DE3710387C2

DE3710387C2 -

Info

Publication number: DE3710387C2
Application number: DE3710387A
Authority: DE
Inventors: Walter 8501 Heroldsberg De Hollweck
Original assignee: Thermostat- und Schaltgeraetebau & Co Kg 8730 Bad Kissingen De GmbH
Current assignee: Thermostat- und Schaltgeraetebau & Co Kg 8730 Bad Kissingen De GmbH
Priority date: 1987-04-01
Filing date: 1987-04-01
Publication date: 1990-01-18
Also published as: DE3710387A1; US4839626A; JPS646341A; EP0285086A2; EP0285086A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Leistungssteuerungsgerät für elektrisch beheizte Geräte, insbesondere Kochgeräte. Unter Kochgeräten sollen alle Geräte verstanden werden, die einen Koch-, Brat- oder Backwärme erzeugenden elek trischen Verbraucher aufweisen, dessen mittlere Energie abgabe durch eine taktende Leistungsreglerbaugruppe mit unterschiedlichen Ein-/Ausschaltdauern geregelt wird. Insbesondere sind Herdplatten, Backrohre, Grill geräte, Mikrowellenherde, Wasserkocher, Wärmeplatten und dgl. angesprochen.

Aus P 32 19 517 A1 ist beispielsweise ein derartiges Leistungssteuergerät bekannt, das i. w. ein elek trisch beheizbares Bimetallelement, einen durch die Schwenkbewegung des Bimetallelementes betätigbaren Schnappschalter, ein manuell betätigbares Stellglied zur Beeinflussung des Schaltpunktes des Schnappschalters, einen langgestreckten Träger, an dem das Bimetall element, der Schnappschalter, Kontaktelemente sowie ein Haltearm für das Stellglied in i. w. paralleler Lage und mit i. w. rechtem Abstehwinkel befestigt sind, einen i. w. parallel zum Träger zwischen dem Schwenkende des Bimetalls und dem Betätigungselement des Schnapp schalters mit Vorspannung angeordneten Übertragungs stift, Abstandshaltern aus Isolierstoff zwischen den vom Befestigungselement abstehenden Teilen sowie eine Mehr zahl von Anschlußelementen aufweist.

Bei diesem bekannten Leistungssteuergerät erfolgt die Beheizung des Bimetalles unmittelbar durch den den Ver braucherstromkreis durchfließenden Arbeitsstrom, der durch das Bimetall geführt wird. Dazu ist das Bimetall nach Art eines langgestreckten U-förmigen Körpers ausge bildet, wobei das Schwenkende des Bimetalls den U-Bogen bildet und mithin die am Befestigungselement befestigte Wurzel des Bimetalles geteilt ist. Die eine Seite der Wurzel des Bimetalles ist mit dem Verbraucher verbunden, die andere Seite weist eine elektrische Ver bindung zu einem mit dem Bewegungskontakt des Schnapp schalters zusammenwirkenden Festkontakt auf, der seiner seits am Befestigungselement angeordnet ist. Der Arbeitsstrom fließt aufgrund der Reihenschaltung von Verbraucher und Bimetallelement durch das Bimetall selbst, was in nachteiliger Weise zur Folge hat, daß das Takt- und damit auch das Steuerverhalten der Vorrichtung untrennbar mit der elektrischen Charakteristik des Ver brauchers verbunden ist. Dies bedeutet, daß mit dem bekannten Regler immer nur ein ganz bestimmter an das Taktverhalten des Reglers angepaßter Verbraucher geregelt werden kann, was in nachteiliger Weise zu einem notwendigen Abgleich des Taktverhaltens in Abhängigkeit vom nachgeschalteten Verbraucher führt, ferner eine erhöhte Lagerhaltung und ggf. Komplikationen bei Reparaturen mit sich bringt, da das Leistungssteuergerät eben gerade nicht universell für alle Verbrauchertypen einsetzbar ist.

Aus der US-PS 30 78 360 ist ein ein Bimetallelement aufweisender, elektrischer Thermostat-Schalter bekannt, wobei mit diesem Bimetallelement ein elektrischer Heiz widerstand elektrisch verbunden ist, der außerdem in Serie mit dem durch den Thermostaten gehenden Stromkreis geschaltet ist. Bei geschlossenem Stromkreis wird dieses Heizelement bestromt, wodurch es unmittelbar Wärme auf das Bimetallelement strahlt. Hierdurch soll das Bimetall element schnell und wirksam auf Temperaturänderungen ansprechen.

Aus der US-PS 33 54 278 geht ebenfalls ein Thermostat- Schalter als bereits bekannt hervor, bei welchem ein zusätzliches elektrisches Heizelement vorgesehen ist, das in der Weise angeordnet ist, daß die von ihm erzeugte Wärme durch isolierende Teile hindurch zu einem Bimetallelement geleitet wird.

Mehrschichtige, i. w. jeweils aus Bimetallstreifen, einer isolierenden Zwischenschicht sowie aus einer elek trisch leitenden Heizschicht bestehende Anordnungen sind aus der US-PS 39 34 119 sowie aus der AT-PS 2 56 965 bekannt.

Darüber hinaus aus der DE-PS 6 90 688 eine thermische Schaltvorrichtung mit einem Bimetallstreifen bekannt, der durch einen Heizwiderstand beheizt wird, wobei der Bimetallstreifen, ein auf diesen aufgebrachter Alu miniumstreifen, der Heizwiderstand und ein an der dem Bimetallstreifen abgewandten Seite aufgebrachter wärme isolierender Streifen in dieser aufeinandergeschichteten Anordnung mittels Schrauben oder Nieten zu einer Einheit vereinigt sind.

In dem DDR-Buch: Kaspar, "Thermobimetalle in der Elek trotechnik", VEB Verlag Technik Berlin, 1960, Seiten 49-52, sind verschiedene Ausführungen von kompen sierenden Bimetallelementen erläutert. Bei diesen Bimetallelementen ist der Einfluß von Temperatur änderungen der Umgebung auf ihre Ausbiegung dadurch kompensiert, daß das jeweilige Bimetallelement aus Teilen zusammengesetzt ist, deren eigene Ausbiegung infolge der Temperaturänderung der Umgebung gegenläufig wirkt, die aber bei dem zu überwachenden oder zu messenden Vorgang nicht miterwärmt werden.

In der DE 35 08 248 A1 wird eine elektrische Beheizung für ein Bimetall, insbesondere für ein elektrisches Leistungssteuergerät, beschrieben, wobei eine Steuer beheizung vorgesehen ist, die in der Form eines Dick schichtwiderstandes auf einer elektrisch isolierenden Trägerplatte angeordnet ist.

Schließlich geht aus der DE-OS 15 65 044 ein Zeit schalter mit fremdbeheiztem Bimetall für Automatik- Brotröster als bereits bekannt hervor, bei welchem eine Heizwicklung des Bimetalls in getrennter Form auf dem der Einspannstelle zugewandten Ende des Bimetalls ange ordnet ist und insbesondere eine solche Länge hat, daß sie etwa ein Drittel der nicht eingespannten Länge des Bimetalls nicht übersteigt. Hierdurch soll eine selbst tätige Kompensation der zunehmenden Erwärmung des Brot rösters im Sinne eines gleichbleibenden Bräunungsgrades des Röstgutes erzielt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Leistungssteuergerät mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1 mit einfachen Mitteln derart zu verbessern, daß es für unterschiedlichste Verbraucher einsetzbar ist, seine Taktung insbesondere nicht mehr von der elektrischen Charakteristik des Verbrauchers abhängt und damit die wahlweise Temperatursteuerung von beispielsweise mehreren Verbrauchern in einem Gerät mit ein und demselben Leistungssteuergerät möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.

Durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß elektrische Heizelemente unterschiedlicher Ausbildung und Leistung über ein und dasselbe Leistungssteuergerät betrieben werden können. Die sich dabei einstellende Taktung ist völlig unabhängig von der Art und Leistung des jeweils ange schlossenen Verbrauchers, da Arbeits- und Heizstromkreis im Bereich des Leistungssteuergerätes parallel zueinan der geführt sind. Darüber hinaus ergibt sich durch die Anordnung und Ausbildung des gesondert angeschlossenen und ausgebildeten Heizelementes ein wohl definiertes Taktverhalten bei unterschiedlichen Verbraucherwider standswerten, die sich jeweils einstellende ED (Ein schaltdauer) ist gut reproduzierbar. Da durch die Parallelschaltung von Arbeitsstromkreis und Heizstrom kreis der Arbeitsstrom nicht über das gesonderte Heiz element des Bimetalls geführt wird, können auch Verbrau cher relativ geringer Leistung mit dem Leistungssteuer gerät wirksam gesteuert werden.

Durch die Unteransprüche 2 und 3 ergeben sich bauliche Vereinfachungen des Leistungssteuergerätes, insbesondere läßt sich dessen Herstellung i. w. vollautomatisch auf bereits gängigen Automaten durchführen. Das Heizelement liegt mehr oder weniger locker auf dem Schwenkende des Bimetallelementes auf, ist im Bereich seines inneren Endes mit einer Nietverbindung gehalten und gleichzeitig kontaktiert und wird an seinem überstehenden Ende mit Vorspannung von dem Übertragungsstift beaufschlagt, der für die Bewegungskopplung zwischen der Bimetallelement- Heizelement-Baugruppe und dem Schnappschalter sorgt. Gleichzeitig dient der Übertragungsstift auch zur Be stromung des Heizelementes, so daß auf zusätzliche Ver drahtungs- oder Beschaltungsmaßnahmen völlig verzichtet werden kann. Durch die gegen das Bimetallelement gerich tete Vorspannung des Übertragungsstiftes ist eine gute Kontaktgabe gewährleistet, wobei bedeutungsvoll ist, daß das Heizelement in seinem Mittelbereich auf einem Vor sprung des Bimetallschwenkendes gleichsam nach Art einer Wippe aufliegt und dadurch der mit Vorspannung das über stehende Ende des Heizelementes niederdrückende Übertra gungsstift auch gleichzeitig für eine gute Kontaktierung auf der anderen Seite des Heizelementes, nämlich im Bereich der Nietverbindung sorgt. Durch die linienförmi ge Anlage des Heizelementträgers am Bimetall wird zudem die Bewegung des Bimetalles nicht nachteilig beeinflußt.

Durch die Merkmale des Anspruches 8 wird das Heizelement durch den auf das überstehende Ende gerichteten Druck des fixierten Übertragungsstiftes sicher gehaltert.

Das Leistungssteuergerät kann mit und ohne Kompensa tionsbimetall ausgestattet sein. Wird ein Kompensations bimetall als notwendig erachtet, so ist es vorteilhaft, das innere Ende des Bimetallelementes durch ein der Bewegungsrichtung des Bimetalls entgegenwirkendes Z- förmiges Kompensationsbimetall auszubilden. Dadurch kann der vorteilhafte einfache Aufbau des Leistungssteuerge rätes beibehalten werden.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Leistungssteuergerät ohne Kompensationsbimetall;

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Leistungssteuergerät mit Kompensationsbimetall;

Fig. 3 ein Prinzipschaltbild des Leistungssteuergerä tes.

Das Leistungssteuergerät 1 für elektrisch beheizbare Geräte besteht aus einem elektrisch beheizbaren Bime tallelement 2, einem durch die Schwenkbewegung des Bime tallelementes 2 betätigbaren Schnappschalter 3, einem manuell betätigbaren Stellglied 4 zur Beeinflussung des Schaltpunktes des Schnappschalters 3, einem langge streckten Träger 5, an dem das Bimetallelement 2, der Schnappschalter 3, Anschluß- oder Kontaktelemente 6-8, sowie ein Haltearm 9 befestigt sind.

Der Träger 5 hat einen säulenähnlichen Aufbau und be steht aus einem Hohlniet 10, der von einer Isolierstoff hülse 11 und scheibenartigen Abstandshaltern 12 umgeben ist, welch letztere die am Träger 5 befestigten, an ihren Befestigungsenden jeweils mit einem Loch versehe nen Bauelemente zwischen sich aufnehmen.

Das Schwenkende 13 des Bimetallelementes 2 ist mit einem gesonderten elektrischen Heizelement 14 versehen, das unabhängig vom Verbraucher des Gerätes über die Wurzel 15 des Bimetallelementes 2 einerseits und über einen metallisch ausgebildeten Übertragungsstift 16 anderer seits bestrombar ist. Der Übertragungsstift 16 überträgt die Schwenkbewegung des Schwenkendes 13 des Bimetallele mentes 2 auf ein Betätigungsende 17 des Schnappschalters 3, an welchem er angenietet ist. Der Übertragungsstift 16 beaufschlagt das Heizelement 14 mit in Pfeilrichtung 18 gerichteter Vorspannung, so daß für eine ausreichend gute Kontaktierung der Spitze 19 des Übertragungsstiftes 16 auf einer Gegenkontaktfläche 20 gesorgt ist.

Das Heizelement 14 ist als auf einem gesonderten Träger element 21 angeordneter Schichtheizkörper ausgebildet, der über das Schwenkende 13 des Bimetallelementes hi naussteht und an seinem überstehenden Ende vom Über tragungsstift 16 beaufschlagt wird. An seinem inneren Befestigungsende 22 ist das Heizelement 14 mit Spiel durch ein Niet 23 befestigt, gegen seitliches Verrut schen auf dem Schwenkende 13 des Bimetalls 2 sind seit liche Führungselemente 24 vorgesehen, die den Mittelbe reich des Heizelementes 14 umgreifen. Zwischen den Füh rungselementen 24 ist der als quer zur Längser streckungsrichtung des Bimetallelementes verlaufende, als Sicke 25 ausgebildete Vorsprung vorgesehen, der das Heizelement 14 nach Art einer Wippe unterstützt.

Wie insbesondere aus Fig. 3 hervorgeht, ist das Heizele ment 14 in einem Parallelstromkreis 26 zum Arbeitsstrom kreis 27 angeordnet, der seinerseits den das elektrische Gerät beheizenden Verbraucher 28 enthält. Der Heizstrom kreis 26 verläuft durch einen am Träger 5 angeordneten, gesondert mit dem Anschlußelement 7 verbundenen Festkon takt 29, den Bewegungskontakt 30 des Schnappschalters 3, den Übertragungsstift 16, das Heizelement 14 und die Bimetallwurzel 15, der Arbeitsstromkreis 27 hingegen durch den Festkontakt 29, den Bewegungskontakt 30 des Schnappschalters und die zugehörigen Rahmenelemente zum Anschlußelement 6.

Die Gegenkontaktfläche 20 des Heizelementes 14 wird ggf. durch einen Nietkopf gebildet, der das Heizelement 14 und den Heizelementträger 21 aus keramischem Material durchsetzt.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das innere Ende 31 des Bimetallelementes 2 durch ein der Bewegungsrichtung des Bimetallelementes 2 entgegenwir kendes, auf Umgebungstemperatur ansprechendes Kompensa tionsbimetall 32 gebildet, das vom Schnappschalter 3 wegweisend Z-förmig abgebogen ist, das Bimetallelement 2 auf der dem Schnappschalter 3 zugewandten Seite des vom Träger 5 weggerichteten Z-Schenkels 33 angeordnet ist, wobei die Länge des mittleren Z-Schenkels 34 etwa der Materialstärke des Bimetallelementes entspricht, um die baulich vorgegebenen Abstände und Dimensionen im Bereich des Schnappschalters 3, des Übertragungsstiftes 16, des Heizelementes 14 und des Bimetallelementes 2 weitgehend aufrechterhalten zu können.

Das Stellglied, das auf dem Haltearm 9 befestigt ist, ist als sich bei manueller Verdrehung axial gegen den Schnappschalter 3 vorschiebender Spindeltrieb 35 ausge bildet, es ist jedoch möglich, auch auf andere Weise wirkende Stellglieder (Kulissen u. dgl.) zu verwenden.

Bezugszeichenliste:

1 Leistungssteuergerät
2 Bimetallelement
3 Schnappschalter
4 Stellglied
5 Träger
6 Kontaktelement
7 Kontaktelement
8 Kontaktelement
9 Haltearm
10 Hohlniet
11 Isolierstoffhülse
12 Abstandshalter
13 Schwenkende
14 Heizelement
15 Wurzel
16 Übertragungsstift
17 Betätigungsende
18 Pfeilrichtung
19 Spitze
20 Gegenkontaktfläche
21 Trägerelement
22 Befestigungsende
23 Niet
24 Führungselemente
25 Sicke
26 Parallelstromkreis
27 Arbeitsstromkreis
28 Verbraucher
29 Festkontakt
30 Bewegungskontakt
31 Ende
32 Kompensationsbimetall
33 Z-Schenkel
34 Z-Schenkel
35 Spindeltrieb

Claims

1. Leistungssteuergerät (1) für elektrisch beheizte Geräte, insbesondere Kochgeräte, wie Herdplat ten, Backrohre, Grillgeräte, Mikrowellenherde u. dgl. mit

- einem elektrisch beheizbaren Bimetallelement (2),
- einem durch die Schwenkbewegung des Bime tallelementes betätigbaren Schnappschalter (3),
- einem manuell betätigbaren Stellglied (4) zur Beeinflussung des Schaltpunktes des Schnappschalters (3),
- einem langgestreckten Träger (5), an dem das Bimetallelement (2), der Schnappschalter (3), Kontaktelemente (6-8), sowie ein Haltearm (9) für das Stellglied (4) i. w. zueinander parallel und mit i. w. rechtem Abstehwinkel befestigt sind,
- einem i. w. parallel zum Träger (5) zwischen dem Schwenkende (13) des Bimetallelementes (2) und dem Betätigungsende (17) des Schnappschalters (3) mit Vorspannung ange ordnetem Übertragungsstift (16),
- Abstandshaltern (12) aus Isolierstoff zwi schen den vom Träger (5) abstehenden Teilen, sowie

dadurch gekennzeichnet, daß

- das Schwenkende (13) des Bimetallelementes (2) mit einem gesonderten elektrischen Heiz element versehen ist, das unabhängig vom Verbraucher des Gerätes
- - über die Wurzel des Bimetallelementes einerseits und
- - über den metallisch ausgebildeten Übertragungsstift andererseits bestrombar ist,
- - als auf einem gesonderten Trägerelement (21) angeordneter Schichtwiderstand ausgebildet ist, und
- - vom Übertragungsstift (16) mit gegen das Schwenkende (13) gerichteter Vorspannung (Pfeilrichtung 18)
beaufschlagt ist.

2. Leistungssteuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (14) über das Schwenkende (13) des Bimetallelementes (2) hinaussteht und an seinem überstehenden Ende von dem Übertra gungsstift (16) beaufschlagt wird.

3. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (14) mit Spiel an seinem inneren Befestigungsende (22) auf der dem Schnappschalter zugewandten Seite des Bimetall elementes gehaltert ist und mit seinem Mittelbe reich auf einem Vorsprung des Bimetallschwenk endes (13) aufliegt.

4. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenkende (13) des Bimetallelementes (2) mit seitlichen Führungselementen (24) für das Heizelement (14) versehen ist.

5. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung durch eine quer zur Längser streckungsrichtung des Bimetallelementes verlau fende, gegen das Heizelement gerichtete Sicke (25) gebildet wird.

6. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement in einem Parallelstromkreis zum Arbeitsstromkreis liegt.

7. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizstromkreis (26) durch einen am Trä ger angeordneten, gesondert mit einem Anschluß element (7) verbundenen Festkontakt (29), den Bewegungskontakt (30), den Übertragungsstift (16), das Heizelement (14) und die Bimetallwur zel (15), der Arbeitsstromkreis (27) hingegen durch den Festkontakt (29), den Bewegungskontakt (30) und über die Halterungselemente (Rahmenele mente) des Schnappschalters (3) zu einem weite ren Anschluß- oder Kontaktelement (6) verläuft.

8. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsstift (16) mit seinem schal terseitigen Ende i. w. unbeweglich am Betäti gungsende (17) befestigt, insbesondere vernietet ist, mit seiner heizelementseitigen Spitze (19) hingegen mit Vorspannung eine Kontaktfläche (20) des Heizelementes (14) beaufschlagt.

9. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche (20) durch einen Nietkopf gebildet ist.

10. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizelementträger (21) aus keramischem Material besteht, mit einer Flachseite am Bime tallelement (2) anliegt und auf seiner dem Bime tallelement (2) abgewandten Flachseite das als Schichtwiderstand ausgebildete Heizelement (14) trägt.

11. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der vom Übertragungs stift (16) beaufschlagten Kontaktfläche (20) und dem Schwenkende des Bimetalls (14) etwa 3 mm beträgt.

12. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Befestigungsende (22) des Heiz elementes (14) (Heizelementträgers) eine Bohrung aufweist, die mit Spiel ein Niet (23) umgreift, dessen aufgebördeltes Ende eine die Bohrung umgebende weitere Kontaktfläche des Heizelemen tes (14) beaufschlagt.

13. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Ende (Wurzel 15) des Bimetallele mentes (2) durch ein der Bewegungsrichtung des Bimetallelementes (2) entgegenwirkendes, auf Umgebungstemperatur ansprechendes Kompensa tionsbimetall (32) gebildet wird.

14. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensationsbimetall vom Schnappschal ter (3) wegweisend Z-förmig abgebogen ist, und das Bimetallelement (2) auf der dem Schnapp schalter (3) zugewandten Seite des vom Träger (4) weggerichteten Z-Schenkels (33) angeordnet ist, wobei die Länge des mittleren Z-Schenkels etwa der Materialstärke des Bimetallelementes (2) entspricht.