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aus einem Gehäuse und darin parallel eingelegten Scheiben, nämlich
einer Bimetallsprungscheibe und einer bistabil auswölbenden Stahlscheibe. Die Bimetallsprungscheibe
ist randseitig gelagert und in »kaltem« Zustand in einer Richtung (Bl in »warmem«
Zustand in anderer Richtung (A) durchgewölbt. Das Zurückspringen der Bimetallsprungscheibe
bei Abkühlung insRichtung (B) erfolgt mit einer gewissen Hysterese. Die
Sprungscheibenbewegung
in Richtung (A) dient dazu, die ebenfalls randseitig gelagerte Stahlscheibe durchzustellen
(durchzuwölben) und über ein die Stahlscheibe mittig beaufschlagendes Stellglied
einen Unterbrechungsschaltkontakt zu öffnen, der in den Heizstrompfad eingeschaltet
ist. Da die Stahlscheibe bistabil ausgebildet ist und somit ihre Stellungen unabhängig
von der Umgebungstemperatur beibehält, bleibt der Unterbrechungskontakt geöffnet,
auch wenn die Bimetallsprungscheibe bereits in ihre »kalte« Stellung zurückgesprungen
ist. Der Schaltkontakt wird dadurch in seiner Ausschaltstellung festgehalten. Ein
Wiedereinschalten des Strompfades erfolgt durch einen Rücksetz- oder Einschalttaster,
mit welchem manuell ein Druck auf das Zentrum der Stahlscheibe in Richtung der Bimetallscheibe
ausgeübt wird, wodurch die Stahlscheibe wieder in ihre (vom Kontakt aus gesehen
konkave) Ausgangsstellung (Einschaltstellung) zurückspringt.
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Bevorzugter Einsatzbereich der infragestehenden Temperaturbegrenzer
sind z. B. Warmwasseraufbereiter jeglicher Art, insbesondere sog. Schnellkochtöpfe,
Kaffeemaschinen u. dgl.
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Nachteilig an den bekannten Begrenzern ist die Tatsache, daß diese
zwar manuell einschaltbar, jedoch nicht manuell ausschaltbar sind. Gerade an den
vorstehend erwähnten Küchengeräten ist es oftmals notwendig, einen Kochvorgang oder
Warmwasseraufbereitungsvorgang abzubrechen, wozu dann ein gesonderter Ausschalter
am Gerät angebracht werden muß. Ist ein solcher Schalter nicht am Gerät vorhanden,
muß der Netzstecker gezogen werden. Dies ist unbequem und u. a auch gefährlich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe- zugrunde, einen Temperaturbegrenzer
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 so auszubilden, daß er bei einfacher
konstruktiver Ausbildung als manuell betätigbarer Ein- und Ausschalter benutzt werden
kann. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches I gelöst,
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
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Zunächst ist festzustellen, daß die Erfindung in vorteilhafter Weise
die bistabilen Schnappeigenschaften der Stahlscheibe nutzt, um manuell den Schaltkontakt
in dauerhaft geöffnete oder dauerhaft geschlossene Stellung zu verbringen. Dauerhafte
Einschaltstellung bedeutet in diesem Zusammenhang, daß bei Erreichen der Sprungtemperatur
der Schaltkontakt selbsttätig in die temperaturbegrenzende Stellung, d. h. Ausschaltstellung
springt. Diese thermisch herbeigeführte Ausschaltstellung - ebenso wie die manuell
herbeigeführte Ausschaltstellung - bleibt solange aufrechterhalten, bis der Einschalttaster
betätigt wird.
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Besonders vorteilhaft ist die Übertragung der Bewegung eines Ausschalttasters
auf die Scheibe. Im Randbereich der Scheibe ist ein Rückstellarm befestigt, der
nach Art eines vom randseitigen Scheibenlager unterstützten zweiarmigen Hebels die
Stahlscheibe von der einen Wölbstellung in die andere Wölbstellung durchdrückt.
Eine mittige Beaufschlagung der Stahlscheibe (oder der Bimetallscheibe) durch irgendwelche
Rückstellmittel kann völlig entfallen, so daß das Sprungverhalten der Scheiben (dies
ist wesentlich für die Betriebssicherheit des Temperaturbegrenzers) nicht negativ
beeinflußt wird. Die Ausschalt-Schnellkraftbewegung wird durch das Scheibenzentrum
ausgeführt, wodurch ein schlagartiges Aufreißen des Kontaktes sowohl bei thermischer
Auslösung als auch bei manueller Auslösung sichergestellt ist. Bei manueller Auslösung
wird der
vom Rückstellarm beeinflußte Randbereich der Scheibe solange in entgegengesetzter
Richtung durchgewölbt, bis das Zentrum der Scheibe sprungartig nachfolgt und den
Kontakt aufschlägt.
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Durch Anspruch 2 wird eine besonders sichere und relativ großflächige
Kraftübertragung vom Rückstellarm auf die Stahlscheibe gewährleistet. Durch Anspruch
3 bleibt das Scheibenzentrum unbeeinflußt und kann somit die vorstehend bereits
erwähnte Ausschalt-Schnellbewegung durchführen. Besonders günstige Tast-Hubverhältnisse
ergeben sich durch Anspruch 4.
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Durch Anspruch 6 ist dafür Sorge getragen, daß übermäßige Handkräfte
der Bedienungsperson nicht auf die empfindlichen Scheiben (Bimetallsprungscheibe
und/ oder bistabile Stahlscheibe) übertragen werden.
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Ansprüche 7-9 beziehen sich auf Merkmale, die für eine besonders
schlanke konstruktive Ausbildung des Temperaturbegrenzers von Vorteil sind. Während
bei radial von der Stahlscheibe abstehendem Rückstellarm die Ein- und Ausschalttastbewegung
i. w. in gleicher Richtung und parallel zueinander erfolgt, erfolgt die manuelle
Ausschaltbewegung bei einer Begrenzerausbildung gemäß Ansprüchen 7-9 schräg oder
rechtwinklig zur Einschalttastbewegung.
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Eine weitere konstruktive Ausbildung des Begrenzers wird durch Ansprüche
12 ff. gelehrt. Diese Ausbildung zeichnet sich durch eine flache Bauweise aus, wobei
die Betätigungselemente auf der einen Seite des flachrechteckigen Gehäuses und die
thermisch ansprechenden Elemente auf der anderen Seite des Gehäuses angebracht sind.
Durch Anspruch 13 ist der Begrenzer auf vollautomatische Weise leicht herstellbar,
da die zusammen zu befestigenden Bauteile einfach in die Gehäusenuten eingelegt
und dort festgenietet werden müssen, was durch einen Herstellungsautomaten möglich
ist.
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Ferner wird durch die Gehäusenuten ein gewisser Schutz gegen Beschädigung
der sich bewegenden Teile erzielt.
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Durch Anspruch 15 werden in vorteilhafter Weise relativ lange Ein-
und Ausschalttastwege erzielt. Aufgrund der Ausbildung der Schalttaster als Federzungen
kann der Temperaturbegrenzer von Anwenderseite mit relativ großen Toleranzen montiert
werden, ferner wirken sich die Federeigenschaften der Schalttaster insofern günstig
aus, als ein zusätzlicher Schutz der beiden Sprungscheiben gegen allzu große mechanische
Krafteinwirkung erzielt wird.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungsfiguren
näher erläutert. Diese zeigt F i g. 1 einen Temperaturbegrenzer einer ersten Ausführungsform
- teilweise im Schnitt -; F i g. 2 eine Draufsicht auf den Temperaturbegrenzer gemäß
Fig. 1; F i g. 3 eine Draufsicht auf eine Stahlscheibe mit gesondert angesetzten
Rückstellarm; F i g. 4 eine Draufsicht auf eine Stahlscheibe mit einstückig angeformtem
Rückstellarm; F i g. 5 eine vergrößerte Schnittdarstellung der Bimetallscheibe und
Stahlscheibe in »Einschaltstellung«; F i g. 6 eine vergrößerte Schnittdarstellung
mit in einem Gehäuseteil geführten Stellgliedern mit Stahlscheibein »Ausschaltstellung«;
F i g. 7 eine Draufsicht auf einen Temperaturbegrenzer zweiter Ausführungsform,
und F i g. 8 den Temperaturbegrenzer gemäß F i g. 7 im Schnitt gemäß VIII-VIII.
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Der Temperaturbegrenzer gemäß F i g. 1 besteht i. w.
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aus einem Gehäuse 10, in dem parallel aneinanderliegend
eine
i. w. kreisförmige Bimetallsprungscheibe 12 und eine bistabil auswölbende Stahlscheibe
14 angeordnet sind, wobei die Bimetallsprungscheibe 12 in ihrem Randbreich 16 derart
gelagert ist, daß sie sich zentral oberhalb einer Sprungtemperatur in eine erste
Richtung (Richtung A gemäß Fig.5) und unterhalb einer Rücksprungtemperatur in eine
entgegengesetzte zweite Richtung (Richtung B) wölbt. Die zusammen mit der Bimetallsprungscheibe
(im folgenden als Sprungscheibe 12 bezeichnet) randseitig gelagerte Stahlscheibe
14 wird bei Wölbung der Sprungscheibe in die erste Richtung A ebenfalls in diese
Richtung durchgestellt und drückt dabei ein Stellglied 18 in Richtung A, das mit
seinem den Scheiben abgewandten Ende 20 den Bewegungskontakt eines Schaltkontaktes
22 anhebt, der zwischen aus dem Gehäuse 10 herausstehenden Anschlußkontaktfahnen
24 eingeschaltet ist. Genauer gesagt durchsetzt das Stellglied mit einer Verjüngung
26 eine Ausnehmung 28 des Bewegungskontaktes, wobei die Verjüngung 26 aus der Oberseite
des Gehäuses hinaussteht und als Einschalttaster dient. Durch die Verjüngung 26
kann manuell ein zentraler Druck in zweiter Richtung (B) auf das Zentrum der Stahlscheibe
14 ausgeübt werden, wodurch der Kontakt 22 geschlosssen und die Stahlscheibe 14
in die in Fig.5 gezeigte Einschaltstellung zurückspringt.
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Wie aus F i g. 1 weiter deutlich wird, wird das Unterteil 30 des
Gehäuses 10 von einem topfartigen metallischen Gehäuseteil 32 umschlossen, das zur
Wärmeübertragung auf die innen am Gehäuseteil 32 anliegende Sprungscheibe 12 dient.
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Wie insbesondere in Fig. 1 und 3-6 zu sehen ist, ist in der Randzone
34 der Stahlscheibe 14 ein Rückstellarm 36 vorgesehen, dessen Stellende 38 mit dem
Randbereich 34 der Scheibe 14 biegefest verbunden ist und dessen Betätigungsende
40 mit einem Ausschalttaster in Verbindung steht oder als solcher ausgebildet ist.
Die zur Öffnung des Kontaktes 22 notwendige Kraft auf das Betätigungsende 40 des
Rückstellarmes 36 erfolgt in Pfeilrichtung »C« gemäß F i g. 5.
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Das Stellende 38 des Rückstellarmes ist flächig auf der Randzone
34 der Scheibe 14 befestigt und steht etwa über den halben Radius »r/2« in die Scheibenfläche
hinein. Gemäß Fig. 3-6 steht der Rückstellarm 36 radial vom Scheibenrand 42 ab,
wobei seine Abstehlänge »1« vom Scheibenrand 42 etwa dem Scheibenradius »r« entspricht.
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Das Betätigungsende 40 des Rückstellarmes 36 wird durch ein im Gehäuse
10 verschiebbares Rückstellglied 44 bedient (vgl. Ausführungsform gemäß F i g. 7
und 8).
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Es ist aber auch möglich, den Rückstellarm 36 i. w. rechtwinklig zur
Oberfläche der Scheibe 14 verlaufen zu lassen, wie dies in Fig.1 dargestellt ist.
Dort steht das Betätigungsende 40 eines Z-förmig abgebogenen Rückstellarmes 36 aus
dem die Bimetall- und Stahlscheibe topfartig einschließenden metallischen Gehäuseteil
32 heraus. Durch die Z-förmige Biegung des Rückstellarmes 36 verläuft der zweite
oder mittlere Z-Schenkel 46 etwa parallel zum zylinderförmigen Abschnitt des metallischen
Gehäuseteils 32, der erste oder untere Z-Schenkel ist flächig an der Randzone 34
der Stahlscheibe 14 befestigt, zur Öffnung des Kontaktes muß der obere oder dritte
Z-Schenkel (Betätigungsende 40) in Pfeilrichtung »D« gemäß F i g. 1 betätigt werden.
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Von Bedeutung ist ferner, daß der Rückstellarm 36 aus Federstahl
besteht, um bei manueller Betätigung des Betätigungsendes 40 übermäßige Handkräfte
abzufedern und nicht auf die empfindlichen Sprungscheiben zu übertragen.
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Der Temperaturbegrenzer nach dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß
Fig.7 und 8 weist ein etwa flach-rechteckiges Gehäuse 50 auf. in welchem die Scheiben
12, 14 derart außermittig gelagert sind. daß das Zentrum der Scheiben etwa am Punkt
»Z« in F i g. 7 liegt. Das Stellglied 18 verläuft ebenfalls durch den Punkt »Z«
und beaufschlagt - wie vorstehend bereits erwähnt - das Zentrum der Scheibe 14.
Der Rand der Scheiben 12 und 14 ist in F i g. 7 gestrichelt angedeutet.
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Von der Scheibe 14 steht der Rückstellarm 36 radial ab, wie das in
Fig. 3-6 dargestellt ist und ist derart im Gehäuse angeordnet, daß das Betätigungsende
40 unter der Stelle »X« gemäß F i g. 7 zu liegen kommt. An dieser Stelle befindet
sich das Rückstellglied, das parallel zum Stellglied 18 längsverschiebbar im Gehäuse
50 angeordnet ist.
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Auf der den Scheiben 12, 14 abgewandten Gehäuseflachseite 52 sind
Schalttaster (Einschalttaster 54. Ausschalttaster 56) vorgesehen, die mit den Stellgliedern
18 und 44 zusammenwirken. Von Bedeutung ist, daß die Druckrichtung zur Bedienung
beider Taster 54 und 56 gleichgerichtet in Richtung 58 verläuft.
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Bei dem in F i g. 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispiel liegen
die Anschlußkontaktfahnen 60. der Schaltkontakt 22 und der Einschalttaster 54 in
einer ersten Gehäusenut 62, der Ausschalttaster 56 einer zweiten Gehäusenut 64.
Sämtliche Elemente sind durch Niete mit den Nutböden verbunden. Wie insbesondere
in der Schnittdarstellung gemäß Fig.8 zu sehen ist, werden der als Federzunge ausgebildete
Einschalttaster 54, der Bewegungskontakt des Schaltkontaktes 22 und die in der Zeichnung
rechts liegende Anschlußkontaktfahne 60 durch ein gemeinsames Niet 66 am Nutgrund
gehalten. Dadurch ergibt sich eine angenäherte Parallellage zwischen dem als Federzunge
ausgebildeten Einschalttaster 54 und dem Bewegungskontakt des Schaltkontaktes 22,
so daß es möglich ist, durch Betätigung des Einschalttasters 54 in Richtung 58 den
Schaltkontakt 22 in Kontaktschließrichtung zu beaufschlagen. Dadurch wird der Kontakt
geschlossen und über das Stellglied 18 die Stahlscheibe 14 in die in F i g. 5 gezeigte
Stellung gebracht, sofern sich die Bimetallscheibe 12 unterhalb ihrer Rücksprungtemperatur
befindet.
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Einschalttaster 54 und Ausschalttaster 56 sind identisch ausgebildet
und liegen parallel zueinander in ihren jeweiligen Gehäusenuten 62, 64. Beide Taster
54, 56 beaufschlagen mit ihrem Mittelbereich das ihnen zugeordnete Stellglied 18,44
in Richtung der Scheiben 12,14.
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Beide Taster 54, 56 stehen mit ihren Freienden aus den Gehäusenuten
62, 64 heraus und können mit den nach oben abgebogenen Freienden bis in die Nut
hinein einfedern, ohne daß eine Zerstörung oder Verbiegung der Schaltelemente zu
befürchten ist.
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Bezugszeichenliste 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Gehäuse 11
12
Bimetallsprungscheibe 13 14 Stahlscheibe 15 16 Randbereich 17 18 Stellglied 19 20
Ende 21 22 Schaltkontakt 23 24 Anschlußkontaktfahnen 25 26 Verjüngung 27 28 Ausnehmung
29 30 Unterteil 31 32 Gehäuseteil 33 34 Randzone von 14 35 36 Rückstellarm 37 38
Stellende 39 40 Betätigungsende 41 42 Scheibenrand 43 44 Rückstellglied 45 46 Z-Schenkel
47 48 49 50 51 52 Gehäuseseite 53 54 Einschalttaster 55 56 Ausschalttaster 57 58
Richtung 59 60 Anschlußkontaktfahnen 61 62 Gehäusenut 63 64 Gehäusenut 65 66 Niet
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