DE2422625B2 - Temperaturbegrenzer - Google Patents
TemperaturbegrenzerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Temperaturbegrenzer mit einem Temperaturfühlorgan, das aus einer Hülse mit
wenigstens einem Flansch und einem darin angeordneten Stab besteht, die unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten
haben, wobei der Stab auf die Schaltfeder eines Schalters einwirkt die eine unter Knick-Vorspannung
an einem festen Träger abgestützte Federzunge hat.
Ein derartiger Temperaturbegrenzer ist aus der DT-PS 27 5b 7% bekannt geworden. In der DT-AS
20 42 681 wird als Schnappelement eine mit Beulwirkung
arbeitende Schnappscheibe verwendet, die über einen Kippunkt schnappt, wenn der Ausdehnungsstab
im Bereich der Ausschalttemperatui zur Anlage an ihr
kommt und gegen sie drückt. Dabei bdiitigt die Scheibe
Kontakte. Derartige Temperaturbegrenzer schalten nicht sehr genau, da die Schnappscheibe relativ große
Schaltwege benötigt und ihr Gesamtaufbau das nicht ermöglicht. Es ist daher auch notwendig, daß der in einer
Invarhülse liegende Ausdehnungsstab sehr lang ausgebildet ist. Als normaler Temperaturbegrenzer, der
während des Betriebes eingesetzt wird und beispielsweise die Temperatur einer Kochplatte auf einen
Höchstwert begrenzt, aber bei Annäherung an den Höchstwert trotzdem ein Weiterarbeiten der Kochplatte
ermöglicht, ist ein solcher Schalter nicht brauchbar, da die Schnappscheibe von allein nicht wieder in die
Ausgangsstellung zurückspringt. Dieser Temperaturbegrenzer ist daher nur ein Sicherheitsschalter, der nach
einmaligem Ansprechen von Hand wieder zurückgestellt werden muß. In dieser Druckschrift ist auch ein
anderer Temperaturbegrenzer mit einer Ausdehnungshülse beschrieben, die über einen lnvar-Übertragungsstab
und einen Übersetzungshebel auf die Sdmappscheibe drückt.
Es ist ein Temperaturbegrenzer für Elektrokochplatten in der DT-PS 11 23 059 beschrieben worden, der in
großem Umfang in der. Praxis eingesetzt wird. Er besteht aus einem einteiligen Isolierstoffgehäuse, das
eine Ausnehmung besitzt, die mit einem Deckel verschlossen werden kann. Darin sind ein Bimetallglied
und ein Schnappschalter sowie der Gegenkontakt durch seitliches Einstecken in Schlitze festgelegt. Das halbmondförmige
Gehäuse kann im unbeheizten Mittelteil
einer Elektrokochplatte angebracht werden. Dieser
Temperaturbegrenzer hat, da er mit einem Bimetall
arbeitet, eine relativ große Schalthysterese, d.h. die Temperaturdifferenz zwischen Ausschaltung und nachfolgender
Wiedereinschaltung ist relativ groß. Bimetalle sind in dem bei Elektrokochplatten für eine Begrenzung
in Frage kommenden Temperaturbereich sehr labil und haben keine großen Betätigungskräfte, so daß erst un*er
Überwindung aller Elastizitäten der für die Betätigung des Schnappschalters notwendige Schaltdruck aufgebaut
werden muß.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Temperaturbegrenzer der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der
allgemein brauchbar ist und bei einfachem Aufbau eine geringe Schalthysterese hat Er soll ferner dazu geeignet
sein, eine Temperatur auch in einem Bereich abzufühlen, in dem der den Schnappschalter enthaltende Schalterkopf
nicht angeordnet ist bzw. werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Temperaturbegrenzer ein an sich
bekanntes, aus einem gestaltfesten Isoliermaterial bestehendes Gehäuse besitzt, das einteilig mit einer
seitlich offenen Ausnehmung ausgebildet ist, in der der Schnappschalter mit seinem Gegenkontakt durch
seitliches Einschieben von Befestigungsabschnitten in an die Ausnehmung angrenzende Schlitze festgelegt ist,
daß wenigstens ein Flansch der Hülse in einen Schlitz des Gehäuses zur Festlegung der Hülse eingeschoben
ist, der sich an die seitlich offene Durchtrittsöffnung fur
die Hülse anschließt, daß die offene Seite der Ausnehmung und der Durchtrittsöffnung durch einen
Deckel verschlossen ist und daß der Stab als federnd in Druckrichtung belasteter Druckstab ausgebildet ist. der
in Druckrichtung auf die Schaltfeder des Schnappschalters einwirkt.
Durch diese Maßnahmen ist es möglich, einen
Temperaturbegrenzer herzustellen, der trotz einer sehr geringen Länge seiner beispielsweise aus rostfreiem
Stahl bestehenden Ausdehnungshülse von etwa 45 mm eine Schalthysterese, d. h. eine Temperaturdifferenz
zwischen Ausschalten und darauffolgendem Wiedereinschalten, von nur etwa 10° hat, und das in einem relativ
hohen Temperaturbereich von beispielsweise 400° C. Bekannte Temperaturregler hatten eine Schalthysterese
von etwa 80°. Dabei ist man bei der Erfindung den ungewöhnlichen Weg gegangen, Ausdehnungselemente
mit sehr kleinen Ausdehnungswegen zu wählen, die an sich eine größere Schalthysterese befürchten lassen
müßten. Durch die der Erfindung zugrunde liegende Idee, die kraftschlüssige Gegeneinanderdrückting aller
Bauteile unter Einbeziehung des Gehäuses durch die Schnappfeder des Schnapphalters, werden sämtliche
Totwege und Ansätze zu Ungenauigkenen oder Elastizitäten von vornherein ausgeschalter. So kommt
es, daß trotz der Ausdehnungswege, die um eine Zehnerpotenz unter den Ausdehnungswerten eines
Bimetalls liegen, beim Temperaturbegrenzer nach der Erfindung eine wesentlich geringere Schalthysterese bei
größerer Schaltgenauigkeit erreicht werden kann.
Durch das einteilige Gehäuse ist nicht nur die leichte Festlegung durch einfaches Einstecken möglich, sondern
es wird auch die Möglichkeit von Elastizitäten oder Totwegen in der bei anderen Schaltern notwendigen
Trennfuge ausgeschaltet. Durch die Gehäuseausbildung entsteht ferner der Vorteil, daß bis auf die Anschlüsse
alle Teile des Schalters durch einen einzigen Deckel, der aufgenietet sein kann und aus Isoliermaterial besteht,
abgeschlossen sind. Das Gehäuse ist wegen der geringen Tiefe der Ausnehmung aus einem keramischen
Isoliermaterial, vorzugsweise Steatit, leicht herstellbar.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet Ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung ijt in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es
zeigt
F i g. 1 eine von unten gesehene Ansicht einer Elektrokochplatte mit einem Temperaturbegrenzer
nach der Erfindung,
F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie Il-II in F i g. 1,
Fig.3 ein Detail einer Variante, in einer Schnittdarsteliung,
bei der die Schnittlinie quer zu der von F i g. 2 Hegt,
F i g. 4 einen Längsschnitt durch einen Temperaturbegrenzer,
F i g. 5 eine vergrößerte Ansicht der Ausdehnungshülse, von ihrem freien Ende her gesehen,
Fig.6 ein schematisches Schaltbild des Temperaturbegrenzers
im Zusammenwirken mit einem Energieregler,
Fig. 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 Betriebs^ ustand.
In F i g. 1 ist eine Elektrokochplatte 11 von unten
dargestellt, die, v\ ie auch aus F i g. 2 zu erkennen ist, aus einem Kochplattenkörper 12 aus Gußmaierial 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. Der
Heizringbereich wird nach außen durch eine Ringnppe 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 bz\>.
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 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 außerzentrisch ragt aus der nach außen gerichteten, die abgeschrägten Ecken 24 tragenden
Seite des Gehäuses ein Temperaturfühler gan 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
(F ig. 4).
F i g. 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 stc.rk 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
großer 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 Tempera lur- fühlorgan 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 und kann dort beispielsweise durch Punktschweißung befestigt
sein. Es ist auch r. «glich, 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 temperaturempfindhchen Schalter im Bereich der unbeheizten Mtttelzone. also einem
kälteren Bereich liegt. Es ist also zu erkennen, dal sowohl die Abdeckung 35 als auch das Blech 34 sowoh
zum Schutz der Elektrokochplatte und des Temperatur begrenzers vor Verschmutzung oder anderen Umwelt
einflüssen dient, als auch zur engen thermischer Kopplung des Temperaturfühlorgans mit möglichs
geringer thermischer Trägheit an die Temperatur dei Heizleiter.
Einzelheiten des Temperaturbegrenzers sind in dei F i g. 4 zu erkennen. Das bereits beschriebene Tempera
turfühlorgan 25 ragt durch eine öffnung des Gehäuse;
22 hindurch. Die Ausdehnungshülse 26 besitzt einer Flansch 37, an dem eine Scheibe 70 zur Vergrößerung
des Flansches angesetzt ist. Das Gehäuse ist einteilig au: keramischem Isoliermaterial, z. B. Steatit, gefertigt unc
besitzt eine Ausnehmung 40, die zu einer Seite, d. h. quei zum Ausdehnungselement, hin offen ist und nach dei
Schaltermontage durch einen isolierenden Deckel 71 (Fig. 2) verschlossen wird. Der Flansch 37 mit Scheibe
70 ist von der Seite her in einen Schlitz 38 des Gehäuse; im Bereich der öffnung 78 für das Temperaturfühlorgar
hineingesteckt und legt dieses somit fest.
In der Ausnehmung 40 ist der Schalter 21 in Forrr 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 dichi
beim Stützlager 43. so daß wegen des geringer Hebelarmes der Schalter mit größter FeinfüHigkeit
schaltet, d. h. seine Schaltdifferenz zwischen Ausschaltung
und Wiedereinschaltung liegt bei einem Weg am Betätigungspunkt 44 von etwa I /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 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 Arsehiuß 30 ist als ein in einen aus der Ausnehmung 40 hinausführenden Schlitz 72 eingesteckter
gebogener Träger 73 in Form eines Biechstreifens 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.
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 Fig 4 dargestellte Temperaturbegrenzer kann beispielsweise
bei einer wirksamen Länge der Ausdehnungshülse von nur^etwa 45 mm bei einer Temperaturdifferenz von
360° gegenüber der Raumtemperatur einen Ausdehmingsweg von etwa 35/100 mm liefern. Bei einem
Schaltweg von I/!00 mm zwischen Ein- und Ausschaltung liegt also die Hysterese des Temperaturbegrenzers
bei etwa 10°. Dies ist außerordentlich wenig gegenüber
etwa 80°, mit denen man bei Bimetallschaltern 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 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, ggf. 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 Wärmeübertragungseigenschäften
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 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 daß sie einen längsgerichteten Zusammenhalt im Bereich der Gewindeabschnitte bilden und vor allem
auch je zu 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 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 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
d:e 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 Temperaturbegren£er 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 Energieregler. 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 isi und der Temperaturbegrenzer braucht nicht die volle
Leistung zu schalten, sondern kann auch eine Teillei stung schalten, obwohl es sehr vorteilhaft ist, wenn ei
zur Schaltung der gesamten Leistung eingesetzt ist
Anhand der F i g. 7 und 8 wird die Funktionsweise dei
Steuereinrichtung nach F i g. 5 beschrieben. In F i g. 7 is die normale Arbeitsweise einer Kochplatte versinnbild
licht, bei der unterhalb der Ausschalttemperatur de:
Temperaturbegrenzers, die beispielsweise bei 405" ( liegt gearbeitet wird. Wenn der Schalter 51 de
Energiereglers eingeschaltet ist so werden die Heizwi derstände 15 und 53 wirksam und die Temperatur de
Bimetalls des Energiereglers steigt an (Linien 55), bis de über den Betätigungsknopf 54 einstellbare Ausschalt
punkt 56 des Energiereglers erreicht wird. Der Schalte 51 öffnet sich und die Heizwiderstände 15 und 5
werden ausgeschaltet so daß die Temperatur ar Bimetall sinkt (Linie 57), bis die Schalthysteres
(Temperaturdifferenz zwischen der eingestellten Au« schalttemperatur 58 und der Wiedereinschalttempen
tür 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 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 Koppiung das FQhiürgan 25 des Temperaiurbegrenzers
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 Teiileistung.
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 soweit 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 Sch ilter 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 Leistungsimpul· se ist zu erkennen, daß trotz unveränderter Stellung de«
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
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
so 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 Temperaturschwarkungen auf das Kochgefäß durchgeieitet 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 Beirieb 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.
Hierdurch 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 Höchsttemperatur 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 F i g. 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.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (13)
1. Temperaturbegrenzer mit einem Temperaturfühlorgan, das aus einer Hülse mit wenigstens einem
Flansch und einem darin angeordneten Stab besteht, die unterschiedliche Ausdehnungskoeffizeinten ha
ben, wobei der Stab auf die Schaltfeder eines Schalters einwirkt, die eine unter Knick-Vorspannung an einem festen Träger abgestützte Federzunge hat, dadurch gekennzeichnet, daß der
Temperaturbegrenzer (23) ein an sich bekanntes, aus einem gestaltfesten Isoliermaterial bestehendes
Gehäuse (22) besitzt, das einteilig mit einer seitlich offenen Ausnehmung (40) ausgebildet ist, in der der
Schnappschalter (21) mit seinem Gegenkontakt v*6) durch seitliches Einschieben von Befestigungsabschnitten
in an die Ausnehmung (40) angrenzende Schlitze (72) festgelegt ist, daß wenigstens ein
Flansch (37) der Hülse (26) in einen Schlitz (38) des Gehäuses (22) zur Festlegung der Hülse (26)
eingeschoben ist, der sich an die seitlich offene Durchtrittsöffnung (78) für die Hülse (26) anschließt,
daß die offene Seite der Ausnehmung (40) und der Durchtrittsöffnung (78) durch einen Deckel (71)
verschlossen ist und daß der Stab (27) als federnd in Drucknchtung belasteter Druckstab ausgebildet ist.
der in Druckrichtung auf die Schaltfeder (41) des Schnappschalters (21) einwirkt.
2. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnappschalter (21)
einen Träger (73) aus einem Blechstreifen (73) besitzt, der durch einen Befestigungsschlitz (72) aus
der Ausnehmung (40) hinausführt und den Anschluß des Schnappschalters (21) bildet und dessen anderes
Ende ebenfalls in einen Befest>gungsschlitz des
Gehäuses (22) eingesteckt ist.
3. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (73) sich im
Bereich des Betätigungspunktes (44) an dem Gehäuse (22) abstützt.
4. Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem
Flansch (37) eine Scheibe (70) angebracht ist, die in den Schlitz (38) eingesteckt ist.
5. Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprüehe 1 bis 4, 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.
b. Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 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) einer Elektrokochplatte (11) anpassende
Ecken (24) hat.
7. Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem
Temperaturfühlorgan (25) Wärmeübertragungsgüeder (76) angebracht sind.
8. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungsglieder
(76) auf das Temperaturfühlorgan (25) aufgeschobene Scheiben sind.
9. Temperaturbegrenzer nach einem derAnsprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das
Temperaturfühlorgan (25) eine die Wärmeaufnahme vergrößernde Beschichtung (77) besitzt.
10. Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprüche
1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Übcrtragungsstab aus Keramikmaterial besteht.
1 !.Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprüche
1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnappfeder derart vorgespannt ist, daß sie ihren
Kontaktdruck auch nach der Ausschaltung des Schanppschalters aufrecht erhält.
12. Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprüche
1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ausdehnungshülse an ihrem freien Ende eine
Justierschraube eingeschraubt ist, auf der sich der Übertragungsstab abstützt und daß im Bereich des in
der Ausdehnungshalse eingeformten Gewindes nach außen vorragende Stege ausgeformt sind.
13. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Stegen
liegenden, das Gewinde tragenden Abschnitte durch ein Gewindepreßwerkzeug eingepreßt sind.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742422625 DE2422625C3 (de) | 1974-05-10 | Temperaturbegrenzer | |
DE19742422623 DE2422623C3 (de) | 1974-05-10 | Steuereinrichtung für die Beheizung eines Elektrokochgerätes | |
US05/705,364 US4135081A (en) | 1974-05-10 | 1976-07-14 | Electric cooking plate with a temperature limiter |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19742422623 DE2422623C3 (de) | 1974-05-10 | Steuereinrichtung für die Beheizung eines Elektrokochgerätes | |
US05/705,364 US4135081A (en) | 1974-05-10 | 1976-07-14 | Electric cooking plate with a temperature limiter |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE2422625A1 DE2422625A1 (de) | 1975-11-13 |
DE2422625B2 true DE2422625B2 (de) | 1977-02-24 |
DE2422625C3 DE2422625C3 (de) | 1977-10-13 |
Family
ID=
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Also Published As
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DE2422623B2 (de) | 1977-04-07 |
DE2422623A1 (de) | 1975-11-13 |
DE2422625A1 (de) | 1975-11-13 |
US4135081A (en) | 1979-01-16 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |