DE2422623C3 - Steuereinrichtung für die Beheizung eines Elektrokochgerätes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für die Beheizung eines Elektrokochgerätes mit einem Temperaturbegrenzer und einem die Leistung des Elektrokochgerätes steuernden betätigbaren Regler. Es ist bekannt, über 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 Übertemperatur 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 zwischen dem Ein- und Ausschalten des Temperaturbegrenzers; sie liegt in der Größenordnung von ca. 8O⁰C. Da nur eine Teilleistung abgeschaltet wird, ist dies aber auch unbedenklich für das weitere Kochen auf dem Kochgerät.

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 10 75 761 im Bereich der Kochplatte an dem Kochtopfboden anpreßbare Schaltorgane vorgese-

ien, die mit Bimetallen versehen sind und die Steuerbeheizung des thermischen Energiequantlers durch Kurzschließen 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.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuereinrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau und leicher Montagsmöglichkeit am bzw. für das Elektrokochgerät eine sehr wirksame Temperaturbegrenzung schafft, die bei ihrem Ansprechen ein störungsfreies Weiterarbeiten des Elektrokochgerätes ermöglicht.

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 Begrenzungs- to temperatur 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.

Es ist dadurch vorteilhaft möglich, daß der Energieregler und der Temperaturbegrenzer getrennt voneinander angeordnete Einheiten sind und sowohl der Energieregler als auch der Temperaturbegrenzer die volle Leistung des Elektrokochgerätes schalten. Trotzdem wird eine weich einsetzende Temperaturbegrenzung geschahen, die das Weiterarbeiten im Falle ihres Wirksamwerdens nicht stört.

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 Begrenzungslemperatur die Funktion des Quantlers und taktet die Leistung mit Impulsperioden der gleichen Grö3enordnung, wie sie vorher der Energieregler geliefert hatte. 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 Elektrokochplaite) 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 Unsicherheil und Beeinträchtigung der Arbeitsweise. Nach der Erfindung wird hingegen lediglich die Leistungszufuhr bei Annäherung an die Begrenzungstemperatur langsam Go gedrosselt und die Begrenzungstemperatur wird ohne zu lange Ausschahperioden strikt eingehalten.

Vor allem wird es dadurch auch ermöglicht, relativ geringe Begfenzungsiernpcravuren 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

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. AusfUhrungsbeirpiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine von unten gesehene Ansieht einer Elektrokochplatte mit einem Temperaturbegrenzer nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie HlI in Fig. 1,

Fig.3 ein Detail einer Variante, in einer Schnittdurstellung, bei der die Schnittlinie quer zu der von I·¹ i g. 2 liegt,

F i g. 4 einen Längsschnitt durch einen Temperaturbegrenzer,

F i g. 5 eine vergrößerte Ansicht der Ausdehnungshülse, von ihrem freiem Ende her gesehen,

Fig.6 ein schematisches Schaltbild des Tempeniiurbegrenzers im Zusammenwirken mit einem Energieregler.

F i g. 7 ein schematisches Diagramm, bei dem jeweils 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

Fig.8 ein Diagramm entsprechend Fig. 7 in einem anderen Betriebszustand.

In Fig. 1 ist eine Elektrokochplaite 11 von unten dargestellt, die, wie auch aus F i g. 2 zu erkennen ist, aus einem Kochplattenkörper 12 aus Gußmaterial besteht, der an der Unterseite einen Heizringbereieh 13 besitzt. Dort liegen in Nuten 14 Heizleiter 15 in Form von Wendeln. Sie sind in einer Isolicrmassc 16 eingebettet, die die spiralförmig verlaufenden Nuten füllt. 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 Mittdauge 20 angegossen ist, das zur Befestigung der Kochplatte bzw. von Abdeckungen dient. Insoweit handelt es sich also um eine übliche Elektrokochplatte.

Im Bereich der unbeheizten Mhtelzonc 19 ist das einen Schalter 25 (siehe Fig.4) aufnehmende Gehäuse 22 eines Temperaturbegrenzer 23 angeordnet. Das Gehäuse besteht aus Isolierstoff, beispielsweise Stcatit, und hat eine im wesentlichen flache rechteckige Form mit zur Ringrippe 18 hin abgeschrägten Ecken 24. Wie aus F i g. 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.

Etwas außerzentrisrh ragt aus der nach außen gerichteten, die abgeschrägten Ecken 24 tragenden Seite des Gehäuse« ein Temperaiurfühlorgan 25 hervor das aus einer Ausdehnungshülse 26 aus Material mil relativ hohem thermischem Auvdehnungskoeffizicnter und einem darin angeordneten Übertragungs&tab 27 aui Material mit geringem thermischem Ausdehnungskoef fizienten, beispielsweise einem Keramikstab, beiteh (F ig. 4).

FiK-I zeigt, daß das stabförmige Temperaturfühler gan 25 von der urtbehetzten Mitteizone aus in wesentlichen radial (gegenüber einem Radius etwa seitlich versetzt) über den Hetzringbereich 13 hinweg ragt Ev läuft dabei durch eine Aussparung 28 de

Ringrippe 18 hindurch. Die flache Bauweise des Gehäuses erlaubt es, daß das Temperaturfühlorgan 25 unmittelbar angrenzend an die Unterseite (in den Zeichungen 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.

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 F i g. 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.

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 25 an die Temperatur des Heizringbereiches. Das Temperaturfühlorgan 25 verläuft dann auch dicht unterhalb (in der Zeichnung oberhalb) dieses Bleches 34. 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 entsprechend der Längsausdehnung des Temperaturfühlorgans 25 langgestreckt und liegt mit ihren Flanschen 36 auf dem Blech

34 auf una 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 thermisch noch enger an die Elektrokochplatte gekoppelt ist. Trotzdem ist dabei nur das Tcmperaturfühlorgan der hohen Temperatur des Heizringbereiches ausgesetzt und kann so sehr schnell auf Änderungen der Heizleitertemperatur reagieren, wahrend 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 Abdeckung 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.

Einzelheiten des Temperaturbegrenzers sind in der F i g. 4 zu erkennen. Das bereits beschriebene Temperaturfühlorgan 25 ragt durch eine öffnung des Gehäuses

ίο 22 hindurch. Die Ausdehnungshülse 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

ij zum Ausdehnungselement, hin offen ist und nach der Schaltermontage durch einen isolierenden Deckel 71 (F i g. 2) verschlossen wird. Der Flansch 37 mit Scheibe 70 ist von der Seite her in einen Schlitz 38 des Gehäuses im Bereich der öffnung 78 für das Temperaturfühlorgan

to hineingesteckt und legt dieses somit fest.

In der Ausnehmung 40 ist der Schalter 21 in Form eines Schnappschalters angeordnet. Der Schnappschalter 21 besitzt eine Schnappfeder 41 mit einer aus dieser herausgebogenen Federzunge 42, die sich an einem

zj Stützlager 43 abstützt. Der Betätigungspunkt 44, an dem der Übertragungsstab 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. >/oo mm.

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 cinstückigen Gegenkontaktteil 46 zusammenwirkt. Ein ebenfalls durch Einstecken festgelegtes und aus Blech gebogenes Widerlager 47 sorgt für eine Abstützung der Schnappfeder 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 Basistei 75 des Schnappschalters 21 angebracht, das an einen Ende das Stützlager 43 und am anderen Ende die dor angebrachte Schnappfeder trägt. Der Träger 73 stütz sich im Bereich des Betätigungspunktes 44 an den Gehäuse ab.

Das Gehäuse ist im wesentlichen rechteckig mit dei bereits erwähnten abgeschrägten Ecken 24.

Es wird ein sehr einfach aufgebauter und seh feinfühliger Temperaturbegrenzer geschaffen, der mi kleinsten Abmessungen auskommt. Der in Fig. dargestellte Temperaturbegrenzer kann beispielswcis bei einer wirksamen Länge der Ausdehnungshülse vo nur etwa 45 mm bei einer Temperaturdifferenz vo 360" gegenüber der Raumtemperatur einen Ausder nungswcg von ca. ³⁵/ioo mm liefern. Bei einci Schaltweg von '/loomm zwischen Ein- und Ausscha (15 tung liegt also die Hysterese des Temperaturbcgrenzci bei etwa 10°. Dies ist außerordentlich wenig gegenüb« ca. 80°, mit denen man bei Bimetallschaltern rechne muß. Es ist trotzdem keine Hcbelübersetzung notwei

dig, sondern der Übertragungsstab 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.

Durch die in Querrichtung zum Temperaturfühlorgan und damit zum Hauptkraftverlauf ungeteilte Ausführung des Gehäuses ist sichergestellt, daß in Kraftrichtung keine Elastizitäten 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.

Es ist zu erkennen, daß auf die Ausdehnungshülse 26 ein Wärmeübertragungsglied 76 in Form einer Blechscheibe aufgesteckt ist. Dies sorgt einerseits für eine große Wärmeübertragungsfläche für Strahlungs- und Konvektions-Übertragung und kann durch Kontakt mit Teilen der Kochplatte oder des Bleches 34 auch Wärme durch Leitung an die Ausdehnungshülse übertragen. Auch ein Abkanten der Scheibe in eine zur Kochplatte parallele Ebene kann vorteilhaft sein.

Es ist ferner bevorzugt, den Wärmeübergangswiderstand des Temperaturfühlorgans, gegebenenfalls einschließlich der Wärmeübertragungsglieder, 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.

Wie aus den F i g. 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 Gewindescheitel das Rohr beim Drücken nahezu durchgeschnitten ist. Daher ist das Gewinde dadurch hergestellt worden, daß es gegen einen Gewindekern durch eine längsgeteilte Pinole gedrückt wurde, die drei Abschnitte 82 des Rohrs nach innen drückt und dazwischen längsverlaufende Ausbuchtungen oder Stege 83 stehen läßt. In diese ist kein oder nur wenig Gewinde von innen hineingedrückt, so so daß sie einen längsgerichteten Zusammenhalt im Bereich der Gewindeabschnitte bilden und vor allem auch zu je beiden Seiten des dreieckförmigen Steges die volle Materialstärke für das Gewinde zur Verfügung haben. Auch dieses Merkmal trägt zur Schaffung eines schnell und genau ansprechenden Temperaturbegrenzers bei, da es ermöglicht, daß die Ausdehnungshülse sehr dünn und daher mit geringer Wärmeträgheit ausgeführt werden kann.

Vorteilhaft ist der Übertragungsstab 27 aus Keramikmaterial hergestellt. Dieses hat im gesamten Temperaturbereich faüt keine Wärmedehnung, was bei anderen Materialien geringer Wärmedehnung 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.

In F i g. 6 ist die Schaltung des Temperaturbegrenzers 23 im Zusammenwirken 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 Kochplatte 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. 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. Das heißt, 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. Der Temperaturbegrenzer nach F i g. 4 in der Anordnung nach den F i g. 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 Steuerheizwiderstand 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.

Anhand der F i g. 7 und 8 wird die Funktionsweise der Steuereinrichtung nach F i g. 6 beschrieben. In F i g. 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 Energieregler steigt an (Linien 55), bis der über den Betätigungsknopf 54 einstellbare Ausschaltpunkt 56 des Energiereglers erreicht wird. Der Schalter 5t 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 Ausschalttcmpcratur 58 und der Wicdcreinschalttemperatur 59) überbrückt ist und beim Wiedcreinschaltpunkt 60

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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 Wärmeträgheit 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.

Es ist aus F i g. 7 zu erkennen, daß der Temperaturbegrenzer bei 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 Temperaturschwankungen — in etwas abgeschwächter Form — mitgeteilt bekommt. Dies wäre bei einem nicht so eng gekoppelten Temperaturbegrenzer nicht der Fall. Dort würde die obere Linie in F i g. 7, d. h. die vom Temperaturbegrenzer abgefühlte Kochplattentemperatur, 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.

In F i g. 8 ist nun als Beispiel der Fall dargestellt, daß bei unveränderter Einstellung des Energiereglers beispelsweise 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 so weit aufgeheizt hat, daß dort der Ausschaltpunkt bzw. die Ausschalttemperaturgrenze 58 des Energiereglers erreicht worden wäre (dies würde beim Durchlaufen der in F i g. 8 strichlierten Linie erfolgen).

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 so weit herabsetzt, daß die höchstzulässige Temperaturgrenze nicht überschritten wird. Es entsteht also die Kombination zweier

ίο 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 gewissen 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 würde 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 F i g. 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 überhaupt nicht wirksam wird, theoretisch unendlich lang ist. Trotzdem ist seine vorbestimmte Schaltperiode, die beispielsweise aus F i g. 8 zu erkennen ist, in der Größenordnung derjenigen des Energiereglers.

Durch die in ihrer Wirkungsweise vorstehend beschriebene Einrichtung wird eine Steuereinrichtung geschaffen, die für die Hausfrau besonders übersichtlich und trotzdem in ihrer Wirkung ausgezeichnet ist. Die Hausfrau stellt am Energieregler eine bestimmt Leistungsstufe ein und diese Leistung wird im Falle dei Überschreitung einer Höchsttemperatur stufenlos her abgesetzt. Bekanntlich wird ja die Einstellung vor Leistungsstufen von vielen Hausfrauen vorgezogen, di die Einstellung einer Temperaturstufe wie bei Automa tikreglern eine Umgewöhnung der Hausfrau und eii gewisses abstraktes Denken vorausgesetzt. Aucl baulich ist die Steuereinrichtung sehr einfach, da ein di< Forderungen erfüllender Temperaturbegrenzer, wie au F i g. 4 zu erkennen ist, sehr einfach herstellbar ist um auch ein Energieregler keinen großen Bauaufwand zi haben braucht. Trotzdem sind zwischen Energieregle und Kochplatte nur zwei rein elektrische Zuleitungei notwendig, was gegenüber einem Automatikregle

einen baulichen Vorteil darstellt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

24 22 623 Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für die Beheizung eines Elektrokochgerätes mit einem Temperatur! ~enzer und einem die Leistung des Elektrokocfv rates steuernden betätigbaren Regler, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler ein an sich bekannter quantelnder Energieregler (50) ist und daß der in Reihe mit diesem geschaltete Temperaturbegrenzer (23) thermisch eng an die Temperatur der Beheizung (15) des Elektrokochgerätes (11) 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 (63) zwischen aufeinanderfolgenden Ausschaltungen (vorbestimmte Schaltperiode) des Ternperaturbegrenzers (23) in der gleichen Größenordnung liegt wie die vorbestimmte Schaltperiode des Energiereglers (50).

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Energieregler (50) und der Temperaturbegrenzer (23) getrennt voneinander angeordnete Einheiten sind.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Energieregler (50) als auch der Temperaturbegrenzer (23) die volle Leistung des Elektrokochgerätes (11) schalten.

4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Ausschaltzeiten sowie die Schaltperioden des Energiereglers (50) und des Temperaturbegrenzers (23) so bemessen sind, daß im Bereich der Begrenzungstemperatur die Einschaltzeiten des Temperaturbegrenzers kürzer sind als die Zeit, die bis zur Ausschaltung des Energiereglers (50) nötig wäre.

5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Begrenzungstemperatur der Temperaturbegrenzer (23) die Quantelfunktion des Energiereglers (50) übernimmt.

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltperioden des Temperaturbegrenzers (23) beim Erreichen der Begrenzungstemperatur etwa gleich groß sind wie die Schaltperioden des Energiereglers (50) vor Erreichen der Begrenzungstemperatur.

7. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Elektrokochplatte der Temperaturbegrenzer (23) eine Schalt-Temperaturdifferenz von weniger als 20° C hat.

8. Steuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Elektrokochplatte der Temperaturbegrenzer eine Schalttemperaturdifferenz von ca. 10⁰C hat.

9. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Elektrokochplatte (11) das Temperaturfühlorgan (25) des Temperaturbegrenzers (23) dicht unterhalb der elektrischen Isolation (16) der Heizleiter (15) Hegt.

10. Steuereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturfühlorgan (25) eine Ausdehnungshülse (26) mit größerem thermischem Ausdehnungskoeffizienten besitzt, das die Ausdehnungsbewegung über einen in ihr angeordneten Übertragungsstab (27) mit geringerem thermischem Ausdehnungskoeffizienten auf den Temperaturbegrenzer (23) überträgt.

11. Steuereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturfühlorgan (25) direkt ohne Übersetzung auf die Schnappfeder (41)

ο eines Schnappschalters (21) einwirkt

12. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturfühlorgan (25) des Temperaturbegrenzers (23) mit einem Teil geringer Wärmeträgheit in Wärmekontakt steht, das unmittelbar angrenzend an die elektrische Isolierung (16) der Heizleiter (15) angeordnet ist

13. Steuereinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil ein den Heizringbereich (13) einer Elektrokochplatte (11) abdeckendes, dicht an dem Heizringbereich (13) entlang verlaufender Blech (34) ist.

14. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturfühlorgan (25) des Temperaturbegrenzers (23) zumindest teilweise von einer Abdeckung (35) umgeben ist, die mit dem Elektrokochgerät (11) in Wärmekontakt steht.

15. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturfühlorgan (25) quer über den Heizringbereich (13) einer Elektrokochplatte (11) ragt und daß das den Schnappschalter (21) aufnehmende Gehäuse (22) des Temperaturbegrenzers (23) in der unbeheizten Mittelzone (19) der Elektrokochplatte (11) liegt.