Bimetallschalter und Verwendung desselben Die Erfindung betrifft einen Bimetallschalter mit einem Bimetallelement, das mittels einer Nocke ein stellbar ist und bei seiner Erwärmung eine Feder durchbiegt, wodurch ein Kontaktpaar geöffnet wird.
Bekannte Schalter dieser Art können lediglich zur Regulierung der einem Verbraucher zugeführten mittleren Leistung verwendet werden. Die Erfindung bezweckt, einen vielseitiger verwendbaren Schalter zu schaffen. Dies gelingt gemäss der Erfindung da durch, dass die Feder als Schnappfeder ausgebildet ist und 'bei ihrer Verbiegung gegen einen Anschlag zu liegen kommt, der so einstellbar ist, dass die Schnappfeder bei dieser Verbiegung entweder ihren Totpunkt nicht erreichen kann und somit nach Er kalten des Bimetallelementes das Kontaktpaar wieder schliesst, oder ihren Totpunkt überschreitet und somit dieses Kontaktpaar nicht mehr schliesst.
Die Erfindung betrifft auch eine bevorzugte Ver wendung dieses Bimetallschalters in einem Kochherd. Diese Verwendung zeichnet sich dadurch aus, dass der Schalter in einem Schaltbereich zum Regeln der einer Kochplatte zugeführten Leistung und in einem anderen Schaltbereich zum Abschalten einer dieser Kochplatte zugeführten Ankochleistung und zum Einschalten einer derselben Kochplatte zugeführten Fortkochleistung dient.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt einen in einem Kochherd angebrach ten Bimetallschalter in einem ersten Schaltbereich. Fig. 2 zeigt denselben Schalter in einem zweiten Schaltbereich, und Fig. 3 zeigt einen Griff, der mit einer die beiden Schaltbereiche aufweisender Skala versehen ist, sowie die Form von drei mit dem Griff auf einer Welle sitzenden Nocken.
Der dargestellte Bimetallschalter weist ein strei- fenförmiges Bimetallelement 1 auf, das an einem Ende um einen Bestellfesten Zapfen 2 schwenkbar angebracht und an seinem anderen Ende mit einem Vorsprung 3 versehen ist. Das Element 1 steht unter der Einwirkung einer Druckfeder 4, welche es mit einer Nocke 5 in Berührung hält, die mit zwei weiteren Nocken 6 und 7 auf einer mit einem Schaltgriff 8 versehenen Schaltwelle 9 sitzt. Auf einem Bestellfesten Stützorgan 10 ist ein Ende 11 einer nahezu geraden Blattfeder 12 befestigt, die an ihrem anderen Ende einen Kontakt 13 trägt.
An der Blattfeder 12 greift bei 14 eine gebogene Blattfeder 15 an, die vorzugsweise mit der Blattfeder 12 aus einem Stück besteht, indem sie durch eine aus der selben herausgestanzten Zunge gebildet ist. Das freie Ende der gebogenen Blattfeder 15 ist in einer Kerbe 16 des Stützorgans 10 abgestützt. Die Blatt federn 12 und 15 bilden eine Schnappfeder, die bestrebt ist, sich im Gegenuhrzeigersinne von Fig. 1 und 2 zu verbiegen, wenn die gerade Blattfeder 12 oberhalb des Abstützendes der gebogenen Blattfeder 15, also oberhalb der Kerbe 15 liegt, wie in den Fig. 1 und 2 in vollen Linien dargestellt ist sowie auch in der gestrichelten Lage 12', 15' von Fig. 1.
Wenn die gerade Blattfeder 12 dagegen unterhalb der Kerbe 16 liegt, so ist die Schnappfeder 12, 15 bestrebt, sich im Uhrzeigersinne zu verbiegen; dies ist in der gestrichelt gezeichneten Lage 12", 15" der Fall. Die Nocken 5, 6 und 7 haben die in Fig. 3 schematisch dargestellte Form und sind in der Lage gezeichnet, in welcher ein 0 -Strich einer am Griff 8 vorgesehenen Skala 17 einer Bestellfesten Marke 18 gegenübersteht.
Die Skala weist zwei Bereiche I und Il auf; Fig. 1 entspricht dem Fall, dass sich der erste Teilstrich des Bereiches I der Marke 18 gegenüber befindet, und Fig. 2 dem Fall, dass dies für den letzten Teilstrich des Bereiches II zutrifft. Die Nocke 6 hat überall den gleichen Radius, mit Ausnahme einer Vertiefung 19 an der dem 0 -Strich der Skala 17 entsprechenden Nullstel lung.
Die Nocke 5 hat im Schaltbereich I einen von der Nullstellung aus leicht abnehmenden Radius, im Schaltbereich II dagegen einen von dieser Null stellung aus leicht zunehmenden Radius. Die Nocke 7 schliesslich hat im Schaltbereich I einen konstanten Radius, der grösser ist als der ebenfalls konstante Radius im Schaltbereich Il.
Die Nocke 6 wirkt auf einen beweglichen Kontakt 20, der mit einem gestenfesten Kontakt 21 zusammenarbeitet, wobei infolge der Vertiefung 19 dieses Kontaktpaar, das als Vorschalter dient, lediglich in der Nullstellung offen ist. Die Stellung der Nocke 5 beeinflusst die Schwenklage des Bimetall- elementes 1, das zu seiner Erwärmung von einer Heizwicklung 22 umgeben ist und sich bei Erwär mung im Uhrzeigersinne von Fig. 1 und 2 verbiegt.
Ein Ende der Heizwicklung 22 ist mit dem gestenfesten Ende 11 der Blattfeder 14 verbunden. Die Stellung der Nocke 7 begrenzt die Bewegung, welche die Schnappfeder 12, 15 ausführen kann, wenn der Vorsprung 3 des Bimetallelementes 1 bei dessen Verbiegung auf ihn trifft. Der auf der Blatt feder 14 vorgesehene Kontakt 13 arbeitet mit einem gestenfesten Kontakt 23 zusammen.
Um eine bevorzugte Verwendung des beschriebe nen Schalters zu erläutern, ist angenommen, dass derselbe in einen elektrischen Kochherd eingebaut ist, der mit einer Kochplatte 24 versehen ist, die zwei Heizwicklungen 25 und 26 aufweist. Wenn die Heizwicklung 25 allein an der Netzspannung liegt, so nimmt sie beispielsweise eine Leistung von 2100 W auf; wenn die Heizwicklungen 25 und 26 in Serie miteinander an der Netzspannung liegen, so nehmen sie zusammen lediglich eine Leistung von 200 W auf.
Die Heizwicklung 25 ist einerseits mit einer Netzklemme 27 und anderseits mit einem Ende der Heizwicklung 26 und dem Kontakt 23 verbunden. Das andere Ende der Heizwicklung 26 ist mit dem freien Ende 28 der Bimetallheizwicklung 22 ver bunden, das seinerseits mit dem beweglichen Kontakt 20 verbunden ist. Der mit dem Kontakt 20 zusam menarbeitende Kontakt 21 ist an die andere Netz klemme 29 angeschlossen.
Es ist klar, d'ass, wenn sich der Schalter in der Nullstellung befindet, das Kontaktpaar 20, 21 also offen ist, die Heizwicklungen 25 und 26- ausge schaltet sind und ebenso auch die Schalterheizwick- lung 22.
Angenommen, der Schalter werde von der Null stellung aus auf den ersten Teilstrich des Schalt bereiches I eingestellt, so wird der Stromkreis 29, 21, 20, 28, 22, 11, 12, 13, 23, 25, 27 geschlossen, und die Kochplatte 24 arbeitet mit einer Leistung von 2100 W. Die Schalterheizwicklung 22 erwärmt das Bimetallele-ment 1, das sich durchbiegt, so dass sein Vorsprung 3 mit der Blattfeder 12 in Berührung kommt und die Schnappfeder 12, 15 verbiegt, bis sie auf die Nocke 7 zu liegen kommt.
Dadurch wird das Kontaktpaar 13, 23 geöffnet und die Heizwicklung 25 mit der Heizwicklung 26 in Serie geschaltet im Stromkreis 29, 21, 20, 28, 26, 25, 27. Die Schalterheizwicklung 22 wird stromlos, das Bimetallelement 1 kühlt sich ab und die Schnapp feder 12, 15 kehrt aus ihrer Öffnungslage 12', 15' in die Schliesslage zurück, weil sie in der Öffnungslage auf demjenigen Teil der Nocke 7 liegt, dessen Radius gross ist und demzufolge die Blattfeder 12 stets oberhalb der Stützkerbe 16, also oberhalb ihrer Totpunktlage liegt.
Nun wiederholt sich das be schriebene Spiel, so dass der Kochplatte abwechselnd immer während eines ersten Zeitabschnittes eine Leistung von 2100 W und während eines zweiten, ungleich langen Zeitabschnittes eine Leistung von 200 W zugeführt wird, also beispielsweise eine mittlere Leistung von 1500 W.
Dreht man den Griff 8 weiter im Uhrzeigersinne von Fig. 3, so ändert dies an der Wirkung der Nocken 6 und 7 nichts; dagegen nimmt der dem Bimetallelement 1 ge genüberliegende Radius der Nocke 5 ab, so dass dieses Element sich im Uhrzeigersinne um den Zapfen 2 schwenkt, was zur Folge hat, dass der Vorsprung 3 schon nach geringerer Erwärmung dieses Elementes auf die Blattfeder 14 trifft und das Kontaktpaar 13, 23 öffnet. Die der Kochplatte 24 zugeführte Leistung nimmt daher im Schalt bereiche I progressiv ab, weshalb dieser Bereich als Leistungsregelbereich bezeichnet wird.
Diese Leistungsregelweise ist an sich wohl'bekannt.
Wenn der Griff 8 aus der Nullstellung im Ge- genuhrzeigersinne gedreht, also der Schalter im Bereich II benützt wird, so arbeitet der Schalter zunächst genau so wie im Bereich I, d. h. dass lediglich die Herdheizwicklung 25 von grosser Leistung eingeschaltet ist. Die Schnappfeder 12, 15 kann sich aber unter dem Einfluss des sich verbiegenden Bimetaltelementes 1 weiter zurückbiegen als im Falle von Fig. 1, weil sie jetzt mit demjenigen Teil der Nocke 7 zusammenarbeitet, dessen Radius klein ist.
Die Schnappfeder 12, 15 wird schliesslich etwas über ihre Totpunktlage hinaus zurückgebogen, d. h. dass die Blattfeder 12 ein wenig unter die Stützkerbe 16- zu liegen kommt; dadurch wird. die Richtung umgekehrt, in der die gebogene Blattfeder 15 auf die Blattfeder 12 wirkt, so dass sich nun die Schnapp feder 12, 15 plötzlich durch ihre eigene Spannung weiter verbiegt, bis ihr Ende auf die Nocke 7 trifft.
Die Schnappfeder 12, 15 kehrt nun nach Abkühlung der Schalterheizwicklung 22 nicht mehr in die Schliesslage zurück, so dass die Kochplatte 24 nun dauernd lediglich die Heizleistung von 200 W der in Serie geschalteten Heizwicklungen 25 und 26 aufnimmt.
Der Schaltbereich II, der als Abschaltbereich bezeichnet wird, dient zum sogenannten automati- schen Kochen, indem zunächst während eines ge wissen Zeitintervalls die hohe Ankochleistung von 2100 W benützt, dann diese Ankochleistung ab geschaltet und dafür die geringe Fortkochleistung von 200 W eingeschaltet wird.
Es ist klar, dass das Ankochintervall von der Einstellung der Nocke 5 abhängt und um so kleiner wird, je kleiner der Radius der Nocke 5 an derjenigen Stelle ist, auf welche jeweils das Bimetallelement 1 durch die Feder 4 gedrückt wird. Bei der in Fig. 3 gezeigten Form der Nocke 5 wird das Ankochintervall um so län ger, je weiter der Griff 8 im Gegenuhrzeigersinne aus der Nullstellung herausgedreht wird.
Man könnte den Bereich II der Nocke 5 aber auch spiegel symmetrisch oder nahezu spiegelsymmetrisch zum Bereich I machen, in welchem Fall das längste Ankochintervall dem ersten statt dem letzten Teil stück des Bereiches Il entsprechen würde. Selbst verständlich wird man jeweils ein um so längeres Ankochintervall wählen, je grösser der Inhalt des Kochtopfes ist, den man auf die Kochplatte 24 stellt, und je kälter dieser Inhalt ist.
Es ist aus Fig. 3 ersichtlich, dass die Nocke 7 an der der Nullstellung entsprechenden Stelle bereits den grossen Radius hat wie im Bereich I. Wenn man den Griff 8 in die Nullstellung zurückdreht, wird daher die Schnappfeder 12, 15 über ihre Totpunkt lage hinaus nach oben verbogen, so dass das Kontakt paar 13, 23 wieder geschlossen wird.
Es ist klar, dass der beschriebene Schalter auch in anderen Schaltungen verwendet werden kann. Falls man die Herdheizwicklung 26 weglässt, ist jeweils im zweiten Intervall des Leistungsregel bereiches I die dem Verbraucher zugeführte Leistung gleich Null. Der Schalter taktet aber nach wie vor, und die dem Verbraucher zugeführte mittlere Leistung ist nach wie vor im Bereich I regulierbar. Bei Fehlen der Wicklung 26 wird dagegen im Abschaltbereich der Verbraucher 24 vollständig aus geschaltet, so dass sich die Schaltung nicht zum automatischen Kochen eignet. Es ist aber sehr wohl denkbar, dass eine derartige Schaltung für bestimmte Zwecke, z.
B. in Laboration, erwünscht sein kann.
Es sei ferner noch bemerkt, dass die Nocke 7 keineswegs unbedingt selbst als Anschlag für die Schnappfeder 12, 15 zu dienen braucht. Man kann z. B. mittels der Nocke 7 und eines oder mehrer Zwischenhebel (s) einen Bolzen verstellen, der den Anschlag für die Feder 12, 15 bildet.