DE2422624B2 - Temperaturbegrenzer - Google Patents
TemperaturbegrenzerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Temperaturbegrenzer mit einem Temperaturfühlorgan, dessen Schaltergehäuse,
das einen bezüglich seiner Schalttemperatur fest eingestellten Schalter enthält, an der Unterseite der
unbeheizten Mittelzone einer Elektrokochplatte angeordnet ist.
Derartige Temperaturbegrenzer sind aus dem DT-PS 11 23 059 und der DT-AS 11 04 087 bekanntgeworden.
Sie besitzen in einem Isolieirgehäuse ein Bimetall und
einen Schnappschalter zur Abschaltung eines Heizleiters. Normalerweise wird nur ein von beispielsweise
drei Heizleitern (be:i 7-Takt-Schaltung) abgeschaltet, so
daß nur knapp die Hälfte der Gesamtleistung abgeschaltet wird. Da Bimetalle in den relativ hohen
Temperaturbereichen, in denen der Temperaturbegrenzer arbeitet, schon sehr labil sind und nur geringe
Betätigungskräfte bringen, ist: die Schalt-Temperaturdifferenz zwischen Ausschalten und Wiedereinschalten
(Schalthysterese) sehr groß. Sie liegt in der Größenordnung von ca. 800C. Daher und wegen der losen
thermischen Kopplung an die Elektrokochplatte, hatten die bekannten Temperaturbegrenzer die Eigenschaft,
nach einmaligem Abschalten erst dann wieder einzuschalten, wenn die Kochplatte abgeschaltet oder auf
<*> einen minimalen Leistungswert eingestellt wurde.
Dadurch ergaben sich aber Schwierigkeiten, wenn von der Kochplatte eine hohe Leistungsabnahme bei hoher
Kochguttemperatur gefordert wurde (z. B. beim Fritieren.).
*5 Aus der US-PS 19 79471 ist ein Schalter bekanntgeworden,
der über zwei Stangen mit geringem Ausdehnungskoeffizienten mit dem Kochplattenrand
verbunden ist und in Abhängigkeit von dessen
Ausdehnung schaltet. Dieser Schalter ist mechanisch hr aufwendig und schaltet nicht trägheitslos, da die
Kochplatte eine relativ große Wärmeträgheit hat. Bei ■ er Ausführung mit einer Kochplatte aus Isoliermatee'al
mit einer nach oben offenen Strahlungsbeheizung ist als Ausdehnungselement ein U-förmiger Träger verendet,
der die ganze Kochplatte überquert. Dabei sind •edoch'auch die unbeheizten Rand- und Mittelzonen
;'faßt Und auch die Kopplung an die Beheizung ist
benfalls sehr schlecht. Auch hier wird also nur die Durchschnittstemperatur der Kochplatte erfaßt, so daß
gegenüber der eingangs beschriebenen Ausführung keine Besserung zu erwarten ist.
Aus der US-PS 36 66 920 ist ein einstellbarer Temperaturregler bekanntgeworden. Er ist in Kontakt
mit dem Kochgefäß angeordnet. Der einen mit Schleichkontakt arbeitenden Bimetallschalter enthaltende
Regler soll seine Wärme im wesentlichen vom Kochgefäß erhalten. Die Heizelemente sollen möglichst
keinen Einfluß auf das Regelergebnis haben.
Aus der DT-PS 9 13 355 ist ebenfalls ein einstellbarer
Temperaturregler bekanntgeworden, der eine Stange besitzt, die in Wärmekontakt mit dem Kochplattenerund'
gebracht ist und sich, gegen unmittelbaren Wärmeeinfluß von den Heizleitern her abgeschirmt,
unter der Kochplatte hindurch erstreckt.
In der Stange befindet sich das temperaturempfindliche Organ. Auch hier wird versucht, die mit der
Wärmeträgheit des Kochplattenkörpers behaftete Temperatur abzufühlen und die unmittelbare Tempera- 3=
turauswirkung der Heizleiter auszuschalten.
Ferner ist durch die DT-OS 2042 681 ein Temperaturschaltgerät
mit einem Ausdehnungselement bekanntgeworden, das über eine Springscheibe ein gesondertes
Schaltelement betätigt. Dieser Temperaturschalter hat ein Schaltergehäuse und ein mit linearer Ausdehnung
arbeitendes Temperaturfühlorgan. Es handelt sich hier jedoch um einen Ausschalter für ein Heißwassergerät.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Temperaturbegrenzer der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der
aufgrund seiner Ausbildung und Anordnung eine Abschaltung in möglichst enger Beziehung von der
Temperatur der Heizleiter mit nur geringer Schalthysterese ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das an dem Schaltergehäuse montierte
Temperaturfühlorgan aus einer Ausdehnungshülse mit größerem thermischem Ausdehnungskoeffizienten als
ein in ihr angeordneter Übertragungsstab besteht und von der unbeheizten Mittelzone aus im wesentlichen
radial nach einer Seite mit geringem Abstand und enger thermischer Kopplung an die Beheizung der Elektrokochplatte
über die die Beheizung aufnehmende Unterseite des Heizringbereiches hinwegragt.
Das gegen hohe thermische Belastung unempfindliehe Temperaturfühlorgan mit Ausdehnungshülse und
Übertragungsstab ist also eng an die Temperatur der Heizleiter gekoppelt, überträgt aber nur relativ wenig
Wärme auf den Schalterkopf mit einem Schnappschalter, der daher als Präzisionsschalter ausgebildet sein
kann und mit einem Schaltweg von nur einem Hunderstel Millimeter arbeiten kann. Der Ubertragungsstab
kann daher direkt auf den Schnappschalter einwirken. Bei einfachster und robustester Bauweise
wird damit ein Temperaturbegrenzer mit höchster Ansprechempfindlichkeit geschaffen. Auch die Anschlüsse
sind im Bereich der unbeheizten Mittelzone rp|a»iv nroblemlos herzustellen. Obwohl die im folgenden
beschriebene Temperaturbegrenzerausbildung mit direkter Einwirkung des Übertragungsstabes auf den
Schnappschalter und mit nur einem Kontakt am Schnappschalter sehr vorteilhaft ist, kann jedoch auch
eine bereits vorgeschlagene Temperaturbegrenzerausführung nach der DT-PS 23 43 834.8 vom 30.8. 1973
oder eine Ausführung nach der vorn gleichen Anmelder gleichzeitig mit der vorliegenden Anmeldung eingereichten
Anmeldung »Schnappschalter« verwendet werden.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine von unten gesehene Ansicht einer Elektrokochplatte mit einem Temperaturbegrenzer,
F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 1I-II in F i g. 1, F i g. 3 ein Detail einer Variante, in einer Schnittdarstellung,
bei der die Schnittlinie quer zu der von Fig. 2
liegt,
F i g. 4 einen Längsschnitt durch einen Temperaturbegrenzer,
F i g. 5 eine vergrößerte Ansicht der Ausdehnungshülse, von ihrem freien Ende her gesehen,
F i g. 6 ein schematisches Schaltbild des Temperaturbegrenzers
im Zusammenwirken mit einem Leistungstakter,
F i g. 7 ein schematisches Diagramm, bei dem jeweils die Temperatur über der Zeit aufgetragen ist und das in
seinem oberen Teil die Verhältnisse am Temperaturbegrenzer und im unteren Teil die am Leistungstakter
veranschaulicht,
F i g. 8 ein Diagramm entsprechend F i g. 7 in einem anderen Betriebszustand.
In Fig. 1 ist eine Elektrokochplatte 11 von unten dargestellt, die, wie auch aus F i g. 2 zu erkennen ist, aus
einem Kochplattenkörper 12 aus Gußmaterial besteht, der an der Unterseite einen Heizringbereich Ü3 besitzt.
Dort liegen in Nuten 14 Heizleiter für die Beheizung 15 in Form von Wendeln. Sie sind in einer als Einbettung 16
dienenden Isoliermasse eingebettet, die die spiralförmig verlaufenden Nuten füllt. Der Heizringbereich wird
nach außen durch eine Ringrippe 17 und nach innen durch eine Ringrippe 18 abgegrenzt. Innerhalb der
Ringrippe 18 liegt eine unbeheizte Mittelzone 19, in deren Mitte ein Mittelauge 20 angegeossen ist, das zur
Befestigung der Kochplatte bzw. von Abdeckungen dient. Insoweit handelt es sich also um eine übliche
Elektrokochplatte.
Im Bereich der unbeheizten Miuelzone 19 ist das einen Schnappschalter 21 (siehe F i g. 4) aufnehmende
Schaltergehäuse 22 eines Temperaturbegrenzers 23 angeordnet. Das Gehäuse besteht aus Isolierstoff,
beispielsweise Steatit, und hat eine im wesentlicher flache rechteckige Form mit zur Ringrippe 18 hin
abgeschrägten Ecken 24. Wie aus F i g. 2 zu erkennen ist sind die Höhenabmessungen des Schaltergehäuses 22
sehr gering und auch die radialen Abmessungen sind se gering, daß das Schaltergehäuse 22 zwischen den
Mittelauge 20 in der Mitte der unbeheizten Mittelzon» und der Ringrippe bequem angeordnet werden kann
Dazu tragen auch die abgeschrägten Ecken 24 bei, dii eine Anpassung an die Form der Mittelzone ermögli
chen.
Etwas außerzentrisch ragt aus der nach außei gerichteten, die abgeschrägten Ecken 24 tragende
Seite des Gehäuses ein Temperaturfühlorgan 25 hervo das aus einer Ausdehnungshülse 26 aus Material m:
relativ hohem thermischem Ausdehnungskoeffizienten und einem darin angeordneten Übertragungsstab 27 aus
Material mit geringem thermischem Ausdehnungskoeffizienten, beispielsweise einem Keramikstab, besteht
(F ig. 4).
Fig. 1 zeigt, daß das stabförmige Temperaturfühlorgan
25 von der unbeheizten Mittelzone aus im wesentlichen radial (gegenüber einem Radius etwas
seitlich versetzt) über den Heizringbereich 13 hinwegragt. Es läuft dabei durch eine Aussparung 28 der
Ringrippe 18 hindurch. Die flache Bauweise des Gehäuses erlaubt es, daß das Temperaturfühlorgan 25
unmittelbar angrenzend an die Unterseite (in den Zeichnungen die Oberseite) der die Heizleiter umgebenden
isoliermasse verläuft, und zwar vorteilhaft sogar in einem gewissen Wärmekontakt, der allerdings wegen
der Ausdehnungsbewegung der Ausdehnungshülse 26 nicht sehr stark sein sollte. An der Außenseite ist dafür
zu sorgen, daß zwischen dem Temperaturfühlorgan mit seiner die Ausdehnungshülse und den Übertragungsstab
verbindenden Justierschraube 29 und der äußeren Ringrippe 17 noch ausreichend Platz für die Ausdehnung
des Stabes verbleibt.
Von der Rückseite des Scraltergehäuses 22, die dem Temperaturfühlorgan 25 gegenüberliegt, führen An-Schlüsse
30 hinweg, die über Leitungen 31 angeschlossen sind. Die Leitungen 31 führen durch eine Isolierdurchführung
32 aus der unbeheizten Mittelzone hinaus. Diese ist, wie aus F i g. 2 zu erkennen ist, mit einer in die
innere Ringrippe 18 hineingestellten flachen dosenförmigen Kappe 33 abgeschlossen, die zusammen mit einer
nicht dargestellten üblichen unteren Plattenabdeckung über eine in das Mittelauge 20 geschraubte Schraube
befestigt ist. Die Kappe 33 dient zum Schutz des den Schalter enthaltenden Teils des Temperaturbegrenzers
vor Staub und anderen störenden Umwelteinflüssen. Die Leitungen 31 können bequem auf beiden Seiten an
dem Mittelauge 20 vorbeigeführt werden, da die Anschlüsse 30 in der Nähe der beiden Schmalseiten des
Schaltergehäuses 22 liegen.
In Fig.3 ist eine abgewandelte Ausführun^sform
dargestellt, bei der bei im übrigen gleicher Ausbildung der unbeheizten Mittelzone und des Temperaturbegrenzers
23 der Heizringbereich der Elektrokochplatte 11 durch ein Blech 34 abgedeckt ist, das die ringförmige
Gestalt des Heizringbereichs 13 hat, jedoch etwas größer ist, so daß es zwischen die Ringrippen 17 und 18
eingepreßt werden kann und sich dann selbst hält. Dieses Blech liegt dicht über der Unterseite der als
Einbettung 16 dienenden Isoliermasse und schließt diese S°
gegen Außeneinflüsse völlig dicht ab (z. B. Staubentwicklung). Gleichzeitig schafft dieses in Wärmekontakt
mit der Isoliermasse bzw. den dazwischen vorragenden, die Nuten 14 voneinander trennenden Rippen stehende
Blech eine ideale Wärmeübertragungsfläche zur engen thermischen Ankopplung des Tcmperaturfühlorgans 25
an die Temperatur des Heizringbereiches. Das Temperaturfühlorgan 25 verläuft dann auch dicht unterhalb (in
der Zeichnung oberhalb) dieses Bleches 34. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist es zu drei Vierteln *°
von einer Abdeckung 35 umschlossen, die die Querschnittsform eines großen Omega hat und aus Blech
gebogen ist. Die Abdeckung 35 ist entsprechend der Längsausdehnung des Temperaturfühlorgans 25 langgestreckt
und liegt mit ihren Flanschen 36 auf dem Blech 6S
34 auf und kann dort beispielsweise durch Punktschwei· ßung befestigt sein. Es ist auch möglich, die Abdeckung
35 vorteilhaft an die Kappe 33 unmittelbar anzuschließen, so daß der gesamte Temperaturbegrenzer umschlossen
und thermisch noch enger an die Elektrokochplatte gekoppelt ist. Trotzdem ist dabei nur das
Temperaturfühlorgan der hohen Temperatur des Heizringbereiches ausgesetzt und kann so sehr schnell
auf Änderungen der Heizleitertemperatur reagieren, während das Schaltergehäuse 22 mit dem temperaturempfindlichen
Schalter im Bereich der unbeheizten Mittelzone, also einem kälteren Bereich liegt. Es ist also
zu erkennen, daß sowohl die Abdeckung 35 als auch das Blech 34 sowohl zum Schutz der Elektrokochplatte und
des Temperaturbegrenzers vor Verschmutzung oder anderen Umwelteinflüssen dient, als auch zur engen
thermischen Kopplung des Temperaturfühlorgans mit möglichst geringer thermischer Trägheit an die
Temperatur der Heizleiter.
Einzelheiten des Temperaturbegrenzers sind in der F i g. 4 zu erkennen. Das bereits beschriebene Temperaturfühlorgan
25 ragt durch eine öffnung des Schaltergehäuses 22 hindurch. Die Ausdehnungshülse 26 besitzt
einen Flansch 37, an dem eine Scheibe 70 zur Vergrößerung des Flansches angesetzt ist. Das Gehäuse
ist einteilig aus keramischem Isoliermaterial, z. B. Steatit, gefertigt und besitzt eine Ausdehnung 40, die zu
einer Seite, d. h. quer zum Ausdehnungselement, hin offen ist und nach der Schaltermontage durch einen
isolierenden Deckel 71 (F i g. 2) verschlossen wird. Der Flansch 37 mit der Scheibe 70 ist von der Seite her in
einen Schlitz SB des Gehäuses im Bereich der öffnung
78 für das Temperaturfühlorgan hineingesteckt und legt dieses somit fest.
In der Ausnehmung 40 ist der Schnappschalter 21 angeordnet. Der Schnappschalter 21 besitzt eine
Schnappfeder 41 mit einer aus dieser herausgebogenen Federzunge 42, die sich an einem Stützlager 43 abstützt.
Der Betätigungspunkt 44, an dem der Übertragungsstab 27 angreift, liegt relativ dicht beim Stützlager 43, so daß
wegen des geringen Hebelarmes der Schalter mit größter Feinfühligkeit schaltet, d.h. seine Schaltdifferenz
zwischen Ausschaltung und Wiedereinschaltung liegt bei einem Weg am Betätigungspunkt 44 von ca.
Vioo mm.
Die Schnappfeder 41 trägt an ihrem freien Ende einen Kontakt 45, der mit einem in einen Schlitz des Gehäuses
von der Seite her eingesteckten und dadurch befestigten und mit dem Anschluß 30 einstückigen Gegenkontaktteil
46 zusammenwirkt. Ein ebenfalls durch Einstecker festgelegtes und aus Blech gebogenes Widerlager 47
sorgt für eine Abstützung der Schnappfeder ir geöffneter Stellung der Kontakte und ist so angeordnet
daß die Schnappfeder nur den unbedingt zur öffnung der Kontakte notwendigen Weg zurücklegt, Aud
dadurch wird die Feinfühligkeit des Schalters verbes sert. Der andere Anschluß 30 ist als ein in einen aus dei
Ausnehmung 40 hinausführenden Schlitz 72 eingesteck ter gebogener Träger 73 in Form eines Blechstreifen!
ausgeführt, dessen in der Ausnehmung 40 liegende: Ende durch seitliches Einstecken in einen Schlitz 7«
festgelegt ist. An dem Träger 73 ist das Basisteil 75 de Schnappschalters 21 angebracht, das an einem Ende da
Stützlager 43 und am anderen Ende die dor angebrachte Schnappfeder trägt. Der Träger 73 stütz
sich im Bereich des Betätigungspunktes 44 an den Gehäuse ab.
Das Gehäuse ist im wesentlichen rechteckig mit dci bereits erwähnten abgeschrägten Ecken 24.
Es wird ein sehr einfach aufgebauter und sch feinfühliger Temperaturbegrenzer geschaffen, der mi
kleinsten Abmessungen auskommt. Der in Fig.4
dargestellte Temperaturbegrenzer kann beispielsweise bei einer wirksamen Länge der Ausdehnungshülse von
nur etwa 45 mm bei einer Temperaturdifferenz von 360 K gegenüber der Raumtemperatur einen Ausdehnungsweg
von ca. 3ViOo mm liefern. Bei einem Schaltweg von Vioo mm zwischen Ein- und Ausschaltung
liegt also die Hysterese des Temperaturbegrenzers bei etwa 10 K. Dies ist außerordentlich wenig
gegenüber ca. 80 K, mit denen man bei Bimetallschaltern rechnen muß. Es ist trotzdem keine Hebelübersetzung
notwendig, sondern der Übertragungsstab kann unmittelbar auf den Betätigungspunkt 44 der Schnappfeder
41 einwirken. Es sei noch erwähnt, daß die Ausdehnungshülse 26 zwar vorzugsweise aus Fertigungsgründen
einen kreisförmigen Querschnitt hat, jedoch auch, insbesondere zur Anpassung an die
Oberfläche des Heizringbereiches, einen anderen Querschnitt, beispielsweise einseitig abgeplattet oder
vierkantig haben kann.
Durch die in Querrrichtung zum Temperaturfühlorgan und damit zum Hauptkraftverlauf ungeteilte
Ausführung des Gehäuses ist sichergestellt, daß in Kraftrichtung keine Elastizitäten auftreten, die zu
unexaktem Schalten führen könnten. Dafür sorgt auch die Tatsache, daß der Schalter und das TemperaturschaUorgan
normalerweise von der Schnappfeder 41 in Kraftschluß gehalten sind.
Es ist zu erkennen, daß auf die Ausdehnungshülse 26 ein Wärmcübertragungsglied 76 in Form einer Blechscheibe
aufgesteckt ist. Dies sorgt einerseits für eine große Wärmeübertragungsfläche für Strahlungs- und
Konvektions-Übertragung und kann durch Kontakt mit Teilen der Kochplatte oder des Bleches 34 auch Wärme
durch Leitung an die Ausdehnungshülse übertragen. Auch ein Abkanten der Scheibe in eine zur Kochplatte
parallele Ebene kann vorteilhaft sein.
Es ist ferner bevorzugt, den Wärmeübergangswiderstand
des Temperaturfühlorgans, ggf. einschließlich der Wärmeübertragungsgliedcr, durch entsprechende
Oberflächenbehandlung zu verringern. Dazu eignet sich eine Beschichtung 77 mit einem hochwäimcbeständigen,
rauhen Lacküberzug, der die relativ glatte und blanke Oberfläche der meist aus Edelstahl bestehenden
Ausdehnungshülse in ihren Wärmeübertragungseigenschaften wesentlich verbessert.
Wie aus den Fig.4 und 5 zu erkennen ist, ist in die
Ausdehnungshülse 26, die aus einem sehr dünnen rostfreien Stahlrohr besteht, an ihrem unteren Ende eine
Justierschraube 80 eingeschraubt. Das dazu in der Ausdehnungshülse 26 vorgesehene Gewinde 81 ist
durch Drücken hergestellt. Obwohl dies das Verfahren ist, das um wenigsten Wandstärke benötigt, kann es
doch vorkommen, daß im Bereich der Gcwindescheitcl das Rohr beim Drücken nahezu durchgeschnitten ist.
Daher ist das Gewinde dadurch hergestellt worden, daß es gegen einen Gewindekern durch eine Iftngsgetciltc
Pinole gedrückt wurde, die drei Abschnitte 82 des Rohres nach innen drückt und dazwischen längsvcrlaufcnde
Ausbuchtungen oder Stege 83 stehen lüßt. In diese
ist kein oder nur wenig Gewinde von innen hineingedrückt, so daß sie einen langsgerichteten Zusammenhalt
im Bereich der Gewindcabschnitte bilden und vor allem auch je zu beiden Seiten des dreiecksförmigen Steges
die volle Materialstarke für das Gewinde ;tur Verfügung haben. Auch dieses Merkmal trägt zur Schaffung eines
schnell und genau ansprechenden Temperaturbegrenzers bei. da es ermöglicht, daß die Ausdehnungshülse
sehr dünn und daher mit geringer Wärmeträgheit ausgeführt werden kann.
Vorteilhaft ist der Übertragungsstab 27 aus Keramikmaterial hergestellt. Dieses hat im gesamten Temperaturbereich
fast keine Wärmeausdehnung, was bei anderen Materialien geringer Wärmeausdehnung meist
nur in einem bestimmten Temperaturbereich gegeben ist. Der Keramikstab hat auch den Vorteil einer sehr
geringen Wärmekapazität, so daß auch hier die
ίο Empfindlichkeit des Temperaturbegrenzers gesteigert
wird.
In F i g. 6 ist die Schaltung des Temperaturbegrenzers
23 im Zusammenwirken mit einem Leistungstakter 50 dargestellt. Der Leistungstakter führt den für die
Beheizung 15 notwendigen Heizleitern der Elektrokochplatte die Energie, und zwar stets die volle Energie,
in Leistungsimpulsen zu, deren Periode und Dauer die durchschnittliche zugeführte Leistung bestimmen. Er
kann üblicher Bauart sein, und im dargestellten schematischen Schaltbild besitzt er einen Schalter 51,
der normalerweise geschlossen ist und von einem Bimetall 52 bei dessen Ausdehnung in der Wärme
geöffnet werden kann. Das Bimetall ist mittels eines Steuerheizwiderstandes 53 beheizt. Die Einwirkung des
Bimetalls 52 auf den Schalter 51 kann mittels eines Betätigungsknopfes 54 gesteuert werden, an dem die
gewünschte Leistung eingestellt wird. Beim dargestellten Beispiel sind in dem Gesamtstromkreis der
Kochplatte der Schalter 51, der Steuerheizwiderstand 53, die Heizleiter zur Beheizung 15 der Kochplatte und
der Schnappschalter 21 des Temperaturbegrenzers hintereinander geschaltet. Das bedeutet, daß der
Stromkreis und damit die Beheizung der Kochplatte und des Energiereglers unterbrochen werden, wenn entweder
der Schnappschalter 2t oder der Schalter 51 (bzw. beide) geöffnet werden. Wesentlich ist, daß der
Temperaturbegrenzer 23 durch seine Ausbildung und Anordnung an der Kochplatte eine derartige Charakteristik
zeigt, daß bei seinem Wirksamwerden seine Schaltperiodc zwischen Ein- und Ausschalten in der
gleichen Größenordnung liegt, wie die Schaltperiode des Encrgiereglers.
Das heißt, daß im Vergleich zu den üblichen Temperaturbegrenzern der Temperaturbegrenzer 23
eine sehr kurze Schaltperiode haben muß. Diese wird einerseits durch die enge Ankopplung des Temperaturfühlorgans
an den Heizringbereich und damit an die Temperatur der Heizleiter und andererseits r1 :h die
sehr geringe Temperaturdifferenz zwischen .nn- und Ausschalten erreicht. Der Temperaturbegrenzer nach
F i g. 4 in der Anordnung nach den F i g. 1 bis 3 ist dazt bestens geeignet. Es ist jedoch auch möglich, andere
Temperaturbegrenzer einzusetzen, die diese Aufgab« erfüllen. Solche sind beispielsweise in der unter den
Titel »Schnappschalter« am gleichen Tage vom gleichei Anmelder eingereichten Anmeldung beschrieben. Aucl
bezüglich des Leistungstakter und der Schaltuni können Abwandlungen getroffen werden. So kan
beispielsweise der Stcucrheizwiderstand 53 auch i
(.0 einen Purallelkreis gelegt werden, der jedoch auch vor
Schalter 51 abhängig ist, und der Temperaturbegrenze braucht nicht die volle Leistung zu schalten, sonder
kann auch eine Teilleistung schalten, obwohl es sch
vorteilhaft ist, wenn er zur Schaltung der gesamte
i>s Leistung eingesetzt ist.
Anhand der F i g. 7 und 8 wird die Funktionsweise di
Steuereinrichtung nach F i g. 6 beschrieben. In F i g. 7 i die normale Arbeitsweise einer Kochplatte versinnbil·
709 635/3
licht, bei der unterhalb der Ausschalttemperatur des
Temperaturbegrenzers, die beispielsweise bei 4050C liegt, gearbeitet wird. Wenn der Schalter 51 des
Leistungstakter eingeschaltet ist, so werden die Heizwiderstände 15 und 5.3 wirksam, und die Temperatur
des Bimetalls des Leistungstakters steigt an (Linien 55), bis der über den Betätigungsknopf 54 einstellbare
Ausschaltpunkt 56 des Leistungstakters erreicht wird. Der Schalter 51 öffnet sich, und die Heizwiderstände 15
und 53 werden ausgeschaltet, so daß die Temperatur am Bimetall sinkt (Linie 57), bis die Schalthysterese
(Temperaturdifferenz zwischen der eingestellten Ausschalttemperatur 58 und der Wiedereinschalttemperatur
59) überbrückt ist und beim Wiedereinschaltpunkt 60 der Leistungstakter den Schalter 51 wieder einschaltet
und somit ein neuer Zyklus beginnt. Dies ist die übliche Arbeitweise eines Leistungstakters. Die Schaltperiode
zwischen zwei Ausschaltpunkten 56 bzw. Wiedereinschaltpunkten 60 liegt dabei normalerweise unter einer
Minute, so daß infolge der Wärmeträgheit der Kochplatte eine gleichmäßige Beheizung möglich ist.
Die Schaltperioden hängen jedoch von dem jeweiligen Betriebszustand ab. Insbesondere die unterschiedliche
Wärmeableitung aus der Kochplatte durch die Unterschiede in Art und Fülle der Koch- bzw. Bratgefäße (der
Temperaturbegrenzer wird wohl am ehesten beim Braten wirksam werden) haben einen großen Einfluß
auf die Schaltperioden.
Es ist aus F i g. 7 zu erkennen, daß der Temperaturbegrenzer bei dem dort dargestellten Funktionsbeispiel
nicht zum Ansprechen kommt. Der Leistungstakter 50 ist zwar so hoch eingestellt, daß die Kochplatte bis dicht
an die zulässige Grenze heran beheizt wird. Der Schnappschalter 21 des Temperaturbegrenzer 23 bleibt
jedoch ständig eingeschaltet, weil die Ausschalttemperaturgrenze 61 des Temperaturbegrenzers nicht erreicht
wird. Es ist jedoch zu erkennen, daß infolge der sehr engen Kopplung das Temperaturfühlorgan 25 des
Temperaturbegrenzers 23 die infolge der Takte in der Energiezuführung entstehenden Temperaturschwankungen
-- in etwas abgeschwächter From — mitgeteilt bekommt. Dies wäre bei einem nicht so eng
gekoppelten Temperaturbegrenzer nicht der Fall. Dort würde die obere Linie in Fig.7, d. h. die vom
Temperaturbegrenzer abgefühlte Kochplattentemperatu., im wesentlichen waagerecht verlaufen. Die Linie
zwischen den beiden sägezahnartigen Kurven zeigt die Einschaltdauer 62 und die Schaltperiode 63 an. Der
Quotient beider ergibt die relative Einschaltdauer und damit die eingestellte Teilleistung.
In Fig.8 ist nun als Beispiel der Fall dargestellt, daß
bei unveränderter Einstellung des Leistungstakters beispielsweise durch Entfernung eines Kochgefäßes auf
der Kochplatte oder durch Ersetzen eines größeren, mehr Wttrme verbrauchenden Kochgefäßes durch ein
kleineres die Temperatur der Kochplatte ansteigen kann. Bei eingeschaltetem Stromkreis steigt daher die
vom Temperaturbegrenzer abgefühlte Temperatur (Linie 64) stärker an und erreicht die fest eingestellte
Ausschalttcmperaturgrenze 61 früher als in Fig.7. In
diesem Fall wird der Ausschaltpunkt 65 des Temperaturbegrenzers erreicht, bevor der Steuerheizwiderstand
53 des Leistungstakters das Bimetall soweit aufgeheizt hat, daß dort der Ausschaltpunkt bzw. die Ausschalttcmperatur
58 des Leistungstakters erreicht worden wäre (dies würde beim Durchlaufen der in F i g. 8 strichlierlcn
Linie erfolgen).
Es ist also zu erkennen, daß am Ausschaltpunkt 65 der Temperaturbegrenzer durch öffnen seines Schnappschalters
2t den Stromkreis des Leistungstakters und der Kochplatte abschaltet. Der Schalter 51 des
Leistungstakters 50 bleibt ständig eingeschaltet, trotzdem sinken wegen der Ausschaltung der Beheizungen
15 und 53 die Temperaturen sowohl an der Kochplatte als auch am Bimetall 52 ab. Wenn die Wiedereinschalt-Temperaturgrenze
66 des Temperaturbegrenzers erreicht ist, so schaltet dieser den Schalter 51 wieder ein,
ίο und die Kochplatte und der Leistungstakter werden
wieder mit Strom versorgt, da der Leistungstakter überhaupt nicht ausgeschaltet hatte. Aus der Darstellung
der Leistungsimpulse ist zu erkennen, daß trotz unveränderter Stellung des Leistungstakters die Einschaltdauer
und vor allem die relative Einschaltdauer verringert wurde. Es ist also zu erkennen, daß der
Temperaturbegrenzer die Taktfunktion des Leistungstakters beim Erreichen einer bestimmten Temperaturgrenze
übernimmt und dann weich und stufenlos die Leistung so weit herabsetzt, daß die höchstzulässige
Temperaturgrenze nicht überschritten wird. Es entsteht also die Kombination zweier vorteilhaft räumlich
voneinander unabhängiger taktender Schaltorgane, von denen das eine einstellbar ist und unterhalb einer
bestimmten Begrenzungstemperatur allein wirksam ist und von dieser nicht beeinflußt wird, während bei
Erreichen einer bestimmten Begrenzungstemperatur das andere Schaltorgan die Taktfunktion des ersten
übernimmt. Dabei ist es wichtig, daß in gewissen
Grenzen die vorbestimmten Schaltperioden vom Temperaturbegrenzer und Leistungstakter in der
gleichen Größenordnung liegen. Der Idealfall ist gegeben, wenn beide vorbestimmten Schaltperioden
gleich sind. Sie können jedoch auch teilweise bis zum
Mehrfachen voneinander abweichen, sofern dadurch noch keine störenden Temperaturschwankungen auf
das Kochgefäß durchgeleitet werden. Es darf jedenfalls nicht vorkommen, daß durch eine extrem lange
Schaltperiode des Temperaturbegrenzers die Kochplat-
te und damit auch der Leistungstakter für lange Zeit außer Betrieb gesetzt wird, so daß die Hausfrau infolge
der Abkühlung des Kochgefäßes meint, sie habe zu wenig Leistung eingestellt und dann den Leistungstakter
höher dreht. Das würde ihr anfänglich gar nichts
nützen, und beim nächsten Ausschalten des Temperaturbegrenzers wäre die Ausschaltperiode dann noch
länger. Wenn hier von einer vorbestimmten Schallperiode gesprochen ist, so soll das die Schaltperiode des
jeweiligen Schaltorgans im Falle seines Wirksamwcr-
dens bedeuten. So ist beispielsweise aus F i g. 7 zu erkennen, daß die tatsächliche Schaltperiodc des
Leistungstakters zwar kurz ist und eine endliche Länge hat, daß jedoch die tatsächliche Schaltperiode des
Temperaturbegrenzers, da er überhaupt nicht wirksam
wird, theoretisch unendlich lang ist. Trotzdem ist seine
vorbestimmte Schaltperiode, die beispielsweise aus
Fig.8 zu erkennen ist, in der Größenordnung
derjenigen des Energiereglers.
Es wird eine Steuereinrichtung geschaffen, die für die
Hausfrau besonders übersichtlich und trotzdem in ihrer
Wirkung ausgezeichnet ist. Die Hausfrau stellt am Leistungstakter eine bestimmte Leistungsstufe ein und
diese Leistung wird im Falle der Überschreitung einer Höchsttemperatur stufenlos herabgesetzt. Bekanntlich
wird ja die Einstellung von Leistungsstufen von vielen
Hausfrauen vorgezogen, da die Einstellung einer Temperaturstufe wie bei Automatikreglern eine Umgewöhnung
der Hausfrau und ein aewisses abstraktes
Denken voraussetzt. Auch baulich ist die Steuereinrichtung sehr einfach, da ein die Forderungen erfüllender
Temperaturbegrenzer, wie aus F i g. 4 zu ersehen ist, sehr einfach herstellbar ist und auch ein Leistungstakter
keinen großen Bauaufwand zu haben braucht. Trotzdem
sind zwischen Leistungstakter und Kochplatte nur rein elektrische Zuleitungen notwendig, was gegen
einem Automatikregler einen baulichen Vorteil stellt.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (17)
1. Temperaturbegrenzer mit einem Temperaturfühlorgan, dessen Schaltergehäuse, das einen bezüglich
seiner Schalttemperatur fest eingestellten Schalter enthält, an der Unterseite der unbeheizten
Mittelzone einer Elektrokochplatte angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das an dem
Schaltergehäuse (22) montierte Temperaturfühlorgan (25) aus einer an sich bekannten Ausdehnungshülse
(26) mit größerem thermischem Ausdehnungskoeffizienten als ein in ihr angeordneter Übertragungsstab
(27) besteht und von der unbeheizten Mittelzone (19) aus im wesentlichen radial nach
einer Seite mit geringem Abstand und enger thermischer Kopplung an die Beheizung (15) der
Elektrokochplatte (11) über die die Beheizung (15) aufnehmende Unterseite des Heizringbereiches (13)
hinwegragt.
2. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Schalter (21)
aufnehmende Gehäuse (22) im Randbereich der unbeheizten Mittelzone (19) angebracht ist und den
Bereich des Mittelpunktes der Elektrokochplatte (11) freiläßt.
3. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturfühlorgan
(25) durch eine Aussparung (28) an einer den Heii'ringbereich (13) der Elektrokochplatte (11)
gegen die unbeheizte Mittelzone (19) abgrenzenden Ringrippe (18) ragt.
4. Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
Temperaturfühlorgan (25) unmitielbar unter der Einbettung (16) der Heizleiter für die Beheizung (15)
verläuft.
5. Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennreichnet, daß das
Temperaturfühlorgan (25) unmittelbar unter einem die Unterseite des Heizringbereiches (13) abdeckenden
Blechs (34) verläuft.
6. Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprüche Ii bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Temperaturfühlorgan (25) von einer nach unten geschlossenen Abdeckung (35) teilweise umschlossen
ist.
7. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung ein
Ω-förmiges Blech ist, dessen Flansche (36) zur Elektrokochplatte (11) hin gerichtet sind.
8. Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Abdeckung (35) an dem Blech (34) angebracht ist.
9. Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das
Temperaturfühlorgan (25) bzw. seine Abdeckung (35) zur Kontakt-Wärmeübertragung mit der Elektrokochplatte
(11) in Berührung steht.
10. Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der
Übertragungsstab (27) ohne Übersetzung direkt auf die Schnappfeder (41) eines Schnappschalters (21)
einwirkt.
11. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungspunkt
(44), an dem der Übertragungsstab (27) an der Schnappfeder (41) angreift, nahe bei dem Stützlager
(43) für die Federzunge (42) des Schnappschalters
(21) liegt.
12. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 10 oder
11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnungshülse
(26) an ihrem schalterseitigen Ende einen Flansch 37 besitzt, der in das einteilige, seitlich
offene und von einem Deckel (7t) abgedeckte Schaltergehäuse (22) eingesteckt ist.
13. Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das
Temperaturfühlorgan unter dem Druck der Schnappfeder (41) des Schnappschalters (21) kraftschlüssig
festgelegt ist.
14. Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das
Schaltergehäuse (22) an der Seite, an der das Temperaturfühlorgan (25) aus ihm hervorragt,
abgeschrägte bzw. abgerundete, sich der Rundung der unbeheizten Mittelzone (19) der Etektrokochplatte
(11) anpassende Ecken (24) hat.
15. Temperaturbegrenzer nach einem der Anspruchs 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß an dem
Temperaturfühlorgan (25) Wärmeübertragungsglieder (76) angebracht sind.
16. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungsglieder
(76) auf das Temperaturfühlorgan (25) aufgeschobene Scheiben sind.
17. Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprüche
1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturfühlorgan (25) eine die Wärmeaufnahme
vergrößernde Eleschichtung (77) besitzt.
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