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Brotröster mit erweitertem Regelbereich
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Brotröster mit elektrischer Heizung,
beweglicher Röstgutauflage, hin-oder 2-Knopf-Bedienung und Bimetall-Zeitschaltwerk,
wobeidie Hilfsheizung des Birnetall-Schaltelements mit der.
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Brotrösterheizung in Reihe geschaltet ist, die Röstgutauflage zwischen
einer arretierbaren Betriebsstellung und einer Ausgabestellung bewegbar ist, der
Bedienungshebel sowohl zur Bewegung der Röstgutauflage als auch zur .iiistellung
der Röstzeit dient und das Bimetall-Schaltelement am Ende einer Aufheizphase durch
thermische Ausbiegung - deren Maß durch die Röstzeiteinstellung bestimmt
ist
- einen ersten und nach erfolgter Abkühlung durch Rückbiegung in die Ausgangsstellung
einen zweiten Schaltvorgang bewirkt, wodurch die Brotrösterheizung abgeschaltet
und die Arretierung der Röstgutauflage gelost wird und diese selbsttätig in die
Ausgabestellung überwechselt.
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Derartige. Brotröster sind beispielsweise aus der DE-PS 17 53 119
bekannt.
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Bei Inbetriebnahme ist das Gerät elektrisch ausgeschaltet und die
bewegliche Röstgutauflage befindet sich in ihrer oberen Stellung, die auch als Ausgabestellung
bezeichnet werdenkann. -Nach dem Auflegen von Röstgut, meist vertikal stehender
Brotscheiben, wird die Röstgutauflage durch den seitlich angebrachten Bedienungshebel
gegen eine Rückholfeder nach unten gedrückt, wo sie in Betriebsstellung durch einen
Rasthaken selbsttätig arretiert wird. Gleichzeiltg wird durch das Niederdrücken
des Bedienungshebels die Brotrösterheizung und die Hilfsheizung für das Bimetall-Schaltelement
eingeschaltet. Letzteres besteht im allgemeinen aus einem Blechstreifen, von dem
ein Ende fest eingespannt ist und dessen anderes Ende bei Erwärmung eine thermische
Ausbiegung erfährt, die - wie bei Bimetall-Schaltelementen üblich - zur Auslösung
von Schaltvorgängen herangezogen wird.
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3ei den bekamlten Brotröstern ist der Bedienungshebel gleichzeitig
zur Einstellung der Röstzeit ausgebildet.
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Durch Drehen eines Knopfes wird über ein Gewinde bzw. eine Steuerkurve
bestimmt, um welches Maß der Rasthaken an der feststehenden Arretierung einrastet
(Rastmaß).
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Der Bimetallstreifen ist so angeordnet, daß er sich nach dem Niederdrücken
des Bedienungshebels zwischen Rasthaken und Arretierung befindet. Seine thermische
Ausbiegung ist ein zeitabhängiger Vorgangs so daß bei delinierter Heizleistung das
Maß der At hiegllng zur Festlegung einer Zeitspanne verwendet werden kann. Die Anordnung
von Bimetallstreifen, Rasthaken und Arretierung ist nun so gewählt, daß.der Bimetallstreifen
zwischen Rasthaken und Arretierung austritt, wenn seine thermische Ausbiegung das
eingestellte Rastmaß überschreitet. Der unter Federdruck stehende Rasthaken kann
sich dadurch um die Breite des Bimetallstreifens nach oben bewegen, wodurch er unmittelbar
an der Arretierung zur Anlage kommt. Diese Bewegung des Rasthakens wird dazu benutzt,
den Kontakt für die Stromzuführung zur Bimetall-Heizung zu öifnen und gleichzeitig
über einen weiten Kontakt die Brotrösterheizung direkt mit der Spannungsquell-e
zu verbinden.
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Nach dem Abschalten der Bimetall-Heizung tritt eine Abkühlung des
Bimetallstreifens ein, der sich daraufhin in seine Ausgangsstellung zurückbiegt
und dabei den Rasthaken aus der Arretierung herausschiebt, so daß am Ende der Abkülphase
des Bimetallstreifens der Rasthaken ausklinkt und die Röstgutauflage durCh die Rückholfeder
in die Ausgabestellung bewegt und gleichzeitig die Brotrösterheizung abgeschaltet
wird Alle elektrischen und mechanischen Schaltvorgänge sind so eingerichtet, daß
der Brotröster am Ende -eines Röstvorgangs für einen nächsten Röstvorgang betriebsbereit
ist.
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Brotröster dieser Art haben sich wegen ihrer einfachen und betriebssicheren
Bedienung im Laufe der Jahre ausgezeichnet
bewahrt und sind in großen
Stückzahlen gefertigt worden.
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In zunehmendem Maße wird aber bemängelt, daß der einstellbare Röstzeitbereich
zu klein ist und insbesondere für verschiedene Graubrotsorten nicht ausreicht. Da
das gesamte Zeitschaltwerk von mechanischen und elekt-rischen Größen abhängig ist,
deren Abstimmung aufeinander schon an sich mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden
ist, läßt sich eine Vergrößerung des Regelbereiches nicht ohne weiteres realisieren.
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Eine erste Einschränkung i.st dadurch gegeben, daß der Einstellknopf
im Hinblick auf die zugeordnete Skala zwischen den Anschlägen zweckmäßigeraweise
keine größeren Drehwinkel als 1R0° aufweist, keineswegs aber über mehr als 3600
drehbar sein darf. Nun könnte zwar der damit einstellbare Weg durch entsprechende
Steilheit de Gewindes bzw. der Steuerkurv-e an sich ausreichend groß gemacht werden,
wodurch aber die Genauigkeit der jeweiligen Zeitwahl erheblich beeinträchtigt wurde.
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Eine weitere Einschränkung liegt darin, daß jedes Bimetall-Schaltelement
gegebener Größe nur eine begrenzte ther--mische Ausbiegung aufweist, als Schaltweg
also nur ein bestimmtes -Naß zur Verfügung steht. Da zum Ausrasten des Rasthebels
mechanische Mindestkrafte erforderlich sind, kann ein Bimetalistreifen - abgesehen
von der Platzbeschränkung -auch nicht beliebig lang ausgebildet werden, es sei de-nn,
man vergrößert auch seine Breite undloder Dicke entsprechend, was Jedoch -wirtschaftlich
nur bis zu einem gewissen Maß vertretbar ist0 Schlie-ßlich sind auch nicht beliebig
hohe Temperaturen am Bimetall-Schaltelement möglich, einmal schon im Hinblick auf
die Materialbelastbarkeit und den àusnutzbaren Proportionalbereich der Weg-Zeit-Zuordnung,
zum anderen aber auch aus Sicherheitsgründen. (Isolation)
Durch
entsprechende Wahl der Größe der Bimetall-Hilfsheizung, ist es zwar möglich, derartige
Zeitschaltwerke für verschiedene Zeitbereicke auszulegen, zum Beispiel für 10 bis
100 Sekunden oder 100 bis 200 Sekunden, der jeweilige Bereich bleibt aber begrenzt.
Wollte man daher einen Brotröster auf einen anderen Zeitbereich einrichten, müßte
ein anderes Zeitschaltwerk eingebaut werden.
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Damit stellt sich die Aufgabe, bei einem Brotröster der eingangs beschriebenen
Art den Röstzeit-Regelbereich unter Berücksichtigung der verschiedenen Grenzbedingungen
mit wirtschaftlich vertretbaren Mitteln zu vergrößern, d.h.
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unter Verwendung der bewährten Konstruktionselemente und ohne prinzipielle
Änderung des elektro-mechanischen Schaltwerks den Anwendungsbereich des Brotrösters
zu vergröbere.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß parallel
zur Bimetall-Hilfsheizung ein weiterer, wahlweise einschaltbarer Stromverbraucher
angeordnet wird.
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Verschiedene Ausführungsformen des Erfindungsgedankens sind in den
Unteransprüchen 2 bis 7 beschrieben.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile werden anhand der Figuren näher
erläutert: Figur 1 zeigt ein Funktionsdiagramm des ZeitsclqalA¢erks.
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Figur 2 zeigt schematisiert zusammengehörige mechanische und elektrische
Schaltzustände.
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Figur 3 zeigt konkrete Ausführungsbeispiele des Brfindungsgedankens.
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In Figur 1a ist die Funktionsweise eines Bimetall-Zeitschaltwerks
für Brotröster nach dem Stand der Technik dargestellt. Es wird angenommen, daß die
thermische Ausbiegung während der Äufheizphase zwischen dem Einschaltpunkt 0 und
dem ersten Schaltvorgang 1 linear, d.h. mit einem gleichbleibenden Winkel α
1 erfolgt und daß auch für die Abkuhlphase zwischen dem Schaltvorgang 1 und dem
Schaltvorgang 2 ein linearer Weg-it-Zusainmenhang mit dem Winkel p 1 besteht. Die
Strecken M bzw. Mt kennzeichnen zwei verschiedene Einsteilpunkte, die mittels Bedienungshebel
gewählt werden können. Dadurch wird das Rastmaß bestimmt, d.h. die Breite der Uberlappung
von Rasthaken und Arretierung und gleichzeitig der Weg, den der Bimetallstreifen
durch thermische Ausbiegung zurucklegen muß, um zwischen Rasthaken-und Arretierung
austreten und den ersten Schaltvorgang ausl6sen zu können! Mit dem ersten Schaltvorgang
wird nach dem Stand der Technik die Bimetall-Heizung abgeschaltet, so daß der BimetallstrelSen
abkühlen und sich in die Ausgangsstellung rückbiegen kann.
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Dabei wird der Rasthiken um das Maß N bzw. Mt aus der Arretierung
herausgesahoben, so daß er am Ende der Abkühlphase ausklInken und den zweiten Schaltvorgang
auslösen kann. Die-Gesamtröftzeit des Brotrösters zwischen 0 und 2 bzw. 2t wird
demnach durch die Summe aus Aufheiz- und Abkhhlphase des Bimetallstreifens bestimmt,
die durch Einstellung des Rastmaßes M mechanisch vorwählbar ist. Der gleiche Zusammenhang
zwischen mechanisch einstellbarem Rastmaß und der Auslüsung der Schaltpunkte durch
den thermisch "bewegten" Bimetalistreifen, gilt prinzipiell auch dann, wenn die
Charakteristik der Aufheiz- bzw. Abkühlphase nicht linear, dwh. mit sich über die
Zeit änderndem Winkel OQ bzw. p erfolgt.
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An Figur Ib ist schematisch die erfindungsgemäße Eingriffsmöglichkeit
in den Aufheiz- bzw. Abkühlvorgang des Bimetallstreifens dargestellt. Durch eine
wahlweise verminderte Leistungsaufnahme der Bime*all-Heizung, kann der pro Zeiteinheit
zurückgelegte Weg vermindert werden, so daß' sich im Wegzeitschaubild ein kleinerer
Anstiegswinkel CC 2 ergibt. Dadurch verlängert sich bei gleicher Einstellung M'
am Bedienungshebel die Aufheizphase 0. -wodurch die gesamte Röstzeit bei gleichbleibenden
Abkühlverhältnissen ( 1) auf den Wert .0 - 2t1 vergrößert.
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Andererseits enthält der Erfindungsgedanke die Möglichkeit, die Abköhiphase
zu beeinflussen, d.h. beim ersten Schaltvorgang (-1srr) die Bmetall-Heizung nicht
ganz abzuschalten, sondern mit einer "Restleistung" weiterzubeheizen, so daß die
Abkühlung verzögert wird und unter einem klelneren Winkel { ß 2) verläuft. Auf diese
Weise kann bei gleicher Steilheit der Aufheizphase (α 1) die Röstzeit auf
einen größeren Wert eingestellt werden ( 0-2''').
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Diesen Eingriffe in das Aufheiz- bzw. Abkühlverhalten des Bimetallstreifens,
kann selbstverständlich die mechanische Einstellung des ersten Schaltpunktes überlagert
werden, wodurch sich insgesamt ein wesentlich größerer Regelbereich des Bimetall-Zeitschaltwerkes
ergibt.
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In Figur 2a ist das Schaltbild für das Zeitschaltwerk nach dem Stand
der Technik' dargestellt. Durch das Niederdrücken des Bedienungshebels werden die
Kontakte 2 und 3 geschlossen, so daß die Widerstände R2 für die Bimetall-Heizung
und Ri für die Brotrösterheizung in Reihe an der Spannungsquelle U liegen. Durch
den ersten Schaltvorgang wird der Kontakt 2 geöffnet und der Kontakt 1 geschlossen.
Damit
ist der Widerstand R2 ausgeschaltet und es liegt nur noch
der Widerstand W an der Spannungsquelle. Durch den zweiten Schaltvorgang werden
alle Kontakte geöffnet, d.h. beide Heizungen sind - wie dargestellt - abgeschaltet
und der Brotröster ist für einen neuen Röstvorgang einschaltbereit. In den Figuren
2 bl und 2b2 ist die Stellung des Rasthakens R gegenüber der Arretierung A mit dazwischenliegendem
Bimetallstreifen B für zwei unterschiedliche Rastmaße M bzw. Mt- dargestellt.
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Durch das Rastmaß M ist festgelegt, wie weit der Bimetall-.
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streifen B in Richtung Pfeil durch thermische Ausbiegung nach links
wandern muß, um zwischen Rasthaken R und Arretierung A austreten zu können.
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In Figur 2c ist noch einmal ein Ausschnitt-des Schaltbildes gemäß
Figur ?a dargestellt, und zwar -in der gemäß den Figuren 2 b1 und 2 -b2 vorhandenen
Stellung mit den geschlossenen Kontakten 2 und 3.
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In Figur 2d ist die Stellun-g des Rasthakens R nach dem ersten .Schaltvorgang
dargestellt. Der Rasthaken R liegt nunmehr unmittelbar an der Arretierung A an,
nachdem der Eimetallstreifen B zwischen diesen beiden Teilen nach links ausgetreten
ist. Es beginnt nunmehr die AbRuhlphaseS während der sich der Bimetallstreifen B
in die Ausgangsstellung zurückbiegt, d . h entsprechend dem Pfeil wieder nach rechts
wandert, wodurch der Rasthaken R aus der Arretiefung A herausgeschoben wird, bis
er gemäß Figur 2f ausklinken kann und zusammen mit der Röstgutauflage durch die
Rückholfeder nach oben verschoben wird, wobei gleichzeitig die Röstgutauflage in
die Ausgabestellung gebracht wird, Der Bimetallstreifen B ist ebenfalls in seine
Ausgangsstellung zurückgekehrt. e Schaltstellung der
mechanischen
Teile gemäß Figur 2f entspricht der elektrischen Schaltstellung gemäß Figur 2a.
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In Figur 2e ist als Ausschnitt noch einmal die elektrische Schaltstellung
dargestellt, die der Stellung der mechanischen Schaltteile nach Figur 2d, also nach
Erreichen des ersten Schaltpaluktes, entspricht.
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Nach der Ausführungsform entsprechend der Figur 3a, ist parallel zum
Bimetall-Heizwiderstand R2 ein weiterer Stromverbraucher R3 parallel angeordnet,
der in diesem Fall aus einem Drehwiderstand besteht, durch den die Leistungsaufnahme
des Widerstandes R2 stetig verändert werden kann. Auf diese Weise kann der Steigungswinkel
α der Aufheizphase beeinflußt werden Nach Erreichen des ersten Schaltpunktes
wird der Kontakt 2 geöffnet und der.
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Kontakt 1 geschlossen, so daß nunmehr die Widerstände R3.
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und R2 abgeschaltet sind und nur noch der Brotrösterheizwiderstand
RZ während der unbeeinflußten AbkuhSphase an Spannung liegt.
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Gemäß Figur 3b ist parallel zum Biinetall-Heizwiderstand R2 ein über
den Kontakt 4 wahlweise einschaltbare.r Festwlderstand R3 vorgesehen, wodurch zwei
verschiedene Anstiegswinkel für die Aufheizphase gewählt werden können. Diese Ausführungsform
läßt sich selbstverständlich auch mit einer Diode anstelle des Widerstandes R3 ausführen.
Außerdem ist es natürlich möglich, anstelle von nur einem paralieI geschalteten
Stromverbraucher mehrere vorzusehen, die wahlweise zu-oder abgeschaltet werden können.
Oder aber, es können mehrere Widerstande unterschiedlicher Größe parallel angeordnet
und je einzel über einen Drehknopf wahlweise eingeschaltet werden. Alle derartigen
Maßnahmen dienen- dazu, die Leistungsaufnahme des Widerstandes R2 in einer oder
mehreren
Stufen veränderlich zu gestalten und somit den Steigungswinkel CC der Aufheizphase
zu beeinflussen0 Im übrigen erfolgt auch hier nach Erreichen der ersten Schaltstufe
die Abschaltung sowohl des Widerstandes R2 als auch der wahlweise zuschaltbaren
weiteren Stromverbraucher R3 usw., so daß die Abkühlphase unbeeinflußt bleibt.
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Im Unterschied dazu, ist nach der Schaltung gemäß Figur 3c vorgesehen,
die Abkühlphase zu beeinflussen. Während der Aufheizphase sind wie üblich die Kontakte
2 und 3 geschlossen, während der Kontakt 1 offen ist. Im Unterschied zu den bisherigen
Schaltungen, wird nach Erreichen des ersten Schaltpunktes der Kontakt 2 nicht geöffnet,
sondern nur zusätzlich der Kontakt 1 geschlossen. Dadurch bleibt bei geöffnetem
Kontakt 4 der Widerstand R2 der Bimetall-Heizung eingeschaltet, wobei sich seine
Leistungsaufnahme Jedoch entsprechend der Größe des Widerständes R3 verringert,
so daß er während der Abkühlphase noch eine "Restleistung" aufnimmt und dadurch
das Abkühlen des Bimetallstreifens verzögert, wodurch der Steigungswinkel p entsprechend
verkleinert wird. Ist dagegen der Kontakt 4 geschlossen, so werden sowohl der Widerstand
R3 als auch der Widerstand R2 umgangen und die Abkühlung des Bimetallstreifens erfolgt
mit normalem Steigungswinkel p.
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Durch den Eingriff in das Aufheiz- bzw. Abkühlverhalten des Bimetallstreifens
gemäß der Erfindung, kann demnach unter Beibehaltung der bekannten und bewährten
mechanischen Schaltelemente der Regelbereich des Zeitschaltwerks erheblich erweitert
werden, so daß ein damit ausgestatteter Brotröster auf. alle vorkommenden Brätsorten
eingestellt werden kann. In der Praxis wird diese zusätzliche Einstellmöglichkeit
nicht zu einer unzumutbaren Komplizierung der
Bedienung führen,
da erfahrungsgemäß bei ein und demselben Benutz X aum mehr als zwei oder drei Brotsorten
geröstet werden, für die die richtigen Einstellwerte - wie schon bei der bisherigen
Röstzeitregelung -schnell aufgefunden werden können.
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Für die Fertigung von Brotröstern bringt der Erfindungsgedanke no.ch
einen weiteren Vorteil dadurch, daß nämlich nicht mehr für regional unterschiedliche
Brotsorten Zeitsdhaltwerke nach dem Stand der Technik mit unterschiedlichen aber
engen Regelbereichen eingebaut werden müssen.
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Es ist vielmehr möglich, in jedem Fall ein Zeitschaltwerk mit der
erfindungsgemäß zweiten Eingriffsmöglichkeit vorzusehen-und es auf die örtlichen
Gegebenheiten einzustellen, selbst wenn in solchen Fällen die gesamte Breite des
erweiterten Regelbereichs gar nicht genutzt wird.
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Unter Fertigungsgesichtspunkten ist es daher auch denkbar, den Erfindungsgedanken
nur insoweit anzuwenden, als für bestimmte An=¢zendungsgebiete,bei denen ein großer
Regelbereich nicht erforderlich ist, die aber einen unterschiedlichen Regelbereich
erfordern, eine stets gleichbleibend große Bimetall-Heizung vorzusehen und die Regelbereichsabstimmung
durch einen mehr oder weniger großen parallel geschalteten Widerstand vorzunehmen,
der vom Benutzer gar nicht frei wählbar, sondern fest eingebaut ist.
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Schließlich ist es möglich, bei Verwendung eines stetig veränderbaren,
parallelen Widerstandes gemäß Figur 3a die bekannte mechanische, stetig veränderbare
Einstellmöglichkeit entweder völlig wegzulassen, oder aber auf zwei oder drei schaltbare
Punkte einzuschränken. Damit mrde die Mechanik die "Grobeinstellung" übernehmen,
während die Feineinstellung" über den kontinuierlich verstellbaren Widerstand R3
vorgenommen werden könnte.
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Im Hinblick auf die Benutzergewohnheiten wird das Hauptanwendungsgebiet
des Erfindungsgedankens aber dort liegen, wo mit der zusätzlichen Eingriffsmöglichkeit
in nur einer Stufe auf einen anderen Regelbereich umgeschaltet werden kann. So ist
z.B. denkbar, am Wahlschalter eine Skala mit den Bezeichnungen Weißbrot und Graubrot
vorzusehen, um dem Benutzer eine leichte Orientierung zu eriauben, wobei er in gewohnter.
Weise die Feineinstellung über den bekannten Bedienungshebel,mit dem auch die Röstgutauflage
nach unten gedrückt wird, vornehmen kann. Patentansprüche