DE2422624A1

DE2422624A1 - Temperaturbegrenzer

Info

Publication number: DE2422624A1
Application number: DE2422624A
Authority: DE
Inventors: Karl Fischer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-05-10
Filing date: 1974-05-10
Publication date: 1975-11-13
Also published as: AU500530B2; SE7505244L; SE405310B; FI751371A; FI57509B; DE2422624C3; FR2270747B1; FI57509C; GB1516141A; AU8090575A; AU8128275A; SE437105B; FR2270747A1; GB1516142A; AT349112B; SE7804327L; ATA319675A; DE2422624B2

Description

PATENTANWÄLTE:

DIpl.-Chem. Dr. R U F F Dlpl.-Ing. J. B EIE R

7 STUTTGART 1 Neckarstraße 5O Telefon C071O 22 7O 51

10. Mai 1974 JB/M

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A 15 114

Anmelder: Karl Piseher, 7519 Oberderdingen,

Am Gansberg

"Temperaturbegrenzer"

Die Erfindung betrifft einen Temperaturbegrenzer mit einem Temperaturfühlorgan, dessen bezüglich seiner Schalttemperatur fest eingestellter Schalter an der Unterseite der unbeheizten Mittelzone einer Elektrokochplatte angeordnet ist.

Derartige Temperaturbegrenzer sind beispielsweise aus dem deutschen Patent 1 123 059 bekanntgeworden.Er ist im Bereich der unbeheizten Mittelzone einer Kochplatte angeordnet und besitzt ein halbmondförmiges Isoliergehäuse, in dem ein Bimetall und ein Schnappschalter zur Abschaltung eines Heizleiters angeordnet sind. Abgeschaltet wird normalerweise nur ein Heizleiter von den bei 7-Takt-Schaltung nötigen drei Heizleitern, so daß nur knapp die Hälfte der Gesamtleistung abgeschaltet ist. Da Bimetalle' in den relativ

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hohen Temperaturbereichen, in denen der Temperaturbegrenzer arbeitet, schon sehr labil sind und nur geringe Betätigungskräfte bringen, ist die Schalt-Temperaturdifferenz zwischen Ausschalten und Wiedereinschalten (Schalthysterese) sehr groß. Sie liegt in der Größenordnung von ca. 80° Celsius. Zwar kann durch die Anordnung in der unbeheizten Mittelzone die Temperatur etwas niedriger gehalten werden, dafür ist aber auch der Zugriff und die thermische Koppelung an die Temperatur der Heizleiter sehr gering.

Aus der US-Patentschrift 1 979 471 ist ein Schalter bekanntgeworden, der über zwei Stangen mit geringem Ausdehnungskoeffizienten mit dem Kochplattenrand verbunden ist und in Abhängigkeit von dessen Ausdehnung schaltet. Dieser Schalter ist mechanisch sehr aufwendig und schaltet nicht trägheitslos, da die Kochplatte eine relativ große Wärmeträgheit hat.

Aus der deutschen Patentschrift 913 335 ist ein einstellbarer Temperaturregler bekanntgeworden, der eine Stange besitzt, die in Wärmekontakt mit dem Kochplattenrand gebracht ist und sich, gegen unmittelbaren Wärmeeinfluß von den Heizleitern abgeschirmt, unter der Kochplatte hindurch erstreckt. In der Stange befindet sich das temperaturempfindliche Organ. Auch hier wird versucht, die mit der Wärmeträgheit des Kochplattenkörpers behaftete Temperatur abzufühlen, wobei also die unmittelbare Temperaturauswirkung der Heizleiter möglichst nur sehr vergleichmäßigt durchdringt.

Aus dem deutschen Patent 1 615 258 ist ferner ein Temperaturbegrenzer bzw. Schutzschalter für eine Elektrokochplatte bekanntgeworden, der unmittelbar auf dem Heizringbereich aufgesetzt ist. Auch er besitzt ein Bimetall und einen über einen Übersetzungshebel betätigten Schnappschalter. Hier ist

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das Bimetall thermisch sehr hoch belastet und kann daher nicht sehr genau schalten. Der Schnappschalter wird, obwohl er außerhalb einer Abdeckplatte in dem Isoliergehäuse befestigt ist, thermisch hoch beansprucht. Auch dieser Temperaturbegrenzer hat eine große Schalthysterese.

Es ist bereits ein Temperaturbegrenzer vorgeschlagen worden, der eine Ausdehnungshülse mit einem innenliegenden Übertragungsstab mit geringer Wärmedehnung besitzt. Dieser wirkt über eine Übersetzungsmechanik auf einen Schnappschalter mit zwei Kontakten ein. Das stabförmige Temperaturfühlorgan erstreckt sich quer über den gesamten Durchmesser einer Heizeinheit für eine Glaskeramikplatte, und zwar unterhalb der aus gewendelten Rohrheizkörpern bestehenden Heizelemente. Dieser Temperaturbegrenzer, dessen den Schalter tragender Kopf außerhalb der Heizeinheit liegt, baut sehr groß und überstreicht mit seinem Temperaturfühlorgan nicht nur die beheizten, sondern auch unbeheizte Bereiche.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Temperaturbegrenzer der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der auf Grund seiner Ausbildung und Anordnung eine Abschaltung in möglichst enger Beziehung von der Temperatur der Heizleiter mit nur geringer Schalthysterese ermöglicht.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Temperaturfühlorgan aus einer Ausdehnungshülse mit größerem thermischen Ausdehnungskoeffizienten als ein in ihr angeordneter Übertragungsstab besteht und von der un-

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beheizten Mittelzone der Elektrokochplatte aus nach einer Seite im wesentlichen radial mit geringem Abstand und dichter thermischer Koppelung über die Unterseite des Heizringbereiches hinwegragt. Das gegen hohe thermische Belastung unempfindliche Temperaturfühlorgan mit Ausdehungshülse und Übertragungsstab ist also eng an die Temperatur der Heizleiter gekoppelt, überträgt aber nur relativ wenig Wärme auf den Schalterkopf mit einem Schnappschalter, der daher als Präzisionsschalter ausgebildet sein kann und mit einem Schaltweg von nur einem Hundertstel Millimeter arbeiten kann. Der Übertragungsstab kann daher direkt auf den Schnappschalter einwirken. Bei einfachster und robustester Bauweise wird damit ein Temperaturbegrenzer mit höchster Ans-prechempfindlichkeit geschaffen. Auch die Anschlüsse sind im Bereich der unbeheizten Mittelzone relativ problemlos herzustellen. Obwohl die im folgenden beschriebene Temperaturbegrenzerausbildung mit direkter Einwirkung des Übertragungsstabes auf den Schnappschalter und mit nur einem Kontakt am Schnappschalter sehr vorteilhaft ist, kann jedoch auch eine bereits vorgeschlagene Temperaturbegrenzerausführung nach der deutschen Patentanmeldung P 23 43 834.8 vom 30. 8. 1973 oder eine Ausführung nach der vom gleichen Anmelder gleichzeitig mit der vorliegenden Anmeldung eingereichten Anmeldung "Schnappschalter" verwendet werden.

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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 Elektrokochplatte 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 Längsschnitt durch einen Temperaturbegrenzer,

Figur 5 eine vergrößerte Ansicht der Ausdehnungshülse, 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 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

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 Kochplattenkörper 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 eingebettet, die die spiralförmig verlaufenden Nuten füllt. Der Heizringbereich vird 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 Kochplatte bzw. von Abdeckungen dient. Insoweit handelt es sich also um eine übliche Elektrokochplatte.

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 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 aucn die abgeschrägten Ecken 24 bei, die eine Anpassung an die Form der Mi.ttelzone ermöglichen.

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 Übertragungsstab 27 aus Material mit geringem thermischem Ausdehnungskoeffizienten, beispielsweise einem Keramikstab, besteht (Fig. 4).

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

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der Ringrippe 18 hindurch. Die flache Bauweise des Gehäuses erlaubt es_r 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 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 Fig. 2 zu erkennen ist, mit einer in die innere Ringrippe 1ö 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. Staubentwick-

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lung). Gleichzeitig schafft dieses in Wärmekontakt mit der Isoliermasse bzw. den dazwischen vorragenden, die Nuten 14 voneinander trennenden Rippen stenende 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 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 und kann dort beispielsweise durcn 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 Temperaturfühlorgan 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.

Einzelheiten des Temperaturbegrenzers sind in der Figur 4 zu erkennen. Das bereits beschriebene Temperaturfühlorgan 25 ragt durch eine Öj&iung des Gehäuses 22 hindurch. Die Ausdennungshülse 26 besitzt einen Flansch 37» an dem eine Scheibe

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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 einen Schliisfc 38 des Gehäuses im Bereich der öffnung 78 für das Temperaturfühlorgan 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 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 von ca. 1/100 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 einstückigen Gegenkontaktteil 46 zusammenwirkt. Ein ebenfalls durch Einstecken festgelegtes und aus BiLech 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 Basisteil 75 des Schnappschalters 21 angebracht, das an einem Ende das Stützlager 43 und am ande-

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ren Ende die dort angebrachte Schnappfeder trägt. Der Träger 73 stützt sich im Bereich des Betätigungspunktes 44 an dem Gehäuse ab.

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

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 360° gegenüber der Saumtemperatur einen Ausdetnungsweg von ca. 35/100 mm liefern. Bei einem Schaltweg von 1/100 mm zwischen Ein- und Ausschaltung liegt also die Hysterese des Temperaturbegrenzers bei etwa 10°. Dies ist ausserordentlich wenig gegenüber ca. 80°, mit denen man bei Birneta11schaltern rechnen muß. Es ist trotzdem keine Hebelübersetzung notwendig, 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 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.

Es ist zu erkennen, daß auf die Ausdehnungshülse 26 ein Wärme-Übertragungsglied 76 in Form einer Blechscheibe aufgesteck ist. Dies sorgt einerseits für eine große Wärmeübertragungsfläche für Strahlungs- und Konvektions-Übertragung und kann

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durch Kontakt mit Teilen der rochplatte oder des Bleches 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, ggf. einschließlich der Wärmeübertragungsglieder, durch entsprechende Oberflächenbehandlung zu verringern. Dazu eignet sich eine Beschichtung mit einem hochwärmebeständigen, rauhen Lacküberzug 77 _t der die relativ glatte und blanke Oberfläche der meist aus Edelstahl bestehenden Ausdehnungshülse in ihren Wärmeübertragungseigenschaften wesentlich verbessert.

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 Gewindescheifcel 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 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 Temperaturbegrenzers 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.

In Fig. 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 auf den Schalter 51 kann mittels eines Betätigungsknopfes 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 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.

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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 Pig. 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 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 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 405°C 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 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 Aus-

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schalttemperatur 58 und der Wiedereinschalttemperatur 59) überbrückt ist und beim Wiedereinschaltpunkt 60 der Energieregler den Schalter 51 wieder einschaltet und somit einen neuen guantelzyklus 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 Fig. 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 Ausschalt temper a tür grenze 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 Fig. 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 Fig. 8 ist nun als Beispiel der Fall dargestellt, daß bei unveränderter Einstellung des Energiereglers beispiels-

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weise 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 soweit 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).

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

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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 langer. 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 Temperdturbegrenzers, 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.

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 wird im Falle der Überschreitung einer Höchsttem-

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peratur stufenlos herabgesetzt. Bekanntlich wird ja die Einstellung 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.

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Claims

A 15 113/4 -/- AZ Ansprüche

1. !Temperaturbegrenzer mit einem Temperaturfühlorgan, ^ dessen bezüglich seiner Schalttemperatur fest eingestellter Schalter an der Unterseite der unbeheizten Mittelzone einer Elektrokochplatte angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturfühlorgan (25) aus einer Ausdehnungshülse (26)mit größerem thermischem Ausdehnungskoeffizienten als ein in ihr angeordneter Übertragungsstab (27) besteht und von der unbebeizten Mittelzone (19) aus nach einer Seite im wesentlichen radial mit geringem Abstand und enger thermischer Koppelung über die Unterseite des Heizringbereiches (13) hinwegragt.

2. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Schalter (21) aufnehmende Gehäuse (22) im Randbereich der unbeheizten Mittelzone -(19) angebracht ist und den Bereich des Mittelpunktee der Elektrokochplatte (11) freiläßt.

3. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturfühlorgan (25) durch eine Aussparung (28) in einer den Heizringbeeeich (13) der Elektrokochplatte (11) gegen die unbeheizte Mittelzone (19) abgrenzenden Ringrippe (18) ragt.

4. Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturfühlorgan (25) unmittelbar unter der Einbettung (16) der Heizleiter (15) verläuft.

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5. Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturfühlorgan (25) unmittelbar unter einem die Unterseite des Heizringbereiches (13) abdeckenden Blechs (3¹O verläuft.

6. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech (34) zwischen eine äußere Ringrippe (17) und eine innere Ringrippe (18), die den Heizringbereich abgrenzen, eingepreßt ist und unmittelbar an die Einbettung (16) der Heizleiter (15) angrenzen.

7. Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturfühlorgan (25) von einer nach unten geschlossenen Abdeckung (35) teilweise umschlossen ist.

8. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Abdeckung ein groß-Omega-förmiges Blech ist, dessen Flanschen (36) zur Elektrokochplatte (11) hin gerichtet sind.

9. Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (35) an den Blechen (3¹O angebracht ist.

10. Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturfühlorgan (25) bzw. seine Abdeckung (35) zur Kontakt-Wärmeübertragung mit der Elektrokochplatte (11) in Berührung stehen.

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A 15 113/14 - /"-

11. Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (22) unter einer die unbeheizte Mittelzone (19) abdeckende Kappe (33) angeordnet ist.

12. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (35) mit der Kappe (33) verbunden ist.

13· Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsstab (27) ohne Übersetzung direkt auf die Schnappfeder (4-1) eines Schnappschalters (21) einwirkt.

14. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 13 ₅ dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungspunkt (44), an dem der Übertragungsstab (27) an der Schnappfeder (41) angreift, nahe bei dem Stützlager (43) für die Federzunge (42) des Schnappschalters (21) liegt.

15· Temperaturbegrenzer nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnungshülse (26) an ihrem schalterseitigen Ende einen Flansch (37) besitzt, der in das einteilige, seitlich offene und von einem Deckel (71) abgedeckte Gehäuse (22) eingesteckt ist.

16. Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturfühlorgan unter dem Druck der Schnappfeder (41) des Schnappschalters (21) kraftschlüssig festgelegt ist.

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A 15 113/14- - K - .

17· Temperaturbegrenzer nach, einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (22) an der Seite, an der das Temperaturfühlorgan (25) aus ihm hervorragt, abgeschrägte bzw. abgerundete, sich der Rundung der unbeheizten Mittelzone (19) der Elektrokochplatte (11) anpassenden Ecken (2A-) hat.

18. Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Temperaturfühlorgan (25) Wärmeübertragungsglieder (76) angebracht sind.

19· Temperaturbegrenzer nach. Anspruch 18, dadurch, gekenn- - zeichnet, daß die Wärmeübertragungsglieder (76) auf das Temperaturfühlorgan (25) aufgeschobene. Scheiben sind.

20. Temperaturbegrenzer nach, einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturfühlorgan (25) eine die Wärmeaufnahme vergrößernde Beschichtung (77) besitzt.

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