DE1615212C3 - Bimetallschalter zur Einstellung und Regelung der Leistungsaufnahme elektrischer Kochplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Bimetallschalter zur Einstellung und Regelung der Leistungsaufnahme

ίο elektrischer Kochplatten mit einem mit einer Heizwicklung versehenen Arbeitsbimetall, das einen den Stromkreis der Heizwicklung und des in Reihe liegenden Heizwiderstandes der Kochplatte im Arbeitstakte periodisch unterbrechenden Schnappkontakt steuert, und mit einem Kompensationsbimetall, das durch eine Handeinstellvorrichtung beeinflußbar ist, wobei parallel zu der Heizwicklung ein in der Kochplatte angeordneter temperaturabhängiger Widerstand und ein zu diesem in Reihe geschalteter Verstimmungswiderstand liegen, wobei ein wahlweise einschaltbares Zeitschaltwerk vorgesehen ist, das bei Betätigung über mehrere Arbeitstakte eingeschaltet bleibt, und die Steuerung des Zeitschaltwerkes durch eines der beiden Bimetalle selbst erfolgt, nach DT-PS 15 65 494.

Aus dem DT-GM 19 36 100 ist bereits ein manuell einstellbares Ankochschaltglied bekannt, das mit einer Rasteinrichtung zusammenwirkt, wobei die Halteklinke nach Art eines Ankerganges einer Uhr federnd verschwenkbar ausgeführt ist. Weiterhin ist aus der US-PS 30 49 606 allgemein die Verwendung von Steuerkurven als bekannt zu entnehmen.

Aufgabe der Erfindung des Hauptpatentes war es, einen Bimetallschalter mit Ankochautomatik zu vereinfachen und zu verbessern und zwar dadurch, daß die Fortschaltung der manuell einschaltbaren Ankochautomatik durch das gleiche Bimetallglied erfolgt, das auch die Regelung der Heizleistung bewirkt. Dadurch wird nicht nur ein gesondertes, als Gangordner für die Ankochautomatik dienendes Fortschaltbimetallglied eingespart, sondern die Ankochzeit wird auch kochgutabhängig, d. h. bei geringer Kochgutmenge wird ein durch feste Ankochschaltzeiten zu befürchtendes Überhitzen der Kochplatte bzw. des Kochgutes sicher vermieden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Einrichtung in ihrer Wirksamkeit noch zu verbessern und weiter zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das an sich bekannte Zeitschaltwerk eine mit einer Rasteinrichtung des Ankochschaltgliedes zusammenwirkende, federnd verschwenkbare, mehrstufige Halteklinke aufweist, die durch die Regelbimetallanordnung mittels eines an sich bekannten Schalthebels betätigbar ist und daß weiterhin am Schalthebel eine Steuerkurve angeordnet ist, auf deren Bahn die Regelbimetallanordnung mit einem Druckstück aufliegt und daß durch die Steuerkurve entsprechend der jeweiligen Stellung des Schaltschiebers und damit auch der Bahnhöhe der Steuerkurve der Schalthebel am Anfang bei höherer, dann — fortschreitend oder gestuft — bei geringerer Heizleistung verschwenkbar ist. Das Ankochschaltglied kann als Schaltschieber ausgebildet sein, an dem der Schalthebel verschwenkbar so angelenkt ist, daß eine Schaltkante od. dgl. des Schalthebels bei jedem Hub des Bimetallgliedes in einen als Rast für die Halteklinke dienende Rasteinrichtung des Ankochschaltgliedes eintaucht und dabei die jeweils in der Rasteinrichtung

verhakte Stufe eines Stufenkörpers der Halteklinke löst und das Ankochschaltglied mit seiner Rasteinrichtung gegen die nächstfolgende Stufe des Stufenkörpers gleiten läßt. Am Schalthebel ist hierzu vorzugsweise eine Steuerkurve angeordnet, an welcher sowohl die Regelbimetallanordnung als auch ein Tastarm eines Schnappschalters im Heizstromkreis mit entsprechenden Gleit- bzw. Fühlgliedern anliegen.

Diese vorbeschriebene Einrichtung ist nicht nur im Aufbau besonders einfach und betriebssicher, sondern sie macht auch die Schaltung des Heizstromschalters, entsprechend gestuft, von der jeweiligen Stellung des Ankochschaltgliedes abhängig.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert, dessen Funktion anhand von einigen Diagrammen dargestellt ist.

Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Bimetallregelschalters in Ruhestellung der Ankochautomatik,

Fig. 2 einen Teil der Anordnung mit in Arbeitslage verschobener Ankochautomatik,

Fig. 3 ein Übersichtsschaltbild für die Anwendung eines Bimetallschalters in Verbindung mit einer Kochplatte,

Fig.4 ein Diagramm über die Ausbiegung des Arbeitsbimetalls des Schalters bei Aufheizung und Abkühlung — im Gesamtverlauf und in drei als Beispiel eingezeichneten Regelbereichen — in Abhängigkeit von der Heizzeit bzw. -temperatur,

Fig.5 ein Arbeitsdiagramm im niedrigsten Regelbereich des Bimetallschalters,

Fig. 6 ein Arbeitsdiagramm im mittleren Regelbereich des Bimetallschalters,

Fig. 7 ein Arbeitsdiagramm im höchsten Regelbereich des Bimetallschalters,

Fig.8 ein Arbeitsdiagramm des Bimetallschalters im niedrigsten Regelbereich im Zusammenwirken mit der Ankochautomatik und einer Steuerkurve b nach Fig. 1 und 2,

F i g. 9 ein Arbeitsdiagramm des Bimetallschalters im niedrigsten Regelbereich im Zusammenwirken mit der Ankochautomatik und einer Steuerkurve χ nach Fig. 1 und 2.

Nach Fig. 1 ist in einem Gehäuserahmen 1 eine Einstellwelle 2 gelagert, welche eine Steuerschnecke 3 trägt, die durch einen Wählknopf 4 entsprechend der gewünschten Kochtemperatur gegenüber einer Bimetallanordnung bzw. einem Anschlagglied 5 derselben verdrehbar ist. Die Bimetallanordnung besteht aus einem schwenkbar im Gehäuserahmen 1 gelagerten, U-förmigen Bügel 6, an dessen einem Arm ein das Anschlagglied 5 tragendes, durch eine Heizwicklung 7 erhitzbares Arbeitsbimetall 8 und an dessen zweitem Arm ein Kompensationsbimetall 9 befestigt ist. Aufgabe und Wirkungsweise der vorbeschriebenen Glieder 2 bis 9 sind allgemein bekannt und im Hauptpatent eingehend erläutert. Auch das Kompensationsbimetall weist ein Druckstück 10 auf. Eine schwache Feder ti kann dazu dienen, das Anschlagglied 5 des Arbeitsbimetalls 8 an der Steuerschnecke 3 in Anlage zu halten.

In dem Gestellrahmen 1 ist ferner ein Ankochschaltglied 12 gelagert, welches eine Rasteinrichtung 13 aufweist. Ferner ist in einen Ausschnitt 14 das in der Breite abgesetzte Ende eines abgewinkelten Schalthebels 15 eingesteckt und somit im Ankochschaltglied 12, mit diesem horizontalverschiebbar verbunden, schwenkbar gelagert. Am Ende des Schalthebels 15 greift eine kräftige Feder 16 an, die mit ihrem anderen Ende am Gehäuserahmen 1 verankert ist. Diese Feder 16 hat eine Doppelfunktion; einerseits nämlich dient sie als Rückstellkraft für den Schalthebel 15, andererseits als Rückführantrieb für das manuell eindrückbare Ankochschaltglied 12. Der Schalthebel 15 weist an seinem freien Ende eine abgewinkelte Schaltkante 17 auf, die beim Verschwenken des Schalthebels 15 entgegen dem Uhrzeigersinn, nahe der Kante der Rasteinrichtung 13 in diese eintaucht.

Dem Ankochschaltglied 12 ist, auf einem Lappen 18 des Gehäuserahmens 1 schwenkbar gelagert, eine Halteklinke 19 zugeordnet, welche im Bereich der Rasteinrichtung 13 einen mehrstufigen Körper 20 aufweist. Durch eine schwache Schraubenfeder 21 wird der Stufenkörper 20 an das Ankochschaltglied 12 angelegt.

Der Schalthebel 15 weist eine Steuerkurve 22 auf, über die das Druckstück 10 am Kompensationsbimetall 9 bei Erhitzung des Arbeitsbimetalls 8 den Schalthebel 15 verschwenkt. Die Bahn der Steuerkurve 22 weist einen niedrigen ebenen Abschnitt a, einen relativ steilansteigenden Teil b und einen hohen ebenen Abschnitt cauf. Wie mit χ angedeutet, kann der mittlere Teil auch langgestreckt sein und gegebenenfalls stufenlos vom Abschnitt a über Ar in Abschnitt c übergehen.

Außer dem Druckstück 10 liegt auf der Steuerkurve 22 noch ein Taststück 23 eines Schalttastarmes 24 auf, welcher — gegebenenfalls unter Eigengewicht bzw. unter dem Zug einer am Schalttastarm 24 angreifenden Feder 25 — mittels eines Druckstückes 26 einen Schnappschalter 27 betätigt und zwar in bekannter Weise so, daß bei Druck auf die Klinke 28 des Schnappschalters 27 letzterer geöffnet wird.

Wie Fig.3 zeigt, sind der Schnappschalter 27, die Heizwicklung 7 für das Arbeitsbimetall und ein Heizwiderstand 30 in der Kochplatte hintereinandergeschaltet. Über einen manuell befestigbaren, z. B. mit der Schalt- und Einstellwelle 2 (Fig. 1) verbundenen Schalter 29 ist diese Reihenschaltung an das Netz P, dessen anderer Pol durch N gebildet wird, anschaltbar. Parallel zur Heizwicklung 7 liegt die Reihenschaltung eines temperaturabhängigen, in die Heizplatte eingebauten Widerstandes 31 mit positivem Temperaturkoeffizienten und einem gegebenfalls einstellbaren Verstimmungswiderstand 32. Der strichpunktiert umrandete Teil der Schaltanordnung befindet sich somit innerhalb der Kochplatte.

Wie aus Fig.2 ersichtlich ist, wird beim Eindrücken des Ankochschaltgliedes 12 in Richtung eines Pfeiles d die Halteklinke 19 durch die Schraubenfeder 21 so weit angehoben, daß die niederste Stufe des Stufenkörpers 20 noch in die Rasteinrichtung 13 einrastet. Das Druckstück 10 liegt am niedrigen Abschnitt a, das Taststück 23 aber am hohen Abschnitt c, gegebenenfalls aber auch noch am ansteigenden Teil Arder Steuerkurve 22 auf.

Im Diagramm nach F i g. 4 ist die Ausbiegung A des Arbeitsbimetalls 8 (Fig. 1) in Abhängigkeit von der Heizzeit tdargestellt. Ein Kurvenzug 33 veranschaulicht die Ausbiegung beim Aufheizen, eine Kurve 34 die umgekehrt verlaufende Biegung bei Abkühlung. Drei herausgegriffene Bereiche, die durch Verstellen der Steuerschnecke 3 über den Wählknopf 4 vorwählbar sind, sind mit u, vund w bezeichnet.

Diese Regelbereiche sind noch in Einzeldiagrammen näher veranschaulicht und zwar in F i g. 5 der Regelbe-

reich u, in F i g. 6 der Regelbereich ν und in F i g. 7 der Regelbereich w. Im oberen Kurvenzug ist jeweils die Ausbiegung des Arbeitsbimetalls mit seinen aneinandergereihten Teilabschnitten auf Aufheizen und Abkühlen 'dargestellt. Darunter ist die Schalterstellung über die Zeit f vermittelt.

Im Bereich u folgt jeweils einer kurzen Heiz- eine relativ lange Abkühlperiode. Nach anfänglich etwas längerem Schalterschluß wird der Schnappschalter 27 (Fig. 1) in rhythmischen Zeitabständen nur für kurze Zeit geschlossen.

Im Bereich κ sind nach erreichter Erstausbiegung die Teilstücke der Kurvenzüge 33, 34 für Aufheizer und Abkühlen etwa gleich. Wie aus dem Schalterschließdiagramm darunter ersichtlich ist, sind die Ein- und Auszeiten etwa gleich. Einer Kochplatte von 2000 Watt Anschlußwert würden demgemäß 1000 Watt mittlere Leistung zugeführt.

Nach Fig. 7 erfolgt entsprechend dem Verlauf der Kurven 33 und 34 erst relativ spät die erste Abschaltung. Da die Abkühlkurve 34 in diesem Bereich sehr steil abfällt, wird folglich die Stromzufuhr jeweils nur für kurze Intervalle unterbrochen.

Die Diagramme nach den Fig.5 bis 7 veranschaulichen die Ausbiegung des Arbeitsbimetalls bei normalem Betrieb des Regelschalters nach Fig. 1. Bei Einsatz der Ankochautomatik werden demgegenüber Kurvenverläufe bzw. Schalterschließzeiten erzielt, wie sie in den F i g. 8 und 9 eingezeichnet sind, wobei in beiden Figuren von einer Reglergrundeinstellung u ausgegangen wird. F i g. 8 legt einen Bahnverlauf der Steuerkurve 22 a, b, c nach Fig. 1, Fig.9 einen solchen nach dem abgeflachten, langgezogenen Verlauf χ zugrunde.

Nach Fig.8 wird zunächst eine höhere Leistung zugeführt. Nach' dreimaliger Schaltbetätigung ist bei zuvor eingedrücktem Ankochschaltglied 12 die Ruhestellung erreicht; nach einer gewissen Abkühlpause für das Arbeitsbimetall arbeitet der Regelschalter entsprechend F i g. 5 weiter. Bei Abtastung einer Bahn χ ergibt sich ein feines gestuftes Rückführen entsprechend dem Diagramm nach F i g. 9.

Wirkungsweise und Regelcharakteristik des Bimetallschalters nach F i g. 1 und 2 gehen bereits weitgehend aus dem konstruktiven Aufbau und aus den Diagrammen nach F i g. 4 bis 9 hervor.

Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß bei eingedrücktem Ankochschaltglied 12 in Richtung des Pfeiles dund nach dem Einrasten der niedersten Stufe des Stufenkörpers 20 in der Rasteinrichtung 13 das Arbeitsbimetall 8 (F i g. 1) eine erhöhte Ausbiegung erfahren muß, bis das Druckstück 10 am Kompensationsbimetall 9 auf den Teil a der Steuerkurve 22 gelangt.

Beim Niederdrücken des Schalthebels 15 durch die Bimetallanordnung 8, 9, das Druckstück 10 und die Steuerkurve 22 legt sich die Schaltkante 17 auf die erste Stufe des Stufenkörpers 20 und drückt diese nach unten aus der Rasteinrichtung 13 des Ankochschaltgliedes 12 heraus. Sofort, wenn die Stirnkante der niedersten Stufe die Gegenstirnkante der Rasteinrichtung 13 freigegeben hat, verlegt die Feder 16 das Ankochschaltglied 12 entgegen der Richtung des Pfeiles dbis die Schaltkante 17 an der Stirnseite der nächsten (mittleren) Stufe des Stufenkörpers 20 ansteht.

Hat der Schalthebel 15 die auch zum Umspringen des Schalters 27, 28 erforderliche Schwenkbewegung nach unten vollzogen, so verläuft der Vorgang nunmehr gegenläufig. Die untere Stufe des Stufenkörpers 20 legt sich von unten an das Ankochschaltglied 12 an. Die Schaltkante 17 wird durch die Feder 16 aus der Rasteinrichtung 13 gehoben und die innere Stirnkante der Rasteinrichtung 13 läuft an die Stirnseite der mittleren Stufe des Stuferkörpers 20 an. Sobald der Schnappschalter 27, 28 umgeschaltet, d. h. den Heizstromkreis für die Kochplatte und die Heizwicklung 7 wieder eingeschaltet hat, läuft der Vorgang analog für die nächste Stufe des Stufenkörpers 20 und schließlich noch ein drittes Mal an der höchsten Stufe ab. Der Stufenkörper 20 nimmt dann die in F i g. 1 dargestellte Lage ein. Die über das Ankochschaltglied 12 betätigte Ankochautomatik ist fortan unwirksam.

Die Folge der Schaltschritte und ihre Einwirkung auf die Heizleistung geht aus den Diagrammen hervor.

Wird ein beschriebener Bimetallregelschalter bzw. die über ihn zu regelnde Kochplatte fortlaufend benutzt, dennoch aber die Ankochautomatik betätigt, d.h. das Ankochschaltglied 12 eingedrückt, so fällt nicht nur der in den Diagrammen sichtbare Anheizzeitraum für das Arbeitsbimetall 8 weg, sondern es wird sofort dessen Vorerhitzung sowie die Widerstandsänderung im Fühlerwiderstand 31 berücksichtigt. Je nach niedriger oder höherer Einstellung des Wählknopfes 4, d. h. der Steuerschnecke 3 gegenüber der zuvor eingenommenen Einstellung, wird das Ankochschaltglied 12 nach kürzerer oder längerer Zeit bzw. geringerer oder größerer zusätzlichen Leistungszufuhr an die Kochplatte in die Ruhestellung zurückgeschaltet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Bimetallschalter zur Einstellung und Regelung der Leistungsaufnahme elektrischer Kochplatten mit einem mit einer Heizwicklung versehenen Arbeitsbimetall, das einen den Stromkreis der Heizwicklung und des in Reihe liegenden Heizwiderstandes der Kochplatte im Arbeitstakte periodisch unterbrechenden Schnappkontakt steuert, und mit einem Kompensationsbimetall, das durch eine Handeinstellvorrichtung beeinflußbar ist, wobei parallel zu der Heizwicklung ein in der Kochplatte angeordneter temperaturabhängiger Widerstand und ein zu diesem in Reihe geschalteter Verstimmungswiderstand liegen, wobei ein wahlweise einschaltbares Zeitschaltwerk vorgesehen ist, das bei Betätigung über mehrere Arbeitstakte eingeschaltet bleibt, und die Steuerung des Zeitschaltwerkes durch eines der beiden Bimetalle selbst erfolgt, nach Patent 15 65 494, dadurch gekennzeichnet, daß das an sich bekannte Zeitschaltwerk eine mit einer Rasteinrichtung (13) des Ankochschaltgliedes (12) zusammenwirkende, federnd verschwenkbare, mehrstufige Halteklinke (19, 20) aufweist, die durch die Regelbimetallanordnung (8, 9) mittels eines an sich bekannten Schalthebels (15) betätigbar ist und daß weiterhin am Schalthebel (15) eine Steuerkurve (22) angeordnet ist, auf deren Bahn die Regelbimetallanordnung (8, 9) mit einem Druckstück (10) aufliegt und daß durch die Steuerkurve entsprechend der jeweiligen Stellung des Ankochschaltgliedes (12) und damit auch der Bahnhöhe (a, b, c bzw. x) der Steuerkurve der Schalthebel (15) am Anfang bei höherer, dann — fortschreitend oder gestuft — bei geringerer Heizleistung verschwenkbar ist.

2. Bimetallschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ankochschaltglied (12) als Schaltschieber ausgebildet ist, an dem der Schalthebel (15) verschwenkbar so angelenkt ist, daß bei jedem Schalthub der Bimetallanordnung (8, 9) eine Schaltkante (17) od. dgl. des Schalthebels (15) in einen als Rast für die Halteklinke (19) dienenden Rasteinrichtung (13) des Ankochschaltgliedes (12) eintaucht, und dabei die jeweils in der Rasteinrichtung (13) verhakte Stufe eines Stufenkörpers (20) der Halteklinke (19) löst und das Ankochschaltglied (12) mit seiner Rasteinrichtung (13) gegen die nächstfolgende Stufe des Stufenkörpers (20) gleiten läßt.

3. Bimetallschalter nach dem Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von der Steuerkurve (22) ein Schalttastarm (24) eines den Heizstromkreis für den Verbraucher rhythmisch schließenden und öffnenden Schnappschalters (27,28) steuerbar ist.

4. Bimetallschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Fortkochleistung die aus einem geheizten Arbeitsbimetall (8) und einem Kompensationsbimetall (9) bestehende Regelbimetallanordnung in ihrer Gesamtheit durch eine manuell einstellbare Steuerschnecke (3) od. dgl. im Arbeitsschalthub einstelltbar ist.

5. Bimetallschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (22) einen niedrigen ebenen Anfangsbereich (a) und einen hohen Endbereich (c) sowie einen, vornehmlich stetig ansteigenden Mittelteil (b bzw. x) ihrer Kurvenbahn aufweist, wobei die niedrige Kurvenbahn eine große, die hohe Bahn eine niedrige Heizleistung zur Fortschaltung der Ankochschalteinrichtung benötigt.