DE1074778B - Elektrischer Tauchsieder mit Schaltvorrichtung für die Stromzufuhr - Google Patents

Description

DEUTSCHES

kl. 21h 13/17

INTSRNAT. KL. H 05 L·

PATENTAMT

St 13945 VIIId/21h

ANMELDETAG: 2.JULI1958

BEKANNTMACHUNG
DEK ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 4. FEBRUAR 1960

Schaltvorrichtungen bei elektrischen Tauchsiedern dienen bekanntlich dazu, den beim Trockengehen unzulässig hohe Temperaturen annehmenden Heizkörper abzuschalten oder die aufzuheizende Flüssigkeit auf einer konstanten Temperatur zu halten.

Im ersteren Fall ist der elektrische Tauchsieder bekanntermaßen mit einer im Gehäuse des Handgriffes angeordneten Übertemperaturabschaltvorrichtung mit Wiedereinschaltmöglichkeit von Hand versehen. In dem an zweiter Stelle genannten Fall ist die Schaltvorrichtung ausgebildet als von Hand einstellbarer, selbsttätiger Temperaturregler mit im Griffgehäuse liegendem Schaltwerk sowie einem mit dem Heizkörperteil in wärmeleitender Verbindung stehenden Temperaturfühler und unterhalb des Kochpunktes liegendem Schaltbereich.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei der erstgenannten Konstruktion mit Übertemperaturabschaltvorrichtung vielfach vergessen wird, nach vorangegangenem selbsttätigem Abschalten — was bekanntlich nur im Katastrophenfall, also sehr selten eintritt — das Gerät von Hand wieder einzuschalten. Dies beweist eine erschreckend große Zahl von reklamierten, im Abschaltzustand eingeschickten Tauchsiedern, die angeblich keinen Stromdurchgang haben, aber in Wirklichkeit vollkommen in Ordnung sind.

Bei der Konstruktion mit verstellbarem Temperaturregler bestehen erhebliche Schwierigkeiten, den Griff wasserdicht zu gestalten, und zwar an der Stelle, wo der verdrehbare Reglereinstellknopf durch die Griffoberfläche hindurchragt. Das gleiche gilt auch für die erstgenannte Konstruktion mit selbsttätigem Temperaturabschalter, dessen Wiedereinschaltknopf durch die Griffoberfläche hindurchragt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden sowie mit einfachen und billigen Mitteln denselben Effekt zu erreichen. Diese einfachen und billigen Mittel sind insbesondere dann geboten, wenn es sich um Miniaturtauchsieder handelt, d. h. um Tauchsieder mit einem Heizrohrdurchmesser von etwa 4 bis 6 mm, deren Griff entsprechend klein ausgebildet sein muß und demgemäß nur ein Schaltwerk mit kleinsten Ausmaßen zuläßt. Zudem muß die Schaltvorrichtung bei den genannten Geräten billig sein, wenn der Miniaturtauchsieder ein billiger Markenartikel (Dutzendware) bleiben und nicht durch einen elektrischen Kochtopf verdrängt werden soll.

Eine vorzugsweise wasserdichte, sinnvolle Trockengehsicherung — und auf eine solche bezieht sich der Erfindungsgegenstand — erhält man, indem man die Schaltvorrichtung als im Griff liegendes, von Hand betätigbares Schaltwerk ausbildet und dabei erfindungsgemäß das Gehäuse des Handgriffes in dem Bereich, hinter dem der Druckknopf bzw. die Druckleiste des Elektrischer Tauchsieder
mit Schaltvorrichtung für die Stromzufuhr

Anmelder:

Dipl.-Ing. Dr. Theodor Stiebel,
Holzminden, Lüchtringer Weg 25-27

Dipl.-Ing. Theodor Stiebel, Holzminden,
ist als Erfinder genannt worden

nach Art eines an sich bekannten Momenttasters ausgebildeten Schaltwerks angeordnet ist, einen elastisch ausgebildeten Teil aufweist.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ergibt sich, wenn die gesamte Griffhalbschale, unter welcher der Druckknopf liegt, im Gegensatz zu der ihr gegenüberliegenden, in sich starren Griffhalbschale aus elastischem Werkstoff, vorzugsweise aus elastischem Kunststoff, besteht. Diese Anordnung bringt den Vorteil mit sich, daß der Griff ohne irgendwelche Schwierigkeiten oder besondere Maßnahmen im Bereich des Druckknopfes wasserdicht ausgeführt werden kann, da die Oberfläche der betreffenden Griffhalbschale keine Durchtrittsöffnung für einen beweglichen Teil aufzuweisen braucht, dessen Abdichtung gegen Eindringen von Wasser bekanntlich nur mit erheblichem Aufwand erreichbar ist.

Im übrigen ergibt sich der weitere Vorteil, daß die Betätigung für die Dauer der beabsichtigten Einschaltung zweckmäßigerweise durch Druck auf den elastischen Teil des Gehäuses mit dem Daumen der den Tauchsiedergriff umfassenden Hand erfolgen kann.

Eine derartige Schaltvorrichtung ist nicht nur denkbar einfach im Aufbau, sondern auch sicher, zumal eine Bedienung erforderlich ist und es der Bedienungsperson unmöglich gemacht wird, das Gerät im Einschaltzustand aus der, Hand zu lassen. Falls Abschaltversager eintreten sollten, ist die Bedienungsperson immer zugegen, so daß größere Schaden, wie Brände u. dgl., vermieden werden können. Dieser Umstand gewinnt besonders auch noch dadurch an Bedeutung, wennn man sich vergegenwärtigt, daß beispielsweise ein Miniaturtauchsieder, bestehend aus einem kupfernen Außenmantel von etwa 5 mm Durchmesser und einer spezifischen Belastung von etwa 18 Watt pro

309 728/448

Zentimeter beheizter Rohrlänge, bereits nach etwa 50 Sekunden Trockengehzeit schmilzt.

Der Umstand, daß die Bedienungsperson für die Dauer der Einschaltung, d. h. der Aufheizung, zugegen sein muß, ist durchaus zumutbar, da Miniaturtauchsieder ja auch nur zur Aufheizung von minimalen Wassermengen, vorzugsweise von Flüssigkeitsmeugen in der Größenordnung von Tasseninhalten, bestimmt sind. Der Heizkörper ist normalerweise für 300 bis 500 Watt, maximal etwa 1000 Watt, ausgelegt, und die Aufheizzeit beträgt normalerweise nicht mehr als etwa 1 Minute. Hierzu sei bemerkt, daß selbst bei Benutzung eines Tauchsieders mit selbsttätiger Übertemperaturabschaltvorrichtung die Bedienungsperson in dieser kurzen Zeitspanne" praktisch auch keiner an-•deren Beschäftigung nachgehen kann.

Die Schaltvorrichtung als solche kann nun an Stelle des Handbetätigungsknopfes aber auch einen von der Oberflächentemperatur des" Heizkörpers abhängigen Antrieb aufweisen, wie er bei Temperaturreglern bekannt ist.

Bei dieser Konstruktion ist die übliche Verstellvorrichtung für die Wahl der Abschalttemperatur innerhalb des Griffgehäuses angeordnet bzw. überhaupt keine derartige Vorrichtung vorhanden, und die S ehaltvorrichtung weist nur einen oberhalb des Kochpunktes liegenden Schaltbereich auf.

Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß selbst in den Händen eines um die technischen Umstände Nichtwissenden ein auf falsche Behandlung, z. B. Unter- tauchen in Wasser, zurückzuführendes Versagen oder ein mit Gefahren und merkbarem Stromverbrauch verbundenes Trockengehen des Tauchsieders sowie alle Möglichkeiten, die das Gerät als nicht betriebsbereit erscheinen lassen könnten, völlig ausgeschlossen sind.

Als temperaturempfindliches Organ dient zweckmäßigerweise eine als Bestandteil einer Druckkammer ausgebildete, fest eingespannte Springmembran, die von einer im Temperaturfühler enthaltenen Wärmeausdehnungsflüssigkeit oder bei Erreichen der Abschalttemperatur sich schnell unter Druckbildung in Dampf verwandelnde Flüssigkeit beaufschlagt wird und auf die Schaltstücke direkt einwirkt, d. h. ohne zwischengeschaltete Hebelwerke od. dgl., welche die Auslenkungen der Springmembran ins Große über- 4-5 setzen. Ein so aufgebautes Schaltwerk wird der Forderung nach Einfachheit, minimalen Abmessungen und Billigkeit in vollem Umfang gerecht.

Wird schließlich noch der Temperaturfühler in das Innere des Heizrohres verlegt, so bedeutet dies einen weiteren Schritt auf dem Wege zur Vereinfachung, da auf die sonst für den Temperaturfühler notwendige separate Herausführung aus dem Griff verzichtet werden kann und somit die Anfälligkeit gegen Eindringen von Wasser in den Griff weiter verringert wird.

Befürchtungen, daß beim Trockengehen des Heizkörpers nach vorangegangener selbsttätiger Abschaltung und nachfolgender Abkühlung der Temperaturregler für längere Zeit wieder einschaltet und damit Gef ahrenzustände — wie oben erwähnt — herbeiführt, bestehen zu Unrecht, da in diesem Zustand die Einschaltzeit gegenüber der Ausschaltzeit als vernachlässigbar klein zu erachten ist. Dies gilt insbesondere für Miniaturtauchsieder mit Heizrohrdurchmessern von etwa 4 bis 6 mm und einer spezifischen Belastung von etwa 18 Watt pro Zentimeter-, beheizte Rohrlänge. Diesbezügliche Messungen haben nämlich ergeben — wie auch aus Fig. 6 hervorgeht —, daß bei einem Miniaturtauchsieder mit den zuvor angegebenen Daten die Einschaltzeit beim Trockengehen nur etwa 1 bis 2 Sekunden und die anschließende Abschaltzeit etwa 2 Minuten beträgt.

Die bei diesen Schaltvorgängen für Sekunden periodisch wiederkehrende maximale Temperatur liegt bei etwa 160° C. Diese Tatsachen sind leicht erklärlich, wenn man bedenkt, daß der Wärmeübergang bei einem Heizrohr mit einem Durchmesser von beispielsweise 4,5 mm gegenüber einem solchen mit dem bisher üblichen Durchmesser von 8,2 mm unter sonst gleichen Umständen um ein Vielfaches besser ist wegen der durch die geringere Schichtdicke der Isolationsmasse (MgO) bedingten Eigenkapazität. Dieser bessere Wärmeübergang macht sich bemerkbar nach dem Einschalten in entsprechend geringeren Anlaufzeiten der Heizkörpertemperatur sowie nach dem Abschalten in entsprechend geringeren Nachheizwirkungen und damit verbundenen nachträglichen geringeren Temperaturerhöhungen.

Die das Schaltwerk auf dessen Betätigungsseite schützende, ganz oder im Bereich des Druckknopfes elastische Griffhalbschale beschränkt sich nicht nur auf die genannten Anwendungen. Denn die elastische Griffhalbschale erweist sich in gleichem Maße als vorteilhaft bei Tauchsiedern mit selbsttätiger Übertemperaturabschaltvorrichtung, deren Schaltwerk im Gehäuse des Handgriffes liegt und von Hand über einen Druckknopf wieder eingeschaltet werden kann. Um zu einem solchen Tauchsieder zu gelangen, braucht man nur die Springmembran des zuvor beschriebenen Tauchsieders mit Temperaturregler durch eine solche mit Ruhelage in »Aus«- und »Ein«-Stellung bekannter Art zu ersetzen sowie dem der Springmembran in »Aus«-Stellung zugewandten Teil des Griffgehäuses ganz oder teilweise elastisch auszubilden und der Springmembran so zuzuordnen, daß eine kraftschlüssige Verbindung zwischen diesen beiden Teilen besteht.

Im folgenden wird an Hand von Ausführungsbeispielen der Erfindungsgedanke näher erläutert. Es stellt dar:

Fig. 1 einen Miniaturtauchsieder in Perspektive mit innerhalb des Griffgehäuses liegendem, angedeutetem Momenttaster,

Fig. 2 das Griff gehäuse nebst Schaltvorrichtung und Druckknopf gemäß Schnit 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 einen Miniaturtauchsieder in Perspektive mit Temperaturregler als Trockengehschutz, teilweise im Schnitt,

Fig. 4 das Griffgehäuse nebst Schaltvorrichtung des Temperaturreglers gemäß Schnitt 4-4 in Fig. 3 in Einschaltstellung,

Fig. 5 das Griffgehäuse gemäß Fig. 4, jedoch in Ausschal tstellung,

Fig. 6 den zeitlichen Verlauf der Oberflächentemperaturen und Schaltzustände eines mit einem Temperaturregler ausgestatteten Miniaturtauchsieders mit einem Heizrohrdurchmesser von 4,4 mm und einer Belastung von 18 Watt je Zentimeter beheiztes Rohr, beginnend unmittelbar nach Herausnahme aus kochendem Wasser.

Der Miniaturtauchsieder gemäß Fig. 1 und 2 besteht aus einem etwa 4,5 mm starken Heizrohr 1, welches mit seinen unbeheizten Enden 1 α und 1 & in dem aus aufeinandergeklebten, gegeneinander abgedichteten Halbschalen 2, 3 gebildeten und den Handschalter aufnehmenden Griffgehäuse endet. Die Halbschale 2 besteht aus starrem, die Halbschale 3 hingegen aus elastischem Isolierpreßstoff.

Die Stromzuleitung erfolgt über das in das Griffgehäuse führende Zuleitungskabel 4, und zwar zur im

Heizrohr 1 in Isoliermaterial 5 eingebetteten Heizwendel 6, einerseits über eine direkte Stromverbindung 7 und andererseits über eine Stromverbindung 8 unter Zwischenschaltung des Handschalters.

Das Schaltwerk nach Art eines an sich bekannten Momenttasters besteht aus dem an den Enden der Stromverbindung 8 angeordneten Festkontaktpaar 9 a, 9b mit darüberliegender elastischer Strombrücke 10, welche mittig einen Druckknopf 11 aufnimmt undüber eine sich gegen die starre Isolierpreßstoff-Halbschale 2 abstützende Druckfeder 12 in »Aus«-Schaltstellunggehalten wird. Der Druckknopf 11 ist mit einem Hals 13 versehen, der zur Führung der Druckfeder 12 dient. Aussparungen 14 und 15 in den Isolierpreßstoff-Halbschalen 2 bzw. 3 dienen als Führungen für den Druckknopf 11 selbst, der im einschaltenden Sinne durch Druck des Daumens der den Tauchsiedergriff umfassenden Hand der Bedienungsperson auf die über demselben angeordnete elastische Isolierpreß stoff-Halbschale 3 betätigt wird.

Der Druckknopf 11 bewegt sich zusammen mit der zwangsschlüssig verbundenen Strombrücke 10 entgegen der Wirkung der Druckfeder 12 abwärts, bis die Strombrücke 10 auf dem Festkontaktpaar9α, 9b aufliegt, d. h. der Einschaltzustand hergestellt ist.

Beim Nachlassen des auf die elastische Isolierpreßstoff-Halbschale 3 ausgeübten Druckes folgt der Druckknopf 11 und damit die Strombrücke 10 unter der Wirkung der Druckfeder 12 der sich in ihreAusgangsruhelage zurückbegebenden elastischen Isolierpreß-■stoff-Halbschale 3, wobei sich die Strombrücke 10 von dem Festkontaktpaar 9 a, 9 b abhebt und in die Ruhelage, d. h. »Aus«-Stellung, begibt.

Der Aufbau des Miniaturtauchsieders mit als Übertemperaturschutz arbeitendem Temperaturregler gemaß Fig. 3 bis 5 unterscheidet sich von dem gemäß Fig. 1 und 2 nur durch den Antrieb der Abschaltvorrichtung und die Ruhelage der Strombrücke, weshalb für identische Teile aus Fig. 1 und 2 der Einfachheit halber auch gleiche Positionsbezeichnungen wie dort gewählt werden.

Die Antriebsvorrichtung ist äußerlich sichtbar an einem Temperaturfühlrohr 16, welches mit dem Heizrohr 1 wärmeleitend verbunden ist und eine Wärmeausdehnungsflüssigkeit oder eine im ungefährlichen Bereich der Trockengehtemperaturen verdampfende Flüssigkeit 17 enthält.

Das Temperaturfühlrohr 16 endet in einer Druckkammer'18 (Fig. 4 und 5), welche einseitig von einer Springmembran 19 begrenzt ist. Die Springmembran 5" 19 steht unter Zwischenschaltung eines Druckknopfes 11 in kraftschlüssiger Verbindung mit einer Strombrücke 10 (wie in Fig. 1 und 2), welche sich über Druckfedern 12 gegen die hier starr ausgebildete Isolierpreßstoff-Halbschale 2 als Festpunkt abstützt, sich aber im Gegensatz zur Anordnung gemäß Fig. 2 im Ruhezustand in»Ein«-Schaltstellung befindet (Fig. 4), d. h. das auf einer zwischen den Halbschalen eingespannten Isolierplatte 2 α angeordnete Festkontaktpaar 9a, 9b überbrückt, so daß bei einem Undichtwerden des Temperaturfühlrohres 16 bzw. der Druckkammer 18 das Gerät Stromdurchgang hat und dann immer noch wie ein gewöhnlicher Tauchsieder ohne Schaltwerk arbeiten kann.

Die Antriebsvorrichtung ist durch Wahl der Wärmeausdehnungsflüssigkeit 17 bezüglich des Wärmeausdehnungswertes und/oder der Länge des Druckknopfes 11 so bemessen, daß ein Wirksamwerden (Auslenkungen) der Springmembran 19 im abschaltenden Sinne (Fig. 5) erst bei etwa 110° C Heizrohroberflächentemperatur (Fig. 6), d. h. beim Trockengehen, erfolgt. (Die Heizrohroberflächentemperatur im Einschaltzustand in kochendem Wasser beträgt etwa 105° G.)

Das gleiche gilt für die Wahl des Flüssigkeitsverdampfungspunktes, wenn man den beim Verdampfen der Flüssigkeit schnell anwachsenden Druck dazu ausnutzen will, die Membran und damit das Schaltwerk zu betätigen.

Die Wiedereinschaltung des Gerätes erfolgt bei Abkühlung der Heizrohroberflächentemperatur selbsttätig durch sinngemäß rückwärts verlaufende Bewegungen der Schaltteile entsprechend der mit der Abkühlung einhergehenden Kontraktion bzw. Kondensation des im Temperaturfühlrohr 16 enthaltenden Arbeitsmediums. Der Temperaturverlauf geht aus Fig. 6 hervor.

Die Ausführung mit als Trockengehschutz arbeitendem Temperaturregler ist nicht nur für Tauchsieder geeignet und auf diese begrenzt, sondern kann vielmehr auch bei beliebig angeordneten Heizkörpern für alle möglichen Zwecke Anwendung finden, wie beispielsweise als Übertemperaturschutz bzw. Druckbegrenzer in unter Druck stehenden Flüssigkeiten.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Tauchsieder mit im Gehäuse des Handgriffes angeordnetem, von Hand betätigbarem Schaltwerk, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Handgriffes in dem Bereich, hinter dem der Druckknopf bzw. die Druckleiste des nach Art eines an sich bekannten Momenttasters ausgebildeten Schaltwerkes angeordnet ist, einen elastisch ausgebildeten Teil aufweist.

2. Elektrischer Tauchsieder gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastisch ausgebildete Teil des Griffgehäuses die Form einer Griffhalbschale aufweist und vorzugsweise aus Kunststoff besteht.

3. Elektrischer Tauchsieder gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckknopf oder die Druckleiste vorzugsweise mittig unter dem elastischen Teil bzw. unter dem Daumen der den Tauchsiedergriff umfassenden Hand der Bedienungsperson angeordnet ist.

4. Elektrischer Tauchsieder in Abwandlung des Anspruches 1 mit einer im Gehäuse des Handgriffes angeordneten Übertemperaturabschaltvorrichtung, die von einem mit dem Heizkörper in wärmeleitender Verbindung stehenden Temperaturfühler gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckknopf bzw. die Druckleiste in an sich bekannter Weise als Wiedereinschaltvorrichtung ausgebildet ist.

5. Elektrischer Tauchsieder nach Anspruch 4 mit einer Temperaturregelvorrichtung, die aus einem in wärmeleitender Verbindung mit dem Heizkörper stehenden Temperaturfühler und zugehörigem, im Griff angeordnetem Schaltwerk besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die übliche Verstellvorrichtung für die Wahl der Abschalttemperatur innerhalb des Griffgehäuses angeordnet ist bzw. entfällt und der Abschaltbereich oberhalb des Kochpunktes liegt.

6. Elektrischer Tauchsieder nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das die Abschaltung bzw. die Abschaltung und die Wiedereinschaltung bewirkende Stellglied mit den Schaltstücken direkt gekoppelt und vorzugsweise als Springmembran bekannter Art mit Ruhelage in »Aus«-Stellung oder »Aus«-Stellung und »Ein«-

7 8

Stellung ausgebildet ist, das mit einer in I_n Betracht gezogene Druckschriften: einem Temperaturfühler enthaltenden Wärmeaus-

dehnungsnüssigkeit oder bei Erreichen der Ab- ^De^^he Patentschrift Nr. 903 974;

schalttemperatur verdampfenden Flüssigkeit in britische Patentschrift Nr. 758 132;

Verbindung steht. 5 USA.-Patentschrift Nr. 2 666 838.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 909 728/448 1.60