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Schaltungsanordnung zur Anzeiqe der Restwärme einer Wär-
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mequelle nach Abschalten des elektrischen Wärmeerzeuqers Die Erfindung
betrifft eine Schaltungsanordnung zur Anzeige der Restwärme einer Wärmequelle nach
Abschalten des elektrischen Wärmeerzeugers, insbesondere der Restwärme einer Kochmulde
eines Küchenherdes, und enthält einen keramischen Kaltleiter, in thermischer Kopplung
mit ihm einen elektromechanischen oder elektronischen Thermoschalter und ein über
den Thermoschalter an Spannung liegendes Warnelement, das vom Thermoschalter in
Abhängigkeit von der Temperatur des Kaltleiters gesteuert wird.
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Eine Schaltungsanordnung zur Anzeige des Temperaturzustandes einer
Wärmequelle, wie Kochplatte, Bügeleisen, Raumheizung, die eine Parallelschaltung
aus einem Kaltleiter und einem optischen Anzeigelement und gegebenenfalls einen
Vorwlderstand enthält, der mit der Parallelschaltung in Reihe geschaltet ist, ist
in dem Prospekt "Posistor", Manuel Guide der Fa. Manufactoring MFG Co.,Ltd Japan,
Katalog Nr. R 161 E, S. 1 bis 9, insbesondere S.7, beschrieben.
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In der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 31 38 703.9,
angemeldet am 29. September 1981, ist eine Schaltungsanordnung der in dem genannten
Prospekt angegebenen Art beschrieben, die zusätzlich eine Parallelschaltung aus
einem Heißleiter und einem optischen Anzeielement enthält, die mit der Parallelschaltung
aus Kaltleiter und erstem optischen Anzeigelement in Reihe geschaltet ist.
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In der US-PS 2 767 295 ist ein Kontrollsystem für Oberflächenheizeinrichtungen
beschrieben, bei dem in unmittelbarem thermischen Kontakt mit der Wärmequelle ein
Thermistor (Kaltleiter oder Heißleiter) angeordnet ist, der als Fühler der Temperatur
der Wärmequelle dient und aus dessen Wärmezustand die für die Anzeige der Temperatur
der Wärmequelle notwendigen Impulse auf eine weitere Schaltung entnommen werden.
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Bei allen diesen bekannten Schaltungsanordnungen ist der Kaltleiter
und/oder der Heißleiter stets in unmittelbarem Wärmekontakt mit der Wärmequelle
und muß deshalb hinsichtlich seiner Temperatureigenschaften auf die Temperatur der
Wärmequelle abgestimmt sein.
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Eine andere Möglichkeit zur Anzeige der Rest wärme einer Wärmequelle,
die einen elektrischen Wärmeerzeuger enthält, besteht darin, die durch die Abkühlung
eines sich im heißen Zustand befindenen Kaltleiters zur Verzögerung der Abschaltung
des Warnelementes nach dem Abschalten des elektrischen Wärmeerzeugers auszunutzen;
der Kaltleiter steht dabei nicht im unmittelbaren Wärmekontakt mit der Wärmequelle.
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Für die Realisierung einer solchen einfachen Zeitverzögerung sind
Kaltleiter geeignete Baulemente.
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Kalt leiter in diesem Sinne, die auch als PTC-Widerstände bezeichnet
werden, bestehen aus einem keramisch hergestellten Körper aus ferroelektrischem
Material mit Perowskitstruktur, hauptsächlich auf der Basis von dotiertem Bariumtitanat.
Derartige keramische Kaltleiter sind in der Fachliteratur in umfangreichen Maße
und hinsichtlich sämtlicher Eigenschaften eingehend beschrieben.
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Eine die Zeitverzögerung eines Kaltleiters ausnutzende Schaltungsanordnung
befindet sich bereits auf dem Markt
und ist damit allgemeiner Stand
der Technik. Die Schaltungsanordnung ist in Fig. 1 dargestellt. Der elektrische
Wärmeerzeuger 1 wird durch Betätigen des Hauptschalters 11 über die Kontakte 13
und 14 beispielsweise mit einer Spannung von 220 V Wechselstrom versorgt. Durch
Betätigen des Hauptschalters 11 wird gleichzeitig der Kaltleiter 2 vom Strom durchflossen
und erwärmt sich auf eine gewünschte Temperatur, die so gewählt ist, daß der Thermoschalter
3 geschlossen wird, so daß das Warnelement 4 anzeigt, daß die Wärmequelle heiß ist.
Der Kaltleiter 2 dient fernerhin zur raschen Aufheizung von als Wärmespeicher dienenden
Metallkörpern 15 und 16 (Fig. 2), so daß der Thermoschalter 3 entweder direkt vom
Kaltleiter 2 oder vom Metallkörper 15 erwärmt und damit betätigt wird.
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Wird der Hauptschalter 11 geöffnet, dann wird nicht nur der elektrische
Wärmeerzeuger abgeschaltet, sondern es wird auch -der Stromdurchgang durch den Kaltleiter
2 abgeschaltet. Die beiden als Wärmespeicher dienenden Metallkörper 15 und 16 kühlen
sich aber nur langsam ab, so daß mit einer erwünschten vorgegebenen Verzögerung
der Thermoschalter--3 ab-gekühlt wird, sich öffnet und damit das Warnelement 4 abschaltet.
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Will man, wie bei einer Restwärmeanzeige insbesondere für Kochmulden
von Küchenherden besonders erwünscht, nach einer minimalen Schließzeit des Thermoschalters
3 von 30 Sekunden bereits eine Abfallverzögerung von 12 Minuten erreichen, so müssen
bereits Kaltleiter eingesetzt werden, die ein großes Volumen haben und deshalb besonders
teuer sind, ebenfalls müssen entsprechend großvolumige Wärmespeicher gewählt werden.
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Andere Lösungswege, wie z.B. eine elektronisch gesteuerte Abfallverzögerung,
sind wegen der insbesondere in Küchenherden herrschenden hohen Umgebungstemperaturen
von ca. 2000 C und Betriebsspannungen von 220 - 280 V Wechselstrom nicht geeignet,
selbst wenn man den höheren Aufwand an teuren Baulementen und Kosten in Kauf nimmt.
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Offene Herdplatten (Kochplatten) oder Heizkörper (Bügeleisen, Raumheizung
und ähnliches) lassen im allgemeinen unterhalb von Temperaturen,'bei denen die Heizkörper
deutlich sichtbar glühen, ihre Temperatur nicht mehr unmittelbar erkennen. Sie können
deshalb bei unachtsamen Umgang Brandverletzungen des bedieneneden Menschen, aber
auch Brandverletzungen von Kindern verursachen oder zu Entzündungen oder auch beispielsweise
mangels Abschaltung zu Deffekten im Stromleitungsnetz führen.
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Es ist deshalb eine Restwärmeanzeige wünschenswert, durch die ein
Warnelement eingeschaltet ist, wenn die Temperatur der Heizfläche oberhalb eines
kritischen Wertes liegt.
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Die bekannnte, weil im Handel befindliche Restwärmeanzeige, bei der
die durch die Abkühlung bedingte Zeitverzögerung eines keramischen Kaltleiters und
von ihm beheizter Wärmespeicher genutzt wird, erfordert, wie oben ausgeführt, keramische
Kaltleiter mit Abmessungen von etwa 5 mm Breite, 5 mm Höhe und 20 mm Länge. Die
Herstellung derartiger keramischer Kaltleiter ist schwierig, insb-esondere wenn
es die Anforderungen notwendig machen, daß der Kaltleiter als Sicherheitselement
voll funktionsfähig bleibt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
die
bekannte und in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung in der Weise zu vereinfachen
und zu verbessern, daß als Steuerelemente Kaltleiter eingesetzt werden können, die
einfach herstellbar sind, weil ihre Abmessungen gering sind, beispielsweise keramische
Kaltleiter in Scheibenform mit einem Durchmesser von 5 bis 10 mm und ein Dicke von
1 bis 5 mm.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Schaltungsanordnung der eingangs
angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Widerstand
vorgesehen ist, der bei geschlossenem Thermoschalter zum Kaltleiter in Reihe und
die Reihenschaltung aus Kaltleiter und Widerstand zum Warnelement parallel geschaltet
ist, daß der Kaltleiter eine Curie-Temperatur TC hat, die höher ist als die mögliche
Umgebungstemperatur TU, der Widerstand einen Widerstandswert ausweist, der so gewählt
ist, daß einerseits die Strom-Spannung-Kennlinie des Widerstandes die Strom-Spannungs-Kennlinie
des Kaltleiters nur unterhalb seiner Kippspannung schneidet und daß andererseits
dieser Widerstandswert auf die gewünschte Verzögerungszeit des Thermoschalters abgestimmt
ist.
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Vorzugsweise ist der zusätzliche Widerstand weder mit dem Kaltleiter
noch mit dem Thermoschalter thermisch gekoppelt.
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Eine andere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß der zusätzliche
Widerstand mit der Anordnung aus Kaltleitern und Thermoschalter thermisch derart
gekoppelt ist, daß die Eigenerwärmung des Widerstandes zur Verzögerung des Temperaturabfalls
ausgenutzt wird.
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Der zusätzliche Widerstand kann ein Festwiderstand sein, d.h. ein
Widerstand, dessen Widerstandswert sich in Abhängigkeit von der Temperatur und/oder
der angelegten Spannung nicht oder nur unwesentlich ändert.
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Der zusätzliche Widerstand kann auch ein Heißleiter oder ein weiterer
Kaltleiter sein, wobei die Definitionsparameter für den jeweils heißen Zustand des
zusätzlichen Widerstandes gelten.
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Eine andere Ausführungsform sieht vor, daß der Kaltleiter mit dem
einem Kaltleiter darstellenden zusätzlichen Widerstand als Kaltleiter-Verbundkörper
vereinigt ist, der eine für beide Kaltleiter gemeinsame Elektrode hat.
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Durch die Erfindung kann bei gleicher Verzögerung des Temperaturabfalles
des Thermoschalters das Volumen des Kaltleiters wesentlich verkleinert werden, wobei
entweder Metallkörper als Wärmespeicher nicht erforderlich sind oder wobei das Volumen
der als Wärmespeicher dienenden Metall körper ebenfalls wesentlich verringert werden
kann, weil nach dem Abschalten der Spannung durch Betätigung des Hauptschalters
der Kaltleiter'über den noch geschlossenen Thermoschalter weiter mit Strom versorgt
wird, so daß er nachgeheizt wird. Diese Nahcheizung kann direkt, indirekt oder kombiniert
erfolgen.
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Bei der direkten Nachheizung besteht zwischen dem zusätzlichen Widerstand
und dem Thermoschalter und/oder dem Kaltleiter kein thermischer Kontakt. Der Widerstandswert
des zusätzlichen Widerstands muß dabei so hoch gewählt werden, daß er den Nachheizstrom
unter den Kippstrom absinken und den Kaltleiter unter die Schalttemperatur des Thermoschalters
abkühlen läßt.
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Bei dieser Lösung sind praktisch keine zusätzlichen Wärmespeicher
in Form von Metallplatten erforderlich. Ferner kann die Verzögerungszeit in großen
Grenzen durch die Wahl von Widerständen mit unterschiedlichen Widerstandswerten
gewählt werden. Der nicht im thermischen Kontakt stehende und somit externe zusätzliche
Widerstand kann dabei auch durch einen externen weiteren Kaltleiter ersetzt sein,
dessen Reststrom im heißen Zustand etwa den Werten des zusätzlichen Widerstandes
als Festwertwiderstand entspricht.
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Bei der indirekten und kombiniert direkten Nachheizung des Kaltleiters
erfolgt diese Nachheizung mit einem im thermischen Kontakt mit dem Kaltleiter und/oder
dem Thermoschalter angebrachten zusätzlichen Widerstand. Auf diese Weise wird der
Kaltleiter einerseits direkt durch den mit dem Widerstand begrenzten Strom und indirekt
über die Verlustwärme des zusätzlichen Widerstandes am Abkühlen gehindert, so- daß
eine verlängerte Abfallverzögerung entsteht, Der Vorteil dieser Lösung besteht darin,
daß ein hochohmiger zusätzlicher Widerstand verwendet werden kann, der gleichzeitig
räumlich gut untergebracht werden kann.
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Bei dieser Lösung kann als zusätzlicher Widerstand auch ein Heißleiter
eingesetzt sein, für den die angegebenen Definitionsparameter dann gelten, wenn
der Heißleiter sich in heißem Zustand befindet.
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Heißleiter in diesem Sinne, die auch als NTC-Widerstand bezeichnet
werden, bestehen aus oxidkeramischem Werkstoff, meist auf der Basis von Zinkoxid
oder Zinnoxid mit verschiedenen, die Leitfähigkeit beeinflussenden Zusätzen. Solche
Heißleiter sind - ebenso wie die hier in Rede stehenden Kaltleiter - in der Fachwelt
hinreichend bekannt.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform, bei der der Kaltleiter mit dem
einen Kaltleiter darstellenden zusätzlichen Widerstand als Kaltleiterverbundkörper
vereinigt ist, der eine für beide Kaltleiter gemeinsame Elektrode hat, erfolgt die
Nachhheizung des Kaltleiters indirekt über diesen zusätzlichen Kaltleiter. Der zur
Erwärmung des Thermoschalters dienende Kaltleiter (Hauptkaltleiter) und der den
zusätzlichen Widerstand darstellende Kaltleiter (Nachheizkaltleiter) haben eine
gemeinsame Elektrode, die gegebenenfalls mit einem Metallkörper als Wärmespeicher
verbunden ist, so daß hierdurch eine besonders einfache Konstruktion resultiert.
Zwei oder mehrere in einem Verbundkörper vereinigte Kaltleiter sind an sich für
andere Zwecke bekannt (vgl. DE-OS 27 15 878 entsprechend US-PS 4 151 401).
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 eine zum Stand der Technik gehörende Schaltungsanordnung
und Fig. 2 die in einem Gehäuse untergebrachten Bauelemente der an sich bekannten
Schaltung; Fig. 3 ist ein Schnitt gemäß III-III in Fig. 2; Fig. 4 die Schaltungsanordnung
gemäß der Erfindung mit nicht in thermischem Kontakt stehendem zusätzlichem Widerstand;
Fig. 5 die im Gehäuse untergebrachte Baulementekombination aus Thermoschalter und
Kaltleiter; Fig. 6 eine Draufsicht gemäß Pfeil VI in Fig. 5 Fig. 7 eine andere Ausführungsform
der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung mit thermischem Kontakt des zusätzlichen
Widerstandes;
Fig. 8 die in einem Gehäuse untergebrachte Bauelementekombination
zur Schaltungsanordnung gemäß Fig. 7; Fig. 9 eine weitere Ausführungsform der Schaltungsanordnung
gemäß der Erfindung mit einem Kaltleiterverbundkörper; Fig. 10 eine schematische
Darstellung des Kaltleiterverbundkörpers; Fig. 11 einen Schnitt gemäß XI-XI in Fig.
10; Fig. 12 ein Diagramm für die Strom-Spannungs-Kennlinien des Kaltleiters und
des zusätzlichen Widerstandes.
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Fig. 13 Diagramme A,B und C für die Abfallverzögerung Die zum Stand
der Technik gehörende Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 zeigt den Wärmeerzeuger 1,
der durch betätigen des Hauptschalters 11 im vorliegenden Fall über die Kontakte
12 und 13 an eine Wechselspannung von 220 V gelegt wird. Gleichzeitig mit dem Schließen
des Hauptschalters 11 wird der Kaltleiter 2 vom Strom durchflossen und erwärmt sich.
Durch die thermische Kopplung 10 wird der .hermoschalter 3 geschlossen, so daß auch
das Warnelement 4 an Spannung liegt und anzeigt, daß der Wärmeerzeuger 1 vom Strom
durchflossen wird, wodurch die Wärmequelle erhitzt wird.
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Fig. 2 zeigt, daß der Kaltleiter 2 nicht direkt mit dem Thermoschalter
3 thermisch gekoppelt ist, sondern'daß zunächst Metallkörper 15 und 16 aufgeheizt
werden, die damit als Wärmespeicher dienen. Im vorliegenden Fall dienen die Metallkörper
15 und 16 gleichzeitig als Stromzuführungen für den Kaltleiter 2, da ihnen der Strom
über die Zuleitungen 17'und 18 zugeführt wird. Gleichzeitig ist der Metallkörper
15 eine Stromzuführung für den Thermoschalter 3, während die andere Stromzuführung
für den Thermoschalter 3 über die Stromzuleitung 19 erfolgt.
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Die Anordnung aus Kaltleiter 2, Metallkörpern 15 und 16 und Thermoschalter
3 ist in einem aus den Teilen 20 und 21 bestehenden Gehäuse untergebracht.
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Durch Öffnen des Hauptschalters 11 wird der Wärmeerzeuger 1 abgeschaltet.
Gleichzeitig damit wird auch der Kaltleiter 2 abgeschaltet, so daß er sich abkühlt.
Die als Wärmespeicher dienenden Metall körper 15 und 16 kühlen sich ebenfalls ab,
jedoch nur langsam und mit einer erwünschten Verzögerung, so daß der Thermoschalter
3 erst nach dieser Zeitverzögerung öffnet. Damit wird das Warnelement 4 ausgeschaltet.
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Der für diese bekannte Schaltungsanordnung erforderliche große Kaltleiter
und auch die relativ großen, als Wärmespeicher dienenden Metallkörper 15 und 16
sind bei der Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich.
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In der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 4, wie auch in den Figuren 5
bis 11 sind für einander entsprechende Teile gleiche Bezugszeichen verwendet.
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Die Fig. 4 zeigt, daß ein zusätzlicher Kaltleiter 5 vorgesehen ist,
der bei geschlossenem Thermoschalter 3 zum Kaltleiter 2 in Reihe liegt und daß die
Reihenschaltung aus Kaltleiter 2 und Widerstand 5 zum Warnelement 4 parallel geschaltet
ist.
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Durch Betätigen des Hauptschalters 11 wird der Wärmeerzeuger 1 über
die Kontakte 12 und 13 an Spannung gelegt (220 Vv). Damit wird auch der Kaltleiter
2 an Spannung gelegt, so daß er von Strom durchflossen wird und sich erwärmt. Über
die thermische Kopplung 10 wird
der Thermoschalter 3 geschlossen,
so daß über den Thermoschalter 3 sowohl das Warnelement 4, als auch der zusätzliche
Widerstand 5 an Spannung liegen.
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Als Warnelement können optische Anzeigeelemente, z.B.
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Leuchtdioden (LED), Glimmlampen (Entladungslampen), mechanisch sich
unter dem Einfluß der anliegenden Spannung verstellende Schauzeichen, wie sie beispielsweise
bei Telefon-Zweitapparaten verwendet werden, oder Glühlampen (mit Glühfaden) eingesetzt
sein, stets unter der Voraussetzung, daß das Warnelement entweder als solches oder
durch Zuhilfenahme von Vorwiderständen der anliegenden Spannung angepaßt ist.
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Nach Abschalten des Wärmeerzeugers 1 durch Öffnen des Hauptschalters
11 wird der Kaltleiter 2 in der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung nicht abgeschaltet,
sondern es fließt über den Thermoschalter 3 und den zusätzlichen Widerstand 5 ein
Strom, der durch den Widerstand 5 begrenzt wird.
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Der zusätzliche Widerstand 5 steht bei der Ausführungsform gemäß Fig.
4 nicht in Wärmekontakt mit dem Kaltleiter 2 und/oder dem Thermoschalter 3, da er
außerhalb des diese beiden Bauteile einschließenden Gehäuses untergebracht ist.
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Der Widerstandswert des Widerstandes 5 ist dabei so hoch gewählt,
daß der Nachheizstrom für den Kaltleiter 2 unterhalb des KippstromeS liegt.
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In Fig. 12 ist dies anhand des Strom-Spannungs-Diagramms erläutert.
Die Strom-Spannungs-Kennlinie des Widerstandes 5 ist mit Wf bzw. WW bezeichnet und
schneidet die Strom-Spannungs- Kennlinie K des Kaltleiters 2 nur einmal, nämlich
in dem Ast
Ka, und liegt damit unterhalb des Astes K der Strom-Spannungs-Kennlinie
K des Kaltleiters 2. Würde die Kennlinie Wf bzw. W» auch den Ast Kb der Kennlinie
K schneiden, dann wäre bei einem bestimmtem Spannungsabfall des Kaltleiters 2 der
Strom durch den Widerstand größer als durch den Kaltleiter, so daß dann der Kaltleiter
erneut aufgeheizt wird.
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In Fig. 12 ist die Kippspannung 6 mit UK bezeichnet.
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Bei Verwendung eines Kaltleiters P 54 90-A 54 (vgl.
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"SIEMENS" Datenbuch 1980/81 Kaltleiter, S.14, 96 und 97), der einen
Durchmesser von 8,2 mm und eine Dicke von 3,1 mm hat und dessen Widerstandswert
bei 250 C zwei kOhm beträgt, soll der Widerstandswert des zusätzlichen Widerstandes
5 15 kOhm und 2,9 W betragen. Die Schalttemperatur des-Thermoschalters 3 soll bei
oder oberhalb von 400 C liegen.
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Unter diesen Bedingungen kühlt der Kaltleiter 2 innerhalb von etwa
10 Min. bis auf eine Temperatur unterhalb der Schalttemperatur des Thermoschalters
3 ab.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 sind praktisch keine zusätzlichen
Wärmespeicher in Form von Metallplatten nötig, und die Verzögerungszeit kann in
großen Grenzen durch die Wahl unterschiedicher Widerstände gewählt werden. Der extern
angeordnete zusätzliche Widerstand 5 kann auch durch einen extern angeordneten zusätzlichen
Kaltleiter ersetzt werden, dessen Reststrom im heißen Zustand etwa den Werten des
Widerstandes entspricht.
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In Fig. 13 sind Diagramme angegeben, die die Abfallverzögerung und
die Restwärmeanzeige verdeutlichen.
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Das Diagramm A der Fig. 13 gilt für den Hauptschalter 11.
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Im dargestellten Fall sind zwischen Einschalten des Hauptschalters
11 und dem Abschalten 30 Sek. vergangen.
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Das Diagramm B der Fig. 13 gilt für die Temperatur des Kaltleiters
2, der als Heizer für den Thermoschalter 3 dient. Ausgehend von der Umgebungstemperatur
(ca. 200 C) erwärmt sich innerhalb der 30 Sekunden der Kaltleiter 2 bis auf etwa
2500 C. Beim Öffnen des Hauptschalters 11 bleibt der Kaltleiter 2 wegen seines Volumens
noch eine kurze Zeit auf dieser Temperatur, da die Nachheizung nunmehr über den
zusätzlichen Widerstand 5 erfolgt. Wegen der oben erläuterten Parameter des zusätzlichen
Widerstandes 5 wird die Abkühlung des Kaltleiters 2 verzögert. Im vorliegenden Fall
erreicht der Kaltleiter 2 nach etwa 10 Min. eine Temperatur von 400 C, bei der der
Thermoschalter 3 öffnet. Damit ist auch der zusätzliche Widerstand 5 nicht mehr
vom Strom durchflossen, und der Kaltleiter kann sich weiter abkühlen.
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Das Diagramm C der Fig. 13 zeigt, daß nach dem Einschalten des Hauptschalters
11 eine kurze Zeit vergeht, bis der Kaltleiter 2 die Schalttemperatur (400 C) überschreitet.
Dann schaltet der Thermoschalter 3 durch, so daß das Warnelement eingeschaltet ist.
Dieser Zustand bleibt erhalten, bis der Kaltleiter sich wieder bis auf etwa 400
C abgekühlt hat, so daß dann der Thermoschalter 3 öffnet und das Warnelement den
anderen Zustand zeigt, bei Verwendung einer Glimmlampe erlischt diese.
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Die Zeit zwischen Einschalten und Ausschalten des Hauptschalters 11
ist hier mit 30 Sek. als Minimum angegeben, nach der die starke Abfallverzögerung
ausgelöst wird.
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Wird der Hauptschalter 11 nur für kürzere Zeit betätigt, dann ist
der Verlauf der Abfallverzögerung anders.
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Dies ist aber für den Wirkungsmechanismus ohne Belang, denn unterhalb
von 30 Sek. erreicht die Wärmequelle, die vom Wärmeerzeuger 1 beheizt wird, keine
gefährlich hohe Temperatur.
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In Fig. 5 ist gezeigt, wie der Thermoschalter 3 und der Kaltleiter
2 im Gehäuse 22 untergebracht sein-können. Das Gehäuse besitzt eine Öffnung 23,
durch die hindurch ein Teil des Thermoschalters 3 hindurchreicht, an dem die Stromzuleitung
19 befestigt ist. Die Stromzuführung 24 dient sowohl für den Thermoschalter 3 als
auch für den Kaltleiter 2 als Zuleitung. Die Stromzuführung 25 für den Kaltleiter
2 wird durch eine Feder 26, die sich gegen den Deckel 27 des Gehäuses 22 abstützt,
an den Kaltleiter 2 gedrückt. Die Stromzuführungen 24 und 25 sind durch einen Schlitz
28 im Gehäuse 22 geführt.
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Fig. 6, die eine Draufsicht gemäß Pfeil VI in Fig. 5 auf das Gehäuse
22 ist, zeigt, daß die Stromzuführung 19 zweiteilig ist, damit an diesem Anschluß
des Thermoschalters 3 sowohl das Warnelement 4 als auch der zusätzliche Widerstand
5 angeschlossen werden können.
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Die Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 7 unterscheidet sich
von derjenigen gemäß Fiq. 4 dadurch, daß der zusätzliche Widerstand 5 mit der Anordnung
aus Kaltleiter 2 und Thermoschalter 3 thermisch derart gekoppelt ist, daß die Eigenerwärmung
des zusätzlichen Widerstandes 5 zur Verzögerung des Temperaturabfalles insbesondere
des Kaltleiters 2 ausgenutzt wird. Die Andeutung der thermischen Kopplung 14 zwischen
Widerstand 5
und Thermoschalter 3 gilt deshalb nur symbolisch.
Die thermische Kopplung existiert hauptsächlich zwischen dem zusätzlichen Widerstand
5 und dem Kaltleiter 2, wie dies durch die gestrichelt eingezeichnete Anordnung
dargestellt ist.
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Die Wirkungsweise ist hier ebenso, wie zur Fig. 4 beschrieben, wobei
jedoch wegen der thermischen Kopplung bei gleichen Widerstandswerten des Kaltleiters
2 nun ein Widerstand 5 mit einem Widerstandswert von 68 kOhm und eine Heizleistung
von 0,8 W zu verwenden ist. Anstelle eines Festwertwiderstandes kann auch ein entsprechender
Kaltleiter verwendet werden. Die Strom-Spannungs-Kennlinie Wo für einen solchen
zusätzlichen Kaltleiter ist in Fig. 12 gestrichelt eingezeichnet. Auch diese Kennlinie
schneidet die Kennlinie K des Kaltleiters 2 unterhalb der Kippspannung Uk bzw. des
Kippstromes Ik.
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Fig. 8 zeigt die in das Gehäuse 22 eingebaute Anordnung, wobei der
zusätzliche Widerstand 5 im thermischen Kontakt mit dem Kaltleiter 2 steht und zwar
über die Stromzuführung 25. Auch hier ist die gesamte Anordnung aus Thermoschalter
3, Kaltleiter 2, zusätzlichem Widerstand 5 und den Stromzuführungen 24, 25 und 29
durch die gegen den Deckel 27 abgestützte Feder 26 gehalten. Die Stromzuführungen
24, 25 und 29 sind durch den Schlitz 28 in das Gehäuse 22 geführt.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 und 8 wird der Kaltleiter 2 einerseits
durch den mit dem Widerstand 5 begrenzten Strom und indirekt durch die Verlustwärme
des Widerstandes 5 am Abkühlen gehindert, so daß eine verlängerte Abfallverzögerung
entsteht. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß ein hochohmiger
Widerstand als Widerstand 5 eingesetzt werden kann, der gleichzeitig räumlich auch
gut untergebracht werden kann.
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Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 9 arbeitet im Prinzip ebenso wie
die Schaltungsanordnungen gemäß der Figuren 4 bzw. 7, jedoch ist hier der Kaltleiter
2 mit dem einen Kaltleiter 7 darstellenden Widerstand 5 als Kaltleiterverbundkörper
8 vereinigt, der eine für beide Kaltleiter 2 und 7 gemeinsam Elektrode 9 hat. Die
thermische Kopplung 14 zwischen den Kaltleitern 2 und 7 ist einerseits durch den
Verbundkörper selbst gegeben und erfolgt andererseits auch über einen als Wärmespeicher
angeordneten Metallkörper 30, der mit der gemeinsamen Elektrode 9 des Verbundkörpers
8 in elektrischem und thermischem Kontakt steht. Dies geht aus Fig. 40 hervor. Diese
Figur zeigt auch, daß weitere als Wärmespeicher dienende und gleichzeitig die Stromzuführung
bewirkende Metallkörper 31 und 32 angeordnet sein können.
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Fig. 11 zeigt den Verbundkörper 8 im Schnitt gemäß der Linie XI-XI
in Fig. 10. Der Verbundkörper 8 ist mit einem Schlitz 33 versehen, durch den der
Wärmeiibergang zwischen dem Kaltleiterteil 7 und dem Kaltleiterteil 2 des Verbundkörpers
8 reguliert werden kann, so daß Metallkörper als Wärmespeicher gegebenenfalls überflüssig
sind.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 und 10 besteht der Vorteil darin,
daß die Konstruktion besonders einfach ist, wobei darauf geachtet werden slolllte,
daß die Energieaufnahme des Kaltleiters 7 entweder durch den erläuterten Schlitz
33 und/oder durch Metall körper als Wärmespeicher ausreichend reguliert ist.
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6 Patentansprüche 13 Figuren 1 Bezugszeichenliste
Bezuqszeichenliste
1 Wärmeerzeuger 2 Kaltleiter 3 Thermoschalter 4 Warnelement 5 zusätzlicher Widerstand
6 Kippspannung des Kaltleiters 2 7 Kaltleiter als Widerstand 5 -8 Kaltleiterverbundkörper
9 gemeinsame Elektrode der Kaltleiter 2 und 7 10 thermische Kopplung zwischen Kaltleiter
2 und Thermoschalter 3 11 Hauptschalter für die Wärmequelle 12 Kontakt für die Stromzuführung
13 Kontakt für die Stromzuführung 14 thermische Kopplung zwischen Widerstand 5 und
der thermisch gekoppelten Anordnung aus Thermoschalter 3 und Kaltleiter 2 15 Metall
körper als Wärmespeicher 16 Metallkörper als Wärmespeicher 17 Stromzuleitung zum
Metallkörper 15 18 Stromzuleitung zum Metallkörper 16 19 Stromzuleitung zum Thermoschalter
3 20 Gehäuseteil (Stand der Technik) 21 Gehäuseteil (Stand der Technik) 22 Gehäuse
23 Öffnung des Gehäuses 24 Stromzuführung für Kaltleiter 2 und Thermoschalter 3
25 Stromzuführung für Kaltleiter 2 26 Feder 27 Deckel des Gehäuses 22 28 Schlitz
im Gehäuse 22 29 Stromzuführung zum Widerstand 5 30 Metallkörper 31 Metallkörper
32 Metallkörper 33 Schlitz im Verbundkörper 8
A Schaltzeitdiagramm
für den Hauptschlater 11 B Temperatur-Zeit-Diagramm des Kaltleiters 2 C Schaltzeitdiagramm
des Thermoschalters 3 und des Warnelementes ,4 K I-U-Kennlinie des Kaltleiter 2
Ka Aufheizast von K Kb Abfall ast von K W I-U-Kennlinie des zusätzlichen Widerstandes
5 als Festwiderstand Wt I-U-Kennlinie des zusätzlichen Widerstandes 5 als Kaltleiter
Uk Kippspannung des Kaltleiters 2 Ik Kippstrom des Kaltleiters 2
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