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Schaltanordnung für Wärmequellen elektrischer Herde od. dgl. mit von
Hand und selbsttätig periodisch betätigten Schaltorganen Die Erfindung bezieht sich
auf eine Schaltanordnung für Wärmequellen, z. B. Kochplatten elektrischer Herde
od. dgl., mit von Hand und selbsttätig periodisch betätigten Schaltorganen.
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Die ersteren werden meistens mittels eines Stufenschalters in Dreh-
oder Schieberbauart betätigt, die letzteren durch ein Bimetall od. dgl. mit ein-
und ausschaltbarein Heizkreis.
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Ein solcher »Taktschalter« kann den Stromkreis der Wärmequelle öffnen
und schließen. Beim öffnen und Schließen wird jeweils auch der Heizkreis des Bimetalls
geöffnet und geschlossen, solange die Anordnung periodisch schaltet. Das Bimetall
wirkt in dem Sinne, daß es bei Erreichen einer bestimmten, vorzugsweise einstellbaren
Temperaturgrenze öffnet und erst nach genügender Abkühlung wieder schließt. Dabei
wird die schleichende Bewegung des Bimetalls meist durch eine Schnappvorrichtung
in eine sprunghafte Bewegung des Schalters umgeformt.
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Zweckmäßigerweise wird dieser Taktschalter mit den von Hand betätigten
Schaltorganen, die meist durch einen Stufenschalter betätigt werden, in eine Baueinheit
zusammengefaßt. Durch Verstellen des Taktschalters kann man die Temperaturgrenze,
M der dieser Schalter anspricht, einstellen. Diese Temperatur ist durch die Heizwicklung
des Bimetalls bestimmt, nicht aber durch die Temperatur der Kochplatte od. dgl.
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Ferner kann durch Verstellen des Taktschalters das Verhältnis von
Schließ- zur öffnungszeit für den Strom der Wärmequelle geändert werden, so daß
man in der Lage ist, die Energiezufuhr zur Wärmequelle stetig zu regeln. Durch eine
solche Energieregelung läßt sich zwar die Temperatur der Kochplatte od. dgl. beeinflussen,
aber nicht auf gewollte Werte einsteuern, weil je nach Art und Beschaffenheit
des Kochgutes und je nach seinem Kochzustand die der Kochplatte vom Kochgut
entzogene Wärine verschieden ist. Überhitzungen des Kochgutes oder der leeren Kochplatte
lassen sich deshalb nicht mit Sicherheit ausschließen.
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Es ist bereits eine Schaltanordnung für Wärinequellen bekannt mit
einem nicht in Wännekontakt mit der Wärmequelle stehenden Bimetallschalter. Dieser
Bimetallschalter besitzt eine Heizwicklung, welche parallel zu einem in Wärmekontakt
mit der Wärmequelle stehenden Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten liegt.
Die bekannte Schaltanordnung arbeitet so, daß der als Temperaturfühler wirkende
Widerstand in kaltem Zustand die Heizwicklung des Binietallschalters nahezu kurzschließt.
Mit zunehmender Temperatur des Wärmegerätes erhält auch die Heizwicklung des Bimetallschalters
Strom, so daß der Binietallstreifen aufgeheizt und der Bimetallschalter beiin Überschreiten
einer bestimmten Baetallfedertemperatur den gesamten Geräteheizstrom unterbricht.
Nach Abkühlung der Bimetallfeder auf einen tieferen Temperaturwert wird der Geräteheizstrom
wieder eingeschaltet. Die impulsweise Beheizung des Wärmegerätes wird durch den
als Temperaturfühler wirkenden Widerstand ge-
steuert.
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Dabei besteht aber eine Schwierigkeit darin, daß der gesamte Heizstrom
der Wännequelle über die Parallelschaltung von Wärmefühler und Bimetallheizung geleitet
wird. Die Dimensionierung des Temperaturfühlers für eine derartige Belastung ist
zum mindesten unbequem.
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Diesen Nachteil vermeidet eine andere bekannte Schaltanordnung, bei
der zwei getrennte Stromkreise vorgesehen sind, nämlich ein eigentlicher Heizstrom-und
ein Steuerstromkreis; der Steuerstromkreis enthält einen vom Heizstromkreis getrennt
angeordneten, mit dem zu erwärmenden Teil des Gerätes in Verbindung stehendenWiderstand
mit hohemTemperaturkoeffizienten, der als Temperaturfühler wirkt. Ferner ist ein
von dem Steuerstromkreis beheiztes Element (Bimetallfeder) vorgesehen, welches unter
Wärmeeinwirkung seine Gestalt ändert und einen im Heizkreis liegenden Schalter betätigt.
Auch bei dieser Schaltanordnung wird der von einem mit einer Hilfsheizung versehenen
Bimetall angetriebene Taktschalter, der in räumlicher Trennung von der Wärinequelle
angebracht ist, durch einen temperaturabhängigen Widerstand gesteuert.
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Die Verwendung eines getrennten Stromkreises bringt zwar günstigere
Verhältnisse als bei der erstgenannten
Schaltanordnung. Aber es
verbleibt eine andere Schwierigkeit, die sich bei der praktischen Anwendung der
Steuerung durch einen temperaturabhängigen Widerstand ergibt: Am Taktschalter läßt
sich zwar durch mechanische Beeinflussung des Taktverhältnisses in bekannter Weise
der Mittelwert der zugeführten Leistung einstellen, aber die Einstellung der Solltemperatur
der Wärmequelle ist nur in Ab-
hängigkeit von der in der Wärmequelle herrschenden
Temperatur möglich, d. h. durch Beeinflussung des Temperaturfühlers. Dies
ist aber bei Benutzung eines ,i als Temperaturfühler dienenden temperaturabhäng
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gen Widerstandes mit an sich bekannten Mitteln nicht ohne weiteres in zuverlässiger
und einfacher Weise zu lösen.
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Die Eifinduncr bezieht sich auf eine Schaltanordnung für Wännequellen
elektrischer Herde od. dgl. mit von Hand und selbsttätig periodisch betätigten Schaltorganen,
bei der zur Taktung ein von Hand reguherbarer, von einem Bimetall od. dgL mit ein-
und ausschaltbarem Heizkreis angetriebener Taktschalter in räumlicher Trennung von
der Wärmequelle vorgesehen ist-, und besteht darin, daß als Regelorgan ein oder
zwei Thermoschalter vorgesehen sind.
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g eines temperaturabhängig n Die Anwendung e Widerstandes als
Re-Clorgan-, das in Abhängigkeit von der von einer Wärmequelle erzeugten Temperatur
steht, macht zweifellos den Eindruck einer besonders einfachen und eleganten Lösung,
während die Anwendun- von Kontaktanordnungen (Thermoschaltern) im Hitzebereich einer
Kochplatte od. dgl. ungünstig erscheint, denn Kontakte, Bimetallstreifen u. dgl.
sind dabei erheblichen Beanspruchungen ausgesetzt.
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Andererseits aber weist die erfindun-s-emäße Anwendung von Thermoschaltern
als R,2-elorgan im Vergleich zur Verwendung von temp,-rattirabhäneigen Widerständen
als Regelorgan für die der Erffindung zug nde liegende Aufgabe ganz wesentliche
ru Vorteile aui: 1. Thermoschalter sind in einfachster Weise verstellbar
und ergeben damit eine Einstellbarkeit der Solltemperatur.
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2. Die gleichzeitige Verwendung von mehr als einem Thermoschalter
ist ohne besonderen Schaltaufwand, z. B. durch einfache Parallelschaltung, möglich.
Damit ist in besondners einfacher Weise die zusätzliche Erzielung eines überhitzungssehutzes
durchführbar.
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3. Für die praktische Anwendung von Wärmegeräten, z. B. Kochplatten,
sind Aufgaben bekannt, die sich durch Thermoschalter als Regelorgan ebenfalls in
besonders einfacher und vorteilhafter Weise lösen lassen. Zu diesen Aufgaben gehört
beispielsweise das Ankochen mit voller Heizleistung und selbsttätigem übergang auf
eine vorher eingestellte Kochleistung.
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Außerdem muß zugunsten der Thermoschalter angeführt werden, daß es
- trotz der nicht übersehbaren Schwierigkeiten - gelungen ist. hierfür
aus-C ,gereifte Konstruktionen zur Verfügung zu stellen, die sich - z. B.
bei Regelkochplatten mit Thermoschallern - in der Praxis gut bewährt haben.
Auch für die Durchbilduna der Verstellbarkeit von Thermoschaltern an einer Kochplatte
od. dgl. sind vorteilhafte und wenig aufwendige Konstruktionen bekannt. Die Bedenken
in bezug auf die Verwendung von Tbermoschaltern im Hitzebereich werden demnach durch
bekannte Konstruktionen weitgehend gemildert und außerdem durch die ürwähnten grundlegenden
Vorteile mehr als auf-ewogen.
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Je nach der Arbeitsweise eines Thermoschalters kann dieser mit einem
handbetäti-ten Schalter des Bimetallkreises in Reihe liezen oder parallel geschaltet
sein. So kann z. B. ein erster, bei einer höheren Temperatur schließender Thermoschalter
mit dem Handschalter des Bimeiallkreises in Reihe und ein zweiter, bei einer niedrigeren
Temperatur schließender Thermoschalter diese--n Handschalter parallel geschaltet
sein. Die Wirkungsweise und Vorteile einer solchen Anordnung werden weiter unten
erläutert.
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In der Zeichnun- sind drei verschiedene Ausfühnin-alsbeispiele für
eine solche Schaltanordnung dargestellt.
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Hier ist jeweils mit 1 eine Kochplatte od. dgl. mit dem Heizwiderstand
2 bezeichnet. S bzw. S 1 ist je-
weils ein in Abhängigkeit von
der Kochplattentemperatur betätigter Bimetallschalter. 3 ist eine Baueinheit
für eine Schaltanordnung mit handbetätigten Schaltern 4 bis 6 und
K, die in bekannter Weise in Stufen geschaltet werden können. und mit einem
Bimetallschalter 7. der durch ein von einer Wicklung 8
geheiztes Bimetall
betätigt wird. Mit den Schaltern 4 und 6 wird die Kochplatte 1 eingeschaltet.
Ein damit verbundener Schalter 5 schaltet eine Signallampe 9
ein, während
der Schalter K mit den Schaltern S bzw. S 1 zusammenarbeitet,
und der Schalter 7. ein Taktschalter, arbeitet in bekannter Weise so, daß
bei einer bestimmten Aufheizun- seines Bimetalls durch die Wicklun- 8 der
Schalter 7 geöffnet wird. Dadurch wird auch die Heizv#ricklung
8 abgeschaltet. das Bimetall kühlt sich anschließend ab und schließt wieder
den Schalter 7, usw. Bei solchen Taktschaltern kann in bekannter Weise das
Verhältnis von öffnungs- und Schließungsdauer und die Dauer einer aus öffnungs-und
Schlicßunaszeit bestehender Periode eingestellt werden. Mit einem solchen Taktschalter
kann in bekannter Weise die der Kochplatte 1 zugeführte Leistuno, stetig
eingestellt werden. Da die Wirkungsweise solcher Schalter an sich bekannt ist, soll
sie hier nicht näher erläutert werden.
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In Fig. 1 lie ' gt der Schalter S parallel zum
Schalter K. Bei einer bestimmten Schaltstufe, beispielsweise bei einer Stufe
111, eines von Hand betätigten Stufenschalters sei der Kontakt K offen. Der
in die Offenstellung strebende Schalter S möge bei 500#C schließen und bei Abkühlun-
auf 300:' C wieder öffnen. Klemmen der Schalter 4 und K sind durch
eine Brücke B miteinander verbunden. In dieser Schaltung erhält die Platte
1 zunächst ohne Unterbrechung die volle Leistung zugeführt, wird also schnell
aufgeheizt. Sobald ihre Temperatur 500" C
erreicht hat, schließt der
Schalter S und schaltet damit die Heizwicklung 8 ein. In diesem Augenblick
beginnt der Taktschalter zu arbeiten, d. h., die Leistungszufuhr zur Platte
1 wird periodisch für bestimmte Zeiten unterbrochen. Die Leistungshorabsetzting
ist derart, daß die Temperatur der Platte 1
unter 500`C sinkt; sobald
sie auf 300"C gesunken ist. öffnet der Schalter S wieder. Die Platte erhält
wieder die volle Leistung' bis sie wieder eine Temperatur von 500'- C
erreicht hat und der Schalter S
wieder den Taktschalter einschaltet.
Wenn
sich Bratgut auf der Platte 1 befindet, wird die Platte wahrscheinlich nicht
5001C erreichen. Jedenfalls ist sie aber gegen überhitzung über
5001 C
geschützt. Hier wirkt also die Anordnung als zuverlässiger überhitzungssehutz
bei höchster Schaltstufe.
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In Fig. 2 liegt der Schalter S 1 in Reihe mit dem Kontakt K,
der bei der entsprechenden Schaltstufe, beispielsweise Stufe 11, jetzt geschlossen
ist. Der SchalterS1 möge bei 100'C schließen und knapp unter 100
1 C wieder öffnen. Die Brücke B (F i g. 1 )
ist weggelassen. Auch
hier wird die Platte 1 zunächst mit voller Leistung, also schnell hochgeheizt,
bis sie 100'C erreicht hat, dann schließt der SchalterS1 die Heizwicklung
8 des Taktschalters an, und von nun an erhält die Kochplatte 1 eine
geregelte Leistungszufuhr, so daß sie ihre Temperatur im Bereich von 1001 C
hält. Natürlich wirkt auch diese Schaltungsart als zuverlässiger überhitzungsschutz.
Ihr eigentlicher Zweck ist aber, ein Anfahren bei voller Leistung zu gewährleisten,
ohne daß die Temperatur von 100'C überschritten wird, so daß also beispielsweise
Milch od. dgL nicht überlaufen kann.
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In F i g. 3 ist eine Schaltungsanordnung dargestellt, die der
Kombination von F i g. 1 und 2 entspricht. Es ist hier also sowohl der Schalter
S als auch der Schalter S 1 vorhanden, jedoch ist die Brücke
B eingespart. Sie ist ersetzt durch den Schalter S 1, der, da er wie oben
(F i g. 2) bei 100' C schließt, immer geschlossen ist, bevor der Schalter
S sich bei 5001' C zu schließen beginnt. Im übrigen ist die Wirkungsweise
die gleiche wie bei den F i g. 1 und 2. In der Schaltstufe 11 ist
der Kontakt K geschlossen, dadurch ist der bei höheren Temperaturen ansprechende
Schalter S
überbrückt und wirkungslos. In der Stufe 111 ist der Kontakt
K offen, dadurch ist die Verbindung zwischen dem Schalter SI und dem Heizwiderstand
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unterbrochen, so daß also der SchalterS1 nicht das Arbeiten bei höheren
Temperaturen stören kann. Wohl aber bereitet der SchalterS1, wie erwähnt, bei Temperaturen
über 100'C den Stromkreis für den Schalter S vor.
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Konstruktiv betrachtet kann für die Erfindung die übliche Reglerbaueinheit
3 verwendet werden. Sie muß nur zwei zusätzliche Klemmen A
und A 1 für den Anschluß der Schalter S und
S 1 erhalten.