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Zeitsteuergerät, insbesondere zur Steuerung von Licht- Heiz- und Kochstromkreisen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zeitsteuergerät, insbesondere zur gleichzeitigen Steuerung mehrerer voneinander unabhängiger Licht- Heiz oder Kochstromkreise zu beliebig voreinstellbaren Ein- Aus- oder Umschaltzeitpunkten, wobei koaxial zu der von einem Uhrwerk oder Synchronmotor angetriebenen Steuerwelle mehrere zweiteilig ausgebildete Steuerscheiben frei drehbar angeordnet sind, die auf ihren Umfangsflächen Skaleneinteilungen besitzen,
und die beiden Steuerscheibenteile je mit einer Steuerbahn von l80 versehen und in bezug aufeinander von Hand verstellbar sind, und auf der Steuerbahn eine mit der Steuerwelle drehungsschlüssig verbundene Abtastvorrichtung entlanggleitet, die als verschwenk- oder verschiebbarer Ab- tas,thebel ausgebildet mittelbar mit einem exzentrisch zur Steuerwelle ortsfest angeordneten Schaltorgan gekoppelt ist.
Das erfindungsgemässe Zeitsteuergerät ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerscheiben aus zwei beliebig gegeneinander drehbaren Rängen von mindestens annähernd gleichem äusseren Durchmesser bestehen, wobei einer der Ringe dünner ist als der andere und in einer dem Hauptring im Bereich seines Umfanges seitlich angeformten, kreisförmigen Ausnehmung derart gelagert ist, dass wenigstens eine kreisförmige Fläche des einen Hauptringes mit einer angrenzenden Fläche des anderen Hauptringes in einer Ebene liegt, auf welchen Flächen Steuerbahnen angeordnet sind.
Die Ausbildung der Steuerscheiben als Ringe gestattet zunächst eine sehr flache Gestaltung, damit diese auch als Griffscheiben in einer grösseren Anzahl in der Vorderfront eines Herdes Platz finden können. Dass die Steuerscheiben einen mindestens annähernd gleichen äusseren Durchmesser besitzen, ist sehr wichtig für die Bedienung, da sie nur mit einem geringen Teil ihres Umfanges die Vorderfront des Herdes durchdringen. An diesem Umfang sind die Stehzahlen eingearbeitet und bei gleichem Umfang der Aussenflächen lassen sich diese besser gegeneinander verstellen und in Bezug auf die eingestellten Marken ablesen.
Auch ist die Anordnung der Einstellmarken auf den Scheiben einfacher im Hinblick auf ihre Durchdringung der Frontplatte des Herdes in einer gleichen Ebene, so dass der Ausschnitt einfach gestaltet werden kann.
Die Verdrehbarkeit der Ringe gegeneinander ist zwar schon aus der englischen Patentschrift 805307 bekannt, doch ist dort nur ein einziger Ring aufgezeichnet, während der andere Nocken eine vollständig geschlossene Scheibe darstellt. Die dort abgebildete Einrichtung würde für eine Betätigung der Scheiben an ihrem Umfang ungünstig, wenn nicht sogar unmöglich sein.
Bei der vorliegenden Erfindung liegt wenigstens eine kreisförmige Fläche des einen Hauptringes mit der angrenzenden Fläche des anderen Hauptringes in einer Ebene. Dies ist wichtig, da die Steuerhebel mit ihrer Rolle auf ihren beiden Flächen entlanggleiten und je nach Verstellung der Scheiben gegeneinander nur dann in die Ausnehmungen einfallen, wenn beide Scheiben mit ihren Ausnehmungen oder Nuten übereinanderstehen. Bei unregelmässiger Ausbildung würden sich Verschiebungen auf der Welle und somit auch der des Steuer- und des Kontakthebels ergeben,
was Unregelmässigkeiten in der Zeitsteuerung ausmachen würde. Es kommt schon auf äusserste Genauigkeit der Flächengleichheit an. Würden die Ebenen z. B. nur geringfügig ungleich sein, dann würde die Rolle sich stets auf der er-
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höhten Bahn bewegen, so dass womöglich die Zeitsteuerung der Kontakte nicht in Aktion treten würde.
Ein bekanntes Schaltgerät nach der amerikanischen Patentschrift Nr. 2130808 besitzt zwar Steuereinheiten mit von Hand drehbaren, jedoch von den Drehbewegungen der Steuerwelle unbeeinfluss- baren Steuerscheiben. Doch sind diese einteilig ausgebildet und werden von Kontaktfedern, die mit Gegenkontakten der Steuerscheibe zusammenwirken, abgefühlt. Die Nachteile bestehen darin, dass keine Verstellung der Nockenlänge vorgesehen ist und aus- serdem mit derartigen Kontakten nur sehr kleine Steuerströme schaltbar sind. Diese Konstruktion ist wegen isolationstechnischer Schwierigkeiten kompliziert.
Beim Schaltgerät nach der englischen Patentschrift Nr. 601856 werden auf einer frontal angeordneten Einstellscheibe Nocken verstellt. Dieses Prinzip eignet sich nur für ein Gerät zur Steuerung eines einzigen Stromkreises. Sollen mehrere Stromkreise gesteuert werden, so müssen dementsprechend viele Einstellscheiben nebeneinander angeordnet sein, d. h. es ist für jeden Steuerstromkreis ein getrenntes Gerät erforderlich.
In der deutschen Patentschrift Nr. 847170 ist eine Zeitschaltuhr beschrieben, die ebenfalls eine mehrteilige, von einer Steuerwelle durchdrungene, Steuernocken aufweisende Steuerscheibe besitzt, die auch von Hand gedreht werden kann, aber von den Drehbewegungen der Steuerwelle unbeeinflussbar an einem Gehäuse gelagert ist, und von einer drehungsschlüssig mit der Steuerwelle verbundenen Abtast- vorrichtung abgetastet wird.
Nachteilig ist, dass dieses Gerät nur über eine Steuereinheit verfügt, da die uhrwerkangetriebene Welle, die den Abtast- hebel bewegt, nicht beliebig lang ausgebildet und somit beliebig viele Abtasthebel tragen kann, weil mit dieser der Schalter zentrisch gelagert ist.
Bei dem vorliegenden Erfindungsgegenstand wurde nun die Schaltvorrichtung ausserhalb der Mitte gelagert und sogar ausserhalb der Steuerscheibe, was dadurch möglich wird, dass ein ver- schwenkbarer Abtasthebel mit der Steuerwelle drehungsschlüssig verbunden ist.
Zwar weist die englische Patentschrift Nr. 601856 Ähnlichkeiten auf, doch wurden schon vorher die Unterschiede zu diesem Gerät genannt, wonach es nicht möglich ist, mehrere Zeitsteuergeräte dieser Ausbildung auf einen so engen Raum wie nach der vorliegenden Erfindung, welche von der gleichen Achse angetrieben werden, unterzubringen. Nachfolgend wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine .Steuerscheibe mit Abtastvorrichtung, wobei die beiden Scheibenteile die Grundstellung zeigen, Fig. 2 zeigt die Vorderansicht einer Steuerscheibe nach Fig. 1, wobei die Abtastvorrichtung sich jedoch in der senkrechten Stellung befindet und die obere Hälfte der Steuerscheibe geschnitten ist, Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf eine wie folgt eingestellte Steuerscheibe: Ausschaltzeitpunkt 13.00 Uhr ;
Einschaltzeitpunkt 11.00 Uhr, Fig. 4 zeigt die Vorderansicht der Steuerscheibe nach Fig. 3, wobei die untere Scheibenhälfte im Schnitt dargestellt ist, Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf ein scheibenförmiges Gehäuseteil, Fig. 6 zeigt das Gesamtgerät im Schnitt nach Fig. 5 wobei der Teilschnitt B-C in Fig. 5 in die Schnittebene A-B verschwenkt ist, Fig. 7 zeigt eine Draufsicht auf das mit Thermostaten kombinierte abgedeckte Gerät, wobei die Abdeckung zum Teil weggeschnitten ist.
Jede Gehäusescheibe 1 besitzt auf der einen Seite Lagerpfosten Ja und gegenüberliegend auf der anderen Seite Lagerpfosten 1b. Bei dem aus mehreren Einzelgehäusescheiben 1 zusammengesetzten Gesamtgehäuse sind die Lagerpfosten Ja der einen Scheibe auf die Lagerpfosten 1b der angrenzenden Scheibe gepresst. Dadurch sind die zur Unterbringung der Steuerscheiben 2 erforderlichen Räume 1 e gewonnen. Die Gehäusescheiben 1 werden durch Schrauben 3 zusammengehalten und ihre Lagersicherung gegeneinander ist durch das Zusammenwirken von Nocken und Aussparungen 1d gewährleistet.
Jede Steuerscheibe 2 besteht aus dem Hauptteil 2a und dem ringförmigen Teil 2b, die beliebig gegeneinander drehbar sind. Der Teil 2b hat vorzugsweise rechteckigen Querschnitt. Die Steuerscheibe 2 ist an ihrem äusseren Umfang in kreisförmigen Nuten l,' und lt der Lagerpfosten 1 a und 1 b derart vorzugsweise federnd geführt, dass die Steuerscheibe 2 zwar fest zwischen zwei Gehäusescheiben 1 lagert, jedoch ein manuelles Drehen derselben noch möglich ist.
Um unabhängig von den Toleranzen der Gehäusescheibe 1 stets einen genügend festen federnden Sitz der Steuerscheibe 2 zu erhalten, sind in Vertiefungen 19 der Nuten 1e gewölbte Blattfedern 111 angeordnet, die sich gegen die äussere Wandung der Steuerscheibe 2 anpressen. Die Steuerscheiben 2 werden von der synchron mit der Uhrzeit umlaufenden Steuerwelle 4, die unter Zwischenschaltung einer Rutschkupplung 5 von dem Synchronmotor 6 angetrieben wird, lose, also nicht drehungsschlüssig durchdrungen.
Dadurch ist erreicht, dass das, manuelle Einstellen, also Drehen der Steuerscheiben 2, keinen Einfluss auf die stillstehende oder sich drehende Steuerwelle 4 hat, während umgekehrt die sich drehende Steuerwelle 4 keinen Einfluss auf die eingestellten Steuerscheiben 2 ausübt. Auf der Steuerwelle 4 ist pro Steuerscheibe 2 ein Lagerbock 7 drehungsschlüssig befestigt. Jeder Lagerbock 7 trägt einen im Lagerpunkt 7a drehbar gelagerten zweiarmigen Abtasthebel B.
Während der Hebelarm 8a mit einer Rolle 8b an den aneinandergrenzenden und in einer Ebene liegenden Kreisringflächen 2e und 2d der beiden Steuerscheibenteile 2a und 2b entlanggleitet, wirkt der Hebelarm 8c mit einem lose und axial verschiebbaren hülsenförmigen Gleitstück 9
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zusammen. Die Rolle 8b wird durch die Druckfeder 8d stets gegen die Kreisringflächen 2e und 2,
1 ge- presst. An jeder Gehäusescheibe 1 ist im Lagerpunkt lla ein weiterer zweiarmiger Hebel 11 schwenkbar gelagert. Der Arm llb dieses Hebels wirkt mit dem hülsenförmigen Gleitstück 9 zusammen, während der Arm 111' auf das zu schaltende oder zu sperrende Organ, z. B. Schalter, Thermostat, einwirkt.
Die das Gerät in Richtung der Steuerwelle 4 nach aussen hin abdeckenden Gehäusescheiben 12 und 13 besitzen nur einseitig Lagerpfosten la und 13,1, damit das Gerät nach aussen eine glatte Oberfläche erhält. Alle Gehäusescheiben besitzen an einer ihrer Aussenflächen eine segmentförmige Vertiefung 14, damit die Steuerscheiben an diesen Stellen mit einem Teil ihres Umfanges das Gehäuse nach aussen durchtreten und so der manuellen Bedienung zugänglich sind.
Zur Steuerung des Abtasthebels 8 sind an den kreisförmigen Flächen 2e und 2d nutenförmige Teilsteuerbahnen 2e und 2f vorhanden (vergl. inbesondere Fig. 1 bis 4). Die Teilsteuerbahnen 2e und 21 sind so angeordnet, dass der äussere Durchmesser der Teilsteuerbahn 21 gleich ist dem inneren Durchmesser der Teilsteuerbahn 2e. Jede Teilsteuerbahn schliesst einen Winkel von 180o ein.
Sowohl auf der äusseren Zylindermantelfläche des Ringes 2b wie auch auf der äusseren Zylindermantelfläche des Steuerscheibenteiles 2a ist je eine einem Umlauf der Steuerwelle 4 entsprechende Zeitskala 2y und 211 angebracht.Diese beiden Zeitskalen stehen zu den zugehörigen Teilnutenbahnen 2e und 2f in einem derartigen Verhältnis, dass sich bei einer Drehung der beiden Scheibenteile 2a und 2b von 00, das heisst, wenn sich die beiden je 1800 betragenden Teilnutenbahnen zu 360 ergänzen, gleiche Zahlen der Zeitskalen gegenüberstehen.
Die in den Fig. 1 und 3 eingezeichneten äusseren Zahlenkreise 15 sind nur zur Erklärung der Wirkungsweise des Gerätes eingezeichnet. Aus der Zahlenteilung dieser Zahlenkreise 15 (1 bis 24) geht hervor, dass die Steuerwelle 4 und somit die Abtast- hebel 8 in 24 Stunden einmal umlaufen. Die einzelnen Zahlen geben an, welche Stellung der Abtast- hebel 8 zu der entsprechenden Zeit durchläuft.
Insbesondere aus Fig. 1 geht hervor, dass bei einer Drehung der beiden Steuerscheibenteile 2a und 2b von 0o (die beiden radial übereinanderliegenden Teilsteuerbahnen 2e und 2f ergänzen sich zu 3600) der Abtasthebel 8 keine Steuerbewegungen ausführen kann, denn die Abtastrolle 8b überdeckt mit ihrer Länge beide Nutenbreiten, so dass dieselbe nur dann, druckbeaufschlagt durch die Druckfeder 811, in die Nuten einfallen kann,
wenn sich die beiden Teilnuten 2e und 21 an irgendeiner Stelle zu einer Vollnute überschneiden. Der innere Zahlenkreis nach Fig. 1 stimmt mit den beiden Zeitskalen 2-q und 211 nach Fig. 2 überein. Mit der Einstellmarke 16a, die in Wirklichkeit auf dem Gehäuse an entsprechender Stelle angebracht ist, deckt sich die Zahl 24, d. h. der Strahl auf dem der Endpunkt 2i der Nut 2f und der Anfangspunkt 2f der Nut 2e liegen, wird genau um 24 Uhr von der Abtastrolle 8b durchlaufen.
Die Zeiteinstellung und die eigentliche Arbeitsweise der Vorrichtung geht am besten aus den zusammengehörigen Fig. 3 und 4 hervor.
Diese beiden Figuren zeigen folgende eingestellten Zeitpunkte Ausschaltzeitpunkt 13.00 Uhr, Einschaltzeitpunkt 11.00 Uhr.
Diese Einstellung wurde wie folgt getätigt Zunächst ist der Bedienungsperson der Ausschaltzeitpunkt bekannt, also der Zeitpunkt, zu dem die Speise gekocht sein muss. Diese Einstellung geschieht mittels des Steuerscheibenteiles 2a. Dieser Teil wird solange, in diesem Falle nach unten gedreht, bis die Zahl 13 der Zeitskala 214 mit der in den Fig. 2 und 4 angedeuteten, aber in Wirklichkeit auf dem von den Scheiben durchtretenen Gehäusemantel 16 angebrachten Einstellmarke 16a übereinstimmt.
Dadurch ist das Ende 2i der Steuernut 2f in eine Stellung verschoben, die um 13.00 Uhr (siehe äusseren Zahlenkreis) von der Abtastrolle 8b durchlaufen wird. Der ringförmige Steuerscheibenteil 2b hat die Drehung zunächst mitausgeführt, so dass sich die beiden Zeitskalen 2h und 2-q zunächst noch decken. Nun weiss die Bedienungsperson ebenfalls, wie lange die entsprechende Speise zu kochen hat, bzw. einer bestimmten Temperatur ausgesetzt sein muss. Bei dem vorliegenden Beispiel handelt es sich um zwei Stunden.
Der mit der Zeitskala 29 versehene Ring 2b wird nun solange zurückverschoben, bis zwischen der eingestellten Zahl 13 der Zeitskala 2h und der gegenüberstehenden Zahl der Zeitskala 2.9 eine Differenz von zwei Stunden besteht. Diese Einstellung kann auch derart vorgenommen werden, dass man sich zunächst den Zeitpunkt genau ausrechnet. In diesem Fall 13 - 2 = 11. Sodann wird die Zahl 11 der Zeitskala 29 mit der entsprechenden Einstellmarke 16b in übereinstimmung gebracht.
Das Endergebnis ist in beiden Fällen das gleiche, nämlich der Anfang 2f der Steuernute 2e ist auf den Punkt verschoben, der von der Abtastrolle 8b um 11.00 Uhr durchlaufen wird. Es überschneiden sich die beiden Teilnutenbahnen somit in einem Winkelbereich, der einer Zeit von zwei Stunden entspricht, d. h. um 11.00 Uhr fällt die Abtastrolle in die Vollnut ein und hebt sich um 13.00 Uhr wieder heraus.
Diese beiden Bewegungen werden von der aus Abtasthebel 8, Gleitstück 9 und übertragungs- hebel 11 bestehenden übertragungsvorrichtung auf einen Schalter oder einen Thermostaten übertragen, so dass der zu steuernde Stromkreis um 11.00 Uhr geschlossen und um 13.00 Uhr wieder geöffnet wird.
Fig. 4 zeigt die in die Vollnut eingefallene Abtastrolle 8b sowie das dadurch axial verschobene Gleitstück 9 und den verschwenkten Übertragungshebel 11.
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Da die Steuerwelle 4 stets synchron mit der Uhrzeit umlaufen muss, ist sie bei einem uhrwerkange- triebenen Gerät bei dessen Inbetriebnahme zunächst auf die Uhrzeit einzustellen. Dieselbe Einstellung muss bei einem synchronmotorangetriebenen Gerät nach Ausfall des Stromes vorgenommen werden. Zu diesem Zweck ist eine weitere Einstellscheibe 17 drehungsschlüssig mit der Steuerwelle verbunden.
Sie durchdringt wie die Steuerscheiben 2 ebenfalls mit einem Teil ihres Umfanges das Gehäuse, so dass an dieser Stelle eine manuelle Verstellung, d. h. Einstellung auf die genaue Uhrzeit vorgenommen werden kann. Diese Einstellung wird selbstverständlich von der Steuerwelle 4 mitausgeführt, zu welchem Zweck zwischen Antrieb und Steuerwelle die Rutschkupplung 5 vorgesehen ist.
In Fig. 7, die eine Draufsicht auf die Bedienungsseite des kompletten Gerätes darstellt, sind unter den Steuerscheiben 2 die Bedienungsorgane 18 und 19 der zugehörigen Thermostate dargestellt.
Das beschriebene Gerät kann wie schon angedeutet durch ein Uhrwerk oder einen Synchronmotor angetrieben werden. Ebenfalls. ist es möglich, zwischen dem Antriebsorgan und dem Gerät ein Schrittschaltwerk zwischenzuschalten. Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, da es für die Ausgestaltung der einzelnen Organe verschiedenste Möglichkeiten gibt. Ausserdem sind verschiedenste Kombinationsmöb lichkeiten dieses Gerätes mit anderen Konstruktionseinheiten, wie Thermostaten, Druckknopfschaltern usw. möglich.
Auch brauchen die am Gehäuse gelagerten übertragungshebel nicht direkt auf die Schalter zu wirken, sondern können mit anderen Konstruktionseinheiten wie Thermostatenmechanismen sperrend zusammenwirken. Ebenfalls ist die Anwendung dieses Gerätes für in der einleitenden Beschreibung nicht genannte Haushalts- und technische Geräte und Einrichtungen denkbar.