DE1440546A1 - Thermostatischer Regler fuer den Heizstromkreis eines elektrischen Heizgeraetes - Google Patents

Description

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P Xh ko 5h6. O 9. Aug. 1968

Robertshaw-Fulton Controls Company ReFu/Schl-2539

Thermostatischer Regler für den Heizstromkreis eines elektrischen Heizgerätes

Die Erfindung betrifft einen thermostatischen Regler für den Heizstromkreis eines elektrischen Heizgerätes, von dem ein Gegenstand auf eine vorgegebene Temperatur gebracht und auf dieser gehalten werden soll, mit einer der Temperatureinstellung dienenden thermischen Einrichtung, von der im Heizstromkreis liegende Kontakte in die Schliess- bzw. geöffnete Stellung bewegbar sind, und mit einer den Schaltstrom führenden Bimetallanordnung, die ein Bimetall für die Raumtemperaturkompensation, das im Querschnitt so bemessen ist, dass der durchfliessende Strom keine Erwärmung dieses Bimetalls verursacht, und ein wei.teres Bimetall aufweist, das zyklisch einen Kontakt betätigt und in seinem Querschnitt so bemessen ist, dass es vom durchflieseenden Strom erhitzt wird.

Thermostatische Regler für obige Zwecke sind in zahlreichen unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Es ist auch bekannt,, solche Regler mit einer Reihe von hintereinander geschalteten Bimetallen τ\- versehen, die den Schaltstrom führen und von denen das eine Bimetall der Raumtemperaturkompensation dient und im Querschnitt so bemessen ist, dass der durchfliessende Strom keine Erwärmung dieses Bimetalls verursacht, während das andere Bimetall zyklisch einen Kontakt betätigt und in seinem Querschnitt so bemessen ist, dass es von dem durchf liessenden Strom erhitzt wird. Diese bekannt en. Bimetallanordnungen benötigen jedoch verhältnismässig viel Platz und lassen sich nicht ohne weiteres mit einer thermischen Einrichtung, wie beispielsweise einem Metallbalg,kombinieren, der mit einer Teeperaturabfühleinrichtung verbunden und durch diese gesteu-

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Ein weiterer bekannter thermostatischer Regler mit einem Metallbalg als thermostatische Einrichtung und einem Bimetalltaster mit HilfsbelMizsung benötigt dagegen in nachteiliger Weise zwei Kontaktpaare.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, thermostatisehe Regler der eingang bezeichneten Art weiter zu vereinfachen und deren gesamte Schaltanordnung platzsparender und kompakter auszubilden.

Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die thermische Einrichtung in bekannter Weise einen Schaltarin betätigt, an dessen freiem beweglichem Ende ein weiterer Arm befestigt ist, der aus den beiden vom Heizstrom durchflossenen Bimetallen gebildet ist und an seinem freien Ende den einen Kontakt trägt. Dadurch kommt man mit einem Kontaktpaar aus, und die Bimetallanordnung, die sowohl der Raumtemperaturkompensation als auch der zyklischen Schaltung des einen Kontaktes dient, benötigt nur einen minimalen Einbauplatz. Ausserdem spart man hiermit die bei einigen Reglerausführungen erforderliche Hilfsbeheizung des Bimetalltasters. Die durch die Erfindung mögliche kompakte Ausführung des thermostatischen Reglers vergrössert dessen Einsatzmöglichkeit beträchtlich.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Geräts gemäss der Erfindung.

Fig. 2 ist eine Ansicht des Reglers der Fig. 1 von hinten ohne Rückwand und zeigt schematisch die Anordnung der Schaltung

Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie III-III der Fig. 2 mit angebrachter Rüqkwand,.

Fig. K ist eine perspektivische Ansicht eines Einzelteiles.

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Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren Einzelteiles.

Der Erfindungsgegenstand kann für verschiedene thermostatisch . steuernde, stromzuführende Schaltungen von unterschiedlichen elektrischen Heizgeräten Anwendung finden. Insbesondere ist sie zur Steuerung der Heizelemente eines elektrischen Kochherdes, z.B. des Flächenheizelementes und des Backofen-Heizelementes,verwendbar; zur Erläuterung sei der Erfindungsgegenstand in Verbindung mit einer Kochplatte eines elektrischen Kochherdes beschrieben.

Gemäss den Fig. 1 und 3 ist ein Schaltergehäuse 10 aus einem Isoliermaterial mit einem Vorderdeckel 12, der mit Schrauben 14 befestigt ist, und mit einer Rückwand 16 versehen, die von einer U-f8rraigen Halteklemme 18 festgehalten wird, deren Schenkel elastisch über die entgegengesetzten Seiten des Gehäuses 10 überschnappen. Mit dem Gehäuse 10 besteht eine vertikale Innenwand 20 aus einem Stück, die in einem gewissen Abstand mitten zwischen dem Vorderdecke} 12 und der Rückwand 16 angeordnet ist und das Innere des Gehäuses 10 in eine Vorderkammer 22 und eine Hinterkanaaer Zh teilt.

Die Fläche, die die hintere Aussenflache des Gehäuses 10 bildet, bietet eine mit Vertiefungen versehene AnbriigmgsmiSglichkeit für zwei Anschlussklemmen 26 und 28 und zwei weitere am Gehäuse mit Schrauben 3k festgemachte Klemmen 30 und 32 für einen Stromkreis. Ein innerer Abschnitt 36 der Anschlussklemme 26 ist senkrecht in Richtung auf die Innenwand 20 umgebogen, während ein weiterer innerer Abschnitt 38 senkrecht von der Oberkante des ersten Abschnittes 36 ausgeht.

An den Abschnitt 38 ist der eine Schenkel eines etwa L-förmigen elastischen GelenkkHrpers 40 angenietet, während der andere Schenkel eine Stütze für eine stromführende Schalthebelanordnung k2 bildet. Diese Schalthebelanordnung k2 hat eine etwa

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Z-förmig® Gestalt₉ die von einem im wesentlichen anbeweglichen. flachen,, rechtwinkligen Schalthebel 44 gebildet wird, dessen eines Ende an d©m anderen Schenkel des elastischen Gelenkkörpere 40 angenietet ist 5 paz'alXel zu dem Hebel 44 verläiaft in einem gewissen Abetanö ein re.gelades Bimetall 46, sswieefeea. dem und dem Sehalte^hebel 44 ein auf die Umgebung«temperatur kompensierendes Biaetall 48 einen verbindenden. Streifen bild@t_e ·

Das verbindend© Bimetall 48 ist ein flasher, Streif©*!«, deasesi E&dLoss. ©stg©g©nges@tzt sind, tasa g©ty©sHit₉ parallel v©2*bi3ad©ß.d© Ösen zu bäJüSems " d:l© ©ine Öse ist s, B₀ dtireh Punkt schwel es en aas. dem freie» Sud® dea Sclaalterhetoels 44 festgemacht, währ©ad. die aia«!·»·® licher ¥@ia® an ©Ιηβϋΐ Bei*eatig?ssigetell 5® 46 festgemaclat 1st«

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Die Anschlussklemme 28 besteht mit einen! Schalthebel 70 aus einem Stück, der In der hinteren Kammer 2^ etwa parallel zur Schalthebelanordnung 42 verläuft. Der Hebel 70 ist ein länglicher Streifen, der an seinem freien Ende einen Kontakt trägt und am anderen Ende neben der Anschlussklemme 28 eine umgewendete Schleife 72 bildet; die Schleife 72 verleiht dem Schalthebel 70 eine ihm eigentümliche Spannung, die das freie Ende normalerweise in die Schließstellung des Kontaktes zu bringen sucht. Der Kontakt am Hebel 70 wirkt mit einem ortsfesten Kontakt auf dem inneren Ende der Klemme 32 zusammen. An dem einen Rand des Schalterhebels 70 ist eine Öse 7k ausgebildet, über die der Schalthebel mit Hi? f> eines Druckstöpsels 76 in die geöffnete Stellung der Kont*~«;e gebracht wird; dieser Druck» stöpsel 1st gleitend in einer Lohrung durch die Innenwand 20 geführt und ragt durch eine entsprechende Öffnung im Deckel 12 heraus.

Ein im allgemeinen U-förmiger, der Anbringung dienender Ausleger 78 ist mit seiner Grundfläche aussen auf der Deckplatte z..B. mi^ Nieten befestigt; sein« Schenkelkörper sind senkrecht

nach au» mittler· der teili eise eine Öffnung 83 in

Ein· WeI äusseren der au g

en gebogen und bilden Betfestigungsösen 80 und 82. Der Teil des Auslegers 78 ist ein halbkreisförmiger Ring,

der Deckplatte 12 umgibt. Durch

den Ring] :8rper auf dem Ausleger 78 läuft eine zylindrische Buchs· 8' mit einem inneren Linksgewinde hindurch und ist durch Schweles η an der Deckplatte 12 befestigt. Das innere Ende d«»r Buchs· 8J }^! *. einen geringeren Durchmesser und wird von einer Deckelöf toi^g- 83 aufgenommen.

• 86 zur Einstellung der: Temperatur besteht aus einer Hohlspindel 88 und einer inneren Nabe 90, die aneinanmeinsamer Drehung befestigt sind. Zur Anbringung in

der Bohrung der Buchse 8k weist die Nabe 90 ein äusseres Linksgewinde tat und ist in ihrer Mitlje mit zwei beidseitigxn Gewin-

pn und mit einer diese verbindenden, glatten Gegenbohrung jv«rsehen. Eine Einstellschraube 92 ist einstellbar in der Q»wdjadebohrung der Nabe 90 angeordnet und greift antrieb«-

massig in «ine Einstellwelle 9h ein.

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Die Eisistellwelle 9k besteht mit einena rückwärtigen öehäuse eines zusammenziehbareix und ausdehnbaren. Triebelementes 96 aus eineai Stück, das an sich dem Fachmann geläufig ist. Das Triebelement 96 enthält einen Betätigungsstift 98» der innerhalb einer Öffnung in der vertikalen Wand 20 angeordnet ist und einen BetM.tigungskn.opf 100 berührt» der aus einem isolierendes* Material hergestellt und fest am Schalthebel kk angsbraelre ist. Eine konische Spiralfeder 102 ist unter Druck zwischen einer Vertiefung in der vertikalen Wand 20 und dem Qeha.13.se des Triebelementes 96 angeordnet. Mit dem Inneren des Triebelementes 96 steht eine Kapillarröhre 104 in Ves·= bindtmg, während ihr anderes Ende ein Temperaturfühlelement IO6 trägt, das die von einem elektrischen Heizelement, z.B. einer Heizspirale 108, erzeugte Temperatur abfühit.

Sei der dargestellten Ausführungsfons ist d©r· Regler auf der Platte 110 eines elektrischen Herdes montiert _s die mit einer Bezttgsmarke H12 versehen ist, Auf der Hohlspindel 88 ist eine 114 montiert, die mit Temperatureinstellsiarken

ist₅ die mit der· * Esaugsmark$ 112 zusammenwirken»

Das Triebalemant 96_a die Kapillarrohre iöh und" das Temperaturfülal ©lernen t 106 bilden ein geschlossenes System, das mit einer ausdsiHffingsfShigen Flüssigkeit gefüllt 1st» so dass bei einer Tecip£x*&iburäniiertHü.gj die vom Element; iod abgetastet wird_f ein© entsprechende Zusammenziehung oder ÄusdeirEOTSig des Triebelemextfces 96 er-folgt. Durch eine entsprechende Bewegung des vorn Triebelemesit betätigten Stiftes 98 wird dieser la Richtung auf den Se&alt&ebel hh oder von. diesem weg su dessen E<sw©gung betätigt.

Ein stüsselartiger Betätigungsteil II6 ist roit einem Gelenk an der Innenwand der Deekelplatte 12 angebracht? dieser ent- -&δ1Φ ©in Nachlauf element 118 und einen vorspringenden Anaatz 120, der sich, über dem freiliegenden Ende des Stöpsels 76 befindet.. Eine Schraubenfeder 122 umgibt das freiliegend© Ende des Stöpsels 76 und liegt gegen den Ansatz 120 as₈ um den Betätigungs- *®il 116 Hormalerweise von dem Stöpsel ?6 wegzudrückers. und sein

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Nachlaufelement 118 in Eingriff mit einer scheibenartigen Führung 124 in Berührung zu bringen, die auf der Hohlspindel zu gemeinsamer Drehung angebracht ist. Die Führung 124 weist einen aus ihrem Umfang vorspringenden Anschlag 126 auf, der die Grenzen für die Drehung der Hohlspindel 88 und der Einstellscheibe 114 festlegt. Neben dem Anschlag 126 ist die Führung 124 vergrtJssert und eingeschnitten, so dass eine Erhöhung 127 beziehungsweise eine AufnahmestelIe 128 entsteht, die die stärkste Steigung der Führung 124 bilden. Die Führung 124 wird in Berührung mit der Buchse 84 von einer Blattfeder 129 gehalten, deren entgegengesetzte Enden an den Montageösen 80 und 82 befestigt sind, während ein verformter Mittelabschnitt als Lager gegen die scheibenförmige Führung 124 drückt.

Wenn sich die Einstellscheibe 114 in der "Aus"-Stellung'befindet, sitzt das Nachlaufelement 118 an der Aufnahmestelle 128 und bewirkt, dass der Betätigungstell 116 gegen die Spannung· der Schraubenfeder 122 bewegt wird und dabei den Stöpsel 76 abwärts drückt. In dieser abwärt«gedrückten Lage bringt der Stöpsel 76 die öse 74 und den Schaltarm 70 aus der die Kontakte verbindenden Stellung heraus, so dass der Strom durch den Regler unterbrochen wird.

Um da« Gerät in Betrieb zu setzen, wird die Einstellscheibe lsi Uhrzeigersinn auf die gewünschte T amp er a tür marke _s z.B. m.nt I5O⁰ P (65° C) gedreht, wie in Fig. 1 zu sehen ist. Die gleichzeitig· Drehung der Führung 124 löst den Druck auf den Stöpsel 7Ö, so das'3 eich der Schaltarm 70 in seine normal er weise geschlossene Stellung bewegen kann. Durch eine solche Drehung wird ausserdem eine axiale Bewegung der Nabe 90 innerhalb der mit Gewinde versehenen Buchse 84 bewirkt; wegen des Linksgewindes erfolgt die axiale Bewegung der Habe 90 aus der Buchs· heraus, also nach links gemäss Fig. 3, wodurch eine Bewegung d·· gesamten Triebelementes 96 unter der Kraft der Spiralfeder 102 nach aussen bewirkt wird.

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Der Betätigung©stift 98 ist nun gegenüber dem Betätigungsknopf 100 UH! einen gewissen Abstand versetzt, so dass ein Spalt dazwischen zurückbleibt. Der Sehaltarm 44 befindet eich nun in seiner normalen Betriebest©llung% da die thermische Einrichtung mit den Bisaetallelementen infolge einer Eigenerwärmung jedoch nicht gebogen ist, ist der Kontakt 58 gegen, den orte- \ festen Kontakt 66 gelegt. Bei einer derartigen Anordnung kann ein elektrischer Stromkreis für die Heizspule 108 in der Weise verfolgt werden; von ά®τ Netaleitung L1 aus über den Anschluss 26, das Gelenk 40, den Schalthebel hh₃ das gegen die Temperatur der Umgebimg kompensierende Bimetall 48, das steuernd© Bimetall 46 j den Kontakt 5^₉ den Kontakt 66 _s die Klemme 30» die Höisspuls 108, die Kleaims 32 „ den Sehalt arai 70 und über die Klemme 28 zuT Netzleitung L2.

Wenn der Strom dureh die beiden Bimetall© 48 und 46 flieset _t besitzt dag steuernd®* Bim©tall 46 di© Neigung, eich ven dem ortsfesten Kontakt 66 iiafslge seiner Elgenexwttmaus&g abssubiegea das auf die Teraperatuar d©s* 'Umgebung kompeiieieresäde Bimetall 48 besitzt di© Neiguag_f siela. in ^iohtung- auf den ©«'tsfesiesä. Eon» takt 66 su bewegen» Da Jed@siE die du@raciMxitt@flilch@ dea steu- eTiiu^n. Biüaetalls 46 eisiaakersiid hails &® gTQss wie die das g®g*si die T©aipe3?attis^> ά@τ Biagebsasg ZsQssgansieroiaden Bteetalls 48 ±mt,_a ist sein® MganerwEsiEiaag doppelt ·© "gr©os wia 4i» d@s kompfea« siereatloa Bimetalls. 48 9 di© ausatatabaye Ableftkasag erfolgt In. eines· Eishtunga is?, de-a.» sä@3a. di® Sontatete 5o njaö. 66 aw ench-3n₃ Dia^ela sin© pcseeatl® UM. der BiaiCftall» Irnsw. dioaer trag a®r Ablenkung gleleSa oiaens gewissen Anteil dea" aociaien" "IeTBBt^nUQ d©s Tfieb@l©üaeEit-ac3 9^ iaafolge der th®«s©Btatiselisn Wirkung g9©aelat werden. ■ - ■ "*

¹Z. S. ist «ti© atasnutsbaa?© AfelQalgns&g des steuernden Bimet-alis h6 und d©s auf di© Templates,* der

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(38° C) dee Triebelementes 96, die den Betätigungsstift 98 in Berührung mit dem isolierenden Knopf 100 bringt. Auf diese Veise nimmt die Schalthebelanordnung 42 keine KontaktÖffnungsbewegung vor, bis sich die Temperatur auf 50 F (10 C) der eingestellten Temperatur genähert hat, wenn" das steuernde Bimetall 46 in die den Kontakt zyklisch betätigte Stellung bewegt wird. Bei einer solchen Anordnung findet während dieser anfänglichen Bewegung keine zyklische Bewegung des steuernden Bimetalls 46 statt, da die Ablenkung der Bimetalle 46, und zu gering ist, um den Kontakt 58 vom ortsfesten Kontakt 66 zu trennen.

Sobald die vom Fühlelement 106 abgetastete Temperatur über 100°F (38°C) hinausgeht, bewirkt die Ausdehnung des Triebelententes 96 eine Bewegung des Schaltarms 44 nach rechts um sein Gelenk 40, wie in Fig. 3 zu sehen ist. Bei einer solchen Bewegung wird das steuernde Bimetall 46 in eine zyklische Bewegungen ausführende Lage gebracht, wobei der Kontakt 58 zum ersten Mal vom ortsfesten Kontakt 66 getrennt wird. Nach dieser ersten Öffnung kühlt sich das steuernde Bimetall schnell ab, da es nicht mehr vom Strom erwärmt wird, ■o dass sich die Kontakte 58 und 66 schliessenj der durch das Bimetall hindurchgehende Strom bewirkt eine erneute Erwärmung, worauf sich der ganze Zyklus wiederholt. Wenn die vom Fühlelement IO6 abgetastet« Temperatur sich dar gewünschten Einstellung von 150°F (65°C) annähert, wird die Einschaxizelt dee ^T lere verringert, da das Triebelement 96 ebenfalls' ausgedehnt 1st und den Regler abzuschalten sucht. Wenn die Temperatureinstellung von I50 F (65 C) erreicht ist, arbeitet das steuernde Bimetall 46 in der Weise, dass nur ein geringer Strom geliefert wird, der zur Aufrechterhaltung der abgefühlten Temperatur bei der gewünschten Temperatureinstellung notwendig ist.

Die Vorheizung auf 50°F (1O°C) ist eine willkürlich© Zahl und kann entsprechend der speziellen Umgebung und besonderen Installation abgeändert werden.

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Claims (1)

1. %-bg. Wilhelm Riio&ei

   Frcmldurt/Mcriii4
   13

   P i4 40 546. O- 9. Aug. 1968

   Robertshaw-Fulton Controls Company ReFu/Sciil-2539

   Patentansprüche

   t. I Thermostatischer Regler für den Heizstromkreis eines elektrlsc&en Heizgerätes, von dem ein Gegenstand auf ei".e vorgegebene Temperatur gebracht und auf dieser gehalten werden soll, mit einer der Temperatureinstellung dienenden thermiatien Einr-iclitessg, von der im Heizstromkreis liegende Kontakte in die Seiiiless— bzw« geöffnete Stellung bewegbar sind, und mit einer den Sehaltstrom führenden Bimetallanordnung, die ein Bimetall für die Kaumteiaperaturkompensation, das im Querschnitt so be» messen ist, dass der durchfliessende Strom keine Erwärmung öieses Bimetalls verursacht, und ein weiteres Bimetall aufweist , das zyklisch einen Kontakt betätigt und in seinem Querschnitt so bemessen ist, dass es vom durchfliessenden Strom .erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Einrichtung (86, 96) in. bekannter Weise einen Schaltans (44) betätigt, an dessen freiem Beweglichem Ende ein weiterer Ann (46_P 48) befestigt ist, -der aus den beiden voiB Heizstrom dtsrchflossenen Bimetallen (46, 48) gebildet ist «ixd &Ώ. seinem freien Ende den einen Kontakt (56) tragt.

   2« Oieraios tatischer Regler nach Anspruch 1,dadurc-h gekennzeichnet,, dass der mit dem Kontakt (56) zusammenwirkende G-egenkontalct (66) ortsfest am Gehätz.?e angebracht ist txnd in an sich bekannter Weise einen Magnet = (62) Bn.tiiM.ltt von dem dex· bewegliche Kontakt (56) in einer Schnappanziehbar bzw. lösbar ist.

   3. TfeersäOstatiscJäer Regler nach den Ansprüchen 1 und 2, d a «tmreh gekennzeichnet, dass das eine Bimetall (46) als Streifen im Abstand und parallel zum Schaltarm (44) an ge©rdnet ist und. dass das andere Bimetall (48) als Streif-en uni-er einem spitzen ¥inkel von dem einen freien Ende _das Schalt sFises (44) %u dem dem Kontakt (56} entgegengesstaten Ende des BiBtetsiilstreifezis (46) läuft, mit d©ia das Bimetall (48) ebenfalls einen spitzen Winkel einschliesst.

   Unterlagen m^M^Mt^^u^^^B.^m original

   k. Thermostatischer Regler nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass das der Befestigungsstelle mit dem Bimetallstreifen (48) entgegengesetzte Ende des Schaltarmee (,kk) federnd nachgiebig (4o) an einer Anschlussklemme (26) des Reglers befestigt ist und dass die thermische Einrichtung (86, 96, 98) etwa in der Mitte des Schaltarme· (kh) angreift.

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