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Regeleinrichtung für eine elektrische Kochplatte od. dgl.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für eine elektrische Kochplatte od. dgl. mit einer im Stromkreis der elektrischen Kochplatte od. dgl. liegenden, eine von Hand betätigbare Voreinstellung aufweisenden Bimetallschaltanordnung, der zwei Heizstromkreise für dieselbe zugeordnet sind, von denen der eine über die Kontaktstrecke der Bimetallschalteinrichtung geführt und mit einer von der Stromversorgung abgenommenen, temperaturunabhängigen, taktenden Steuergrösse beaufschlagt ist und der andere vor der Kontaktstrecke der Bimetallschaltanordnung von der Stromversorgung abgezweigt und über einen die Temperatur der Kochplatte bzw.
des Kochgutes erfassenden Temperaturfühler geführt und demnach mit einer von der FUhlertemperatur abhängigen Regelgrösse beaufschlagt ist, wobei die Bimetallschaltanordnung bis zu einer vorgegebenen Fühlertemperatur eine taktendöffnende und ab einer weiteren vorgegebenen Rthlertemperatur eine geöffnete Schaltstrecke aufweist.
Zur Steuerung der Temperatur elektrischer Kochplatten u. dgl. ist es bekannt, Wärmefühler in die Kochplatte mit einzubauen. Diese Wärmefühler können sowohl als schaltende Elemente, z. B. Bimetallschalter, ausgebildet sein, sie können aber auch fühlende Elemente sein, deren mechanische oder elektrische Veränderungen auf von der Kochplatte getrennt angeordnete Schalt- oder Regelelemente übertragen werden. Unter Benutzung von temperaturabhängigen Widerstandselementen als Fühler können z. B. elektromagnetische Relais bzw. der Stromfluss durch diese Relais so beeinflusst werden, dass diese Relais direkt oder über nachgeschaltete Leistungsschalter den Heizstromkreis für die Kochplatte schliessen oder öffnen.
Es ist ferner bekannt, dass die Heizleistung im Bereich des Siedepunktes eines auf eine Kochplatte aufgesetzten Kochgutes praktisch nicht temperaturabhängig geregelt werden kann, weil sich die Temperatur selbsttätig auf dem Siedepunkt stabilisiert. Damit ist der Temperaturfühler nicht mehr im Stande, die Heizleistung auf den gerade zur Erhaltung dieses Siedepunktes notwendigen Wert herabzusetzen. Es wurde deshalb bereits vorgeschlagen, die Heizleistung im Bereich der Siedetemperatur taktend, d. h. mit einer periodischen Unterbrechung des Heizstromkreises zuzuführen.
Durch die österr. Patentschrift Nr. 211443 ist eine Regeleinrichtung für Kochplatten bekanntgeworden, bei der in einer der Kochplatte zugeordneten Dose ein Bimetall angeordnet ist, durch das bei Erwärmung nacheinander Stromkreise geöffnet bzw. geschlossen werden, die einen beheizten Bimetalltakter so steuern, dass der Heizstromkreis bis zu einer einstellbar vorgegebenen Temperatur dauernd geschlossen, dann taktend geschlossen und schliesslich bei Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur dauernd geöffnet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der beschriebenen Art mit einfachen Mitteln aufzubauen, durch die es möglich wird, mit voller Heizleistung anzuheizen und dann bei Erreichen der eingestellten Solltemperatur auf eine taktende Heizleistung überzugehen und schliesslich den Heizkreis bei Überschreiten einer Maximaltemperatur ganz zu unterbrechen. Dabei soll von einem der Heizplatte fremden Bimetallsteuergerät Gebrauch gemacht werden.
Erfindungsgemäss wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass von dem z. B. durch einen temperaturabhängigen Widerstand gebildeten Temperaturfühler eine der jeweiligen Fühlertemperatur proportionale Regelgrösse abgeleitet ist, wobei die Dimensionierung der Bimetallschalteranordnung, die der
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Voreinstellung und die der Heizstromkreise der Bimetallschaltanordnung so getroffen ist, dass eine Öffnung der Schaltstrecke der Bimetallschaltanordnung erst erfolgt, wenn die temperaturunabhängige Steuergrösse und die temperaturabhängige Regelgrösse zusammen einen vorgegebenen, von der Voreinstellung abhängigen Grenzwert überschreiten und die Schaltstrecke dauernd geöffnet bleibt, wenn die temperaturabhängige Regelgrösse einen weiteren, vorgegebenen, der höchstzulässigen Fühlertemperatur entsprechenden Grenzwert überschreitet.
An die Stelle eines temperaturabhängigen Widerstandselementes kann aber auch ein Flüssigkeitsfühler od. dgl. treten, der direkt oder indirekt die Relativlage der schaltaktiven Teile des Steuerschalters entsprechend verstellt.
Vorteilhaft ist es, das die Taktung bestimmende Steuerelement so anzuordnen, dass bei schleichend schliessenden und öffnenden Kontakten durch das Steuerelement die Lage eines der Kontakte des Steuerschalters verändert wird.
Bei Schaltern mit schnappenden Kontakteinrichtungen ist es vorteilhaft, die Bewegung des Bimetalltakters mechanisch auf den Steuerschalter zu übertragen, so dass sich entsprechend der Taktung die Relativlage der Kontakte oder das den Schaltpunkt bestimmende Glied, z. B. den Fusspunkt einer Schaltwippe, verändert.
Es ist vorteilhaft, den Takter mit Einstellelementen zur Veränderung der Taktzeiten auszustatten.
Wird das Einstellelement für die Taktzeiten mit dem Einstellelement für die Solltemperatur gekoppelt, so kann z. B. bei kleiner Solltemperatur auch die Taktzeit, also die Periodenlänge eines Taktes verkürzt werden.
An Hand der Zeichnungen sei ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und die Wirkungsweise erläutert. Die Fig. l zeigt in schematischer Darstellung eine Kochplatte 1 mit der Heizwicklung 2, die über die Klemmen 3 aus dem Netz eingespeist wird. Der Kochplatte 1 ist ein Temperaturfühler 4 zugeordnet. Der Stromkreis für die Heizwicklung 2 schliesst sich über die Kontakte 5 und 6 eines Steuerschalters 7, der aus dem Bimetallstreifen 8, dem Bimetallstreifen 9 und der Heizwicklung 10 besteht. Auf den Bimetallstreifen 9 ist eine weitere Heizwicklung 11 aufgebracht. Der durch den Bimetallstreifen 9 bewegte Kontakt 12 arbeitet mit einem Kontakt 13 zusammen, der auf einem Bimetallstreifen 14 für die Kompensation der Raumtemperatur angeordnet ist. Jedem der Kontakte 5, 6, 12 und 13 ist ein Isolierkörper 15 unterlegt.
Der Bimetallstreifen 8 ist im Punkt 16 schwenkbar befestigt und über das Gestänge 17 durch die Feder 18 so belastet, dass die Lage des Bimetallstreifens 8 und damit auch des Kontaktes 5 durch Drehung des Exzenters 19 verändert werden kann.
Die Wirkungsweise einer Einrichtung nach Fig. l ergibt sich wie folgt : Wird der Heizstromkreis durch einen nichtgezeichneten Schaltkontakt geschlossen, so fliesst Strom von den Klemmen 3 ausgehend über die Kontakte 5 und 6 zur Heizwicklung 2. Da zunächst die Kochplatte kalt ist, hat der temperaturabhängige Widerstand 4 (Heissleiter) einen verhältnismässig hohen Innenwiderstand, so dass der Stromfluss über die Heizwicklung 10 gering ist. Gleichzeitig mit dem Einschalten der Heizung ist aber auch der Stromkreis über die Kontakte 12, 13 und die Heizwicklung 11 geschlossen worden, so dass das Bimetall 9 gegen den Kontakt 5 ausgelenkt wird, bis die Kontakte 12, 13 den Heizkreis der Wicklung 11 unterbrechen.
Nach dem Erkalten des Bimetalls 9 werden die Kontakte 12, 13 wiedergeschlossen und auf diese Weise eine sich dauernd wiederholende Taktbewegung hergestellt.
Mit zunehmender Temperatur der Kochplatte 1 wird auch der Bimetallstreifen 8 aufgeheizt und damit mit seinem freien Ende im Gegenuhrzeigersinne ausgelenkt. Hat die Plattentemperatur eine mit dem Exzenter 19 voreingestellte Solltemperatur erreicht, so werden die Kontakte 5,6 unterbrochen und damit auch der Heizstromkreis. Der Bewegung des Bimetallstreifens 8 und damit auch des Kontaktes 5 ist aber die Bewegung des Bimetallstreifens 9 (Takter) überlagert, so dass bei einer vorgegebenen Auslenkung des Bimetallstreifens 8 abhängig von der Bewegung des Bimetallstreifens 9 die Kontakte 5,6 geöffnet und geschlossen werden.
Die Zeitdauer, während der diese Kontakte geschlossen sind, also das Verhältnis von Schliesszeit zur Öffnungszeit für den Heizstromkreis, ist abhängig von der durch den Exzenter 19 und den Stromfluss durch die Heizwicklung 10, also der Temperatur des Messfühlers 4 gegebenen Lage des Bimetallstreifens 8.
Durch dieses Zusammenwirken der mit dem Bimetallstreifen 9 gegebenen Zeitsteuerung und der Temperatursteuerung mittels des Bimetallstreifens 8 ergibt sich in einfacher Weise eine gute Anpassung der Heizleistung an den Wärmebedarf des Kochgutes bei der eingestellten Temperatur.
Durch den Bimetallstreifen 14 mit dem aufgesetzten Kontakt 13 wird sichergestellt, dass die durch die Raumtemperatur am Ort der Schalterbefestigung bedingten Veränderungen der Lage der Bime-
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tallstreifen 8 und 9 kompensiert werden.
Die Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Einrichtung nach Fig. l unter Verwendung einer Schnapp- schalteinrichtung. Gleiche Teile sind hiebei mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Über die Netzklemmen 3 und den Netzschalter 20 wird die Heizenergie unter Einschaltung des Festkontaktes 21 und des auf der Schaltwippe 22 befestigten beweglichen Kontaktes 23 zur
Heizwicklung 2 geschlossen. Die Schaltwippe 22 ist unter Verwendung einer Feder 24 an einem galgenartigenTeil 25 gegenüber einem Lagerbock 26 verspannt. Der galgenartige Teil 25 ist in Schneiden 27 schwenkbar zusammen mit dem Bimetallstreifen 28 gelagert. Die auf diesen Bi- metallstreifen 28 aufgebrachte Heizung 29 entspricht der Heizwicklung 10 nach Fig. l. Der
Lagerbock 26 ist am freien Ende eines mit einer Heizwicklung 31 versehenen Bimetallstreifens 30 befestigt, der dem Bimetallstreifen 9 nach Fig. l entspricht. Am Lagerbock 26 ist ferner die Schalt- wippe 32 über die Feder 33 und den Lagerbock 34 verspannt.
Die Schaltwippe 32 trägt den beweglichen Kontakt 35 und den Festkontakt 36, die den Kontakten 12, 13 nach Fig. 1 entsprechen. Der Temperatur-Kompensationsstreifen 38 wirkt über die Schneidenlager 37 auf die üb- rigen Reglerteile in gleicher Weise wie der Temperatur-Kompensationsstreifen 14 in Fig. l. Der Hub des Kontaktes 35 und damit die Taktzeit der Schaltwippe 32 kann über den Hebel 40 mit Hil- fe einer Exzenterscheibe 39 eingestellt werden. Nach Schliessen des Netzschalters 20 wird der Heizstrom für die Heizwicklung 2 über die Kontakte 21,23, die Schaltwippe 22 und der Lagerbock 26 geschlossen. Die Temperatursteuerung erfolgt in Abhängigkeit des temperaturabhängigen
Widerstandes 4 durch die Heizwicklung 29 des Bimetallstreifens 28, der zur Sollwerteinstellung an der Exzenterscheibe. 19 anliegt.
Der Bimetallstreifen 30 wird über die Heizwicklung 31 und die Kontakte 35, 36 augeheizt und damit das freie Ende im Uhrzeigersinne ausgelenkt, bis die Kontakte 35, 36 unterbrechen. Mit der Bewegung des Bimetallstreifens 30 wird auch der Lagerbock 26 im Takte hin-und herbewegt, wodurch auch der Fusspunkt der Schaltwippe 22 und damit auch der Schaltpunkt für die Kontakte 21,23 periodisch verändert wird. Es wird also der Temperatursteuerung durch den Bimetallstreifen 28 eine rein zeitabhängige Steuerung überlagert, so dass sich bei Erreichen der Solltemperatur, also bei einer ausreichenden Ausbiegung des Bimetallstreifens 28, ein periodisches Unterbrechen und Schliessen des Heizkreises ergibt.
Als temperaturabhängiges Widerstandselement zum Einsatz als Fühler kann sowohl ein Halbleiter als auch ein metallischer Widerstand eingesetzt werden. Wegen der linearen Charakteristik eignen sich auch Spulen, insbesondere Flachspulen aus Nickel-Eisendraht. Die Fühler können unmittelbar in oder an der Kochplatte befestigt werden, sie können aber auch in bewegliche Topfbodenfühler oder in Adapter, die unmittelbar in das Kochgut oder an den Kochtopf herangebracht werden, eingebaut sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Regeleinrichtung für eine elektrische Kochplatte od. dgl. mit einer im Stromkreis der elektrischen Kochplatte od. dgl. liegenden, eine von Hand betätigbare Voreinstellung aufweisenden Bimetallschaltanordnung, der zwei Heizstromkreise für dieselbe zugeordnet sind, von denen der eine über die Kontaktstrecke der Bimetallschalteinrichtung geführt und mit einer von der Stromversorgung abgenommenen, temperaturunabhängigen, taktenden Steuergrösse beaufschlagt ist und der andere vor der Kontaktstrecke der Bimetallschaltanordnung von der Stromversorgung abgezweigt und über einen die Temperatur der Kochplatte bzw.
des Kochgutes erfassenden Temperaturfühler geführt und demnach mit einer von der Fühlertemperatur abhängigen Regelgrösse beaufschlagt ist, wobei die Bimetallschaltanordnung bis zu einer vorgegebenen Fühlertemperatur eine geschlossene, ab einer vorgegebenen Fühlertemperatur eine taktendöffnendeundab einer weiteren vorgegebenen FUhlertemperatur eine geöffnete Schaltstrecke aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass von dem durch einen temperaturabhängigen Widerstand gebildeten Temperaturfühler eine der jeweiligen Fühlertemperatur proportionale Regelgrösse abgeleitet ist, wobei die Dimensionierung der Bimetallschaltanordnung, die der Voreinstellung und die der Heiz stromkreise der Bimetallschaltanordnung so getroffen ist, dass eine Öffnung der Schaltstrecke der Bimetallschaltanordnung erst erfolgt,
wenn temperaturunabhängige Steuergrösse und temperaturabhängige Regelgrösse zusammen einen vorgegebenen, von der Voreinstellung abhängigen Grenzwert überschreiten und die Schaltstrecke dauernd geöffnet bleibt, wenn die temperaturabhängige Regelgrösse einen weiteren, vorgegebenen, der höchstzulässigen Fühlertemperatur entsprechenden Grenzwert überschreitet.