DE1565498B2 - Einrichtung zur Leistungsregelung in Heiz- und Kochgeräten mit mehreren Verbrauchern - Google Patents

Description

Schalter mit jeweils einem Arm bzw. einem an diesem befestigten Gleitstück unter der Kraft einer Feder an den zugeordneten, als Schnecke oder Spirale ausgebildeten zweiten Nockenscheiben anliegen.

Durch eine derartige Ausbildung wird erreicht, daß die Taktzeiten für den Stromfluß in den einzelnen Verbrauchern so gegeneinander verschoben sind, daß keine derartigen Stromspitzen mehr auftreten..

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der den Springkontaktschalter tragende, an der Nockenscheibe anliegende Arm durch ein Kompensationsbimetallglied gebildet wird, das die Einwirkung der Umgebungstemperatur auf die Regeleinrichtung durch Ändern des wirksamen Schalthubs bzw. des Regelpunktes ausgleicht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird an Hand der Beschreibung einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Prinzipansicht der Einrichtung nach der Erfindung,

F i g. 2 eine schematische Anordnungsskizze der Einrichtung in ihrer einfachsten Ausführungsform,

F i g. 3 eine Einrichtung nach F i g. 2 mit einem Kompensationsglied zum Ausgleich der Umgebungstemperatur sowie einem Regelglied zur Beeinflussung der Einrichtung bei Überhitzung des angeschlossenen Heiz- bzw. Kochgerätes,

F i g. 4 eine Vorderansicht eines strombeheizbaren Regelbimetallgliedes nach F i g. 3,

F i g. 5 ein Schaltbild des Verbraucherstromkreises und der Kontakte sowie des Regelbimetallgliedes der Einrichtung nach F i g. 3,

F i g. 6 bis 8 Übersichtsbilder über den Funktionszustand der Regeleinrichtung nach F i g. 3 bis 5 in verschiedenen Lastzuständen.

In F i g. 1 weist eine im Heiz- oder Kochgerät, z. B. im Elektroherd eingebaute, beispielsweise von einem Synchronmotor angetriebene Schaltuhr 1 eine Abtriebswelle 2 auf, die mit konstanter Drehzahl umläuft. Die Drehzahl kann beispielsweise zwischen 0,5 und 2 Umdrehungen in der Minute liegen. Über eine Kupplung 3 ist an die Abtriebswelle 2 eine Welle 4 angeflanscht. Diese Welle 4 ist einer ersten Regeleinheit 5 für einen Verbraucher, z. B. für eine Schnellkochplatte, zugeordnet. Über eine weitere Kupplung 6 ist eine Welle 7 einer zweiten Regeleinheit 8 angekuppelt. Weitere Regeleinheiten können folgen.

Nach F i g. 2 ist auf der Welle 4 eine Steuernockenscheibe 9 befestigt, die in Richtung eines Pfeiles α umläuft, und zwar, wie bereits erwähnt wurde, mit beispielsweise 0,5, 1 oder auch 2 Umdrehungen pro Minute. Die Steuernockenscheibe 9 hat eine stetig ansteigende Kurvenbahn 10 und eine beispielsweise senkrecht abfallende Stufe 11. Auf der Kurvenbahn 10 gleitet ein Steuerstift 12, der an einem Arm 13 eines Schaltkontaktpaares 14, 15 befestigt ist. Das Kontaktpaar 14,15 bzw. dessen Arme 13,16 sind in einem Fassungskörper 17 gehaltert, der um einen Punkt 18 schwenkbar ist. Durch eine Feder 19 und ein Kippgelenk 20 im Arm 13 ist angedeutet, daß der Schalter 12 bis 17 als Springkontaktschalter ausgebildet ist. Am Körper 17 des Springkontaktschalters 12 bis 17 ist ein Arm 21 befestigt, der mit einem Gleitstück 22 unter dem Zug einer am Arm 21 angreifenden Feder 25 auf einer Kurvenbahn 23 eines von Hand verdrehbaren Regelgliedes 24 aufsitzt. Eine am Arm 16 des Springkontaktschalters 12 bis 17 angeschlossene Leitungsader 26 führt zum einen Pol der Stromquelle. Vom Arm 13 führt eine weitere Leitungsader 27 zu einem Verbraucherwiderstand 28, beispielsweise eines Heiz-5 oder Kochgerätes, und von diesem über einen manuell betätigbaren Schalter 29 zum anderen Pol der Stromquelle.

Ist der Verbraucher 28 über die Einrichtung an das Netz angeschlossen, so daß die Uhr (F i g. 1) läuft, so

ίο drehen sich die Wellen 2,4 in 0,5 bis 2 Minuten einmal um 360°, wobei die Drehzahl weitgehend nach der Zahl der von den Stromversorgungsunternehmen zugelassenen Schaltstößen bemessen wird. Läuft die Steuernockenscheibe 9 um, so gleitet der Stift 12 an

is der Kurve 10 auf und fällt jeweils an der Stufe 11 ab. Dabei schließt und öffnet der Kontakt 14, 15 den Stromkreis; der Widerstand wird intervallweise vom Strom durchflossen. Je nachdem, wie lange in einer Periode von z. B. 60 Sekunden der Widerstand 28

ao jeweils an Spannung liegt, ob 30 oder mehr bzw. weniger Sekunden, wird bei einer Vollaufnahme von beispielsweise 2000 Watt eine mittlere Leistung von 1000 Watt bzw. mehr oder weniger dem Verbraucherwiderstand 28 zugeführt. Die Leistung ist somit von

as der prozentualen Einschaltzeit und diese wiederum vom Grad der Annäherung des Stiftes 12 an die Steuernockenscheibe 9 abhängig. Diese Annäherung aber ist von Hand über das Regelglied 24 einstellbar. Ist das Regelglied 24 so gedreht, daß das Gleitstück 22 bei »0« auf der Kurvenbahn 23 aufsitzt, so ist der Stift 12 völlig von der Kurvenbahn 10 der Steuernockenscheibe 9 abgehoben. Die Kontakte 14, 15 sind dauernd geöffnet, der Verbraucher 28 wird nicht beheizt. Steht dagegen der Stift 22 der Zahl »9« der Kurvenbahn 23 gegenüber, so ist der Springkontaktschalter 12 bis 17 so weit an die Steuernockenscheibe 9 herangeschwenkt, daß die Kontakte 14, 15 immer geschlossen sind. Der Verbraucher 28 nimmt somit dauernd seine volle Nennleistung auf. Durch Verdrehen bzw. Einstellen des Regelgliedes 24 auf irgendeine Zwischenstellung ist eine vom Verbraucher 28 abzugebende Leistung bzw. die Heizplattentemperatur stufenlos regelbar.

Nach F i g. 5 ist wiederum auf der mit konstanter Geschwindigkeit von 0,5 bis 2 Umdrehungen pro Minute angetriebene Welle 4 eine Steuerscheibe 9 befestigt, welche mit ihrer ansteigenden Kurve 10 und der Stufe 11 den Stift 12 des Springkontaktschalters 13 bis 17 steuert. Im Gegensatz zur Ausführung nach F i g. 2 ist hier aber der Körper 17 an einem Arm 39 befestigt, der als Kompensationsbimetallglied ausgebildet ist, das den Einfluß der Umgebungstemperatur auf die Regeleinrichtung ausgleicht. Dieser Arm 30 ist um einen Punkt 31 schwenkbar. Dieser Arm 39 kann durchgehend sein bis zum Gleitstück 22, d. h., der Körper 17 kann etwa mittig am Kompensationsbimetallglied befestigt sein. Er kann aber auch am Körper 17 enden. Dafür ist in Fig. 3, in Fortsetzung des Armes 39, am Körper 17 ein Regelbimetallglied 32 befestigt. Dieses Regelbimstallglied 32 ist mit einem Heizbelag oder einer Heizwicklung versehen bzw. selbst als Heizwiderstand ausgebildet und dadurch strombeheizbar. Aus F i g. 4 ist ersichtlich, wie dieses Regelbimetallglied 32 geformt bzw. aufgeteilt ist.

F i g. 3 veranschaulicht in einem Schaltbild den Stromlauf. Außer dem Heizwiderstand 28 soll die zu regelnde Kochplatte noch mit einem als Fuhlerwick-

lung wirkenden Regelwiderstand 34 versehen sein, die zum Heizwiderstand 28 in Serie liegt. Während der Heizwiderstand 28 beispielsweise 20 Ohm Widerstand hat, soll der Fuhlerwiderstand 34 aus Werkstoff einer hohen Temperaturzahl bestehen und z. B. in kaltem Zustand 0,1, in heißem 0,4 Ohm haben. Das Regelbimetallglied 32 ist dem genannten Widerstand 34 parallel geschaltet. Es ist aus Werkstoff mit sehr niedriger Temperaturzahl hergestellt und hat daher einen konstanten Widerstand von 0,1 Ohm. Aus der vorgenannten Widerstandsverteilung und der angegebenen Temperatur-Charakteristik der gewählten Widerstandsmaterialien ergibt sich, daß bei einem Gesamtheizstrom durch den Heizwiderstand 28 von 10 Ampere in kaltem Zustand sowohl durch den Fühlerwiderstand 34 als auch durch das Regelbimetallglied 32 5 Ampere Strom fließen. Die Leistungsverteilung ist somit

N = J² · R = 25 · 0,1 = 2,5 Watt

sowohl für den Widerstand 34 als auch für das Glied 32. Das Regelbimetallglied 32 ist so dimensioniert, daß es sich bei dieser Strombelastung nur mäßig durchbiegt.

ist die Platte sehr heiß bzw. glühend, so hat gemäß obenerwähnter Widerstands-Charakteristik der Fühlerwiderstand einen Widerstand von 0,4 Ohm. Der Gesamtstrom von 10 Ampere verteilt sich somit entsprechend den Leitwerten ^- (R_B = Widerstand des

Joimetallregelghedes 32 bzw. -=— (Rfw = Wider- ^{b e} Rfw

stand des Fühlerwiderstandes 34) mit 2 Ampere auf den Fühlerwiderstand 34 und mit 8 Ampere auf das Regelbimetallglied 32. Bei 8 Ampere Strom und einem Widerstand Rb = 0,1 Ohm ergibt sich die Leistung
_ΛΓ_ _r2 r> _ 02 η ι _ f. λ \\i_n**

■*» ** " -^B O * U,X O.^t Willi.

Diese Leistung von 6,4 Watt reicht aber aus, das Regelbimetallglied 32 so stark durchzubiegen, daß die Kontakte 14, 15 in jeder Stellung des von Hand einstellbaren Reglers 24 offen bleiben. Dieser Zustand stellt einen theoretischen Extremfall dar, der infolge der Regel-Charakteristik der vorgeschlagenen Einrichtung tatsächlich überhaupt nicht eintritt.

Die drei im vorhergehenden angesprochenen Regelzustände sind in den F i g. 6 bis 8 vereinfacht durch die Stellung der Schalt- und Kompensationsglieder 14, 15 und 30, 32 versinnbildlicht. F i g. 6 zeigt den Zustand bei normaler Raumtemperatur, F i g. 7 bei hoher Umgebungtemperatur und F i g. 8 bei dem theoretisch angenommenen Fall, daß die Kochplatte überhitzt sei. Während im Zustand nach F i g. 6 die Dauer der Betätigung des Springkontaktschalters 12 bis 17 lediglich von der Stellung des Regelgliedes 24 (F i g. 2, 3) abhängt, tritt bei der Stellung nach F i g. 7 eine geringe Verschiebung des Abgriff punktes des Gleit-Stiftes 12 auf der Kurve 10 auf, die in leistungsmindernder Weise wirksam wird. Tritt eine Überhitzung der Platte ein, so krümmt sich das Regelbimetallglied 32 gemäß F i g. 8 so weit durch, daß der Springkontaktschalter 13 bis 17 den Steuerstift 12 völlig von der Kurve 10 (F i g. 3) der Steuerscheibe 9 ??^ ^un£ ^die£ontakte 14 15 dauernd geöffnet hält, bis das Regelbimetallglied 32 sich abgekühlt hat. Durch entsprechende Wärmeisolierung des Regelbimetallgliedes 32 kann erreicht werden, daß dessen Temperaturverlaufskurve der Charakteristik der Heiz- bzw. Kochplatte angepaßt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 2 stand (34) aus einem Widerstandsmaterial mit hoher Patentansprüche: . Temperaturzahl, das Heizelement des Regelbimetallgliedes (32) jedoch aus einem Werkstoff mit

1. Einrichtung zur Leistungsregelung in Heiz- niedriger Temperaturzahl besteht,
und Kochgeräten mit mehreren Verbrauchern 5

durch Ändern des Taktverhältnisses der Stromzufuhr, wobei eine Antriebsanordnung über eine

stetig umlaufende Welle eine erste Gruppe von

Nockenscheiben antreibt, die rhythmisch jeweils
entsprechende, in der Stromzuführung zum Ver- io
braucher angeordnete Schalter schließen und
öffnen, und wobei eine zweite Gruppe von Nockenscheiben vorgesehen ist, mit denen die Schalter Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur über jeweils zugeordnete Steuerglieder in Wirk- Leistungsregelung in Heiz- und Kochgeräten mit verbindung stehen und welche zweite Nocken- 15 mehreren Verbrauchern durch Änderung des Taktscheiben durch Handverstellung so verdreht wer- Verhältnisses der Stromzufuhr, wobei eine Antriebsden können, daß damit das Taktverhältnis durch anordnung über eine stetig umlaufende Welle eine Ändern des Schalthubes des Steuergliedes ein- erste Gruppe von Nockenscheiben antreibt, die gestellt werden kann, dadurch gekenn- rhythmisch jeweils entsprechende, in der Stromzeichnet, daß die ersten Nockenscheiben (9) 20 zuführung zum Verbraucher angeordnete Schalter in ihrer gegenseitigen Einschaltlage, d. h. Stellung schließen und öffnen, und wobei eine zweite Gruppe der steil abfallenden Stufe (11), gegeneinander auf von Nockenscheiben vorgesehen ist, mit denen die der gemeinsamen Antriebswelle (4) verdreht an- Schalter über jeweils zugeordnete Steuerglieder in geordnet sind und daß die mit ihnen zusammen- Wirkverbindung stehen und welche zweite Nockenwirkenden, als Springkontaktschalter (13 bis 17) 25 scheiben durch Handverstellung so verdreht werden ausgebildeten und schwenkbar gelagerten Schalter können, daß damit das Taktverhältnis durch Ändern mit jeweils einem Arm (21) bzw. einem an diesem des Schalthubes des Steuergliedes eingestellt werden befestigten Gleitstück (22) unter der Kraft einer kann.

Feder (25) an den zugeordneten, als Schnecke oder Bei einer Steuereinrichtung gemäß einem älteren,

als Spirale ausgebildeten zweiten Nockenscheiben 30 nicht vorveröffentlichten Vorschlag (deutsches

(24) anliegen. Patent 1 538 338) ist bereits vorgesehen, in Heiz-

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- und Kochgeräten mit mehreren Verbrauchern einen zeichnet, daß der den Springkontaktschalter (12 bis für alle Verbraucher gemeinsamen Taktgeber anzu-17) tragende, an der Nockenscheibe (24) anliegende ordnen, der durch rhythmisches Einschalten die Strom-Arm (21) durch ein Kompensationsbimetallglied 35 zufuhr für diese Verbraucher über kürzere oder län-(30, 32) gebildet wird, das die Einwirkung der Um- gere Zeitspannen regelt.

gebungstemperatur auf die Regeleinrichtung durch Darüber hinaus ist es durch die britische Patent-Ändern des wirksamen Schalthubs bzw. des Regel- schrift 855 134 bereits bekannt, mehrere Nockenpunktes ausgleicht. scheiben, die jeweils mittels durch sie betätigter

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2 für Ver- 40 Schalter einem Verbraucher zugeordnet sind, auf einer braucher, welche einen Heizwiderstand und einen umlaufenden Welle anzuordnen. Außerdem ist eine vornehmlich mit diesem in Reihe liegenden Tem- zweite Gruppe von mehreren Nockenscheiben vorperaturfühler-Widerstand aufweisen, dadurch ge- gesehen, die ebenfalls jeweils einem der genannten kennzeichnet, daß die Stellung des Schalters (12 bis Schalter zugeordnet sind und dazu dienen, durch 17) zur Steuernockenscheibe (9) durch ein mit dem 45 Handverstellung des Schalthubes dieser Schalter das Temperaturfühler-Widerstand (34) in Regelbezie- Taktverhältnis für den Stromfluß in den Verbrauhung stehendes Glied, insbesondere durch ein ehern zu ändern.

strombeheizbares Regelbimetallglied (32), in Ab- Diese Einrichtung hat jedoch den Nachteil, daß die hängigkeit von der Temperatur bzw. vom Wider- Taktzeiten für den Stromfluß in den einzelnen Verstandswert des Temperaturfühler-Widerstandes (34) 50 brauchern, selbst wenn sie auf Grund unterschiedlicher änderbar ist. Voreinstellungen verschieden sind, doch zumindest

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- teilweise zusammenfallen und daher unnötige Stromkennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des den spitzen verursachen.

Springkontaktschalter (12 bis 17) tragenden Armes Aufgabe der Erfindung ist es daher, ausgehend von

(21) durch das Regelbimetallglied (32) gebildet 55 dem genannten Stand der Technik, eine Einrichtung

wird. der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß

5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch eine möglichst gleichmäßige Belastung des Netzes gekennzeichnet, daß das Regelbimetallglied (32) gewährleistet ist. Außerdem soll diese Einrichtung dem Temperaturfühler-Widerstand (34) parallel ge- durch einfache Mittel gegebenenfalls auf zusätzliche schaltet ist. : 60 Funktionen erweiterbar sein, z. B. zum Ausgleich der

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, Umgebungstemperatur.

dadurch gekennzeichnet, daß jede der ersten Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-Nockenscheiben (9) eine sich über den ganzen oder löst, daß die ersten Nockenscheiben in ihrer gegennahezu ganzen Umfang erstreckende Anstiegs- seitigen Einschaltlage, d. h. Stellung der steil ab-

kurve(lO) und eine zwischen den Kurvenenden 65 fallenden Stufe, gegeneinander auf der gemeinsamen

vorgesehene, steil abfallende Stufe (11) aufweist. Antriebswelle verdreht angeordnet sind und daß die

7. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 5, dadurch mit ihnen zusammenwirkenden, als Springkontaktgekennzeichnet, daß der Temperaturfühler-Wider- schalter ausgebildeten und schwenkbar gelagerten