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Elektrischer Schalter zur stufenweisen Steuerung von Elektrogeräten
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter zur stufenweisen Steuerung
von Elektrogeräten, insbesondere Elektrokochplatten mit wenigstens drei Heizwiderständen,
wobei der Schalter insgesamt wenigstens vier den Heizwiderständen zugeordnete Anscalußklemnen,
wenigstens zwei Zuleitungsklemmen für den Netzanschluß und diese je nach Einstellung
des Schalters wahlweise verbindende Kontaktelemente besitzt und ei dem die höheren
Leistungstufen durch Parallel- und Einzelschaltung der Heizleiter und die niedrigeren
Leistungs-
-stufen durch Serienschaltung der Heizleiter erzielt
werden.
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Derartige Schalter, die normalerweise eine Aus-Stufe und sechs Leistungsstufen
haben, werden unter der Bezeichnung "7-Takt-Schalter" zur Steuerung von E lektrokochpl
at ten verwendet. Bei einem solchen Schalter,- der Kontakteleneunte in Form von
Kontaktfedern hat, die durch eine Nockenwelle betätigt werden, ist die Anordnung
der Zuleitungs- und Anschlußklemmen wie folgt: Auf einer Seite eines Isoliersockels
liegen die beiden Zuleitungsklemmen für den Netzanschluß, wänrend auf der anderen
Seite des Schalters die vier Anschlußlclemmen liegen, die an die vier sich ergebenden
Anschlußpunkte der drei hintereinandergeschalteten Heizleiter führen.
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Die Schaltfolge des Schalters ist folgendermaßen: In der höchsten
Leistungsstufe werden alle drei Heizleiter parallelgeschaltet, in der nächst-niedrigeren
sind zwei Heizleiter parallelgeschaltet und in den beiden darauffolgenden niedrigeren
Heizstufen ist jeweils ein Heizleiter stromdurchflossen. In der Stufe mit der zweitschwächsten
Leistung sind zwei Heizleiter in Serie hintereinandergeschaltet und in der niedrigsten
Leistungsstufe sind alle drei Heizleiter in Serie hintereinandergeschaltet. In der
niedrigsten Leistungsstufe ist also der eine Pol der Netzzuleitung an einem Enapunkt
der hintereinandergeschalteten Widerstände und der andere Pol an den anderen Endpunkt
gelegt.
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Die Elemmanordnung und die sich daraus erhebende Lage der Kontakttedern
bestimmt die Baugröße des Schalters.
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Der bekannte Schalter baut relativ lang, was besonders störend ist,
wenn der Einbau in eine flache Kocheinheit erfolgen soll. Ferner ist die Baugröße
auch mit bestimmend für den HerstellungsauSwand des Schalters.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schalter der ein gange erwähnten
Art zu schaffen, der sich in einer geringen Baugröße und mit geringem Aufwand herstellen
läßt.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in der
Leistungsstufe mit der zweitschwächsten Leistung Kontaktelemente die Zuleitungsklemmen
mit den Anschlußklemmen verbinden, die wenigstens drei Heizleiter in Serienschaltung
hintereinander schalten, und daß durch Verbindung beider Anschlußklemmen eines der
Heizleiter durch ein Eontaktelement dieser Heizleiter kurzgeschlossen ist.
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Vorzugsweise kann der Schalter je drei einander gegenüberliegende
Anschluß- bzw. Zuleitungsklemmen mit den zugehörigen Kontakten bzw. Kontaktelementen
besitzen.
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Es ist zu erkennen, daß auf diese Weise die Baugröße, die bei dem
bekannten Schalter durch den Mindestabstand
zwischen den vier Anschlußklemmen,
die auf einer Seite lagen, bestimmt war, nunmehr auf 3/4 gesenkt werden kann.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen
und der Beschreibung im Zusammenhanb nit den Zeichnungen hervor. Sinhusführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Ansicht eines Schalters nach der Erfindung, in Fig. 2 von
unten gesehen, Fig. 2 eine Seitenansicht des Schalters, Fig. 3 eine Draufsicht auf
den Schalter bei abgenommener Schaltnockenwelle und dem Träger dafür, Fig. 4 ein
schematisches Schaltbild des Schalters und des Elektrowärmegerätes der in Fig. 5
mit 2 bezeichneten Schaltstellung und Fig. 5 ein weiter vereinfachtes schematisches
Schaltbild des Schalters in seinen insgesamt sieben Schaltstellungen.
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In den Fig. 1 bis 3 ist ein Schalter 11 dargestellt, der einen tragenden
Grundkörper in Form eines Sockels 12 aus Isoliermaterial besitzt. An den Sockel
12 ist ein aus Blech .im wesentlichen U-förmig gebogener Träger 13 mit seinen freien
Schenkeln angebracht und mittels durch Offnungen
14 des Sockels
12 reichender Lappen 15, die durch Umbiegen gesichert sind, befestigt. In dem Träger
13 ist eine Schalt-Nockenwelle 16 beidseitig gelagert, die in an sich bekannter
Weise Schal-tnocken 17 trägt. Zur Betätigungsseite des Schalters 11 hin ragt ein
einseitig abgeflachter \«SellenstumpE 18, auf dem ein nicht dargestellter Betätigungsknopf
drehfest angebracht werden kann. Zu beiden Seiten des Sockels sind insgesamt sechs
Klenu;ien angeordnet, von denen zwei an diagonal gegenüberliegenden Ecken angebrachte
Klemmen die Zuleitungsklemmen P 1 und P 2 für den Netzanschluß sind. Den Zuleitungsklemmen
P 1 und P 2 liegen auf jeder Seite zwei Anschlußklemmen A 1, A 2, A 3, A 4 gegenüber,
die mit den einzelnen Anschlußpunkten von Heizleitern zu verbinden sind. Wie aus
den Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, besitzen die Klemmen Steck-Anschlußfahnen 19,
die senkrecht zum Sockel 12 stehen. Um die Durchverdrahtung beim Anschluß benachbarter
Schalter zu ermöglichen; besitzen die beiden Zuleitungsklemmen P 1 und P 2 jeweils
zwei Anschlußfahnen 19.
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In Fig. 3 ist die Draufsicht auf den Sockel 12 bei abgenommene Träger
13 mit der Schalt-Nockenwelle gezeigt.
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Der Sockel besitzt an der in Fig. 2 oberen Seite vorstehende Rippen
20, die, abwechselnd von der einen und anderen Seite des Schalters ausgehend, die
einzelnen Kontaktbahnen voneinander weitgehend trennen. Auf der in Fig. 3 sichtbaren
Oberseite des Sockels 12 sind Kontaktstücke 21 für jede Klemme zu erkennen, die
vorzugsweise einstückig mit den zugehörigen Anschlußfahnen 19 ausgebildet sind.
Die Anschlußfahnen ragen durch Öffnungen im Sockel 12 hindurch.
In
jeder der zwischen den Rippen 20 gebildeten AusnehSmungen ist ein Kontaktelement
K angeordnet, das als Kontaktfeder ausgebildet ist. Die Kontaktfedern'sind jeweils
an einer Seite an einem Kontakt stück 21, beispielsweise durch Punktschweißung,
angebracht und wirken mit ihrem anderen Ende näit Kontakten 22 auf. dem gegenüberliegenden
Kontaktstück 21 zusammen. In ihrem Mittelbereich besitzen sie AuBwärts-Biegungen
23, auf die die iSchaltnocken 17 einwirken, um die Kontaktelemente K an die Kontakte
22 anzulegen. Im dargestellten Beispiel sind die Kontakte im nicht niedergedrückten
Zustand offen und werden durch Niederdrücken entgegen ihrer Selbstfederwirkung geschlossen.
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Die Kontaktfeder K 1 ist an dem Kontaktstück der Anschlußklemme A
3 angebracht und wirkt mit dem Kontakt 22bzw.
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dem Kontaktstück 21 der Zuleitungsklemme P 2 zusammen; das Kontaktelement
K 2 ist an der Anschlußklemme A 4 angebracht und wirkt ebenfalls mit der Zuleitungsklemme
P 2 zusammen, während die an der Anschlußklemme A 1 angebrachten Kontaktelemente
K 3 und K 4 mit der Anschlußklemme A 4 bzw. der Zuleitungsklemme P 1 zusammenwirken.
Das auf der anschlußfernen Seite liegende Kontaktelement K 5 ist an der Anschlußklemme
A 2 angebracht und wirkt mit der Zuleitungs- bzw. Polklemme P 1 zusammen.
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Wie bereits erwähnt, werden die Kontaktelemente K unabhängig voneinander
von ihren einzelnen zugeordneten Schaltnocken 17 betätigt. Die Form der einzelnen
Schaltnocken kann auf Grund der im folgenden beschriebenen Schaltung leicht gefunden
werden und ist daher nicht detailliert beschrieben.
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Wie aus Fig. 4 zu erkennen ist, besitzt ein Elektrowärmegerät 25,
beispielsweise eine Elektrokochplatte, drei
Heizleiter N 1, N 2,
N 3. Bei einer häufig verwendeten Ausführungsform beträgt die Leistung des Heizleiters
N 1 850 W, die des Heizleiters N 2 300 W und die des Heizleiters N 3 850 W. Die
Nenneistung der Kochplatte beträgt damit 2000 W. Die Heizleiter N 1, N 2 und N 3
sind in dieser Reihenfolge hintereinandergeschaltet.
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Der freie Anschlußpunkt des Heizleiters N 1 ist mit dem Anschlußpunkt
A 1 verbunden und der freie Anschlußpunkt des Heizleiters N 3 mit dem Anschluß A
3.
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An den Stellen, wo die Heizleiter N 1 mit N 2 bzw.
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N 2 mit N 3 verbunden sind, sind Leitungen angeschlossen, die zu den
Anschlußklemmen A 4 bzw. A 2 führen.
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Die Zuleitungsklemmen P 1 und P 2 sind mit einem Stromnetz 26 verbunden.
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In Fig. 5 sind schematisch die einzelnen Verbindungen dargestellt,
die die Kontaktelemente K in den einzelnen Leistungsstufen 0 bis .6 herstellen.
Die Stufe 0 entspricht dem ausgeschalteten Zustand, d.h. keines der Kontaktelemente
K stellt eine Verbindung zwischen den Klemmen her. An dieser Stelle haben also alle
Schaltnocken eine Ausnehmung, so daß alle Kontaktfedern von ihren Gegenkontakten
abgehoben sind. In der Leistungstufe 6 drücken die entsprechenden Schaltnocken 17
die Kontaktelemente K 1, K 2, K 4 und K 5 nieder, so daß die Zuleitungsklemme P
2 mit den Anschlußklemmen A 3 und A 4 und die Zuleitungsklemme P 1 mit den Anschlußklemmen
A 1 und A 2 verbunden sind. Es ist zu erkennen, daß dadurch alle drei Heizleiter
N 1, N 2 und N 3 parallelgeschaltet sind, so daß an jedem ihrer Anschlußpunkte die
volle Netzspannung liegt und sie insgesamt, unter Bezugnahme auf das oben genannte
Beispiel, die.Nennleistung von 2000 W aufnehmen.
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In der LeistungsstuSe 5 ist bei sonst gleicher Schaltung durch Abheben
des Kontaktelementes K 4 der Anschluß zwischen der Zuleitungsklemme P 1 und der
Anschiußklemme A 1 unterbrochen, so daß der Heizleiter N 1 ausgeschaltet ist und
nur noch die Heizleiter N 2 und N 3 ihre volle Leistung, d. h. 1150 W aufnehmen.
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Zur Schaltung der Leistungsstufe 4 wird durch weitere Drehung an dem
Einstellknopf bzw. der Schalt-Nockenwelle 16 auch dss Kontaktelement K 2 abgehoben,
so daß die Zuleitungsklemmen P 1 und P 2 durch die Kontaktelemente K 5 und K 1 nur
noch mit den Anschlußklemmen A 2 und A'3 verbunden sind. Bei dieser Schaltung ist
aus Fig. 4 zu erkennen, daß nur noch der Heizwiderstand N 3 von Strom durchflossen
ist.
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In der Leistungsstufe 3 wird die Verbindung zwischen P 2 und A 3 durch
Abheben des Kontaktelementes K 1 aufgehoben und die Zuleitungsklemme P 2 mit A 4
durch das Kontaktelement K 2 verbunden. Es ist dann nur der Heizleiter N 2 mit der
geringeren Leistung von 300 W unter Strom.
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In der Leistungsstufe 2 werden die in der Leistungsstufe 3 bestehenden
Verbindungen gelöst und folgende neue Verbindungen hergestellt: Das Kontaktelement
K 1 verbindet die Zuleitungsklemme P 2 mit der Anschlußklemme A 3 und das Kontaktelement
K 4 verbindet die Zuleitungsklemme P 1 mit der Anschlußklemme A 1. Würden nur diese
Verbindungen vorliegen, wie es in der Leistungsstufe 1 der Fall ist, so wären, wie
aus Fig. 4 zu erkennen ist, alle drei Heizleiter N 1, N 2, N 3 in Serie hintereinandergeschaltet,
so daß sich wegen des erhöhten Widerstandes nur eine Leistung von 170 W ergeben
würde. In der Leistungsstufe 2 verbindet jedoch das Kontaktelement K 3 die Anschlußklemmen
A-1 und A 4 miteinander, so daß der Heizleiter N 1
über diese Verbindung
kurzgeschlossen ist. Die volle Netzspannung liegt also an dem Anschlußpunkt zwischen
den beiden Heizleitern N 1 und N 2 sowie dem freien Anschlußpunkt des Heizleiters
N 3. Die Schaltung wirkt also so, als wenn die Heizleiter N 2und N 3 hintereinandergeschaltet
wären und es ergibt sich eine Leistung von 220 W. Die Leistungsstufe 2 ist auch
in Fig. 4 dargestellt.
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Es ist zu erkennen, daß diese Schaltfolge es ermöglicht, den Schalter
kleiner und mit geringerem Bauaufwand herzustellen als die bisherigen Schalter.
Die Zahl der benötigten Kontaktelemente bleibt gleich, jedoch die Anordnung ist
erheblich verbessert und die Baugröße kann gesenkt werden. Da sich die Baugröße
des Schalters bei vielen Anwendungsfällen unmittelbar auf die Baugröße der gesamten
Kocheinheit auswirkt, macht eine Längeneinsparung an dem Schalter von ca. 10 mm,
die bei einer Ausführungsform erzielt wurde, eine erhebliche Einsparung an Gesamtkosten
für die Herstellung der gesamten Kocheinheit aus. Der Schalter ist in den Figuren
ohne den häufig noch vorgesehenen Signalkontakt für eine Kontrollampe dargestellt.
Die zusätzliche Anordnung eines solchen Signalkontaktes, der eine weitere Polklemme
und eine weitere Anschlußklemme sowie ein weiteres Kontaktelement notwendig macht,
stellt keine wesentliche Schwierigkeit dar. Die Einsparung an Baulänge bleibt erhalten.