-
Periodisch schließende und öffnende Regleranordnung mit Bimetall-
oder dergleichen Antrieb für Wärmequellen von elektrischen Herden od. dgl. Es sind
periodisch schließende und öffnende Regleranordnungen mit Bimetall- oder dergleichen
Antrieb für elektrische Kochplatten oder andere elektrische Wärmequellen bekannt,
die dafür sorgen, daß die Heizenergie nicht kontinuierlich, sondern impulsweise
zugeführt wird. Durch Änderung des Verhältnisses von Schließungs- zur Öffnungszeit
kann bei solchen Anordnungen die Leistungszufuhr leicht, ja sogar stetig geändert
werden.
-
Es gibt zwei Hauptarten solcher Regler, von denen die eine bei Überschreitung
einer bestimmten, vorzugsweise einstellbaren Bimetalltemperatur unter Abschaltung
der Bimetallheizung den Stromkreis der Wärmequelle öffnet und nach Abkühlung des
Bimetalls wieder schließt, während die andere bei Überschreitung einer bestimmten,
vorzugsweise einstellbaren Bimetalltemperatur den Stromkreis der Wärmequelle unter
Abschaltung der Bimetallheizung schließt und nach Abkühlung des Bimetalls wieder
öffnet.
-
Die Kochplatten oder andere Wärmequellen von elektrischen Herden sind
meist in zwei oder mehreren Stufen schaltbar. Bei der höchsten Heizstufe bleibt
der Reglerkontakt dauernd geschlossen, so daß also die Wärmequelle dauernd den vollen
Strom erhält.
-
Damit die dauernde Leistungszufuhr in dieser höchsten Stufe durch
den Regler nicht immer wieder periodisch unterbrochen wird, muß bei der ersten Reglerart,
bei der das erhitzte Bimetall den Stromkreis der Wärmequelle öffnen würde, die Heizung
des Bimetalls abgeschaltet werden. Dies hat den Nachteil, daß beim anschließenden
Schalten auf eine kleinere Heizstufe das Bimetall, das sich während der Einschaltzeit
der höchsten Heizstufe abgekühlt hat, erst wieder aufgeheizt werden muß, um in den
Temperaturbereich zu gelangen, in dem es steuernd wirken kann, d. h., beim Schalten
auf eine andere Heizstufe setzt die Regeltätigkeit zu spät ein, so daß wenigstens
zu Beginn die Kochplatte od. dgl. viel heißer bleibt, als dieser Stufe entspricht.
-
Bei dem Regler der zweiten Art, bei der das erhitzte Bimetall den
Reglerkontakt schließt, muß in der höchsten Heizstufe die periodische Abschaltung
durch dauernde Einschaltung der Bimetallheizung verhütet werden. Dies bringt die
Gefahr mit sich, daß der Regler, also insbesondere seine Heizwicklung und sein Bimetall
überhitzt werden, wenn man bedenkt, daß zwecks Erzielung genügend kurzer Perioden
für die Schließung und Öffnung des Reglerschalters die Heizleistung für das Bimetall
so groß gemacht werden muß, daß bei dauernder Einschaltung der Heizwicklung die
Bimetalltemperatur erheblich über die Ansprechgrenze ansteigt. Oder mit anderen
Worten: Der Ansprechbereich der Bimetalltemperatur muß zwecks Erzielung genügend
kurzer Perioden im aufsteigenden Ast der Temperaturkurve liegen, denn bei Verlegung
in den asymptotischen Teil dieser Kurve würden sich viel zu lange Regelperioden
ergeben.
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine periodisch schließende und öffnende
Regleranordnung mit Bimetall- oder dergleichen Antrieb für Wärmequellen von elektrischen
Herden u. dgl., deren Leistung einstellbar ist, wobei bei höchster Heizleistung
der Regler dauernd in der Schließstellung gehalten wird. Die erwähnten Mängel der
bekannten Regleranordnungen werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß in der
Schließstellung des Reglers die Bimetallheizung kurz unterhalb der Ansprechtemperatur
gehalten wird.
-
Es ist bekannt, die Wärmeträgheit eines Bimetallreglers durch veränderbare
Widerstände im Heizkreis des Bimetallstreifens zu beeinflussen. Auch ist das »Vortäuschen«
eines höheren Sollwertes bekannt, beispielsweise bei Raumthermostaten, bei denen
der Bimetallstreifen nicht durch eine Heizwicklung, sondern durch die Raumtemperatur
erwärmt wird.
-
Weiter ist es auch bekannt, die Wärmeträgheit eines Bimetall-Meßfühlers
durch eine Vorheizung zu überwinden. Bei einem bekannten Temperaturregler ist eine
thermische Rückführung in der Form vorgesehen,
daß das als Meßfühler
ausgebildete Bimetall von dem zu schaltenden Verbraucherstrom beheizt wird, um ein
schnelleres Ansprechen des Reglers zu erreichen. Bei diesem Temperaturregler steht
das Bimetall als Meßfühler in thermischem Kontakt mit dem Wännegerät, und seine
Vorheizung wird mit dem Strom des Wärmegerätes ein- und ausgeschaltet. Demgegenüber
steht das Bimetall bei der Regleranordnung nach der Erfindung nicht in thermischem
Kontakt mit dem Verbraucher. Durch die bei höchster Leistungsstufe gegenüber den
übrigen Einstellbereichen verringerte Bimetallheizung des erfindungsgemäßen Reglers
ist das Bimetallglied im Dauerbetrieb wirksam entlastet. Außerdem wird beim Zurückstellen
des Reglers von der höchsten auf eine niedrigere Leistungsstufe die Ansprechgeschwindigkeit
des Reglers wesentlich erhöht.
-
Von den bekannten Reglern ausgehend; sind stets mehrere gedankliche
Schritte erforderlich, um zur Erfindung zu gelangen.
-
Bei einer Regleranordnung mit einem bei überschreitung einer bestimmten,
vorzugsweise einstellbaren Bimetalltemperatur öffnenden Reglerkontakt ist in der
höchsten Heizstufe des Herdes der Heizstrom gegenüber dem Schaltzustand bei niedrigeren
Stufen derart herabgesetzt, daß das Bimetall nicht die Ansprechtemperatur erreicht.
-
Bei einer Regleranordnung mit einem bei überschreitung einer bestimmten,
vorzugsweise einstellbaren Bimetalltemperatur schließenden Reglerkontakt dagegen
bleibt in der höchsten Heizstufe das Bimetall derart beheizt, daß der Reglerkontakt
nicht öffnet. Auf diese Weise wird einerseits zuverlässig eine Überhitzung der Reglerorgane
verhütet, andererseits hat man die Gewähr, daß beim Umschalten von der höchsten
Heizstufe auf eine niedrigere der Regler sogleich in Tätigkeit tritt.
-
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung
dargestellt.
-
F i g. 1 zeigt eine Regleranordnung, bei der das erhitzte Bimetall
den Stromkreis der Wärmequelle öffnet, mit Spannungsschaltung der Bimetallheizung;
F i g. 2 zeigt eine ebensolche Reglerart, jedoch mit Stromschaltung der Bimetallheizwicklung;
F i g. 3 zeigt einen Regler der zweiten Art, bei dem das erhitzte Bimetall den Stromkreis
der Wärmequelle schließt; F i g. 4 zeigt ein Schaubild zur Erläuterung der Wirkungsweise
der Regler nach F i g. 1 und 2.
-
Für die F i g. 1 bis 3 ist jeweils mit 1 die Wärmequelle, beispielsweise
eine Kochplatte eines Herdes bezeichnet. Mit 2 der von einem Bimetall
3 betätigte Reglerschalter. 4 ist die Heizwicklung des Bimetalls.
-
In F i g. 1. liegt die Heizwicklung 4 an der Netzspannung,
und zwar über einen durch einen Schalter 5 überbrückbaren Vorwiderstand 6. Bei niedrigeren
Heizstufen ist der Schalter 5 geschlossen, so daß die Regleranordnung in bekannter
Weise den Stromkreis der Wärmequelle 1 periodisch schließt und öffnet. In
der höchsten Heizstufe ist der Schalter 5 geöffnet, der Vorwiderstand 6 setzt den
Heizstrom der Wicklung 4 so weit herab, daß das Bimetall 3
die Ansprechtemperatur,
bei deren überschreiten der Schalter 2 geöffnet wird, nicht erreicht.
-
In F i g. 4 ist durch die Kurve I der Temperaturverlauf des Bimetalls
3 bei geschlossenem Schalter 5, durch die Kurve II dagegen bei geöffnetem Schalter
dargestellt. Der Regler sei so eingestellt, daß beim Punkt A der Kontakt
2 geöffnet, beim Punkt B wieder geschlossen wird. Der Vorwiderstand
6 ist nun so abgeglichen, daß die Endtemperatur, die der Asymptote der Kurve
II entspricht, unterhalb A liegt, 5 also etwa beim Punkt C.
-
Beim Umschalten auf niedrigere Heizstufen, bei dem der Schalter 5
geschlossen wird, braucht das Bimetall 3 nur um den Temperaturschritt CA
aufgeheizt zu werden, damit der Regler in Tätigkeit tritt.
-
> Ist dagegen, wie bei bekannten Reglern, in der höchsten Heizstufe
die Heizwicklung 4 dauernd abgeschaltet, dann müßte auf niedrigerer Heizstufe
das Bimetall 3 um den wesentlich größeren Temperaturschritt DA aufgeheizt
werden. Dies würde längere Zeit beanspruchen, innerhalb der der Regler nicht arbeitet.
-
Die gleiche Wirkung hat die Anordnung nach F i g. 2, jedoch liegt
hier die Heizwicklung 4 des Bi-
metalls 3 in Stromschaltung, d. h.
im Zuge der Leitung des Gerätes 1. In der höchsten Heizstufe wird der Nebenwiderstand
60 durch Schließen eines Schalters 50 zur Heizwicklung 4 parallel
geschaltet, und dadurch wird die Temperaturkurve des Bimetalls von der Charakteristik
I (F i g. 4) auf die Charakteristik 11
umgeschaltet.
-
Wie in F i g. 1 und 2 gestrichelt angedeutet ist, kann die Regleranordnung
noch einen weiteren oder auch weitere Vor- bzw. Nebenwiderstände erhalten, um sie
den verschiedenen Netzspannungen angleichen zu können. Diese weiteren Widerstände
sorgen dafür, daß beispielsweise bei Anschluß an ein 110-V- oder ein 220-V-Netz
der Heizstrom in der Wicklung 4
derselbe ist.
-
In F i g. 3 liegt die Heizwicklung 4 des Bimetalls
3,
das hier bei überschreitung einer bestimmten Temperatur den Schalter
2 schließt, zu diesem Schalter parallel, wird also auch beim Schließen des
Schalters 2 stromlos. Das Bimetall 3 hat eine Zusatzheizwicklung 40, die
hinter dem Kontakt 2 angeschlossen ist, aber natürlich auch vor diesem Kontakt
liegen kann und in Spannungsschaltung durch Schließen eines Schalters 51 eingeschaltet
werden kann. Der Schalter 51 wird bei der höchsten Heizstufe geschlossen.
Die Zusatzheizung 40 hält das Bimetall 3 gerade bei einer Temperatur, die ein Wiederöffner
des Kontaktes 2 verhütet. Es genügt, wenn diese Temperatur nur wenig oberhalb
der Ansprechtemperatur liegt.
-
Wenn beim Einschalten auf höchste Heizstufe das
Bimetall
3 durch die Wicklung 4 so stark erhitzt ist, daß der Schalter 2 die
Kochplatte 1 od. dgl. einschaltet und wenn beim Schließen des Schalters
2 die Heizwicklung 4 überbrückt und wirkungslos ist, dann braucht
die Zusatzwicklung 40 nur die erreichte Temperatur des Bimetalls aufrechtzuerhalten.
Eine überhitzung der Reglerorgane wird also verhütet. Bei den bekannten Reglern
dieser Art dagegen mußie die Wicklung 4 dauernd eingeschaltet bleiben. Dis Temperatur
des Bimetalls 3 stieg dann weit über die Ansprechgrenze an und hielt sich in dieser
höheren Temperatur. Durch diese lang andauernde überhitzung waren die Reglerorgane,
insbesondere ihr richtiges Arbeiten gefährdet.
-
Die Beeinflussung der Bimetallheizung geschieht in F i g. 1 und 2
mit Vor- oder Nebenwiderständen, in F i g. 3 mit einer Zusatzwicklung. Statt dessen
kann man die Heizwirkung auch mit Anzapfungen der Heizwicklung beeinflussen, oder
man kann umschaltbare Heizwicklungen verwenden. Alle diese
Varianten
sind bekannt und sollen deshalb hier nicht näher erläutert werden.