DE1141739B - Energieregler fuer ein elektrisches Heizgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Energieregler für ein elektrisches Heizgerät.

Bei Energiereglern für elektrische Heizgeräte, wie beispielsweise Kochplatten, Öfen, Heißwassererhitzer, Bügeleisen u. dgl., ist die Anordnung in bekannter Weise so getroffen, daß der Stromkreis durch den Heizwiderstand des zu regelnden Gerätes in vorbestimmten Zeitintervallen geschlossen bzw. unterbrochen wird, wobei das Verhältnis zwischen der gesamten Dauer der stromführenden Perioden zur Gesamtzeit die Durchschnittsleistung des Gerätes bestimmt.

Die bekannten Vorrichtungen dieser Art enthalten einen in den Gerätestromkreis eingeschalteten, durch ein Einstellorgan auf eine bestimmte Dauer der stromführenden Phasen der Regelperioden einstellbaren Schnappschalter, dessen Federkontakt unter der Wirkung eines durch den Gerätestrom erhitzten Bimetallstreifens in eine Schließ- bzw. eine Offenstellung umschnappt. Diese bekannten Vorrichtungen weisen jedoch üblicherweise eine Vielzahl von beweglichen Teilen auf, wodurch sich verwickelte und ziemlich teure Konstruktionen ergeben, die außerdem leicht zu Störungen Anlaß geben. Insbesondere ist vielfach der als Regelorgan dienende Bimetallstreifen mit einer Heizwicklung von isoliertem Widerstanddraht versehen, der entweder in Reihen- oder Parallelschaltung mit dem Heizgerät ist. Diese Heizwicklung hat zur Folge, daß dem Streifen ziemlich starke Abmessungen gegeben werden müssen, weil auch der Widerstanddraht an der Biegung teilnimmt. Bei der Biegung wird außerdem der Widerstanddraht einer Reibung gegen den Bimetallstreifen ausgesetzt, wodurch die Isolierung zerstört und die Vorrichtung unbrauchbar wird.

Bei einer dieser bekannten Konstruktionen trägt der Bimetallstreifen keinen Kontakt, sondern wird nur mittelbar zum Steuern einer Umschnappvorrichtung verwendet. Außerdem wirkt dieser Bimetallstreifen auf eine Stelle in der Nähe des Schwenkpunktes dieser Umschnappvorrichtung, so daß eine erhebliche Kraft zum Betätigen erforderlich ist.

Bei einer weiteren derartigen Konstruktion mit einer auf den Bimetallstreifen angebrachten Heizwicklung stützt sich die Umschnappfeder unmittelbar gegen den Bimetallstreifen ab, wodurch die Ausbiegung an sich schon beschränkt wird. Auch hier wirkt die Bimetallfeder auf einen mittleren Teil der Umschnappfeder, so daß eine verhältnismäßig große Kraft zum Umschnappen erforderlich ist.

Diese Nachteile werden bei einem Energieregler für ein elektrisches Heizgerät mit einem einstellbaren Energieregler für ein elektrisches Heizgerät

Anmelder:

Aktiebolaget Specialpapper, Alvsjö (Schweden)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Höger, Dr.-Ing. E. Maier

und Dipl.-Ing. W. Stellrecht M. Sc, Patentanwälte,

Stuttgart S, Uhlandstr. 16

Beanspruchte Priorität: Schweden vom 30. Juni 1958 (Nr. 6216)

Dr. Adolf Ernst Wirma, Hagersten (Schweden), ist als Erfinder genannt worden

Schnappschalter, dessen Federkontakt unter der Wirkung des vom Gerätestrom erhitzten Bimetallstreifens von der Schließ- in die Offenstellung umschnappt, gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß der unmittelbar in den Gerätestromkreis eingeschaltete Bimetallstreifen an seinem freien Ende den mit dem Federkontakt zusammenwirkenden Kontakt trägt, um bei Stromfluß durch die Erwärmung ein Umschnappen des Federkontaktes in die Offenstellung zu bewirken, und daß ein durch den Bimetallstreifen bei seiner Rückbewegung infolge Abkühlens betätigtes Rückstellglied die Schnappfeder zum Umschnappen von der Offen- in die Schließstellung veranlaßt. Bei dieser erfindungsgemäßen Bauart erfolgt die Steuerung des umschnappenden Gegenkontaktstückes am Ende des dieses Gegenkontaktstück tragenden Bimetallsreifens, so daß die für das Umschnappen erforderliche Steuerkraft ein Minimum ist. Das mechanisch ziemlieh weiche Bimetall, dessen Querschnitt auch wegen der erforderlichen Erwärmung durch den unmittelbar durchfließenden elektrischen Strom verhältnismäßig klein sein muß, kann so über das Rückholglied als Steuerelement verwendet werden. Auch das Kontaktstück kann nun am freien Ende des Bimetallstreifens angebracht werden, so daß ein maximaler Ausschlag bei einer entsprechenden Erwärmung erzielt wird. Bei einfachem Aufbau ist so ein im besonderen Maße feinfühliger Energieregler bei maximaler Ausnutzung der auftretenden Kräfte geschaffen worden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Bimetallstreifen V- oder U-förmig, und sein befestig-

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tes Ende kann an einem weiteren Bimetallstreifen Enden einen Bimetallstreifen 17. Am oberen Ende angebracht sein, der in bekannter Weise die Einwir- der Blattfeder 16 ist eine Mutter 18 befestigt, in die kung der Temperatur der Umgebung kompensiert, so eine gegen den Umfang einer Kurve 20 anliegende daß der Kontakt des in dem Stromkreis eingeschalte- Einstellschraube 19 eingeschraubt ist. Der Bimetallten Streifens ohne Rücksicht auf die Umgebungs- 5 streifen 17 ist an seinem äußeren Ende mit dem temperatur in der gewünschten Lage gehalten wird. einen Ende eines im wesentlichen U-förmigen Bi-In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der metallstreifens 21 verbunden. Der freie Schenkel des Erfindung dargestellt. Es zeigt Streifens 21 trägt ein oberhalb des Kontaktstückes 13 Fig. 1 einen Schnitt durch eine bevorzugte Aus- angeordnetes Kontaktstück 22. Am äußeren Ende führungsform der Reguliervorrichtung, wobei die io des freien Schenkels dieses Streifens ist ein winkelbeweglichen Teile in ihrer Ausgangs- oder Ruhe- förmiges Rückholglied 23 befestigt, dessen einer lage sind, Schenkel unter das Kontaktstück 13 greift. Das Fig. 2 einen Schnitt gemäß Fig. 1, wobei die be- Rückholglied 23 ist aus Isoliermaterial, beispielsweise weglichen Teile in Arbeitsstellung sind, Steatit, gefertigt. Der U-förmige Bimetallstreifen 21 Fig. 3 eine Variante der Kontaktglieder. 15 ist so dimensioniert, daß er von dem durchfließen-Der Energieregler gemäß der Erfindung weist ein den Strom erwärmt wird, wenn die Kontaktstücke 13 Gestell auf, das durch zwei in Abstand angeordnete und 22 in Berührung miteinander sind. Die Abmesparallele Wände 4 (in der Zeichnung ist nur eine dar- sungen des Streifens 21 werden dabei der gewünschgestellt) und durch einen ungefähr quaderförmigen ten Heizwirkung angepaßt. Erwähnt sei, daß bei-Zwischenblock 5 aus Isoliermaterial, beispielsweise 20 spielsweise innerhalb eines Bereiches von 1200 bis Steatit, gebildet ist. Die Wände 4 sind an zwei ent- 1500 Watt der Streifen eine Breite von 3 bis 4 mm, gegengesetzten Stirnflächen des Blockes 5 mit Hilfe eine Stärke von 0,3 mm und eine Länge von von Ankerbolzen 6 oder ähnlichen Verbindungsglie- 4 bis 5 cm haben kann. Bimetallstreifen biegen sich dem gehalten. bekanntermaßen in Abhängigkeit von der Temperalm Block 5 sind zwei Löcher vorgesehen, die von 25 tür, und in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist Schrauben 7 und 8 durchgriffen sind. Auf die äuße- der Streifen 21 in der Weise angeordnet, daß sich ren Enden dieser Schrauben sind Anschlußstücke 9 sein das Kontaktstück 22 tragendes Ende bei Erwär- bzw. 10 aufgeschraubt, die gegen die Unterseite des mung senkt und bei Abkühlung hebt. Blockes anliegen. Die Anschlußstücke können in Der Bimetallstreifen 17 hat einen solchen Quer-Reihe mit einem nicht dargestellten elektrischen 30 schnitt, daß irgendeine fühlbare Erwärmung durch Stromkreis angeschlossen werden, der eine Strom- den hindurchfließenden Strom vermieden wird, quelle und den zu regulierenden Heizwiderstand des Dieser Streifen 17 soll den Einfluß der umgebenden betreffenden Gerätes enthält. Eines der Anschluß- Temperatur kompensieren, und die Anordnung ist stücke 9, 10 kann dabei unmittelbar mit dem einen dabei derart, daß das äußere Ende des Streifens 17 Ende dieses Widerstandes verbunden sein, während 35 bei Erwärmen angehoben und bei Abkühlen gesenkt das andere Ende an einen Pol der Stromquelle ange- wird, d. h., die Bewegung ist entgegengesetzt derschlossen ist. Ferner sind in dem Stromkreis vor- jenigen des Streifens 21. Damit ist es möglich, die zugsweise handbetätigte Schalter bekannter Art vor- beiden Bimetallstreifen 17 und 21 einander in der gesehen. Weise anzupassen, daß unabhängig von der Tem-An der Oberseite des Blockes 5 ist eine Leiter- 40 peratur der Umgebung das Kontaktstück 22 auf der platte 11 angebracht, deren eines Ende zwischen dem gleichen Höhe gehalten wird.

Kopf der Schraube 7 und dem darunterliegenden Teil Die vorerwähnte Kurve 20 ist auf einer Welle 24 des Blockes festgeklemmt ist. Das entgegengesetzte, befestigt, die in den Wänden 4 des Gestelles drehbar in bezug auf die Blockoberfläche etwas nach oben ge- gelagert ist. Die Welle kann durch einen nicht darbogene Ende der Platte 11 ist mit dem einen Ende 45 gestellten Drehknopf gedreht werden, der auf dem einer Blattfeder 12 fest verbunden, die sich nach über die Wände vorstehenden Wellenende befestigt rückwärts, im wesentlichen parallel zur Platte 11 er- ist. Wie durch Pfeile angedeutet, wird die Welle vorstreckt. Die Blattfeder 12 trägt an ihrem freien Ende zugsweise entgegen dem Uhrzeigersinne in den Fiein Kontaktstück 13. Eine sich von diesem Kontakt- guren gedreht. In der Ausgangs- oder Ruhestellung stück 13 aus erstreckende Zunge 14 ist aus der Blatt- 50 gemäß Fig. 1 liegt die Spitze der Einstellschraube 19 feder 12 herausgeschnitten, und ein in der Platte 11 gegen ein Kurvenstück an, das den kleinsten Radius vorgesehener Lappen 15 ist rechtwinklich nach oben hat. In Richtung des Uhrzeigers gesehen folgt auf in der Nähe des Endes der Zunge 14 abgebogen. Das dieses Kurvenstück eine Stufe 25, und von dieser Ende der Zunge greift in eine Ausnehmung des Lap- Stufe an erhöht sich der Radius ständig längs eines pens 15 ein, und die Zunge stützt sich so derart 55 Winkels von ungefähr 270° bis zu einem maximalen gegen den Lappen 15 ab, daß sie in Längsrichtung Radius am Punkt 26. Der obere Schenkel der Blattzusammengedrückt ist und eine bogenförmige Ge- feder 16 ist ziemlich steif, so daß beim Gleiten der stalt annimmt. Hierdurch erteilt die Zunge der Blatt- Einstellschraube 19 auf dem Kurvenumfang hauptfeder 12 eine Vorspannung, die sich dadurch etwas sächlich nur der untere Teil der Blattfeder 16 gein der gleichen Richtung wie die Zunge biegt. Wenn 60 bogen wird. Damit werden das äußere Ende des Binun auf die Blattfeder 12 eine Kraft ausgeübt wird, metallstreifens 17 sowie das Kontaktstück 22 entdie sie zu strecken versucht, so kann sie zum Um- sprechend angehoben oder abgesenkt, und zwar im schnappen in die entgegengesetzte Lage gebracht Verhältnis zum Radius des gegen die Schraube 19 werden, wie dies an sich bei Schnappkontakten be- anliegenden Kurvenstückes. In der in Fig. 1 dargekannt ist. 6g stellten Ausgangslage ist somit das Kontaktstück in Eine Blattfeder 16, deren eines Ende zwischen seiner untersten Stellung. Diese Stellung kann gegedem Kopf der Schraube 8 und dem Block 5 fest- benenfalls mit Hilfe der Einstellschraube verstellt geklemmt ist, ragt aufwärts und trägt zwischen ihren werden.

Die im Stromkreis aui3erhalb der Anschlußstücke 9, !0 vorhandenen Schalter können in geeigneter Weise durch Drehung der Welle 24 so betätigt werden, daß sie geschlossen werden, wenn oder bevor die Schraube 19 die Stufe 25 erreicht hat, wobei angenommen ist, daß die Kurve entgegen dem Uhrzeiger nach Fig. 1 gedreht wird. Durch diese Anordnung kann das Gerät ausschließlich durch den auf der Welle 24 befestigten Drehknopf bedient werden. Wenn die Einstellschraube 19 an der Stufe 25 vorbeigleitet. werden das Kontaktstück 22 und das Rückholglied 23 entsprechend angehoben, wodurch das Rückholglied 23 die untere Seite des Kontaktstückes !3 berührt und es nach oben bewegt. Die Schnappfeder 12 wird dadurch gezwungen, in ihre entgegengesetzte Endlage umzuschnappen, in der sie ein wenig nach oben gebogen ist. In dieser Stellung liegt das Kontaktstück 13 gegen das Kontaktstück 22 an, so daß Strom durch den auch den U-förmigen Bimetallstreifen 21 enthaltenden Kreis fließt. Der Streifen 21 wird nun erwärmt, wodurch sich sein freier Schenkel senkt, so daß das Kontaktstück 22 das Kontaktstück 13 nach unten drückt. Die Feder 12 schnappt verhältnismäßig frühzeitig in ihre untere Endlage, so daß der Stromkreis unterbrochen wird. Bei seinem folgenden Abkühlen bewegt sich der Bimetallstreifen 21 wieder nach oben, und zu gleicher Zeit liegt der untere Schenkel des Rückholgliedes 23 gegen die Unterseite des Kontaktstückes 13 an und verursacht ein Umschnappen der Feder 12 in ihre obere Stellung, in der das Kontaktstück 13 gegen das Kontaktstück 22 anliegt, wodurch der Stromkreis wieder geschlossen wird. Auf diese Weise wird der Stromkreis abwechselnd geschlossen und unterbrochen, und die relative Lange der geschlossenen und unterbrochenen Phasen bestimmt die durchschnittliche Leistung des Heizgerätes.

Fig. 2 zeigt eine Arbeitsstellung, in der die Kurve 20 um ungefähr 30 entgegen dem Uhrzeigersinne (vgl. Fig. 1) gedreht wurde, so daß die Einstellschraube 19 gerade über die Stufe 25 angehoben ist. Wie dargestellt, ist die Blattfeder 12 in ihre obere Endlage umgeschnappt, in der das Kontaktstück 13 gegen das Kontaktstück 22 anliegt. Eine weitere Drehung der Kurve 20 in der gleichen Richtung ergibt ein weiteres Anheben des Kontaktstückes 22. Wenn nun der Stromkreis, wie vorbeschrieben, unterbrochen ist, so ergibt sich hieraus, daß sich der U-förmige Bimetallstreifen 21 nicht so lange Zeit wie vorher abkühlen muß, bis das Rückstellglied 23 das Kontaktstück 13 zum Umschnappen in die Schließstellung bringt. Mit anderen Worten, die Heizphasen bei geschlossenem Stromkreis werden langer und die Kühlphasen bei unterbrochenem Stromkreis entsprechend kürzer, wodurch die durchschnittliche Leistung des Heizgerätes erhöht wird. Vorzugsweise ist die Kurve 20 so ausgebildet, daß der Stromkreis praktisch ganz geschlossen bleibt, wenn die Schraube 19 gegen das Kurvenstück 26 mit dem größten Radius anliegt.

Das Rückholglied 23 braucht nicht notwendigerweise auf dem U-förmigen Bimetallstreifen 21 angebracht zu sein, sondern kann statt dessen auf der Blattfeder 12 befestigt sein. In Fig. 3 ist eine derartige Variante schematisch dargestellt. Die Arbeitsweise dieser Konstruktion ist die gleiche, wie oben beschrieben, und braucht daher nicht näher erklärt zu werden.

Auch noch weitere Abwandlungen der Konstruktion sind möglich. Beispielsweise können die beiden Bimetallstreifen in anderer Weise als dargestellt ausgebildet sein, und gegebenenfalls kann der Bimetallstreifen 17 ganz weggelassen werden, wobei in diesem Falle der Bimetallstreifen 21 von der Blattfeder 16 getragen werden kann. Es sei darauf hingewiesen, daß das erfindungsgemäße Gerät von wesentlich kleinerer Größe sein kann, als dies in der Zeichnung dargestellt ist. Damit ist durch die Erfindung ein zuverlässiger Leistungsregler geschaffen, der auch für verhältnismäßig kleine Heizgeräte brauchbar ist.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Energieregler für ein elektrisches Heizgerät mit einem einstellbaren Schnappschalter, dessen Federkontakt unter der Wirkung des vom Gerätestrom erhitzten Bimetallstreifens von der Schließin die Offenstellung umschnappt, dadurch ge kennzeichnet, daß bei Verwendung eines unmittelbar in den Gerätestromkreis eingeschalteten, an seinem freien Ende den ein Kontaktstück (22) und ein hakenförmig quer über das Gegenkontaktstück (13) greifendes Rückholglied (23) tragenden Bimetallstreifens (21) das Rückholglied als Ganzes aus einem Isoliermaterial, vorzugsweise aus Keramik, besteht.

2. Energieregler, dadurch gekennzeichnet, daß in Abwandlung der Einrichtung nach Anspruch 1 das Rückholglied (23) am freien Ende der den Gegenkontakt (13) tragenden Schnappfeder (12) angebracht ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 871 797, 969 492:
britische Patentschrift Nr. 748 575;
USA.-Patentschrift Nr. 2 281 021;
deutsche Patentanmeldung V 2334 VIÜd/21 h (bekanntgemacht am 10.5.1951).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

O 209 749/283 12.