DE19918708A1

DE19918708A1 - Thermische Schaltvorrichtung

Info

Publication number: DE19918708A1
Application number: DE1999118708
Authority: DE
Inventors: Udo Stenzel; Lutz Pahlke; Roland Wolf
Original assignee: INTER CONTROL Hermann Koehler Electrik GmbH and Co KG
Current assignee: INTER CONTROL Hermann Koehler Electrik GmbH and Co KG
Priority date: 1999-04-26
Filing date: 1999-04-26
Publication date: 2000-11-02
Also published as: EP1049125A3; EP1049125A2

Abstract

Thermische Schaltvorrichtung, insbesondere für Haushaltsgeräte, Lüftungs- und Klimatechnik, Heizgeräte und dgl. mit einem Trägerelement, in/an welchem mindestens ein Fest- und Bewegungskontaktpaar zur Bildung mindestens einer Schaltkontaktstrecke vorgesehen sind und in/an dem ein thermisch-sensitives Element befestigt ist, dessen thermisch verursachte Bewegung auf das Fest- und Bewegungskontaktpaar übertragbar ist, wobei das thermisch-sensitive Element 12 durch einen entweder beidendseitig oder an sich gegenüberliegenden Bereichen am Trägerelement 2, 32 eingespannten oder einen dieses umspannenden Sensorkörper 13, 43 gebildet wird, dessen Ausdehungskoeffizient sich von dem des Trägerelementes 2, 32 unterscheidet.

Description

Die Erfindung betrifft eine thermische Schaltvorrichtung mit den Merkma len des Oberbegriffes des Patentanspruches 1. Angesprochen ist insbesonde re der Bereich der Haushaltsgeräte, insbesondere der Kochgeräte, der Lüf tungs- und Klimatechnik, der Heizgeräte und dgl.

Aus DE 196 38 517 A1 ist ein thermisches Schaltgerät für Kochplatten be kannt, das ein Trägerelement aufweist, welches in oder an einem Randbe reich der Kochplatte angeordnet ist. In dem Trägerelement ist ein Fest- und ein Bewegungskontakt zur Bildung einer Schaltkontaktstrecke vorgesehen.

Außerdem ist in oder an dem Trägerelement ein thermisch sensitives Ele ment vorhanden, das an den zu überwachenden Raumbereich innerhalb des Kochgerätes angrenzt und die in diesem Kochgerät vorliegende Temperatur abtastet.

Bei dem genannten Stand der Technik besteht das thermisch sensitive Ele ment aus einer Bimetallsprungscheibe. Diese Bimetallsprungscheibe rea giert thermisch auf die Wärmestrahlung im zu überwachenden Raumbereich und betätigt über ein Übertragungselement die Schaltkontakte der Vorrich tung.

Die besagte Lösung ist zwar grundsätzlich funktionsfähig, insofern aber eingeschränkt, als aus Sicherheitsgründen an solchen thermisch überwach ten Geräten eine Schaltzahl für die thermischen Schaltelemente gefordert wird, die von der Herstellerseite für Bimetallsprungscheiben nicht gewähr leistet wird.

Als weiterer Stand der Technik sind sogenannte "Stabfühler" bekannt, die in einem Trägerelement peripher außen am Rand einer Kochplatte befestigt werden können. Ein Sensorstab ragt in das Zentrum der Kochplatte hinein und fühlt dort die Temperatur. Derartige Stabfühler sind aufgrund der hohen Anzahl von Einzelteilen relativ kompliziert, anfällig und aufwendig in der Herstellung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine thermische Schaltvorrich tung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 derart aus zubilden, daß sie bei einfachem Aufbau die hohen Schaltzahlen bewältigen kann, die aus Sicherheitsgründen für Schaltelemente gefordert werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das thermisch sensitive Element durch einen beidendseitig oder zumindest an sich gegenüberliegenden Sei ten am Trägerelement eingespannten oder durch einen dieses umspannenden Sensorkörper gebildet wird, dessen Ausdehnungskoeffizient sich von dem des Trägerelementes unterscheidet.

Im Gegensatz zur einer Bimetallsprungscheibe handelt es sich damit beim Sensorkörper um ein bei Temperaturänderung kontinuierlich nachgebendes oder sich zusammenziehendes Element, das hinsichtlich seiner thermisch verursachten Bewegung abgetastet und zur Betätigung der Schaltkontakte benutzt werden kann.

Durch die beidendseitige oder gegenüberliegende oder die das Trägerele ment umgreifende Anordnung ist es möglich, den Sensorkörper in einem Mittelbereich abzutasten. Je nach Temperatur wird der Mittelbereich gegen über den eingespannten oder bei umgreifender Anordnung abgestützten En den mehr oder weniger nachgeben und die mechanisch an den Mittelbereich angekoppelten Kontakte öffnen oder schließen.

Der Sensorkörper kann als insbesondere metallisches Band ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, andere bandartige Materialien zu verwenden, bei spielsweise amorphe metallische Gläser und dgl., die bei hoher Duktilität und thermischer Belastbarkeit ebenfalls den Anforderungen genügen. Glei ches gilt für Drähte oder Stäbe, die aus Metallen bestehen oder ebenfalls aus anderen geeigneten Materialien gebildet werden können. Auch scheibenar tige Sensorkörper sind funktionsfähig, sofern sie entsprechend eingespannt sind oder den Trägerkörper entsprechend umspannen.

Vorzugsweise verläuft die Erstreckungsebene des Sensorkörpers im we sentlichen quer vor der an den zu überwachenden Raumbereich angrenzen den Seite des Trägerkörpers. Durch diese Anordnung wird mit Vorteil das Ansprechverhalten der Vorrichtung verbessert, die thermische Ankopplung des Sensorkörpers an den Trägerkörper erfolgt nur in den eingespannten oder sich gegenüberliegenden Endbereichen. Geringe Längenunterschiede des Sensorkörpers, die sich durch Dehnung oder Zusammenziehen ergeben, sind geeignet, eine relativ große Öffnungs- und Schließbewegung an den Kontakten hervorzurufen.

Die Einspannung des Sensorkörpers erfolgt vorzugsweise im Bereich der dem zu überwachenden Raumbereich zugewandten Ecken des Trägerkör pers, so daß die gesamte Länge oder Fläche der an den Raumbereich an grenzenden Seite als Sensorfläche ausgenutzt werden kann.

Als Übertragungselement kann in an sich bekannter Weise ein in seiner Längsrichtung im Trägerelement geführter Stößel oder dgl. verwendet wer den. Es sind natürlich auch winkelartig ausgebildete Übertragungselemente denkbar, sofern die Ausbildung und Anordnung der Vorrichtung dies zweckdienlich erscheinen lassen. Um eine punktförmige Abtastung und damit reproduzierbare Übersetzungsverhältnisse zu erzielen, ist das Über tragungselement an seinem den Sensorkörper beaufschlagenden Ende ver jüngt ausgebildet, so daß eine weitgehend punkt- oder linienförmige Beauf schlagung des Sensorkörpers durch das Übertragungselement gegeben ist.

Das Übertragungselement kann in Beaufschlagungsrichtung zum Sensor körper hin vorgespannt sein. Dies kann entweder durch ein gesondertes Fe derelement vorgenommen werden oder auch durch die federnden Eigen schaften der Schaltkontakte.

Die Ansprüche 12-16 befassen sich mit einer Anordnung des Sensorkör pers an einem verschwenkbaren Trägerelement. Dadurch lassen sich ganz besonders günstige Übersetzungsverhältnisse erzielen oder bedarfsweise je nach Ausbildung des verschwenkbaren Trägerelementes einstellen und auswählen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Sensorkörper an min destens einem verschwenkbaren Trägerelement befestigt, sodann ist ein weiterer Sensorkörper vorgesehen, der zum Sensorkörper etwa parallelver laufend an gegenüberliegenden Ecken des Trägerelementes befestigt ist. Dehnen sich die beiden Sensorkörper, so wird das verschwenkbare Trägere lement oder mehrere verschwenkbare Trägerelemente eine überlagerte Schwenkbewegung durchführen, so daß sich bereits bei relativ geringen Dehnungen der Sensorkörper große Schalthübe erzielen lassen.

Es ist auch mit Vorteil möglich, einen die Trägerelemente umspannenden Sensorkörper vorzugehen, der wie ein Spannband an die verschwenkbaren Trägerelemente umgibt. Dehnt sich dieses Band (oder der Sensorkörper) kommt es zu einer Schwenkbewegung der Trägerkörper, der als zusätzliche Schaltbewegung ausgenutzt werden kann.

Die Ansprüche 17ff. befassen sich mit der speziellen Ausbildung der ther mischen Schaltvorrichtung in Verbindung mit dem topfartigen Unterteil ei ner Strahlungskochplatte.

Um die Montage zu erleichtern und eine sichere Befestigung der Einspan nenden oder - bei einem nicht länglichen Körper - Einspannbereiche am Trägerelement zu erzielen, sind vorzugsweise bolzen- oder plattenartige Be festigungselemente vorgesehen, die in Ausnehmungen des Gehäuses einge führt werden können. Dadurch ist die Montage der Schaltvorrichtung hin sichtlich seines thermisch-sensitiven Elements vereinfacht.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungsfi guren näher erläutert. Diese zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch eine thermische Schaltvor richtung Fig. 2 eine schematische Darstellung einer thermischen Schalt vorrichtung mit verschwenkbaren Trägerelementen.

Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen.

Die thermische Schaltvorrichtung 1 weist ein Trägerelement 2 auf, das in eine Montageöffnung 3 eines Randbereiches 4 einer Strahlungskochplatte 5 eingesetzt ist. In dem Trägerelement 2 der thermischen Schaltvorrichtung 1 sind Schaltkontaktstrecken 6, 7 vorgesehen, die durch Fest- und Bewe gungskontaktpaare 8, 8', 9, 9' gebildet werden. Die Bewegungskontakte 8', 9' sind jeweils als Schnappkontakte ausgebildet. An der dem Raumbereich 11 innerhalb der Strahlungskochplatte 5 zugewandten Seite 10 des Träger elementes 2, ist ein thermisch sensitives Element 12 angeordnet, dessen Be wegung mittelbar auf die Schaltkontaktstrecken 6, 7 übertragen werden kann.

Das thermisch sensitive Element 12 wird durch einen als metallisches Band ausgebildeten, am Trägerelement 2 beidendseitig eingespannten Sensorkör per 13 gebildet, dessen Ausdehnungskoeffizient sich von dem Ausdeh nungskoeffizienten des Trägerelementes 2 unterscheidet. Die Erstrec kungsebene des Sensorkörpers 13 verläuft im wesentlichen quer vor der an den Raumbereich 11 angrenzenden Seite 10, wobei zwischen dem bandarti gen Sensorkörper 13 und der Seite 10 ein geringer Abstand eingehalten ist, so daß der bandartige Sensorkörper 13 thermisch nur über seine Endberei che an das Trägerelement 2 angekoppelt ist.

Der relativ dünne und damit thermisch schnell ansprechende Sensorkörper 13 überspannt dabei die an den Raumbereich 11 angrenzende Seite 10 voll ständig, zumindest was die Längserstreckung des Sensorkörpers 13 anbe langt. Die Einspannung des Sensorkörpers erfolgt im Bereich der die Seite 10 begrenzenden Ecken 14, 15, wobei die Einspannenden 16, 17 über plat tenartige Befestigungselemente 18, 19 mit dem Trägerelement 2 verbunden sind, die in Ausnehmungen 20 des Trägerelementes 2 derart gehaltert sind, daß sie mit ihren gehäuseäußeren Enden voneinander weggerichtet sind.

Der Sensorkörper 13 wird etwa in einem Mittelbereich 21 durch ein auf die Schaltkontaktstrecken 6, 7 einwirkendes Übertragungselement in Form ei nes in Längsrichtung im Trägerelement 2 geführten Stößels 22 beaufschlagt. Der Stößel 22 ist an seinem den Sensorkörper 13 beaufschlagenden Ende 23 konusartig verjüngt und durchgreift den Randbereich 4 des Unterteils der Strahlungskochplatte S. wodurch der Sensorkörper 13 innerhalb des Unter teils und die Schaltkontaktstrecken 6, 7 außerhalb der Strahlungskochplatte 5 bzw. des Raumbereiches 11 angeordnet werden können.

Der Stößel 22 ist ferner über ein Federelement 24 zum Sensorkörper 13 hin vorgespannt, so daß das verjüngte Ende 23 des Stößels 22 den bandartigen Sensorkörper 13 in jeder Montagestellung der thermischen Schaltvorrich tung 1 permanent beaufschlagt.

Um das Trägerelement 2 sicher und einfach innerhalb des Randbereiches 4 bzw. der Montageöffnung 3 befestigen zu können, sind die Seitenwandun gen 24 mit nutartigen Halteausrichtungen 25 versehen, die die Seitenkanten der Montageöffnung 3 des Randbereiches 4 übergreifen. Aus den außerhalb des Randbereiches 4 liegenden Bereichen der Seitenwandungen 24 des Trä gerelementes 2 stehen auch noch die als Flachstecker ausgebildeten An schlußkontakte 25 der thermischen Schaltvorrichtung 1 heraus.

Zeichnungsfigur 2 zeigt lediglich schematisch einen anderen Aufbau einer thermischen Schaltvorrichtung 31, bei welcher auf einem Grundelement verschwenkbare Trägerelemente 32 vorgesehen sind. Das thermisch sensiti ve Element 42 umspannt die Trägerelemente 32 nach Art eines Bandes.

Die Trägerelemente 32 sind nach Art von Dreiecken ausgebildet und mit ih ren einander zugerichteten Ecken 33 an Lagerpunkten 34 gelagert. Dehnt sich nun der Sensorkörper 43, und zwar sowohl in seinem oberen Bereich 43a als auch in seinem unteren Bereich 43b, kommt es zu einer Verschwen kung der beiden Trägerelemente 32 um ihre Lagerpunkte 34 herum in Pfeilrichtung 44, mithin zu einer zusätzlichen Bewegung, die sich der Deh nungsbewegung des Sensorkörpers 43 überlagert, so daß ein besonders gro ßer Schalthub 45 erzielt werden kann.

Auf Details wie Schaltkontakte, Anschlußelemente und dgl. ist bei der nur schematisch dargestellten Prinzipskizze gemäß Fig. 2a-2c verzichtet wor den.

BEZUGSZEICHEN

1

thermische Schaltvorrichtung

2

Trägerelement

3

Montageöffnung

4

Randbereich

5

Strahlungskochplatte

6

,

7

Schaltkontaktstrecke

8

,

8

' Kontaktpaar

9

,

9

' Kontaktpaar

10

Seite

11

Raumbereich

12

thermisch sensitives Element

13

Sensorkörper

14

,

15

Ecke von

2

16

,

17

Einspannende

18

,

19

Befestigungselement

20

Ausnehmung

21

Mittelbereich von

13

22

Übertragungselement (Stößel)

23

Ende von

22

24

Seitenwandung von

2

25

Anschlußkontakte

31

thermische Schaltvorrichtung

32

verschwenkbares Trägerelement

33

Ecken

34

Lagerpunkten

42

thermisch sensitives Element

43

Sensorkörper

43

a oberer Bereich

43

b unterer Bereich

44

Pfeilrichtung

45

Schalthub

Claims

1. Thermische Schaltvorrichtung, insbesondere für Haushaltsgeräte, Lüftungsgeräte- und Klimatechnik, Heizgeräte und dgl. mit einem Trägerelement,

- in/an welchem mindestens ein Fest- und Bewegungskontaktpaar zur Bildung mindestens einer Schaltkontaktstrecke vorgesehen sind und
- in/an dem ein thermisch sensitives Element befestigt ist, dessen thermisch verursachte Bewegung auf das Fest- und Bewegungs kontaktpaar übertragbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß
das thermisch sensitive Element (12) durch einen entweder beidend seitig oder an sich gegenüberliegenden Bereichen am Trägerelement (2, 32) eingespannten oder einen dieses umspannenden Sensorkörper (13, 43) gebildet wird, dessen Ausdehnungskoeffizient sich von dem des Trägerelementes (2, 32) unterscheidet.

2. Thermische Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorkörper (13, 43) als insbesondere metallisches Band ausge bildet ist.

3. Thermische Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorkörper (13, 43) als insbesondere metallischer Draht aus gebildet ist.

4. Thermische Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorkörper (13, 43) als biegsamer, insbesondere metallischer Stab ausgebildet ist.

5. Thermische Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß daß der Sensorkörper (13, 43) eine dünne Scheibe ist.

6. Thermische Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Erstreckungsebene des Sensorkörpers (13) zumindest teilwei se im wesentlichen quer vor der an einem zu überwachenden Raumbe reich (11) angrenzenden Seite (10) des Trägerelementes (2) verläuft.

7. Thermische Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorkörper (13) die an den Raumbereich (11) angrenzende Seite (10) des Trägerelementes (2) in Querrichtung im wesentlichen voll ständig überspannt.

8. Thermische Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorkörper (13) im Bereich der dem zu überwachenden Raum bereich (11) zugewandten Ecken (14, 15) des Trägerelementes (2) eingespannt ist.

9. Thermische Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorkörper (13) etwa in seinem Mittelbereich durch ein auf die Schaltkontaktstrecke(n) (6, 7) einwirkendes Übertragungselement (22) beaufschlagt wird.

10. Thermische Schaltvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungselement (22) ein in seiner Längsrichtung im Träger element (2) geführter Stößel ist.

11. Thermische Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 und/oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungselement (22) an seinem den Sensorkörper (13, 43) beaufschlagenden Ende (23) verjüngt ausgebildet ist.

12. Thermische Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorkörper (43) an mindestens einem verschwenkbaren Träger element (32) befestigt ist und ein weiterer Sensorkörper (43) vorgese hen ist, der zum Sensorkörper (43) etwa parallelverlaufend an gegen überliegenden Ecken des Trägerelementes (32) befestigt ist.

13. Thermisches Schaltvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwei verschwenkbare Trägerelemente (32) vorgesehen sind, an wel chen die beiden Sensorkörper (43) befestigt sind.

14. Thermische Schaltvorrichtung nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die verschwenkbaren Trägerelemente (32) an einander zugewandten Bereichen schwenkgelagert sind.

15. Thermische Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 12-14, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerelemente (32) nach Art von Dreiecken ausgebildet sind, die mit ihren Lagerbereichen aufeinander zuweisen.

16. Thermische Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 12-15, dadurch gekennzeichnet, daß die zueinander verschwenkbaren Trägerelemente (32) von einem diese umspannenden Sensorkörper (43) umgeben sind.

17. Thermische Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie an einem topfartigen Unterteil einer Strahlungskochplatte (5) an geordnet ist, das auf seiner Oberseite durch ein plattenartiges Oberteil abgeschlossen ist.

18. Thermische Schaltvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungselement (22) einen Randbereich des Unterteils durchgreift.

19. Thermische Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungselement (22) in Beaufschlagungsrichtung zum Sen sorkörper (13, 43) vorgespannt ist.

20. Thermische Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 17-19, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Raumbereich (11) angrenzende Seite (10) innerhalb des Randbereichs angeordnet ist.

21. Thermische Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungselement (22) mit seinem gehäuseinneren Ende (23) zwei als Schnappkontakte ausgebildete, insbesondere bei unterschied lichen Temperaturen schaltende Bewegungskontakte beaufschlagt.

22. Thermische Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannenden oder -bereiche des Sensorkörpers (13) über bol zen- oder plattenartige Befestigungselemente (18, 19) mit dem/der Trägerelement(en) (2, 32) verbunden sind.

23. Thermische Schaltvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente (18, 19) in Ausnehmungen des/der Träger elemente (2, 32) einführbar sind.

24. Thermische Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente (18, 19) mit ihren gehäuseäußeren Enden (23) bzw. Kanten voneinander weggerichtet sind.

25. Thermische Schaltvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente (18, 19) zueinander einen Winkel von etwa 90° einschließen.

26. Thermische Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Seitenwandungen (24) des Trägerelementes (2) Halteausneh mungen angeordnet sind, die die Seitenkanten einer Montageöffnung des Randbereiches einer Strahlungskochplatte (5) übergreifen.