DE1032444B

DE1032444B - Temperaturregler fuer Heizelemente

Info

Publication number: DE1032444B
Application number: DER19196A
Authority: DE
Inventors: Victor Weber
Original assignee: Robertshaw Fulton Controls Co
Current assignee: Robertshaw Controls Co
Priority date: 1955-07-12
Filing date: 1956-07-07
Publication date: 1958-06-19
Also published as: FR1188448A; US2894104A; BE549416A; GB823775A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten Regelmechannsmus zur Steuerung der Wärmeabgabe eines Heizelementes, insbesondere eines Flächeriheizelementes, z. B. eines elektrischen Kochherdes.

Viele Lebensmittel müssen anfänglich schnell erwärmt und auf eine bestimmte Temperatur gebracht werden; später ist dann nur noch eine geringe Wärmemenge zuzuführen, um diese Temperatur aufrechtzuerhalten.

Das Hauptziel der Erfindung ist es daher, die Wärmeabgabe eines Flächenheizelementes automatisch zu regeln, um ein von diesem getragenes Kochgefäß auf eine bestimmte Temperatur zu bringen und auf dieser zu halten.

Ein Thermoregulator, der zur Regelung der Temperatur in elektrisch beheizten Räumen, insbesondere in Brutkästen, gedacht ist, ist bekannt. Er weist einen mit einem Gewicht beschwerten einarmigen Hebel auf, an dem sich mehrere Kontaktstifte befinden, die sich nacheinander unter der Wirkung eines sich mit zunehmender Temperatur ausdehnenden Körpers von ihrem Gegenkontakt trennen. Hierdurch kommen-nacheinander Stromkreise, die Heizelemente zur Erwärmung des Raumes enthalten, unterbrochen werden, sobald bestimmte Temperaturschwellwerte überschritten sind. Bei einer Abkühlung des temperaturempfindlichen Körpers nach Trennung des letzten Koniaktes, also nach Abschaltung sämtlicher Heizelemente, zieht sich der temperaturempfindliche Körper wieder zusammen, so daß der letzte Kontakt wieder geschlossen wird und ein Heizelement dem Raum erneut Wärmeenergie zuführt.

Ein derartiger Thermoregulator kann jedoch kaum zur selbsttätigen Regelung der Wärmeabgabe eines Flächeuheizelementes, das ein Nahrungsmittel enthaltendes Kochgefäß trägt, verwendet werden. Er hat den Nachteil, daß er wegen der Gewichte stets eine bestimmte Lage im Raum einnehmen muß. Zwar besitzt er auch Einstellmöglichkeiten, aber diese ermöglichen keine schnelle und einfache Einstellung der Solltemperatur, auf die z. B. die Nahrungsmittel gebracht und auf der sie gehalten werden sollen.

Eine zum Anheizen zeitlich beschränkt überlastbare elektrische Vorrichtung zum Kochen bzw. Braten oder Backen in Verbindung mit einem Thermostaten ist ebenfalls bekannt. Diese Vorrichtung ist mit einer Einrichtung versehen, durch welche für die Anheizzeit eine übergroße Leistung mittels ihres gesamten Heizwiderstandes erzeugt werden kann, d. h. eine Leistung, welche die Vorrichtung zerstören würde, wenn man sie für den Dauerbetrieb benutzte. Bevor eine Zerstörung eintreten kann, wird deshalb z. B. von dem Thermostaten eine Ab- bzw. Umschaltung vorgenommen. Ein Nachteil dieser Vorrichtung ist darin zu

Temperaturregler für Heizelemente

Anmelder:

Robertshaw-Fulton Controls Company,
Greensburg, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reiche!, Patentanwalt,
Frankfurt/M.-Eschersheim, Lichtenbergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 12. Juli 1955

Victor Weber, Irwin, Pa. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

sehen, daß bei einem etwaigen Versagen des Thermostaten wegen der Überbelastung ein Durchbrennen eines Widerstandes oder ein sonstiger Schaden eintreten könnte. Außerdem ist es zur Vermeidung solcher Schäden unbedingt notwendig, daß der Thermostat auf die Temperatur der Vorrichtung, der Heizplatte oder der Widerstände anspricht. Andererseits wünscht man jedoch, die Temperatur des Koch-, Brat- oder Backgefäßes zu regeln. Bei einer solchen Regelung kann es möglich sein, daß die Widerstände zulange überlastet werden, da sie trotz einer niedrigen Temperatur des Kochgefäßes eine zu hohe Eigentemperatur erreichen.

Außerdem ist es ein Ziel der Erfindung, je nach der gewählten Solltemperatur, auf die die Lebensmittel gebracht und auf der sie gehalten werden sollen, die dem Kochgefäß je Zeiteinheit zuzuführende Wärmemenge entsprechend zu verändern.

Die Erfindung geht von einer elektrischen Heizanordnung aus, die mit einem Flächenheizelement, mit zwei Heizkörpern und mit zwei Schaltern versehen ist, die die Heizkörper jeweils mit einer Stromquelle, z. B. mit einem Zweiphasenstromsystem oder einem Drehstromsystem mit Sternpunktleiter, verbinden. Fernerhin weist die Heizanordnung eine auf Temperaturänderungen des Kochgefäßes ansprechende Einrichtung, die antriebsmäßig mit diesen Schaltern in Verbindung steht und diese der Reihe nach betätigt, und eine von Hand zu bedienende Einstellvorrichtung auf, die mit der auf Temperaturänderungen ansprechenden Einrichtung zusammenwirkt. Gemäß der Erfindung liegt im Kreis der Heizanordnung ein durch die Einstellvorrichtung verstellbarer dritter Schalter,

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der auf mehrere Stellungen einstellbar ist, in denen häuse 26 zu erzielen. Die aus dem Kolben 18, der

den Heizkörpern in an sich bekannter Weise unter- Kapillarrohre 20 und dem ausdehnungsfähigen Ali*· .·..

sch'iedliche elektrische Spannungen zugeführt werden. triebselement 28 bestehende Anordnung ist mit einer ¹II

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Erfin- temperaturempfindliehen Flüssigkeit gefüllt, welche

dungsgegenstandes ist eine temperaturempfindliche 5 sich bei Zunahme der von dem Kolben 18 wahrgenoni^i j·'¹

Vorrichtung zur Betätigung zweier Schalter vorge- menen Temperatur ausdehnt und damit eine Ausdeh¹ *

sehen, weldhe die Energiezufuhr zu den beiden Heiz- nung des Antriebselememtes 28 hervorruft. Diese An- ΐ

widerständen eines elektrischen Flächenheizelementes Ordnung ist dem Fachmann an sich vertraut. ' <% ₅

regeln. Die Schalter und die beiden Heiz widerstände Ein im wesentlichen L-förmiger Anschluß arm38 '"

sind derart verbunden, daß die Wärmeabgabe des io ragt mit einem Ende aus dem Gehäuse 26 heraus/iiiä λ

einen Heizwiderstandes einen maximalen Wert be- eine Verbindung mit einer Energiequelle zu erniög- ΐ!"'¹

sitzt, während die des anderen Widerstandes entspre- liehen, wie später noch beschrieben wird. Sein anderes

chend niedriger ist. Beide Schalter bleiben geschlos- Ende erstreckt sich in das Gehäuse 26 und bildet eini 4p

sen, bis die Temperatur des Kochgefäßes einen be- Halterung für einen im wesentlichen U-förmigen "*'■>

stimmten Schwellwert erreicht hat, dann öffnet sich 15 flexiblen Träger 40. Der Träger 40 besitzt zwei Arme »f

der eine Schalter, so daß die Energiezufuhr zu dem 42 und 44 und einen mittleren Teil, der an dem Arm ΐ

mit hoher Leistung arbeitenden Widerstand unter- 38 sitzt. Ein Arm 42 dies Trägers 40 ist an einem ^; ^

brochen. wird, während der Haizvorgang von dem mit Ende des Schalters 46 befestigt, welcher unter dem

niedriger Leistung arbeitenden Widerstand weiter- balgförmigen TeM 28 liegt und an seinem freden,Ende _:,;.

geführt wird-. Ein dritter Schalter ist außerdem vor- 20 einen Kontakt 48 trägt. An seinem mittleren Teil ist. !,;,

gesehen, mit dem die Energiezufuhr zu dem mit nied- ein Isolierblock 49 angebracht, mit dem der Knopf 3§ '"¹^

riger Leistung arbeitenden Widerstand vergrößert in Eingriff kommen kann. Der Kontakt 48 kann an %

wird, wenn die eingestellte Solltemperatur der Anord- einen festen Kontakt 50 angelegt werden, welcher voti "■'

nung höher Hegt. einem Ende einer Klemme52 getragen wird, die durcfe

Weitere Vorteile der Erfindung sind aus der folgen- 25 die Wand des Gehäuses 26 hindurchragt, um eine Ver^L ;:_::

den Beschreibung der Zeichnung zu erkennen. bindung mit einer später noch beschriebenen Schaltung '*';;

Fig. 1 ist eine schematiche Ansicht einer tempe- zu ermöglichen. Der Kontakt 48 ist durch die Pede- \

raturempfimdlichen Regelanordnung gemäß der Er- rung des Trägers 40 so vorgespannt, daß er an dem If¹

findung; Konitakt. 50 anliegt. Dabei zeigt der Träger 40 das Be- ■ ^!

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Ein- 30 streben, den Arm 48 im Uhrzeigersinn bis zum Ein- 'fc

Stellscheibe nach Fig. 1, wobei die von ihr betätigten griff mit dem beweglichen Ende 30 des Antriebs- .; '

Schalter schematisdh in der entsprechenden Stellung elementes 28 zu drehen. -U_f

dargestellt sind; Ein anderer Schalterarm 54 ist an einem Ende mit

Fig. 3 ist eine schematische Ansicht von einer ande- dem Arm 44 des Trägers 40 befestigt und erstreckt _i{|._;,

ren Ausführungsform der temperaturempfindlichen 35 sich im wesentlichen parallel zu dem Schalterarm 46:

Regelanordnung gemäß der Erfindung; Das freie Ende des Armes 54 trägt einen Kontakt 56] ■*,■

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung der Ein- der an einem festen Kontakt 58 anliegen kann, welcher ""

stellscheibe nach Fig. 3, wobei die von ihr betätigten voii einem Ende einer Klemme 60 getragen wird, "'*''

Schalter schematisch in der entsprechenden Stellung deren anderes Ende durch die Wand des Gehäuses 2§ ν

angeordnet sind. 40 ragt, um eine Verbindung mit aimer später noch be»

Ein rundes Flächenheizelement 10 ist so ausgeführt, schriebenen elektrischen Schaltung zu ermöglichen;

daß es von der Deckplatte eines elektrischen Koch- Der Kontakt 56 besitzt durch die Federung des Trä* ³>'

•herdes in einer dem Fachmann geläufigen Art gehalten gers 40 eine solche Vorspannung, daß er an dem Kon*

wird. Das Heizelement 10 besitzt zwei Heizwider- takt 58 anliegt. Der Träger zeigt das Bestreben, deii '^:,

stände 12 und 14, denen gesondert Energie zugeführt 45 Schaltarm 54 im Uhrzeigersinn zu drehen,

werden kann.. Das Heizelement 10 kann einen Koch- Ein Anschlag ist vorgesehen, um die Bewegung deö

kessel 16 tragen und ist mit einem temperaturempfind- Schalterarmes 46 auf den Sdhalterarm 54 zu über-

lichen Kolben 18 ausgerüstet, der sich in seiner Mitte tragen. Dieser Anschlag hat die Form einer Einstell^c '

befindet. schrauhe62_J welche durch den Schalterarm 54 ge* ^

Der Kolben 18 hat die Form eines flachen, hohlen 50 schraubt ist und sich in Richtung auf den Schalter-Behälters, der mit einer an ihm befestigten Kapillar- arm 46 erstreckt, bis sie an diesem anliegt. _:-..:g. röhre 20 verbunden, ist und durch eine Feder 22, die in Die Einstellscheibe 36 besitzt an ihrer Unterseite J einem geeigneten Bügel 24 sitzt, gegen den Kochkessel ein Widerlager 64, das eine Mitnahmefläche 66 und
16 gedruckt wird, Der spezielle Aufbau des Kolbens einen Anschlag 68 besitzt. Ein Ende des Stiftes 70
18 und: seine Halterung sind- dem Fachmann geläufig. 55 steht nach der Darstellung mit der Mitnahmefiäche 66

Die Kapillarrohre 20 erstreckt sich durch die Wand und dem Anschlag 68 im Eingriff, während sich seid ^: "

eines Gehäuses 26 und steht mit einem ausdehnungs- anderes Ende in das Gehäuse 26 erstreckt und mit
fähigen Antriebselement 28 in Verbindung, welches einer Kontaktbrücke 72 im Eingriff steht. Die Konaus zwei flexiblen Membranen bestht, die an ihrem taktbrücke 72 besitzt eine solche Vorspannung, daß
Rand miteinander verlötet sind und die an einer Seite 60 sie im Eingriff mit den beiden Kontakten 74 bzw. 76
einen Druckknopf 30 tragen. Die andere Seite des steht, welche von den Enden der beiden Anschlußarme
Antriebselementes 28 stößt an einen Zapfen 32 an, der 78 und 80 getragen werden, und zwar durch eine * vorzugsweise mit Linksgewinde ausgerüstet und durch Feder 82, welche zusammengepreßt zwischen der Koneine geeignete öffnung 34 in einer anderen Wand des taktbrücke 72 und einem durch das Gehäuse 26 gebil- ^: = Gehäuses 26 geschraubt ist. 65 deten Träger 84 sitzt. : _Η;^:

Das entgegengesetzte Ende des Zapfens 32 ragt aus Die Klemmen 78 und 80 liegen in einer Schaltung,

dem Gehäuse 26 heraus und trägt einen Knopf oder die später noch beschrieben wird, und sie arbeiten mit -

eine Einstellscheibe 36, die von Hand bedient werden der Kontaktbrücke 72 so zusammen, daß die Energie« ■

kann, um den Zapfen 32 zu drehen und eine axiale zufuihr zu dieser Schaltung gesteuert wird. Bei der iSi

Einstellung des Antriebselementes 28 relativ zum Ge- 70 gezeigten Stellung hält der Stift 70 die Kontakte f

brücke so, daß sie nicht an den Kontakten 74 und 76 anliegt. Dadurch wird die Stellung »Aus« der Einstellscheibe 36 festgelegt. Wenn jedoch die Einstellscheibe 36 im Uhrzeigersinn gedreht wird, dann läuft der Stift 70 an der Mitnähmefläche 66 herunter, und er läßt die Kontaktbrücke 72 los. Der Anschlag 68 verhindert eine Drohung der Einstellscheibe 36 im Uhrzeigersinn über die Stellung »Aus« hinaus. Ein Anschlag 85 an dem Stift 70 begrenzt die Aufwärtsbewegung dies Stiftes 70 und verhindert, daß er aus dem Gehäuse 26 herausrutscht.

Ein zweites Widerlager 86 ist auf der Unterseite der Einstellscheibe 36 angebracht und liefert eine Mitnahmefläche, welche im wesentlichen eine geneigte Fläche 88 enthält, die sich bis zu einer im wesentlidhen waagerechten Fläche 90 ausdehnt, welche an ihrem einen Ende einen Anschlag 92 besitzt. Ein Stift 94 sitzt gleitend in einer passenden Bohrung in dem Gehäuse 26, so daß ein Ende von ihm aus dem Gehäuse 26 herausragt, welches mit dem Widerlager 86 in Eingriff kommen kann. Seim anderes Ende erstreckt sich so weit ins Innere des Gehäuses 26, daß es an einem Isolierblock 95 anliegt, welcher auf dem mittleren Teil eines Schalterarmes 96 befestigt ist. Ein Anschlag 97 an dem Stift begrenzt seine Aufwärtsbewegung.

Ein Ende des Schalterarmes 96 endet in einem abgebogenen Teil 98, welcher an einem im wesentlichen L-förmigen Anschlußarm 100 befestigt ist. Ein Ende des Armes 100 erstreckt sich aus dem Gehäuse 26 nadh außen, so daß es mit einem später beschriebenen elektrischen Schaltkreis verbunden werden kann. Das andere freie Ende des Schalterarmes 96 trägt auf beiden Seiten je einen Kontakt 102, 103. Der eine Kontakt 102 kann an einem festen Kontakt 104 anliegen, der vom Ende einer Klemme 106 getragen wird, während der andere Kontakt 103 an dem festen Kontakt 108 anliegen kann, welcher von einer Klemme 110 getragen wird. Beide Klemmen 106 und 110 ragen au« dem Gehäuse 26 heraus, so daß sie in eine elektrische Schaltung, die später noch beschrieben werden soll, eingeschaltet werden können. Eine Feder 111 sitzt zusammengepreßt zwischen dem Schalterarm 97 und dem Boden des Gehäuses 26 und erteilt dem Kontakt 102 eine solche Vorspannung, daß er an dem Kontakt 104 anliegt.

Das Widerlager 86 ist an der Einstellscheibe 36 so angebracht, daß bei Drehung der Scheibe 36 im Uhrzeigersinn zur Erhöhung der eingestellten Temperatur der Stift 94 auf der geneigten Fläche 86 und auf der ebenen Fläche 90 gleitet. Eine extreme Drehung der E inst el Ischeibe im Uhrzeigersinn bewegt den Anschlag 92 bis zum Anliegen an dem Stift 94 und verhindert eine weitere Drehung der Einstellscheibe 36. Auf diese Weise legen die Anschläge 68 und 92 einen bestimmten Bewegungsbereich für die Einstellscheibe 36 fest und definieren die Einstellungen »Aus« und »Vollheizung« der Einstellscheibe 36.

Die Höhe der Fläche90 reicht aus, um den Schalterarm 96 genügend weit zu verschieben, so daß die Kontakte 102 und 104 geöffnet werden und der Kontakt 103 an dem Kontakt 108 zum Anliegen kommt. Diese Bewegung soll etwa in der Mitte des Drehbereiches der Einstellscheibe 36 dadurch hervorgerufen werden, daß die geneigte Fläche 88 in eine solche Stellung gebracht wird, daß der Stift 94 etwa in der Mitte des Drehberaiches der Einstellscheibe 36 mit ihr zum Eingriff kommt.

Wie später noch dargelegt wird, kann ein Bogen auftreten, wenn die Kontakte 102 und 104 geöffnet und die Kontakte 103, 108 geschlossen werden. Um dies zu verhindern, ist ein drittes Widerlager 112 mit einer geneigten Fläche auf der Unterseite der Einstellscheibe 36 untergebracht, das mit dem Stift 70 in Eingriff gelangen soll. Das Widerlager 112 ist so angebracht, daß es an dem Stift 70 anliegt und ihn dann in Axialrichtung bewegt, um den Schalter 72, 74, 76 vorübergehend zu öffnen, während sich der Kontakt 102 von dem Kontakt 104 löst und der Kontakt 103 mit dem Kontakt 108 in Eingriff kommt. Die Widerlager 86 und 112 sind so zueinander angebracht, daß die oben beschriebene Bewegung der Stifte 70 und 94 gleichzeitig mit der Bewegung der Einstellscheibe 36 erfolgt.

Beim Betrieb ist die Klemme78 mit der Zuleitung Ll einer geeigneten Dreileiter-Energiequelle verbunden und die Klemme 38 mit der anderen Zuleitung L 2 dieser Quelle. Ein Ende des Zuleitungsdrahtes 116 ist mit der Klemme 80 und sein anderes Ende mit einer Seite des Heizelementes 14 verbunden. Ein Zuleitungsdraht 118 vervollständigt die Schaltung für das Heizelement 14, wobei ein Ende von: ihm mit diesem Heizelement verbunden ist und das andere Ende mit der Klemme 52. Eine Zuleitung 120 verbindet eine Seite des Heizelementes 12 mit der Klemme 60, und eine Zuleitung 122 verbindet das andere Ende des Heizelementes 12 mit der Klemme 100. Um die Schaltung zu vervollständigen, verbindet eine Leitung 124 die Klemme 110 mit der Leitung 116, während die Klemme 106 mit dem Nulleiter N der Energiequelle verbunden ist.

Bei der Darstellung ist das Gerät ausgeschaltet. Es wird den Heizelementen 12 und 14 keine elektrische Energie zugeführt, da die Kontaktbrücke 72 nicht an den Kontakten 74 und 76 anliegt. Es wird nun angenommen, daß die Einstellscheibe 36 nach der Darstellung in Fig. 1 im Uhrzeigersinn gedreht wird, um eine niedrige Temperatur einzustellen. Eine solche Drehung der Einstellscheibe 36 löst das Widerlager 64 aus dem Eingriff mit dem Stift 70 und ermöglicht, daß sich die Kontaktbrücke 72 unter der Vorspannung durch die Feder 82 an die Kontakte 74 und 76 anlegt. Diese Bewegung der Ekiste 11 scheibe 36 zur Temperatureinstellung dient auch dazu, den Zapfen 32 aus dem Gehäuse 26 herauszuschrauben und das Antriebselement 22 nach oben zu bewegen, wodurch die beweglichen Kontakte 56 und 48 mit den festen Kontakten 50 bzw. 58 in Eingriff kommen können.

Das Gerät ist damit in einen solchen Betriebszustand gebracht, daß ständig elektrische Energie den Heizelementen 12 und 14 über eine Schaltung zugeführt wird. Von der Zuleitung Ll aus fließt der Strom über die Kontakte 74 und 76, den Draht 116, das Heizelement 14, den Draht 118, die Kontakte 50 und 48 und den Schalterarm 46 zu der Leitung L2 und von der Leitung L2 über den Schalterarm 54, die Kontakte 56 und 58, den Draht 120, das Heizelement 12, den Draht 122, den Schalterarm 96, die Kontakte 102 und 104 zu dem Nulleiter N der Energiequelle. Aus der beschriebenen Schaltung wird deutlich, daß die Spannung, welche zur Anregung des Heizelementes 14 dient, im wesentlichen doppelt so groß ist wie die Spannung zur Anregung des Heizelementes 12, da das Element 14 mit den Zuleitungen L1 und. L 2 verbunden ist, während das Element 12 an den Zuleitungsdraht L2 und den Nulleiter N angeschlossen ist.

Wenn auf diese Weise den Heizelementen 12 und 14 Energie zugeführt wird, so erzeugen sie Wärme, so daß die Temperatur des Kochkessels 16 und der darin vorhandenen Nahrungsmittel ansteigt. Wenn die Tem-

peratur des Koohkesses 16 ansteigt, dann nimmt auch dile Temperatur des Kolbens 18 zu, was eine Ausdehnung des Antriebselementes 28 zur Folge hat. Durch die Ausdehnung des Antriebselementes 28 wird der Druckknopf 30 in Eingriff mit dem Schalterarm 46 gebracht, so daß der Schalterarm 46 in einer dem Uhrzeigersinn entgegengesetzten Richtung gegen die Vorspannung des Armes 40 geneigt und damit der Kontakt 48 von dem Kontakt 50 gelöst wird.

Ein öffnen der Kontakte 48 und 50 führt zu einer Unterbrechung der Schaltung, welche dem Heizelement 14 Energie zuführt, und die Erwärmung des Kessels 16 wird nur durch Energiezufuhr zu dem Heizelement 12 aufrechterhalten. Die Wärme, welche dem Kochkessel 16 in diesem verringerten Maße zugeführt wird, läßt weiterhin die Temperatur der darin befindlichen Lebensmittel ansteigen, wodurch sie schrittweise auf die durch die Einstellscheibe 36 festgelegte Temperatur gebracht werden.

Dadurch, daß die wärmeempfindliche Flüssigkeit im Kolben 18 durch Metall- oder Luftschichten von dem Kessel 12 getrennt ist, bleibt ihre Temperatur selbstverständlich notwendigerweise hinter der Temperatur des Kessels zurück. Wenn jedoch dem Kessel nur in verhältnismäßig geringem Maße Wärme zugeführt wird, dann ist der Betrag, um den die Temperatur der wärmeempfindlichen Flüssigkeit hinter der Temperatur der Nahrungsmittel zurückbleibt, wesentlich kleiner als dann, wenn dem Kessel 16 in relativ starkem Maße Wärme zugeführt wird. Infolgedessen schaltet eine Herabsetzung der Wärmezufuhr zu dem Kessel 16 bei Annäherung an die erwünschte Temperatur weitgehend die Möglichkeit aus, daß der Inhalt des Kessels 16 überkocht und verbrennt.

Wenn die Temperatur des Kessels 16 als Folge der durch die Kontakte 56, 58 gesteuerten Energiezufuhr zu dem Heizelement 12 zunimmt, dann steigt auch die Temperatur, welche von dem Kolben 18 gemessen wird, so daß das Antriebseiement 28 sich weiterhin ausdehnt. Die anhaltende Ausdehnung des Antriebselementes 28 führt zu einer Bewegung des Schalterarmes 46 bis zum Eingriff mit der Schraube 62, welche von dem Schalterarm 54 getragen wird. Eine weitere Ausdehnung des Antriebselementes 28 überträgt die Bewegung auf die Schraube 62, wodurch der Schalterarm 54 gegen die Vorspannung durch den Haltearm 40 bewegt wird und die Kontakte 56 und 58 geöffnet werden.

Durch das öffnen der Kontakte 56 und 58 wird die Schaltung für die Energiezufuhr zu dem Heizelement 12 unterbrochen und die Wärmezufuhr zum Kessel 16 vollständig beendet.

Wenn die Temperatur des Kessels 16, die durch den Kolben 18 wahrgenommen wird, fällt, dann zieht sich das Antriebselement 28 zusammen und ermöglicht, daß sich der Schalterarm 54 unter der Vorspannung des Haltearmes 40 nach oben biegt. Durch diese Bewegung des Schalterarmes 54 wird der Kontakt 56 zum Anliegen an den Kontakt 58 gebracht, wodurch die Schaltung zur Energiezufuhr für das Heizelement 12 wieder vervollständigt wird und wieder in geringem Maße eine Wärmezufuhr zu dem Kessel 16 erfolgt. In üblicher Weise dient eine Wiederherstellung der verminderten Wärmezufuhr dazu, die erwünschte Temperatur des Kessels 16 wiederherzustellen, wodurch wieder eine Ausdehnung des Antriebselementes 28 und damit ein öffnen der Kontakte 56 und 58 erreicht wird. In dem Augenblick jedoch, wo die verminderte Wärmezufuhr nicht dazu ausreicht, die erwünschte Temperatur herzustellen, zieht sich das Antriebselement genügend weit zusammen, so daß die Kontakte 48 und 50 geschlossen werden und dadurch die Schaltung, welche dem Heizelement 14 Energie zuführt, vervollständigt wird. Dadurch wird mehr elektrische Leistung dem Kessel 16 zur Verfügung gestellt.

Aus der vorhergehenden Beschreibung ist deutlich zu erkennen, daß der in Fig. 1 gezeigte Apparat sö^! arbeitet, daß er die Temperatur des Kochkessels

ίο schnell dadurch auf eine Temperatur bringt, die die gewünschte Regeltemperatur nahezu erreicht, daß zuerst den beiden Heizwiderständen 12 und 14 ständig elektrische Energie zugeführt wird. Ein schrittweiser Temperaturanstieg des Kochkessels 16 auf die ausgewählte Kochtemperatur wird dann mit verringerter Wärmezufuhr dadurch erreicht, daß nur dem Heizelement 12 elektrische Energie zugeführt wird. Die Temperatur, bei der die Energiezufuhr zu dem Heizelement 14 unterbrochen wird, wird im Hinblick auf die gewünschte Kochtemperatur des Kessels 16, wie sie durch Einstellen der Scheibe 36 ausgewählt wurde, mittels der Schraube 62 genau festgelegt, welche von dem Schalter arm 54 getragen wird. Die Schraube 62 kann relativ zu dem Schalterarm 54 eingestellt wer» den, um damit die Differenz zwischen den Temperaturen, bei dienen die Schalterarme 46 und 54 ihre jeweiligen Kontakte öffnen, zu verändern. Auf diese Weise stellt die Schraube 62 die Temperaturspanne ein, in welcher das Heizelement 12 und die Sdialterkontakte 58 und 60 den Kochvorgang regeln.

Es wird nun angenommen, daß die Einstellscheibe 36 nach der Darstellung in Fig. 1 im Uhrzeigersinn auf eine höhere Temperatureinstellung gedreht wird. Wenn die Scheibe die Mitte ihres vorbestimmten Drehbereiches überschreitet, kommt das Widerlager 112 mit dem Stift 70 in Eingriff und ruft eine Hin- und Herbewegung des Stiftes 70 hervor, um kurzzeitig die Kontaktbrücke 72 aus dem Eingriff mit den Kontakten 74 und 76 zu bringen. Gleichzeitig kommt der Stift 94 zum Anliegen an dem Widerlager 90, und er läuft diie Fläche 88 bis auf die el>ene Fläche 90 hinauf, um damit den Kontakt 103 mit dem Kontakt 108 in Eingriff zu bringen. In dieser Stellung verbleibt der Kontakt 103 auch bei einer weiteren Drehung der Scheibe 36 im Uhrzeigersinn. Eine Drehung der Einstellscheibe 36 auf eine höhere Temperatureinstellung dient auch dazu, den Zapfen 32 relativ zu dem Gehäuse 26 in eine solche Richtung einzujustieren, daß das Antriebselement nach oben bewegt wird und es dabei den beweglichen Kontakten 48 und 56 erlaubt, sich an die festen Kontakte 50 bzw. 58 anzulegen.

Als Ergebnis des oben beschriebenen Schalt Vorganges liegt das Heizelement 12 jetzt für die Energiezufuhr in einer Schaltung, die wie folgt verlaufen mag: Von der Zuleitung Ll ül>er die Kontakte 74, 76, die Leitung 116, die Leitung 124, die Kontakte 102, 108, den Schalterarm 96, die Leitung 122, das Element 12, die Leitung 120, die Kontakte56, 58, den Schalterarm 54 zur Leitung L2. Auf diese Weise sind jetzt beide Heizelemente 12 und 14 mit den Zuleitungen Ll und L2 verbunden, und die Energiezufuhr erfolgt durch im wesentlichen gleiche Spannungen.

Die Arbeitsweise der Anordnung ist bei der Einstellung auf die höhere Temperatur im wesentlichen die gleiche, wie sie oben für die Einstellung auf eine niedrigere Temperatur beschrieben wurde, mit dem Unterschied, daß das Element 12 jetzt in stärkerem Maße mit elektrischer Energie gespeist wird. Beiden Elementen 12 und 14 wird Energie zugeführt, his eine bestimmte Temperatur des Kessels 16 erreicht ist. Die

Kontakte 48 und 50 öffnen sich dann, und eine weitere Aufheizung des Kessels 16 wird in verringertem Maße nur durch das Heizelement 12 fortgesetzt, wodurch der Inhalt dies Kessels 16 auf die durch die Scheibe 36 eingestellte Temperatur gebracht wird.

In Bereichen höherer Temperatur ist die Wärmezufuhr, welche zur Vergrößerung der Temperatur des Kessels 16 erforderlich ist, wesentlich größer. Die Anordnung liefert somit eine ausgezeichnete Regelung der Temperatur sowohl im Bereich niedrigerer Tem- ίο peratur, wo nur eine geringe Wärmezufuhr erforderlich ist, als auch im Bereich höherer Temperatur, wo eine größere Wärmezufuhr erforderlich ist.

Es soll auch nochmals erwähnt werden, daß das öffnen der Kontakte 76 und 74 gleichzeitig mit der Bewegung dies Kontaktes 102 zur Lösung von dem Kontakt 104 und mit dem Anlegen des Kontaktes 103 an den Kontakt 108 erfolgt, wodurch das Auftreten eines Bogens verhindert wird, was normalerweise durch diie Umschaltung von dem Nulleiter A⁷ auf die ao Zuleitung L1 auftritt.

Die in Fig. 3 und 4 gezeigte Ausführungsform der Erfindung ist ähnlich der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform, mit dem Unterschied, daß das Widerlager 112 weggelassen ist. Außerdem ist ein Widerstand 126 in die Leitung 124 eingeschaltet, um den Strom über die Kontakte 102 und 108 in dem Augenblick zu 1>egrenzen. wo die Umschaltung erfolgt und ein Bogen gezogen werden kann. Der Wert des Widerstandes ist so gewählt, daß ein sehr geringer Prozentsatz der Energieaufnahme des Systems hierin vernichtet wird. Die Verwendung des Widerstandes 126 beseitigt die Notwendigkeit, die Kontakte 74 und 76 beim Schließen der Kontakte 103, 108 zu öffnen, wodurch auch das Widerlager 112 nicht mehr erforder-HcSh ist.

Die Arbeitsweise der in Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsform ist im wesentlichen die gleiche wie die Arlx>itsweise der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausfü'hrungsform, nur mit dem Unterschied, daß die Kontakte 74, 76 bei Bewegung des Kontaktes 103 zum Anliegen an den Kontakt 108 nicht geöffnet werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrische Heizanordnung mit einem Flächenheizelement zur Aufnahme eines Kochgefäßes, mit zwei Heizkörpern, mit zwei Schaltern, die die Heizkörper jeweils mit einer Stromquelle verbinden-, und mit einer auf Temperaturänderungen des Kochgefäßes ansprechenden Einrichtung, die antriebsmäßig mit diesen Schaltern in Verbindung steht und diese der Reihe nach betätigt, sowie mit einer von Hand zu bedienenden Einstellvorrichtung, die mit der auf Temperaturänderungen ansprechenden Einrichtung zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß im Kreis der Heizanordnung ein durch die Einstellvorrichtung verstellbarer dritter Schalter, der auf mehrere Stellungen einstellbar ist, vorgesehen ist, in denen den Heizkörpern der Heizanordnung in an sich bekannter Weise unterschiedliche elektrische Spannungen zugeführt werden.

2. Heizanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Schalter (96) den Heizkörper (12) in der einen Stellung mit dem Nulleiter (N) und in der anderen mit dem zweiten Stromleiter (Ll) der Stromquelle verbindet und daß er während, der Drehung der Einstellvorrichtung (36) aus dem ersten in den nächsten Bereich aus der einen in die andere Stellung gebracht wird.

3. Heizanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine den dritten Schalter (96) in die eine Stellung drückende Feder (111) vorgesehen ist.

4. Heizanordnung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung (36), die mit der auf Temperaturänderungen ansprechenden Einrichtung (28) antriebsmäßig verbunden ist, über einen bestimmten Bereich bewegt werden kann, wobei die Stellung der auf Temperaturänderungen ansprechenden Einrichtung gegenüber den Schaltern (46, 54) einjustiert wird, und daß die Einstellvorrichtung einen Führungssteg (86, 90) trägt, der zur Betätigung des dritten Schalters (96) mit diesen antriebsmäßig in Verbindung kommt.

5. Heizanordnung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Schalter (96) in Serie mit einem der beiden anderen Schalter (46, 54) liegt.

6. Heizanordnung nach Ansprüchen 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung (36) ein Widerlager (64) trägt, welches antriebsmäßig mit einem vierten Schalter (72), diesen betätigend, in Eingriff kommt, der in dem zweiten Stromleiter (Ll) der Stromquelle liegt, und daß ein zweites Widerlager (112) so angebracht ist, daß von diesem der vierte Schalter (72) gleichzeitig mit der Betätigung des dritten Schalters (96) geöffnet wird.

7. Elektrische Heizanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem einen Kontakt des dritten Schalters (96) ein Widerstand (126) liegt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 492 590, 610 471, 464.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen