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Temperaturregeleinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Temperaturregeleinrichtung
für eine elektrische Kochplatte mit Ankoch- und Fortkochbereich und einem in der
Kochplatte angeordneten Temperaturfühler mit vorgeschaltetem Verstimmungswiderstand,
deren Energiezufuhr durch einen beheizten, mit Verzögerung wirksam werdenden Bimetall-Heizenergieregler
gesteuert wird.
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Es ist bereits eine Regeleinrichtung zur stufenlosen und temperaturabhängigen
Leistungsregelung für eine elektrische Kochplatte bekannt, die zu diesem Zweck mit
einem die Temperatur des Kochgutes abtastenden Temperaturfühler versehen ist, der
in Reihe mit einem Verstimmungswiderstand (Zusatzwiderstand) und diese Reihenschaltung
parallel zu einem Arbeitsbimetall liegt, das einen Unterbrechungskontakt betätigt.
Der in Reihe mit dem Temperaturfühler liegende Verstimmungswiderstand (Zusatzwiderstand),
der es ermöglicht, daß auch bei kleinen Leistungen eine gleichmäßige Temperatur
der Kochplatte erreicht wird, wird im unteren Regelbereich (für kleine Kochgutmengen)
in den Stromkreis des Temperaturfühlers geschaltet, während im oberen Regelbereich
(für größere Kochgutmengen) der Verstimmungswiderstand mit einem Schaltkontakt überbrückt
wird. Über ein Regelorgan - bestehend aus dem Temperaturfühler und dem Arbeitsbimetall
- wird nach Erreichen einer bestimmten Kochplattentemperatur der Unterbrechungskontakt
betätigt und somit die Beheizung der Kochplatte abgeschaltet. Die nun ausgeschaltete
Kochplatte beginnt sich abzukühlen, desgleichen das Arbeitsbimetall. Dabei wird
der Stromkreis wieder geschlossen und die Kochplatte automatisch wieder eingeschaltet.
Die Beheizung der Platte erfolgt also in mehr oder weniger langen Impulsen.
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Der Nachteil dieser bekannten Regeleinrichtung ist jedoch der, daß
im unteren Regelbereich (für kleinere Kochgutmengen) beim automatischen Kochablauf
die Kochzeit des Kochgutes verhältnismäßig lang ist, da der in Reihe mit dem Temperaturfühler
liegende Verstimmungswiderstand wirksam ist. Unter »automatischem Kochablauf« ist
zu verstehen, daß zu Beginn des Kochprozesses die Kochplatte eingeschaltet und nach
Beendigung des Ankochprozesses automatisch auf Fortkochen geschaltet wird, während
im Gegensatz zum »konventionellen Kochen« bzw. »Kochen mit Handbetrieb« nach Beendigung
des Ankochprozesses durch Hand auf Fortkochen umgeschaltet werden muß.
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Um nun eine sehr kurze Aufheizzeit der elektrischen Kochplatte zu
erreichen, ist bei einem bekannten Bimetall-Energieregler mit beheiztem Arbeitsbimetall
eine Einrichtung zur thermischen Verzögerung in Form einer Metallplatte zwischen
Bimetall und dessen Heizwicklung vorgesehen. Durch diese Maßnahme wird der Bimetall-Energieregler
erst zu einem späteren Zeitpunkt voll wirksam, so daß in der ersten Einschaltperiode
die gesamte Leistungsaufnahme der Kochplatte eingeschaltet ist.
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Dieser bekannte Bimetall-Energieregler weist nun den Nachteil auf,
daß die volle Heizleistung immer über eine konstante Zeit voll eingeschaltet ist,
bevor die Regelung durch das Bimetall beginnen kann. Mit dieser Regeleinrichtung,
der die temperaturabhängige Steuerung.durch einen in -seiner Größe veränderbaren
Widerstand fehlt, kann auch nicht berücksichtigt werden, daß z. B. eine kleinere
Kochgutmenge zu Ankochen die volle Heizleistung nur über eine kürzere Zeitspanne
benötigt als eine größere Kochgutmenge. Weiterhin ist bei dem bekannten Bimetall-Energieregler
von Nachteil, daß die Einrichtung zur thermischen Verzögerung des Regelvorganges
nach Beendigung des Ankochprozesses nicht abgeschaltet wird. Der Bimetall-Energieregler
wird dadurch auch während des Fortkochprozesses in seiner Taktweise becinflußt.
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Die Erfindung ist nun dadurch gekennzeichnet, daß das verzögernde
Wirksamwerden des Bimetall-Heizenergiereglers mittels einem der Temperaturregeleinrichtung
zugeordneten, von Hand zuschaltbaren, an sich bekannten Zeitschaltwerk gesteuert
wird. Durch das Einschalten des Zeitschaltwerkes wird zum Verstimmungswiderstand
des Temperaturfühlers ein Vorwiderstand parallel geschaltet.
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Dadurch, daß der Verstimmungswiderstand und der Vorwiderstand parallel
geschaltet werden, wird die Größe des Verstimmungswiderstandes verändert (verkleinert),
und es fließt somit weniger Strom zu
dem mit dem Temperaturfühler
zusammenarbeitenden beheizten Bimetall.
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Diese Maßnahme wirkt sich in der Weise aus, daß zu Beginn des Kochprozesses
eine hohe Leistung eingesteuert werden kann. Das Kochgut erreicht sehr schnell die
gewünschte Kochtemperatur. Nach Ablauf des Zeitschaltwerkes wird die Parallelschaltung
der beiden Widerstände aufgehoben, so daß wieder eine größere Strommenge zu dem
mit dem Temperaturfühler zusammenarbeitenden beheizten Bimetall fließen kann. Die
Folge davon ist, daß nun das beheizte Bimetall mit der Regelung der Kochplattenleistungsaufnahme
beginnt, was durch periodisches Öffnen und Schließen eines von dem Bimetall gesteuerten,
in der elektrischen Zuleitung zur Kochplatte liegenden Kontaktes erfolgt.
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Mit der neuen Temperaturregeleinrichtung kann also beim automatisierten
Kochablauf bei einer üblichen Knebelstellung des Sollwerteinstellers von 1 bis 7
(unterer Regelbereich für kleinere Kochgutmengen) wahlweise mit zwei unterschiedlichen
Leistungen gekocht werden, und zwar einmal, wie bisher üblich, mit einer niederen
Leistung I von etwa 100 bis etwa 400 Watt und zum anderen nach Ein-bzw. Zuschalten
des Zeitschaltwerkes über eine vorbestimmbare Zeit mit einer höheren Leistung 1I
von etwa 500 bis etwa 1500 Watt. Dadurch wird im letzteren Fall die Ankochzeit und
somit die gesamte Kochzeit des Kochgutes erheblich verkürzt (s. hierzu F i g. 1).
Nach Ablauf dieser Zeit erfolgt durch das Zeitschaltwerk automatisch wieder die
Umschaltung auf eine reduzierte Leistung. Der weitere Kochprozeß läuft dann in der
bisher üblichen Weise ab.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in, der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 den Verlauf der Kochplattenleistungsaufnahme
in Abhängigkeit von der Knebelstellung des Sollwerteinstellers, wobei Kurve I die
Kochplattenleistungsaufnahme darstellt, wie sie mit dem bekannten Regelschalter
bisher erreicht worden ist, und Kurve II die Leistungsaufnahme darstellt, wie sie
mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Reglerschalter erreicht wird, F i g. 2 die
elektrische Schaltung der Temperaturregeleinrichtung und F i g. 3, 4 und 5 Ausführungsbeispiele
eines das verzögernde Wirksamwerden des Heizenergiereglers steuernden Zeitschaltwerkes.
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In F i. g. 2 ist mit 1 ein Heizkörper, z. B. der einer Regelkochplatte
bezeichnet, in deren elektrische Zuleitung die Parallelschaltung eines mit 2 bezeichneten
beheizten Bimetalls mit der Reihenschaltung eines aus einem temperaturabhängigen
Widerstand bestehenden Temperaturfühlers 3 und eines mit 4 bezeichneten Verstimmungswiderstandes
liegt. Parallel zum Verstimmungswiderstand 4 ist ein überbrükkungskontakt 5 geschaltet,
der nur im oberen Regelbereich (Bereich für größere Kochgutmengen und Bratbereich)
geschlossen ist. Weiterhin liegen in der elektrischen Zuleitung ein von dem beheizten
Bimetall 2 betätigbarer Arbeitskontakt 6 und zwei Anschaltkontakte 7.
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Des weiteren ist ein als überbrückungsschalter wirkender Schaltkontakt
8 vorgesehen, der mit einem niederohmig ausgelegten Vorwiderstand 9 in Reihe liegt.
Dieser Vorwiderstand 9 wird im unteren Regelbereich (Kochbereich für kleine -Kochgutmengen)
durch Schließen des Schaltkontaktes 8 mit dem Verstimmungswiderstand 4 parallel
geschaltet, wodurch der Gesamtwiderstand dieser beiden Widerstände erheblich gesenkt
wird. Die Folge ist eine Verringerung des Stromdurchflusses durch das beheizte Bimetall
2. Der Heizkörper 1 der Kochplatte bleibt daher im unteren Regelbereich über einen
vorbestimmbaren Zeitraum voll eingeschaltet, ehe das beheizte Bimetall 2 durch Betätigen
des Arbeitskontaktes 6 mit dem Regelvorgang beginnt. Gesteuert wird der Schaltkontakt
8 von einem Zeitschaltwerk, das einen als Unterbrechungsschalter für ein beheiztes
Arbeitsbimetall 11 wirkenden Schaltkontakt 10 aufweist und in einer an der zum Heizkörper
1 der Kochplatte führenden Netzzuleitung angeschlossenen Leitung 10' liegt.
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Das in F i g. 3 näher dargestellte Zeitschaltwerk besteht im wesentlichen
aus einem am Gehäuse 12 der Temperaturregeleinrichtung befestigten Bügel 14, in
welchem eine mit einem Betätigungsknopf 15 versehene Schaltstange 16 befestigt ist.
Die Schaltstange ist in zwei aus dem Bügel herausgebogene Lappen 17, 18 geführt.
Zwischen dem Betätigungsknopf 15 und dem Lappen 18 ist eine Druckfeder 19 angeordnet.
Durch Eindrücken des Druckknopfes (wie in der Zeichnung dargestellt) wird durch
Schließen des Schaltkontaktes 8 der Verstimmungswiderstand 4 mit dem Vorwiderstand
9 parallel geschaltet. Gleichzeitig wird der Schaltkontakt 10 geschlossen, der somit
das beheizte Arbeitsbimetall 11 des Zeitschaltwerkes einschaltet. Die Schaltstange
16 ist mit einer Einkerbung 20 versehen, in die eine an einem doppelarmigen Hebel
21 befestigte Klinke 22 unter dem Druck einer Drehfeder 23 einrastet. An dem einen
auf die Klinke 22 einwirkenden Hebelarm ist eine Stellschraube 24 angeordnet. Der
andere Hebelarm gleitet auf dem Umfang eines Nockenrades 25. Das Nockenrad ist mit
einem Klinkenrad 26 fest verbunden und erfährt seine Drehbewegung von einem mit
einem Schnappschalter 27 verbundenen Klinkenhebel 28, der von dem beheizten Arbeitsbimetall
11 betätigt wird. Auf das Klinkenrad wirkt eine den Rücklauf verhindernde Sperrklinke
29 ein, die an der Schaltstanze 16 befestiet ist. Die Arbeitsweise dieser Einrichtung
ist folgende: Durch Eindrücken des Betätigungsknopfes 15 werden der Schaltkontakt
8, der den Verstimmungswiderstand 4 und den Vorwiderstand 9 parallel schaltet und
der die Netzverbindung für das Arbeitsbimetall 11 des Zeitschaltwerkes herstellenden
Kontakte 10 geschlossen. Die Schaltstange 16 wird dabei durch die Klinke 22 in dieser
eingedrückten Stellung verriegelt. Das an der Netzspannung angeschlossene Arbeitsbimetall
11 wird aufgeheizt, wodurch sich das freie Ende dieses Bimetalls nach oben biegt,
und zwar so weit, bis sich das Klinkenrad 26 um eine Zahnteilung weitergedreht hat.
Gleichzeitig wird von dem sich nach oben biegenden Arbeitsbimetall 11 der Schnappschalter
27 betätigt, der durch Öffnen seines Kontaktes die Beheizung des Arbeitsbimetalls
11 unterbricht. Es erfolgt eine Abkühlung des Arbeitsbimetalls. Der Schnappschalter
27 springt wieder in seine Ausgangsstellung zurück, und der Aufheizvorgang kann
wieder beginnen. Das Arbeitsbimetall 11 biegt sich wieder durch, und das Klinkenrad
26 wird wieder um eine Zahnteilung weitergedreht. Dieses Spiel wiederholt sich so
lange, bis der auf dem Nockenrand 25 gleitende, zweiarmige Hebel 21 durch
einen
Nocken angehoben und dadurch die Klinke 22 aus der Verriegelung gelöst wird Die
Schaltstange 16 wird dabei durch die Druckfeder 19 in ihre Ausgangsstellung gedrückt,
und der Kontakt 8 und 10 für das Zeitschaltwerk werden geöffnet.
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Ein anderes Ausführungsbeispiel eines Zeitschaltwerkes ist in F i
g. 4 dargestellt. Dabei ist mit 30 der an der Schaltstange 31 befestigte Betätigungsknopf
bezeichnet, der durch Eindrücken den Kontakt 8 und den Kontakt 10, der das beheizte
Arbeitsbimetall 11 an die Netzspannung legt, schließt. An der Schaltstange ist ein
mit einer Zahnteilung 32 versehenes Schaltsegment 33 befestigt, das die Ein- bzw.
Ausschaltstellung des Netzanschlußkontaktes 10 für das Zeitschaltwerk bewirkt. In
dem freien Ende der Schaltstange ist eine Aussparung 34 vorgesehen, die mit einer
Innenverzahnung 35 versehen ist. In diese Innenverzahnung greift ein Zahnrad 36
ein, das mit einer Nockenscheibe 37 fest verbunden und auf einer Achse 38 drehbar
gelagert ist. Die Verriegelung der Nockenscheibe 37 erfolgt durch einen unter der
Zugkraft einer Feder 39 stehenden Anker 40. Die der Feder 39 entgegengesetzte Seite
des Ankers liegt an dem einen Schenkel des U-förmig ausgebildeten, beheizten Arbeitsbimetalls
11 an.
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Die Wirkungsweise dieses Zeitschaltwerkes ist folgende: Durch Eindrücken
des Betätigungsknopfes werden der Kontakt 8, der den Verstimmungswiderstand 4 und
den Vorwiderstand 9 parallel schaltet, und der Kontakt 10, der das Arbeitsbimetall
11 an Spannung legt, geschlossen (wie in der Zeichnung dargestellt). Die Nockenscheibe
37 stützt sich dabei mit einem Nocken auf den einen Schenkel des Ankers 40 ab, wodurch
die Verriegelung der Schaltstange 31 in dieser Stellung erfolgt. Das Arbeitsbimetall
1.1 wird beheizt und lenkt dabei den Anker 40 nach der der Schaltstange abgewandten
Seite aus, wodurch die Verriegelung der Nockenscheibe gelöst und die Nockenscheibe
durch die Kraft der an der Schaltstange angreifenden Zugfeder 41 über das Zahnrad
36 im Uhrzeigersinn weitergedreht wird, bis der andere Schenkel des Ankers die Verriegelung
übernimmt. Die Schaltstange gleitet durch die Federkraft so weit zurück, bis der
bewegliche Kontaktarm des Kontaktes 10 in eine Aussparung 42 des Schaltsegmentes
eingerastet ist und dadurch den Heizstrom zum Arbeitsbimetall 11 unterbricht. Es
erfolgt eine Abkühlung des Arbeitsbimetalls. Bei dieser Abkühlung wird der Anker
durch die Zugfeder 39 wieder in seine Ausgangsstellung zurückgezogen, wobei wiederum
die Verriegelung der Nockenscheibe gelöst und diese sich so weit durchdrehen kann,
bis der am Bimetall 11 anliegende Schenkel des Ankers die Verriegelung wieder übernimmt.
Der bewegliche Arm des Kontaktes 10 gleitet auf einen Zahn der am Schaltsegment
angeordneten Zahnteilung 32, wodurch der Heizkreis zum Arbeitsbimetall 11 wieder
geschlossen wird. Das Schaltspiel wird so lange fortgesetzt, bis sowohl der bewegliche
Kontaktarm des Kontaktes 8 als auch der bewegliche Kontaktarm des Kontaktes 10 in
je einer Aussparung im Schaltsegment einrasten. In dieser Stellung wird dann die
Beheizung des Arbeitsbimetalls 11 nicht wieder eingeschaltet.
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Die jeweilige Stellung des Zeitschaltwerkes kann durch einen Nocken,
der auf der Schaltwalze des den Regelbereich der Temperaturregeleinrichtung einstellenden
Schaltknebels angeordnet ist, bei Aus-Stellung des Schaltknebels (Sollwerteinstellers)
gelöscht werden. Der Nocken kann derart angeordnet sein, daß entweder die Verriegelung
zwischen Anker 40
und Nockenscheibe 37 oder aber die Verriegelung zwischen
Schaltstange 31 und Zahnrad 36 gelöst wird, wobei dann die Schaltstange von der
Zugfeder in ihre Ausgangsstellung zurückgeholt wird und dabei die Kontakte
8 und 10 öffnet.
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Von dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 unterscheidet sich das Beispiel
der F i g. 5, in der für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen gewählt sind,
dadurch, daß das freie Ende der Schaltstange 31 beidseitig mit einer Verzahnung
42 versehen ist, in die zwecks Verriegelung der Schaltstange die Schenkel 43 des
Ankers 40 einrasten. Der Vorteil dieser Ausbildung gegenüber der in F i g. 3 beschriebenen
Ausführung liegt darin, daß durch den Wegfall der Nockenscheibe und durch den Wegfall
des Zahnrades weniger bewegliche und somit störanfällige Teile vorhanden sind. Die
Arbeits- bzw. Wirkungsweise dieses Schaltwerkes ist dabei die gleiche wie die des
in F i g. 4 beschriebenen Zeitschaltwerkes.
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Dieses zeitabhängige, als Zusatzeinrichtung zum Regelschalter ausgebildete
Zeitschaltwerk kann auch bei einem Schalter zur stufenlosen Regelung der Energiezufuhr
elektrischer Kochplatten angebaut werden, wobei an Stelle des temperaturabhängigen
Meßwiderstandes der Kochplatte auch ein zweiter Verstimmungswiderstand vorgesehen
werden kann.