Kocheinrichtung Die Erfindung betrifft eine Kocheinrichtung, die einen Verzögerungsschalter zur automatischen Um schaltung von Ankochleistung auf Fortkochleistung aufweist. Die bereits vorgeschlagenen Kocheinrichtun gen dieser Art haben den Nachteil, dass die gewünschte Fortkochtemperatur sehr oft nicht genügend genau erreicht wird.
Bei der Kocheinrichtung nach der Er findung ist dieser Nachteil dadurch erheblich vermin dert, dass sie mindestens einen unter dem Einfluss der Kochguttemperatur stehenden Fühlwiderstand auf weist, welcher auf den Verzögerungsschalter einwirkt, um eine genaue Einhaltung der gewünschten Fort kochtemperatur des Kochgutes zu gewährleisten.
Vorzugsweise ist diese Kocheinrichtung auf Hand betrieb umstellbar, wobei ein einziges Bedienungs organ für beide Betriebsarten vorgesehen ist und der Verzögerungsschalter ein durch mechanische Vor spannung regulierbarer Bimetallschalter ist.
In der beiliegenden Zeichnung sind zwei Ausfüh rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt, welche noch verschiedene andere wichtige Vorzüge aufweisen. Es ist: Fig. 1 das Schaltungsschema des ersten Ausfüh rungsbeispiels; Fig. 2 eine Einzelheit zu Fig. 1; Fig. 3 das Schaltungsschema des zweiten Ausfüh rungsbeispiels und Fig.4 ein Diagramm zur Erläuterung der Wir kungsweise der Kocheinrichtung nach Fig. 3.
Die Kocheinrichtung nach Fig. 1 weist eine an einem Kochherd befestigte Schaltvorrichtung 1 und eine Kochplatte 2 auf, die in üblicher Weise -über nicht dargestellte Steckkontakte mit der Schaltvor richtung 1 verbunden ist.
Die Kochplatte 2 ist mit einem Widerstand 3 ver sehen, der bei seiner Anschaltung an das Netz eine relativ grosse Leistung von beispielsweise 2000 W aufnimmt und zum Ankochen bestimmt ist. In Serie mit dem Ankochwiderstand 3 und parallel zueinan der sind ein kleiner Widerstand 4 mit grossem posi tivem Temperaturkoeffizienten und ein kleiner Wi derstand 5 angeordnet. Der Widerstand 4, der zum Beispiel aus Eisen besteht (Temperaturkoeffizient a = -I- 0,005), dient als Temperaturfühler,
während der Widerstand 5 zum Ausgleichen der im Ankoch- widerstand 3 und im Fühlwiderstand 4 erwünschten Ströme dient. Die Kochplatte 2 ist schliesslich noch mit einem Widerstand 6 versehen, der bei seiner An schaltung an das Netz eine viel kleinere Leistung auf nimmt als der Widerstand 3. Der Widerstand 6 wird als Fortkochwiderstand bezeichnet, weil er dazu dient, die Temperatur des Kochgutes aufrechtzuerhalten, nachdem dasselbe mittels des Ankochwiderstandes rasch aufgeheizt worden ist.
Die Schaltvorrichtung 1 ist mit einem einzigen Schaltgriff 7 versehen, der mit einer Skalenscheibe 8 fest verbunden ist, die gegenüber einer am Gehäuse angebrachten Marke 9 spielt. Die Skalenscheibe 8 ist in Fig. 2 in der Nullstellung dargestellt, in welcher die Kocheinrichtung ausgeschaltet ist. Die Skalenscheibe 8 ist mit zwei Skalen 10 und 11 versehen. Die Skala 10 weist vier Teilstriche auf, die mit 1L bis 4L be zeichnet sind, und die Skala 11 sieben mit 1-7 numerierte Teilstriche.
Diese beiden Skalen haben folgende Bedeutung: Dreht man den Griff 7 im Sinne des Pfeiles A, so spielt die Skala 10 vor der Marke 9; in diesem Falle arbeitet die Kocheinrichtung automatisch, das heisst, dass das Kochgut zuerst mittels. des Ankoch- widerstandes 3 rasch aufgeheizt und dann automatisch statt dieses Widerstandes 3 der Fortkochwiderstand 6 wirksam wird. Je nach dem Inhalt des Kochtopfes wird die Skala auf den einen oder den anderen Teil strich eingestellt, z. B. bei 2 Liter Kochgut auf den Teilstrich 2L.
Dreht man den Griff 7 in Richtung des Pfeiles H, so arbeitet die Kocheinrichtung nicht automatisch, muss also von Hand reguliert werden, wobei auf der Stufe 7 die stärkste Aufheizung stattfindet. Aus der weiteren Beschreibung wird hervorgehen, dass bei Be tätigung des Griffes 7 die Kocheinrichtung tatsächlich auf die soeben angegebene Art und Weise arbeitet.
Der Griff 7 sitzt auf einer Welle 12, auf welcher fünf Nocken .13, 14, 15, 16 und 17 angebracht sind. Die Nocken 13, 14, 15 und 16 dienen zur Betätigung von vier Schaltern 18, 19, 20 und 21, und zwar so, dass in der Nullstellung des Griffes 7 alle vier Schal ter offen sind, wie in der Figur dargestellt ist. Ver dreht man den Griff 7 im Sinne des Pfeiles A, so werden die Schalter 18, 19 und 20 geschlossen, wäh rend der Schalter 21 offen bleibt. Bei Verdrehung des Griffes 7 im Sinne des Pfeiles H werden die Schalter 18, 19 und 20 geschlossen, während der Schalter 21 offen bleibt.
Der Schalter 18 wird also sowohl für den automatischen Betrieb als für den Handbetrieb ge schlossen, während die Schalter 19 und 20 nur für den automatischen Betrieb und der Schalter 21 nur für den Handbetrieb geschlossen werden bzw. wird.
Der Nocken 17 arbeitet mit einem Bimetallschal- ter 22 zusammen, der in der Nullstellung geschlossen ist und zur Regulierung der Kochleistung dient. Der Nocken 17 ist so geformt, dass in der Nullstellung die mechanische Vorspannung des Regulierschalters 22 ein Minimum hat. Sowohl bei Verdrehung des Griffes 7 im Sinne des Pfeiles A als bei seiner Verdrehung im Sinne des Pfeiles H wird die mechanische Vorspan- nung des Regulierschalters grösser, so dass er auf eine höhere Temperatur erhitzt werden muss, bevor er sich öffnet.
Zur Beheizung des Schalters 22 sind zwei Heiz- wicklungen 23 und 24 vorgesehen.
Ein weiterer Bimetallschalter 25, auf welchen eine Heizwicklung 26 wirkt, wird als Kompensationsschal ter bezeichnet, weil er zur Kompensation der Wir kung von Schwankungen der Netzspannung dient. Die Netzanschlussklemmen der Einrichtung sind mit 27 und 28 bezeichnet.
Wenn der Griff 7 auf automatischen Betrieb (Pfeil A) eingestellt ist, arbeitet die beschriebene Kochein richtung wie folgt: Von der Netzklemme 27 fliesst der Strom durch den Schalter 18 und den Ankochwiderstand 3, hinter welchem er sich teilt. Ein Teil des Stromes fliesst über den Fühlwiderstand 4 und die Heizwicklung 26, zum Schalter 19, während ein anderer Teil des Stromes über den Ausgleichwiderstand 5 und die Heizwicklung 23 zu diesem Schalter 19 gelangt, von wo der Strom über den Regulierschalter 22 zur Netzklemme 28 fliesst.
Vom genannten zweiten Teil des Stromes wird noch ein sehr geringer Teil vor der Heizwicklung 23 abgezweigt und fliesst über die Heizwicklung 24, den Fortkochwiderstand 6 und den Schalter 20 zur Netz klemme 28. Durch die Heizwicklung 23 wird der Bimetallstrei- fen des Regulierschalters 22 erhitzt, so dass sich letz terer nach einer gewissen Zeit öffnet, z. B. nach 5 Mi nuten, wenn die Skalenscheibe 8 auf 1 L eingestellt ist. Infolge der Öffnung des Schalters 22 fliesst nun der ganze Strom über die Heizwicklung 24, den Fortkoch- widerstand 6 und den Schalter 20.
Dieser Strom ist viel grösser als der zuerst durch diese Schaltelemente fliessende Strom, aber wesentlich kleiner als der An kochstrom, und erzeugt hauptsächlich im relativ gro ssen Fortkochwiderstand 6 die zum Fortkochen erfor derliche Wärme. Die Heizwicklung 24 verhindert ein Schliessen des Schalters 22.
Es ist zu beachten, dass im Moment der Abschal tung der Ankochleistung durch das Öffnen des Schal ters 22 die Kochplatte 2 eine erheblich höhere Tem peratur besitzt als das Kochgut, infolge ihrer Wärme kapazität also an das Kochgut eine Wärmemenge ab geben wird, die grösser ist als die ihr weiterhin zu geführte Fortkochwärme. Aus diesem Grunde muss die Ankochleistung abgeschaltet werden, bevor das Kochgut schon die gewünschte Ankochtemperatur er reicht hat, und zwar um so früher, je weniger Kochgut im Kochtopf enthalten ist.
Wenn der Kochtopf statt 1 Liter zum Beispiel 4 Liter Kochgut enthält, so muss zur Erreichung derselben Ankochtemperatur der Schalter 22 erst geöffnet werden, wenn die Kochplatte eine höhere Temperatur erreicht hat, weil entspre chend mehr Kochgut durch die in der Kochplatte 2 gespeicherte Wärme weiter aufgeheizt werden muss. Aus diesem Grunde wird der Regulierschalter 22 mit tels des Nockens 17 bei der Einstellung 4L stärker vorgespannt als bei der Einstellung 1L.
Ferner ist der Fühlwiderstand 4 in der Kochplatte 2 vorgesehen, damit bei erhöhter Temperatur dieser Platte der Heiz- wicklung 23 auch genügend Leistung zugeführt wird, um den stärker vorgespannten Regulierschalter 22 zu öffnen. Diese Leistun' nimmt nun tatsächlich mit der Kochplattentemperatur zu, weil der Wert des Fühl- widerstandes 4 mit dieser Temperatur zunimmt und somit ein grösserer Anteil des Ankochstromes durch den Stromzweig 5, 23, 19 fliesst.
In Ermangelung weiterer Massnahmen würde der beschriebene automatische Kochvorgang nur bei einer bestimmten Netzspannung richtig verlaufen. Bei über spannung würde der Wert des Fühlwiderstandes 4 und damit die Leistung der Heizwicklung 23 zu schnell wachsen, so dass der Regulierschalter 22 zu bald ab schalten würde. Dieser Nachteil wird durch den Kom- pensations-Bimetallschalter 25 behoben, der unter dem Einfluss der Heizwicklung 26 steht. Der Schalter 25 ist so eingestellt, dass er dauernd offen ist, wenn die Netzspannung ihren niedrigsten Wert hat, sich also in der gezeichneten und bisher stillschweigend ange nommenen Öffnungslage befindet. Die Einrichtung arbeitet bei der niedrigsten Netzspannung ohne wei tere Schaltvorgänge richtig.
Wenn die Netzspannung grösser wird, nimmt der Strom in der Heizwicklung 26 zu, so dass der Schal ter 25 geöffnet wird, wodurch einerseits der Fühl- widerstand 4 und die Heizwicklung 26 und anderseits auch der Ausgleichwiderstand 5 und die Heizwicklung 23 kurzgeschlossen werden. Die Heizwicklung 26 kühlt sich rasch ab, so dass der Schalter 25 sich wie der schliesst und wieder Strom in den parallelen Strom zweigen 4, 26 und 5, 23 fliesst, worauf sich das Spiel wiederholt. Da die Heizwicklung 23 immer dann stromlos ist, wenn der Schalter 25 geschlossen ist, nimmt sie durchschnittlich weniger Leistung auf, als sie bei dauernd offenem Schalter 25 aufnehmen würde.
Da der Schalter 25 jeweils um so rascher wieder ge schlossen wird, je höher die Spannung über dem an genommenen Minimalwert liegt, wird also ein Effekt erzielt, welcher dem zu raschen Öffnen des Schalters 22 entgegenwirkt, der Einfluss der Netzspannungs- schwankungen wird also durch den Bimetallschalter 25 tatsächlich mindestens angenähert kompensiert.
Wenn der Griff 7 auf Handbetrieb (Pfeil H) ein gestellt wird, arbeitet die Kocheinrichtung wie folgt: Von der Netzklemme 27 fliesst der Strom über die Schaltungselemente 18 und 3 und hierauf in zwei parallelen Zweigen 4, 26, 23 bzw. 5 zum Schalter 21 und von da über den Regulierschalter 22 zur Netzklemme 28. Die Schaltungselemente 24, 6 und 20 sind durch die Schalter 21 und 22 kurz geschlossen. Der Ankoohwiderstand 3 ist also zu nächst wirksam. Durch die Heizwicklung 23 wird der Schalter 22 nach einer gewissen Zeit geöffnet, wobei diese Zeit um so grösser ist, je grösser die mechanische Vorspannung des Schalters ist, das heisst, je weiter der Griff 7 im Sinne des Pfeiles H verdreht worden ist.
Wenn der Schalter 22 offen ist, fliesst überhaupt kein Strom, so dass sich die Heizwicklung 23 abkühlt und der Schalter 22 sich wieder schliesst. Die Heiz- leistung des Ankochwiderstandes 3 wird also in an sich bekannter Weise taktmässig ein- und ausgeschal tet, wobei die durchschnittlich der Kochplatte 2 bzw. dem Kochgut zugeführte Leistung von der mechani schen Vorspannung des Schalters 22, also von der Einstellung des Griffes 7, abhängt.
Dadurch, dass der die Heizwicklung 23 während des Arbeitstaktes durchfliessende Strom infolge der Wirkung des Fühlwiderstandes 4 bei niedrigen Tem peraturen grösser ist als bei höheren Temperaturen, ergibt sich noch folgender Vorteil: Wenn der die Heizwicklung 23 während des Ar beitstaktes durchfliessende Strom temperaturunabhän gig ist, wie bei üblichen Kocheinrichtungen für Hand betrieb, dann kann man die durchschnittliche Lei stung nur etwa im Bereich von 1 bis 1/2o der maxi malen Leistung ohne Schwierigkeiten regulieren.
Will man noch kleinere Leistungen, also noch niedrigere Temperaturen einstellen, soll die Zeitdauer des Ar beitstaktes des Schalters zum Beispiel nur 1/3o der Zeitdauer seines Arbeitszyklus (Arbeitstakt + Ruhe takt) betragen, so reicht die Heizleistung der Heiz wicklung nicht aus, um den Schalter in so kurzer Zeit zu öffnen, auch wenn dessen mechanische Vorspan- nung noch so niedrig gewählt wird. Es geht also die Einstellmöglichkeit der Leistung verloren.
Wenn der Heizwicklungsstrom bei niedrigen Temperaturen da gegen relativ gross ist, wie es bei der Heizwicklung 23 tatsächlich der Fall ist, so kann der Schalter 22 auch noch bei durchschnittlichen Leistungen von etwa 1/3o der maximalen Leistung einwandfrei arbeiten.
Die Kocheinrichtung nach Fig. 3 stimmt zum gro ssen Teil mit derjenigen nach Fig. 1 und 2 überein. Die entsprechenden Schaltungselemente sind in glei cher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel be zeichnet, und die nachfolgende Beschreibung be schränkt sich darauf, den Unterschied der beiden Ausführungsformen zu erklären.
Anstelle der Parallelschaltung eines Fühlwider- standes 4 und eines Ausgleichswiderstandes 5 ist eine aus zwei gleichen Fühlwiderständen 4a, 4b und zwei gleichen Ausgleichswiderständen 5a, 5b bestehende Brückenschaltung vorgesehen. Ferner sind anstelle der drei Nocken 14-16 und der entsprechenden Schalter 19-21 zwei Nocken 29 und 30 auf der Welle 12 an geordnet, welche Nöcken den Schaltern 31 und 32 zugeordnet sind.
Der Schalter 31 ist ein Umschalter, der bei automatischem Betrieb den Leitungspunkt 33 mit dem Kontakt 35, bei Handbertieb dagegen mit dem Kontakt 34 verbindet. In der Nullstellung des Griffes 7 ist der Schalter 31 offen, wie in der Figur dargestellt. Der Schalter 32 ist bei automatischem Be trieb geschlossen, in der Nullstellung und bei Hand betrieb dagegen offen.
Der Heizwiderstand 23a des Regulierschalters 22 liegt zwischen den Ausgangspunkten 36, 37 der Brük- kenschaltung 4a,<I>4b, 5a,</I> 5b, deren Zweige<I>4a,</I> 5b und 5a, 4b parallel auf den Ankochwiderstand 3 folgen. Die vom Ankochwiderstand 3 entfernten Enden dieser Zweige werden bei Einstellung auf automatischen Be trieb durch den Schalter 31 miteinander verbunden. Bei Beginn des automatischen Betriebes fliesst der An kochstrom von der Netzklemme 27 über die Schal tungselemente 18, 3 und<I>4a, 5b // 5a, 4b,</I> 31 und 26, 22 zur Netzklemme 28.
Die Fühlwiderstände <I>4a, 4b</I> haben bei Zimmertemperatur to einen kleineren Wert als die Ausgleichswiderstände<I>5a, 5b.</I> Zu Beginn des automatischen Betriebes wird daher ein kleiner Strom zwischen den Ausgangsklemmen 36 und 37 über die Heizwicklung 23a fliessen. Mit zunehmender Tem peratur der Kochplatte 2 werden die Widerstandswerte von<I>4a</I> und<I>4b</I> zunehmen, so dass bei einer gewissen Temperatur t' der Strom durch die Heizwicklung 23a zu Null wird. Bei weiterem Anstieg der Kochplatten temperatur nimmt der Ausgangsstrom der Brücken schaltung in entgegengesetztem Sinne wieder zu.
In Fig. 4 stellt die Kurve L2sa den obigen Aus führungen entsprechenden, prinzipiellen Verlauf der Heizleistung der Heizwicklung 23a bei zunehmender Kochplattentemperatur dar. Vergleichsweise ist durch Kurve L23 der prinzipielle Verlauf der Heizleistung in der Heizwicklung 23 von Fig. 1 dargestellt worden.
Angenommen, dass die 1, 2, 3 und 4 Liter Kochgut entsprechenden gewünschten Ausschalttemperaturen durch t1, t2, t3 und<I>t4</I> dargestellt sind, so ist es ersicht lich, dass die den aufeinanderfolgenden Temperaturen tl <I>. . . t4</I> entsprechenden Leistungsdifferenzen dL23a, im Falle von Fig. 3 wesentlich grösser sind als die ent sprechenden Leistungsdifferenzen<B>AL ..</B> im Falle von Fig. 1.
Im Falle von Fig. 3 muss man daher zwischen den einzelnen Stufen 1L-4L der Skala 10 grössere Differenzen der mechanischen Vorspannung vorsehen, die durch den Nocken 17 dem Regulierschalter 22 er teilt wird, was eine grössere Genauigkeit der Funktion dieses Schalters zur Folge hat.
Da beim Einschalten des automatischen Betriebes die Temperatur der Kochplatte 2 monoton mit der Zeit zunimmt, stellt Fig. 4 bei einer gewissen Verzer rung des Abszissenmassstabes übrigens auch den prin zipiellen Verlauf der Heizleistung der Heizwicklungen 23 bzw. 23a in Funktion der Zeit dar.
Wenn die Heizwicklung 23a den Schalter 22 öff net, fliesst der Strom vom Punkt 33 über die Schal tungselemente 6, 32 und 24a zur Netzklemme 28, so dass das Fortkochen stattfindet, wobei die Heizwick- lung 24a das Schliessen des Schalters 22 verhindert. Der Kompensationsschalter 25 und seine Heizwick lung 26 arbeiten genau so wie im Falle von Fig. 1.
Da bei Handbetrieb der Umschalter 31 den Punkt 33 mit dem Kontakt 34 verbindet, schliesst er den Fühlwiderstand 4b kurz; da der Kontakt 35 leer steht, kann ferner auch durch den Ausgleichswiderstand 5b kein Strom fliessen. Der Strom fliesst von der Netz klemme 27 über die Schaltungselemente 18, 3 und 4a, <I>23a // 5a</I> und 31, 26, 22 zur Netzklemme 28, wobei die Heizwickung 23a wiederum ein taktmässiges (öff nen und Schliessen des Schalters 22 zur Folge hat und die durchschnittliche Heizleistung von der Einstellung auf der Skala 11 abhängt.
Obwohl in beiden beschriebenen Beispielen der bzw. die Fühlwiderstände 4 bzw.<I>4a</I> und<I>4b</I> in der Kochplatte 2 angeordnet sind, ist dies keineswegs un bedingt nötig. Man körnte den Fühlwiderstand auch ganz in der Nähe der Kochplatte 2 im Herd einbauen, so dass er durch Wärmeübertragung (Strahlung, Lei tung, Konvektion) von der Kochplattentemperatur be einflusst wird. Letzten Endes kommt es dabei nicht einmal auf die Temperatur der Kochplatte, sondern auf diejenige des Kochgutes. an, das ja seinerseits die Kochplatte abkühlt und dadurch deren Temperatur beeinflusst.
Damit der Einfluss der Kochguttemperatur auf den oder die Fühlwiderstände möglichst gross ist, empfiehlt es sich, im Falle, dass die Fühlwiderstände in der Kochplatte angebracht werden, dieselben in der Nähe des Kochplattenrandes anzuordnen.
Da die Kochtöpfe in der Regel keinen genau ebenen Boden haben, sondern meistens nur mit dem Bodenrand auf der Kochplatte ruhen, in der Mitte dagegen beispiels weise um 1-3 Zehntelmillimeter von derselben ab stehen, ist nämlich der Einfluss der Kochguttempera- tur auf den Fühlwiderstand bei dieser Anordnung be sonders gross.
Ein besonderer Vorzug der beschriebenen Aus führungsbeispiele ist der, dass der automatische Be trieb und der Handbetrieb mit demselben Handgriff 7 einstellbar sind; doch könnte man die Erfindung auch unter Anwendung getrennter Handgriffe für diese bei den Betriebsarten ausführen.
Der Regulierschalter 22 hat beim automatischen Betrieb die Funktion eines Verzögerungsschalters, der nach einer gewissen Zeit, von der Einschaltung des automatischen Betriebes an gerechnet, von Ankoch- leistung auf Fortkochleistung umschaltet. Kocheinrich tungen mit einem derartigen Verzögerungsschalter sind - wie schon eingangs erwähnt - bereits vor geschlagen worden; bei der erfindungsgemässen Ein richtung wird aber wegen der Abhängigkeit der Ver zögerungszeit von der Kochguttemperatur eine viel bessere Einhaltung der gewünschten Fortkochtempera- tur erzielt als bei den früheren Einrichtungen.
Gegen über den mit Zeitschaltern arbeitenden automatischen Kocheinrichtungen haben die beschriebenen Einrich tungen ausserdem noch den Vorzug grösserer Wirt schaftlichkeit, weil der für den Handbetrieb ohnehin vorhandene Bimetall-Regulierschalter 22 in über raschender Weise dazu ausgenützt wird, um nach re lativ grossen Verzögerungszeiten von zum Beispiel 5 bis 8 Minuten von Ankoch- auf Fortkochleistung um zuschalten, wozu lediglich relativ billige Fühlwider- stände 4 bzw. 4a, 46 erforderlich sind, welche die einer Heizwicklung 23 bzw. 23a dieses Schalters zu geführte Leistung beeinflussen.
Selbstverständlich kann die Kocheinrichtung aber auch mit weiteren Schaltmitteln versehen sein, z. B. mit einem Zeitschalter, der mit dem Schalter 18 in Serie geschaltet ist und nach Voreinstellung des Hand griffes 7 den automatischen Kochbetrieb zu einer vor bestimmten Zeit auslöst und eventuell auch den Fort kochvorgang automatisch unterbricht, wenn derselbe eine vorbestimmte Zeitdauer überschreitet.