DE1920551B2

DE1920551B2 - Regler fuer elektrowaermegeraete

Info

Publication number: DE1920551B2
Application number: DE19691920551
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-04-23
Filing date: 1969-04-23
Publication date: 1972-04-20
Also published as: DE1920551C3; DE1920551A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Temperaturregler für Hlcklmwärmcgcrätc, insbesondere für Elektrokochplatten mit einem Ausdehnungsglied, das mit einem Temperaturfühler am Elektrowärniegerät in Verbindung steht und mit einem in Abhängigkeit von dem dem Elektrowärniegeriit zugeführten Strom beheizten Ausdehnungselement (Quantelelement), wobei Ausdehnungselement (Quantelelement) und Ausdehnungsglied auf einen elektrischen Schalter, insbesondere einen Schnappschalter, einwirken und wobei ein manuell betätigbares Regelgestänge, insbesondere eine

ίο Schraubspindel, vorhanden ist, das der Einstellung entsprechend linear abhängig auf Ausdehnungsglied. Ausdehnungselement (Quantelelement) bzw. Schalter zu·· Einstellung der Temperatur einwirkt.

Derartige Regler sind als Regler für Elektrokochplatten bekanntgeworden. Sie besitzen beispielsweise ein elektrisch beheiztes Bimetall, das auf den Druckpunkt eines Schnappschalter einwirkt und von dem Kochstrom durchflossen wird. Dei Kochstrom wird von dem Schnappschalter ein- bzw. ausgcschaltet. Die Lage des Bimetalls in bezug auf den Schnappschalter ist über ein Regelgestänge veränderbar, um verschiedene Leistungen einstellen zu können. Beim Einschalten der Kochplatte wird das Bimetall beheizt und wirkt dann in Ausschaltrichtung auf den Schnappschalter ein. Nach dem Ausschalten kühlt sich das Bimetall ab und schaltet dementsprechend den Kochstrom wieder ein. Es wird somit eine Aussetzregelung geschaffen. Diese Art der Regelung wird auch als »Quantelung« bezeichnet. Die bekannten Regler arbeiten außerdem mit einem Temperaturfühler zusammen, der auf die Temperatur der Kochplatte bzw. des Kochgutes anspricht. Diese Temperaturfühler bestehen meist aus einer Fühlerdose und einem als Membrandose ausgebildeten Ausdehnungsglied, das über ein Kapillarrohr mit dem Temperaturfühler verbunden ist. Das Ausdehnungselement und das Ausdehnungsglieo sind hintereinandergeschaltet, so daß ihre Ausdehnungsbewegungen in gleicher Richtung auf den Schalter einwirken.

Derartige Regler arbeiten sehr zuverlässig und weitgehend zufriedenstellend, es ergibt sich jedoch eine Schwierigkeit, die insbesondere bei dem Einsatz dieser Regler zur Regelung von elektrischen Kochplatten stört. Zum Ansteuern eines bestimmten Temperaturwertes. beispielsweise dem Kochpunkt von Wasser, das sich in einem Behälter auf der Elektrokochplatte befindet, wird eine relativ lange Zeit benotigt. Der Kochstrom wird nämlich schon vor dem Er. eichen des erwünschten Temperaturwertes abgeschaltet, da das Ausdehnungsglied beim Einschalten des Kochstromes ebenfalls aufgeheizt wird. Nach der Abschaltung muß sich das Ausdehniingselement erst wieder abkühlen, bevor der Kochstrom erneut eingeschaltet wird. Die Aufheizkurve steigt dann nur langsam auf die erwünschte Temperatur an. Ein gewisser Ausgleich findet zwar dadurch statt, daß die Elektrokochplatten eine gewisse Wärmekapazität haben, die dazu mithilft, die Lücke zwischen dem Abschalten des Kochstromes und dem erwünschten Temperatur· wert zu überspringen, bei Strahlungskochplatten oder anderen Heizgeräten ohne große Wärmekapazität findet dieser Ausgleich jedoch nicht statt. Außerdem ist es wünschenswert, die Wärmekapazität einer Kochplatte so klein wie möglich zu halten.

Die Ausdehniingselemente haben die Eigenschaft, bei der Annäherung an ihre höchste Temperatur nur noch geringe Ausdehniingswegc zu liefern. Bei einer Regelung im oberen Leistungsbereich ist es daher er-

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(„rdL-rlkh. ausreichende Wege zur Verfügung n\ ha- Wiirmekapa/.ilät »überschössen«. Im oberen Leibe,,, um -nie sichere LeistungSL|imiiieliiiig vornehmen siungshemch dagegen wird das Ausdehnungselemeni JU Koiin-.-ri. stärker beheizt, so daß seine Ausdehnungswege grö-

Hics,- I orderungen widersprechen sich direkt. ßer weiden und eine zuverlässige Regelung mit einem

Wird ,-Mi großer Ausdelinungsweg Jür das Ausdeh- 5 vorteilhaft als Schraubspindel auszubildenden Regel-

„un^L-'.-meni gewählt, so kann eine sichere Ansteue- gestänge möglich ist.

rung L-.-.- bestimmten lemperaiurweries nicht vor- Der~Hilfskontakt verteuert die Bauart des Reglers

genon,:.:.-n ^alen, und wird ei:, kleiner Ausdeh- kaum, da ohnehin zwei Schaltkonlaklc vorhanden

niingM- ; i:ewa,..t, so ist im oberen Temperature- sind, die bei Ausschaltung des Elektrowärmegerätes

reich l··· nc einwandtreie Regelung möglich. Die bis- io das Netz auf beiden Polen abschaltet. Es hat sich

herigei. ! o.Mingen stellten daher einen Kompromiß herausaestellt, daß bei der Umschaltung der Behei-

dar. ck meist auf eine schnelle Ansteuerung des ge- zuna für das Ausdehnunuselement kein nennenswer-

wünsu'-'.-n lemperaturwertes verzichtet. Eine cewis- ter "Sprune in der Charakteristik der Leislungsrege-

se Ah: -ic konntf nur eine degressive Kurvensteue- lune auftritt.

rung i. Regelgestänge schaffen. Eine solche Kurve 15 Vorzuesweise erfolgt die Einschaltung der stärkeist jcl! ü ein schwierig herzustellendes Präzisionsteil. ren Beheizung bei etwa ¹Ai bis '/2 der vollen Leistung Außer· ;n kompliziert ein derartiges Regelgestänge des Elektrowärmegerätes. Damit ist sichergestellt, den \;:;i)du des gesamten Reglers. Einen weiteren daß die zum Ansteuern eines einzuhaltenden Tempe-StöreiP^!!uß stellt die Rückwirkung der Temperatur raturwertes benötigten Reglerstel!>mgen im Bereich der K.-.-nplatte auf den Temperaturfühler dar, da es 20 der schwachen Beheizung liegen,
meist ", ,--in möglich ist, ausschließlich die ^empera- Die Beheizung im oberen Leistungsbereich des Regturdes kochgutes abzufühlen. l_ers beträgt vorteilhaft das Zwei- bis Vierfache der

Es i ' ferner ein Regler bekanntgeworden, bei dem Beheizung im unteren Leistungsbereich. Durch diese

ein VO- ; land betätigbarer Zeitschalter einen Wider- relativ starken Unterschiede in der Beheizung wird

stand < - -timmt, so daß dem Regler eine höhere Ein- 25 gleichzeitig erreicht, daß der Regler, der überwiegend

stelltei ücratur vorgetäuscht wird. Mit dieser Ein- fm unteren Bereich benutzt wird, thermisch geringer

richtung soll eine schnelle Aufheizung einer elektri- beansprucht wird.

sehen >. aomatikplatte sichergestellt werden. Es ist je- Nach einem Merkmal in der weiteren Ausgestal-

doch c.-./'.ι stets eine besondere Einstellung und/oder tung der Erfindung kann die Einschaltung der niedri-

BetätiL· .,g des Zeitschalters erforderlich. Die vorgc- zo gen Leistung durch Parallelschaltung eines Wider-

nannk.i Probleme werden dadurch nicht behoben. Standes erfolgen. Eine solche Anordnung hat den

Es n,l weiterhin reine Energieregler bekannt, bei Vorteil, daß das meist sehr kleine Ausdehnungseledenen e,n Thermostatschalter über einen Regelwider- ment wie bisher mit einer einfachen Beheizung gestand :Mcuert wird. Auch die Steuerung des Ther- baut sein kann, während der Widerstand vom Baumostais halters über einen Bimetallschutzschalter ist 35 aufwand her kaum ins Gewicht fällt. Der Widerstand bekanntgeworden. Im ersten Falle ist nur eine reine kann auch vorteilhaft außerhalb des Reglergchäuses Energie regelung möglich, während in dem zuletzt be- angeordnet sein, so daß dieses insgesamt geringer schrieboncn Fall lediglich eine Schutzschaltung ge- thermisch beansprucht wird.

schaffen wird, die zur Regelung einer Kochplatte Der Widerstand kann jedoch ganz eingespart wer-

nicht einsetzbar ist. Auch die Kombination beider 40 den, wenn das Ausdehnungselement mit zwei Heiz-

Arten führt nicht zu einem Regler, der die obenge- wicklungen versehen wird, von denen eine die nied-

nannten Probleme löst. rige Leistung bringt, während beide zusammen die

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Regler volle Leistung ergeben können.

der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der eine si- Einige Ausführungsbeispiele nach der Erfindung

chere Ansteuerung eines bestimmten Tcmperaturwcr- 45 sind in der Zeichnung dargestellt und werden im fol-

tes, insbesondere des Kochpunktes von Wasser, er- genden näher erläutert.

moglichi und der im oberen Leistungsbereich der Es zeigt

Kochplatte eine gute Rcgclmöglichkcit schafft. F i g. 1 einen schematischen Schnitt durch einen

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch Regler mit einer ebenfalls schematischen Darstellung

gelöst, daß üas Regelgestänge einen Hilfskontakt bc- 50 seiner Schaltung,

tätigt, der eine Zusatz-Beheizung des Ausdehnungs- F \ g. 2 ein Schaltbild eines Reglers in ausgeschal-

clemcntcs (Quantelelementes) im oberen Leistungs- tetem Zustand,

bereich bewirkt. Fig. 3 ein Schaltbild entsprechend Fig. 1 eines

Das Ansteuern eines bestimmten Tempcraturwer- Reglers in seinem unteren Leistungsbereich und
tes mit anschließendem Einhalten dieses Temperatur- 55 Fig. 4 ein Schaltbild entsprechend F i g. 1 eines wertes erfordert eine meist nur geringe Leistung für Reglers in seinen? oberen Leistungsbcrcich.
das Einhalten des Temperaturwertes. Diese Regel- In F i g. 1 ist ein Regler dargestellt, der einen elckmöglichkcit wird also im unteren Le^:~ ungsbcrcich frischen Schnappschalter 11 besitzt. Auf den Druckbetrieben. Beispielsweise beträgt die Weiterkochlei- punkt 17 des Schnappschalter 11 wirkt ein Hebel stung bei einer Elektrokochplatte von 2000 Watt nur 60 ein, an dessen anderem Ende ein Aiisdehnungscleetwa Vm der vollen Leistung. In diesem Bereich hat ment 16 angeschlossen ist. Dieses ist kraftschlüssig das geringer beheizte Ausdchnungselcment einen zwischen den ersten und einen zweiten Hebel zwiklcincrcn Ausdelinungsweg. Dieser Weg, der sich zu schcngeschaltet. Beide Hebel sind um die gleiche dem Ausdchnungswcg Jis Ausdehmiiigsglicdes ad- Achse schwenkbar gelagert.

diert, ermöglicht es also, daß die Abschaltung erst 65 Das Ausdehnungsclement 16, das im dargestellten

sehr kurz vor dem Erreichen des gewünschten Tem- Beispiel aus einer Ausdehnungshülse aus einem Ma-

perattirwcrtcs erfolgt. Diese geringe Spanne wird terial mit hohem thermischem Ausdehnungskoeffi·'

auch von einem Elektrowärmegerät mit geringer zienten und einem darin liegenden Stab mit geringem

hermiscliem Ausdehnungskaeffizi.-nten besteht, ist kraftschlüssig /wischen die beiden Hebel geschaltet. Das Ausdehnungselement 16 besitzt eine elektrische Widerstandsheizung, der über zwei Schellen 51. 52 Strom zugeführt werden kann. Auf den zweiten Hebel wirkt ein Ausdehnungsglied 40 ein. das aus einer Menibran-Druckdose besteht. Diese ist mit einem Kapillarrohr 41 an einen Temperaturfühler 42 angeschlossen, die in Abhängigkeit von der Temperatur eines Elcktrowärniegerätes 30 beheizt ist. Im vorliegenden Falle wurde als bevorzugtes Ausführungsbeispiel das Elektrowärmegerät 30 als eine Elektrokochplatte dargestellt, in deren unbeheizter Mittelzone der Temperaturfühler 42 angeordnet ist. Auf das Ausdehnungsglied 40 wirkt ein Regelgestänge 22 ein. das im vorliegenden Falle als eine Schraubspindel ausgebildet ist. die mit einer Mutter 25 zusammenwirkt. Auf dem Rcglergestänge sind an einer Hülse 53 nicht dargestellte Schaltnocken befestigt, die auf Kontakte 27. 28, 29 einwirken können. Das Reglergestänge 22 wird über einen Bedienungsknopf 33 betätigt. In die Schraubspindel ist vorzugsweise eine aus Ausdehnungshülse und Stab mit geringer Ausdehnung bestehende thermische Kompensation eingebaut.

Die Kochplatte 30 wird aus zwei elektrischen Zuleitungen 31, 32 gespeist. Die Schaltkontakte 27, 28 bilden eine doppelpolige Abschaltung, die die Kochplatte und den Regler in ausgeschaltetem Zustand von den Zuleitungen 31, 32 elektrisch abtrennt. Der Strom wird der Kochplatte 30 über die Kontakte des Schalters 11 und die Beheizung 54 des Ausdehnungselementes 16 zugeführt. Parallel zu der Beheizung 54 liegt ein Schaltkontakt 29, der einen im folgenden noch näher erläuterten Hilfskontakt bildet. Der in der Zeichnung dargestellte Regler arbeitet wie folgt:

Im ausgeschalteten Zustand sind die Kontakte des Schalters 11. die doppelpolige Abschaltung 27. 28 und der Hilfskontakt 29 offen, und die Kochplatte ist stromlos. In dieser Stellung ist die Schraubspindel mittels des Betätigungsknopfes 33 so gedreiit, daß der von ihr auf den Druckpunkt 17 des Schalters 11 ausgeübte Druck den Schalter 11 in geöffneter Stellung hält. Die Schraubspindel 22 ist in dieser Stellung am weitesten in die Mutter 25 hineingeschraubt. Die auf der Schraubspindel 22 angeordneten Nocken halten die Kontakte 27. 28. 29 offen (F i g. 2). Beim Einschalten (F i g. 3) durch Drehung der Spindel mittels des Bedienungsknopfes 33 werden die beiden Schahkontakte 27. 28 für die doppelpolige Abschaltung eingeschaltet. Gleichzeitig wird die Schraubspindel so weil aus der Mutter 25 hinausgeschraubt. so daß das Ausdehnungsglied 40 und das Ausdehnungselement 16. die in der schematischen Darstellung hintereinander angeordnet sind, nachgeben können und der Schalter 11 unter der Wirkung seiner Feder einschaltet. In F i g. 3 ist eine Schaltstellung dargestellt, die zu einem unteren Leistungsbereich des Reglers gehört und beispielsweise der Aufheizung eines Behälters mit Wasser mit anschließendem leichtem Vv eiterkochen entspricht.

Bei der Einschaltung des Reglers wurde außer den Kontakten 27. 28 gleichzeitig der Hilfskontakt 29 geschlossen. Der Strom aus den Zuleitungen 31. 32 fließt daher sowohl über die Beheizung 54 des Ausdehnungselementes 16 als auch über einen Widerstand 50 zu der Kochplatte 30. Der Widerstand 50 ist im vorliegenden Falle (F i g. 1) außerhalb des Reglergehäuses angebracht. Durch die Parallelschaltung des Widerstandes 50 wird das Ausdehnungselement 16 in diesem Leistungsbereich schwächer beheizt, als es der Auslegung seiner Beheizung entspricht.

Durch die Beheizung des Ausdehnungselementes 16 dehnt sich dieses, das in den F i g. 2 bis 4 als einfacher Ausdehnungsstab dargestellt ist, aus und wirkt in Ausschaltrichtung auf den Schnappschalter 11 en. Durch die Beheizung der Kochplatte wird gleich/eilig

ίο die Temperatur des Kochgutes erhöht. Die in dem Temperaturfühler 42 befindliche Ausdehnungsflussigkeit dehnt sich aus und übt über das Kapillarrohr 41 einen erhöhten Druck auf das Ausdehnungsglied 40 aus. Die beiden Ausdehnungswege addieren sich.

Wenn sie ausreichend groß sind, wird der Schalter 11 abgeschaltet. Es ist zu erkennen, daß der Schalter bereits abschaltet, wenn die Temperatur noch unterhalb des eingestellten Temperaturweges liegt, und zwar um den Betrag, der dem Ausdehnungsweg des Aus-

ao dehnungselementes 16 entspricht. Infolge der geringen Beheizung des Ausdehnungselementes 16 ist dieser Weg jedoch so klein, daß er von der Wärmekapazität der Kochplatte leicht überbrückt wird. Die Beheizung 54 des Ausdehnungselementes und der

as Widerstand 50 werden einander so angepaßt, daß die in diesem Zustand dem Ausdehnungselement 16 zugeführte Leistung nur etwa ¹U bis zur Hälfte der Leistung beträgt, für die die Beheizung 54 ausgelegt ist.

Nach Abkühlung des Ausdehnungselementes 16 wird der Schalter wieder eingeschaltet und führt der Kochplatte erneut einen Leistungsstoß zu. Dadurch wird gleichzeitig auch wieder das Ausdehnungselement 16 beheizt, so daß kurz danach wieder eine Ab- schaltung stattfindet. Unter der Einwirkung des Temperaturfühlers findet die Ein- und Ausschaltung in ihrer Häufigkeit und Dauer so oft statt, wie es dem eingestellten Wert und der Temperatur des Krchgutes entspricht.

Wenn der Regler auf eine höhere Leistungsstufe eingestellt wird (F i g. 4). so wird bei einer bestimmten, je nach den Umständen zu wählenden Reglerstellung, vorzugsweise nach der Hälfte des vorgesehenen Reglerweges bzw. im Bereich zwischen 's bis "Ί

der vollen Leistung, der Hilfskontakt 29 wieder geöffnet. Damit wird der parallel geschaltete Widerstand aus dem Stromkreis der Beheizung 54 ausgeschaltet, so daß nun die volle Beheizung des Ausdehnungselementes 16 wirksam wird. Diese Beheizung kann beispielsweise 6 Watt betragen, während di( verminderte Leistung zwischen 1.5 und 3 Watt liegt Das Ausdehnungselement 16 kommt dabei auf höhe re Temperaturen, so daß sein Ausdehnimgsweg größe wird. Auf diese Weise ist im oberen Leistungsbereic!

eine weichere Regeluns möglich, und es kann er reicht werden, daß die Regelung zuverlässig bis nah an die volle Leistung der Kochplatte heran moglic¹ ist. Der Vorsang der Regelung, d. h. der Quantelung ist im übrigen der gleiche wie zuvor beschrieben.

Das Ausdehnungselement kann auch als eine bt heizte Kammer ausgebildet sein, die über ein Kapi larrohr mit einer Druckdose in Verbindung steh Dabei kann entweder eine gesonderte Druckdo? vorgesehen sein, oder es kann die Druckdose dc Temperaturfühlers benutzt werden. Die Vcränderur der Beheizung des Ausdehnungselementes kann ai verschiedene Arten erfolgen. Außer dem beschrieb nen Widerstand können auch mehrere Heizwicklui

apil-•teht. .dose des -■rung ■ auf ieheklun-

gen auf dein Ausdehnungselement angebracht sein, und dieses kann im Haupt- bzw. Nebenschluß beheizt sein.

Die· Erfindung ist an einem Regler besonders vorteilhaft, bei dem das Regelgestänge aus einer

Schraubspindel besteht. Es entfällt dabei die Notwendigkeit, mit Ubersetzungsgliedern zu arbeiten. Es kann ein einfacher Aufbau mit kraftschlüssiger, direkter Hintereinanderschaltung der funktionellen Bauelemente erzielt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Temperaturregler für Eleklrowärmegeräte, insbesondere für Hlektrokoehplatten mit einem Ausdehnungsglied, das mit einem Temperaturfühler am Llekirowärmegerät in Verbindung steht und mit einem in Abhängigkeit von dem dem Elekirowärniegeräi zugeführten Strom beheizten Ausdehnungselement (Quantelelement), wobei Ausdehnungselement (Quantelelement) und Ausdehnungsglied auf einen elektrischen Schalter, insbesondere einen Schnappschalter, einwirken und wobei ein manuell betätigbares Regelgestänge, insbesondere eine Schraubspindel, vorhanden ist, das der Einstellung entsprechend linear abhängig auf Ausdehnungsglied, Ausdehnungselement (Quantelufement) bzw. Schalter zur Einstellung der Temperatur einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelgestänge (22) einen Hilfskontakt (29) betätigt, der eine Zusatz-Beheizung des Ausdehnungselementes (Quantelclementes) (16) im oberen LeUtungsbereich bewirkt.

2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltung der Zusatz-Behei-Eung bei etwa "s bis '.'« der vollen Leistung des Elektrowärmegciätes (30) erfolgt.

3. Regler nach Anspnich 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung im oberen Leistungsbereich das Zwei- bh Vierfache der Beheizung im unteren Leistungsbereich beträgt.

4. Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltung der niedrigen Leistung für die Beheizung durch Parallelschaltung eines Widerstandes (50) erfolgt.

5. Regler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (50) außerhalb des Reglergehäuscs angeordnet ist.

6. Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausdehnungselement (16) zwei Heizwicklungen trägt.

7. Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß das Regelgestänge (22) als Schraubspindel ausgebildet ist.

8. Regler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubspindel direkt auf das Ausdehnungsglied (40) der temperaturabhängigen Steuerung einwirkt.

9. Regler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die .Schraubspindel eine thermische Kompensation eingebaut ist und daß die Mutter (25) der Schraubspindel an der dem Ausdehnungsglied (40) der temperaturabhängigen Steuerung zugewandten Ende der Schraubspindel liegt.