Leistungszu­ fuhr zu der Einheit auf einen Wert zu begrenzen, der keine Be­ schädigung bewirken würde. Dann würde die Einheit nicht total abgeschaltet, so daß eine fortgesetzte Erwärmung der Einheit auf einem verminderten Wert gestattet würde.

Claims (18)

1. Thermische Schutzanordnung für ein Kochgerät mit we­ nigstens einer Oberflächeneinheit, die in einer Öffnung in einer Haltefläche aus Glas oder Keramik angebracht ist, wobei jede Oberflächeneinheit ein Plattenteil mit einer oberen Oberfläche, die eine im allgemeinen ebene Heizfläche bildet, wenigstens ein Widerstands­ heizelement, das an der Unterseite des Plattenteils angebracht ist und durch eine externe Versorgung speis­ bar ist, und ein thermisch leitfähiges Abdeckteil auf­ weist, das sich über die Unterseite des Plattenteils erstreckt und dazwischen das Widerstandselement ein­ schließt, wobei die Umfangsränder des Abdeckteils in einem engen thermischen Kontakt mit der Unterseite des Plattenteils nahe dessen Umfangsrand ist, gekennzeichnet durch auf die Oberflächentemperatur des Abdeckteils (44) an einer Stelle relativ entfernt von den Umfangsrändern des Abdeckteils thermisch ansprechende Mittel (66,68) die das Widerstandselement (38) von der Versorgung trennen, wenn die Oberflächentemperatur des Abdeckteils (44) an der Stelle eine vorbestimmte Schwellwerttemperatur überschreitet derart, daß die Halterungsfläche (20) aus Glas oder Keramik vor einer Beschädigung geschützt ist, die aus Hitzeflecken resultiert, die um den Um­ fang der Oberflächeneinheit (12-18) auftreten.

2. Schutzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thermisch ansprechenden Mittel ein thermisch leitfähiges Ansatzstück (68), von dem das eine Ende in einem engen thermischen Kontakt mit dem Abdeckteil (44) an der entfernten Stelle ist, und einen Tempera­ turbegrenzungsschalter (66) aufweisen, dessen Kontakt­ stücke mit dem Widerstandselement (38) der Oberflächen­ einheit und der externen Versorgung in Reihe geschal­ tet sind, wobei der Begrenzungsschalter (66) thermisch auf die Temperatur des anderen Endes des Ansatzstückes (68) anspricht und die Konfiguration des Ansatzstückes (68) und die eingestellte Temperatur des Schalters so gewählt sind, daß der Schalter das Widerstandselement von der Versorgung trennt, wenn die Temperatur des einen Endes des Ansatzstückes (68) eine vorbestimmte Schwellwerttemperatur überschreitet, wodurch die Hal­ terungsfläche (20) vor einer Beschädigung geschützt ist, die aus Hitzeflecken resultiert, die um den Um­ fang der Oberflächeneinheit herum auftreten.

3. Schutzanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Schwellwerttemperatur so gewählt ist, daß die Temperatur am Umfang der Oberflächenein­ heit (12-18) auf eine Temperatur begrenzt ist, die kleiner als die Vergütungstemperatur der Haltefläche (20) aus Glas oder Keramik ist.

4. Schutzanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Schwellwerttemperatur so gewählt ist, daß sie größer als die maximale Temperatur ist, die bei den normalen Betriebsbedingungen der Oberflä­ cheneinheit (12-18) auftritt, wodurch eine Beschädi­ gung des Glases oder der Keramik verhindert wird, ohne daß die normalen Garungsvorgänge gestört werden.

5. Schutzanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansatzstück (68) ein Aluminiumstreifen mit einer Dicke von etwa 1,5 mm (0,06 Zoll) und einer Breite von etwa 10 mm (0,4 Zoll) ist.

6. Schutzanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Begrenzungsschalter (66) einen Einstellpunkt in dem Bereich von 190 bis 220°C hat.

7. Thermische Schutzanordnung für ein Kochgerät mit we­ nigstens einer Oberflächeneinheit, die in einer Öff­ nung in einer Haltefläche aus Glas oder Keramik ange­ bracht ist, wobei jede Oberflächeneinheit ein Platten­ teil mit einer oberen Oberfläche, die eine im wesent­ lichen ebene geschlossene Kochfläche bildet, wenig­ stens ein Widerstandsheizelement, das an der Untersei­ te des Plattenteils angebracht und durch eine externe Versorgung speisbar ist, und ein thermisch leitfähiges Abdeckteil aufweist, das sich über die Unterseite des Plattenteils erstreckt, wobei die Umfangsränder des Abdeckteils in einem engen thermischen Kontakt mit der Unterseite des Plattenteils ist, gekennzeichnet durch : ein thermisch leitfähiges Ansatzstück (68), von dem das eine Ende in einem engen thermischen Kontakt mit dem Abdeckteil (44) an einer Stelle relativ entfernt von den Umfangsrändern des Abdeckteils ist, und eine thermisch ansprechende Schaltereinrichtung (66) mit Kontaktstücken, die das Widerstandselement der Oberflächeneinheit (12-18) und die externe Versorgung in Reihe schalten, wobei die Schaltereinrichtung ther­ misch auf die Temperatur des anderen Endes des Ansatz­ stückes (68) anspricht und das Widerstandselement von der Versorgung trennt, wenn die Temperatur des anderen Endes des Ansatzstückes eine vorbestimmte Auslösetem­ peratur überschreitet, wodurch die Haltefläche (20) aus Glas oder Keramik vor einer Beschädigung geschützt ist, die aus Hitzeflecken um den Umfang der Oberflächen­ einheit herum resultiert.

8. Thermische Schutzanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrische Konfiguration des Ansatzstückes (68) und der Wert der vorbestimmten Auslösetemperatur so gewählt sind, daß die Temperatur am Umfang der Ober­ flächeneinheit auf eine Temperatur begrenzt ist, die kleiner als die Vergütungstemperatur für die Halteflä­ che aus Glas oder Keramik ist, wodurch eine Beschädi­ gung an dem Glas oder der Keramik, die aus einer über­ mäßigen Temperatur der Oberflächeneinheit resultiert, verhindert ist.

9. Thermische Schutzanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Auslösetemperatur so gewählt ist, daß die Temperatur am Umfang der Oberflächeneinheit auf eine Temperatur begrenzt ist, die kleiner als die Vergütungstemperatur für die Haltefläche aus Glas oder Keramik und größer ist als die maximale Temperatur, die bei normalen Betriebsbedingungen auftritt, wodurch eine Beschädigung des Glases oder der Keramik ohne Stö­ rung der normalen Garungsvorgänge verhindert ist.

10. Thermische Schutzanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächeneinheit in der Öffnung in der Koch­ mulde aus Glas oder Keramik durch ein Bügelteil (62) gehaltert ist, das im wesentlichen als ein umgekehrtes U-förmiges Teil ausgebildet ist, das sich unterhalb der Oberflächeneinheit erstreckt und die Öffnung in der Haltefläche aus Glas oder Keramik überspannt, wo­ bei die Schaltereinrichtung (66) an dem Kanalteil nahe dessen einen Ende angebracht ist und das Ansatzstück (68) sich von der Schaltereinrichtung (66) zu dem Ab­ deckteil (44) erstreckt.

11. Schutzanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansatzstück (68) ein Aluminiumstreifen ist, der etwa 1,5 mm (0,06 Zoll) dick und 10 mm (0,4 Zoll) breit ist.

12. Schutzanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltereinrichtung (66) ein Begrenzungsschal­ ter mit einem Stellpunkt in dem Bereich von 190 bis 220°C ist.

13. Oberflächeneinheit zur Anbringung in Befestigungsplat­ ten aus Glas oder Keramik, in denen Befestigungsöff­ nungen ausgebildet sind, gekennzeichnet durch :
ein Plattenteil (30) mit einer oberen Oberfläche (32), die eine im wesentlichen ebene Heizfläche ausbildet,
wenigstens ein Widerstandsheizelement (38), das an der Unterseite des Plattenteils angebracht und durch eine externe Versorgung speisbar ist,
ein thermisch leitfähiges Abdeckteil (44), das sich über die Unterseite des Plattenteils erstreckt und das Widerstandselement dazwischen einschließt, wobei die Umfangsränder des Abdeckteils in einem engen thermi­ schen Kontakt mit der Unterseite des Plattenteils nahe dessen Umfangsrand ist, und
eine Einrichtung (66, 68), die thermisch auf die Ober­ flächentemperatur des Abdeckteils (44) an einem Berüh­ rungspunkt relativ entfernt von den Umfangsrändern des Abdeckteils anspricht und das Widerstandselement (38) von der externen Versorgung trennt, wenn die Oberflä­ chentemperatur des Abdeckteils an dem Berührungspunkt eine vorbestimmte Schwellwerttemperatur überschreitet, wodurch die Haltefläche aus Glas oder Keramik vor einer Beschädigung geschützt ist, die aus Hitzeflecken resultiert, die um den Umfang der Oberflächeneinheit herum auftreten.

14. Oberflächeneinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Oberflächentemperatur des Abdeckteils thermisch ansprechende Einrichtung ein thermisch leit­ fähiges Ansatzstück (68), von dem das eine Ende in einem engen thermischen Kontakt mit dem Abdeckteil an dem Berührungspunkt ist, und einen Temperaturbegren­ zungsschalter (66) aufweist, dessen Kontaktstücke mit dem Widerstandselement und der externen Versorgung in Reihe geschaltet sind, wobei der Temperaturbegrenzungs­ schalter (66) thermisch auf das andere Ende des Ansatz­ stückes anspricht und die Konfiguration des Ansatz­ stückes und die eingestellte Temperatur des Begrenzungs­ schalters so gewählt sind, daß der Schalter das Wider­ standselement von der Versorgung trennt, wenn die Tem­ peratur des einen Endes des Ansatzstückes die vorbe­ stimmte Schwellwerttemperatur überschreitet, wodurch die Haltefläche (20) vor einer Beschädigung geschützt ist, die aus Hitzeflecken resultiert, die um den Um­ fang der Oberflächeneinheit herum auftreten.

15. Oberflächeneinheit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Schwellwerttemperatur so gewählt ist, daß die Temperatur am Umfang der Oberflächenein­ heit auf eine Temperatur begrenzt ist, die kleiner als die Vergütungstemperatur der Haltefläche aus Glas oder Keramik ist, und die ferner so gewählt ist, daß sie größer als die maximale Temperatur ist, die bei normalen Betriebsbedingungen der Oberflächeneinheit auftreten, wodurch eine Beschädigung der Haltefläche aus Glas oder Keramik verhindert ist, ohne daß die normalen Garungsvorgänge gestört sind.

16. Oberflächeneinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bügelteil (62) im wesentlichen als ein umge­ kehrtes U-förmiges Kanalstück ausgebildet ist und sich unterhalb des Plattenteils erstreckt, das die Öffnung in der Haltefläche (20) aus Glas oder Keramik über­ spannt, und an dem Plattenteil befestigt ist zur Hal­ terung der Oberflächeneinheit in der Kochmuldenöff­ nung, wobei der Schalter (66) an dem Bügelteil (62) nahe dessen einem Ende angebracht ist, wobei sich das Ansatzstück (68) von dem Schalter (66) zu dem Abdeck­ teil (44) erstreckt.

17. Oberflächeneinheit nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansatzstück ein Aluminiumstreifen ist, der 1,5 mm dick und 10 mm breit ist.

18. Oberflächeneinheit nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die eingestellte Temperatur des Begrenzungsschal­ ters in dem Bereich von 190 bis 220°C liegt.