DE1054143B - Temperaturabhaengiger elektrischer Schalter - Google Patents

Description

Für Wärmegeräte, wie Bügeleisen, Kochplatten u. dgl., werden bislang vornehmlich temperaturabhängige elektrische Schalter auf Bimetallbasis verwendet. Ein wesentlicher Nachteil derartiger Temperaturregler besteht jedoch darin, daß das sich krümmende Bimetall 5 niemals auf seiner ganzen Länge an der zur erwärmenden Platte, beispielsweise der Bügeleisensohle, anliegen kann, sondern bestenfalls an einer kleinen Fläche in der Nähe der Befestigungsstelle. Die Folge ist eine schlechte Wärmeübertragung von der geheizten Platte auf den Wärmefühler. Die Zeitkonstante eines solchen Temperaturreglers wird daher sehr groß. Die Wärmeeinrichtung arbeitet sehr träge, und die Tetnperatuiramplituden werden so groß, daß das angestrebte temperaturkonstante Veirhalten des Apparates oftmals in Frage gestellt ist. Besonders schwierig wird die Regelaufgabe noch dadurch, daß bei den genannten Apparaten, wie Bügeleisen oder Kochplatten, eine hohe Anheizgeschwindigkeit gefordert ist. Sind diese Wärmeapparate belastet, d. h., wird ihnen Wärme entzogen, so tritt als weitere Erschwernis eine große Abkühlgeschwindigkeit hinzu. Nur ein Temperaturregler mit kleiner Zeitkonstante ist dieser Aufgabe gewachsen.

Es sind deshalb schon Temperaturregler vorgeschlagen worden, die auf dem Prinzip des Ausdehnungsunterschiedes zweier Körper beruhen. Die Wege durch Erwärmung sind jedoch bei diesen Einrichtungen sehr viel geringer als bei bimetallischen Reglern. Normalerweise wird bei diesen auf dem Ausdehnungsprinzip beruhenden Temperaturreglern der dem von der Temperaturausdehnung bewegten Kontakt gegenüberstehende Festkontakt durch die Sollwerteinstellvorrichtung verstellt. Da die mechanische Übertragung des Wärmehubes auf den von diesem Hub bewegten Kontakt wegen der notwendigen großen Übersetzung einer steilen trigonometrischen Funktion gehorcht, so nimmt die Empfindlichkeit des Reglers mit steigender Temperatur steil ab bzw. zu.

Auch ist ein Temperaturregler mit einem in ein Schutzrohr eingebauten Hitzdraht bekanntgeworden, dessen Durchbiegung über einen Winkelhebel auf eine Kontaktvorrichtung übertragen wird. Die Sollwerteinstellung wirkt hier auf den Hitzdraht und wird mittels eines am oberen Ende des Schutzrohres befindlicben Wirbels über einen Draht, der an einem kurzen Hebel, an dessen freiem Ende der Hitzdraht eingehängt ist, angreift, vorgenommen. Der Einstellweg ist hier kleiner als der Wärmehub, so daß eine genaue Temperatureinstellung sehr erschwert ist.

Ein weiteres Problem stellt die Stromunterbreichung als solche dar. Komplizierte Momentschalteinrichtungen, wie Federsprungwerke od. dgl., geben, wegen der auftretenden Temperaturen an der Schaltvorrich-Temperaturabhängiger
elektrischer Schalter

Anmelder:
Christian Bürkert,
Ingelflngen (Würti), Mühlgasse

Christian Bürkert, Ingelfingen (Württ.),
ist. als Erfinder genannt worden

tung in der Größenordnung von 300 bis 400° C, häufig zu Störungen Anlaß. Man verwendet deswegen meist sogenannte schleichende Kontakte. Da diese den Stromkreis jedoch außerordentlich langsam unterbrechen, nehmen sie durch Schmoren Schaden und verursachen überdies sehr unangenehme Hochfrequenz-Störungen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein temperaturabhängiger elektrischer Schalter, insbesondere für elektrische Wärmegeräte, wie· Bügeleisen, Kochplatten u. dgl., dessen Wirkungsweise auf dem Ausdehnungsunterschied zweier Metalle mit verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten beruht, die verschiedene Basislängen aufweisen und an ihren Enden so miteinander verbunden sind, daß die längere Komponente in der Mitte ausgelenkt ist.

Das Wesentliche der Erfindung besteht darin, daß die Sollwerteinstellung über einen Winkelhebel mit großem Übersetzungsverhältnis auf das eine Ende des dem Temperatureinfluß nicht unterworfenen Materials einwirkt und daß mindestens ein Ende so gefedert befestigt ist, daß Übertemperaturen des Reglers und Verstellungen des Sollwertes die Justierung nicht beeinträchtigen.

Die Stromunterbrechung kann in vorteilhafter Weise dadurch beschleunigt werden, daß das die längere Komponente bildende Band in an sich bekannter Weise mittelbar oder unmittelbar durch den zu regulierenden Strom erwärmt wird, so daß die daraus resultierende Längenänderung des Bandes eine einwandfreie Kontaktgabe bzw. Kontaktunterbrechung bewirkt. Vorteilhaft ist der als Gewindespindel ausgebildete Sollwerteinsteller in seiner Achse mit einer Stellschraube zur Temperaturj ustierung versehen.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in der Beschreibung unter Bezugnahme auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert " sowie in den Ansprüchen enthalten.

809 788/266

Claims (5)

Fig. 1 der Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen temperaturabhängigen elektrischen Schalter, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Kontakte; Fig. 3 hingegen stellt eine andere Ausführung der Sollwerteinstellung dar. Ein aus einem Werkstoff hoher Wärmedehnung hergestelltes U-förmiges Gehäuse 1 ist an seinem linken Ende durch die Stirnwand 2 verschlossen. Ein Band 3 aus einem Material mit möglichst geringer Wärmedehnung stellt die andere Komponente des Ausdehnungssystems dar. In der Stirnwand 2 ist eine Isolierstoffhälse 4 befestigt, durch die das Band 3 hindurchragt. Am rechten Bund der Hülse 4 liegen die an dem Band befestigten Anschläge 5 an, die von der Feder 6 über die ebenfalls am Band 3 befestigten Widerlager 7 normalerweise gegen die Isolierhülse 4 gedrückt werden. Am äußersten linken Ende des Bandes 3 ist die flexible Zuleitung 8 angeschlossen. Mit dem Kontaktniet 9 ist die Blattfeder 10 an dem Band 3 befestigt. Die Feder 10 stützt sich über die Isolierzwischenlage 11 an dem Gehäuse 1 ab und drückt das Band damit etwas aus der geraden Linie heraus. Das rechte Ende des Bandes 3 ragt durch den Winkelhebel 12 hindurch und wird durch die Anschläge 13 am Zurückgleiten gehindert. Der Winkelhebel 12 ist in den beiden schneidenförmigen Fortsätzen 14 des Gehäuses 1 drehbar gelagert. Die Feder 10 vermittelt dem Winkelhebel 12 über das Band 3 ein Drehmoment im Sinne des Uhrzeigers. Der horizontale Schenkel des Winkelhebels 12 liegt somit gegen das untere Ende der Justierschraube 15, die ihrerseits wiederum in der Sollwerteinstellspindel 16 durch Gewinde befestigt ist. Die Sollwertspindel 16 läßt sich in einem nach oben verlängerten, abgewinkelten Fortsatz 17 des Gehäuses 1 auf und nieder schrauben. Der feste Gegenkontakt 18 wird von einer Isolierstoffbrücke 19 gehalten, die in geeigneter Weise in den beiden aufwärtsstehenden Schenkeln des Gehäuses 1 befestigt ist (Fig. 2). Eine Zuleitung 20 sorgt für die Stromzuführung zu dem Kontakt 18. Fig. 3 veranschaulicht eine andere vorteilhafte Lösung der Temperatureinstellung. Die Sollwerteinstellspindel 16 ist an ihrem unteren Ende etwas ausgehöhlt und der stehengebliebene Rand nach Art einer Trommelkurve ausgebildet. Auf dem Winkelhebel 12 ist eine kleine Erhebung 21 angebracht, die auf der Trommelkurve gleitet und dem Hebel 12 die zur Sollwerteinstellung notwendige schwingende Bewegung übermittelt. Als Lager für die Sollwertspindel ist die Buchse 22 in den Gehäusefortsatz 17 eingeschraubt. An der Buchse 22 kann die Justierung des Temperaturreglers durch Aufundniederschrauben vorgenommen werden. Eine Sprengscheibe 23 sorgt für die axiale Sicherung der Sollwertspindel. Der Temperaturregler arbeitet wie folgt: Die Kraft der Feder 6 überwindet die längs des Bandes 3 wirkende Zugkomponente der Blattfeder 10 und hält das Band mit den Anschlägen 5 an der Isolierstoffbuchse 4 fest. Bei Erwärmung dehnt sich das Gehäuse 1 aus. Über die linke Stirnwand 2 und den Winkelhebel 12 wird das sich nur wenig dehnende Band 3 gestrafft. Infolge der Kniehebelwirkung ist der Weg des Kontaktes 9 sehr viel größer als die Längenänderung des Gehäuses. Das unter Strom stehende Band 3 ist durch den Strom erwärmt und daher um ein geringes Maß länger. Bei der ersten Stromunterbrechung zwischen den Kontakten 9 und 18 wird das Band 3 stromlos, kühlt sich ab, wird etwas kürzer und führt somit eine eindeutige Kontakttrennung herbei. Durch Drehen der Sollwertspindel 16 wird der Winkelhebel 12 in eine andere Lage gebracht. Um die Kontakte in der nach der Verstellung sich ergebenden Lage in Schaltposition zu bringen, muß das Gehäuse sich um einen anderen Betrag dehnen, welcher der gewählten neuen Temperatur entspricht. Bei mechanischer oder thermischer Überbeanspruchung, sei es durch Überschreiten der eingestellten Temperatur oder durch eine Verstellung des warmen Temperaturreglers nach kälteren Temperaturen, nimmt die Feder 6 den Überhub auf und verhindert somit eine Zerstörung des Bandes 3. Anschläge für eine Drehwinkelbegrenzung können sowohl an einem Drehknopf oder an der Sollwertspindel 16 in beliebiger Weise angebracht sein. Der erfindungsgemäße temperaturabhängige elektrische Schalter hat den Vorteil einer konstanten ao Empfindlichkeit über den gesamten Temperaturbereich, nachdem der Längenunterschied der die beiden Komponenten bildenden Werkstoffe bei der gewählten Temperatur durch die besondere Sollwerteinstellung ausgeglichen wird. Die als Wärmefühler dienende Grundplatte liegt in ihrer ganzen Länge unmittelbar an der zu erwärmenden Einrichtung ständig an. Patentansprüche:

1. Temperaturabhängiger elektrischer Schalter, insbesondere für elektrische Wärmegeräte, wie Bügeleisen, Kochplatten u. dgl., dessen Wirkungsweise auf dem Ausdehnungsunterschied zweier Metalle mit verschiedenem Ausdehnungskoeffizienten beruht, die verschiedene Basislängen aufweisen und an ihren Enden so miteinander verbunden sind, daß die längere Komponente in der Mitte ausgelenkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwertverstellung über einen Winkelhebel mit großem Übersetzungsverhältnis auf das eine Ende des dem Temperatureinfluß nicht unterworfenen Materials einwirkt, und daß mindestens ein Ende so gefedert befestigt ist, daß Übertemperaturen des Reglers und Verstellungen des Sollwertes die Justierung nicht beeinträchtigen.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die längere Komponente bildende Band zwecks eindeutiger Kontaktgabe bzw. Kontaktunterbrechung durch den zu regulierenden Strom oder einen Teil desselben in an sich bekannter Weise unmittelbar oder mittelbar erwärmt wird.

3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Gewindespindel ausgebildete Sollwerteinsteller in seiner Achse eine Stellschraube zur Temperaturjustierung hat.

4. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sollwerteinsteller eine Trommelkurve verwendet wird.

5. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Schalters in seiner gesamten Länge an dem zu beeinflussenden Wärmegerät ständig anliegt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 430 970, 523 932, 689.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 80» 788/266 3.59