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Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizvorrichtung für eine Anzahl
plattenförmiger Wärmespeicherelemente, die gemeinsam intermittierend durch die Heizvorrichtung
zu einer Entnahmestelle zur jeweiligen Entnahme eines aufgeheizten Speicherelements
bewegt werden.
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Eine solche Heizvorrichtung ist bereits aus der österreichischen Patentschrift
218199 bekanntgeworden. Bei dieser bekannten Heizvorrichtung sind die Wärmespeicherelemente
übereinander in einem Stapel innerhalb einer Heizkammer angeordnet, aus der sie
dann bei Gebrauch einzeln entnommen werden. Die Wärmeübertragung von der Heizkammer
auf die gestapelten Wärmespeicherelemente ist infolge der geringen freien Heizfläche
der Elemente gering, wodurch sich entweder eine lange Aufheizzeit der Wärmespeicherelemente
ergibt oder eine sehr hohe Heizleistung der Heizkammer notwendig ist. Weiterhin
ist bei dieser bekannten Heizvorrichtung für die Entnahme der einzelnen Wärmespeicherelemente
von dem Stapel ein relativ hoher technischer Aufwand erforderlich.
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Außerdem ist durch die britische Patentschrift 713 291 eine Heizvorrichtung
für eine Anzahl von Schlüsseln bekannt, die, gemeinsam auf einer horizontalen, rotierenden
Drehscheibe stehend, durch die Heizvorrichtung zu einer Entnahmestelle zur jeweiligen
Entnahme einer aufgeheizten Schüssel bewegt werden. Bei dieser Heizvorrichtung werden
die Schüsseln jedoch von Infrarot-Flächenstrahlern aufgeheizt, die ihrerseits wiederum
von Gasflammen auf die zur Abgabe der Infrarotstrahlung notwendige Temperatur gebracht
werden. Daher ist auch bei dieser bekannten Vorrichtung die zur Aufheizung der Schüsseln
erforderliche Wärmeleistung relativ hoch.
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Aufgabe der Erfindung ist, eine Heizvorrichtung der obengenannten
Art zu schaffen, mit der die Wärme auf die Wärmespeicherelemente schnell und mit
hohem Wirkungsgrad übertragen wird. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß
die Wärmespeicherelemente auf einer feststehenden waagerechten Unterlage liegend
in den auf einer Kreisbahn angeordneten Ausschnitten einer über der Unterlage befindlichen,
intermittierend angetriebenen Drehscheibe gefaßt sind und die mit der feststehenden
Unterlage verbundenen Heizelemente bei jeweils stillstehender Drehscheibe auf der
Oberseite je eines Wärmespeicherelements aufliegen.
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Durch die vorstehend genannte Ausbildung der Heizvorrichtung wird
erreicht, daß alle Wärmespeicherelemente auch dann auf die richtige vorbestimmte
Temperatur aufgeheizt werden, wenn eine große Anzahl derselben pro Zeiteinheit in
die Heizvorrichtung eingebracht und aus dieser entnommen wird. Weiterhin ergibt
sich durch den Aufbau der Heizvorrichtung die Möglichkeit einer einfachen Entnahme
der aufgeheizten Wärmespeicherelemente.
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Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten beiden
Ausführungsbeispiele einer Heizvorrichtung und deren Antriebs- und Ausgabevorrichtung
nachstehend erläutert. Es zeigt F i g.1 die Abwicklung einer Heizvorrichtung für
die Wärmespeicherelemente nach F i g. 2 in Seitenansicht, F i g. 2 die Heizvorrichtung
nach F i g. 1 in Draufsicht und größerer Darstellung mit kreisförmig angeordneten
Wärmespeicherelementen, F i g. 3 die unterhalb der Heizvorrichtung nach F i g. 2
angeordnete Antriebs- und Ausgabevorrichtung für die Wärmespeicherelemente in Draufsicht,
F i g. 4 eine weitere Ausführungsform einer Heizvorrichtung in Draufsicht.
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Auf einer plattenförmigen Unterlage 1 liegen die Wärmespeicherelemente
2, 3, 4 und 5 auf (F i g.1). Die Wärmespeicherelemente 2 bis 5 liegen in Ausschnitten
6 bis 9 einer Drehscheibe 11. Die Drehscheibe 11 weist noch einen weiteren Ausschnitt
10 auf und ist um ihre Achse 22 intermittierend in Richtung des Pfeiles 12 drehbar;
die Ausschnitte 6 bis 9 liegen auf einer Kreisbahn der Drehscheibe 11. In der Abwicklung
nach F i g. 1 ist eine geradlinige Bewegung der Wärmespeicherelemente in Richtung
des Pfeiles 12 dargestellt.
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In drei gegenüber der Unterlage 1 unbeweglichen Konsolen 13 bis 15
sind Heizelemente 16 bis 18 einzeln senkrecht zur Fläche der Unterlage
1 verschiebbar gelagert. Die Heizelemente 16 bis 18 besitzen hierzu je eine
Bohrung 19, in die der verjüngte Zapfen je einer im Konsol 13 bis 15 eingesetzten
Schraube 20 mit etwas seitlichem und axialem Spiel ragt (F i g. 1).
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Damit die Wärmespeicherelemente bei ihrer Mitnahme durch die rotierende
Drehscheibe 11 gut unter das nächste Heizelement gleiten können, trotz geringer
Abweichungen in der Dicke der Wärmespeicherelemente untereinander, besitzen die
Heizelemente abgeschrägte Kanten 25 (F i g.1).
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Die Heizelemente 16 bis 18 besitzen eine etwas größere Kreisquerschnittsfläche
als die Wärmespeicherelemente 2 bis 5. Die Unterlage 1 weist eine Durchbrechung
21 für die jeweilige Entnahme eines aufgeheizten Wärmespeicherelements auf.
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Die Heizelemente 16 bis 18 beim Ausführungsbeispiel nach F i g.1 bis
3 besitzen eine unterschiedliche elektrische Leistung insofern, als das Element
16 das zwischen ihm und der Unterlage 1 liegende Wärmespeicherelement 3 z. B. auf
90° C, das Heizelement 17 das Wärmespeicherelement 4 auf 120° C und das Heizelement
18 das Wärmespeicherelement 5 auf 160° C erhitzt. Hierbei ist die elektrische
Einrichtung so getroffen, daß jeweils nur die beiden Heizelemente 16 und 17 zusammen
eingeschaltet werden und das Element 18 bei Ausschaltung der Elemente 16 und 17
eingeschaltet wird. Hierdurch wird erreicht, daß ein konstanter Leistungsbedarf,
z. B. 1200 Watt, für die ganze Vorrichtung gebraucht wird.
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Das Heizelement 18 ist als Schnell-Heizelement ausgebildet, welches
das vor der Entnahme stehende Wärmespeicherelement 5 noch fertig auf die Soll-Temperatur
aufheizt. Das Heizelement 18 speichert nur eine sehr geringe Wärmemenge auf und
wird nur kurzzeitig eingeschaltet. Die Einschaltdauer kann z. B. mittels eines Zeitrelais
oder anderer Organe bestimmt werden und wird z. B. mit 5 Sekunden festgelegt. Das
Heizelement 18 ist auch deshalb vorhanden, um ein Aufheizen aller Wärmespeicherelemente
auf eine vorbestimmte Temperatur zu gewährleisten, auch wenn diese in großer Anzahl
pro Zeiteinheit in die Heizvorrichtung eingebracht und aus dieser entnommen werden.
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Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 besitzt jedes der Heizelemente
16 bis 18 eine elektrische Leistung von 400 Watt. In der Unterlage 1 ist noch ein
Heizkörper 52 eingebettet. Der Heizkörper 52 besitzt eine elektrische Leistung von
1200 Watt.
Im Stromkreis des Heizkörpers 52 sind zwei Thermostate
53, 54 und die Heizelemente 16 bis 18 so geschaltet, daß entweder nur die drei Heizelemente
16 bis 18 oder nur der Heizkörper 52 eingeschaltet sind. Die Heizelemente 16 bis
18 sind mittels der Leitungen 55 bis 58 in Serie geschaltet. Der gesamte elektrische
Leistungsbedarf der Vorrichtung nach F i g. 4 ist 1200 Watt. Der Heizkörper 52 ist
so in der Unterlage 1 eingebaut, daß bei eingeschaltetem Heizkörper 52 die Unterlage
1 aufgeheizt wird. Am stärksten wird die unter dem Wärmespeicherelement 2 liegende
Stelle der Unterlage 1 erwärmt.
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Die Unterlage 1, die beim zweiten Ausführungsbeispiel nach
F i g. 4 als selbständige Heizquelle ausgebildet ist, und die Wärmespeicherelemente
2 bis 5 bestehen aus einem Material großer spezifischer Wärme, z. B. aus Aluminium
oder Magnesium od. dgl.
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Die Wirkungsweise des ersten Ausführungsbeispiels der Heizvorrichtung
nach den F i g. 1 bis 3 ist folgendermaßen: Wird die Heizvorrichtung zum Wärmen
der Wärmespeicherelemente benötigt, so werden mittels eines nicht gezeigten elektrischen
Schalters die Heizelemente 16 und 17 bei Stillstand der Drehscheibe eingeschaltet.
In der Heizvorrichtung liegen noch drei Wärmespeicherelemente 3, 4 und 5 zwischen
den Heizelementen 16 bis 18 und der Unterlage 1. Auf Vorrat wird ein weiteres Wärmespeicherelement
2 in den Ausschnitt 6 gelegt. Zum Entnehmen eines aufgeheizten Wärmespeicherelements
aus der Vorrichtung dient ein Isolierteller 23. Dieser Isolierteller 23 ist in einem
Schlitz 51 (F i g. 3) geführt und wird unter die Durchbrechung 21 der Unterlage
1 geschoben, so daß der Teller 23 voll unter der Durchbrechung 21 liegt. Vom Isolierteller
23 wird dabei ein gegen den Teller anliegender Schaltarm 24 bewegt, wodurch die
intermittierende Drehbewegung der Drehscheibe 11 eingeschaltet ist. Die Drehscheibe
11 dreht sich um 72 Winkelgrade, d. h. um die Teilung der auf einem Kreisbogen liegenden
fünf Ausschnitte 6 bis 10 in Richtung des Pfeiles 12. Dabei gelangt das Wärmespeicherelement
2 unter das Heizelement 16; das Wärmespeicherelement 3 liegt dann unter dem Heizelement
17, das Wärmespeicherelement 4 unter dem bei Beginn der Drehbewegung eingeschalteten
Heizelement 18, und das Wärmespeicherelement 5 befindet sich in der Stellung 5'
und fällt durch die Durchbrechung 21 auf den darunterliegenden Isolierteller 23,
mit dem es zusammen aus der Vorrichtung gezogen wird und der zweckbedingten Verwendung
als Tellerwärmer u. dgl. zugeführt werden kann.
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Durch die Halterung der Heizelemente mittels der mit Spiel in die
Bohrungen 19 hineinragenden Zapfen der Schrauben 20 liegen die Heizelemente
immer vollständig auf den Wärmespeicherelementen auf, auch wenn diese in der Dicke
verschieden und ihre ebenen Stirnflächen nicht ganz parallel zueinander sind.
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Mit dem Beginn der Drehung der Drehscheibe 11 werden die Heizelemente
16 und 17 vom elektrischen Netz abgeschaltet, und das Heizelement 18 wird eingeschaltet,
damit das anschließend dem Heizelement 18 zu entnehmende Wärmespeicherelement 5
die nötige Temperatur besitzt. Die Heizelemente 16 und 17 speichern selbst eine
große Wärmemenge und dienen dazu, zusammen mit der Unterlage 1 die Wärmespeicherelemente
allmählich aufzuheizen und ständig warm zu halten.
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Durch das anschließend wirksam werdende Heizelement 18 ist ein kontinuierliches
Einsetzen und Herausnehmen von Wärmespeicherelementen in bzw. aus der Heizvorrichtung
in sehr kurzen Zeitabständen möglich. Sind diese Zeitabstände kürzer als 5 Sekunden,
so bleibt das Heizelement 18 ständig eingeschaltet. Sind die Zeitabstände aber länger,
so sind abwechselnd das Heizelement 18 oder die Heizelemente 16 und 17 eingeschaltet.
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Die Wirkungsweise des zweiten Ausführungsbeispiels der Heizvorrichtung
nach F i g. 4 ist folgendermaßen: Der Thermostat 53 spricht auf die Temperatur der
Unterlage 1 im Bereich des Wärmespeicherelements 2
an. Der Thermostat
54 spricht auf die Temperatur der Unterlage 1 im Bereich der Heizelemente 16 bis
18 an. Sinkt die Temperatur der Unterlage 1 beim Wärmespeicherelement 2 (F i g.
4) unter einen bestimmten Wert ab, so schließt der Thermostat 53 den elektrischen
Kontakt. übersteigt die Temperatur der Unterlage 1 bei den Wärmespeicherelementen
16 bis 18 einen bestimmten Wert, so liegt der Thermostat 54 am Kontakt 59 an. Sinkt
die Temperatur der Unterlage 1 bei den Wärmespeicherelementen 16 bis 18 aber unter
einen bestimmten Wert ab, so liegt der Thermostat 54 am Kontakt
60 an.
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Bei geschlossenem Thermostat 53 und Anlage des Thermostaten
54 am Kontakt 59 ist der Heizkörper 52 mit seiner Leistung von 1200
Watt eingeschaltet. Liegt der Thermostat 54 am Kontakt 60 an, so sind die Heizelemente
16 bis 18 mit ihrer Leistung von 1200 Watt eingeschaltet.
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Im folgenden wird eine Vorrichtung zum Antrieb der Drehscheibe 11
bzw. der Wärmespeicherelemente 2 bis 5 beschrieben.
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Die in Richtung des Pfeiles 12 intermittierend rotierende Drehscheibe
11 schiebt die auf der Unterlage 1 aufliegenden Elemente 2 bis 5 von einer Einlegestelle
26 zu der Entnahmestelle 27 (F i g. 2).
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Die Drehscheibe 11 ist mittels in Bohrungen 28
steckender,
nicht dargestellter Schrauben auf einem Kettenrad 29 befestigt. Auf dem im nicht
gezeichneten Gehäuse der Vorrichtung angeordneten Lagerzapfen 30 des Kettenrades
29 ist ein Arm 31 gelagert. Zwischen der Lagerstelle des Armes 31 und dem Kettenrad
29 befindet sich eine Einwegsperre 32, die z. B. als Zahnscheibenratsche ausgebildet
sein kann. Durch die Einwegsperre 32 wird das Kettenrad 29 beim Schwenken des Armes
31 in die Stellung 31' im Uhrzeigersinn gedreht. Beim Zurückschwenken
des Armes 31 entgegen dem Uhrzeigersinn von der strichpunktiert dargestellten Stellung
31' in die mit voll ausgezogenen Linien dargestellte Stellung wird das Kettenrad
29 nicht mitgenommen. Der Arm 31 ist also in den Pfeilrichtungen 33 schwenkbar und
das Kettenrad 29 nur in Richtung des Pfeiles 12 drehbar. Am Arm 31 ist der
gegen den Isolierteller 23 anliegende Arm 24 angelenkt. Die Arme 31 und 24 stellen
zusammen ein vom Isolierteller 23 zu betätigendes Gestänge dar. Der Arm
24 weist eine konkave Ausnehmung 34 auf, die der Außenkontur des Isoliertellers
23 entspricht. Wird der Isolierteller 23 in die Stellung 23' gebracht, so liegt
seine Vertiefung 35 zur Aufnahme eines Wärmespeicherelements vollständig unter der
Durchbrechung 21 der Unterlage 1, und der Arm 24 nimmt die Stellung 24'
ein.
Bei diesem Weg des Gestänges 24, 31 in die Stellung 24', 31' wird das Kettenrad
29 und somit auch die Drehscheibe 11 um 72 Winkelgrade, d. h. um die Teilung
der auf der Kreisbahn liegenden fünf Ausschnitte 6 bis 10, gedreht.
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Um das Drehen der Drehscheibe 11 zu erleichtern, ist ein elektrisch
betriebener Kettentrieb vorgesehen. Auf dem Kettenrad 29 und auf dem treibenden
Kettenrad 36 eines Elektromotors 37 läuft eine Kette 38. Der sich in Richtung
des Pfeiles 39 drehende Elektromotor 37 mit Kettenrad 36 ist auf einer um
den Lagerbock 40 schwenkbaren Schwinge 41 befestigt. Die Schwinge 41 besitzt einen
Schaltarm 42 zum Betätigen eines elektrischen Schalters 43, durch den der Elektromotor
37 ein- und ausschaltbar ist. An der Schwinge 41 greift eine Zugfeder 44 an, die
am Gehäuse der Vorrichtung befestigt ist. An der Kette 38 liegt ein Kettenspanner
45 infolge einer Spiralfeder 46 an.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgendermaßen-Soll mit dem
Isolierteller 23 ein Wärmespeicherelement, also das Element 5 (F i g. 1) entnommen
werden, so wird der Isolierteller 23 in Richtung des Pfeiles 47 in die Heizvorrichtung
geschoben (F i g. 3). Dabei liegt der Isolierteller 23 am Arm 24 an,
und am Kettenrad 29 wirkt ein Drehmoment. Da der Schwenkpunkt der Schwinge 41 nicht
im Lagerzapfen 30, sondern im Lagerbock 40 liegt, wirkt durch die
Feder 44 ein Zug an der Kette 38 in Richtung des Pfeiles 48, da der
Achsabstand der beiden Kettenräder 29 und 36 voneinander beim Schwenken der Schwinge
41 vergrößert wird. Das von Hand auf das Kettenrad 29 übertragende Drehmoment und
die durch die Feder 44 am ziehenden Trum 49 der Kette 38 wirkende Kraft bewirken
zusammen ein Drehen des Kettenrades 29 und damit der Drehscheibe 11 um 1/5 Umdrehung,
so daß die Bauteile 24, 31, 41,
36, 37 die strichpunktiert gezeigte Stellung
24', 31', 41', 36', 37' einnehmen (F i g. 3). Dabei ist das Wärmespeicherelement
5 in die Stellung 5' (F i g. 1) über die Durchbrechung 21 der Unterlage 1 transportiert
worden und fällt auf den sich in der Stellung 23' befindlichen Isolierteller 23,
der dann zusammen mit dem Element 5 aus der Heizvorrichtung genommen wird. Beim
Herausnehmen des Wärmeisoliertellers 23 aus der Heizvorrichtung gehen die Arme 24
und 31 von der Stellung 24' und 31' in ihre mit ausgezogenen Linien dargestellten
Stellungen infolge einer nicht dargestellten Feder zurück, wogegen das Kettenrad
29 seine gedrehte Stellung infolge der Einwegsperre 32 beibehält.
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Durch das Drehen des Kettenrades 29 gelangt die Schwinge
41 in die Stellung 41' und der Schaltarm 42
in die Stellung
42', so daß ein Kontakt 50 des elektrischen Schalters 42 die
Stellung 50' einnimmt, wodurch der Elektromotor 37 eingeschaltet wird. Das
Kettenrad 36 rollt sich von seiner Stellung 36' am ziehenden Trum 49 der
Kette 38 gegen die Kraft der Feder 44 ab und gelangt wieder in die mit ausgezogenen
Linien dargestellte Lage, in der der Schalter 43 wieder vom Schaltarm 42 betätigt
und der Elektromotor 37 abgestellt wird.
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An Stelle der Zugfeder 44 kann auch eine Druckfeder vorgesehen werden;
wichtig ist, daß die Schwinge 41 auf die Seite des Kettentriebes, auf der sich dessen
ziehendes Trum 49 befindet, gegen die Kraft einer Feder, oder wenn die Schwinge
41 in einer vertikalen Ebene zu bewegen ist, gegen ihr Eigengewicht nach oben schwenkbar
ist.
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Durch die beschriebene Vorrichtung wird die Drehscheibe 11 mit mechanischen
Gliedern ohne große Handkraft bewegt; der Elektromotor 37 dient dabei zur Kraftspeicherung,
d. h. zum Spannen der Feder 44. Es kann ein Elektromotor 37 mit sehr geringer Leistung
verwendet werden. Weiterhin schaltet sich der Elektromotor 37 durch das Abrollen
des Kettenrades 36 am ziehenden Trum 49 der Kette 38
bis zum
Betätigen des Kontakts 50 selbst aus.
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Bei der Vorrichtung nach den F i g. 1 bis 3 wird das wechselweise
Ein- und Ausschalten der Heizelemente 16, 17 sowie des Heizelementes 18 (F i g.1
und 2) durch Betätigen des Kontakts 50 gesteuert. Liegt der Schaltarm 42 am Kontakt
50 an, so sind die beiden auf den Wärmespeicherelementen 3 und 4 liegenden Heizelemente
16, 17 (F i g. 1 und 2) eingeschaltet, und das auf dem Wärmespeicherelement 5 liegende
Heizelement 18 ist abgeschaltet. Ist der Kontakt 50 vom Schaltarm
42 nicht betätigt, so sind die auf den Elementen 3 und 4 liegenden Heizelemente
16, 17 abgeschaltet, und das auf dem Element 5 liegende Heizelement 18 ist eingeschaltet.
Dieses letztere Heizelement 18 bleibt so lange eingeschaltet, bis sich der Elektromotor
37 von seiner Stellung 37' in die mit ausgezogenen Linien dargestellte Lage bewegt
hat. Nach jeder Ausgabe eines fertig aufgeheizten Wärmespeicherelements aus der
Heizvorrichtung wird somit das nun an der Stelle des Elements 5 liegende Element
4 vom leistungsstarken Schnellheizelement 18 aufgeheizt, wobei die Einschaltdauer
dieses Heizelements 18 länger als die reine Ausgabezeit für ein Wärmespeicherelement
aus der Heizvorrichtung ist. Der Mechanismus des sich an der Kette 38 selbst abrollenden
Kettenrades 36 des Elektromotors 37 wirkt somit wie ein Verzögerungsrelais, das
vom Isolierteller 23 betätigt wird und über die Ausgabezeit für ein Wärmespeicherelement
hinaus eingeschaltet bleibt.
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Der Antrieb der Drehscheibe 11 bzw. der Wärmespeicherelemente 2 bis
5 kann auch ohne die motorische Hilfskraft, die die Bauteile 36 bis 46 und 48 bis
50 in F i g. 3 aufweisen, erfolgen. Die Drehscheibe 11 wird dann allein von der
Handkraft mittels des Isoliertellers 23 bewegt. Auf alle Bauteile 36 bis 46 und
48 bis 50 kann dann verzichtet werden. Das Ein- und Ausschalten der Heizelemente
16 bis 18 und des Heizkörpers 52 erfolgt dann mittels der Thermostate
53 und 54 nach F i g. 4.