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Thermoelektrischer Zeitschalter Die Erfindung betrifft einen thermoelektrischen
Zeitschalter, a nsbesondere für elektrische.Brotröter ohne Röstgutauswerfeinrichtung,
mit einem von einem Heizwiderstand an6estrahlten, fest eingespannten Bimetallstreifen
einem auf eine einstellbare maximale Ausbiegung des Bimetallstreifens ansprechenden
Hilfsschalter zur Abschaltung des Heizwideratandes des Bimetallstreifens, einen
im Brotrösterstromkreis liegenden Hauptschalter, welcher auf eine Rückkehr des Bimetallstreifens
in seine Grundstellung anspricht und hierbei in eine Öffnungsstellung umschaltbar
ist1 und einer von aussen zu betätigenden Einschalthandhabe zur Schliessung des
Hauptschalters und gleichzeitigen Einschaltung des Heizwiderstandes des Bimetallstreifens.
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Es sind bereits Zeitschalter der erwähnten Art bekannt, bei einen
der Bimetallstreifen über mechanische Zwischen glieder, beispielsweise Klinken und
Hebel, auf den Hilfsschalter und den Hauptechalter einwirkt. Die konstruktive Ausbildung
solcher Zeitschalter leitet sich von Zeitschaltern für elektrische Brotrdster mit
östgutauswerfeinrichtung ab, wobei in derartigen Brotröstern ein Energiespeicher,
meist in Form einer zu spannenden Zugfeder, vorgesehen ist, der gleichzeitig die
notwendige Energie zur Betätigung des Zeitschalters liefert, wenn dieser verschiedene
Ansprechstellungen einnimmt. Derartige Zeitschalter
sind einerseits
infolge der grösseren Anzahl notwendiger Bauelemente aufwendig herzustellen, während
andererseits bei-Brotröstern ohne Röstgutau6werfeinrichtung ein Energiespeicher
nicht vorgeschen zu werden braucht. Ausserdem leidet auch die Ansprechgenauigkeit
darunter, dass zwischen stark vorgespannten Teilen erhebliche Reibungskräfte auftreten.
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Um einen demgegenüber verbesserten thermoelektrischen Zeitschalter
zu schaffen, welcher bei möglichst einfachem Aufbau und ohne einen unter merklichem
Arbeitsaufwand.zu spannenden Energiespeicher bei sehr geringen Streuungen präzise
schaltet, wurde bereits vorgeschlagen, daß der Hilfsschalter, welcher als an sich
bekannter Kipp- oder Totpunktschalter ausgebildet ist, zusammen mit dem freien Ende
des in an sich bekannter Weise ein-.seitig eingespannten Bimetallstreifens auslenkbar
gelagert ist und dass in der Bewegungsbahn des Hilfsschalters ein fester Anschlag
vorgesehen ist, welcher bei maximaler Ausbiegung des Bimetallstreifen6 gegen ein
aL dem Hilfsschalter vorgesehenes bmschaltorgan wirksam ist.
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Durch eine derartige Ausbildung eines solchen, nicht zum Stande der
Technik gehörigen vorgeschlagenen Zeitschalters läßt sich erreichen, daß ohne Verwendung
von Klinken, Hebeln oder sonstigen mechanischen Zwischenbauelmenten der Hilfsschalter
unmittelbar durch den Bimetallstreifen umgeschaltet wird. Der Hilfsschalter kann
als Mikroschalter mit geringer Reibung und damit geringer Streuung ausgebildet werden;
die erforderliche Arbeit zum Umschalten des Hilfsschaltera in die eine oder andere
Stellung kann niedrig gehalten werden.
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Bei diesem nicht zum Stande der Technik gehörigen vorgeschlagenen
Zeitschalter ist gemäss einem bevorzugten Ausführungsteispiel der Hauptschalter
als Totpunktschalter mit einem chaltorgan
au6gobildet, das mit
einem entsprechenden Umschaltorgen des (gemäss den obigen Erläuterungen ebenfalls
als Totpunktschalter ausgebildeten) Hilfsschalters zusammenwirkt Da der Hauptschalter
wesentlich höhere Leistungen und 6pannungen als der Hilfaschalter zu steuern hat,
stellt die Ausbildung des Hauptschalters als Totpunktschalter einen beachtlichen
Lostenfaktor fUr den thermolektrischen Zeitschalter insgesamt dar. Es ist daher
anzustreben, eine solche Ausbildungsform des thermoelektrischen Zeitschalters zu
entwickeln, bei welcher der Hauptschalter als normales Federkoutektschalter ausgebildet
werden kern.
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Forner ist gemäss einer bevorzugten Ausbildungsform des nicht zum
Stande der Technik gehörigen vorgeschlagenen Zeitschalters der Hilfsschalter an
dci freien Ende des Bimetallstreifens selbst befestigt. Rat die Temperatur des Bimetallstreifens
nach anfänglicher Erwärmung seitens des zugeordneten Heizwiderstandes ihren Endwert
erricht, so ist die Ausbiegungsgeschwindigkeit des Bimetallstreifens zu Beginn des
Ausbiegungsweges verhältnismässig hoch und sinkt danach immer stärker ab, während
andererseits bei üblicher Einstellung des thermoelektrischen Zeitschalters die Umschaltung
des Hilfsschalters im Siare einer Abschaltung des Heizwiderstandes des Bimetallstreifens
erst ziemlich am Ende des Ausbiegungsweges des Bimetallstreifens erfolst. Dies wiederum
führt zu einer reduzierten Schaltgenauigkeit, deren Verbesserung bei dem nicht zum
Stande der Technik gebörigen vorgeschlagenen thernsoelektrischen Zeitschalter ebenfalls
anzustreben ist.
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Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines gegenüber
den nicht zum Stande der Technik gehörigen vorgeecblagenen Zeitschalter weiter verbesserter.
Zeitschalters, welcher in erster Linie eine einfachere AusSilrtung den Hauptschalters
in
Form eines üblichen Blattfederschalters ermöglicht. Erreicht
wird dies im wesentlichen dadurch. daß die Einschalthandhabe in an sich bekannter
Weise als schwenkbaren Spannhebel ausgebildet ist, daß der Spannhebel im Bereich
seines freien Endabschnitts einen Verriegelungsvorsprung im Bewegungsbereich einer
Fangklinke aufweist, die zur Festhaltung des Spannhebels in einer der Schließstellung
des Hauptschalters entsprechenden Stellung eingerichtet ist, und daß an der Fangklinke
ein in die Bewegungsbahn aes Hjlfsschalters ragender Auslöserarm ausgebildet ist,
welcher nach Abschaltung des Reizwiderstandes des Bimetallstreifens bei oder vor
Rückkehr des Hilfsschalters in seine Grundstellung im Sinne einer Schwenkung der
Fangklinke in die Freigabestellung auslenkbar ist Da der Spannhebel von Hand betätigt
wird und somit genügend Kraft zum Spannen zur Verfügung steht, läßt sich der Hauptschalter
in Form eines einfachen, robusten Schalters, vorzugsweise Blattfederschalters, mit
verhältnismässig hohem Kraftbedarf, jedoch verhältnismässig niedrigen Herstellungskosten
ausbilden.
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Gemäss einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung läßt sich die
Schaltgenauigkeit des Hilfsschalters im wesentlichen dadurch vorbessern, daß der
Hilfsschalter an dem freien Ende eines zu der freien Ende des Bimetallstreifens
hin vorgespannten, einseiting eingespannten oder gelagerten Schalterschwenkarmes
angeerdnet ist und der Bimetallstreifen bei Ausbiegung gegen einen Borührungspunkt
des Schalterschwenkarmes angliegt, dessen Abstand zu dem freien Ende des Schalterschwenkarmes
wesentlich grösser als zu dessen singespammtem bzw. gelagertem Ende ist, wobei das
Abstandsverhältnis versugsweise etwa 1:3 beträgt. Durch eine derartige Ausbildung
läßt sich erreichen, daß die Umfangsgesekwindigkeit des den Hilfsschalter tragenden
freien Endes des Schalterschwenkarmes wegen das gewählten Abstandsverhältnisses
such dann noch relativ hoch ist, wenn der Bimetallstreifen seine
volle
Ausbiagung nahezu caer gänzlich erreicht hat, so daß geringen Änderungen in der
Ausbiegung des Bimetallstreifens grosse durchlaufene Wege des Hilfsschalters entsprechen,
was zu einer verbesserten Umschaltgenauigkeit führt.
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nie Erfindung ist nachstehend an Band der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen thermoelektrischen
Zeitschalters in Draufsicht sowie in Grundetellung, Fig. 2 den Schalter nach Fig.
1 in einer ersten Betriebsstellung entsprechend dem Beginn einer Einschaltung eines
zugeordneten Verbrauchers, beispielsweise Rösters, Fig. 3 den Schalter nach Fig.
1, 2 einer in zeitlich hinter der Betriebsstellung nach Fig. 2 zu erreichenden weiteren
Betriebsstellung entsprechend einer vollen Ausbiegung einen Bimetallstreifens unmittelbar
nach Abschaltung eines diesem zugeordneten Heizwiderstandes.
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Auf einer Grundplatte 50 ist ein von einem umgebenden Heizwiderstand
1 angestrahlter Bimetallstreifen 2 einseitig an einem WinkelstUck 3 mittels einer
Schraube 4 eingespannt. Ein als Kipp- oder Totpunktschalter austgebildeter Hilfsschalter
5 ist an den freien Ende eines zu dem freien Ende des Bimetallstrei.
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fens 2 hin mittels einer Zugfeder 51 vorgespannten, einseitig ui einen
Zapfen 52 gelagerten Schalterschwenkarmes 53 angeordnet, welcher in Grundstellung
gegen einen ortsfesten Anschlag 54 anliegt An den freien Ende des Bimetallstreifens
2 ist ein Stift 55 vorgesehen, welcher in der Grundstellung gemäss Fig. 1 einen
einstellbaren Abstand zu dem Schalterschwenkarm 53 aufweist.
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Der Atstand des an dem freien Ende des Bimetallstreifens 2 vorgesehenen
Stiftes 55 gegenüber dem den Schalterschwenkarm 53 lagernden Zapfen 52 beträgt gemäß
einer bevorzugten .Ausführungsform lediglich etwa 1/3 des Abstandes von dem Stift
55 zu dem gegen den Auslöserstift 65 zur Anglage bestimmten Abschnitt des Federbügels
9 des Hilfsschalters 5.
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Der HiJfsschalter 5 umfasst in an sich bekannter Weise zwei starre
Kontaktbügel 8, 8', von denen lediglich der Kontaktbtigel 8 elektrisch wirksam ist,
und einen langen beweglichen Federbdgel 9 nebst einer einstückig hiermit ausgebildeten
Kontaktfederzunge 10, deren freies Ende über eine halbkreisförmige Totpunktfeder
11 an den Federbügel 9 angelenkt ist. Der Kontaktbügel 8', welcher keine elektrische
Punktion hat, begrenzt eine Auslenkbewegung des Federbügels 9 in Blickrichtung von
Fig. 1 nach unten. Der Kontaktbügei 8 sowie der Federbügel 9 sind mittels eines
Isolierblockes 13 gegeneinander sowie gegenüber dem Schalterschwenkarm 53 isoliert
befestigt.
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Ein Hauptschalter 5a ist an einem auf der Grundplatte 50 vorgesehenen
Isolierblock 56 befestigt und liegt in Reihe zu einem Rösterheizwiderstand 20 an
einem Netzstecker 19. Der Heizwiderstand 1 des Bimetallstreifens 2 liegt in Reihe
mit dem Rösterwiderstand 20 sowie dem Hauptschalter 5a ebenfalls an dem Netzstecker
19 und ist in der Grundstellung gemäss Fig. 1 durch den Hilfsschalter 5 kurzgeschlossen.
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Um einen auf der Grundplatte 50 vorgesehenen Zapfen 57 ist ein Spannhebel
58 schwenkbar gelagert, welcher einen zu dem Hauptschalter 5a verlaufenden Ansatz
59 aufweist. Ein an dem freien Ende des Ansatzes 59 vorgesehener Anschlagstift 6o
liegt gegen einen Federbügel des Hauptschalters 55 an und wird von diesem in jeder
Betriebsstellung in die Grundstellung gemäss Fig. 1 vorgespannt. Im Bereich seines
freien Endabschnitts weist der
Spannhebel 58 einen Verriegelungsvorsprung
61 im Bewegungsbereich einer Fangklinke 62 auf. die zur Festhaltung des Spannhebels
58 in einer der Schließstellung des Hauptschalters 5a entsprechenden Stellung (Fig.
2. 3) eingerichtet ist.
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An der Fangklinke 62, welche um einen auf der Grundplatte 50 festen
Zapfen 63 schwenkbar gelagert und im Sinne eines den Zapfen 63 umgebenden gekrümmten
Pfeiles mittels einer (nicht veranschaulichten) Torsionsfeder vorgespannt iet, ißt
ein in die Bewegungsbahn des Hilfsschalters 5 ragender Auslöserarm 64 nebst einem
an dessen freien Ende vorgesehenen Auslöserstift 65 vorgesehen, welcher nach Abschaltung
des Heizwiderstandes 1 des Bimetallstreifens 2 bei oder vor Rückkehr des Hilfsschalters
5 in seine Grundstellung im Sinne einer Schwenku4g der Fangklinke 62 ia die Freigabestellung
auslenkbar ist.
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An der Fangklinke 62 ist ein Handauslöserarm 66 ausgebildet, welcher
sich ii Schwenkbereich eines Armes 69 eines an dem freien Endabschnitt des Spannhebols
58 gelagerten, dort mittels Vorsprüngen 68, 69 auf einen verhältnismässig geringen
Schwenkwinkel festgelegten Handauslösehebels 70 befindet. An einem nicht im Bereich
des Handauslöserarmes 66 liegenden Arm des Handauslösehebels 70, welcher nach aussen
ragt, ist eine (nicht veranschaulichte) Bedienungshandhabe zum wahlweisen Spannen
und Auslösen des Spannhebels 58 unabhängig von dem Bimetallstreifen 2 vorgesehen.
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Der Spannkabel 58 weist einen gegen den Auslöserarm 64 der Fangklinke
62 wirksamem Anschlagvorsprung 72 sur Bewegung der Fangklinke 62 in die Verriegelungsstellung
beim Spannen des Spannhebels 58 auf. Durch den Anschlagvorsprung 72 ist es beim
Spannen des Spannhebels 58 sowie bei in Grundstellung befindlichem Bimetallstreifen
2 nebst entsprechender Lage des Hilfsschalters 5 (Fig. 1) möglich, diesen bei Bewegung
der Fangklinke in die Verriegelungsstellung (Fig. 2) als Folge einer Auslenkung
des
Spawihebels 58 in eine einer Einschaltung des Reizwiderstandes
1 des Bimetallstreifens 2 entsprechende Einstellung (Fig.2) zu bringen, indem mittele
des Auslöserstiftes 65 gegen den Federbügei 9 des Hilfsschalters 5 eine entsprechende
Kraft ausgeübt wird. Hierbei ist diejenige Kraft, welche notwendig ist, um den Hilfsschalter
5 in eine der Abschaltung des Heizwiderstandes 1 des Bimetallstreifens 2 entsprechende
Stellung zu bringen (Übergang aus der Stellung nach Fig. 2 in diejenige nach Fig.
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3) wesentlich geringer als die zur Betätigung in Umkehrrichtung (Umschaltung
aus der Stellung von, Fig. 1 in diejenige nach Fig. 2) erforderliche Kraft ausgelegt.
Der Hilfsschalter 5 ist daher in der Lage, mittels des Federbügels 9 durch Anschlag
an den Luslöserstift 65 die Fangklinke 62 aus der Stellung geräte Fig. 3 in diejenige
nach Fig. 1 zu verschwenken, wenn sich der Bimetallstreifen 2 nach Kurzschliessung
von dessen Heizwiderstand 1 nebst entsprechender Abkühlungh in die Grundstellung
gemäss Fig. 1 zurückbewegt.
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Durch zwei an der Grundplatte 50 vorgesehene Lappen 75, 76 verläuft
drehbar eine in Axialrichtung festgelegte Welle 77, deren eines (abgebrochen dargestelltes)
Ende sur Aufnahme eines (nicht veranschaulichten) Einstellknebels bestimmt ist und
deren anderes Ende eine Kurvenscheibe 78 mit einem über einen bestimmten Winkelbereich,
beispielsweise 2700, monoton zunehmenden Radiusvektor undrehbar aufnimmt. nie Kurvenscheibe
78 bildet einen Festanschlag flir den Hilfeochsiter 5 bzw. dessen Federbügel 9,
wenn dieser nach genügender Ausbiegung des Bimetallstreifens 2 ausgehend von der
Betriebsstellung nach Fig. 2. gegen eine bestimmte Umfangsstelle der Kirvenscheibe
78 anschlägt, welche sich in des Bewegungsbereich des Federbügels 9 befindet. Je
nach der Einstellung der Welle 77 ist die zur Umschaltung des Hilfsschalters 5 erforderliche
Ausbiegung des Bimetallstreifens 2 mehr oder minder gross. Daher ist die Gesamteinschaltzeit
des Röstwiderstandes 20 für die Einstellung der Kurvenscheibe 78 genau bestimmt.
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Um ausgehend von der arundetellung nach Fig. 1 den Rösterwiderstand
20 einzuschalten, wird die an dem Arm 71 vorgesehene (nicht veranschaulichte) Handhabe
in Blickrichtung von Fig. 1 nach oben gedrückt. Hierbei erfolgt eine Verschwenkung
des Spannhebels 58 nebst dessen Verriegelungsvorsprung 61 in Blickrichtung von Fig.
1 ebenfalls nach oben, bis der Anschlagvor -sprung 72 des Spannhebels 58 gegen den
Auslöserarm 64 der Fangklinke 62 anschlägt Bei weiterer Verschwenkung des Spannhebels
58-nach oben erfolgt über den Anschlagvorsprung 72, den Auslöserarm 64 sowie den
Auslöserstift 65 eine Auslenkung des Federbügels 9 des Hilfsschalters 5, bis dieser
aus der Stellung gemäss Fig. 1, welche einer Kurzschließung des Heizwiderstandes
1 des Bimetallstreifens 2 entspricht, in die Stellung gesäß Fig. 2 urschnappt, welche
einer Offnung des Bilfsschalters 5 und damit einer Wirksasiachung des Heizwiderstandes
1 entspricht. Die Kraft der Feder 51 ist so groß, daß beim Spannen des Spannhebels
58 eine Umschaltung des Hilfsschalters 5 in jedem Fall erfolgen kann.
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Gleichzeitig wird bei Verschwenkung des Spannhebels 58 nach oben über
den Ansatz 59 sowie den Anschlagstift 60 der Hauptschalter 5a geschlossen, so daß
ein Stromkreis von dem Netzstecker 19 über den Röste,rwiderstand 20, den Hauptschalter
5a und den Reizwiderstand 1 des Bimetallstreifens 2 geschlossen wird. Bei genügend
weiter Auslenkung des Spannhebels 58 nach oben erfolgt schliesslich eine Verriegelung
des Vorriegelungsvorsprunges 61 durch die Fangklinke 62.
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Ausgehend von der Betriebsstellung nach Fig. 2 wird nunmehr der Bimetallstreifen
beheizt, wobei sich dessen freies Ende mit dem Stift 55 in Blickrichtung von Fig.
2 nach oben ausbiegt. Diese Ausbiegung hat auf einer ersten Wegstrecke, solange
der Stift 55 nicht gegen den Schalterschwenkarm 53-zur Anlage kommt, keinerlei Folgen.
Nach Anlage des Stiftes 55 gegen den Schalterschwenkarm 53 wird dieser nunmehr entgegen
der Kraft der Feder 51 ebenfalls nach oben ausgelenkt, wobei sich der Federbügel
9 des
Milfsschalters 5 der Kurvenscheibe z8 nähert unu schliesslich
gegen diese anschlägt. Bei weiterer Auslenkung des Bimetallstreifens 2 nebst de.
Schalterschwenkarm 53 sowie dem Hilfsschalter 5 erfolgt schiesslich ein Umschnappen
des Hilfsschalters 5 in die Betriebsstellung gemäss Fig. 3, wobei nunmehr der Heizwiderstand
1 des Bimetallstreifens 2 kurzgeschlossen wird.
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Nunmehr kühlt sich der Bisetallstreifen 2 ausgehend von der Stellung
nach Fig. 3 ab, wobei der Schalterschwenkarw 53 nebst dem Hilfsschalter 5 der Bewegung
des Bimetallstreifens 2 solange folgt, bis der Schalterschwenkarm 53 den ortsfesten
Anschlag 54 erreicht. Vorher gelangt jedoch bereits der Federbügel 9 des Hilfsschalters
5 zum Anschlag gegen den Auslöserstift 65 des Auslöserarmes 8 64 der Fangklinke
62. Da der Hilfsschalter 5 Zul Umschalten aus der Betriebsstellung gemäss Fig. 3
in diejenige gemäss Fig. 1 eine verhältnisiässig hohe Kraft erfordert, erfolgt bei.
Anschlagen des Federbügels 9 gegen den Auslöserstift 65 keine Umschaltung des Hilfsschalters
5, sondern es wird vielmehr die Fangklinke 62 entgegen der Richtung des gekrümmten
Pfeiles verschwenkt, bis der Verriegelung60 vorsprung 61 freigegeben wird und der
Spannhebel 58 nach unten schnappt. Dadurch wird gleichzeitig der Hauptschalter 5a
geöffnet, so dass der gesamte Stromkreis des Rösterwiderstandes 20 unterbrochen
wird. Damit ist im wesentlichen wiederum die Betriebsstellung nach Fig. 1 erreicht.
Der Bimetallstreifen 2 bewegt sich mit seinem freien Ende noch bis zum Erreichen
der normalen Umgebungstemperatur in seine ursprüngliche Grundstellung zurück, wobei
schliesslich der Stift 55 von dem Schalterschwenkari 53 abhobt, wie dies in Fig.
1 veranschaulicht ist.
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Soll in gewissen Fällen der Stromkreis des Rösterwiderstandes 20 schon
vor Erreichen der normalen Schaltzeit unterbrochen werden, so kann ausgehend von
der Betriebsstellung nach Fig. 2 der Arm 71 des Handauslösehebele 70 in Blickrichtung
von Fig. 2 nach unten gedrückt werden. Dadurch achlägt der Arm 67 des Handauslösehebels
70
gegen den Handauslöserarm 66 der Fangklike 62 und verschwenkt diese entgegen der
Richtung des gekrümmten Pfeiles, so daß eine sofortige Freigabe des Verriegelungsvorsprunges
61 erfolgt, wonach der Spannhebel 58 nach unten schnappt und der Hauptschalter 5a
geöffnet wird. Damit ist die Grundstellung nach Fig. 1 erreicht, jedoch mit der
Ausnahme, -dab der Heizwiderstand des Bimetallstreifens 2 durch den Hilfsschalter
5 nicht kurzegeschlossen ist. Dies hat indessen keinerlei Bedeutung, weil beim nächsten
Einschalten durch Verschwenkung des Spannhebels 58 nach oben die nunmehr erreichte
Betriebsstellung genau wieder derjenigen nach Fig. 2 entspricht.
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Es war bei disser letsterwähnten Auslenkung des Spannhebels 58 lediglich
unnötig, über die Fangklinke 62 sowie deren Auslöserarm 64 nebat Auslöserstift 65
den Hilfsschalter 5 vor dem Einresten des Verriegelungsvorsprunges in der Faagklinke
62 ussuschalten.