185460. lajstromszámú szabadalom • Energiatakarékos villamos főzőlap
1 185 460 2 A találmány tárgya energiatakarékos villamos főzőlap háztartási tűzhelyek liez és egyéb, főző-, illetve sütőberendezésekhez, amely a főzőlapöntvényből és fütőspírálokbói áll, ahol a fűtőspirálok a főzőlap-öntvény hornyaiban, illetve bordái között magnéziumoxid bázisú beágyazómassza segítségéve! vannak elhelyezve. Az irodalomból és a gyakorlatban számos villamos főzőlap típus ismert. Ezek mindegyikében a hordozóíest megmunkált szürkevas öntvény, amelynek munkafelületén lehet a főzéshez, illetve sütéshez használt edényt elhelyezni. A főzőlapöntvénynek a munkafelülettel ellentétes oldalán bordák által határolt hornyok vannak kialakítva és ezekben a hornyokban helyezkedik illetve helyezkednek el a hőtermelő villamos fűtőspirál, vagy fütőspirálok. A fűtőspirált illetve fűtőspirálokat szigetelőanyag veszi körül, A főzőlapok első generációja viszonylag alacsony bordák által határolt, mintegy 13 mm szélességű hornyokkal ellátott öntvényt tartalmazott, amelyben a fütöspirál kerámiagyöngyökkel volt burkolva. Ezek a főzőlapok alacsony villamos teljesítménnyel és rossz hatásfokkal rendelkeztek. A később bevezetett un. nehéz kivitelű főzőlapok a fűtőspirált, illetve fütőspirálokat már szigetelőmasszába beágyazva tartalmazzák. A főzőlapöntvény bordái itt is viszonylag alacsonyak és a hornyok szélessége mintegy 10—12 mm. Egy-egy főzőlap általában legfeljebb 2 fűtőspirált tartalmaz. Jelenleg legkorszerűbbnek az ún. könnyű kivitelű villamos főzőlapok nevezhetők, amelyek viszonylag magas (kb. 6,5 mm) bordák által határolt, kb. 5 mm széles hornyokat tartalmazó főzőlapöntvénnyel vannak ellátva. Valamennyi ismert villamos főzőlap hátránya, hogy energiahasznosításük kedvezőtlen, nagy a főzőlap össz-súly és kedvezőtlen az anyagfelhasználás, továbbá gondot okoz az öntvény viszonylag gyors revésedése, illetve korrodálása. Ez utóbbi következtében megváltozik a főzőlap munkafelületének állapota és a létrejövő egyenetlenségek csökkentik a hőátadás mértékét. Ez azt jelenti tehát, hogy tovább romlik a főzőlap hatásfoka. Ez olyan mértéket is elérhet, hogy adott mennyiségű víz felforralásához az eredetihez képest 5-6-szoros energiára van szükség. A jelen találmánnyal olyan energiatakarékos villamos főzőlap kialakítása a célunk, amelynek energiahasznosítása és hatásfoka a korábbi megoldásoknál lényegesen jobb, ugyanakkor összsúlya, illetve a gyártásához szükséges anyagfelhasználás kisebb. Célunk még a találmánnyal olyan nagy élettartamú főzőlapok biztosítása, amelyeknek hatásfoka a használat során nem, vagy csak kevéssé romlik. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy a főzőlap-öntvényt 0,2 - 0,6 % rezet, 0,15-0,3 % krómot és legfeljebb 0,05 % ként tartalmazó ötvözetből készítjük, ahol a szén/szilícium hányadosa legalább 1,6. Beágyazómasszaként döntően köbös rácsszerkezetű Periklasból álló, legalább 96 % magnéziumoxid tartalmú anyagot alkalmazunk, amelyben a kalciumoxid/szilíciumoxid hányadosa % 1,87. A beágyazómassza szemcséi, illetve szabad felülete 35-200x i0~10 m (10-50) mól) vastag szilikonbázisú hidrofób réteggel van bevonva. A fűtőspiráiok úgy vannak a főzőlapöntvénybe beágyazva, hogy a szélső bordák kivételével külső átmérőjük és az öntvény hőelvezető felülete között a távolság legfeljebb 1,4 mm. A találmány kialakításánál abból az alapgondolatból indultunk ki, hogy a főzőlap hatásfokát a következő tényezők befolyásolják:- a főzőlap munkafelületének állapota az idő függvényében,- a beágyazásokhoz használt massza hőelvezetőképessége,- a fütöspirál külső átmérője és az öntvény höelvezető felülete (bordák) közötti távolság nagysága,- a bordák tömege és felületaránya a teljes főzőlap tömeg és felületarányához viszonyítva, valamint- a munkafelület hőeloszlásának egyenletessége. ............................. A találmány szerint kialakított főzőlapban a fütőspirálok által termelt hőmennyiség kedvező elvezetését a fütőspirálnak az öntvény hőelvezető felületének közelében a találmány szerinti beágyazómassza alkalmazásával megoldható elhelyezése biztosítja továbbá azt, hogy a hőelvezető felületek tömege ezáltal a főzőlap tömegéhez viszonyítva növekszik. Ez a hatás fokozható azáltal, hogy a beágyazómassza vastagsága a hornyok által nem határolt irányban az említett távolság többszöröse. A találmány szerinti kialakítás lehetővé teszi, hogy csökkentsük a munkafelület vastagságát, és így a főzőlap összsúlyát. így válik lehetővé olyan főzőlapok előállítása, ahol még a normál kivitelnél is a kW/kg érték legalább 1. Az alkalmazott szürkevas öntvény felületi állapotának időbeli állandóságát, korrózió- és reveálióságának növelését az említett ötvözök alkalmazásával érjük el. A réz ugyanis növeli a szürkevas ellenállását a légköri behatásokkal szemben, ugyanakkor csökkenti a víz és a különböző sók vizes oldatainak korrozív hatását és annak sebességét. A réz ezen kedvező hatásai króm jelenléte esetében fokozódnak. A szennyezők, különösen a kén alacsony értéken tartása azért fontos, mert pl. 0,05 %-os kéntartalom növekedés esetén a folyékony szürkevasöntvény viszkozitása mintegy 20 %-kal csökken. Ez hátrányosan befolyásolja az öntvény vékony bordázatának kialakulását és könnyen hidegfolyást eredményez. A kéntartalom a grafit oldódási sebességére is hatással van. Mintegy 0,03 %-os kéntartalom mellett a grafit oldási sebessége eléri a 0,035 cm/sec. maximális értéket. Ennél nagyobb kéntartalom cserén a grafit oldási sebessége csökken. Ez a jelenség a CS komplexek fázishatárokon kifejtett szerepével magyarázható. A beágyazáshoz nagylisztaságú, kis hőtágulási együtthatójú, jó hővezetőképességű és nagy átütési szilárdságú anyagot használunk. A magnéziumoxid bázisú beágyazómasszát döntően köbös rácsszerkezetű Periklas alkotja, ahol a kalciumoxid szi-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
