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Gebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
Verbesserungen an elektrisch beheizten Gefäßen, insbesondere an elektrisch
betriebenen Wasserheizgefäßen wie
Wasserkesseln, Heißwasserbereitern,
Töpfen, Pfannen,
Krügen,
Laborgeräten
und dergleichen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Die GB 2 330 064 betrifft den Einbau
von planaren elektrischen Heizelementen in die Körper von elektrisch geheizten
Gefäßen, in
der GB 2 344 506 sind weitere Anordnungen beschrieben. Planare Heizelemente
gibt es in zwei verschiedenen Arten, nämlich das Unterflur-Heizelement
aus einer Metallplatte mit einem Hüllheizelement, das an die Unterseite
davon angeklemmt oder anderweitig in die Heizelementstruktur eingebaut
ist (wie zum Beispiel bei einem Gußheizelement), und das Dickschicht-Heizelement
mit einen Widerstandsheizstreifen oder einer Widerstandsheizschicht
auf der Unterseite eines elektrisch isolierenden Substrats aus zum
Beispiel Edelstahl, das mit Glas oder einem anderen elektrisch isolierenden
Material beschichtet ist, wobei der Widerstandsheizstreifen oder
die Widerstandsheizschicht auf der Oberfläche des Glases ausgebildet wird
und dann über
dem Widerstandsheizstreifen oder die Widerstandsheizschicht eine
weitere, elektrisch isolierende Schutzschicht ausgebildet wird.
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Wie in der oben erwähnten GB
2 330 064 beschrieben, kann bei einem Kessel oder Gefäß mit einem
planaren Heizelement das Heizelement am Boden eines Kesselkörper-Formteils aus Kunststoff
befestigt werden, wobei das untere Ende des Kesselkörper-Formteils
offen ist, um das Heizelement aufnehmen zu können. Zum Abdecken und Befestigen des
Heizelements ist ein weiteres Kunststoff-Formteil erforderlich,
das auch die elektrischen Teile abdeckt. Andere solche Anordnungen
sind in der WO-A-9618331 (Strix) und der EP-A-O 807 394 (Tefal)
beschrieben. Ein Vorteil der Anordnung nach der GB 2 330 064 ist,
daß sie
für das
Design des Kesselkörpers
alle Freiheiten erlaubt und daß insbesondere die
Oberseite des Kessels kleiner sein kann als der Boden, ohne daß komplizierte
Hohlformkonstruktionen und unschöne,
dicke Abschnitte am unteren Ende des Kessels erforderlich sind.
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In unserer GB 2 344 506 wird die
Lehre der GB 2 330 064 zur Anwendung bei Gefäßen mit Glaskörpern modifiziert,
bei denen andere Probleme auftreten.
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Die EP-A-O 285 839 beschreibt ein
elektrisch beheiztes Gefäß mit einem
planaren Heizelement, das dadurch im Gefäß befestigt wird, daß das planare
Heizelement durch eine am Boden des Gefäßes befindliche Anordnung nach
unten auf angeformte Anlageeinrichtungen im Gefäß gezogen wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird ein elektrisch beheiztes
Gefäß mit einem
planaren Heizelement geschaffen, das darin dadurch befestigt wird,
daß es
mittels einer am Boden des Ge fäßes angebrachten
Struktur nach unten in Richtung auf eine an dem Gefäß angeformte
Anlageeinrichtung gezogen wird, wie es aus der genannten EP-A-O
285 839 bekannt ist, wobei das Gefäß erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet ist, daß der
Umfang des planaren Heizelements oder eines Stützrings dafür einen seitlichen Abstand von
der Innenwand des Gefäßes aufweist
und eine Elastomer-Ringdichtung zum Abdichten dieses Abstands vorgesehen
ist.
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Die vorliegende Erfindung weicht
für Situationen,
bei denen, die oben genannte Freiheit im Design kein Erfordernis
ist, zum Beispiel bei der Herstellung eines kostengünstigen
Gefäßes, und
wenn der obere Abschnitt des Gefäßkörpers wenigstens
so groß ist
wie der Bodenabschnitt, von der Lehre der GB 2 330 064 und der GB
2 344 506 ab. Die Erfindung ist jedoch auch auf Gefäße anwendbar,
bei denen durch ein zweitteiliges Ausbilden des Gefäßkörpers eine
gewisse Freiheit im Design erhalten bleibt, wobei einer der beiden
Teile wie oben wenigstens den gleichen Querschnitt aufweist wie
der Boden des Gefäßes und
der andere Teil, der das Oberteil des Gefäßes bildet, kleiner ist.
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Im folgenden werden Ausführungsformen der
Erfindung beschrieben, bei denen der Gefäßkörper einen oberen Abschnitt
aufweist, der genau so groß oder
größer ist
wie der der Bodenabschnitt, so daß das Heizelement durch den
oberen Abschnitt in das Gefäß eingesetzt
werden kann, und bei dem ein Sitz für das Element im Bodenabschnitt
vorgesehen ist sowie eine Abdichtung des Elements bezüglich des
Gefäßkörpers an
der Verbindungsstelle am Umfang des Heizelements mit der Innenwand
des Gefäßkörpers und/oder
dem Sitz.
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In einer ersten Ausführungsform
der Erfindung, die genauer noch weiter unten beschrieben wird, ist
ein Gefäßkörper-Formteil
mit einer angeformten Basis versehen, die eine zentrale kreisförmige Öffnung für die Aufnahme
einer schnurlosen 360°-Verbinderkomponente
aufweist, so daß der
Gefäßkörper in
jeder beliebigen relativen Drehorientierung des Gefäßkörpers zur
Basis auf die Basis aufgesetzt werden kann, die mit einer komplementären elektrischen
Verbinderkomponente ausgestattet ist. Ein beispielhafter schnurloser
360°-Verbindersatz
ist in der WO-A-9406185 beschrieben, der bei uns als unser schnurloser
Verbindersatz CS4/CP7 erhältlich ist.
Im Gefäßkörper ist
eine Anzahl von angeformten Elementhalte- und Ausrichtrippen angeordnet,
die einen Sitz für
das planare Heizelement ergeben, das von der Oberseite des Körpers her
eingesetzt wird und nach unten auf die Oberseite der Rippen gedrückt wird.
Das Abdichten des Heizelements wird durch einen kreisförmigen Dichtring
bewirkt, der den Umfang des Heizelements umgibt und der eine Anzahl
von radial nach außen
vorstehenden Flanschen oder Rippen aufweist, die beim Kontakt mit
dem Gefäßkörper elastisch
verformt werden. Wie in der GB 2 339 088 beschrieben, kann die schnurlose
360°-Verbinderkomponente
in eine Übertemperatur-Schutzvorrichtung
für das
Heizelement integriert werden und so angeordnet werden, daß es an
der Unterseite des Heizelements befestigt wird, wobei bei der vorliegenden
Erfindung dafür
Vorkehrungen getroffen werden, die integrierte 360°-Verbindungs-
und Heizelement-Schutzvorrichtung am Boden des Gefäß-Kunststoff-Formteils
zu befestigen, so daß die Verbindungs-/Schutzvorrichtung
ein strukturelles Element bildet, das durch seine Anbringung am
Boden des Gefäßes dazu
dienen kann, das Heizelement an seiner Stelle an der Oberseite der
Elementhalte- und Ausrichtrippen zu halten.
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Bei einer anderen Ausführungsform,
die ebenfalls noch weiter unten genauer beschrieben wird, ist der
kreisförmige
Dichtring am Umfang eines Halte-Formteils vorgesehen, das dafür vorgesehen ist,
im Boden des Gefäßes zu sitzen,
wobei das planare Heizelement an der Oberseite des Halte-Formteils
angeordnet ist und sich ein Teil des Dichtrings zwischen dem Halte-Formteil
und der Unterseite des Heizelements erstreckt. Wie bei der ersten
Ausführungsform
ist das Heizelement dafür
vorgesehen, im Gefäß nach unten
gezogen zu werden, zum Beispiel wird das Heizelement wie bei der
ersten Ausführungsform
nach unten auf die Halterippen gezogen, wodurch der Abschnitt des
Dichtringes zusammengedrückt
wird, der sich zwischen dem Halte-Formteil und dem Heizelement erstreckt.
Mit dieser Anordnung läßt sich
ein vollständig
flaches Heizelement verwirklichen, dessen Unterseite gegen die Oberseite
des Halte-Formteils abgedichtet ist, wobei der umlaufende Umfangsabschnitt
des Halte-Formteils radial gegen die Innenwand des Gefäßes abgedichtet
ist.
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Bei beiden Ausführungsformen kann ein planares
Heizelement mit einem kleineren Durchmesser als dem Innendurchmesser
des Gefäßes verwendet werden,
da das Heizelement abdichtend an einem kreisförmigen Stützring angeordnet ist und der
Stützring
gemäß der Lehre
der vorliegenden Erfindung abdichtend im Gefäß angeordnet ist.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht
auf Gefäße mit einem
gleichmäßigen Querschnitt über ihre gesamte
Höhe beschränkt. Gemäß der Lehre
der Erfindung kann ein planares Heizelement in einem Bodenteil eines
Gefäßes mit
einem gleichmäßigen Querschnitt
angeordnet werden, wobei dann auf dem Bodenteil des Gefäßes ein
Gefäß-Oberteil
befestigt wird. Das Design des Gefäß-Oberteils ist damit nur hinsichtlich
des Erfordernisses des Zusammenpassens seines untersten Abschnitts
mit dem obersten Abschnitt des Bodenteils des Gefäßes eingeschränkt, andere
Einschränkungen
dafür gibt
es nicht.
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Die obigen und weitere Merkmale der
vorliegenden Erfindung sind in den anhängenden Patentansprüchen genannt
und werden zusammen mit den Vorteilen davon im folgenden anhand
von beispielhaften Ausführungsformen
erläutert,
die in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt sind.
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Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
eine aufgeschnittene perspektivische Ansicht eines Gefäßkörper-Formteils gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Schnittansicht durch ein Heizelement, das gemäß der Lehre der vorliegenden
Erfindung in das Gefäßkörper-Formteil
der 1 eingesetzt ist;
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3 zeigt
eine alternative Art des Befestigens eines planaren Heizelements
in einem Gefäßkörper-Formteil
nach 1; und
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4 eine
Modifikation der Anordnung der 3,
die es ermöglicht,
ein Heizelement mit einem kleineren Durchmesser zu verwenden.
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Genaue Beschreibung der
Ausführungsformen
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Wie in der 1 gezeigt, betrifft die vorliegende Erfindung
insbesondere das Befestigen eines planaren Heizelements in einem
Gefäßkörper, wobei der
obere Abschnitt des Gefäßkörpers (über dem Heizelement)
von der gleichen Größe oder
größer ist wie
der Bodenabschnitt (unter dem Heizelement), so daß das Heizelement
von der Oberseite des Gefäßes her
eingesetzt und nach unten gedrückt
werden kann, um auf einer Dichtanordnung am Boden des Gefäßes zu sitzen
zu kommen.
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Die 1 zeigt
eine aufgeschnittene Ansicht eines entsprechenden Gefäß-Formteils.
Der Gefäßkörper 1 weist
flache vertikale Wände 2 auf,
die sich von einer angeformten horizontalen Basis 3 weg
erstrecken, wobei im Gefäßkörper 1 eine
Anzahl von integral ausgebildeten Rippen 4 (von denen nur
zwei zu sehen sind) vorgesehen ist, wobei die Rippen 4 mit
ihren oberen Oberflächen
einen Sitz für
das Heizelement festlegen. Die Basis oder der Boden 3 des Gefäßkörpers 1 ist
mit einer zentralen Öffnung 5 für die Aufnahme
des schnurlosen 360°-Verbinderteils einer
Verbinder/Elementschutzeinheit wie der Otter Controls X4 versehen,
die in der GB 2 339 088 beschrieben ist. Um die Öffnung 5 herum sind vier runde
Erhebungen 6 angeordnet, die zum Anbringen der Verbinder/Elementschutzeinheit
am Boden des Gefäßes mittels
Schrauben dienen.
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Eine Öffnung 7 in der Seitenwand 2 des
Gefäßkörpers 1 ermöglicht einen
Zugang unterhalb des Niveaus des Heizelements, nachdem dieses angebracht
ist, zur Basis des Gefäßes für die Leitungen zur
Verbindung mit, zum Beispiel, einem räumlich entfernten Dampfsensor,
der sich zum Beispiel im Handgriff des Gefäßes befinden kann und der dafür vorgesehen
ist, die Zufuhr von Strom zum Heizelement in Reaktion auf die Erzeugung
von Dampf beim Kochen von Wasser im Kessel abzuschalten. Bei einem
alternativen schnurlosen Gefäß mit einem
herkömmlicheren
nicht-360°-Verbindersatz
kann die Öffnung 7 zum
Verbinden des Verbindungsteils am Gefäß mit dem Heizelement dienen,
und es kann bei einem nicht schnurlosen Gefäß einem ähnlichen Zweck dienen.
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Die 2 ist
eine Schnittansicht eines planaren Heizelements, das in einem Gefäßkörper wie
in der 1 gezeigt angebracht
ist. Das gezeigte Heizelement 8 ist ein Dickschicht-Heizelement,
wie es oben beschrieben wurde, es kann aber auch jede beliebige
Form eines planaren Heizelements haben. Das Heizelement 8 weist
an seiner Unterseite einen Widerstandsheizabschnitt 9 und
radial außerhalb
des Widerstandsheizabschnitts 9 eine kreisförmige Einfassung 10 auf,
die der Befestigung einer hitzefesten Elastomer-Ringdichtung dient.
Das heißt,
daß die
radial äußerste Oberfläche 12 der
Einfassung 10 eine vertikale Seitenfläche besitzt und an ihrem unteren Rand
ein kurzer Vorsprung nach außen
vorsteht und der Dichtring 11 eng (gedehnt) auf der Oberfläche 12 sitzt
und eine Nut aufweist, die zu dem Vorsprung am unteren Rand des
Heizelement-Einfassung 10 komplementär ist, damit die Dichtung 11 sicher
und korrekt am Umfang des Heizelements 8 an geordnet werden
kann. Der andere Umfang der Dichtung 11 weist eine Anzahl
von umlaufenden Rippen 13 auf, die, wenn das Heizelement 8 und
die Dichtung 11 in das Gefäß eingesetzt und dabei nach
unten auf die Oberfläche
der Halterippen 4 gedrückt
werden, wie gezeigt nach oben verformt werden. Die Rippen 13 sind dünn genug,
um sich beim Einsetzen des Heizelements in das Gefäß zu verformen,
sie sind jedoch andererseits auch ausreichend steif und elastisch,
um dem Innenprofil der Gefäßwand 2 zu
folgen und dazu eine wirkungsvolle Abdichtung herzustellen, wobei die
Abdichtung auch bei jeder späteren
Bewegung erhalten bleibt, die zum Beispiel durch eine Temperaturänderung
bewirkt wird.
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In der 2 ist
auch eine schnurlose Verbinder/Steuereinheit X4 14 gezeigt,
die an der Unterseite des Heizelements 8 angebracht ist,
zum Beispiel auf die in der GB 2 339 088 beschriebene Weise. Wenn
das Heizelement 8 und die daran angebrachte X4-Einheit 14 im
Gefäßkörper 1 montiert
und dabei nach unten gedrückt
werden, wobei die Einfassung 10 des Heizelements 8 an
den oberen Enden der Halterippen 4 zu liegen kommt und
der unterste horizontale Teil 15 der Dichtung 11 dazwischen
liegt, kommt der 360°-Verbindungsteil 16 der
X4-Einheit mit der Öffnung 5 im
Boden 3 des Gefäßkörpers in Eingriff,
und die Erhebungen 6 werden zu den Bohrungen 17 im
Kunststoff-Formteil der X4-Einheit 14 ausgerichtet, so
daß Befestigungsschrauben 18 eingesetzt
und angezogen werden können.
Dadurch wird die X4-Einheit nach unten zum Boden des Gefäßes 1 hin
gezogen und auch das Heizelement 8 in einen festen Eingriff
mit den Oberseiten der Halterippen 4 nach unten gezogen.
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Bei der Anordnung der 2 kann die Einfassung 10 des
Heizelements im Vergleich zu der dargestellten Einfassung auch umgedreht
ausgebildet werden, solange dafür
Sorge getragen wird, daß beim
Einbau des Heizelements in den Gefäßkörper sichergestellt ist, daß die Dichtung 11 nicht
aus dem richtigen Eingriff mit der Außenseite 12 der Einfassung
herausrutscht. Eine solche Anordnung kann vorteilhaft sein, da sie
sicherstellt, daß im
Falle des Trockenkochens des Gefäßes eine
kleine Menge Wasser in der Vertiefung bleibt, die von der umgedrehten
Einfassung 10 gebildet wird, wobei das Wasser die Dichtung 11 vor
einem Überhitzen
durch das Heizelement 8 schützt, bis die X4-Einheit anspricht.
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Die 3 zeigt
eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die im Prinzip der gerade beschriebenen
Ausführungsform
gleich ist, bei der jedoch ein vollständig flaches Heizelement 20 verwendet
wird, das abdichtend auf einem separaten Stützring 21 aufliegt,
der einen Sitz für
einen hitzefesten Elastomer-Dichtring 22 bildet und auf
den Halterippen 4 aufliegt.
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In der 3 ist
der Stützring 21 einfach
ein ringförmiges
Element mit einem rechteckigen Querschnitt, der unter dem Umfang
des Heizelements 20 liegt, um dieses auf den Rippen 4 abzustützen. Die Ringdichtung 22 ist
in vielen Dingen der Dichtung 11 der ersten Ausführungsform ähnlich,
sie weist jedoch einen Abschnitt 23 auf, der sich zwischen
der Unterseite des Heizelements 20 und der Oberseite des Stützrings 21 befindet.
Der Dichtungsabschnitt 23 kann an seiner Oberseite wie
gezeigt strukturiert sein, um das Anliegen an der Unterseite des
Heizelements 20 zu fördern.
Die Dichtung 22 und der Stützring 21 können auch
integral ausgebildet sein, zum Beispiel dadurch, daß sie in
einem Zweifach-Formvorgang
zusammen ausgebildet werden, was den Zusammenbau erleichtert; alternativ
kann auf kostengünstige
Weise der Stützring 31 auch
einfach ein Stück
eines extrudierten Rohrs sein.
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In jeder anderen Beziehung entspricht
die zweite Ausführungsform
der Lehre der ersten Ausführungsform.
Die X4-Einheit 14 ist am Heizelement 20 befestigt,
und wenn die Befestigungsschrauben 18 angezogen werden,
wird das Heizelement 20 nach unten auf die Oberseite des
Dichtrings 21 gezogen, wodurch der Dichtungsabschnitt 23 dazwischen zusammengedrückt wird
und eine sichere Abdichtung sichergestellt wird. Das Abdichten des
Heizelements 20 hinsichtlich des Gefäßkörpers wird mit der Abdichtung
zwischen dem Stützring 21 und
dem Gefäßkörper und
durch die Rippen 13 der Ringdichtung 22 sowie
die gerade erwähnte
Abdichtung zwischen dem Stützring 21 und
dem Heizelement 20 bewirkt.
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Die 4 zeigt
eine weitere Ausführungsform,
die eine Modifikation der Ausführungsform
der 3 darstellt und
bei der ein Heizelement 30 mit einem kleineren Durchmesser
verwendet werden kann. Wie gezeigt ist das Gefäßkörper-Kunststoff-Formteil 1 an
seinem unteren Ende mit einem Innenflansch 31 versehen,
der eine sich nach unten erstreckende Wand 32 hält, die
in einer horizontalen Fläche 33 endet,
die im wesentlichen die gleiche Funktion wie der Gefäßboden 3 in
den obigen Ausführungsformen
hat, das heißt
das Befestigen der erwähnten
X4-Einheit ermöglicht.
Um den Bereich mit verringertem Durchmesser, der von den Elementen 31, 31 und 33 gebildet
wird, zu verbergen, ist an den Gefäßkörper 1 eine kosmetische
Schürze 34 angeformt,
mit der sich das Profil des Körpers
bis unter das Niveau der horizontalen Fläche 33 fortsetzt und das
Gefäß stabilisiert
wird.
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Der wesentliche Vorteil der beschriebenen Anordnungen
liegt in deren Einfachheit und der Kostengünstigkeit. Die vorliegende
Erfindung ist bestens für
kostengünstige
Gefäßkonstruktionen
geeignet und ermöglicht
es, mit Kosten, die vergleichbar sind mit den Kosten für Gefäße mit herkömmlichen
Hüllheizelementen,
ein Gefäß mit einem
planaren Heizelement herzustellen, auch wenn ein solches an sich teurer
ist als die herkömmlichen
Eintauch-Hüllheizelemente.
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Ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen,
wie er in den anhängenden
Patentansprüchen angegeben
ist, können
Variationen und Modifikationen an den beschriebenen Ausführungsformen
ausgeführt
werden. Zum Beispiel hat die Erfindung einen größeren Anwendungsbereich, auch
wenn sie oben mit Bezug zu Gefäßkörpern mit
einem gleichmäßigen Querschnitt
beschrieben wurde, bei denen das Heizelement von oben in das Gefäß eingesetzt
werden kann. Die beschriebenen Anordnungen können auch das Anordnen eines
planaren Heizelements im Bodenteil eines Gefäßkörpers betreffen, wobei dann
ein Oberteil, das von jeder gewünschten
Form sein kann, auf das Bodenteil aufgesetzt werden kann. Auf diese Weise
lassen sich auch exotisch geformte Gefäßkörper schaffen.
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Die Erfindung wurde zwar vorstehend
mit Bezug zu Kunststoff-Gefäßkörpern beschrieben;
die Lehre der Erfindung kann jedoch auch auf Glas-Gefäßkörper oder
auf Gefäßkörper aus
Keramik oder Porzellan angewendet werden.
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Die Erfindung wurde zwar auch mit
Bezug zu schnurlosen Gefäßen mit
schnurlosen 360°-Verbindersätzen beschrieben,
zum Beispiel mit dem System Otter Controls CS4/CP7, sie ist jedoch
gleichermaßen
auch auf die herkömmlicheren
schnurlosen nicht-360°-Gefäße und auf
nicht schnurlose Gefäße anwendbar.