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.
Bimetallic switch and use of the same The invention relates to a bimetallic switch with a bimetallic element which is adjustable by means of a cam and a spring deflects when it is heated, whereby a pair of contacts is opened.
Known switches of this type can only be used to regulate the average power supplied to a consumer. The invention aims to provide a switch that can be used in a more versatile manner. This is achieved according to the invention because the spring is designed as a snap spring and 'comes to rest against a stop when it is bent, which is adjustable so that the snap spring either cannot reach its dead center during this bending and thus after it is cold Bimetal element closes the contact pair again, or exceeds its dead center and thus this contact pair no longer closes.
The invention also relates to a preferred use of this bimetal switch in a cooking stove. This use is characterized in that the switch is used in one switching area to regulate the power supplied to a hotplate and in another switching area to switch off a parboiling power supplied to this hotplate and to switch on a continued cooking power supplied to the same hotplate.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown schematically in the drawing. Fig. 1 shows an attached in a cooker th bimetal switch in a first switching area. FIG. 2 shows the same switch in a second switching area, and FIG. 3 shows a handle which is provided with a scale having the two switching areas, as well as the shape of three cams seated with the handle on a shaft.
The bimetallic switch shown has a strip-shaped bimetallic element 1 which is attached at one end so as to be pivotable about a pin 2 which is fixed to the order and which is provided with a projection 3 at its other end. The element 1 is under the action of a compression spring 4, which keeps it in contact with a cam 5 which is seated with two further cams 6 and 7 on a switching shaft 9 provided with a switch handle 8. One end 11 of an almost straight leaf spring 12, which carries a contact 13 at its other end, is fastened to a support member 10 which is fixed to order.
A curved leaf spring 15 engages the leaf spring 12 at 14, which leaf spring preferably consists of one piece with the leaf spring 12 in that it is formed by a tongue punched out of the same. The free end of the curved leaf spring 15 is supported in a notch 16 of the support member 10. The leaf springs 12 and 15 form a snap spring which tries to bend counterclockwise from Figs. 1 and 2 when the straight leaf spring 12 is above the supporting end of the curved leaf spring 15, that is, above the notch 15, as shown in FIGS 1 and 2 is shown in full lines and also in the dashed positions 12 ', 15' of FIG.
If, on the other hand, the straight leaf spring 12 lies below the notch 16, the snap spring 12, 15 tries to bend in the clockwise direction; this is the case in the position 12 ", 15" shown in dashed lines. The cams 5, 6 and 7 have the shape shown schematically in FIG. 3 and are drawn in the position in which a 0 line on a scale 17 provided on the handle 8 faces a mark 18 that can be ordered.
The scale has two areas I and II; FIG. 1 corresponds to the case that the first graduation of area I is located opposite the mark 18, and FIG. 2 corresponds to the case that this applies to the last graduation of area II. The cam 6 has the same radius everywhere, with the exception of a recess 19 at the zero point corresponding to the 0 line on the scale 17 development.
The cam 5 in the switching range I has a radius that decreases slightly from the zero position, whereas in the switching range II it has a radius that increases slightly from this zero position. Finally, the cam 7 has a constant radius in the switching area I which is larger than the likewise constant radius in the switching area II.
The cam 6 acts on a movable contact 20, which cooperates with a gesture-fixed contact 21, whereby due to the recess 19 this pair of contacts, which serves as an upstream switch, is only open in the zero position. The position of the cam 5 influences the pivot position of the bimetallic element 1, which is surrounded by a heating coil 22 for heating and bends in the clockwise direction of FIGS. 1 and 2 when heated.
One end of the heating coil 22 is connected to the end 11 of the leaf spring 14 that is fixed to the gesture. The position of the cam 7 limits the movement that the snap spring 12, 15 can perform when the projection 3 of the bimetal element 1 hits it when it is bent. The provided on the leaf spring 14 contact 13 cooperates with a gesture-fixed contact 23.
In order to explain a preferred use of the switch described, it is assumed that the same is built into an electric cooker which is provided with a hotplate 24 which has two heating coils 25 and 26. If the heating winding 25 is connected to the mains voltage alone, it consumes a power of 2100 W, for example; if the heating coils 25 and 26 are connected to the mains voltage in series with one another, they only consume a power of 200 W together.
The heating winding 25 is connected on the one hand to a mains terminal 27 and on the other hand to one end of the heating winding 26 and the contact 23. The other end of the heating winding 26 is connected to the free end 28 of the bimetallic heating winding 22, which in turn is connected to the movable contact 20. The contact 21 cooperating with the contact 20 is connected to the other network terminal 29.
It is clear that when the switch is in the zero position, that is to say the pair of contacts 20, 21 is open, the heating windings 25 and 26 are switched off, and likewise the switch heating winding 22.
Assuming that the switch is set from the zero position to the first division of the switching range I, the circuit 29, 21, 20, 28, 22, 11, 12, 13, 23, 25, 27 is closed, and the hotplate 24 operates with an output of 2100 W. The switch heating coil 22 heats the bimetallic element 1, which bends so that its projection 3 comes into contact with the leaf spring 12 and bends the snap spring 12, 15 until it approaches the cam 7 to lie down.
This opens the pair of contacts 13, 23 and the heating winding 25 is connected in series with the heating winding 26 in the circuit 29, 21, 20, 28, 26, 25, 27. The switch heating winding 22 is de-energized, the bimetal element 1 cools down and the snap Spring 12, 15 returns from its open position 12 ', 15' to the closed position because in the open position it lies on that part of the cam 7 whose radius is large and consequently the leaf spring 12 is always above the support notch 16, i.e. above its dead center position lies.
The game described is now repeated, so that the hotplate is supplied with a power of 2100 W alternately during a first time segment and a power of 200 W during a second, unevenly long time segment, for example an average power of 1500 W.
If the handle 8 is rotated further in the clockwise direction of FIG. 3, this does not change the effect of the cams 6 and 7; on the other hand, the radius of the cam 5 opposite the bimetal element 1 decreases, so that this element pivots clockwise around the pin 2, with the result that the projection 3 meets the leaf spring 14 and the contact pair even after this element is less heated 13, 23 opens. The power supplied to the hotplate 24 therefore decreases progressively in the switching area I, which is why this area is referred to as the power control range.
This performance control mode is well known per se.
When the handle 8 is turned counterclockwise from the zero position, that is to say the switch is used in area II, the switch initially works exactly as in area I, ie. H. that only the stove heating winding 25 is switched on with great power. The snap spring 12, 15 can, however, bend back further under the influence of the bending bimetal element 1 than in the case of FIG. 1 because it now cooperates with that part of the cam 7 whose radius is small.
The snap spring 12, 15 is finally bent back slightly beyond its dead center position, i.e. H. that the leaf spring 12 comes to lie a little under the support notch 16-; thereby becomes. reversed the direction in which the bent leaf spring 15 acts on the leaf spring 12, so that the snap spring 12, 15 suddenly continues to bend through its own tension until its end hits the cam 7.
The snap spring 12, 15 now no longer returns to the closed position after the switch heating coil 22 has cooled down, so that the hotplate 24 now only consumes the heating power of 200 W from the heating coils 25 and 26 connected in series.
Switching area II, which is referred to as the switch-off area, is used for so-called automatic cooking, by first using the high parboiling power of 2100 W for a certain time interval, then switching this parboiling power off and switching on the low continued boiling power of 200 W.
It is clear that the parboiling interval depends on the setting of the cam 5 and becomes smaller, the smaller the radius of the cam 5 is at the point to which the bimetal element 1 is pressed by the spring 4. In the form of the cam 5 shown in Fig. 3, the parboiling interval becomes longer, the further the handle 8 is rotated counterclockwise from the zero position.
One could make the area II of the cam 5 mirror-symmetrical or almost mirror-symmetrical to the area I, in which case the longest parboiling interval would correspond to the first instead of the last part of the area II. It goes without saying that the greater the content of the saucepan that is placed on the hotplate 24 and the colder this content is, the longer the parboiling interval will be selected.
It can be seen from Fig. 3 that the cam 7 at the point corresponding to the zero position already has the large radius as in area I. When the handle 8 is turned back to the zero position, the snap spring 12, 15 is therefore beyond its dead center position bent upwards so that the contact pair 13, 23 is closed again.
It is clear that the switch described can also be used in other circuits. If the stove heating winding 26 is omitted, the power supplied to the consumer is equal to zero in each case in the second interval of the power control range I. The switch is still clocking, however, and the average power supplied to the consumer can still be regulated in range I. In the absence of the winding 26, however, the consumer 24 is completely switched off in the switch-off area, so that the circuit is not suitable for automatic cooking. But it is very conceivable that such a circuit could be used for certain purposes, e.g.
B. in laboratory, may be desirable.
It should also be noted that the cam 7 does not necessarily have to serve as a stop for the snap spring 12, 15 itself. You can z. B. by means of the cam 7 and one or more intermediate lever (s) adjust a bolt that forms the stop for the spring 12, 15.