EP0725254A2 - Kochplatte mit einem Gusskörper und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Kochplatte mit einem Gusskörper und Verfahren zu ihrer Herstellung Download PDF

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EP0725254A2
EP0725254A2 EP96100960A EP96100960A EP0725254A2 EP 0725254 A2 EP0725254 A2 EP 0725254A2 EP 96100960 A EP96100960 A EP 96100960A EP 96100960 A EP96100960 A EP 96100960A EP 0725254 A2 EP0725254 A2 EP 0725254A2
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EP
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hotplate
enamel layer
enamel
cooking surface
cooking
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Josef Krist
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23D—ENAMELLING OF, OR APPLYING A VITREOUS LAYER TO, METALS
    • C23D5/00—Coating with enamels or vitreous layers
    • 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
    • H05B3/70—Plates of cast metal

Definitions

  • Electric hot plates with a cast body and an upper, mostly ring-shaped, cooking surface surrounding a central zone are coated with a graphite-like color layer which loses its non-heat-resistant binder components when it is started up for the first time. It gives the surface an even appearance and is, to a limited extent, anti-corrosive.
  • the object of the invention is to produce a cast hotplate which is protected against corrosion and can be adapted well to the kitchen design.
  • This object is achieved in that at least the cooking surface is completely covered by an enamel layer.
  • the hotplate body should only have rounded edges in the enamelled area.
  • the cooking surface and the outer edge can be covered with the enamel layer, while the underside of the hotplate, on which the radiator is embedded, surrounded by the outer edge remains without enamelling.
  • the layer thickness of the enamel layer It should be below 250 ⁇ m, preferably around 100 ⁇ m.
  • the enamel layer must be in the Range of values of the material expansions of the cast body and themselves always remain elastic and follow the expansions of the material without tearing. This is ensured by a sufficiently thin skin. This also has the positive effect that the coating does not hinder heat dissipation and thus does not negatively affect the efficiency of the cooking system.
  • the surface of the enamel layer has roughness values Rz (according to DIN 4768) of 10 ⁇ m to 40 ⁇ m, preferably 15 to 25 ⁇ m. This roughness range ensures that the enamel layer is not too smooth and offers some frictional resistance, but on the other hand is not too rough to hinder heat transfer and easy cleaning.
  • the invention further describes a method for producing a hotplate, in which the material forming the enamel layer is preferably applied by spraying after the heating elements have been applied and is then fired at temperatures between 1000 and 1100 K, preferably at approximately 1050 K.
  • the baking is particularly preferably carried out together with a drying or sintering of an investment for the heating elements of the hotplate.
  • a conventional overflow rim in the form of a sheet metal ring surrounding the hotplate body can preferably be applied with a press fit after firing. This ensures that the enamel layer is closed under it, so that it can also be ensured that it is free of corrosion in this area.
  • the only drawing figure shows a vertical section through a hotplate body.
  • the drawing shows a hotplate body 11 of an electric hotplate. It consists of cast iron-based material and has the basic shape of an essentially disk-shaped, usually circular plate with an upper cooking surface 12, which is designed as a flat, annular region around a somewhat lowered central zone 13. It ends on the outside in a rounded, protruding edge flange 14, which is adjoined at the bottom by an essentially cylindrical, downwardly projecting outer edge 15.
  • the outer edge 15 surrounds the underside 16 of the hotplate, which in the annular heated area which forms the cooking surface 12 above carries an electric heater 17 in the form of helical heating resistors inserted into spiral grooves 18 on the underside 16 of the hotplate body. They are surrounded by a compressed investment 25, which ensures electrical insulation and at the same time transfers the heat well to the hotplate body.
  • a pin 21 is provided with a mounting hole for the hotplate attachment.
  • the entire outer surface, ie the area of the cooking surface 12, the central zone 13, the edge flange 14 and the outer edge 15 are coated with an enamel layer 26 which has a layer thickness of 250 ⁇ m, preferably about 100 ⁇ m. It is designed by appropriate treatment or choice of material so that it has roughness values RZ according to DIN 4768 between 10 to 14 microns, preferably 15 to 25 microns. These values can vary depending on the different expansion values of enamel and cast, taking into account the different temperatures occurring in them. An enamel is preferred whose expansion behavior comes as close as possible to that of the cast body. The enamel can be produced in different colors, possibly also with different tints in different areas of the hotplate, for example with a contrasting central zone.
  • the base of the hotplate is made of cast iron.
  • the underside with the spiral-shaped grooves and very narrow intermediate ribs 19 is produced very precisely and does not need to be reworked.
  • the hotplate is provided with the heating.
  • an investment 25 made of mineral bulk material is introduced into the grooves 18 and the heating coils 17 are introduced and the material is then compressed. Protruding pins 24 are used for electrical connection.
  • the outer surface (cooking surface 12, middle zone 13, flange area 14 and outside of the outer edge 15) is coated with an enamel base material by spraying.
  • the hotplate is then subjected to a heat treatment at a temperature of 1000 to 1100 K (preferably 1050 K).
  • the heat treatment which only needs to last between 10 and 20 minutes, preferably 15 minutes, can either be provided as a separate firing process or preferably simultaneously for drying or sintering the investment 25 in serve the grooves 18.
  • the enamel coating of the surface can thus be integrated well into the manufacturing process without additional process steps.
  • the overflow rim 23 which is formed from stainless steel sheet, is pressed onto the outside of the outer rim 25 with its essentially cylindrical inner rim. It then lies with its upper side against the lower flange edge of the outer flange 14.
  • the hotplate is then fully assembled by attaching the electrical connections and attaching a lower cover plate, not shown, which covers the underside of the hotplate.

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Abstract

Der Kochplattenkörper einer aus Eisen-Gußmaterial bestehenden elektrischen Kochplatte ist im Bereich seiner oberen Kochfläche (12) und der zentral darin liegenden Mittelzone (13), sowie im Außenbereich des Außenrandes (15) mit einer Emailleschicht (26) überzogen. Die Emaille ist relativ dünn und hat an ihrer Oberfläche Rauhigkeiten im Bereich von 10 bis 40 µm, um ausreichenden Reibungskontakt mit einem Kochgefäß sicherzustellen.
Die Herstellung erfolgt durch Aufspritzen des Emaille-Grundmaterials nach dem Einbringen der Heizelemente (17) in Einbettmasse (25). Danach erfolgt ein Brennvorgang und das anschließende Aufbringen eines Überfallrandes (23).

Description

    Anwendungsgebiet und Stand der Technik
  • Elektrokochplatten mit einem Gußkörper und einer oberen meist ringförmigen, eine Mittelzone umgebenden Kochfläche sind mit einer graphitartig aussehenden Farbschicht überzogen, die bei der ersten Inbetriebnahme ihre nicht wärmebeständigen Bindemittelanteile verliert. Sie gibt der Oberfläche ein gleichmäßiges Aussehen und ist in beschränktem Umfange korrosionsschützend.
    • Aufgabe und Lösung
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gußkochplatte herzustellen, die korrosionsgeschützt ist und sich der Küchengestaltung gut anpassen läßt.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zumindest die Kochfläche vollständig von einer Emailleschicht überzogen ist.
  • Bisher ist eine Emaillierung von Kochplatten allgemein abgelehnt worden, weil die Kochplatten mit Kontakt-Wärmeübertragung arbeiten und dabei die Emailleschicht als störend und dazu auch noch bruch- und wärmerißgefährdet angesehen wurde. Es ist jetzt festgestellt worden, daß diese befürchteten Nachteile nicht in dem Maße ins Gewicht fallen. Dagegen überwiegen die Vorteile. Man erhält eine Kochplatte mit einer korrosionsbeständigen, säurefesten, harten und kratzfesten Oberfläche mit einem sehr guten Langzeitverhalten. Die Beschichtung ist physiologisch unbedenklich. Eine Geruchsbildung und Rauchentwicklung bei der ersten Inbetriebnahme wie bei bisherigen Kochplattenoberflächen entfällt. Ferner kann im Gegensatz zur bisherigen ausschließlich anthrazitfarbigen Beschichtung eine fast unbegrenzte Farbwahl getroffen werden, so daß sich ein breites Spektrum der Anwendung dieser sehr zuverlässigen und gebrauchstüchtigen Kochplatte auch bei besonderem Küchen-Design ergibt.
  • Um eine möglichst gleichmäßige und vollständige Emailleschicht zu erreichen, sollte der Kochplattenkörper im emaillierten Bereich ausschließlich gerundete Kanten aufweisen. Mit der Emailleschicht überzogen können die Kochfläche und der Außenrand sein, während die von dem Außenrand umgebene Unterseite der Kochplatte, an der die Heizkörpereinbettung vorgenommen ist, ohne Emaillierung bleibt.
  • Augenmerk sollte auch auf die Schichtdicke der Emailleschicht gerichtet werden. Sie sollte unter 250 µm, vorzugsweise bei ca. 100 µm sein. Dabei spielen zwei Faktoren eine Rolle, nämlich einerseits die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien des Gußkörpers und der Beschichtung sowie der Wärmedurchgang der Beschichtung, um ausreichenden Kontaktwärmeübergang sicherstellen zu können. Die Emailleschicht muß wegen der hohen Temperaturvechselbelastung im Wertebereich der Materialausdehnungen des Gußkörpers und ihrer selbst stets elastisch bleiben und den Dehnungen des Materials folgen, ohne zu reißen. Dies wird durch eine ausreichend dünne Haut sichergestellt. Dies hat auch den positiven Effekt, daß die Beschichtung die Wärmeabfuhr nicht behindert und damit den Wirkungsgrad des Kochsystems nicht negativ beeinflußt.
  • Zur Gebrauchstauglichkeit einer Kochplatte gehört es auch, daS Kochgefäße, die nicht immer präzise der Form der Kochfläche angepaßt sein können, so sicher auf der Kochplatte stehen, daß sie beispielsweise beim Umrühren im Kochgefäß nicht verrutschen oder sich drehen. Daher ist es zweckmäßig, daS die Oberfläche der Emailleschicht Rauhigkeitswerte Rz (nach DIN 4768) von 10 µm bis 40 µm, vorzugsweise 15 bis 25 µm, aufweist. Dieser Rauhigkeitsbereich stellt sicher, daß die Emailleschicht nicht zu glatt ist und einen gewissen Reibungswiderstand bietet, andererseits aber nicht zu rauh ist, um Wärmeübertragung und eine einfache Reinigung zu behindern.
  • Die Erfindung beschreibt ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Kochplatte, bei dem das die Emailleschicht bildende Material vorzugsweise nach dem Anbringen der Heizelemente durch Aufspritzen aufgebracht und danach bei Temperaturen zwischen 1000 und 1100 K, vorzugsweise bei ca. 1050 K, gebrannt wird. Besonders bevorzugt erfolgt das Einbrennen zusammen mit einer Trocknung bzw. Sinterung einer Einbettmasse für die Heizelemente der Kochplatte. Dies hat den Vorteil, daß eine ohnehin notwendige Wärmebehandlung der Kochplatte genutzt wird, um auch die entsprechenden Einbrenntemperaturen für die Emailleschicht zu erreichen. Während bisher Kochplatten sehr viel längere Zeit wärmebehandelt wurden, ist es jetzt möglich, diesen zugleich die Einbettmasse behandelnden Wärmebehandlungsvorgang auf eine Zeit zwischen 10 und 20 Minuten, beispielsweise 15 Minuten, abzusenken.
  • Ein üblicher Überfallrand in Form eines den Kochplattenkörper umgebenden Blechringes kann man vorzugsweise nach dem Brennen mit einem Preßsitz aufbringen. Dadurch wird sichergestellt, daS die Emailleschicht unter ihm geschlossen ist, so daß auch in diesem Bereich Korrosionsfreiheit sichergestellt werden kann.
  • Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
  • Die einzige Zeichnungsfigur zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen Kochplattenkörper.
    • BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
  • Die Zeichnung zeigt einen Kochplattenkörper 11 einer Elektrokochplatte. Er besteht aus Gußmaterial auf Eisenbasis und hat die Grundform einer im wesentlichen scheibenförmigen, meist kreisrunden Platte mit einer oberen Kochfläche 12, die als ein ebener ringförmiger Bereich um eine etwas abgesenkte Mittelzone 13 herum ausgebildet ist. Sie endet außen in einem abgerundetem überstehenden Randflansch 14, an den sich unten mit einer Stufe ein im wesentlichen zylinderförmiger, nach unten ragender Außenrand 15 anschließt.
  • Der Außenrand 15 umgibt die Unterseite 16 der Kochplatte, die in dem ringförmigen beheizten Bereich, der oben die Kochfläche 12 bildet, eine elektrische Beheizung 17 in Form von in spiralförmige Nuten 18 an der Unterseite 16 des Kochplattenkörpers eingelegten wendelförmigen Heizwiderständen trägt. Sie sind von einer verdichteten Einbettmasse 25 umgeben, die die elektrische Isolierung sicherstellt und gleichzeitig die Wärme an den Kochplattenkörper gut überleitet.
  • Die durch relativ dünne Rippen 19 unterbrochenen Nuten 18 enden an einem kleineren Innenrand 20, der die nach unten durchgewölbte Mittelzone 13 umgibt. In der Mitte ist ein Zapfen 21 mit einer Aufnahmebohrung für die Kochplattenbefestigung vorgesehen.
  • Während die meisten Flächen auf der Unterseite gußrauh bleiben, ist die Oberseite der Kochplatte zur Herstellung der Ebenheit abgedreht. Das gleiche gilt für die Mittelzone 13 und den Flansch 14 sowie den oberen Teil 22 des Außenrandes 15, der zur Aufnahme eines Überfallrandes 23 ausgebildet ist. Dieser stützt sich an der Unterseite des Randflansches 14 ab, sitzt im Preßsitz auf der im wesentlichen zylindrischen Fläche 22 und hat einen schräg, beispielsweise unter 45° nach außen verlaufenden abgeschrägten Bereich. Mit der nach unten gerichteten Außenkante sitzt er normalerweise auf dem Rand einer Einbauöffnung einer nicht dargestellten Einbaumulde auf.
  • Die gesamte Außenoberfläche, d.h. der Bereich der Kochfläche 12, der Mittelzone 13, des Randflansches 14 und des Außenrandes 15 sind mit einer Emailleschicht 26 überzogen, die eine Schichtdicke von 250 µm, vorzugsweise etwa 100 µm, hat. Sie ist durch entsprechende Behandlung bzw. Materialwahl so ausgebildet, daß sie Rauhigkeitswerte RZ nach DIN 4768 zwischen 10 bis 14 µm, vorzugsweise 15 bis 25 µm, aufweist. Diese Werte können je nach den unterschiedlichen Ausdehnungswerten von Emaille und Guß unter gleichzeitiger Berücksichtigung der in ihnen auftretenden unterschiedlichen Temperaturen variieren. Es wird eine Emaille bevorzugt, deren Ausdehnungsverhalten dem des Gußkörpers möglichst nahekommt. Die Emaille kann in verschiedenen Farben, ggf. auch mit unterschiedlicher Tönung in unterschiedlichen Bereichen der Kochplatte, beispielsweise mit farblich abgesetzter Mittelzone, hergestellt werden.
    • HERSTELLUNG
  • Der Kochplattenkörper wird in seiner Grundform aus EisenGußmaterial hergestellt. Dabei ist insbesondere schon die Unterseite mit den spiralförmig verlaufenden Nuten und sehr engen Zwischenrippen 19 sehr präzise hergestellt und braucht nicht nachbearbeitet zu werden. Nach dem Plandrehen der Kochfläche 13 und dem Drehen der übrigen Flächen 13, 14 und 22 wird die Kochplatte mit der Beheizung versehen. Dazu wird in die Nuten 18 eine Einbettmasse 25 aus mineralischem Schüttgut, und die Heizwendeln 17 eingebracht und das Material danach verdichtet. Herausstehende Anschlußstifte 24 dienen zum elektrischen Anschluß.
  • Anschließend wird die Außenfläche (Kochfläche 12, Mittelzone 13, Flanschbereich 14 und Außenseite des Außenrandes 15) durch Aufspritzen mit einem Emaille-Grundmaterial überzogen. Danach wird die Kochplatte einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 1000 bis 1100 K (bevorzugt 1050 K) unterzogen. Die Wärmebehandlung, die nur zwischen 10 und 20 Minuten, vorzugsweise 15 Minuten, zu dauern braucht, kann entweder als eigener Brennvorgang vorgesehen werden oder vorzugsweise gleichzeitig zum Trocknen bzw. Sintern der Einbettmasse 25 in den Nuten 18 dienen. Somit kann die Emaille-Beschichtung der Oberfläche ohne zusätzliche Verfahrensschritte gut in den Herstellungsprozeß eingegliedert werden.
  • Nach dem Brennen wird der aus rostfreiem Stahlblech geformte Überfallrand 23 mit seinem im wesentlichen zylinderringförmigen Innenrand auf die Außenseite des Außenrandes 25 aufgepreßt. Er liegt dann mit seiner Oberseite an der unteren Flanschkante des Außenflansches 14 an.
  • Daran anschließend wird die Kochplatte fertigmontiert, indem die elektrischen Anschlüsse angebracht werden und ein unteres, die Unterseite der Kochplatte abdeckendes, nicht dargestelltes Abdeckblech angebracht wird.

Claims (9)

  1. Elektrokochplatte mit einem Gußkörper, der eine obere Kochfläche (12) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Kochfläche (12) vollständig von einer Emailleschicht (26) überzogen ist.
  2. Kochplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kochfläche eine ihr gegenüber vertiefte Mittelzone (13) ringförmig umgibt, die auch mit der Emailleschicht (26) überzogen ist.
  3. Kochplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kochplattenkörper (11) im emaillierten Bereich ausschließlich gerundete Kanten aufweist.
  4. Kochplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kochfläche und ein abwärtsgerichteter Außenrand (15) außen mit der Emailleschicht (26) überzogen sind, während eine elektrische Heizelemente (17) aufnehmende Unterseite (16) des Kochplattenkörpers (11) im wesentlichen ohne Emailleüberzug bleibt.
  5. Kochplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der Emailleschicht unter 250 µm, vorzugsweise bei ca. 100 µm, liegt.
  6. Hochplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Emailleschicht (26) Rauhigkeitswerte Rz (nach DIN 4768) von 10 µm bis 40 µm, vorzugsweise 15 bis 25 µm, aufweist.
  7. Verfahren zur Herstellung einer Kochplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das die Emailleschicht (26) bildende Material vorzugsweise nach dem Anbringen der Heizelemente (17) durch Aufspritzen aufgebracht und danach bei 1000 bis 1100 K, vorzugsweise bei ca. 1050 K, gebrannt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbrennen zusammen mit einer Trocknung und Sinterung der Einbettmasse (25) für die Heizelemente (17) der Kochplatte erfolgt.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Brennen ein Überfallrand (23) in Form eines den Kochplattenkörper (11) umgebenden Blechringes vorzugsweise mit Preßsitz über die Emailleschicht aufgebracht wird.
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AT (1) ATE194218T1 (de)
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