DE1615231A1

DE1615231A1 - Leistungssteuerung von Elektrowaermegeraeten,vorzugsweise Kochplatten

Info

Publication number: DE1615231A1
Application number: DE19671615231
Authority: DE
Inventors: Goessler Dipl-Ing Gerhard; Robert Kicherer
Original assignee: EGO Elektro Gerate Blanc und Fischer GmbH
Current assignee: EGO Elektro Geratebau GmbH
Priority date: 1967-04-14
Filing date: 1967-04-14
Publication date: 1970-05-27
Also published as: NL6805192A; DE1615231B2; FR1581509A; DE1615231C3; US3587023A

Description

PATENTANWÄLTE Dipl.-Ing. EIDENEIER Dipl.-Chem. Dr. RUFF Dipl.-Ing. J. BEIER

7 Stuttgart-!. Neckarstraße 50 Tel. 294507

E.G.O. Elektro-Geräte Blanc u. Fischer» Oberderälngen/würt b.

Patentanmeldung
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Leistungssteuerung von Elektrowärmegeräten, vorzugsweise Kochplatten.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leistungssteuerung von Elektrowärmegeräten, vorzugsweise Kochplatten, mit einem ein Bimetallglied mit Steuerheizung aufweisenden Energieregler und einem die Steuerheizung beeinflussenden Kontaktgeber. ......

Bei bekannten Leistungssteuerungen dieser Art schaltet sowohl der Energieregler als auch der Kontaktgeber die Energiezufuhr zum Elektrowärmegerät«

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde* den Aufwand für eine solche Steuerung herabzusetzen· Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Steuerheizung des Energiereglers mit der Geräte spannung betrieben ist und der Energieregler nur die Energiezufuhr zum Elektrowärmegerät Behaltet, während der Kontaktgeber reine Sfceuwkotitakte

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bedient. Nunmehr ist nur noch ein einziger Schalter für eine hohe Schaltleistung auszulegen, d.h. mit einem kräftig wirkenden Schnappmechanismus und hochwertigen Kontakten auszurüsten. Die Kontakte des Kontaktgebers» die nur die wenig© Watt betragende Leistung der Steuerheizung zu schalten haben, können schleichend Kontakt geben und aus weniger wert» vollem Material bestehen, also erheblich billiger ausgeführt werden. Die hierdurch erzielte Einsparung 1st, von der Massenfertigung aus gesehen, beträchtlich.

Der Kontaktgeber kann vom Elektrowärmegerät her temperaturabhängig schalten_f beispielsweise ein überhltzungsschutzschalter oder ein einstellbarer Temperaturregler sein. Es 1st aber auch möglich als Kontaktgeber ein beim Einschalten des Elektrowärmegeräts wirksam werdendes Zeitglied zu verwenden.

Bevorzugt ist dem an dem Bimetall angeordneten Heizwiderstand der Steuerheizung ein Zusatzwiderstand zugeordnet, der durch den Kontaktgeber im Sinne einer Erhöhung der Leistung der Steuerheizung schaltbar ist. Durch entsprechende Dimensionierung der beiden Heizwiderstände kann die der Kochplatte zugeführte Leistung variiert werden«

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Beim Ausführungsbeispiel Fig. 1 sind das mit der Steuerheizung versehene Blaetallglled 1 und ein unbeheiztes Bieetall-

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glied 2 etwa parallel liegend an einem um eine Achse 4 schwenkbaren Träger 3 einseitig befestigt. Die Steuerheizung des Bimetallgliedes 1 besteht aus zwei Heizwiderständen 5 und 6. Der Heizwiderstand 6 wird nachstehend als Zusatzwiderstand bezeichnet. Beim Ausführungsbeispiel sind beide Heizwiderstände auf dem Bimetallstreifen 1 angeordnet. Die Teilung der Steuerheizung auf dem Bimetallstreifen ist dadurch in einfacher Welse erreicht, daß die durchgehende Widerstands-

wicklung an einer auf ihr liegenden Schelle 7 angezapft ist. ^w Das Bimetallglied 1 wirkt auf einen Schalter 8, der im Stromkreis der Geräteheizung 9, z.B. dem Heizleiter einer elektrischen Kochplatte liegt. Die Steuerheizung 5#6 ist zu der Geräteheizung 9 parallel geschaltet und wird also mit der Gerätespannung von beispielsweise 220 Volt betrieben. Sie hat daher entsprechend ihrer gerissen Leistung von wenigen Watt einen sehr hohen Widerstand· Der mit u®m Heizwiderstand 5 in Reihe geschaltete Zusatzwideretand 6 ist durch einen von der Temperatur des Elektrowärmegeräts her beeinflußten A Kontaktgeber£""der beim AusfUhrungsbeiepiel als Uberhitzungs« schutzsohalter ausgebildet ist, kurzschließbar*

Die Einstellwelle 11 des Energiereglers hat einen Schaltnocken 12 für je einen Einschalter In der Zugangsleitung und der Abgangsleitung und einen Schaltnocken I3, der die Schwenkstellung des Bimetallsyetema 1,2,3 bestluat und an dem unbe» heizten Bimetallglied 2 angreift. Auf dies· Weise wirkt das Bimetallglied 2 als dl· Umgebungeteeperatur berücksichtigendes

KoepensÄtioneglied. 1 1st das Arbeitabiaetall.

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Je nach Stellung der Einstellwelle 11 ist durch den Nocken 13 das Arbeitsbimetall 1 dem Energleschalter 8 mehr oder weniger genähert., und es kann ihn also bei eingeschalteter Steuerheizung früher oder später oder überhaupt nicht öffnen« Beim Offnen des Schalters 8 wird die Geräteheizung und die Steuerheizung des Energiereglers ausgeschaltet* Das Bimetall 1 kann dann nach einer Abkühlzeit den Schalter 8 wieder schließen und die Gerfiteheizung 9 und die Steuerheizung 5,6 erneut einschalten· Je nach dem von der Anstellung des Bimetallsystems 1,2,3 gegen den Schalter 8 abhängigen Verhältnis von Einschaltzeit zu Ausschaltzelt beim Takten stellt sich die effektive Energiezufuhr zum Elektrowärmegerät 9 ein. Wird nun durch den Kontaktgeber 10 beim Erreichen einer bestimmten Temperatur am Elektrowärmegerät der Zusatzwiderstand 6 kurzgeschlossen, so ist der ihm bisher vorgeschaltete Heizwiderstand 5 allein eingeschaltet und dadurch die Leistung der Steuerheizung erhöht. Das hat zur Folge« daß der Bimetallstreifen 1 stärker nach dem Schalter 8 hin ausbiegt und das Verhältnis von Einschaltzeit zu Ausschaltzeit verkleinert und demgenäfi die Energiezufuhr zum Elektrowärmegerät herabgesetzt wird. Wenn der Kontaktgeber 10 wieder öffnet, weil die Temperatur am Elektrowärmegerät entsprechend gesunken ist, wird vorübergehend der Ausgangezustand wieder hergestellt· *"*

Der Schalter 8 schaltet allein die Energiezufuhr zum Elektrowärmegorät 9 und ist daher für eine hohe Schaltleistung

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ausgelegt. Der Kon taktgeber 10 schaltet nur die wenige Watt betragende Leistung der Steuerheizung und kann daher bei schleichender Arbeitsweise alt billigen Kontakten ausgerüstet sein. Beim Ausfuhrungsbeispiel ist er als aa Elektrowärmegerät angebrachter Oberhitzungssohutzschalter in Form eines vom Steuerstrom durchflossen«», unmittelbar kontaktschließenden Bimetallglieds ausgebildet. Da der Widerstand der Steuer« heizung sehr hoch ist» und zwar mehrere kOhm beträgt, ist eine Änderung des Übergangswiderstandes an den Kontakten des Kontaktgebers 10, die in der Größenordnung von einigen Ohm liegen kann, praktisch unwirksam. ·■

Der Zusatzwiderstand 6 kann anstatt auf dem Arbeitebimetall 1 auch an anderer Stelle angeordnet sein. Die Arbeitsweise wird dadurch nicht geändert·

Beim AusfUhrungsbeispiel Flg. 2 ist der Zusatzwiderstand 6 zu dem Heizwiderstand 5 parallel geschaltet, wobei der Kontaktgeber 10 ebenfalls bei steigender Temperatur am Elektro· wärmegerät 9 schließt. Der Zusatzwiderstand 6 1st durch den Kontaktgeber 10 zuschaltbar· Es 1st also zunächst der Heizwidere tand 5 allein eingeschaltet »und der Zusatzwiderstand wird ihm durch den Kontaktgeber 10 in Parallelschaltung zugeschaltet, so daß die Leistung der Steuerhelsung erhöht und die Energiezufuhr zum Elektrowfirmegerlt herabgesetzt wird. In diesem Falle mud der Zusatzwlderstand 6 an dem Bimetallglied 1 angeordnet sein.

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Das Ausführungsbeispie! Fig. 3 unterscheidet sich von dem nach Figo 2 dadurch« daß der Zusatzwiderstand 6 auf dem Kompensations-Bimetall 2 angebracht ist und daß der Kontaktgeber 10 bei steigender Temperatur am EXektrowärmegerät öffnet. Die Wirkung 1st grundsätzlich die gleiche* Wenn der Kontaktgeber 10 den Zusatzwiderstand 6 ausschaltet, so biegt der Bimetallstreifen 2 von des Bimetallstreifen 11 weg aus. Das hat zur Folge, daß das System 1,2,3 näher an den Energieschalter 8 hlrangeschwenkt und dadurch das Verhttltnls von Einschalt zeit zu Ausschaltzelt verkleinert und die effektive Energiezufuhr zum Elektrowärmegerät herabgesetzt wird.

Fig. 4 zeigt die Anordnung wie Flg. 1. Zusätzlich ist ein von der Einstellwelle 11 her Über einen Nocken 14 bedienbarer Schalter 15 vorgesehen, der den Zusatzwiderstand 6 unabhängig von dem Kontaktgeber 10 kurzschließen kann. Der Nocken 14 ist so gestaltet, daß der Schalter I5 in einem unteren Teil des Steuerbereichs geschlossen wird, so daß in diesem Bereich die größtmögliche Steuerheizung eingeschaltet und damit eine kleine effektive Leistung des Elektrowärmegeräts erzielt wird.

Bei dem AusfUhrungabelspiel Fig. 5 1st dem Arbeitsbimetall 1 nur ein einziger Heizwiderstand 5 zugeordnet. Das Kompensations-Bimetall 2, an dem die Einstellwelle 11 In der beschriebenen Weise mit dem Nocken 13 angreift, ist unbeheizt. Zusätzlich 1st ein zweites Arbeitsbimetall mit einem HeIz-

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widerstand 17 vorgesehen, das unabhängig von dem Arbeitsbimetall 1 den Schalter 8 öffnen kann. Das Bimetall 16 ist an seinem einen Ende ortsfest eingespannt und ist also von der Einstellwelle her nicht beeinflußbar.

Der Heizwiderstand 5 auf dem Arbeltsbimetall 1 1st ständig eingeschaltet, so daß der Schalter 8 je nach Stellung der Einstellwelle 11 mit einem entsprechenden Verhältnis von Einschaltdauer zu Ausschaltdauer taktet. Wird nun durch den temperaturabhängigen Kontaktgeber 10 der Heizwiderstand 17 des Bimetalls 16 in Parallelschaltung zu dem Heizwiderstand eingeschaltet, so öffnet das Bimetall 16 den Schalter 8 bzw. hält ihn in der Offenstellung, wenn er vorher schon dur©h das Bimetall 1 geöffnet war. Dann 1st die Energiezufi^ir zum Elektrowärmegerät durch die Baheizußg des Bimetalls 16 te©» stimmt.

Die bisher beschriebenen Energieregler arbeiten derart, daß die an ihrer Einstellwelle 11 gewählte Leistung von Beginn des Einschaltens an eingesteuert wird, wenn man von der vernachlässigbar kurzen Zeit absieht, die das Bimetall braucht, um von der Umgebungstemperatur auf die Arbeitetemperatur aufgeheizt zu werden. Es ist häufig erwünscht, nach dem erstmaligen Einschalten des Energieregiere für eine gewisse Zeit das Takten zu unterbinden, so daß dem Elektrowärmegerät die volle Leistung zugeführt und eine kurze Aufheizzelt erreicht wird. ' '

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Das ist bei der Ausführungsform Fig. 6 dadurch ermöglicht , dag bei der der Pig. 5 entsprechenden Schaltung de© Keizwiderstand 5 des Bimetalls 1 ein Heißleiter 20 vorgeschaltet und swisshen letzterem und dem Heizwiderstand eine L^itimg 21 abgezweigt ist, die an einen Utasöhaltkontakt 22 des Schalters 8 führt und einen Widerstand 2? enthält.

Wird nun der Leistungsregler eingeschaltet, so fließt zunächst durch den Heizwiderstand 5 des Bimetalls 1 nur ein schwacher Strom,, der bei weitem nicht zum Betätigen des Schalters 8 ausreicht. Durch den fließenden Strom wird der Heißleiter 20 langsam aufgeheizt, so daß sein Widerstand allmählich abnimmt. Im gleichen Maß steigt die Leistung der Steuerheizung an, bis schließlich nach Erreichen des Gleichgewichtszustandes die Steuerleistung auf ihren Sollwert ansteigt und der Energieregler in Üblicher Weise entsprechend der Einstellung der Einatellwelle 11 taktet. Wird nun der Kontaktgeber 10 geschlossen, so wird der Heizwiderstand 17 des Bimetallgliedes 16 eingeschaltet« Das hat zur Folge, daß fast augenblicklich der Schalter 8 das Elektrowärmegerät und den Heizwiderstand 5 abschaltet und auf den Kontakt 22 umschaltet* sofern das nicht schon von Seiten des Bimetalls 1 geschehen war. Der Widerstand 23 in der Leitung 21 entspricht dem Heizwiderstand 5. Es bleibt also nach Abschalten des letzteren der durch den Heißleiter 20 fließende Strom gleich. Der Heißleiter 20 b&hält also seine bis zum Schalten erreichte Temperatur bei und bleibt also in der Folgezeit unwirksam,

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so daS nach Zurückschalten ä©s Schalters 8 d®r Beginn d<§s Taktens nicht verzögert wird»

Fig. 7 zeigt ein B©ispiel, bei u®m durch einen Tempera turx»egl@r g©bild©fe ist«, Datei \ut gerät eia,© KoQhplßtt® una. ά&τ lischer g 25> dor sieh platt^nkörpers 26 Ie Ts die Kocäplatt® Fühler §5 diur@Ss ©in le.pll3.arip©Sap körper 28 de® EQgl^rs im F®itä3 ©£si©j?

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. niedrigere Fühiert@:Bperatur ansprechende Kontakt 29 und dem Heis£*rid@rsfcajiä 17 der auf die höhere Fühlertemperatur ansprechende Kontakt 30 vorgeschaltet·

Beim Herausdrehen der Eins teilwelle 11 des Energieregler« aus der Aus -S teilung ist der Schalter 8 geschlossen. Die von dem Kontaktgeher 10 beeinflufiten Kontakte 29 und 30 sind offen. Daher bleibe» die Heizwiderstüßd© 5 und 17 zunächst stromlos. Es wird also dem Elektrow&raegerät - einerlei wie die Einstellwelle 11 steht - die volle Heizleistung züge·»* führt. Wenn der Kontakt 29 de« Temperaturreglers schließt» so wird der Heizwiderstand 5 des Bimetalls 1 eingeschaltet· Das hat zur Folge, daß der Energieregler an Schalter 8 die an der Einstellwelle 11 gewählte Heizleistung taktet. Schüret nun noch der Kontakt 30 - weil die Temperatur an Fühler 25 noch angestiegen 1st - so wird auch der Heiswiderstand 17 des Bimetalls 16 eingeschaltet» Bei der erhöhten Leistung der Steuerheizung wird der Schalter 8 offen gehalten, einerlei welche Takteteilung er gerade elngeaosaen hatte. Der Heizstrom des ElektrowirnegerKte 9 ist denn völlig ausgeschaltet und wird erst wieder eingeschaltet, wenn die Temperatur an Fühler 23 so weit abgesunken 1st» daft der zweite Kontakt 30 des Temperaturreglers wieder öffnet« Dann wird dem ElektrowKrmegerat die as Energieregler eingestellte getaktete Energie zugeführt. FKlIt die Temperatur aa Fühler 25 weiter, so Öffnet auch der Kontakt 29» «1t der Folge, dai das Gerät wieder mit der gröit»ögliohen Energie betrieben

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Fig. 8 zeigt eine gleich wirkende Ausftlhrungsfona mit einem einzigen Arbeitsbimetall 1 und einem einsigen auf diesem angeordneten Heizwiderstand 5· Der Kontaktgeber 10 ist wie bei Pig« 7 ©in hydraulischer Temperaturregler mit einem scheibenförmigen Temperaturfühler 25 und einem mit diesem durch ein Kapillarrohr 26 ¥®rbwndenes Ausdeknungekörper, der zwei nacheinander ansprechend« Kontakte 29 und 30 bedient. Dabei sind di® beiden Kontakte 29 und 30 mit dem Heiz&rlderetand 5 ia Reihe g@s©h©lt©t. Ber b©i der niedri geren Fiählerteasperatia? ®aepr@©!ieB«l# Kontakt 29 wird b@l über den Sollwort stelgösd^s
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BAD ORIQtNAJL

Der bei der tieferen Temperatur ansprechende Kontakt 29 kann, wie in Fig. 8 angedeutet« durch einen Zusatzwiderstand 6 überbrückt sein. Dann fließt von Anfang an durch den Heiz» widerstand 5 des Bimetalls 1 ein Strom, der durch den naohge» schalteten Zusatzwiderstand so reduziert ist« daß Je nach Einstellung des Temperaturreglers der Schalter 8 nicht »ehr oder «ine erheblich größere als die an Energieregler eingestellte Leistung taktet. Beim Schließen des Kontaktes 29 wird der Zusatzwiderstand 6 kurzgeschlossen. Nunmehr fließt der Stroa nur noch durch den Heizwiderstand 5, so daß die Leistung der Steuerheizung auf das Maß gesteigert ist« durch das dl· an Energieregler eingestellte Leistung getaktet wird.

Bei den Beispielen Flg. 7 und 8 ist zwischen den von de» Temperaturregler bedienten Kontakt«! 29 und 3JO eine fest· Differenz der Ansprechtespera türen ein justiert. Mach Pig» 9 sind die beiden Kontakte 29 und 30 unabhängig voneinander gegen den fest angeordneten Ausdehnungskörper 28 des Temperaturreglers durch Nocken 37 und 38 eiaar Blnst«llw«ll· 39 anstellbar. Di· Tr«g«r 40 und 41 d«r Kontakte 29 und 30 sind unabhängig voneinander ua ·1η« eeacineaa· feet© Achse 42 schwenkbar. Scnaltstift· 43 und 44 d«r beiden Kontakt· 29 und 30 wirken alt einer Wipp· 45 guwin» die von tat Auadehnungskorper 28 des Temperaturregler« bewegt wird.

Auf diese Weise kann di· Differenz zwischen den Ansprach* temperaturen der beiden Kontakt· 29 und 30 über d·· Binstell-

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angeordnet ist und von de» Kontakt 52 zu oder abgeschaltet wird.

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Anspruch©

1« Leistungssteuerung won Eltktrowanaeger&t©»,, Kochplatten., nit eimmm ein Binotallglied sit heizurag aufweisenden Energieregler usd einet® die Steuer heizimg beeinf luss©M@ia K©nt*lefegefeer_# idadmrch g®k^m->

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5. Leistungssteuerung nach Anspruch 1* dadurch gekennzeichnet» daS der Kontaktgeber ein bein Einschalten des Elektrow&rmegeräts wirksam werdendes Zeitglied ist»

6» Leistungssteuerung nach Anspruch 1 bis 5# dadurch gekean* zeichnet» daß dem am Bimetall angeordneten Heizwider» stand der Steuerheizung ein Zusatzwideretand zugeordnet ist, der durch den Kontaktgeber i» Sinn· einer Erhöhung der Leistung der Steuerheizung schaltbar 1st.

7· Leistungssteuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daS der Zusatzwiderstand alt den Beizwiderstand der Steuerheizung in Reihe geschaltet und durch den Kontaktgeber kurzsehlieSbar 1st (Fig. 1).

8. Leistungssteuerung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet» das der Zusatzwiderstand ebenfalls aa Bimetall angeordnet ist (Fig. 1 und 2).

9· Leistungssteuerung nach Anspruch 6 und 7» dadurch gekennzeichnet, daS der Zusatzwiderstand rom Blaetall getrennt ist.

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10. Leistungssteuerung n&eh kennzeichnet, da$ ä@t siusf Zusatzwiderstanö in β tois S₈ dadurch ge

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I4o Leistungssteuerung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet^ daß öfj? Steuerheizung des Energiereglers ein Heißleiter vorgeschaltet ist, der in Abhängigkeit von der Einschaltdauer dl® Leistung der Steuerheizung erhöht» und daß der die Energiezufuhr zum ElektrowKrmegerKt steuernde Schalter beim Ausschalten über einen Umschalt kontakt dsm Heißleiter einen Widerstand vorschaltet, dei? dem abgeschalteten Haizwidsrs band der Steuerheizung entspricht (Fig. 6). .

15* Leistungssteuerung nach Anspruch 5# dadurch gekennzeichnet, dai der Kontaktgeber eine beim Einschalten des Elektrowä:<*meg@rätes in Gang kommende Zeitschaltuhr ist (Fig. 10).

16. Leistungssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daS dex* als einstellbarer Temperaturregler ausgebildete Kontaktgeber zwei Folgekontakte bedient, wobei der auf die niedrigere Teoperatur ansprechende Kontakt die Steuerheisung den Energieregler* wirksam macht und der auf die höher« Temperatur ansprechend· Kontakt dl· Steuerheizimg auf Dauerbetrieb uase teilt (Fig. 7 und 8).'

17, Leistungssteuerung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet ₉ daS die beiden Folgekontakt« unabhängig voneinander gegen das Ausdehnungsglied des Temperaturregler» durch Nocken einer Steuerwelle anstellbar sind (Fig. 9).

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