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Steuereinrichtung für eine
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Elektrokochplatte Es soll eine Regelung bzw. Steuerung für eine Elektrokochplatte
geschaffen werden, und zwar insbesondere eine Elektrokochplatte mit nur einem Heizleiter,
der die Gesamtleistung der Kochplatte enthält.
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Derartige Kochplatten werden üblicherweise durch ein als Energieregler
bezeichnetes Leistungssteuergerät geregelt, das die Leistung entsprechend der Einstellung
getaktet mit unterschiedlicher relativer Einschaltdauer zuführt.
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Das Leistungssteuergerät besitzt dazu ein als Spannungsspule parallel
zum Verbraucher geschaltetes Heizelement, das ein Bimetall beheizt, das einerseits
einen die Gesamtleistung schaltenden Schnappschalter betätigt.
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Um mit einer derartigen Kochplatte zu kochen, muß diese wie eine übliche
sog. Siebentaktplatte betätigt werden, d.h. das Leistungssteuergerät muß zuerst
höher eingestellt werden, bis die Speise erwärmt ist und dann auf eine Weiterkochstufe
heruntergedreht werden.
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Um dies zu verhindern, sind bereits als "An-chauto-atik" bezeichnete
Steuerungen bekanntgeworden, die über ein thermisch/mechanisches Zeitglied die Leistung
zu Anfang auf einem höheren Niveau belassen und nach einer vorgegebenen Zeit zurückschalten.
Die Zeitglieder arbeiten meist mit durch Zusatzheizungen beheiztem Bimetall.
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Erfindungsgemäß wird der Energieregler, d.h. sein den Verbraucherstrom
schaltender Schaltkontakt von einem diesem parallel geschalteten Kontakt eines Temperaturschalters
überbrückt, so daß bei geschlossenem Kontakt der Verbraucher-Heizwiderstand der
Elektrokochplatte die volle Leistung bekommt, obwohl der Energieregler auf einen
niedrigeren Wert eingestellt ist und gegebenenfalls auch seinen Schaltkontakt geöffnet
hat.
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Der Temperaturschalter ist thermisch an die Kochplatte gekoppelt und
kann z.B. ein im unbeheizten Mittelbereich der Kochplatte angeordneter Temperaturbegrenzer
mit einer relativ großen Ansprechträgheit und großer Schalthysterese sein, der nach
einmaligem Ausschalten während des normalen Kochens nicht wieder zum Einschalten
kommt. Ein derartiger Temperaturbegrenzer könnte beispielsweise aufgebaut sein,
wie er in der DE-PS 1 123 059 beschrieben ist, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen
wird.
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Während die Ankochphase läuft, d.h. der Kontakt des Temperaturschalters
noch geschlossen ist, würde das Leistungssteuergerät weiter arbeiten. Wenn die Beheizung
des Ausdehnungsgliedes (Bimetalls) des taktenden Leistungssteuergerätes durch eine
Stromspule erfolgt, die also in Reihe mit dem Verbraucher geschaltet ist, arbeitet
das Leistungssteuergerät während dieser Phase nicht, d.h.
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sein Kontakt ist auch geschlossen, weil die Stromspule nicht beheizt
wird und daher das Bimetall den Schalter nicht öffnen kann. Erst nach Ansprechen
des Temperaturschalters würde der normale Arbeitszyklus des Le.istungssteuergerätes
mit einer "Einphase" beginnen.
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Es wird aber angestrebt, Spannungsspulen für Leistungssteuergeräte
zu verwenden, weil dann die Typenanzahl geringer gehalten werden kann, weil lediglich
eine Spannungsabhängigkeit, jedoch keine Abhängigkeit von der Leistung des Verbrauchers
vorliegt. Eine Spannungsspule würde jedoch bei einem üblichen Leistungssteuergerät
bei dieser-Schaltung während der Ankochphase ständig eingeschaltet sein und damit
das Leistungssteuergerät ausschalten. Das ist an sich unefheblich, weil der Schalter
@@@@@@@ über@rückt ist.
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Es könnte jedoch aufgrund der Dauereinschaltung der Bimetallbeheizung
zu einer Oberhitzung des Leistungssteuergerätes und insbesondere zu einer übermäßigen
Auslenkung des Bimetalls und damit zu einer schädlichen Oberdrückung des Schnappschalters
kommen.
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Um dies zu vermeiden, wird besonders bevorzugt, wenn der Schalter
des Leistungssteuergerätes so ausgelegt ist, daß, vorzugsweise durch Anordnung zweier
getrennter Gegen kontakte zum Schaltkontakt die Bimetallbeheizung beim offenen des
Schalters auch von der Leitung getrennt wird, die vom
Leistungssteuergerät
zum Verbraucher führt. Die Bimetallbeheizung bekommt dadurch wirkli-ch nur dann
Spannung, wenn der Schalter des Leistungssteuergerätes geschlossen ist, indem die
Schaltfeder mit ihren beiden Kontakten eine Oberbrückung zwischen den beiden Gegenkontakten
schafft.
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Dadurch arbeitet dann das Leistungssteuergerät während der Ankochphase
"leer", was jedoch ohne Belang ist.
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Es kommt jedenfalls nicht zu einer Obechitzung zwar Schalterüberdrückung.
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Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn der Bimetallbeheizung eine
Diode vorgeschaltet ist, die im höheren Leistungs-Einstellbereich des Leistungssteuergerätes
wirksam ist und dort die Leistungsaufnahme des Steuerbimetalis für das Leistungssteuergerät
absenkt. Im unteren Leistungs-Einstellbereich ist die Diode überbrückt bzw. unwirksam9
so daß dann die doppelte Bimetallbeheizungsleistung vorliegt, die noch leichter
zu den zu befürchtenden Erscheinungen führen würde.
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Die Anordnung der beiden Kontakte auf dem Schalter des Leistungssteuergerätes
kann vorzugsweise dadurch erfolgen, daß ein einfacher Doppelschnappschalter mit
einer Schnappfeder mit einem freien Ende verwendet wird, auf dem parallel nebeneinander
zwei Kontakte angeordnet sind, die mit zwei festen, elektrisch voneinander isolierten
Gegenkontakten zusammenwirken. Dabei ist ein genau zeitgleiches Schalten beider
Kontakte sichergestellt, so daß es nur einen Ein-oder Ausschaltstoß im Netz gibt.
Vorzugsweise kann die Schnappfeder am freien Ende gegabelt sein und in den Zwischenraum
ein die beiden Kontakte elektrisch sicher voneinander trennender Isoliersteg angeordnet
sein.
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Es ist aber auch möglich, eine Doppelschnappfeder zu verwenden,
d.h.
eine Schnappfeder, die eine Abstützung im Mittelbereich hat und zwei freie Enden
mit je einem Kontakt enthält. Ihr Betätigungsdruckpunkt ist im Mittelbereich. Bei
dieser Ausführung ist ein genau zeitgleiches Oberschnappen nicht bei jeder Justierung
sichergestellt, es kann hier jedoch bewußt ein früheres oder späteres Umschnappen
der einen oder anderen Seite vorgesehen sein, um die Steuerbeheizung des Leistungssteuergerätes
früher oder später zu schalten als den Verbraucher selbst. Der Doppelschnappschalter
kann aufgebaut sein, wie es in der DE-PS 24 22 684 beschrieben ist, auf die ausdrücklich
Bezug genommen wird.
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Es ist auch möglich, den Temperaturschalter als Umschalter auszubilden,
der zwischen dem Stromkreis, der den Verbraucherheizwiderstand über den Zusatzkontakt
ans Netz legt, und dem Stromkreis, der das Leistungssteuergerät und den Verbraucherheizwiderstand
enthält, umschaltet. Auch dort kann die Steuerbeheizung des Leistungssteuergerätes
parallel zum Verbraucherheizwiderstand geschaltet sein. Wenn allerdings dort der
Zusatzkontakt nur während eines Teils des Leistungsbereichs des Leistungssteuergeräts,
d.h. nicht stets während des Betriebes'zugeschaltet ist, muß dem Zusatzkontakt ein
mit diesem gegenläufig geschalteter Hilfskontakt zugeordnet sein, der dafür sorgt,
daß im ausgeschalteten Zustand des Temperaturbegrenzers und des Zusatzkofltaktes
der Stromkreis über das Leistungssteuergerät und den Verbraucherheizwiderstand geschlossen
ist. Vorzugsweise ist bei allen Ausführungen der Zusatzkontakt derart mit der Einstellwelle
gekoppelt, daß er in einem oberen Leistungsbereich des Leistungssteuergerätes zugeschaltet
wird, jedoch in Leistungsbereichen unterhalb der üblichen Ankochleistung (meist
unterhalb einem Viertel der installierten Leistung
der Kochplatte)
ausgeschaltet bleibt.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 ein schematisches Schaltbild
einer Steuereinrichtung mit einer Elektrokochplatte, Fig. 2 eine entsprechende Darstellung
einer bevorzugten Variante, Fig. 3 die Draufsicht auf die Schnappfeder des Schalters
des Leistungssteuergerätes nach Fig. 2, Fig. 4 eine bevorzugte Variante von Fig.
3, Fig.- 5 einen Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 4 und Fig. 6 eine weitere Schaltungsvariante
einer Kochplatten steuerung.
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Fig. 1 zeigt schematisch eine Elektrokochplatte 11 mit einem die ganze
installierte Leistung enthaltenen Heizwiderstand 12 und einem an die Temperatur
der Heizplatte gekoppelten Temperaturschalter 13, der als ein träge arbeitender
Temperaturbegrenzer mit relativ großer Schalthysterese sein kann. Diese Schalttemperaturdifferenz
zwischen Aus- und Wiedereinschaltung kann über 50 grd, vorzugsweise zwischen 50
und 100 grd, betragen. Es kann ein Temperaturbegrenzer verwendet werden, der an
der Unterseite der unbeheizten Mittelzone der Elektrokochplatte angeordnet ist und
eine Abschalttemperatur in der Größenordnung von 620 K (350°C) und eine Wiedereinschalttemperatur
von
ca. 530 K (2600C) hat. Bei dieser Auslegung und Anordnung ist sichergestellt, daß
der Temperaturschalter im normalen Kochbetrieb nach einmaligem Ausschalten nicht
wieder einschaltet.
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Der Verbraucherheizwiderstand 12 ist mit dem Schalter 14 eines taktenden
Leistungssteuergerätes 15 in Reihe geschaltet. Das Leistungssteuergerät ist von
üblicher Bauart und besitzt ein Ausdehnungsglied 16 in Form eines Bimetall, das
von einer Steuerbeheizung 17 beheizt ist, die, ebenso wie der Verbraucherheizwiderstand
12, von dem Schalter 14 ein- und ausgeschaltet wird. Das Ausdehnungsglied betätigt
den Schalter 14. Die Steuerbeheizung 17 ist beim dargestellten Beispiel mit dem
Verbraucher-Heizwiderstand in Reihe geschaltet.
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Parallel zu dem Leistungssteuergerät 15 ist eine Oberbrückungsleitung
18 geschaltet, die einen manuell schaltbaren Zusatzkontakt 19 und den Kontakt des
Temperaturschalters 13 enthält, der normalerweise, d.h. im unteren Temperaturbereich,
geschlossen ist. Der Zusatzkontakt 19 wird vorzugsweise von dem gleichen Einstellknopf
21 und über die gleiche Einstellwelle 20 betätigt wie die Leistungseinstellung des
Leistungssteuergeräte 15. Je nach gewünschter Wirkungsweise wird der Zusatzkontakt
19 im gesamten oder über einen Teil , vorzugsweise den oberen Teil, des Leistungseinstellbereiches
des Leistungssteuergerätes geschlossen. Wird die vorher kalte Kochplatte über den
Einstellknopf 21 in einen Leistungsbereich gestellt, in dem der Kontakt 19 geschlossen
ist, so wird das Leistungssteuergerät 15 überbrückt, und trotz dann geschlossenen
Schalters 14 bleibt die Steuerbeheizung 17 stromlos. Die Kochplatte wird also mit
der Gesamtleistung beaufschlagt, bis der Temperaturschalter 13 anspricht und den
bis dahin geschlossenen Kontakt öffnet. Dann fließt die volle Leistung
durch
den Verbraucherheizwiderstand 12 noch so lange, bis die Steuerbeheizung 17 das Ausdehnungsglied
16 soweit ausgelenkt hat, daß der Schalter 14 öffnet. Danach beginnt die übliche
taktende Arbeitsweise des Leistungssteuergerätes in Abhängigkeit von seiner Leistungseinstellung.
Der Schalter 13 bleibt zumindest in einem oberen Leistungsbereich stets ausgeschaltet,
so daß de, 9beïbrückungszweig 18 dann unwirksam ist.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 besteht bei im übrigen gleicher
Ausführung, die nicht nochmals beschrieben wird, der Unterschied, daß das Leistungssteuergerät
15a eine Steuerbeheizung 17a enthält, die parallel zum Verbraucher-Heizwiderstand
geschaltet ist, d.h. spannung und nicht leistungsabhängig arbeitet wie bei Fig.
1. Der die Steuerbeheizung enthaltende Parallelzweig 22 ist mit einem festen Gegenkontakt
23 des Schalters 14a des Leistungssteuergerätes verbunden, während der Verbraucherheizwiderstand
an einen davon elektrisch getrennten festen Gegenkontakt 24 angeschlossen ist. Der
Schalter 14a enthält zwei bewegliche Kontakte 25, 26, die gemeinsam und gleichzeitig
die beiden festen Gegenkontakte 23, 24 kontaktieren können.
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Die Arbeitsweise ist wie in Fig. 1 beschrieben. Auch hierbei ist bei
eingeschaltetem Zusatzkontakt 19 das Leistungssteuergerät t5a überbrückt und damit
für die Kochplattensteuerung unwirksam, bis der Temperaturschalter 13 geöffnet hat.
Da bei der Einschaltung der Kochplatte der Schalter 14a erst einmal geschlossen
wurde, wird zwar die parallel zum Verbraucher geschaltete Steuerbeheizung 17a eingeschaltet
und betätigt über das Ausdehnungsglied 16 nach einer Weile den Schalter 14a. Bei
seinem Ausschalten wird jedoch der Parallelstromkreis 22 geöffnet, so daß dann eine
Abkühlung des Ausdehnungsgliedes 16 erfolgt. Hierbei arbeitet also
das
Leistungssteuergerät 15a während der Ankochphase mit, ohne jedoch eine Wirkung auf
die Steuerung der Kochplatte auszuüben. Erst wenn der Temperaturschalter 13 öffnet,
wird automatisch auf die vom Leistungssteuergerät getaktete Leistung umgeschaltet.
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Die Fig. 3 zeigt die Draufsicht auf die Schnappfeder 14a nach Fig.
2. Es handelt sich um die Schnappfeder 30 eines üblichen Schnappschalters, die an
einem Ende 31 an einem Schnappschalterträger befestigt und an einen Pol angeschlossen
ist. Die aus dünnem Federmaterial bestehende Schnappfeder 30 besitzt eine wulstförmig
ausgeprägte Rille, auf die das Betätigungselement, d.h. das Ausdehnungsglied 16,
einwirkt und hat eine von ihrem freien Ende 32 auf das feste Ende 30 gerichtete,
durch einen U-förmigen Ausschnitt abgetrennte Federzunge 33, die sich an einem durch
den Ausschnitt ragenden Stützlager 34 des Schnappschalterträgers abstützt.
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Am freien Ende 32 sind nebeneinander die beiden Kontakte 25, 26 angebracht,
die mit den beiden Gegenkontakten 23, 24 zusammenwirken, wenn der Schnappschalter
geschlossen ist. Da das Kontaktpaar 23, 25 nur die in der Größenordnung von wenigen
Watt liegende Leistung der Steuerbeheizung 17a zu schalten hat, kann es wesentlich
schwächer ausgelegt sein als das Kontaktpaar 24, 26.
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Die in den Figuren 4 und 5 dargestellte Ausführungsform einer Schnappfeder
30a ist im übrigen gleich ausgebildet. Lediglich das Ende der Schnappfeder ist in
zwei zueinander parallele Abschnitte durch einen Einschnitt- 35 gegabelt, in den
ein Isoliersteg 36 des Gehäuses hineinragt. Die relativ flexiblen, die Kontakte
tragenden Abschnitte sorgen dafür, daß auch bei ungleichmäßiger Kontaktabnutzung
ein guter Kontakt beider Kontaktpaare möglich ist.
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Die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform besitzt einen Temperaturschalter
13a, der einen als Umschalter wirkenden Kontakt hat. Dem Zusatzkontakt 19 ist ein
Hilfskontakt 40 zugeordnet, der zusammen mit dem Zusatzkontakt 19 über die Einstellwelle
20 geschaltet wird, jedoch gegenläufig, so daß er jeweils geöffnet wird, wenn der
Zusatzkontakt 19 schließt und umgekehrt. Das Leistungssteuergerät 15b entspricht
dem Leistungssteuergerät 15 nach Fig. 1, besitzt also einen Schnappschalter 14 mit
nur einem Kontaktpaar, die Steuerbeheizung 17a ist jedoch parallel zum Verbraucher-Heizwiderstand
12 geschaltet. Das Leistungssteuergerät wird an den Umschaltkontakt 41 des Temperaturschalters
13a angelegt, der also geschlossen ist, wenn der Temperaturschalter nach Erreichen
seiner Schalttemperatur den Oberbrückungszweig 18a über den Zusatzkontakt 19 ausge-§chltet
hztF Der t fq t qn z 4n iiberhrüi.C,L Ts rturschalter 13a, wenn der Temperaturschalter
noch nicht seine Ansprechtemperatur erreicht hat.
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Die Funktion ist derart, daß beim Einschalten der kalten Kochplatte
in einen Bereich, in dem der Zusatzkontakt 19 geschlossen ist, der Verbraucherheizwiderstand
12 über den Oberbrückungszweig 18 mit voller Leistung beheizt wird.
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Das Leistungssteuergerät 15b ist ausgeschaltet, da der Temperaturschalter
13a den Umschaltkontakt 41 nicht anschließt und auch der Hilfskontakt 40 ausgeschaltet
ist.
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Beim Umschalten des Temperaturschalters 13a nach seinem Ansprechen
wird der Parallelzweig 18 aus- und das Leistungssteuergerät 15b eingeschaltet, was
dann die Leistung in normaler Weise geaktet zuführt.
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Wenn die Kochplatte in einem Bereich eingestellt wird, in dem der
Zusatzkontakt 19 offen ist, in dem also keine Ankochphase mit voller Leistung vorgesehen
ist, dann ist
der Hilfskontakt 40 geschlossen und sorgt dafür,
daß auch bei noch nicht umgeschaltetem Temperat-urschalter 13a das Leistungssteuergerät
wirksam ist. Der Zusatzkontakt 40 kann entfallen, wenn über den gesamten Leistungsbereich
des Leistungssteuergerätes 15b eine Ankochhilfe vorgesehen ist, was aber meist nicht
erwünscht ist, weil bei sehr geringen eingestellten Leistungen die daraus resultierende
anfängliche Aufheizung zu groß ist.
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