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Steuereinrichtung für die Beheizung eines Elektrokochgerätes Die
Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für die Beheizung eihes Elektrokochgerätes
mit einem Temperaturbegrenzer und einem die. Leistung des Elektrokochgerätes steuernden
betätigbaren Regler.
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Es ist bekannt, tiber sogenannte Siebentaktschalter schaltbare Elektrokochplatten
mit einem Temperaturbegrenzer zu versehen, der als eine kleine Schalteinheit in
der unbeheizten Mittelzone der Kochplatte angeordnet
ist und mit
einem temperaturempfindlichen Organ in Form eines Bimetalls ausgestattet ist. Dieser
Temperaturbegrenzer dient zum Schutz der Elektrokochplatte gegen Ubertemperatur
und schaltet nur einen der drei Heizleiter der Kochplatte ab, so daß als Restleistung
eine Leistung von etwas mehr als die Hälfte der Gesamtleistung verbleibt. Infolge
der Anordnung und Bauart des Temperaturbegrenzers liegt eine sehr große Temperaturdifferenz
und Zeitdifferenz wischen dem Ein- und Ausschalten des Temperaturbegrenzers; sie
liegt in der Größenordnung von 0 ca. 80 C. Da nur eine Teilleistung abgeschaltet
wird, ist dies aber auch unbedenklich für das weitere Kochen auf dem Kochgerät.
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Es sind ferner zahlreiche Anordnungen bekannt geworden, bei denen
ein sogenannter quantelnder, d.h. die Leistung in einzelnen Impulsen zuführender
Leistungsregler zur Leistungssteuerung der Kochplatte Verwendung findet. Dabei sind
bei der deutschen Auslegeschrift 1 075 761 im Bereich der Kochplatte an dem Kochtopfboden
anpreßbare Schaltorgane vorgesehen, die mit Bimetallen versehen sind und die Steuerbeheizung
des thermischen Energiequantlers durch Xurzschließen bzw. Abschalten beeinflussen.
Auch diese Schaltgeräte arbeiten sehr träge und es handelt sich hierbei weniger
um Temperaturbegrenzer als um den Versuch einer stufenweisen Temperaturregelung
im Bereich der Siedetemperatur von Wasser.
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Aufgabe der Erfindung ist ess eine Steuereinrichtung der eingangs
erwähnten Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau und leichter Xontagemoglichkeit
am bzw. für das Elektrokochgerät eine sehr wirksame Temperaturbegrenzung schafft,
die bei ihrem Ansprechen ein störungsfreies Weiterarbeiten des Elektrokochgerätes
ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Regler
ein an sich bekannter quantelnder Energieregler ist und daß der in Reihe mit diesem
geschaltete Temperaturbegrenzer eng an die Temperatur der Beheizung des Elektrokochgerätes
gekoppelt ist, daß er im Bereich seiner fest eingestellten Begrenzungstemperatur
eine geringe Schalt-Temperaturdifferenz zwischen Ein- und Ausschaltung hat und daß
im Bereich der Begrenzungstemperatur im Falle seines Wirksamwerdens die Zeitdauer
zwischen aufeinanderfolgenden Ein- bzw. Ausschaltungen (vorbestimmte Schaltperiode)
des Temperaturbegrenzers in der gleichen Größenordnung liegt wie die vorbestimmte
Schaltperiode des Energiereglers.
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Es ist dadurch vorteilhaft möglich, daß der Energie regler und der
Temperaturbegrenzer getrennt voneinander angeordnete Zeiten sind und sowohl der
Energieregler als auch der Temperaturbegrenzer die volle Leistung des Elektrokochgerätes
schalten. Trotzdem wird eine weich einsetzende Temperaturbegrenzung geschaffen,
die das Weiterarbeiten im Falle ihres Wirksamwerdens nicht stört.
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Im Falle einer Elektrokochplatte ist der Temperaturbegrenzer thermisch
so eng an die Temperatur der Heizwendeln gekoppelt, daß diese neben ihrer Arbeitsfunktion
auch die Funktion einer Steuerheizung für den Temperaturbegrenzer haben. Der Temperaturbegrenzer
übernimmt dann im Bereich der Begrenzungstemperatur die Punkticn des Quantlers und
taktet die Lestung mit Impulsperioden der gleichen Größenordnung,wie sie vorher
der Energieregler geliefert hatte.
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Würde der Temperaturbegrenzer, wie dies bei den bisher üblichen Temperaturbegrenzern
der Fall war, eine große Schalt-Temperaturdifferenz haben und nicht die übrigen
vorgenannten Bedingungen erfüllen, so würde beim Ansprechen des Temperaturbegrenzers
der Energieregler für einen relativ großen Zeitraum (beispielsweise mehrere Minuten
im Falle einer Elektrokochplatte) außer Betrieb gesetzt werden. Im Fall, daß auf
der Elektrokochplatte ein Bratvorgang mit hoher Temperatur stattfindet, würde die
Bedienungsperson merken, daß die Temperatur abfällt und den Energieregler dann höher
drehen. Dies führt zu einer Unsicherheit und Beeinträchtigung der Arbeitsweise.
Nach der Erfindung wird hingegen lediglich die Leistungszufuhr bei Annäherung an
die Begrenzungstemperatur langsam gedrosselt und die Begrenzungstemperatur wird
ohne zu lange Ausschaltperioden strikt eingehalten.
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Vor allem wird es dadurch auch ermöglicht, relativ geringe Bgrenzungstemperaturen
einzustellen, und trotzdem starke Bratvorgänge noch zu ermöglichen. Dies wiederum
erlaubt den Einbau von Elektrokochplatten in der Nähe brennbarer Gegenstände, beispielsweise
in Arbeitsplatten von Küchenmöbeln, ohne zu großen Raumverlust.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen
und der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen hervor Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.
Es zeigen: Figur 1 eine von unten gesehene Ansicht einer EleXtrokochplatte mit einem
Temperaturbegrenzer nach der Erfindung, Figur 2 einen Schnitt nach der Linie II
- II in Fig. 1, Figur 3 ein Detail einer Variante, in einer Schnittdarstellung bei
der die Schnittlinie quer zu der von Fig. 2 liegt, Figur 4 einen Langsschnitt durch
einen Temperaturbegrenzer, Figur 5 eine vergrößerte Ansicht der Ausdehnungshtllse,
von ihrem freien Ende her gesehen, Figur 6 ein schematisches Schaltbild des Temperaturbegrenzers
im Zusammenwirken mit einem Energieregler, Figur 7 ein schematisches Diagramm, bei
dem jeveils die Temperatur über der Zeit aufgetragen ist und das in seinem oberen
Teil die Verhältnisse am Temperaturbegrenzer und im unteren Teil die am Energieregler
veranschaulicht und Figur 8 ein Diagramm entsprechend Fig. 7 in einem anderen Betriebszustand.
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In Fig. 1 ist eine Elektrokochplatte 11 von unten dargestellt, die,
wie auch aus Fig. 2 zu erkennen ist, aus einem Kocplattenkörper 12 aus Gußmaterial
besteht, der an der Unterseite einen Heizringbereich 13 besitzt. Dort liegen in
Nuten 14 Heizleiter 15 in Form von Wendeln. Sie sind in einer Isoliermasse 16 eingebettet,
die die spiralförmig verlaufenden Nuten füllt.
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Der Heizringbereich wird nach außen durch eine Ringrippe 17 und nach
innen durch eine Ringrippe 18 abgegrenzt. Innerhalb der Ringrippe 18 liegt eine
unbeheizte Mittelzone 19, in deren Mitte ein Mittelauge 20 angegossen ist, das zur
Befestigung der lochplatte bzw. von Abdeckungen dient. Insoweit handelt es sich
also um eine übliche Elektrokochplatte.
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Im Bereich der unbeheizten Mittelzone 19 ist das einen Schalter 21
(siehe Fig. 4) aufnehmende Gehäuse 22 eines Temperaturbegrenzers 23 angeordnet.
Das Gehäuse besteht aus Isolierstoff, beispielsweise Steatit, und nat eine im wesentlichen
flache rechteckige Form mit zur Ringrippe 18 hin abgeschrägten Ecken 24.
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Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, sind die Höhenabmessungen des Gehäuses
22 sehr gering und auch die radialen Abmessungen sind so gering, daß das Gehäuse
22 zwischen dem Mittelauge 20 in der Mitte der unbeheizten Mittelzone und der Ringrippe
bequem angeordnet werden kann. Dazu tragen auch die abgeschrägten Ecken 24 bei,
die eine Anpassung an die Form der Mittelzone ermöglichen.
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Etwas außerzentrisch ragt aus der nach außen gerichteten, die abgeschrägten
Ecken 24 tragenden Seite des Gehäuses ein Temperaturfühlorgan 25 hervor, das aus
einer Ausdehnungshülse 26 aus Material mit relativ hohem thermischem Ausdehnungskoeffizienten
und einem darin angeordneten Ubertragungsstab 27 aus Material mit geringem thermischem
Ausdehnungskoeffizienten, beispielsweise einem Keramikstab, besteht (Fig. 4).
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Fig. 1 zeigt, daß das stabförmige Temperaturfühlorgan 25 von der unbeheizten
Mittelzone aus im wesentlichen radial (gegenüber einem Radius etwas seitlich versetzt)
über den Heizringbereich 13 hinwegragt. Es läuft dabei durch eine Aussparung 28
der
Ringrippe 18 hindurch. Die flache Bauweise des Gehäuses erlaubt es, daß das Temperaturfühlorgan
25 unmittelbar angrenzend an die Unterseite (in den Zeichnungen die Oberseite) der
die Heizleiter umgebenden Isoliermasse verläuft, und zwar vorteilhaft sogar in einem
gewissen Wärmekontakt, der allerdings wegen der Ausdehnungsbewegungen der Ausdehnungshülse
26 nicht sehr stark sein sollte. An der Außenseite ist dafür zu sorgen, daß zwischen
dem Temperaturfühlorgan mit seiner die Ausdehnungshülse und den Übertragungsstab
verbindenden Justierschraube 29 und der äußeren Ringrippe- 17 noch ausreichend Platz
für die Ausdehnung des Stabes verbleibt.
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Von der Rückseite des Gehäuses 22, die dem Temperaturfühlorgan 25
gegenüberliegt, führen Anschlüsse 30 hinweg, die über Leitungen 31 angeschlossen
sind. Die Leitungen 31 führen durch eine Isolierdurchführung 32 aus der unbeheizten
Mittelzone hinaus. Diese ist, wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, mit einer in die innere
Ringrippe 18 hineingestellten flachen dosenförmigen Kappe 33 abgeschlossen, die
zusammen mit einer nicht dargestellten üblichen unteren Plattenabdeckung über eine
in das Mittelauge 20 geschraubte Schraube befestigt ist. Die Kappe 33 dient zum
Schutz des den Schalter enthaltenden Teils des Temperaturbegrenzers vor Staub und
anderen störenden Umwelteinflüssen. Die Leitungen 31 können bequem auf beiden Seiten
an dem Mittelauge 20 vorbeigeführt werden, da die Anschlüsse 30 in der Nähe der
beiden Schmalseiten des Gehäuses 22 liegen.
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In Fig. 3 ist eine abgewandelte Ausführungsform dargestellt, bei der
bei im übrigen gleicher Ausbildung der unbeheizten Mittelzone und des Temperaturbegrenzers
23 der Heizringbereich der Elektrokochplatte 11 durch ein Blech 34 abgedeckt ist,
das die ringförmige Gestalt des Heizringbereichs 13 hat, jedoch etwas größer ist,
so daß es zwischen die Ringrippen 17 und 18 eingepreßt werden kann und sich dann
selbst hält. Dieses Blech liegt dicht über der Unterseite der Isoliermasse 16 und
schließt diese gegen Außeneinflüsse völlig dicht ab (z.B. Staubentwicklung
).
Gleichzeitig schafft dieses in Wärmekontakt mit der Isoliermasse bzw. den dazwischen
vorragenden, die Nuten 14 voneinander trennenden Rippen stehende Blech eine ideale
Wärmeübertragungsfläche zur engen thermischen Ankopplung des Temperaturfühlorgans
5 an die Temperatur des Heizringbereiches. Das Temperaturfühlorgan 25 verläuft dann
auch dicht unterhalb (in der Zeichnung oberhalb) dieses Bleches 34.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist es zu drei Vierteln von
einer Abdeckung 35 umschlossen, die die Querschnittsform eines großen Omega hat
und aus Blech gebogen ist. Die Abdeckung 35 ist entsprecnend der Längsausdehnung
des Temperaturfahlorgans 25 langgestreckt und liegt mit ihren Flanschen 36 auf dem
Blecn 34 auf und kann dort beispielsweise durch Punktschweißung befestigt sein.
Es ist auch möglich, die Abdeckung 35 vorteilhaft an die Kappe 33 unmittelbar anzuschließen,
so daß der gesamte Temperaturbegrenzer umschlossen und tnermisch noch enger an die
Elektrokochplatte gekoppelt ist. Trotzdem ist dabei nur das Temperaturfünlorgan
der hohen Temperatur des Heizringbereiches ausgesetzt und kann so sehr schnell auf
Änderungen der Heizleitertemperatur reagieren, während das Gehäuse 22 mit dem temperaturempfindlichen
Schalter im Bereich der unbeheizten Mittelzone, also einem kälteren Bereich liegt.
Es ist also zu erkennen, daß sowohl die Abdekkung 35 als auch das Blech 34 sowohl
zum Schutz der Elektrokochplatte und des Temperaturbegrenzers vor Verschmutzung
oder anderen Umwelteinflüssen dient, als auch zur engen thermischen Kopplung des
Temperaturfühlorgans mit möglichst geringer thermischer Trägheit an die Temperatur
der Heizleiter.
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Einzelheiten des Temperaturbegrenzers sind in der Figur 4 zu erkennen.
Das bereits beschriebene Temperaturfühlorgan 25 ragt durch eine ÖBhung des Gehäuses
22 hindurch. Die Ausdennungshülse 26 besitzt einen Flansch 37, an dem eine Scheibe
70
zur Vergrößerung des Flansches angesetzt ist. Das Gehäuse ist
einteilig aus keramischem Isoliermaterial, z.B. Steatit, gefertigt und besitzt eine
Ausnehmung 40, die zu einer Seite, d.h. quer zum Ausdehnungselement, hin offen ist
und nach der Schaltermontage durch einen isolierenden Deckel 71 (Fig. 2) verschlossen
wird. Der Flansch 37 mit Scheibe 70 ist von der Seite her in einenSchlitz' 38 des
Gehäuses im Bereich der Öffnung 78 für das Temperaturfühlorgan hineingesteckt und
legt dieses somit fest.
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In der Ausnehmung 40 ist der Schalter 21 in Form eines Schnappschalters
angeordnet. Der Schnappschalter 21 besitzt -eine Schnappf eder 41 mit einer aus
dieser herausgebogenen Federzunge 42, die sich an einem Stützlager 43 abstützt.
Der Betätigungspunkt 44, an dem der Ubertragungsstab 27 angreift, liegt relativ
dicht beim Stützlager 43, so daß wegen des geringen Hebelarmes der Schalter mit
größter Feinfühligkeit schaltet, d. h. seine Schaltdifferenz zwischen Ausschaltung
und Wiedereinschaltung liegt bei einem Weg am Betätigungspunkt 44 von ca. 1/100
mm.
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Die Schnappfeder 41 trägt an ihrem freien- Ende einen Kontakt 45,
der mit einem in einen Schlitz des Gehäuses von der Seite her eingesteckten und
dadurch befestigten und mit dem Anschluß 30 einstückigen Gegenkontaktteil 46 zusammenwirkt.
Ein ebenfalls durch Einstecken festgelegtes und aus Blech gebogenes Widerlager 47
sorgt für eine Abstützung der Schnappf eder in geöffneter Stellung der Kontakte
und ist so angeordnet, daß die Schnappfeder nur den unbedingt zur Öffnung der Kontakte
notwendigen Weg zurücklegt. Auch dadurch wird die Feinfühligkeit des Schalters verbessert.
Der andere Anschluß 30 ist als ein in einen aus der Ausnehmung 40 hinausführenden
Schlitz 72 eingesteckter gebogener Träger 73 in Form eines Blechstreifens ausgeführt,
dessen in der Ausnehmung 40 liegendes Ende durch seitliches Einstecken in einen
Schlitz 74 festgelegt ist. An dem Blechstreifen 73 ist das Basisteil- 75 des Schnappschalters
21 angebracht, das an einem Ende das Stützlager 43-und am anderen
Ende
die dort angebrachte Schnappfeder trägt. Der Träger 73 stützt sich im Bereich des
Betätigungspunktes 44 an dem Gehäuse ab.
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Das Gehäuse ist im wesentlichen rechteckig mit den bereits erwähnten
abgeschrägten Ecken 24.
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Es wird ein sehr einfach aufgebauter und sehr feinfühliger Temperaturbegrenzer
geschaffen, der mit kleinsten Abmessungen auskommt. Der in Figur 4 dargestellte
Temperaturbegrenzer kann beispielsweise bei einer wirksamen Länge der Ausdehnungshülse
von nur etwa 45 mm bei einer Temperaturdifferenz von 3600 gegenüber der Raumtemperatur
einen Ausddiiungsweg von ca. 35/100 mm liefern. Bei einem Schaltweg von 1/100 mm
zwischen Ein-und Ausschaltung liegt also die Hysterese des Temperaturbe-0 grenzers
bei etwa 10 . Dies ist ausserordentlich wenig gegenüber ca. 800, mit denen man bei
Bimetallschaltern rechnen muß.
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Es ist trotzdem keine Hebelübersetzung notwendig, sondern der Ubertragungsstab
kann unmittelbar auf den Betätigungspunkt 44 der Schnappfeder 41 einwirken. Es sei
noch erwähnt, daß die Ausdehnungshülse 26 zwar vorzugsweise aus Fertigungsgründen
einen kreisförmigen Querschnitt hat, jedoch auch, insbesondere zur Anpassung an
die Oberfläche des Heizringbereichs, einen anderen Querschnitt, beispielsweise einseitig
abgeplattet oder vierkantig haben kann.
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Durch die in Querrichtung zum Temperaturfühlorgan und damit zum Hauptkraftverlauf
ungeteilte Ausführung des Gehäuses ist sichergestellt, daß in Kraftrichtung keine
Elektrizitäten auftreten, die zu unexaktem Schalten führen könnten. Dafür sorgt
auch die Tatsache, daß der Schalter und das Temperaturschaltorgan normalerweise
von der Schnappfeder 41 in Kraftschluß gehalten sind.
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Es ist zu erkennen, daß auf die Ausd lngshülse 26 ein Wärmeübertragungsglied
76 in Form einer Blechscheibe aufgesteck ist. Dies sorgt einerseits für eine große
Wärmeübertragungsfläche für Strahlungs- und Konvektions-Ubertragung und kann
durch
Kontakt mit Teilen der Kochplatte oder des Bleches 34 auch Wärme durch Leitung an
die Ausdehnungshülse übertragen.
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Auch ein Abkanten der Scheibe in eine zur Kochplatte parallele Ebene
kann vorteilhaft sein.
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Es ist ferner bevorzugt, den Wärmeübergangswiderstand des Temperaturfühlorgans,
ggf. einschließlich der Wärmeüber--tragungsglieder, durch entsprechende Oberflächenbehandlung
zu verringern. Dazu eignet sich eine Beschichtung mit einem hochwärmebeständigen,
rauhen Lacküberzug 77, der die relativ glatte und blanke Oberfläche der meist aus
Edelstahl bestehenden Ausdehnungshülse in ihren Wärmeübertragungseigenschaften wesentlich
verbessert.
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Wie aus den Fig. 4 und 5 zu erkennen ist, ist in die Ausdehnungshülse
26, die aus einem sehr dünnen rostfreien Stahlrohr besteht, an ihrem unteren Ende
eine Justierschraube 80 eingeschraubt. Das dazu in der Ausdehnungshülse 26 vorgesehene
Gewinde 81 ist durch Drücken hergestellt. Obwohl dies das Verfahren ist, das am
wenigsten Wandstärke benötigt, kann es doch vorkommen, daß im Bereich der Gewindeschetel
das Rohr beim Drücken nahezu durchgeschnitten ist. Daher ist das Gevinde dadurch
hergestellt worden, daß es gegen einen Gevindekern durch eine längsgeteilte Pinole
gedrückt wurde, die drei Abschnitte 82 des Rohrs nach innen drückt und dazvischen
längsverlaufende Ausbuchtungen oder Stege 83 stehen läßt.
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In diese ist kein 9der nur wenig Gewinde von innen hineingedrückt,
so daß sie einen längsgerichteten Zusammenhalt im Bereich der Gewindeabschnitte
bilden und vor allem auch je zu beiden Seiten des dreiecksförmigen Steges die volle
Materialstärke für das Gewinde zur Verfügung haben. Auch dieses Merkmal- trägt zur
Schaffung eines schnell und genau ansprechenden Temperaturbegrenzer5 bei, da es
ermöglicht, daß die Ausdehnungshülse sehr dünn und daher mit geringer Wärmeträgheit
ausgeführt werden kann.
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Vorteilhaft ist der Übertragungsstab 27 aus Keramikmaterial hergestellt.
Dieses hat im gesamten Temperaturbereich fast keine Wärmedehnung, was;bei anderen
Materialien geringer Wärmeausdehnung meist nur in einem bestimmten Temperaturbereich
gegeben ist. Der Keramikstab hat auch den Vorteil einer sehr geringen Wärmekapazität,
so daß auch hier die Empfindlichkeit des Temperaturbegrenzers gesteigert wird.
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In Fig. 6 ist die Schaltung des Temperaturbegrenzers 23 im Zusam nvirken
mit einem Energieregler 50 dargestellt. Der Energieregler 50 ist ein sogenannter
quantelnder Energieregler, der also den Heizleitern 15 der Elektrokochplatte die
Energie, und zwar stets die volle Energie, in Leistungsimpulsen zuführt, deren Periode
und Dauer die durchschnittliche zugeführte Leistung bestimmen. Er kann üblicher
Bauart sein, und im dargestellten schematischen Schaltbild besitzt er einen Schalter
51, der normalerweise geschlossen ist und von einem Bimetall 52 bei dessen Ausdehnung
in der Wärme geöffnet werden kann. Das Bimetall ist mittels eines Steuerheizwiderstandes
53 beheizt. Die Einwirkung des Bimetalls 52 auf den Schalter 51 kann mittels eines
Betätigungsknopfes 54 gesteuert werden, an dem die gewünschte Leistung eingestellt
wird. Beim dargestellten Beispiel sind in dem Gesamtstromkreis der Kochplatte der
Schalter 51, der Steuerheizwiderstand 53, die Heizleiter 15 der lochplatte und der
Schalter 21 des Temperaturbegrenzers hintereinander geschaltet. Das bedeutet, daß
der Stromkreis und damit die Beheizung der Kochplatte und des Energiereglers unterbrochen
werden, wenn entweder der Schalter 21 oder der Schalter 51 (bzw. beide) geöffnet
werden.
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Wesentlich ist, daß der Temperaturbegrenzer 23 durch seine Ausbildung
und Anordnung an der Kochplatte eine derartige Charakteristik zeigt, daß bei seinem
Wirksamwerden seine Schaltperiode zwischen Ein- und Ausschalten in der gleichen
Größenordnung liegt, wie die Schaltperiode des Energiereglers.
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Das heißt, he i D daß im Vergleich zu den üblichen Temperaturbegrenzern
der Temperaturbegrenzer 23 eine sehr kurze Schaltperiode haben muß. Diese wird einerseits
durch die enge Ankopplung des Temperaturfühlorgans an den Heizringbereich und damit
an die Temperatur der Heizleiter und andererseits durch die sehr geringe Temperaturdifferenz
zwischen Ein- und Ausschalten erreicht.
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Der Temperaturbegrenzer nach Fig. 4 in der Anordnung nach den Fig.1
bis 3 ist dazu bestens geeignet. Es ist jedoch auch möglich, andere Temperaturbegrenzer
einzusetzen, die diese Aufgabe erfüllen. Solche sind beispielsweise in der unter
dem Titel "Schnappschalter" am gleichen Tage vom gleichen Anmelder eingereichten
Anmeldung beschrieben. Auch bezüglich des Energiereglers und der Schaltung können
Abwandlungen getroffen werden. So kann beispielsweise der Steuerheizuiderstand 53
auch in einen Parallelkreis gelegt werden, der jedoch auch vom Schalter 51 abhängig
ist und der Temperaturbegrenzer braucht nicht die volle Leistung zu schalten, sondern
kann auch eine Teilleistung schalten, obwohl es sehr vorteilhaft ist, wenn er zur
Schaltung der gesamten Leistung eingesetzt ist.
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Anhand der Fig. 7 und 8 wird die Funktionsweise der Steuereinrichtung
nach Fig. 5 beschrieben. In Fig. 7 ist die normale Arbeitsweise einer Kochplatte
versinnbildlicht, bei der unterhalb der Ausschalttemperatur des Temperaturbegrenzers,
die beispielsweise bei 4050C liegt, gearbeitet wird. Wenn der Schalter 51 des Energiereglers
eingeschaltet ist, so werden die Heizwiderstände 15 und 53 wirksam und die Temperatur
des Bimetalls des Energiereglers steigt an (Linien 55), bis der über den Betätigungsknopf
54 einstellbare Ausschaltpunkt 56 des Energiereglers erreicht wird. Der Schalter
51 öffnet sich und die Heizwiderstände 15 und 53 werden ausgeschaltet, so daß die
Temperatur am Bimetall sinkt (Linie 57), bis die Schalthysterese (Temperaturdifferenz
zwischen der eingestellten Ausschalttemperatur
58 und der Wiedereinschalttemperatur
59) überbrückt ist und beim Wiedereinschaltpunkt 60 der Energieregler den Schalter
51 wieder einschaltet und somit einen neuen Quantelzyklus beginnt. Dies ist die
übliche Arbeitsweise eines Energiereglers. Die Schaltperiode zwischen zwei Ausschaltpunkten
56 bzw. Wiedereinschaltpunkten 60 liegt dabei normalerweise unter einer Minute,
so daß infolge der Wärme trägheit der Kochplatte eine gleichmäßige Beheizung möglich
ist. Die Schaltperioden hängen jedoch von dem jeweiligen Betriebszustand ab. Insbesondere
die unterschiedliche Wärmeableitung aus der Kochplatte durch die Unterschiede in
Art und Füllung der Koch- bzw. Bratgefäße (der Temperaturbegrenzer wird wohl am
ehesten beim Braten wirksam werden) haben einen großen Einfluß auf die Schaltperioden.
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Es ist aus Fig. 7 zu erkennen, daß der Temperaturbegrenzer tei dem
dort dargestellten Funktionsbeispiel nicht zum Ansprechen kommt. Der Energieregler
50 ist zwar so hoch eingestellt, daß die Kochplatte bis dicht an die zulässige Grenze
heran beheizt wird. Der Schalter 21 des Temperaturbegrenzers 23 bleibt jedoch ständig
eingeschaltet, weil die Ausschalttemperaturgrenze 61 des Temperaturbegrenzers nicht
erreicht wird. Es ist jedoch zu erkennen, daß infolge der sehr engen Kopplung das
Fühlorgan 25 des Temperaturbegrenzers 23 die infolge der Takte in der Energiezuführung
entstehenden Temperaturschrankungen - in etwas abgeschwächter Form - mitgeteilt
bekommt. Dies wäre bei einem nicht so eng gekoppelten Temperaturbegrenzer nicht
der Fall. Dort würde die obere Linie in Fig. 7, d. h. die vom Temperaturbegrenzer
abgefühlte doch plattentemperatur, im wesentlichen waagerecht verlaufen. Die Linie
zwischen den beiden sägezahnartigen Kurven zeigt die Einschaltdauer 62 und die Schaltperiode
63 an. Der Quotient beider ergibt die relative Einschaltdauer und damit die eingestellte
Teilleistung.
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In Fig. 8 ist nun als Beispiel der Fall dargestellt, daß bei unveränderter
Einstellung des Energiereglers beispielsweise
durch Entfernung
eines Kochgefäßes auf der Kochplatte oder durch Ersetzen eines größeren, mehr Wärme
verbrauchenden Kochgefäßes durch ein kleineres die Temperatur der Kochplatte ansteigen
kann. Bei eingeschaltetem Stromkreis steigt daher die vom Temperaturbegrenzer abgefühlte
Temperatur (Linie 64) stärker an und erreicht die fest eingestellte Ausschalttemperaturgrenze
61 früher als in Fig. 7. In diesem Falle wird der Ausschaltpunkt 65 des Temperaturbegrenzers
erreicht, bevor der Heizwiderstand 53 des Energiereglers das Bimetall soveit aufgeheizt
hat, daß dort der Ausschaltpunkt bzw. die Ausschalttemperaturgrenze 58 des Energiereglers
erreicht worden wäre (dies würde beim Durchlaufen der in Fig. 8 strichlierten Linie
erfolgen).
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Es ist also zu erkennen, daß am Ausschaltpunkt 65 der Temperaturbegrenzer
durch Öffnen seines Schalters 21 den Stromkreis des Energiereglers und der Kochplatte
abschaltet. Der Schalter 51 des Energiereglers 50 bleibt ständig eingeschaltet,
trotzdem sinken wegen der Ausschaltung der Heizleiter 15 und 53 die Temperaturen
sowohl an der Kochplatte als auch am Bimetall 52 ab. Wenn die Wiedereinschalt-Temperaturgrenze
66 des Temperaturbegrenzers erreicht ist, so schaltet dieser den Schalter 21 wieder
ein und die Kochplatte und der Energieregler werden wieder mit Strom versorgt, da
der Energieregler überhaupt nicht ausgeschaltet hatte. Aus der Darstellung der Leistungsimpulse
ist zu erkennen, daß trotz unveränderter Stellung des Energiereglers die Einschaltdauer
und vor allem die relative Einschaltdauer verringert wurde. Es ist also zu erkennen,
daß der Temperaturbegrenzer die Quantelfunktion des Energiereglers beim Erreichen
einer bestimmten Temperaturgrenze übernimmt und dann weich und stufenlos die Leistung
soweit herabsetzt, daß die höchstzulässige Temperaturgrenze nicht überschritten
wird. Es entsteht also die Kombination zweier vorteilhaft räumlich voneinander unabhängiger
quantelnder Schaltorgane, von denen das eine einstellbar ist und unterhalb einer
bestimmten
Begrenzungstemperatur allein wirksam ist und von dieser
nicht beeinflußt wird, während bei Erreichen einer bestimmten Begrenzungstemperatur
das andere Schaltorgan die Quantelfunktion des ersten~übernimmt. Dabei ist es wichtig,
daß in gevissen Grenzen die vorbestimmten Schaltperioden von Temperaturbegrenzer
und Energieregler in der gleichen Größenordnung liegen. Der Idealfall ist gegeben,
wenn beide vorbestimmten Schaltperioden gleich sind. Sie können jedoch auch teilweise
bis zum Mehrfachen voneinander abweichen, sofern dadurch noch keine störenden Temperaturschwankungen
auf das Kochgefäß durchgeleitet werden. Es darf jedenfalls nicht vorkommen, daß
durch eine extrem lange Schaltperiode des Temperaturbegrenzers die Kochplatte und
damit auch der Energieregler für lange Zeit außer Betrieb gesetzt wird, so daß die
Hausfrau infolge der Abkühlung des Kochgefäßes meint, sie habe zu wenig Leistung
eingestellt und dann den Leistungsregler höher dreht. Das wurde ihr anfänglich gar
nichts nützen und beim nächsten Ausschalten des Temperaturbegrenzers wäre die Ausschaltperiode
dann noch länger. Wenn hier von einer vorbestimmten Schaltperiode gesprochen ist,
so soll das die Schaltperiode des jeweiligen Schaltorgans im Falle seines Wirksamwerdens
bedeuten. So ist beispielsweise aus Fig. 7 zu erkennen, daß die tatsächliche Schaltperiode
des Energiereglers zwar kurz ist und eine endliche Länge hat, daß jedoch die tatsächliche
Schaltperiode des Temperaturbegrenzers, da er übernaupt nicht wirksam wird, theoretisch
unendlich lang ist. Trotzdem ist seine vorbestimmte Schaltperiode, die beispielsweise
aus Fig. 8 zu erkennen ist, in der Größenordnung derjenigen des Energiereglers.
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Durch die Erfindung wird eine Steuereinrichtung geschaffen, die für
die Hausfrau besonders übersichtlich und trotzdem in ihrer Wirkung ausgezeichnet
ist. Die Hausfrau stellt am Energieregler eine bestimmte Leistungsstufe ein und
diese Leistung-vird im Falle der Überschreitung einer Höchsttemperatur
stufenlos
herabgesetzt. Bekanntlich wird ja die Einsteilung von Leistungsstufen von vielen
Hausfrauen vorgezogen, da die Einstellung einer Temperaturstufe wie bei Automatikreglern
eine Umgewöhnung der Hausfrau und ein gewisses abstraktes Denken voraussetzt. Auch
baulich ist die Steuereinrichtung sehr einfach, da ein die Forderungen erfüllender
Temperaturbegrenzer, wie aus Fig. 4 zu erkennen ist, sehr einfach herstellbar ist
und auch ein Energieregler keinen großen Bauaufwand zu haben braucht. Trotzdem sind
zwischen Energieregler und Kochplatte nur zwei rein elektrische Zuleitungen notwendig,
was gegenüber einem Automatikregler einen baulichen Vorteil darstellt.