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Die
vorliegende Erfindung betrifft wärmeempfindliche
Steuerungen/Regelungen für
elektrische Heizelemente und insbesondere für elektrische Dickfilmheizelemente,
die in Flüssigkeitsheizgefäßen verwendet
werden.
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Sogenannte
elektrische Dickfilmheizelemente umfassen eine Heizbahn mit elektrischem
Widerstand, die auf einem elektrisch isolierendem Substrat abgeschieden
ist, zum Beispiel gedruckt ist, welches typischerweise als eine
Keramik- oder eine isolierende Metallträgerplatte vorgesehen ist. Bei
Flüssigkeitsheizgefäßen kann
die Metallträgerplatte
durch die Basis des Gefäßes selbst
gebildet sein oder durch eine in einer Öffnung in der Basis des Gefäßes angebrachte
Platte. Beispiele solcher Heizelemente sind beispielsweise in WO96/18331
und WO96/17497 gezeigt.
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Typischerweise
weist die Heizbahn einen gewundenen Pfad auf, der in einem Paar
von Anschlüssen
endet, durch die die Bahn mit Strom versorgt wird. Die Stromzufuhr
zu der Bahn wird normalerweise durch eine wärmeempfindliche Steuerung/Regelung
gesteuert/geregelt, die derart wirkt, dass sie einen Satz von Kontakten
in der Steuerung/Regelung öffnet,
um die Stromzufuhr zu der Bahn zu unterbrechen, beispielsweise für den Fall,
dass sich das Heizelement überhitzt.
Stromdurchführungen
können
an die Anschlüsse
gelötet
sein und mit der Steuerung/Regelung verbunden sein, oder, wie in GB-A-2283156
gezeigt ist, kann die wärmeempfindliche
Steuerung/Regelung mit Federkontakten versehen sein, die eine elektrische
Verbindung mit den Anschlüssen
herstellen, wenn die Steuerung/Regelung am Heizelement angebracht
wird.
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Ein
neuerer Vorschlag des Anmelders in
GB 2322274 ist
es, den an dem Heiz element vorgesehenen Kontakt als ein Paar von
Schaltkontakten zu verwenden, wobei der andere Kontakt in einer
Steuerung/Regelung oder einer Steuer/Regeleinheit vorgesehen ist,
die gegenüber
dem Heizelement montiert ist. Im Fall, dass das Heizelement sich überhitzt,
wirkt ein in guten thermischen Kontakt mit dem Heizelement angeordneter
Bimetallaktuator derart, dass er den Steuer/Regelkontakt von dem
Heizkontakt anhebt, um die Zufuhr von Energie zum Heizelement zu unterbrechen,
wodurch ein ernsthaftes Überhitzen des
Heizelements und möglicher
Schaden am Flüssigkeitsheizgefäß verhindert
wird.
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Bei
früheren
Vorschlägen
sind der an der Steuerung/Regelung angebrachte Kontakt und der Bimetallaktuator
getrennt in der Steuerung/Regelung angebracht. Dies ist jedoch hinsichtlich
Herstellungstoleranzen und Kosten uneffizient. Die vorliegende Erfindung
hat zum Ziel, diese Nachteile zu überwinden, und in einem ersten
Aspekt stellt die Erfindung daher eine wärmeempfindliche Steuerung/Regelung für ein elektrisches
Dickfilmheizelement bereit, umfassend einen Bimetallaktuator, der
so angeordnet ist, dass er einen guten Wärmekontakt mit dem Heizelement
herstellt, sowie einen beweglichen elektrischen Kontakt zum Eingriff
mit einem am Heizelement vorgesehenen Kontakt, wobei der bewegliche Kontakt
betriebsgemäß derart
mit dem Bimetallaktuator gekoppelt ist, dass er sich bei Gebrauch
nach einer Betätigung
des Aktuators außer
Eingriff mit dem Heizelementkontakt bewegt, um die Stromversorgung
mit dem Heizelement zu unterbrechen, wobei der Bimetallaktuator
und der bewegliche Kontakt an einem gemeinsamen Blattfedermittel
angebracht sind, welches bei Gebrauch federnd wirkt, um den Aktuator
in Wärmekontakt
mit dem Heizelement und dem beweglichen Kontakt in elektrischem
Kontakt mit diesem vorzuspannen.
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Daher
wird gemäß diesem
Aspekt der Erfindung das Erfordernis für separate Halterungen für den beweglichen
Kontakt und den Aktuator vermieden und eine gemeinsame Blattfeder
wird verwendet, um sowohl den Aktuator als auch die Kontakte anzubringen
und diese jeweils federnd in thermischen und elektrischen Kontakt
mit dem Heizelement vorzuspannen. Die Blattfedermittel führen auf
diese Weise eine zweifache Funktion aus, was eine Verdopplung von
Teilen vermeidet. Ferner können
der Kontakt und der Aktuator vormontiert werden, bevor sie in einer Steuer/Regeleinheit
angebracht werden, beispielsweise um dadurch die Zusammenbauzeit
und Kosten zu verringern. Es ermöglicht
darüber
hinaus eine genaue Positionierung der jeweiligen Komponenten relativ
zueinander. Ferner weist die Blattfeder eine relativ niedrige Wärmekapazität auf, wodurch
die von dem Aktuator abgeleitete Wärme verringert wird, so dass
sein thermisches Ansprechvermögen
verbessert wird.
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Die
Erfindung erstreckt sich auch auf solch eine Vormontierung, so dass
in einem zweiten Aspekt die Erfindung eine Anordnung zur Verwendung
in einer wärmeempfindlichen
Steuerung/Regelung für
ein elektrisches Dickfilmheizelement bereitstellt, wobei die Anordnung
einen Bimetallaktuator und einen beweglichen elektrischen Kontakt
umfasst, wobei der Bimetallaktuator und der Kontakt an einem gemeinsamen
Blattfedermittel angebracht sind, das in Gebrauch federnd wirkt,
um den Aktuator in Wärmekontakt
mit dem Heizelement und den beweglichen Kontakt in elektrischem
Kontakt mit diesem vorzuspannen.
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Das
Blattfedermittel kann in einer einfachen Ausführungsform eine einzige Schenkelblattfeder umfassen,
wobei der Aktuator und der Kontakt an unterschiedlichen Montagestellen
an der Blattfeder angebracht sind. In der bevorzugten Ausführungsform kann
das Blattfedermittel jedoch eine Blattfeder umfassen, die wenigstens
zwei verbundene Schenkel aufweist, die jeweils den Aktuator und
den Kontakt halten. Dies ist bevorzugt, so dass die Vorspannkraft der
jeweiligen Komponenten durch Wählen
der geeigneten Federkraft in jedem Schenkel derart angepasst sein
kann, dass sie die erforderlichen Bedingungen erfüllt.
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Vorzugsweise
ist der Aktuator ein Bimetallaktuator, vorzugsweise ein einschnappend
wirkender Aktuator, und noch bevorzugter einer des in
GB 1542252 beschriebenen Typs.
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Auch
GB-A-21949217 offenbart eine wärmeempfindliche
Steuerung/Regelung für
ein elektrisches Heizelement, wobei das Heizelement in Antwort auf
eine Betätigung
eines einschnappend wirkenden Bimetallaktuators ausgeschaltet wird.
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Im
Fall eines solchen Aktuators kann der Aktuator typischerweise gegenüber dem
Heizelement mit einer Federkraft von 25 g vorgespannt werden, obwohl
niedrigere Kräfte
verwendet werden können. Eine
Vorspannkraft von 25 g sichert einen guten Wärmekontakt zwischen dem Aktuator
und dem Heizelement und ermöglicht
eine thermische Verformung des Heizelements, ist aber ist nicht
so groß,
dass sie die Betriebscharakteristik des Aktuators verändert. Der
Aktuator ist vorzugsweise mit seiner Zunge an dem Blattfederelement
angebracht, so dass er am Heizelement um seinen Umfang herum angreift,
wodurch eine große
Fläche
von Wärmekontakt
erhalten wird, wobei das Erfordernis für eine Wärmesenkenkomponente, die teuer
ist, vermieden wird.
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Die
Kontaktkraft sollte ausreichend sein, um einen guten elektrischen
Kontakt zwischen dem beweglichen Kontakt und dem Heizelementkontakt
sicherzustellen, aber nicht so groß, dass sie nicht durch den
Aktuator überwunden
werden kann. Für
einen reinen Silberkontakt ist eine Kontaktkraft von 10 g für Zwecke
des elektrischen Kontakts geeignet und kann durch die Aktuatorbetätigungskraft
leicht überwunden
werden, die typischerweise im Bereich von 250 g liegt. Für Silberlegierungskontakte
würde eine höhere Federkraft
für einen
befriedigenden elektrischen Kontakt notwendig sein.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
ist das Blattfederelement allgemein U-förmig, wobei der Kontakt und
der Aktuator an den jeweiligen Seitenschenkeln des U angebracht
sind. Der Schenkel, an dem das Kontaktelement angebracht ist, ist
vorzugsweise derart angeordnet, dass er einen beweglichen Abschnitt
des Aktuators derart überlappt,
dass dann, wenn sich der Aktuator bewegt, er den Kontakthalterungsschenkel
bewegt, um den Kontakt zu bewegen. Der den Kontakt tragende Schenkel
kann eine nach oben geklappte Zunge zum Eingriff mit dem Aktuator aufweisen,
wodurch die Bewegung des Aktuators, die zum Heben des Kontakts erforderlich
ist, minimiert wird, und wodurch das Erfordernis für eine separate
Druckstange oder dgl., um die Bewegung des Aktuators auf den beweglichen
Kontakt zu übertragen,
vermieden wird, wodurch Material und Zusammenbaukosten reduziert
werden können.
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Das
Blattfederelement, und insbesondere der Grundschenkel des U-förmigen Federelements, kann
mit Mitteln ausgebildet sein, um es in einem Steuer/Regelgehäuse anzubringen.
Beispielsweise kann es mit einem elastischen Bogen zum Befestigen in
einem komplementären
Schlitz eines Steuer/Regelgehäuses
versehen sein.
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Das
Blattfederelement ist vorzugsweise ebenfalls mit einem Anschluss
versehen, beispielsweise einem Steckanschluss, um seine einfache
Verbindung mit einer externen Stromquelle zu ermöglichen, beispielsweise einen
an einem Ende eines Drahts eines Stromkabels vorgesehenen Verbinder.
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Das
Blattfederelement kann, wie oben bereits gesagt wurde, in einem
Steuer/Regelgehäuse angebracht
sein, das selbst an dem Heizelement oder dem Flüssigkeitsheizgefäß angebracht
ist. In anderen Ausführungsformen
kann es jedoch direkt an dem Heizelement selbst angebracht sein,
beispielsweise durch Kleben oder durch Nieten an ein separates Anschlussstück.
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Die
Erfindung erstreckt sich auch auf ein Dickfilmheizelement in Kombination
mit einer Steuerung/Regelung oder einer Anordnung der Erfindung.
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Die
Steuerung/Regelung der Erfindung kann am vorteilhaftesten in einem Überhitzungsschutz
für ein
Dickfilmheizelement verwendet werden, der arbeitet, wenn das Heizelement überhitzt,
beispielsweise im Fall, das das Heizgefäß zum trockenen Zustand kocht
oder im trockenen Zustand eingeschaltet wird. Jedoch kann es auch
als eine Kochsteuerung/regelung verwendet werden, in welchem Fall der
Aktuator an einem Teil des Heizelements angeordnet ist, dessen Temperatur
lokal ansteigt, wenn die Flüssigkeit
im Gefäß kocht,
beispielsweise Anordnungen, wie sie in
GB 2283155 oder WO97/04694 beschrieben
sind.
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Die
beschriebene Steuerung/Regelung kann in Gefäßen angewendet werden, die
lediglich Flüssigkeit
bis zum Kochen erwärmen,
oder in durch Thermostate gesteuerten/geregelten Gefäßen. Wenn
beispielsweise das Gefäß lediglich
Wasser kochen soll, kann ein Überhitzungsschutz
gemäß der vorliegenden
Erfindung in einem Pol der Zufuhr zum Heizelement angeordnet sein
und der andere Pol der Zufuhr kann direkt mit einem anderen Anschluss
des Heizelements verbunden sein. Dies kann am einfachsten durch
einen an einer Blattfeder angebrachten Kontakt bewirkt werden, der
in Kontakt mit einem Anschluss der Heizbahn vorgespannt ist. Wenn
jedoch ein durch Thermostate gesteuertes/geregeltes Gefäß erforderlich
ist, kann eine Thermostatsteuerung/regelung im anderen Pol der Zufuhr
enthalten sein.
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Diese
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung kann eine Thermostatsteuerung/regelung enthalten,
umfassend einen Strom tragenden Kriechwirkungsbimetallaktuator,
an dem ein elektrischer Kontakt angebracht ist, der bei Gebrauch
in Kontakt mit einem am Heizelement vorgesehenen Kontakt gelangt,
wobei die Anordnung derart ist, dass im Gebrauch dann, wenn Flüssigkeit
im Gefäß erhitzt
wird, der Aktuator sich erhitzt und derart verbiegt, dass bei oder
um eine gewünschte
Temperatur herum er sich in einem solchen Ausmaß verbiegt, dass der am Aktuator
angebrachte Kontakt von dem Heizelementkontakt abgehoben wird, um
die Stromzufuhr zum Heizelement zu unterbrechen.
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Mit
einer solchen Anordnung spannt der Aktuator anfänglich den Kontakt in Kontakt
mit dem Heizelementkontakt vor und wenn er sich erhitzt, durch eine
Kombination des Stromflusses durch den Aktuator selbst und vom Heizelement
empfangener Wärme,
bewegt er sich derart, dass er anfänglich den Kontaktdruck verringert
und schließlich
bei oder um die gewünschte
Flüssigkeitstemperatur
herum die Kontakte öffnet,
wodurch die Stromzufuhr zum Heizelement unterbrochen wird. Eine
Flüssigkeit
im Gefäß kühlt sich
ab, ebenso wie der Bimetallaktuator, und wird sich schließlich zurück in seine
Anfangskonfiguration verbiegen, so dass er erneut die Kontakte schließt und die
Stromzufuhr zum Heizelement erneut verbindet, wodurch ermöglicht wird,
dass die Flüssigkeit
im Gefäß erneut
erhitzt wird. Dieser Zyklus setzt sich fort, um die Flüssigkeit
bei einer gewünschten
Temperatur zu halten.
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Vorzugsweise
sind Mittel vorgesehen, um die Betriebstemperatur der Steuerung/Regelung
zu variieren. Dies wird in der bevorzugten Ausführungsform durch Bereitstellen
von Mitteln zum Variieren der Vorspannkraft des Aktuators zu dem
Heizelement hin und daher der Temperatur, bei der eine Verbiegung
des Aktuators ausreichend ist, um die Kontakte zu öffnen, bewirkt.
Solche Vorspannmittel umfassen vorzugsweise eine Feder, die auf
den Bimetallaktuator einwirkt, und Mittel zum Variieren der durch die
Feder auf den Aktuator ausgeübten
Kraft. Am meisten bevorzugt umfasst das Federmittel jedoch eine
Blattfeder und vorzugsweise umfasst das Mittel zum Variieren der
Federkraft einen Nocken, vorzugsweise einen Drehnocken, der derart
wirkt, dass er die Feder aus einer Anfangsstellung verbiegt.
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Die
Thermostatsteuerung/regelung kann auch als ein Ein/Aus-Schalter
für das
Gefäß dahingehend
wirken, dass in einer Stellung des Steuer/Regelnockens der am Aktuator
angebrachte Kontakt vom entsprechenden Heizkontakt entfernt ist.
Eine Bewegung des Nockens von dieser Stellung bewegt dann den Bimetallaktuator
derart, dass er die Kontakte schließt, wobei die auf den Aktua tor über die
Blattfeder ausgeübte
Federkraft dann durch die Öffnungstemperatur
bestimmt wird.
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Wie
bei der bereits diskutierten Steuerung/Regelung ist der Bimetallaktuator
vorzugsweise mit Mitteln versehen, um ihn in einem Steuer/Regelgehäuse anzubringen,
und ebenfalls mit Anschlussmitteln versehen, die eine einfache Verbindung
mit einem Draht eines Stromkabels ermöglicht.
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Vorzugsweise
sind verschiedene Steuer/Regelkomponenten, die oben beschrieben
wurden, alle in einem schachtartigen Steuer/Regelgehäuse angebracht,
das dann am Boden des Flüssigkeitsheizgefäßes angebracht
sein kann, so dass es gleichzeitig eine elektrische und eine thermische
Verbindung mit dem Heizelement erzeugt.
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Es
versteht sich, dass die Erfindung sich auch auf ein Dickfilmheizelement
in Kombination mit einer Steuerung/Regelung der Erfindung erstreckt und
ebenfalls auf die Flüssigkeitsheizvorrichtung, beispielsweise
ein Flüssigkeitsheizgefäß oder einen Flüssigkeitsheizbehälter, umfassend
eine solche Kombination.
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Wie
bereits gesagt wurde, kann die an einer Feder angebrachte Anordnung
gemäß der Erfindung als
ein Trockeneinschaltschutz, als Kochsteuerung/regelung und/oder
in Verbindung mit einer Thermostatsteuerung/regelung verwendet werden.
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Es
wäre selbstverständlich möglich, die
Anordnung aus dem an einer Feder angebrachten Aktuator/Kontakt als
eine einfache Thermostatsteuerung/regelung zu verwenden, indem eine
geeignete Betriebstemperatur für
den Aktuator gewählt
wird. Mit einer solchen Anordnung arbeitet der Aktuator, wenn er
sich erwärmt
und abkühlt,
alternierend derart, dass er den Kontakt von dem Heizelement abhebt
und absenkt, wodurch das Heizelement in sich wiederholernder Weise
mit Strom versorgt wird.
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Daher
kann eine Anordnung in Betracht gezogen werden, bei der in der oben
beschriebenen variablen Thermostatausführungsform der variable Thermostat
durch einen an einer Feder angebrachten Aktuator ersetzt wird, wie
oben beschrieben wurde.
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Wenn
eine Thermostatsteuerung/regelung nicht erforderlich ist, kann es
dennoch erwünscht sein,
ein doppeltes Überhitzschutzniveau
für das
Heizelement bereitzustellen. Dies kann auf leichte Weise erreicht
werden, indem zwei an einer Feder angebrachte Aktuatoranordnungen
gemäß der Erfindung verwendet
werden, die derart gewählt
sind, dass sie bei einer geeigneten Temperatur arbeiten.
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Die
Aktuatoren sind vorzugsweise derart gewählt, dass sie bei im Allgemeinen
derselben Temperatur arbeiten, innerhalb normaler Herstellungstoleranzen,
d.h. innerhalb 25°–30°C voneinander.
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Vorzugsweise
sind die Anordnungen in jeweiligen Polen der Heizelementversorgung
angeordnet.
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Die
Aktuator/Kontaktanordnung oder -anordnungen können dafür ausgebildet und derart angeordnet
sein, dass sie automatisch zurückgesetzt
werden, wenn die Aktuatortemperatur unter einen vorbestimmten Wert
fällt,
wodurch kontinuierlich die Stromzufuhr zum Heizelement wiederholt
wird. Jedoch können
die Anordnungen auch dafür
ausgebildet sein, dass sie ein manuelles Zurücksetzen nach der Betätigung erfordern.
Hierfür
kann eine Betätigung des
Aktuators dazu wirken, einen federgespannten Hebel loszulassen,
der den an einer Feder angebrachten Kontakt von dem Heizelementkontakt
entfernt hält,
bis er manuell durch einen Benutzer zurückgesetzt wird. Beispielsweise
kann die Kontaktanbringungsfeder oder ein mit dieser gekoppeltes
Element auf den Betätigungshebel
derart einwirken, dass dieser betätigt wird. Alternativ kann
je doch der Aktuator zunächst
auf den Betätigungshebel
einwirken, wobei eine Bewegung des Hebels dann dazu wirkt, den Kontakt
zu bewegen.
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In
den oben beschriebenen Doppelaktuator/Kontaktanordnungen können die
Aktuatoren derart angeordnet sein, dass eine Betätigung eines oder des anderen
der Aktuatoren den Betätigungshebel betätigt, wodurch
sichergestellt wird, dass beide Kontakte vom Heizelement abgehoben
werden.
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Der
Betätigungshebel
kann mit einem Bedienknopf oder dgl. zur Betätigung durch einen Benutzer
gekoppelt sein, und er kann als ein Ein/Aus-Schalter für das Heizelement
wirken.
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Der
Betätigungshebel
kann mit einem dampfsensitiven Aktuator verbunden sein, der auf das
Kochen von Flüssigkeit
im Gefäß hin derart
wirkt, dass er den Betätigungshebel
betätigt
und den Kontakt bzw. die Kontakte öffnet. Ein Beispiel der Verbindung
eines dampfsensitiven Aktuators mit einem Betätigungshebel ist in WO95/34187
offenbart.
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Es
ist bei elektrischen Flüssigkeitsheizgeräten üblich, ein
Glimmlicht oder einen anderen Stromanzeiger zum Zwecke der Anzeige,
dass das Heizelement des Gefäßes mit
Strom versorgt wird, vorzusehen. Bei der obigen Ausführungsform,
bei der das Schalten effektiv direkt auf die Bahn wirkt, ist es schwierig,
eine Stromzufuhr für
den Anzeiger bereitzustellen, der anzeigt, ob das Heizelement mit
Strom versorgt wird. Dies kann jedoch dadurch überwunden werden, dass die
Glimmlichtverbindungen mit dem Heizelement ausgebildet werden, wodurch
für den Fall,
dass die Stromzufuhr zum Heizelement unterbrochen wird, das Glimmlicht
oder ein anderer Anzeiger nicht erleuchtet wird.
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Dies
könnte
dadurch erreicht werden, dass fest verdrahtete Verbindungen mit
geeigneten Kontaktbereichen des Heizelements ausgebildet werden, aber
in einer bevorzugten Ausführungsform
sind elastische Anzeigekontakte an der Steuer/Regeleinheit vorgesehen,
die einen elektrischen Kontakt mit einem geeigneten Teil des Heizelements
herstellen, wenn die Steuerung/Regelung daran angebracht ist.
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Vorzugsweise
umfassen die an der Steuerung/Regelung vorgesehenen Kontakte Blattfedern.
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Am
bequemsten befindet sich der Anzeigerkontakt an dem Heizelement
auf im Wesentlichen demselben Potential wie der Hauptschaltkontakt. Demzufolge
kann der Heizelementanzeigerkontakt elektrisch mit dem Heizelementschalterkontakt
durch ein Material mit niedrigem Widerstand, etwa Silber, verbunden
werden. Am einfachsten kann eine Doppelkontaktanordnung an jedem
Ende der Heizelementbahn vorgesehen sein, wodurch der Anzeiger, wenn
er in Betrieb ist, parallel mit der Heizbahn verbunden wird.
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Eine
Steuerung/Regelung der Erfindung kann mit einem elektrischen Verbinder
für das
Heizelement integriert sein, vorzugsweise einem kabellosen elektrischen
Verbinder, und idealerweise einem solchen, der mit einem Basiseinheitsverbinder
in einer relativen Winkelorientierung in Eingriff gelangt. Solch
ein Verbinder ist in WO95/08204 offenbart.
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Vorzugsweise
umfasst die Steuerung/Regelung einen Formkörper, an dem die Steuer/Regelkomponenten
angebracht sind. In der bevorzugten Ausführungsform ist eine oder mehrere
der Kontakthalterungs-Blattfedern direkt mit einem jeweiligen Anschluss
des Verbinders verbunden.
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Einige
bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung werden nun lediglich beispielhaft beschrieben, unter
Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:
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1 eine
schematische Querschnittsansicht ist, die eine Steuer/Regeleinheit gemäß der Erfindung
zeigt, die mit einem Dickfilmheizelement im Boden eines Flüssigkeitsheizgefäßes versehen
ist,
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2 eine
Planansicht des Dickfilmheizelements ist, das in 1 gezeigt
ist,
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3 eine
Planansicht der Steuer/Regeleinheit ist, die in 1 gezeigt
ist, aus der Sicht auf die Vorderseite der Steuer/Regeleinheit,
die bei Gebrauch mit dem Heizelement in Eingriff steht,
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4 eine
Planansicht der Steuer/Regeleinheit von 2 und des
Heizelements von 3 ist, die zusammengebaut sind,
aber wobei die Details der Steuerung/Regelung sichtbar sind, um
das Verständnis,
wie die Betriebsteile des Heizelements und der Steuerung/Regelung
relativ zueinander angeordnet sind, zu erleichtern,
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5 eine
Planansicht einer Unteranordnung der Steuer/Regeleinheit von 2 ist,
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6 eine
Seitenansicht der Unteranordnung von 5 ist,
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7 ein
Seitenaufriss von anderen Komponenten der Steuer/Regeleinheit ist,
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8 eine
erste Perspektivansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist,
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9 eine
zweite Perspektivansicht der Ausführungsform von 8 ist,
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10 ein
Querschnitt entlang der Linie I-I von 8 ist,
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11 eine
Ansicht von oben einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist,
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12 eine
Planansicht von unten von 11 ist,
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13 eine
Perspektivansicht der Ausführungsform
von 11 ist,
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14 eine
Perspektivansicht noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist
und
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15 ein
Detail einer Modifikation der Ausführungsform von 14 ist.
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Unter
Bezugnahme auf 1 ist ein Wasserheizgefäß 2 mit
einem Dickfilmplattenheizelement 4 und einer wärmeempfindlichen
Steuer/Regeleinheit 6 versehen.
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Das
Gefäß 2,
beispielsweise ein Wasserheizkrug, umfasst einen Kunststoffkörper 8,
der eine Öffnung 10 aufweist,
die in seinem Basisteil 12 ausgebildet ist. Das Basisteil 12 ist
mit einer Einfassung 14, drei mit Innengewinden versehenen
Montageansätzen 16,
einem radialen Abdichtflansch 18 und einem herabhängenden
Abdichtflansch 20 ausgebildet.
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Das
Dickfilmplattenheizelement 4, das noch detaillierter in 2 gezeigt
ist, umfasst eine Metallplatte 22, die einen flachen Zentralabschnitt 24 aufweist,
auf dem eine Isolierschicht 26 und eine Dickfilmheizbahn 28 mit
elektrischem Widerstand in einer bekannten Weise vorgesehen ist.
Eine Schutzbeschichtung (nicht gezeigt) ist ebenfalls über der
Heizbahn in einer bekannten Weise vorgesehen. Die Heizbahn 28 ist
aus einer Reihe von parallelen Abschnitten gebildet, deren Enden
durch Brücken 30 aus
Silber oder einem anderen Material mit niedrigem Widerstand verbunden
sind. Die jeweiligen Enden der Bahn sind mit elektrischen Kontakten 32, 34 versehen,
die beispielsweise auf die Anschlussfelder der Spur 28 geklebte
Kontakte sein können.
Die Platte 22 ist mit einem Versteifungsrand 36 versehen,
der mit jeweiligen Umfangsflanschen 38, 40 ausgebildet ist
(1). Der radial verlaufende Flansch ist mit halbkreisförmigen Ausschnitten 42 zum
Eingriff über den
Gefäßmontageansätzen 16 und
mit Schlitzen 44 zum Anordnen mit komplementären Formationen
an der Steuer/Regeleinheit 6 versehen.
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Die
Spur 28 ist mit einem Bereich 46 versehen, der
durch eine Serie von kurzen Spurabschnitten 48 gebildet
ist. Wie in 4 ersichtlich ist, ist beabsichtigt,
dass dieser Bereich den Aktuator 68 eines Überhitzungsschützers 62 aufnimmt
und derart konfiguriert ist, dass er den Potentialabfall in der
Bahn über
den Bereich des Aktuators 68 hinweg minimiert, wodurch
eine Kurzschluss der Bahn 28 zum Aktuator 68 durch
die Schutzschicht des Heizelements unterdrückt wird.
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Das
Heizelement 4 ist in die Öffnung 10 durch die
Steuer/Regeleinheit 6 geklemmt. Insbesondere umfasst die
Steuer/Regeleinheit 6 ein schachtartiges Kunststoffformgehäuse 50,
welches drei in Umfangsrichtung angeordnete Bohrungen 52 zur Aufnahme
der Gefäßanbringungsansätze 16 und
Anbringungsschrauben 54 aufweist. Die innere Wand 56 jeder
Bohrung 52 ist ausgespart, so das sie mit der unteren Fläche des
radial verlaufenden Heizelementflanschs 40 in Eingriff
steht und so eine Dichtung 56 zwischen den Flanschen 38, 40 der
Heizelementplatte und denjenigen 18, 20 des Gefäßkörpers 12 zusammendrückt, wenn
die Schrauben 54 angezogen sind.
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Nun
in größerem Detail
auf 3 bis 7 Bezug nehmend umfasst die
Steuer/Regeleinheit 6 einen Überhitzungsschutz 60 und
eine Thermostatsteuerung/regelung 62, deren Konstruktion
und Betrieb im Folgenden beschrieben wird.
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Der Überhitzungsschutz
60 umfasst
eine allgemein U-förmige
Blattfeder
64. Ein Schenkel
66 der Blattfeder
64 haltert
einen schnappend wirkenden Bimetallak tuator
68 der in
GB 1542252 beschriebenen Art.
Die Konstruktion und der Betrieb solcher Aktuatoren ist in der Technik
wohlbekannt und braucht hier nicht weiter beschrieben werden. Insbesondere
ist die Zunge
70 des Aktuators
68 in einem erhöhten Schlitz
72,
der in dem Schenkel
66 ausgebildet ist, aufgenommen. Wie
aus
1 und
6 ersichtlich ist, ist der Schenkel
66 nicht
planar, sondern zu seinem freien Ende
74 hin nach unten
gebogen, um so einen sauberen Eingriff des Aktuators
68 mit
dem Heizelement
4 zu erleichtern, wobei der Umfang des Aktuators
68 mit
dem Heizelement in Eingriff gelangt.
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Der
andere Schenkel 76 des Blattfederelements 64 haltert
einen Silberkontakt 78 an seinem freien Ende 80.
Bei Gebrauch stellt dieser Kontakt 78 eine elektrische
Verbindung mit dem Bahnkontakt 32 her. Das freie Ende 80 des
Schenkels 76 verläuft nach
innen zu dem anderen Schenkel 66 hin, so dass der Kontakt 78 im
Allgemeinen auf der Achse 82 des Schenkels 66 angeordnet
ist. Eine Zunge 84 ist aus dem Schenkel 76 nach
oben gefaltet, um näher
unterhalb eines beweglichen Umfangsteils 86 des Aktuators 68 angeordnet
zu sein.
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Der
Querschenkel 90 des Blattfederelements 64 ist
mit einer tief gezogenen Ausbiegung 92 zur Anordnung innerhalb
eines Montageblocks 94 ausgebildet, der in dem Steuer/Regelgehäuse 50 vorgesehen
ist. Das Ende des Querelements 90 ist als ein Steckanschluss 96 zur
Verbindung mit einem passenden Anschluss 98 ausgebildet,
der an einem Draht 100 einer Stromdurchführung 102 vorgesehen ist
und in geeigneter Weise durch Klemmen 104 geklemmt ist.
Die Klemmen 104 sind wenigstens teilweise in einem Abdeckungsformteil 106 ausgebildet, das
auf den Boden des Formteils 50 über versenkte Bohrungen 108 geschraubt
ist.
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Aus 1 und 3 ist
ersichtlich, dass bei Gebrauch der Aktuator 68 gegen den
Bereich 46 der Heizelementbahn 28 durch den Schenkel 66 des Blattfederelements 64 vorgespannt
ist. Die Vorspannkraft ist typischerweise in dem Be reich von 25 g,
was ausreichend ist, um einen guten Wärmekontakt mit dem Heizelement 4 sicherzustellen
und aufrechtzuerhalten, sogar bei thermischer Verformung des Heizelements 4.
Der Kontakt 78 ist auch gegenüber dem Heizelementkontakt 34 durch
den Federschenkel 76 vorgespannt, typischerweise mit einer Federkraft
von ungefähr
10 g.
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Für den Fall,
dass das Heizelement überhitzt,
beispielsweise im Fall, dass das Gefäß ohne Wasser kocht oder ohne
Wasser zu enthalten eingeschaltet wird, betätigt sich der Aktuator 68 typischerweise
bei einer Temperatur von 135–150°C. Hierbei kehrt
er seine Krümmung
um, was verursacht, dass der Umfangsabschnitt 86 in Kontakt
mit der Zunge 84 des Kontakthalterungsschenkels 76 bewegt
wird, was verursacht, dass der Schenkel 76 sich nach unten
verbiegt und das Kontaktpaar 32, 78 öffnet, wodurch
die Zufuhr von Energie zum Heizelement unterbrochen wird. Wenn das
Heizelement ausreichend abgekühlt
ist, wird der Aktuator 68 zurückgesetzt, was es ermöglicht,
dass die Kontakte 32, 78 geschlossen werden, so
dass sie wieder Energie zum Heizelement 4 zuführen. Dieser
Betriebszyklus wird so lange andauern, bis das Gefäß ausgeschaltet
wird oder mehr Wasser dem Gefäß zugeführt wird.
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Nun
Bezug nehmend auf die Thermostatsteuerung/regelung 62 umfasst
diese einen allgemein planaren Kriechwirkungs-Bimetallaktuator 110, der
an einem Ende 112 in einem Montageblock 114 angebracht
ist, der in dem Steuer/Regelgehäuse 50 vorgesehen
ist. Dieses Ende 112 des Aktuators ist ebenfalls mit einem
Steckverbinder 116 zur Verbindung mit einem Verbinder 118 ausgebildet,
der an dem Ende des anderen Drahts 120 der Stromdurchführung 102 vorgesehen
ist. Das freie Ende 122 des Aktuators 110 haltert
ein Kontaktelement 124, das bei Gebrauch eine elektrische
Verbindung mit dem Bahnkontakt 34 herstellt.
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Der
Aktuator 110 wird bei Gebrauch durch eine gebogene Blattfeder 126,
die an einem Ende 128 in einem Montageblock 130 angebracht
ist, der im Steuer/Regelgehäuse 50 vorgesehen
ist, zum Heizelement 4 hin gedrückt. Das freie Ende 132 der Blattfeder 126 schlägt gegen
die Unterseite des Aktuators 110 an. Die Blattfeder 126 wird
in größeren oder
geringeren Eingriff mit dem Aktuator 110 mittels eines
Drehnocken 134 verbogen, der an dem Ende einer Steuer/Regelwelle 136 angebracht
ist, die in in dem Steuer/Regelgehäuse 50 vorgesehenen
Lagern 138 aufgenommen sind, und die mit dem gebogenen Abschnitt 140 der
Blattfeder 126 in Eingriff stehen. Die Welle 136 verläuft durch
einen in der äußeren Wand 142 des
Steuer/Regelgehäuses
ausgebildeten Schlitz, um einen Steuer/Regelknopf (nicht gezeigt) aufzunehmen.
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In
dem in 7 gezeigten Zustand befindet sich der Nocken 134 in
einer "Aus"-Stellung, wobei die
Blattfeder 126 nicht wesentlich auf den Aktuator 110 drückt. In
dieser Stellung sind die Kontakte 124, 34 geöffnet und
das Heizelement wird nicht mit Energie versorgt. Wenn jedoch der
Nocken 134 in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn (im
Sinne von 7) gedreht wird, verbiegt die
Nockenfläche 144 die
Feder 126 und drückt
sie federnd in Kontakt mit dem Aktuator 110. Die erste
Schrittbewegung des Nockens 134 verursacht, dass der Aktuatorkontakt 124 sich
in Kontakt mit dem Heizkontakt 34 bewegt, wodurch ermöglicht wird,
dass Energie dem Heizelement zugeführt wird. Wenn der Nocken 134 weiter gedreht
wird, drückt
die Blattfeder 126 den Aktuator 110 weiter in
Richtung zum Heizelement 4 hin. Wenn die Flüssigkeit
im Gefäß sich erwärmt, wird
Wärme zu
dem Aktuator 110 übertragen,
welcher mit zunehmender Erwärmung
versucht, sich vom Heizelement 4 weg zu verbiegen, um die
Kontakte 34, 124 zu öffnen. Um dies zu bewerkstelligen,
muss der Aktuator 110 jedoch die Federkraft überwinden,
und je höher die
Federkraft ist, desto höher
muss die Aktuatortemperatur sein, um die Federkraft zu überwinden.
Wenn die erforderliche Temperatur erreicht ist, öffnen sich die Kontakte 34, 124 und
die elektrische Versorgung zum Heizelement wird unterbrochen. Wenn
sich die Flüssigkeit
im Gefäß abkühlt, kühlt sich
auch der Aktuator 110 ab und schließlich wird er sich ausreichend zurückverbiegen,
um die Kontakte 34, 124 erneut zu schließen, wodurch
die elektrische Versorgung wieder angeschlossen wird. In Tests,
die an einem 110 V/750 W-Heizelement durchgeführt wurden, hat es sich gezeigt,
dass, sobald die Flüssigkeit
im Kessel sich bei Temperatur befindet, die Steuerung/Regelung typischerweise
zwischen ungefähr
0,5 s ein, 10 s aus, zyklisch arbeitet, wobei das schnelle Ausschalten
mehr aufgrund des Heizeffekts des Stroms (7A), der durch
den Aktuator tritt, als durch den Anstieg der Temperatur der Flüssigkeit
im Gefäß erfolgt.
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Die
Steuer/Regeleinstellungen, um eine gewünschte Flüssigkeitstemperatur zu erhalten,
können
empirisch bestimmt werden, aber es versteht sich, dass Temperaturen
bis zu und einschließlich des
Kochens mit der beschriebenen Thermostatsteuerung/regelung erreicht
werden können.
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Es
versteht sich, dass die oben beschriebene Überhitzungsschutzsteuerung/regelung 60 und Thermostatsteuerung/regelung 62 unabhängig eingesetzt
werden können.
Wenn sie jedoch in der beschriebenen Art und Weise kombiniert sind,
stellen sie eine flexible, jedoch einfache Steuer/Regelstruktur
bereit.
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Unter
Bezugnahme auf 8 bis 10 wird
eine weitere Ausführungsform
der Erfindung beschrieben, wiederum zur Verwendung mit einem Dickfilmplattenheizelement, ähnlich zu
demjenigen, das in der früheren
Ausführungsform
gezeigt ist.
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Die
in 8 bis 10 gezeigte Steuer/Regeleinheit 200 ist
eine Doppelpolüberhitzungsschutzeinrichtung,
umfassend eine ersten und eine zweiten Überhitzungsschutzeinrichtung 202, 204,
die in einem schachtartigen Kunststoffformgehäuse 206 angebracht
sind. Die Schutzeinrichtungen sind in den jeweiligen Polen der Stromzufuhr
für das
Heizelement angeordnet. Das Gehäuse 206 ist
mit Montagebohrungen 208 zur Aufnahme von Schrauben, Bolzen
oder dgl. (nicht gezeigt) geformt, die die Steuer/Regeleinheit 200 am
Heizelement oder einer Halterung für das Heizelement anbringen.
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Jede Überhitzungsschutzeinrichtung
202,
204 besitzt
im Wesentlichen dieselbe Konstruktion wie die Schutzeinrichtung
60 der
oben beschriebenen ersten Ausführungsform.
Daher umfasst jede Schutzeinrichtung eine im Allgemeinen U-förmige Blattfeder
212,
deren einer Schenkel
214 einen schnappend wirkenden Bimetallaktuator
216 der
in
GB 1542252 beschriebenen
Art haltert. Jeder Aktuator
216 besitzt dieselbe nominelle
Betriebstemperatur von typischerweise 135°–150°C. Wie bei der früheren Ausführungsform
ist der Schenkel
214 nicht planar, sondern an seinem freien
Ende derart gebogen, dass er einen sauberen Eingriff des Aktuators
216 mit
dem Heizelement erleichtert, um einen guten Wärmekontakt zwischen dem Aktuator
und dem Heizelement sicherzustellen.
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Der
andere Schenkel 218 jedes Blattfederelements 212 haltert
einen Silberkontakt 220, der in Gebrauch eine elektrische
Verbindung mit einem jeweiligen Bahnkontakt 221 herstellt.
Eine Zunge 222 ist von dem Schenkel 218 zur Positionierung
eng unter einem beweglichen Umfangsteil des Aktuators 220 nach
oben gefaltet.
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Der
Querschenkel 224 jedes Blattfederelements 212 ist
wie gezeigt zur Anordnung innerhalb von Montageklammern 226 ausgebildet,
die in dem Formteil 206 vorgesehen sind. Das Ende jedes
Querelements 224 ist als ein Steckanschluss 228 zur
Verbindung mit einem passenden Anschluss ausgebildet, der an einer
Stromzufuhrdurchführung
(nicht gezeigt) vorgesehen ist.
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Der
Kontaktmontageschenkel 218 jedes Blattfederelements 212 ist
mit einer Verlängerung 230 ausgebildet,
die mit einem Zwischenraum mit Schlitzen 232 in Eingriff
gelangt, die in einem Ende eines Betätigungshebels 234 ausgebildet
sind. Wie am deutlichsten aus 10 ersichtlich
ist, ist der Betätigungshebel 206 an
der Unterseite des Formteils 206 angebracht. Insbesondere
ist der Betätigungshebel 234 mit
lateral beabstandeten, nach oben abstehenden Pfeilern 236 versehen,
die vorstehende Schneidkanten 238 aufweisen, die in in
vor springenden Teilen 242 des Formteils 206 vorgesehene
Nuten 240 eingreifen. Das andere Ende des Betätigungshebels 234 ist
mit einer Nut 244 versehen, die ein Ende einer C-Feder 246 aufnimmt.
Das andere Ende 250 der C-Feder 246 ist in einer
Nut 248 aufgenommen, die in dem Formteil 206 vorgesehen
ist.
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Das
Ende 250 des Betätigungshebels 234 ist mit
einem Paar von Montageansätzen 252 versehen, die
einen Knopf (nicht gezeigt) aufnehmen, der sich bei Gebrauch in
eine Position erstreckt, in der er durch einen Benutzer manipuliert
werden kann.
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Der
obige Betätigungshebelmechanismus wirkt,
um eine zyklisches arbeiten der Steuerung/Regelung während des
Betriebs zu verhindern, und ebenfalls als ein Ein/Aus-Mechanismus,
wie nun in der Beschreibung des Betriebsmodus der Steuer/Regeleinheit
weiter diskutiert wird.
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Bei
Gebrauch wird jeder jeweilige Aktuator 216 gegenüber dem
Heizelement durch den Schenkel 214 des jeweiligen Blattfederelements 212 vorgespannt
und die Kontakte 220 werden gegenüber dem Heizelement durch die
Federschenkel 218 vorgespannt. Während Normalbetrieb des Heizelements bleiben
die jeweiligen Kontaktpaare 220, 221 geschlossen,
und Strom wird dem Heizelement zugeführt. Für den Fall, dass das Heizelement überhitzt, erreicht
der eine oder andere der Aktuatoren 216 seine Betriebstemperatur,
kehrt seine Krümmung
mit einer Schnappwirkung um und verursacht, dass der Schenkel 218 sich
verbiegt, um den Kontakt 220 von dem Kontakt 221 abzuheben,
wodurch die Zufuhr von Energie zum Heizelement unterbrochen wird.
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Eine
Bewegung des Schenkels 218 verursacht ebenfalls seine Verlängerung,
um den Betätigungshebel 234 über eine
Wand des jeweiligen Schlitzes 232 aufzunehmen. Diese Bewegung
verursacht, dass der Betätigungshebel 234 sich über den Mittelpunkt
bezüglich
seiner C-Federhalterung bewegt, wobei die C-Feder dann bewirkt,
dass der Betätigungshebel 234 sich
in eine Position be wegt, in der die anderen Wände der jeweiligen Schlitze 232 beide
Verlängerungen 230 aufnehmen,
und beide jeweiligen Schenkel 218 sich zu einer geöffneten
Position bewegen, in denen beide Sätze von Kontakten geöffnet sind.
Energie kann dem Heizelement nicht wiederzugeführt werden, bis der Betätigungshebel 234 durch
einen Benutzer zurückgesetzt
ist, der diesen über
die Mitte in die entgegengesetzte Richtung drückt, wodurch ermöglicht wird,
dass die Kontakte sich wieder schließen.
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Sollte
während
des Normalbetriebs des Heizelements ein Benutzer das Heizelement
ausschalten wollen, kann er oder sie den Betriebsknopf von seiner "Ein"-Stellung derart
bewegen, dass die Seite des Schlitzes 232 die Verlängerungen 230 beider Schutzeleinrichtungen 202, 204 aufnimmt,
wie oben beschrieben, und die Kontakte 220 von den Heizkontakten 221 abhebt.
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Auf
diese Weise stellt die Ausführungsform eine
einfache Doppelpolschutzeinrichtung bereit, die auch als Ein/Aus-Schalter
für das
Heizelement dienen kann. Die unabhängige Anbringung der Aktuatoren
ermöglicht
es auch, dass jeder individuell in optimalem Wärmekontakt mit dem Heizelement
vorgespannt wird.
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Eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 11 bis 13 beschrieben.
Diese Figuren zeigen eine integrierte wärmeempfindliche Steuer/Regel-
und elektrische Verbindereinheit zur Verwendung mit einem Dickfilmheizelement
in einem Wasserheizgefäß, wie einem Kessel
oder Wasserheizkrug.
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Die
Einheit 300 umfasst ein Verbinderformteil 302,
das an seiner oberen Fläche 304 eine
Montageplatte 306 und zwei Aktuator/Kontaktanordnungen 308, 308' hält. Das
Verbinderformteil 302 enthält elektrische Anschlüsse, die
in derselben Konfiguration angeordnet sind wie diejenigen, die in
der bereits früher
veröffentlichten
Anmeldung WO95/08024 des Anmelders offenbart sind, wie sie in dessen
kommerziell erhältlichem
P72-Verbinder verwendet werden. Wie dem Fachmann vertraut ist, umfassen
diese Anschlüsse
einen ringförmigen
Erdanschluss 310, einen ringförmigen Neutralanschluss 312 und
einen Leitungsstift 314, die alle konzentrisch angeordnet sind.
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Jede
Aktuator/Kontaktanordnung 308, 308 ist im Wesentlichen
nach demselben Prinzip wie die in den vorigen Ausführungsformen
beschriebenen Anordnungen konstruiert, wobei der Aktuator 316, 316' und der Kontakt 318, 318' an den jeweiligen Schenkeln
eines im Allgemeinen U-förmigen
Blattfederelements 320, 320' angebracht sind. Die neutrale Aktuator/Kontaktanordnung 308' wird durch
Drücken über einem
Zapfen 322' befestigt,
der an dem Formteil 302 ausgebildet ist, und ist direkt
elektrisch mit dem ringförmigen
Neutralanschluss 312 des Verbinders mittels Aufnahmezungen 324' angeschlossen, welche
sich von dem oberen Ende des ringförmigen Neutralanschlusses 312 erstrecken.
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Die
Leitungsseitenanordnung 308 ist ebenfalls auf der Oberseite
des Verbinderformteils über
einen Zapfen 322 angebracht und ist mit einer Zunge 328 verbunden,
die einen Verbinder eines separaten Dampfschalters (nicht gezeigt)
aufnehmen soll. Ein weitere Zunge 330, die mit der anderen
Seite des Dampfschalters verbunden ist ist mit dem Leitungsstift 314 durch
einen nicht gezeigten Leiter verbunden.
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Die
Montageplatte 306 ist an dem Verbinderformteil 302 mittels
Zungen 332 angebracht, die sich von dem Erdanschluss 310 durch
die Platte nach oben erstrecken, und die dann abgebogen sind. Die Montageplatte 306 besitzt
drei Montagelöcher 336 zum
Eingriff über
Montageansätzen,
die an dem Heizelement vorgesehen sind.
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Man
beachte, dass das Verbinderformteil 302 zwei flügelförmige Erweiterungen 340 besitzt. Diese
Erweiterungen 340 sind an der Oberseite und Unterseite
offen und dienen lediglich zur Erleichterung der Handhabung der
Steuer/Regeleinheit und verhindern eine zufällige Beschädigung der Aktuator/Kontaktanord nungen 308, 308'.
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Es
versteht sich, dass bei Gebrauch dann, wenn die Einheit 300 über den
an dem Heizelement vorgesehenen Ansätzen angebracht ist, die Aktuatoren 316, 316' in guten Wärmekontakt
mit einem Abschnitt des Heizelements gebracht sind und die Kontakte 318, 318' mit jeweiligen
Kontakten an der Heizelementbahn in Eingriff stehen. Sollte das
Heizelement lokal überhitzen,
betätigt
sich demzufolge der eine oder andere der Aktuatoren 316, 316', wodurch der
zugeordnete Kontakt 318, 318' von dem Heizelement in der oben
diskutierten Weise abgehoben wird, wodurch die Stromzufuhr zu dem
Heizelement unterbrochen wird.
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Noch
eine weitere Ausführungsform
der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 14 beschrieben.
Diese Ausführungsform
offenbart eine Anpassung der Einheit von 11 bis 13,
die die Einbeziehung eines dampfempfindlichen Aktuators zum Ziel
hat. Hierfür
umfasst die Einheit 400 ein Formteil 402, das
im Allgemeinen ähnlich
zu dem Formteil 302 der früheren Ausführungsform ist, aber eine Erweiterung 404 zur
Anbringung eines federbelasteten, schwenkbar angebrachten Betätigungshebels 406 aufweist,
der mit einem Steuer/Regelknopf (nicht gezeigt) verbunden ist.
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Das
Betätigungsprinzip
des Betätigungshebels 406 ist ähnlich zu
demjenigen der in 8 bis 10 offenbarten
Anordnung. Hierfür
besitzt sie an einem Ende 410 zwei Arme, die jeweiligen
Aktuator/Kontaktanordnungen 416, 418 zugeordnet
sind. Jeder Arm 412, 414 besitzt einen Abschnitt 421,
der sich über
die Kontakthalterungs-Blattfeder 420 erstreckt, und einen
anderen 422, der sich darunter erstreckt. Wie in der Ausführungsform
von 8 gezeigt ist, betätigt sich der Aktuator anfänglich,
um die Kontaktfeder 420 zu bewegen, die dann den Armabschnitt 422 des
Betätigungshebels 406 aufnimmt,
welcher dann den Betätigungshebel 406 über den
Mittelpunkt bewegt, so dass der andere Armabschnitt 421 mit
der Kontakthalterungs-Blattfeder 420 in Eingriff gelangt,
um diese vollständig
von dem darunter liegenden Heizelement weg zu bewegen. Der Kontakt
der anderen Anordnung 416 wird ebenfalls durch den Betätigungshebel 406 geöffnet, was
bedeutet, dass die Betätigung
von lediglich einem Aktuator eine Doppelpolschaltung bewirkt.
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Die
Formerweiterung 404 nimmt einen Bimetallaktuator (nicht
gezeigt) auf, der dem in dem Flüssigkeitsheizgefäß erzeugten
Dampf ausgesetzt ist, welcher auf den Aktuator über eine Dampföffnung 430 in
einer Weise ähnlich
zu derjenigen, die in WO95/34187 offenbart ist, geleitet wird. Wenn
der Aktuator betätigt
wird, verursacht er, dass der Betätigungshebel 406 sich über den
Mittelpunkt bewegt und daher verursacht, dass die Kontakt tragende Blattfeder 420 von
beiden Anordnungen 416, 418 durch die darüber liegenden
Abschnitte 421 der jeweiligen Arme 412, 414 aufgenommen
wird und so den Kontakt daran weg von der Heizelementbahn bewegt.
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Wenn
der Betätigungsarm
durch einen Benutzer zurückgesetzt
wird, ist die Kontakt halternde Blattfeder 420 in der Lage,
unter ihrer eigenen Elastizität
zu ihrer ursprünglichen
Stellung zurückzukehren.
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Ein
weiteres Merkmal der Ausführungsform von 14 ist,
dass ein Paar von Blattfedern 450 sich von der Einheit
zum Eingriff mit Kontaktstellen erstrecken, die an dem Heizelement
vorgesehen sind. Diese Blattfedern sind an der anderen Seite der Steuerung/Regelung
durch geeignete Verbinder mit einer Glimmanzeige verbunden, die
anzeigt, wenn die Bahn unter Strom steht. Für den Fall, dass die Energie
zu der Bahn und durch Betätigung
der Dampf- oder Überhitzungsaktuatoren
unterbrochen ist, wird dem Heizelement kein Strom zugeführt, was
bedeutet, dass die Glimmlampe, deren einzige Stromquelle vom Heizelement
stammt, erlischt.
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In
der Modifikation der Ausführungsform
von 14, die in 15 gezeigt
ist, besitzt jede Seite des Betätigungshebelendes 450 zwei
Arme 452, 454, von denen beide unterhalb des Bimetallaktuators 456 angeordnet
sind. Der Arm 452 besitzt eine Rippe 458, die
unter dem Aktuator 456 angeordnet ist, und der andere Arm 454 erstreckt
sich über
die Blattfeder 460, an der der Kontakt 462 angebracht
ist. In dieser Anordnung wirkt der Aktuator 456 nach Betätigung anfänglich auf
die Rippe 458, so dass ein Schwenken des Betätigungshebels über die
Mitte beginnt. Diese Bewegung verursacht, dass der zweite Arm 454 die
Blattfeder 460 aufnimmt und so den Kontakt 462 außer Kontakt
mit der Heizelementbahn bringt. Diese Anordnung hat den Vorteil,
dass sie einen maximalen Nutzen aus der Bewegung und Kraft zieht,
die durch den Aktuator 456 erzeugt wird. Es kann selbstverständlich möglich sein,
dass der Aktuator 456 immer noch eine Kraft auf die Feder 460 ausübt, abhängig von
der besonderen Stellung relativ zum Aktuator.
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Es
versteht sich, dass die Erfindung auf einen ganzen Bereich von Produkten,
wie Flüssigkeitsheizgefäße, etwa
Kessel und Krüge,
Kaffeemaschinen, Fritteusen usw. angewendet werden kann.
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Es
versteht sich ebenfalls, dass verschiedene Änderungen an den beschriebenen
Ausführungsformen
gemacht werden können,
ohne von dem Rahmen der Erfindung abzuweichen. Obwohl die zweite Ausführungsform
als Doppelpolüberhitzungsschutzeinrichtung
beschrieben worden ist, kann beispielsweise einer der Aktuatoren
derart gewählt
sein, dass er eine solche Betriebstemperatur aufweist, dass er als
einfacher Thermostat wirkt, der das Heizelement zyklisch mit Strom
versorgt. In diesem Fall ist dem Aktuator kein Betätigungshebelmechanismus
zugeordnet. Jedoch kann der andere Aktuator immer noch als eine Überhitzungsschutzeinrichtung
wirken, die derart gewählt
ist, dass sie bei einer höheren
Temperatur arbeitet, und falls gewünscht, kann dem Aktuator immer
noch ein Betätigungshebelmechanismus zugeordnet
sein. Dieser Betätigungshebel
kann jedoch derart angeordnet sein, dass er die Sätze von Kontakten,
die dem zyklischen Thermostat zugeordnet sind, öffnet, wodurch ein Ausschneiden
eines Doppelpols bereitgestellt wird.