Elektrische Kocheinrichtung Die Erfindung betrifft eine elektrische Koch einrichtung, die mindestens in einem Betriebszustand automatisch von Maximalleistung auf eine Fortkoch- leistun- umschaltet und zu diesem Zwecke mit einem die Temperatur des Kochgutes abtastenden Tem peraturfühler versehen ist.
Bekannte Kocheinrichtungen dieser Art gestat ten nicht, die jeweilige Kochgutmenge zu berück sichtigen, so dass bei geringer Kochgutmenge die in der Masse der Kochguteinrichtung, insbesondere in der Masse einer den Hauptheizwiderstand enthalr tenden Heizplatte, bei relativ hoher Temperatur gespeicherte Wärme nach dem Umschalten auf Fort- kochleistung die Temperatur des Kochgutes in un erwünschter Weise erhöht, was ein Überlaufen des Kochgutes bewirkt und einen entsprechenden Ener gieverlust.
Die Erfindung behebt diesen Nachteil dadurch, dass ein zur Umschaltung von Maximalleistung auf eine Fortkochleistung dienender Schalter, einen Vor- heizwiderstand aufweist, der den unter dem Einfluss des Temperaturfühlers stehenden Schaltvorgang der art beeinflusst, dass die Umschaltung bei geringerer Kochguttemperatur stattfindet, wenn ein Bedienungs organ auf eine einer geringeren Kochgutmenge ent sprechende Stufe eingestellt ist, als wenn dieses Be dienungsorgan auf eine einer grösseren Kochgut menge entsprechende Stufe eingestellt ist,
indem der Vorheizwiderstand im ersteren Falle über einen Um schalter eine längere Zeit im Stromkreise eines Hauptheizwiderstandes eingeschaltet bleibt als im zweiten Falle.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausfüh rungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es ist: Fig. 1 das Schaltungsschema einer Kocheinrich tung und Fig. 2 eine schematische Ansicht eines mit der Kocheinrichtung nach Fig. 1 versehenen Herdes.
Die dargestellte Kocheinrichtung weist eine Heiz- platte 1 auf, die mit einem Hauptheizwiderstand 2, einem Fortkochheizwiderstand 3, und einem an den Widerstand 2 angeschlossenen Zusatzheiz- widerstand 4 versehen ist. Die Widerstände 2-4 sind folgendermassen dimensioniert: Wenn die Netz spannung von z.
B. 220 V am Widerstand 2 liegt, so nimmt derselbe eine elektrische Leistung von etwa 1500 W auf bzw. gibt derselbe eine Wärmeleistung von etwa 1500 W ab. Wenn die Netzspannung an dem Widerstand 3 liegt, so nimmt derselbe eine Leistung von etwa 500 W auf. Wenn die Netz spannung an der Serieschaltung der Widerstände 2 und 4 liegt, so nehmen dieselben eine Leistung von etwa 1000 W auf.
Ein Birnetallschalter 5 ist dazu bestimmt, die Kocheinrichtung von ihrer Maximalleistung von 1500 W automatisch auf Fortkochleistung umzu- schalten, wenn das Kochgut eine vorbestimmte Tem peratur von z. B. etwa 80 C erreicht hat. Zu die sem Zwecke ist der Bimetallarm 6 des Schalters 5 mechanisch mit einem Temperaturfühler 7 verbun den, der sich nach Fig. 2 in einer gewissen Höhe über der Heizplatte 1 befindet und an welchen das Kochgefäss 8 seitlich angedrückt wird. Ein Wider stand 9, von z.
B. etwa 0,2 Q, dient zur Vorheizung des Bimetallarmes 6. Wenn die Temperatur des Temperaturfühlers 7 unterhalb von etwa 95 C liegt, dann liegt der Bimetallarm 6 an einem Kontakt 10 an, so dass der Schalter 5 geschlossen ist. Die Vorheizung des Bimetallarmes 6 wirkt so, dass der Schalter 5 sich bei einer etwas geringeren Tempera tur des Temperaturfühlers 7 öffnet, wenn der Vor- heizwiderstand 9 warm ist, als, wenn letzterer kalt ist.
Der Kontakt 10 ist mit dem einen Ende des Widerstandes 2 verbunden, an dessen anderes Ende der Zusatzwiderstand- 4 angeschlossen ist. Der Ver bindungspunkt 11 der Widerstände 2 und 4 ist mit dem Vorheizwiderstand 9 verbunden.
Ein Schalter 12 weist einen beweglichen Arm 13 auf, der an die eine Netzklemme 14 angeschlos sen ist. Der Schalter 12 ist so ausgebildet, dass der Schaltarm 13 von seiner dargestellten Ausschaltlage ausgehend zuerst nur einen Kontakt 15 und dann zugleich diesen Kontakt 15 und einen weiteren Kon takt 16 mit der Netzklemme 14 verbindet. Der Kon takt 15 ist an eine Klemme 17 angeschlossen, die einerseits mit dem Bimetallarm 6 und anderseits auch mit dem Fortkochwiderstand 3 verbunden ist. Der Kontakt 16 ist dagegen unter überbrückung des automatischen Umschalters 5 unmittelbar mit dem Hauptwiderstand 2 verbunden.
Der Schalter 12 ist mit einem weiteren Schalter 18 mechanisch gekuppelt, der einen mit einem Kon takt 19 zusammenarbeitenden, beweglichen Arm 20 aufweist, welcher an die andere Netzklemme 21 angeschlossen ist. Der Schalter 18 ist immer dann offen, wenn der Schalter 12 offen ist, und immer dann geschlossen, wenn der Schalter 12 sich in der einen oder in der anderen seiner Schliesslagen be findet. Der Schalter 18 hat keinen weiteren Zweck, als der üblichen Vorschrift zu genügen, dass die Kocheinrichtung beidpolig abschaltbar sein muss.
Ein Bimetallumschalter 22 weist einen Bimetall arm 23 auf, welcher alternativ mit dem einen oder dem anderen von zwei Kontakten 24 und 25 in Berührung kommen kann. Der Kontakt 24 ist über einen auf den Bimetallarm 23 einwirkenden Vor- heizwiderstand 26, von z. B. 2 d2, mit dem Fort kochwiderstand 3 verbunden, während der Kontakt 25 unmittelbar mit dem Vorheizwiderstand 9 des Bimetallschalters 5 verbunden ist. Der Kontakt 19 des Schalters 18 ist an eine Klemme 27 angeschlos sen, die einerseits mit dem Bimetailarm 23 und anderseits mit dem Zusatzwiderstand 4 verbunden ist.
Der Bimetallarm 23 des Schalters 22 ist mit den Schaltern 12 und 18 mechanisch gekoppelt. Zur Einstellung der Schalter 12, 18 und 22 ist ein gemeinsamer, mit einer Skala versehener Regulier- knopf 28 vorgesehen, der mit einer ortsfesten Marke 29 zusammenarbeitet. In der dargestellten Ausschalt lage zeigt die Marke 29 auf den Skalenstrich A ( Aus ). Wird der Knopf 28 im Gegenuhrzeiger sinne gedreht, so kommen sukzessive sechs mit la-6a markierte Skalenstriche gegenüber der Marke 29 zu liegen.
In allen diesen Lagen ist der Arm 13 des Schalters 12 lediglich mit dem Kontakt 15 in Berührung, so dass - wie später noch näher erläutert wird - ein automatisches Umschalten von Maximalleistung auf Fortkochleistung stattfin det. Wenn dagegen der Skalenstrich H ( Handbe trieb ) der Marke 29 gegenüber liegt, so ist der Arm 13 mit den beiden Kontakten 15 und 16 in Berüh rung, so dass kein automatisches Umschalten statt- findet. Beim automatischen Betrieb kann durch Dre hen des Knopfes 28 dem Bimetallarm 23, z. B.
über eine nicht dargestellte Nockenscheibe, eine variable, mechanische Vorspannung gegeben werden, derart, dass in der untersten Stufe (Strich la auf Marke 29) der Bimetallarm 23 mit der kleinsten, in der obersten Stufe (Strich 6a auf Marke 29) dagegen mit der grössten Vorspannung am Kontakt 24 liegt. Die Stufen<I>1</I> a-6a werden im wesentlichen in Funktion der Menge des Kochgutes gewählt, z. B. so, wie dies in der schweizerischen Patentschrift Nr. 346951 näher beschrieben ist.
Beim automatischen Umschaltbetrieb arbeitet die Kocheinrichtung wie folgt: Nach dem Schliessen der Schalter 12 und 18, wobei der Schaltarm 13 des ersteren nur den Kontakt 15 mit der Netzklemme 14 verbindet, fliesst der Strom von dieser Netzklemme 14 über 13, 15 zur Klemme 17, dann von letzterer in zwei parallelen Strom -en 17, 6, 10, 2, 11, 4 und 17, 3, 26, 24, 23 <B>,</B> zweig zur Klemme 27 und von da über 19, 20 zur anderen Netzklemme 21.
Da der Spannungsfall im Vorheiz- widerstand 26 des Bimetallumschalters 22 vernach- lässigbar ist, ist die vom Widerstand 3 aufgenommene Leistung etwa 500 W; da die von der Serieschaltung der Widerstände 2 und 4 aufgenommene Leistung etwa 1000 W beträgt, ist die Wärmeleistung der Kochplatte 1 jetzt etwa 1500 W. Durch die Erwär mung des Vorheizwiderstandes 26 wird nach einer gewissen Zeit der Bimetallarm 23 auf den Kontakt 25 umgelegt und dadurch der Widerstand 3 ausge schaltet.
Ausserdem ist nun der Widerstand 4 durch den vernachl'üssigbar kleinen Vorheizwiderstand 9 des Bimetallachalte:rs 5 kurz geschlossen, so dass praktisch nur im Stromkreis 14, 13, 15, 17, 6, 10, 2, 9, 25, 23, 27, 19, 20, 21 Strom fliesst, wobei der Widerstand 2 .eine Leistung von etwa 1500 W auf nimmt.
Die Wärmeleistung der Kochplatte 1 ist somit unverändert etwa 1500 W, wobei aber jetzt der Vor- heizwiderstand 9 vom Strom durchflossen wird und den B:imetallarm 6 im Sinne einer Öffnung des Schal ters 5 beeinflusst. Dieser Schaltzustand wird um so eher erreicht, je geringer die früher erwähnte Vor spannung des Bimetallarmes 23 ist, also je kleiner die Menge des Kochgutes ist, nach welcher ja die Einstellung des Knopfes 28 vorgenommen wird.
Nach Abkühlung des Vorheizwiderstandes 26 schaltet der Binmetallumschalter 22 wieder um, wobei die Wärmeleistung der Kochplatte 1 wiederum un- verändert etwa 1500 W beträgt usw. Das Spiel des Bimetailumschalters 22 wiederholt sich bei unver änderter, maximaler Wärmeleistung der Kochplatte 1 so lange, bis schliesslich der Bimetallarm 6 des Schal ters 5 durch den Temperaturfühler 7 geöffnet wird.
Ist die Kochgutmenge gering, so erfolgt die Öffnung des Schalters 5 bei einer niedrigeren Fühlertempera- tur als bei grosser Kochgutmenge, weil im ersten Fall infolge des beschriebenen Spieles des Umschal ters 22 der Vorheizwid'erstand 9 insgesamt längere Zeit vom Strom durchflossen wird als im zweiten Fall.
Das frühere Öffnen des Schalters 5, durch wel ches - auf noch näher zu erläuternde Weise - die Wärmeleistung der Kochplatte 1 auf Fortkochen5> herabgesetzt wird, hat den Vorteil, dass ein über laufen des Kochgutes vermieden wird, wobei die in diesem Zeitpunkt in der Kochplatte bei einer relativ hohen Temperatur gespeicherte Wärmeenergie aus genützt wird, um das Kochgut noch weiter zu er wärmen, nämlich auf die Temperatur von z. B. etwa 95 , bei welcher das Fortkochen erfolgen soll.
Ist die Kochgutmenge gross, dann erfolgt die Umschal tung auf Fortkochen zwar immer noch unterhalb der gewünschten Fortkochtemperatur, aber bei einer etwas höheren Temperatur als im Falle von gerin ger Kochgutmenge, weil der Vorheizwid'erstand 9 während des Spieles des Umschalters 22 insgesamt nur kürzere Zeit eingeschaltet ist als in letzterem Falle.
Sobald der Schalter 5 geöffnet ist, kann über den Widerstand 2 bzw. über die Widerstände 2 und 4 kein Strom mehr fliessen. Nur dien Fortkochheizwider- stand 3 kann noch arbeiten, und zwar dann, wenn der Bimetallarm 23 am Kontakt 24 anliegt, was wie bereits erläutert - insgesamt um so kürzere Zeit lang der Fall ist, je kleiner die Kochgutmenge ist.
Die durchschnittliche Fortkochleistung ist gleich der Leistung des Widerstandes 3, also etwa 500 W, mul tipliziert mit einem Bruch, dessen Zähler gleich der Zeitdauer ist, während welcher der Bimetallarm 23 den Kontakt 24 berührt, und dessen Nenner gleich der Summe dieser Zeitdauer und derjenigen Zeit dauer ist, während welcher der Bimetallarm den Kontakt 25 berührt. Diese durchschnittliche Fort kochleistung ist so bemessen, dass sie, bei der durch die Einstellung des Knopfes 28 bedingten Berück sichtigung der Kochgutmenge,
der in der Praxis zur Aufrechterhaltung der gewünschten Fortkochtempe- ratur erforderlichen Leistung entspricht. Sollte ein mal, z. B. bei sehr niedriger Raumtemperatur, die Temperatur dies Kochgutes unzulässig sinken, so würde durch die Wirkung des Wärmefühlers 7 wie der auf die maximale Heizleistung von etwa 1500 W umgeschaltet. Es ist vorteilhaft, für die Vorheizwider- stände 9 und 26, insbesondere für den Widerstand 9, Materialien mit grossen positiven Temperatur koeffizienten zu wählen, um die Wirkung der Vor heizung bei hohen Raumtemperaturen zu erhöhen.
Wenn man auf Handbetrieb umstellt, also die Netzklemme 14 durch den Arm 13 mixt den beiden Kontakten 15 und 16 verbindet, so arbeitet die Ein richtung immer so, wie sie im Falle des automau sehen Betriebes so lange arbeitet, als der Schalter 6 geschlossen ist, also immer mit der maximalen Wär meleistung von etwa 1500 W, die abwechselnd je weils eine zeitlang nur vom Widerstand 2 und eine zeitlang von allen drei Heizwiderständen 2-4 ge liefert wird. Das Öffnen des, Schalters 5 hat keinerlei Einfluss mehr, da dieser Schalter durch die, unmittel- bare Verbindung der Kontakte 16 und 10 überbrückt ist.
Unter Hinweis auf Fig. 2 wird noch bemerkt, dass der Temperaturfühler 7 an einem auf der Rück seite des Kochherdes vorgesehenen Aufbau 30 mit tels nicht näher dargestellter elastischer Mittel mon tiert ist. Der Aufbau 30 ist vorzugsweise als Schalt pult ausgebildet, wo sich der Regulierknopf 28 be findet.
Es hat sich überraschenderweise erwiesen, d'ass die Temperatur, die der elastisch montierte Tempera turfühler 7 annimmt, nicht wesentlich von dem Druck abhängt, mit welchem das Kochgefäss 8 gegen den selben geschoben wird, ja dass sogar ein geringer Luftspalt zwischen Temperaturfühler und Kochge fäss die Wirkungsweise der Einrichtung nur unwe sentlich beeinflusst. Es ist also vom Benützer keine nennenswerte Sorgfalt beim Aufstellen des Kochge fässes 8 auf die Kochplatte 1 erforderlich. Dagegen hat es sich gezeigt,
dass die Einrichtung wesentlich genauer arbeitet, wenn man den Temperaturfühler auf die angegebene Art anbringt, als, wie wenn man, gemäss früheren Vorschlägen, an der Kochplatte 1 einen Temperaturfühler anbringt, der die Temperatur des, Kochgutes über den Kochgefässboden abtastet.
Als Temperaturfühler kann ein Bimetall verwen det werden oder ein eine leicht verdampfende Flüs sigkeit enthaltendes Gefäss, wobei der Druck des sich entwickelnden Dampfes zur Betätigung des Schalters 5 benützt wird. Man kann aber als Temperaturfühler auch Widerstandsmaterial mit temperaturabhängigem Temperaturkoeffizienten benützen oder dergleichen und ferner müssen der Schalter 5 und der Umschal ter 22 nicht unbedingt mit einem Bimetallarm ver sehen sein.
Es sei ferner bemerkt, dass man davon absehen könnte, Handbetrieb vorzusehen, in welchem Falle der Kontakt 16 und. dessen Verbindungsleistung zum Kontakt 10 fortfallen. Die Kocheinrichtung hat dann nur einen Betriebszustand, nämlich denjenigen mit automatischer Umschaltung von Maximalleistung auf Fortkochleistung.