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Elektrische Schaltvorrichtung, insbesondere für elektrische Heiz-und
Kochgeräte Gegenstand der Erfindung ist eine elektrische Schaltvorrichtung, die
vorzugsweise für elektrische Heiz- und Kochgeräte bestimmt ist. Derartige Geräte
sind vielfach so eingerichtet, daß der Kochvorgang zunächst durch Einschalten der
größten Heizleistung für das »Ankochen« eingeleitet wird, daß sodann nach einer
bestimmten Zeit die Heizleistung entweder, wenn »Fortkochen« gewünscht wird, auf
die Hälfte bzw. ein Drittel oder, wenn nur »Wärinen« in Betracht kommt, auf einen
niedrigeren Wert umgeschaltet wird und daß schließlich das Gerät völlig ausgeschaltet
werden kann.
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Bei bekannten Geräten werden diese einzelnen Schaltmaßnahmen von Hand
vorgenommen, und zwar bedient man sich hierfür neuerdings eines sogenannten 7-Takt-Schalters,
der neben der »Aus«-Stellung sechs weitere Schaltstellungen besitzt. Für das »Ankochen«
wird er aus seiner »Aus«-Stellung in seine Stellung 6 oder 5 gebracht,
was bei einer 2000-Watt-Schnellkochplatte einer Heizleistung von 2000 bzw. 14-00
Watt entspricht, für das »Fortkochen« in seine Stellung 4 oder 3 entsprechend
950 oder 450 Watt und für das »Wärmen« in die Stellung 2 oder 1 entsprechend
305 oder 200 Watt.
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Die Erfinduno, schafft nun die Möglichkeit, diese Schaltvorgänge nach
einer vorher je nach Wunsch vorgenommenen Einstellung in Abhängigkeit von der Uhrzeit
selbsttätig und unabhängig von einer Bedienungsperson ablaufen zu lassen und damit
auch bei selbsttätigem Betrieb den Ansprüchen gerecht zu werden, die sich für die
Handbedienung durch die moderne Schaltertechnik entwickelt haben und die auf sparsamstenStromverbrauch
und möglichst schonende Behandlung der Speisen abzielen.
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An sich sind Schaltvorrichtungen bekannt, die nach vorbestimmter Uhrzeit
mehrere voneinander unabhängige Stromverbraucherkreise zu verschiedenen Zeiten in
beliebiger Reihenfolge selbsttätig ein- und ausschalten. Für Geräte, bei denen außer
dem selbsttätigen »Ein«- und »Aus«-Schalten während des Betriebszustandes eine selbsttätige
Änderung desselben zu vorbestimmbaren Zeiten erwünscht ist, sind diese Schaltvorrichtungen
im Gegensatz zu dem Erfindungsgegenstand jedoch nicht geeignet.
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Auch für Heiz- und Kochgeräte sind eine Reihe verschiedener Vorrichtungen
bekanntgeworden, die das Ziel anstreben, die Betätigung der Schaltvorrichtung von
Hand durch einen von einer Uhr gesteuerten Schaltablauf zu ersetzen. Sie beschränken
sich aber sämtlich auf die selbsttätige Herbeiführung zweier Schaltvorgänge nach
voreingestellter Uhrzeit. So schalten z. B. einige Ausführungen zu einem voreingestellten
Zeitpunkt das Gerät ein und zu einem späteren, ebenfalls voreingestellten Zeitpunkt
wieder aus. Eine dazwischenliegende Änderung des Betriebszustandes durch einen weiteren
zeitabhängig vorbestimmten Umschaltvorgang ist auch mit diesen bekannten Vorrichtungen
nicht möglich und damit ein selbsttätiger übergang vom »Ankochen« zum »Fortkochen«
oder zum »Wärmen« zwischen ebenfalls selbsttätigem »Ein«- und »Aus«-Schalten nicht
zu erreichen.
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Bei einigen bekannten Vorrichtungen hat man sich daher mit einem Thermostaten
zu helfen versucht, der im Betriebszustand des Gerätes die Stromzufuhr in Abhängigkeit
von der Temperatur z. B. des Backofens regelt. Eine solche Maßnahme ist auf einen
Backofen gegebenenfalls noch anwendbar, zum Kochen ist sie aber völlig unzulänglich.
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Wieder andere bekannte Vorrichtungen sind so beschaffen, daß die zwei
mit ihnen nur möglichen selbsttätigen Schaltvorgänge unterschiedlich zur Wirkung
gebracht werden können. Danach kann man den Herdschalter so einstellen, daß er entweder
zu vorgegebener Zeit selbsttätig von »Aus« auf die höchste Ankochstufe und dann
auf die Dauer-Kochstufe oder auf die mittlere Heizstufe und dann auf die Dauer-Kochstufe
oder auf Dauer-Kochstufe und dann auf »Aus« schaltet. Die jeweils noch fehlenden
Schaltstellungen müssen dabei aber von Hand vorgenommen werden.
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Gegenüber dem Vorbekannten ist mit dem Gegenstand der Erfindung eine
wirklich vollautomatische Bedienung z. B. eines Kochherdes in Anpassung an moderne
Anforderungen ohne einen großen Einrichtungsaufwand erreicht.
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Zwar befaßt sich ein älterer Vorschlag ebenfalls damit, elektrische
Verbraucher, wie Kochherde, Heizkörper
u. dgl., durch eine von
einem Zeituhrwerk gesteuerte Schaltvorrichtung in mehr als zwei Stufen selbsttätig
zu schalten, jedoch werden dort zur Erreichung dieses Zieles andere Wege beschritten
als gemäß der Erfindung.
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Der Erfindung liegt eine elektrische Schaltvorrichtung zugrunde, bei
der zwischen selbsttätig nach vorbestimmter Uhrzeit wirksam werdenden »Ein«- und
»Aus«-Schalterstellungen ebenfalls selbsttätig und nach vorher einstellbarer Uhrzeit
eine oder mehrere Zwischenstufen geschaltet werden und die eine Zeitschaltuhr, einen
von Hand betätigbaren Stufenschalter (z. B. einen sogenannten 7-Takt-Schalter) und
einen Vorwählschalter zur Einstellung der jeweils gewünschten Betriebsweise besitzt.
Gemäß der Erfindung sind besondere elektrische Schaltmittel vorgesehen, die voreingestellte
Kontakte des von der Zeitschaltuhr unabhängigen Vorwählschalters in der »Ein«-Schalterstellung
so lange überbrücken, bis sie durch die voreingestellte Zeitschaltuhr derart beeinflußt
werden, daß die überbrückung aufgehoben und die Voreinstellung der Kontakte des
Vorwählschalters im Sinne einer Stufenschaltung wirksam wird.
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Grundsätzlich liegt es im Rahmen der Erfindung, für jede gewünschte
Schaltstufe je ein gesondertes voreinstellbares Uhrwerk zu verwenden. Um
jedoch den dadurch bedingten Aufwand zu vermeiden, werden in weiterer Ausgestaltung
der Erfindung gleichzeitig für mehrere Schaltstufen, z. B. »Fortkochen« und »Wärmen«,
dieselben von der Uhrzeit abhängigen Steuerungsmittel vorgesehen und ihnen bzw.
den von ihnen gesteuerten Schaltmitteln zur Bestimmung, für welche Schaltstufe sie
wirksam werden sollen, weitere Schaltmittel zugeordnet. Letztere können
je für sich voreinstellbar als gesonderte Elemente ausgebildet und angeordnet
sein. Sie können aber auch gemäß weiterer Erfindung mit anderen der Voreinstellung
der Schalteinrichtung dienenden Schaltelemente gekuppelt oder zu einer Schaltereinheit
vereinigt sein.
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Des weiteren ist nach der Erfindung die Schalteinrichtung so ausgestaltet,
daß die voreingestellte Zeit, zu der die einzelnen Stufen ein- bzw. ausgeschaltet
werden sollen, an einer Anzeigevorrichtung abgelesen werden kann.
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Ferner ist zweckmäßiggerweise eine Vorrichtung vorgesehen, die anzeigt,
welcher Teil des Gerätes, z. B. die Kochplatte und/oder der Bratofen, in Betrieb
ist und gegebenenfalls auf welcher Schaltstufe.
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Gemäß der Erfindung wird bei der selbsttätigen Steuerung der zur Handschaltung
dienende Schalter wirksam, der auch unabhängig von der automatischen Schalteinrichtung
von Hand betätigt werden kann, wie ein normaler Hand-Heizgeräte-Steuerschalter.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsmöglichkeit des Erfindungsgedankens
dargestellt, und zwar in einer vereinfachten Form, wie sie vorzugsweise in Betracht
kommt, wenn der durch die zusätzlichen Uhrwerkseinrichtungen und Schaltmittel bedingte
Kostenanfall besonders zu berücksichtigen ist.
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Abb. 1. zeigt die Vorderansicht einer selbsttätigen voreinstellbaren
Schalteinrichtung nach der Erfindung, Abb. 2 die Vorderansicht eines Vorwählschalters,
Abb. 3 das Schaltschema der Einrichtung, Abb. 4 ein Schema der bei den. einzelnen
Betriebsmöglichkeiten gegebenen Schaltstellungen des Vorwählschalters. In Abb.
1 bedeutet 1 das Gehäuse der als Einbaueinheit ausgebildeten Einrichtung
nach der Erfindung. Als zeitgenaues Antriebswerk dient ein Synchronuhrwerk 2 mit
Minuten- und Stundenzeiger und gegebenenfalls einem stetig umlaufenden Sekundenzeiger.
Mit 3 ist das Zifferblatt bezeichnet, das durch eine Glasscheibe abgedeckt
ist. Unterhalb des Zifferblattes 3 sind drei Felder vorgesehen, und zwar
Feld 4 für das Einschalten und das »Ankochen« mit 2000 oder 1400 Watt, Feld
5 für »Fortkochen« und »Wärmen« und Feld 6 für das Ausschalten. In
Durchbrüchen der drei Felder 4, 5 und 6 sind die zugehörigen, nach
halben Stunden unterteilten Anzeigeskalen zu erkennen. Um eine genaue Ablesung zu
ermöglichen, können Markierungszeichen, z. B. in Form feststehender Messerzeiger
13, vorgesehen sein. Mit 7, 8 und 9
sind die Einstellknöpfe
bezeichnet, die zur Vorwahl der gewünschten Zeit je Schaltvorgang dienen.
Aus der Abb. 1 ist zu erkennen, daß das Einschalten und der Beginn der Ankochzeit
auf 4.30 Uhr, die Umschaltung auf niedrigere Heizleistung für »Fortkochen« oder
»Wärmen« auf 6.00 Uhr und das Ausschalten auf 8.00 Uhr eingestellt
sind. Der Stellknopf 10 dient der Uhreinstellung auf Normalzeit. Mit
11 ist ein Signalfeld bezeichnet, unter dem eine optische Signaleinrichtung
angebracht ist, die dann aufleuchtet, wenn durch den in Abb. 2 in Vorderansicht
und in Abb. 3
schematisch dargestellten, mit 26 bezeichneten Wahlschalter
eine Umschaltung auf automatische Arbeitsweise erfolgt ist.
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Dieser Wahlschalter 26 dient dazu, die erfindungsgemäße Einrichtung
für die aus den verschiedenen vorhandenen Möglichkeiten gewünschte Betriebsart betriebsbereit
zu machen. So ist beispielsweise bei der aus der Abb. 2 ersichtlichen Stellung des
Knebels 12 die selbsttätige Regelung ausgeschaltet und jeder der einzelnen Heiz-
und Kochgeräteeinsätze, die in der Abb. 3 als Bratofen 22 und Kochplatte
24 dargestellt sind, nur mittels des z. B. als 7-Takt-Schalter ausgebildeten Hand-Stufenschalters
25 (Abb. 3) zu bedienen. Dieser Fall entspricht dem Schema a der Abb.
4 und der in Abb. 3 gezeigten Stellung des Vorwählschalters 26. Es
ergibt sich dann folgender Stromverlauf nach Abb. 3: Leitung R, Leitung
31, Therrnoregler 23, Bratofen 22, Thermoregler 23, Leitung
32,
Schaltungspunkte 33, 34, Leitung S; und außerdem von R über
Leitung 35 zu der einen Netzanschlußklemme 43 des Stufenschalters
25 und über diesen zur Kochplatte 24 und zurück zur anderen Netzanschlußklemme
72 des Stufenschalters 25 und von dort über die Leitung
36 und die Schaltungspunkte 37 und 34 des Wahlschalters
26 zur Leitung S.
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Bei Drehung des Knebels 12 im Uhrzeigersinn auf die in Abb. 2 nächste
Raststellung, die dem Schema b
der Abb. 4 entspricht, ist die automatische
Steuereinrichtung auf den Bratofen 22 mit seinem Thermoregler 23 (Abb.
3) geschaltet. Dabei ist der Stromweg 35-34 geschlossen, 33-34 dagegen geöffnet,
so daß sich folgender Stromkreis ergibt: Leitung R, Leitung 31, Thermoregler
23, Bratofen 22, Thermoregler 23, Leitung 32, Punkt
33, Leitung 39, Schalter 20, Leitung 40, Punkt 37, Punkt 34,
Leitung S. Zur Kochplatte 24 verläuft der Strom wie bei der Stellung des
Knebels 12 auf Handbetätigung über den Stufenschalter 25, so daß die Kochplatte
noch von Hand zu schalten ist. Infolge der Verbindung zwischen 34 und
35 fließt über Leitung 41, Signallampe 16, Leitung 42, Nulleiter ein
Strom, so daß die Einstellung des Brat-C
ofens 22 auf die automatische
Einrichtung angezeigt wird.
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Wird der Knebel 12 in Abb. 2 entgegen dem Uhrzeigersinn bis zur ersten
Raststellung gedreht, so wird damit der Vorwählschalter 26 in die Stellung
gemäß dem Schema c der Abb. 4 gebracht. In dieser Stellung bereitet er die Schalteinrichtung
darauf vor, daß sie zunächst zu dem durch Drehknopf 7 in Feld 4 (Abb.
1)
voreingestellten Zeitpunkt die Kochplatte 24 für »Ankochen«,
d. h. mit höchster Leistung, einschaltet und nach Ablauf der Ankochzeit zu
dem mit Drehknopf 8
in Feld 5 voreingestellten Zeitpunkt auf »Fortkochen«,
d. h. auf geringere Leistung, umschaltet und das »Fortkochen« so lange andauern
läßt, bis daß das Gerät entsprechend der Zeiteinstellung im Feld 6 abgeschaltet
wird.
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Für den Bratofen 22 entspricht der Stromverlauf dabei dem Fall
1, d. h., der Bratofen kann von Hand bedient werden.
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Der Stromverlauf für die Kochplatte 24 ist dagegen: Leitung R, Leitung
35, Netzanschlußklemme 43 des 7-Takt-Schalters 25, Kontakte 44 und
45. Von 44 verläuft der Strom über Leitung 46 zum Kochplattenanschluß 47 und von
45 über Leitung 48 zu Schaltungspunkt 49, Punkt 50 des Wahlschalters
26, Leitung 51, Punkt 52, Leitung 53, Kochplattenanschluß
54; gleichzeitig von Punkt 49 über Leitung 55, Schalter 18, Leitung
56 zu Punkt 52. Somit liegen Schalter 18 und Schaltstrecke
49-50 zueinander parallel.
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Von 54 verläuft ein Teilstrom über Widerstand 57,
Anschlußklemme
60, Leitung 61, Klemme 62 des 7-Takt-Schalters zu seiner Netzanschlußklemme
72,
Leitung 36, Punkt 37, Leitung 40, Schalter 20, Leitung
39, Verbindung 33, 34, Leitung S.
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Parallel zur Verbindung 37-34 liegt Schalter 20, der, durch
das Uhrwerk 2 betätigt, in Abhängigkeit von der voreingestellten Uhrzeit die Kochplatte
selbsttätig ein- und ausschaltet. Um den Schalter 20 wirksam werden zu lassen, ist
für diesen Fall die Verbindung 37-34 offen.
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Von Punkt 54 fließt ein zweiter Teilstrom über Widerstand
58 zum Anschluß 73 der Kochplatte. Ein weiterer Teilstrom fließt von
Punkt 47 über Widerstand 59 gleichfalls zum Anschluß 73. Von Punkt
73
setzt sich der Stromverlauf fort über Leitung 63,
Punkt 64, Leitung
65, Verbindung 66, 67, Leitung 68,
Punkt 69 des 7-Takt-Schalters
zu seiner Netzanschlußklemme 72 und von dort, wie bereits angegeben, zur
Leitung S. Von Punkt 67 führt ein paralleler Stromweg über Leitung
70, Schalter 19, Leitung 71 zu Punkt 64.
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Da die Verbindung 66, 67 unterbrochen ist (siehe c in Abb.
4), wird, sobald der Schalter 19 in Abhängigkeit von der voreingestellten
Uhrzeit durch das Uhrwerk 2 geöffnet wird, die Stromzufuhr zu den Widerständen
58 und 59 der Kochplatte 24 unterbrochen. so daß die Kochplatte nur
noch durch den Widerstand 57 mit geringerer Leistung beheizt wird. Hierzu
ist erforderlich, daß eine Verbindung zwischen Kontakt 45 des Stufenschalters
25 und Kontakt 54 der Kochplatte 24 bestehenbleibt. Da der in dieser Verbindung
liegende Schalter 18 zugleich mit Schalter 19
durch das Uhrwerk 2 geöffnet
wird, wäre diese Verbindung unterbrochen, wenn nicht die vorbesehriebene Verbindung
der Punkte 49, 50, 52 über den Vorwählschalter 26 vorhanden wäre.
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Wird der Knebel 12 weiter entgegen dem Uhrzeigersinn auf die nächste
Raststellung gedreht, so wird der Wahlschalter entsprechend Schema d von
Abb. 4 eingestellt und das Gerät anstatt auf »Fortkochen.« auf »Wärinen« für das
selbsttätige Schalten vorbereitet.
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Hier besteht schaltungsmäßig gegenüber Fall J der einzige Unterschied
darin, daß auch die Verbindung der Punkte 49, 50 aufgehoben ist. Infolgedessen
liegen, sobald das Uhrwerk 2 entsprechend seiner Voreinstellung die Schalter
18 und 19 geöffnet hat, die Widerstände 59, 58, 57 hintereinander
in dem Stromverlauf: Ansc1-fluß 44, Leitung 46, Kontakt 47 der Kochplatte 24, Kontakt
60 der Kochplatte, Leitung 61, Kontakt 62 des Stufenschalters
25, so daß eine noch geringere Heizleistung als in Fall -i gegeben ist.
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Wird der Knebel 12 in Abb. 2 noch weiter entgegen dem Uhrzeigersinn
gedreht, so gelangt der Wahlschalter 26 in eine Stellung gemäß dem Schema
e der Abb. 4. Damit ist die Möglichkeit gegeben, die erfindungsgemäße Anordnung
auch in der Weise zu betreiben, daß nur die »Ein«- und »Aus«-Schaltung der Kochplatte
in Abhängigkeit von der voreingestellten Zeit selbsttätig erfolgt. Dabei bleiben
bei Öff-
nen der Schalter 18 und 19 die Punkte 49,
50 und 66,
67 verbunden. In diesem Falle wird die Heizleistung
für die Kochplatte 24 lediglich durch die Einstellung des Stufenschalters
25 bestimmt.
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Bei der neuen Schaltvorrichtung wäre es an sich denkbar, daß sich
die nach der Uhrzeit eingestellten und abgelaufenen Schaltvorgänge nach einmaligem
Umlauf des Stundenzeigers ungewollt wiederholen. Um dieses zu verhindern, ist erfindungsgemäß
eine (nicht darg ,estellte) Sperrvorrichtung vorgesehen, die zwar das Uhrwerk und
die Zeitanzeige weiterlaufen läßt, aber nach einem einmaligen selbsttätigen
Ab-
lauf der voreingestellten Schaltvorgänge eine Einwirkung des Uhrwerks
auf die ihm zugeordneten Schaltmittel zur selbsttätigen Steuerung verhindert. In
diesem Falle ist entweder ein gesonderter von Hand zu betätigender Rückstellknopf
vorzusehen. durch den die Sperrung wieder rückgängig gemacht wird, oder aber eine
Kupplung mit den Elementen zur Voreinstellung anzubringen, die bei erneuter Voreinstellung
die Sperrung aufheben.
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In den Abbildungen ist die selbsttätige Schalteinrichtung von dem
Wahlschalter 26 und dem von Hand bedienbaren Stufenschalter 25 getrennt
dargestellt. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, diese drei Teile zusammen zu einer
einzigen Baueinheit zu vereinigen.
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Ist der Wahlschalter 26 entweder auf Bratofen oder in die anderen
Stellungen, die zur Kochplatte gehören, umgeschaltet, so leuchtet die Signallampe
16 auf. Sie zeigt an, daß die Einrichtung auf selbsttätigen Ablauf eingestellt
ist. Es ist nun außerdem noch möglich, eine zweite Si-naleinrichtung vorzusehen,
die dann in Tätigkeit tritt, wenn der Ankochvorgang beginnt, d. h. wenn der
Einschalter betätigt worden ist. Diese Signallampe würde dann so lange aufleuchten,
bis durch den Schalter »Aus« zur eingestellten Zeit der angeschlossene Verbraucher
vom Netz abgeschaltet wird.
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Der Vorteil der selbsttätig arbeitenden, zeitgenau gesteuerten Schalteinrichtung
nach der Erfindung ist klar ersichtlich. So können die gewünschten Schaltvorgänge
auf sehr lange Zeit im voraus eingestellt werden und dann selbsttätig ablaufen.
Es braucht dabei auf die für einen Heizschalter kennzeichnenden, den Kochvorgängen
angepaßten Schalterumstellungen nicht verzichtet zu werden, und es ist eine genügend
große Auswahl der Möglichkeiten zwischen den einzelnen Schaltstufen gegeben. Darüber
hinaus
ersetzt die Schalteinrichtung jede Küchenuhr und bietet durch
den umlaufenden Sekundenzeiger eine jederzeit mögliche Netzüberwachung.
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Wenn es auch an sich möglich ist, die Anzeigeeinrichtungen für die
einzelnen Stellknöpfe so anzuordnen, daß sie sich um ein rundes Zifferblatt bewegen,
so zeigt die in Abb. 1 angegebene Ausgestaltung der Gesamtuhr doch eine übersichtlichere
Anordnung, die Verwechslungen weitgehendst ausschaltet.
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Die vorbeschriebene Ausführung ist den in Deutschland am meisten verwendeten
7-Takt-Schaltern entsprechend aufgebaut. Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich,
die Schaltvorrichtung an andere handbetätigte Steuerschalter anzugleichen. Ebenso
ist die Erfindung nicht auf Heiz- und Kochgeräte beschränkt, sondern läßt sich überall
dort anwenden, wo neben dem selbsttätigen, auf beliebige Zeiten voreinstellbaren
»Ein«- und »Aus«-Schalten im eingeschalteten Zustand zu ebenfalls voreinstellbarem
Zeitpunkt eine Änderung des Betriebszustandes erwünscht ist.