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Regeleinrichtung für eine elektrische Heizeinrichtung an einem Warmwasserzubereiter
Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für eine elektrische Heizeinrichtung an einem Warmwasserzubereiter, welche Heizeinrichtung als evakuierter, teilweise mit einer Flüssigkeit gefüllter Hohlkörper ausgebildet ist, in welchem eine elektrische Heizwicklung angeordnet ist, und dessen Innenraum mit einem elastischen Organ verbunden ist, das sich entsprechend demimInnenraum vorhandenen Druck ausdehnt bzw. zusammenzieht und das mit einem die Stromzufuhr zur Heizwicklung ein- und ausschaltenden Schaltorgan in Wirkungsverbindung steht. Heizeinrichtungen dieser Art sind beispielsweise aus der
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Erzeugung von kleineren Mengen von kochendem Wasser zur Aufbereitung von Getränken, wie Kaffee und Tee usw.
Durch Mischen des Inhaltes, der meist 51 beträgt. mit kaltem Wasser, was eine Entleerungsarmatur ermöglicht, können aber auch grössere Mengen von warmemWasser, z. B. zum Spülen von Geschirr, zubereitet werden.
Üblicherweise werden solche Geräte mit einer normalen elektrischen Heizwicklung und einem Ther- mostat-Schalter ausgerüstet, der das Einstellen einer beliebigen Temperatur gestattet und der bei Erreichen derselben die Beheizung dauernd ausschaltet, worauf das Wasser langsam wieder erkaltet.
Die Thermostat-Regelung weist in diesem Falle jedoch grosse Nachteile auf. Da die Temperatur des Wassers nicht mehr weiter ansteigt, wenn einmal der Siedepunkt erreicht ist, müssen die Thermostate aus Sicherheitsgründen auf eine Ansprechtemperatur eingestellt werden, die mehrere Grade unter dem Siedepunkt liegt. Diese Temperatur des Wassers ist jedoch zu niedrig, um z. B. Kaffee oder Tee direkt übergiessen zu können. Aus diesem Grunde wurde bereits vorgeschlagen, am Bedienungsglied für die Temperaturregelung einen federnden Anschlag vorzusehen. Steht das Bedienungsglied am federnden Anschlag an, so wird eine Temperatur von einigen Grad unter dem Siedepunkt eingehalten.
Wünscht man kochendes Wasser, so muss der Drehknopf gegen die Federkraft des federnden Anschlages noch weitergedreht werden, wodurch die automatische Temperaturregelung überbrückt wird und das Wasser nach einiger Zeit den Siedepunkt erreicht.
Da die Geräte mit verhältnismässig starken Heizelementen ausgerüstet sind, würde jedoch der gesamte Wasserinhalt in kurzer Zeit verdampfen, wenn das Temperaturregelglied nicht wieder zurückgestellt würde. Es wird deshalb oft ein Signal vorgesehen, z. B. ein Pfeifton, der die Hausfrau ermahnen soll, das Temperaturregelglied zurückzustellen. Diese Massnahme bietet jedoch keine absolute Sicherheit, da solche Signale leicht uberhort werden konnen.
Die bisher bekannten Geräte mit Thermostatreglern weisen jedoch noch einen weiteren Nachteil auf.
Da der Siedepunkt des Wassers vom Umgebungsluftdruck und damit von der Höhenlage des Aufstellungsortes des Gerätes abhängig ist, müssen die Thermostatregler entsprechend verschieden eingestellt werden, was zusätzliche Kosten verursacht, Bei Heizeinrichtungen der eingangs erwähnten Art tritt dieser Nachteil nicht ein. Die Temperaturregelung dieser Geräte ist im Grunde genommen eine Druckregelung, bei welcher das die Stromzufuhr beeinflussende elastische Organ einerseits vom Innendruck des Hohlkörpers und anderseits vom Umgebungsluftdruck beeinflusst wird. Dies hat zur Folge, dass die Temperaturregelung der Heizeinrichtung vom Umgebungsluftdruck unabhängig ist. Sinkt nämlich der Umgebungsluftdruck, so sinkt auch die Siedetemperatur des Wassers im Klarsichtbehalter.
Zugleich ist aber auch der äussere Gegendruck auf das elastische Organ niedriger, so dass dieses die Stromzufuhr zur Heizeinrichtung schon bei niedriger Temperatur unterbricht. Es kann somit die am Drehknopf des Tem-
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peraturreglers einstellbare Höchsttemperatur derart einreguliert werden, dass sie z. B. 20C unter der Siede- temperatur des Wassers liegt. Das Wasser wird dann überall, unabhängig von der Höhenlage des Afstellungsortes des Gerätes bzw. vom Luftdruck, auf 2 C unter Siedetemperatur erhitzt, wobei natürlich die
Siedetemperatur entsprechend dem Luftdruck variiert.
Die Temperaturregelung arbeitet aber auch oberhalb der Siedetemperatur einwandfrei. Man könnte somit den Temperatur-Reglerknopf derart ausbilden, dass er beispielsweise nach Überwindung einer hem- menden Kraft auf eine Temperatur von etwa 1100C einstellbar ist, bei welcher das Wasser dauernd kocht.
Dadurch würde jedoch wieder der Nachteil eintreten, dass der gesamte Wasserinhalt des Gerätes verdampft, wenn man vergisst, den Temperatur-Reglerknopf nach dem Erreichen der Siedetemperatur wieder zurück- ) zustellen. Dieser Nachteil soll durch die Erfindung behoben werden.
Erfindungsgemäss sind eine der Ausdehnung des genannten elastischen Organs entgegenwirkende Blatt- feder und eine mittels eines Druckknopfes vorspannbare Zusatzfeder zur Verstärkung dieser Blattfeder vor- gesehen.
Vorzugsweise wird die Regeleinrichtung derart eingestellt, dass der mittels des Regelorgans einstell- bare Ansprechzeitpunkt des Schalters einer Höchsttemperatur entspricht, die knapp unterhalb des Siede- punktes des zu erhitzenden Wassers liegt, und dass durch Vorspannung der Zusatzfeder mittels des Druck- knopfes der Ansprechzeitpunkt des Schalters in einen Bereich verschoben wird, in welchem der Siedepunkt des Wassers erreicht ist. Dadurch wird erreicht, dass bei Betätigung des Druckknopfes die Regeleinrichtung auf Siedetemperatur eingestellt wird. Bei Erreichen derselben, wird dann die Wirkung der Zusatzfeder aufgehoben und die Regeleinrichtung hält das Wasser dauernd auf einer Temperatur die knapp unterhalb des Siedepunktes liegt, so dass das Wasser nicht verdampfen kann.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen :
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen sogenannten Kochendwasserautomaten und Fig. 2 eine Ansicht des
Temperaturreglers nach Linie II-II in Fig. l.
Ein Fussteil 1 aus rostfreiem Blech trägt einen Klarsichtbehälter 2 aus temperaturwechselbeständigem
Glas, der zur Aufnahme des zu erwärmenden Wassers dient. Der Behälter 2 ist glockenförmig und liegt unten auf einer Gummidichtung 3 auf. Er ist mittels einer Mutter 4, die auf eine Unterlage 5 wirkt, fest- geschraubt. Die Mutter 4 sitzt auf einem Gewinde, das am obersten Teil eines zentralen Rohres 6 ange- bracht ist.
Im Fuss 1 sind das Heizelement 7 mit seinem Temperaturregler 8 sowie der Mehrweghahn 9 und die verschiedenen Verbindungsleitungen untergebracht. Der Mehrweghahn 9 ist einerseits über eine nicht sicht- bare Kaltwasserleitung an die Hauswasserleitung angeschlossen. Ferner ist er über eine Fülleitung 11, die zum Nachfüllen des Behälter 2 dient, mit diesem verbunden. Das erwärmte Wasser wird durch eine Lei- tung 12 vom Behälter 2 zum Hahn 9 geleitet, der selbst einen Auslass 13 aufweist. Im Inneren des zentra- len Rohres 6 ist eine Überlaufleitung 14 angeordnet, die durch Öffnungen 15 mit dem Behälter 2 verbun- den ist und einen in Fig. l nicht sichtbaren Auslauf aufweist.
Das Heizelement 7 ist ein luftdicht verschlossener Hohlkörper, der einen Bodenteil 7a und einen mit dem zu erhitzenden Wasser im Behälter 2 in Berührung stehenden Oberteil 7b aufweist. Der Hohlkörper umfasst auch das zentrale Rohr 6 und umschliesst die Überlaufleitung 14, damit eine rasche Aufheizung des im Behälter 2 vorhandenen Wassers erreicht wird. Der Hohlkörper könnte jedoch auch nur einen ebenen
Oberteil 7b aufweisen. Der Hohlkörper des Heizelementes 7 ist evakuiert und teilweise mit Wasser gefüllt, dessen Niveau mit 16 bezeichnet ist. Ferner ist im Hohlkörper des Heizelementes 7 eine elektrische Heiz- wicklung 17 angeordnet. In den Hohlkörper mündet ein Rohr 18, das mit einem elastischen Organ in Form eines gewellten Balges 19 im Temperaturregler 8 luftdicht verbunden ist.
Die Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den Temperaturregler 8. Dieser weist ein Gehäuse auf, zwischen dessen Seitenwänden 20, 21 eine Blattfeder 22 eingelegt ist und dessen eine Aussenwand 23 ebenfalls federnd ausgebildet ist. Die Wand 23 liegt auf der Stirnseite der Wand 20 auf und ist von dieser abhebbar. Mittels einer Schraube 24 kann die Wand 23 beliebig stark gegen die Stirnseite der Wand 20 gepresst werden.
Zwischen der Blattfeder 22 und der Wand 23 ist ein elastisches Organ befestigt, das die Form eines gewellten Balges 19 aufweist. Dieser Balg ist über das Rohr 18 mit dem Hohlkörper des Heizelementes 7 verbunden.
Die Blattfeder 22 steht über eine Stange 25 mit einem handelsüblichen Mikroschalter 26 in Kontakt.
Dieser ist um einen Zapfen 27 schwenkbar gelagert und stützt sich mit seinem Betätigungsknopf 28 auf eine Blattfeder 29 ab, die bei 30 einseitig an der Wand des Reglers 8 befestigt ist. Die Blattfeder 29 weist eine Vorspannung auf und hat das Bestreben sich vom Knopf 28 wegzubewegen. Dies wird durch einen Gewindebolzen 31 verhindert, der in einem mit der Wand des Reglers 8 verbundenen Gewindering 32 einge-
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schraubt ist und sich mit seiner Stirnseite auf der Blattfeder 28 abstützt. Am Ende des Bolzens 31 ist ein
Betätigungsknopf 33 befestigt, der z. B. mit einer Skala in Grad Celsius beschriftet sein kann. Durch Dre- hen des Knopfes 33 kann somit die Blattfeder mehr oder weniger stark gegen den Knopf 28 des Schalters
26 bewegt werden.
Am Schalter 26 ist ferner ein Arm 34 befestigt, der eine Stellschraube 35 trägt. Diese stützt sich auf eine U-förmige Blattfeder 36 ab, die am Ende eines Bolzens 37 befestigt ist. Dieser ist in einem Lager- bock verschiebbar gelagert. Der Bolzen 37 trägt am andern Ende einen Druckknopf 40 der aus der Aussen- wand des Fussteils 1 herausragt. Am Lagerbock 38 sind zwei Federn 39 angeordnet, die in Kerben 41 am
Bolzen 37 eingreifen und diesen dadurch in zwei verschiedenen Stellungen festhalten. Durch Hineindrücken des Knopfes 40 wird die Feder 36 gespannt. Diese wirkt über den Arm 34 auf den Schalter 26 und über die
Stange 25 auf den Balg 19. Sie verstärkt somit die von der Blattfeder 22 auf den Balg 19 ausgeübte Kraft, die einer Ausdehnung des Balges 19 entgegenwirkt.
Der Schalter 26 ist über elektrische Leitungen 42, 43 mit einer Stromquelle und mit der Heizwick- lung 17 im evakuierten Heizelement 7 verbunden. In der Leitung 43 ist noch ein Sicherheitsschalter 44 angeordnet. Dieser weist einen festen Kontakt 47 und einen an einer Blattfeder 46 angeordneten beweg- lichen Kontakt 48 auf. In Arbeitsstellung wird die Blattfeder 46 vom abgebogenen Ende 23a der federn- den Aussenwand festgehalten, so dass die Kontakte 47, 48 sich berühren. Wird die federnde Aussenwand 23 durch die Kraft des sich ausdehnenden Balges 19 von der Stirnseite der Wand 20 abgehoben, so gibt sie die
Blattfeder 46 frei und diese springt in die gestrichelt angedeutete Stellung, in welcher die Stromzufuhr zur Heizwicklung 17 unterbrochen ist.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende : Wenn der Behälter 2 ganz oder teilweise mit Wasser gefüllt ist, wird der Heizstrom eingeschaltet. Die Heizwicklung 17 erwärmt sich und das Wasser im Hohl- körper 7 verdampft sofort, d. h. schon bei zirka 20-30 C, da der Hohlkörper 7 praktisch luftleer ist. Der erhitzte Dampf verteilt sich im ganzen Hohlkörper 7 und gibt seine Wärme durch die Wand 7b an das zu erwärmende Wasser im Behälter 2 ab. Proportional zur Temperatur des überhitzten Dampfes im Hohlkörper 7 steigt auch der Druck. Dieser wird über die Leitung 18 auch in den Balg 19 geleitet, der sich ausdehnt und die Blattfeder 22 gegen den Schalter 26 hin durchbiegt. Die Bewegung der Blattfeder 22 wird durch die Stange 25 auf den Schalter 26 übertragen.
Dieser schwenkt um den Bolzen 27, so dass der Betätigungsknopf 28 des Schalters gegen die Blattfeder 29 gedrückt wird, wodurch die Stromzufuhr zur Heizwicklung 17 unterbrochen wird. Sinkt der Dampfdruck im Heizelement 7 infolge der Wärmeabgabe an das zu erhitzende Wasser, so zieht sich der Balg 19 wieder zusammen und der Strom wird wieder eingeschaltet. DurchDrehen des Knopfes 33 kann die Stellung der Blattfeder 28 beliebig verändert werden, wodurch der Schalter 26 bei verschiedenen Temperaturen anspricht. Mittels des Knopfes 33, der sich zwischen nicht dargestellten Anschlägen bewegt, kann eine Höchsttemperatur eingestellt werden, die etwa 20C unter der Siedetemperatur des Wassers im Behälter 2 liegt.
Wird kochendes Wasser gewünscht, so drückt man auf den Knopf 40, wodurch die Zusatzfeder 36 gespannt wird, welche zusätzlich zur Kraft der Blattfeder 22 der Ausdehnung des Balges 19 entgegenwirkt. Der Ausschaltmoment des Schalters 26 wird dadurch in einen höheren Temperaturbereich verlegt, bei welchem das Wasser im Behälter 2 siedet. Mittels der Schraube 35 wird die Vorspannung der Feder 36 derart eingestellt, dass gleichzeitig mit dem Hereindrücken des Knopfes 28 am Schalter 26 auch der Bolzen 37 mit dem Druckknopf 40 in seine Ausgangsstellung zurückgeschoben wird, wodurch das Heizelement wieder auf die etwa 20C unter der Siedetemperatur liegende Höchsttemperatur eingestellt ist.
Um bei einem Defekt des Schalters 26 ein Überhitzen des Heizelementes zu vermeiden, ist der Sicherheitsschalter 44 vorgesehen. Die gewünschte Temperatur, bei welcher dieser Schalter ansprechen soll, wird mittels der Schraube 24 durch Vorspannen der federnden Wand 23 eingestellt. Erhöht sich die Temperatur bzw. der Druck im Heizelement 7 über die an den Knöpfen 33 bzw. 40 eingestellte Grösse hinaus, so dehnt sich der Balg 19 stärker aus und hebt schliesslich die federnde Wand 23 von der Stirnseite der Wand 20 ab und gibt die Kontaktfeder 46 frei, wodurch der Heizstrom unterbrochen wird. Die federnde Wand 23 wird selbstverständlich mittels der Schraube 24 so stark vorgespannt, dass das Auslösen des Sicherheitsschalters nur in Notfällen erfolgen kann.
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