DE1125094B - Mit einem Anzeigesystem gekoppelter Regler fuer elektrische Heizgeraete - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

R18780 VIHd/21h

ANMELDETAG: 27. A P R I L 1956

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABEDER AUSLEGESCHRIFT: 8. MÄRZ 1962

Die Erfindung betrifft einen Regler für elektrische Heizgeräte, die mit einem Anzeigesystem gekoppelt sind.

Es ist bereits bekannt, in einem Bügeleisen einen solchen Regler anzuordnen, der den Heizwiderstand des Bügeleisens auf einer zuvor eingestellten Temperatur hält. Das Anzeigesystem enthält eine Signallampe, die beim Anschluß des Bügeleisens an die Netzleitung aufleuchtet, aber bei der Einstellung der Solltemperatur wieder erlischt. Sobald die Solltemperatur beinahe erreicht ist, leuchtet die Signallampe wieder auf und brennt so lange, wie sich das Bügeleisen im Bereich der Solltemperatur befindet. Sobald eine niedrigere Solltemperatur eingestellt wird, erlischt die Signallampe erneut, so daß das Brennen der Signallampe entweder den anfänglichen Anschluß des Bügeleisens an die Netzleitung oder den Bereich der eingestellten Solltemperatur anzeigt. Der Betrieb mit dieser einen Signallampe hat den Nachteil, daß eine etwaige Unterbrechung der Stromzufuhr beim Anheizen nicht angezeigt wird. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Signallampe an derselben Netzleitung wie der Heizwiderstand angeschlossen ist, so daß sie bei ausgeschaltetem Bügeleisen ständig brennt. Wenn an Stelle eines Bügeleisens, das nur bei Bedarf an die Netzleitung angeschlossen wird, ein elektrisches Heizgerät ständig mit der Netzleitung in Verbindung steht, ist der mit dem bekannten Anzeigesystem gekoppelte Regler nicht brauchbar.

Bei einer anderen Ausführungsform des bekannten Reglers sind zwei Signallampen, nämlich eine rote und eine grüne, vorgesehen. Sobald das Bügeleisen mit der Netzleitung in Verbindung gebracht wird, leuchtet die rote Lampe auf, während die grüne Lampe aufleuchtet, und die rote erlischt, sobald der Bereich der Solltemperatur erreicht ist. Der Nachteil dieser Ausführungsform besteht ebenfalls darin, daß bei einem Anschluß an die Netzleitung stets eine Lampe brennt.

Das Ziel der Erfindung ist ein Anzeigesystem für einen Regler, der einen im Heizkreis des elektrischen Heizgerätes liegenden Hauptschalter enthält, der bei Einstellung des Reglers auf die Solltemperatur geschlossen wird. Die angekoppelte Anzeigevorrichtung gibt dann an, daß der Regler in Betrieb genommen, also auf eine Solltemperatur eingestellt ist. Außerdem soll die Anzeigevorrichtung gesondert angeben, daß im Bereich der Solltemperatur geregelt wird. Schließlich zeigt das Erlöschen beider Signallampen an, daß der Regler von Hand abgeschaltet und damit der Heizkreis ständig unterbrochen ist.

Mit einem Anzeigesystem gekoppelter Regler für elektrische Heizgeräte

Anmelder:

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

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 28. April 1955 (Nr. 504 603)

Russell Frederick Garner, Youngwood, Pa.

(V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Bei einem Regler für eine elektrische Heizung, der mit einem Anzeigesystem gekoppelt ist und einen im Heizkreis liegenden Hauptschalter, der über einen Knopf von Hand oder von einer temperaturempfindlichen Fühleinrichtung betätigbar ist, und einen weiteren Schalter aufweist, der sich in einem Hilfsstromkreis mit einer Signallampe befindet und mechanisch mit dem Betätigungsmechnismus des Hauptschalters gekoppelt ist, ist gemäß der Erfindung der weitere Schalter in der »Aus«-Stellung des Knopfes geöffnet und unterbricht den Hilfsstromkreis und wird bei der Einstellung des Knopfes auf die Solltemperatur geschlossen und schaltet dabei die Signallampe im Hilfsstromkreis ein, und es ist ein die Signallampe überbrückender Zweig mit einer weiteren Signallampe an den Hilfsstromkreis über einen dritten Schalter anschließbar, der mechanisch über den zweiten Schalter und den Betätigungsmechanismus mit der temperaturempfindlichen Fühleinrichtung gekoppelt ist.

Weitere Merkmale des Erfindungsgegenstandes sind den übrigen Ansprüchen zu entnehmen. Zur näheren Erläuterung des Erfindungsgegenstandes sei die Figur beschrieben.

Im folgenden wird in Einzelheiten auf die Zeichnung Bezug genommen. Das dargestellte Regel- und Anzeigesystem besteht aus einem wannenförmigen Gehäuse 10 mit einer Deckplatte 12 auf seiner offenen Seite, die in ihrer Mitte eine mit Innengewinde versehene Buchse 14 trägt. Eine Stell-

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schraube 16, die vorzugsweise mit Linksgewinde versehen ist, arbeitet mit der Buchse 14 zusammen und trägt an ihrem äußeren Ende den üblichen Handgriff 18, mit dem die Stellschraube 16 gedreht werden kann.

Eine temperaturempfindliche Vorrichtung in Form einer sich ausdehnenden und zusammenziehenden Membran 20 wird von dem inneren Ende der Stellschraube 16 getragen und besitzt einen Antriebsknopf 22, der aus ihr herausragt. Das Innere der Membran 20 steht mit einem Kapillarrohr 24 in Verbindung, welches aus der Deckplatte 12 herausragt und mit der üblichen Thermometerkugel 26 verbunden ist, die sich in dem thermostatisch zu regelnden Medium befindet. Bekanntlich enthält die temperaturempfindliche Anordnung eine Flüssigkeit, die sich ausdehnt, wenn die Kugel erhitzt wird, und die dazu dient, die Membran 20 dahingehend zu beeinflussen, daß sie Teile in Betrieb setzt, welche noch beschrieben werden sollen.

Der Knopf 22 liegt in einer Vertiefung 28 auf der Vorderseite eines Hauptantriebshebels 30 einer Schnappvorrichtung. Der Hauptantriebshebel 30 besitzt an einem Ende eine Messerschneide 32, die in einem entsprechenden Lager 34 sitzt, welches aus dem Gehäuse 10 herausragt. Das entgegengesetzte Ende des Hebels 30 ist ebenfalls als Messerschneide 36 ausgebildet, um dje ein Ende einer Spiralfeder 38 herumgebogen ist.

Ein im wesentlichen H-förmiger Hauptsteuerhebel 40 besitzt in seinem mittleren Teil eine Messerschneide 42, die zur Aufnahme des entgegengesetzten umgebogenen Endes der Spiralfeder 38 dient. Die unteren Arme sind jeweils mit einer Messerschneide 46 versehen, welche in den zugehörigen Lagern 48 sitzen. Ein oder mehrere Paare von festen Kontakten 50 sitzen an dem Gehäuse 10 und arbeiten jeweils mit einer zweipoligen isolierten Kontaktbrücke 52 zusammen, welche durch jeden der oberen Arme des Hauptsteuerhebels 40 gehalten wird. Der Schalter 50, 52 liegt in geeigneter Weise in einer elektrischen Schaltung, die dazu dient, die Energiezufuhr zu einer Heizvorrichtung zu steuern. Die Anordnung bildet eine Einschnappvorrichtung bekannter Bauart, so daß eine weitere Beschreibung nicht für erforderlich gehalten wird.

Wenn die Temperatur der Kugel 26 ansteigt, dehnt sich die Membran 20 — wie dies dem Fachmann geläufig ist — aus und bewegt den Knopf 22 nach links. Dadurch wird der Hebel 30 im Lager 34 gedreht mit dem Erfolg, daß der Hebel 40 eine über die Mittelpunktstellung hinausgehende Schnappbewegung ausführt und damit der Schalter 50, 52 geöffnet wird. Eine Verringerung in der Temperatur des Kolbens 26 bewirkt eine Schnappbewegung des Hebels 40 in entgegengesetzter Richtung mit dem Ergebnis, daß der Schalter 50, 52 geschlossen wird. Die Einstellscheibe 18 kann für verschiedene Einstellungen geeicht sein, und es ist klar, daß eine Drehung derselben dazu dient, die Stellung der Membran 20 und damit die Temperatur, bei welcher der Schalter 50, 52 geschlossen wird, zu verändern. Eine Drehung der Einstellscheibe 18 im Uhrzeigersinn erhöht die Arbeitstemperatur der Anordnung. Eine extreme Drehung der Einstellscheibe 18 gegen den Uhrzeigersinn bringt die Anordnung in die Stellung »Aus«, welche in der Zeichnung dargestellt ist. Dabei befindet sich die Membran 20 in der äußersten linken Stellung. Thermostatische Anordnungen der Art, wie sie bisher beschrieben wurden, sind in der Technik bekannt, und eine weitere Beschreibung wird nicht für erforderlich gehalten.

Ein Gehäuse 58 ist mit einem Ende des Gehäuses 10 durch einen Befestigungsarm 60 fest verbunden, und es enthält eine Schaltvorrichtung, die im folgenden beschrieben werden soll. Ein Ende des flexiblen Armes 62 erstreckt sich zwischen zwei von drei isolierenden Blöcken 64 und ragt aus dem Gehäuse 58 heraus, während sein anderes Ende einen daran befestigten Kontakt 66 trägt und ungehindert eine Bewegung ausführen kann. Die Blöcke 64 sind an der Innenseite des Gehäuses 58 durch eine Schraube 68 befestigt, die von dem Arm 62 und den Schaltarmen, die im folgenden beschrieben werden sollen, geeignet isoliert ist.

Ein zweiter Arm 70 ist ebenfalls zwischen zwei der drei Blöcke befestigt, und ein Ende von ihm ragt aus dem Gehäuse 58 heraus, während das andere Ende einen Kontakt 72 trägt, welcher das Gegenstück zu dem Kontakt 66 darstellt. Die flexiblen Schalterarme 70 und 62 sind so angebracht, daß sie durch ihre eigene Federkraft das Bestreben zeigen, die Kontakte 72, 66 offenzuhalten, wie dies dargestellt ist.

Ein dritter und kürzerer Arm 74 ist zwischen den Armen 62 und 70 untergebracht und zwischen zwei der Blöcke 64 so befestigt, daß ein Ende von ihm aus dem Gehäuse 58 herausragt. Das freie Ende des Armes 74 besitzt einen Kontakt 76, welcher zu einem Kontakt 78 gehört, der auf dem mittleren Teil des Armes 70 angebracht ist. Der Arm 74 ist in bezug auf den Arm 70 so angebracht, daß er durch seine eigene Federkraft das Bestreben zeigt, die Kontakte 76, 78 geschlossen zu halten, wie dies dargestellt ist. Ein Anschlag 80 erstreckt sich von dem Endblock 64 aus und dient dazu, die Bewegung des Armes 74 als Folge seiner eigenen Federkraft zu begrenzen, wie dies später noch beschrieben wird.

Um dem Arm 62 eine Bewegung zu erteilen, ist ein Stift 82 gleitend in einer Bohrung 84 in dem Gehäuse 58 so untergebracht, daß ein Ende von ihm an dem Arm 62 anliegt, während das andere Ende, welches aus dem Gehäuse 58 herausragt, an einem Ende des Hebels 86 anliegt. Der Hebel 86 wird auf dem Befestigungsarm 60 durch einen Stift 88 gedreht, und sein anderes Ende steht mit einem Ende des Stiftes 90 im Eingriff. Der Stift 90 gleitet in einer Buchse 92, die in der Wandung der Deckplatte 12 befestigt ist. Sein anderes Ende steht im Eingriff mit einer Verlängerung 94 des Hebels 30.

Wenn sich der Hebel 30 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, dann bewirkt der Stift 90, daß sich auch der Hebel 86 im Uhrzeigersinn um den Stift 88 dreht, was eine Bewegung des Stiftes 82 in Richtung auf den Arm 62 zur Folge hat. Der Stift 82, der mit dem Arm 62 im Eingriff steht, bewirkt, daß sich der Arm 62 nach links bewegt und damit die Kontakte 66 und 72 aneinanderliegen. Bei weiterer Bewegung des Stiftes 90 biegen sich beide Arme 62 und 70 nach links, wobei die Kontakte 66, 72 geschlossen bleiben. Dies ermöglicht auch, daß sich der Arm 74 durch die eigene Federkraft nach links biegt, wodurch die Kontakte 76, 78, wie dies dargestellt ist, geschlossen bleiben. Bei noch weiterer Bewegung der Arme 62 und 70 biegt sich der Arm 74 weiter nach links, bis er an dem Anschlag 80 anliegt, wodurch seine Weiterbewegung verhindert, und zwar bei noch weiterer

Bewegung der Arme 70 und 62, ein Öffnen der Kontakte 76 und 78 ermöglicht wird.

Das Ende des Armes 62 ist durch eine Zuleitung L₁ mit einer elektrischen Stromquelle verbunden. Das Ende des Armes 70 liegt in Serie mit einer Glühlampe 96, und zwar mittels der Zuleitung L₂, welche die Verbindung mit der Spannungsquelle vervollständigt. Der Arm 74 liegt in Serie mit der Glühlampe 98, und zwar mittels der Zuleitung 100, welche mit der Zuleitung L₂ am Punkt 102 verbunden ist. Auf diese Weise liegt die Lampe 98 in Parallelschaltung zur Lampe 96. Es ist hieraus zu erkennen, daß die Kontakte 66 und 72 die Energiezufuhr zu der Parallelschaltung und der Lampe 96 steuern und daß die Kontakte 76 und 78 die Energiezufuhr zu der parallelen Zweigleitung steuern, welche die Lampe 98 enthält.

Arbeitsweise

Wenn die Einstellscheibe 18 aus der dargestellten Stellung »Aus« in eine bestimmte Temperatureinstellung gedreht wird, dann dreht sich der Hebel 30 entgegen dem Uhrzeigersinn in dem Lager 34. Diese Bewegung hat zur Folge, daß der Stift 90 den Hebel 86 im Uhrzeigersinn um den Stift 88 dreht und damit eine Bewegung des Stiftes 82 hervorruft. Eine Bewegung des Stiftes 82 hat aber wieder eine Bewegung des Armes 62 nach links zur Folge, so daß die Kontakte 66 und 72 geschlossen werden und damit die Parallelschaltung so vervollständigt wird, daß die »Aus-Ein«-Lampe 96 und die Temperaturanzeigelampe 98 eingeschaltet werden. Damit sich dieser Zustand auch wirklich einstellt, erfolgt eine Einjustierung des Hebels 86 derart, daß die Kontakte 66, 72 dann geschlossen werden, wenn sich der Hebel 30 halbwegs zwischen der Stellung befindet, in der die Einstellscheibe 18 auf »Aus« steht, und der Stellung, bei welcher die Kontakte 50, 52 in ihre geschlossene Stellung einschnappen.

Wenn die Einstellscheibe 18 noch weiter in Richtung auf die erwünschte Einstellung gedreht wird, dann bewegt sich der Arm 62 noch weiter nach links und führt den Arm 70 mit sich, wobei die Kontakte 66, 72 geschlossen bleiben. Dies ermöglicht eine Bewegung des Armes 74 durch seine eigene Federkraft, so daß die Kontakte 76, 78 geschlossen bleiben. Wenn die Drehung der Einstellscheibe 18 andauert, ruft der Hebel 30 ein Umschnappen des Hebels 40 über die Mittelpunkteinstellung hervor, und die Kontakte 50, 52 werden geschlossen, so daß der Heizung Energie zugeführt wird. Wenn die Einstellscheibe 18 etwas über diese Einschnappstellung hinaus gedreht wird, kommt der Arm 74 zum Anliegen an den Anschlag 80 und erlaubt damit ein öffnen der Kontakte 76 und 78, wodurch die Energiezufuhr zur Temperaturanzeigelampe 98 unterbrochen wird. Wenn somit der Thermostat durch die Einstellscheibe 18 auf die erwünschte Temperatureinstellung gebracht ist, sind die Kontakte 66 und 72 geschlossen, wodurch der »Ein-Aus«-Lampe 96 Energie zugeführt wird, während die Temperaturanzeigelampe 98 abgeschaltet ist, da die Kontakte 76, 78 offen sind.

Da die Kontakte 50, 52 nunmehr geschlossen sind, wird der Kolben 26 durch die Heizung erhitzt, was eine Ausdehnung der Membran 20 und eine Bewegung des Knopfes 22 nach links zur Folge hat. Eine Bewegung des Knopfes 22 bewirkt, daß sich der Hebel 30 im Uhrzeigersinn in dem Lager 34 dreht.

Dadurch wird eine Drehung des Hebels 86 entgegen dem Uhrzeigersinn durch die Arme 62 und 70 ermöglicht, da diese das Bestreben zeigen, sich in Richtung auf ihre ursprüngliche Stellung zurückzubiegen. Kurz bevor der Hebel 30 durch Umschnappen über die Mittelpunktstellung das öffnen der Kontakte 50, 52 erlaubt, liegt der Kontakt 78 an dem Kontakt 76 an, wodurch der Lampe 98 Energie zugeführt wird, um damit anzuzeigen, daß die erwünschte Temperatur erreicht ist. Da an diesem Punkt der Arm 74 weiterhin an dem Anschlag 80 anliegt und die Arme 62 und 70 mit geschlossenen Kontakten 66, 72 durch Einwirkung der Stifte 82 und 90 und des Hebels 86 nach links gehalten werden, ist zum öffnen der Kontakte 50 und 52 eine geringere Weiterbewegung des Hebels 30 nach links erforderlich als zum öffnen der Kontakte 66 und 72. Auf diese Weise bleiben die Lampen 96 und 98 während des ganzen An- und Ausschaltzyklus der Kontakte 50 und 52 als Folge der Aufheizung und Abkühlung der Kugel 26 durch die Heizung an. Wenn die Einstellscheibe 18 in die Stellung »Aus« gedreht wird, dann wird der Hebel 30 durch den Knopf 22 nach links gedrückt, und es wird damit ermöglicht, daß die Schaltarme 62, 70 und 74 wieder ihre ursprüngliche Stellung einnehmen.

Wenn die Einstellscheibe 18 nach einer Aufheizperiode aus einer Einstellung für eine niedrigere Temperatur in eine Einstellung für eine höhere Temperatur gebracht wird, dann dreht sich der Hebel 86 wieder im Uhrzeigersinn und ruft eine Bewegung der Arme 62 und 70 nach links hervor, so daß die Kontakte 76 und 78 — wie oben — geöffnet werden. Wenn die erwünschte Temperatureinstellung erreicht ist, werden die Kontakte 76 und 78 — wie oben — wieder geschlossen.

Wenn die Einstellscheibe 18 nach einer Aufheizperiode aus einer Einstellung für eine höhere Temperatur in eine Einstellung für eine niedrigere Temperatur gebracht wird, dann werden die Arme 62 und 70 genügend nach rechts bewegt mit dem Erfolg, daß die Kontakte 66, 72 geöffnet und damit beide Lampen 96 und 98 abgeschaltet werden. Dies zeigt an, daß die Temperatur der Kugel 26 höher ist als die Temperatureinstellung. Wenn sich die Membran 20 genügend zusammenzieht, so daß der Hebel 30 in seine ursprüngliche Stellung in diesen Zyklus zurückkehren kann, dann werden, wie oben beschrieben, beide Lampen wieder eingeschaltet.

Da die Stellung des Hebels 30 in diesem Zyklus für jede Temperatureinstellung durch die Einstellscheibe 18 die gleiche ist, arbeitet die Anordnung bei jeder Temperatureinstellung ohne Justierung, worauf besonders hingewiesen sei.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Mit einem Anzeigesystem gekoppelter Regler für eine elektrische Heizung mit einem im Heizkreis liegenden Hauptschalter, der über einen Knopf von Hand oder von einer temperaturempfindlichen Fühleinrichtung betätigbar ist, und mit einem weiteren Schalter, der sich in einem Hilfsstromkreis mit einer Signallampe befindet und mechanisch mit dem Betätigungsmechanismus des Hauptschalters gekoppelt ist, dadurch gekenn zeichnet, daß der weitere Schalter (66, 72) in der »Aus«-Stellung des Knopfes (18) geöffnet ist und

den Hilfsstromkreis (L₁, L₂) unterbricht und bei der Einstellung des Knopfes auf die Solltemperatur geschlossen wird und dabei die Signallampe (96) im Hilfsstromkreis einschaltet und daß ein die Signallampe überbrückender Zweig (74, 100) mit einer weiteren Signallampe (98) an den Hilfsstromkreis über einen dritten Schalter (76, 78) anschließbar ist, der mechanisch über den Schalter (66, 72) und den Betätigungsmechanismus mit der temperaturempfindlichen Fühleinrichtung (22, 26) gekoppelt ist.

2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Schalter (66, 72) normalerweise in seine geöffnete Stellung zu bewegen sucht und in entgegengesetzter Richtung um einen gewissen Abstand über die Schließstellung hinaus von dem Knopf (18) über den Betätigungsmechanismus bewegbar ist und daß sieh der Schalter (76, 78) normalerweise in seine Schließstellung

zu bewegen sucht und in die offene Stellung durch eine Bewegung des Schalters (66, 72) innerhalb des gewissen Abstands jenseits der Schließstellung zu bringen ist.

3. Regler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (66, 72) zwei biegsame Arme (62, 70) enthält, die zusammenarbeitende Kontakte (66, 72) tragen, und daß der Schalter (76, 78) einen weiteren biegsamen Arm (74) mit einem Kontaktelement (76) aufweist und daß der Arm (70) des einen Schalters einen zusätzlichen Kontakt (78) trägt, der mit dem Kontaktelement (76) des biegsamen Armes (74) des anderen Schalters zusammenwirkt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 914 421;
britische Patentschrift Nr. 605 378;
USA.-Patentschriften Nr. 2439 795, 2591 803.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen