DE69121935T2 - Kochplattencontrol - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Temperaturbegrenzungs-Steuereinrichtung für eine elektrische Wärmvorrichtung und insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf eine Temperaturbegrenzungs-Steuereinrichtung für ein Kochgerät mit einem wärmeübertragenden Oberteil zum Tragen und Erwärmen eines Kochgefäßes. Derartige Geräte weisen typischerweise ein glattes Oberteil aus Glaskeramik auf, und es ist unterhalb und im Abstand von der unteren Oberfläche des Oberteils ein Strahlungsoder Infrarot-Heizelement zur Zufuhr von Wärme angeordnet. Unter gewissen Betriebsumständen kann sich das Oberteil überhitzen, und es ist deshalb üblich, eine Temperaturbegrenzungs-Steuereinrichtung vorzusehen, die das Heizelement deaktiviert, wenn eine gewisse vorbestimmte sichere Maximaltemperatur für das Oberteil überschritten wird.
• Derartige TemperaturbegrenzungsSteuereinrichtung bestehen üblicherweise aus einem Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur des Oberteils des Gerates in der Form einer länglichen Stange aus einem stark expandierenden Metall, die innerhalb eines transparenten Quarzglas-Referenzrohrs eingeschlossen ist, und aus einem Schalter mit Schnappwirkung. Der Sensor ist im Gebrauch parallel zu dem Oberteil und zwischen der unteren Oberfläche des Oberteils und dem Heizelement angeordnet, und die Relativbewegung der Stange und des Rohrs wird zu Betätigung des Schalters verwendet. Die Expansionsstange ist gegenüber direkter Erwärmung durch Strahlung von dem Heizelement abgeschirmt, z.B. indem sie an ihrer dem Heizelement zugekehrten Unterseite silberplattiert ist.
• Die Expansionsstange ist gegenüber der Oberteiloberfläche wenigstens um die Dicke des umgebenden Referenzrohrs versetzt, und sie wird deshalb nicht fähig sein, die Temperatur des Oberteils selbst zu erfassen, sondern sie wird die Temperatur der Umgebung in einigem Abstand unterhalb des Oberteils erfassen, die nicht dieselbe sein wird. Darüber hinaus ist der Sensor zentral bezüglich des Schaltergehäuses angebracht, und da der Schalter normalerweise ebenfalls unterhalb des Oberteils des Geräts angeordnet ist, ist der Sensor und damit die Expansionsstange gegenüber der unteren Oberfläche des Oberteils, dessen Temperatur er erfassen soll, sogar noch weiter weg versetzt.
• Die US-A-2 154 043 offenbart eine Thermostatsteuereinrichtung für ein elektrisches Bügeleisen, die die relative Expansion eines Keramikelements und eines Metallelements verwendet.
• Die US-A-4 754 253 offenbart einen einstellbaren Thermostat, in dem sich ein Temperatursensor von einer Schalteinheit erstreckt.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Temperaturbegrenzungs-Steuereinrichtung für ein Kochgerät, das ein wärmeübertragendes Oberteil aufweist, bereitgestellt, wobei die Steuereinrichtung ein Schaltmittel und einen länglichen Temperatursensor umfaßt, der sich von dem Schaltmittel erstreckt, wobei der Sensor ein längliches Expansionselement und ein längliches Referenzelement umfaßt, wobei das Expansionselement einen relativ großen thermischen Expansionskoeffizienten im Vergleich zu demjenigen des Referenzelements aufweist, wobei die relative Bewegung der Elemente im Einsatz das Schaltmittel betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltmittel und das längliche Referenzelement vollständig oder im wesentlichen auf einer Seite des Expansionselements liegen, wodurch das Expansionselement im Einsatz in Kontakt mit der unteren Oberfläche des Geräteoberteils oder nahe benachbart zu dieser angeordnet werden kann, und dadurch, daß das Referenzelement für Infrarot- oder andere Heizfrequenzen opak ist und breiter ist als das Expansionselement, um das Expansionselement im Einsatz gegen Strahlung von einem darunter angeordneten Heizelement abzuschirmen.
• Das Referenzelement ist somit vollständig oder im wesentlichen auf einer Seite des Expansionselements angeordnet, anstatt das Expansionselement vollständig zu umgeben, wie es beim Stand der Technik der Fall ist. Diese asymmetrische Anordnung erleichtert die Anordnung des Schaltmittels ebenfalls auf einer Seite oder im wesentlichen auf einer Seite des Expansionselements. Das Expansionselement kann deshalb nahe benachbart zu der unteren Oberfläche des Oberteils angeordnet sein und somit die Temperatur des Oberteils genauer messen. Die Steuereinrichtung könnte tatsächlich dazu konfiguriert sein zu ermöglichen, daß das Expansionselement in Kontakt mit der unteren Oberfläche des Oberteils angeordnet ist, obwohl dies aufgrund von beschädigenden mechanischen Stößen, die wahrscheinlich durch das Oberteil zu der Steuereinrichtung übertragen werden, normalerweise nicht akzeptabel wäre.
• Das Referenzelement kann aus jedem gering expandierenden Material bestehen, das fähig ist, den auftretenden Betriebstemperaturen zu widerstehen. In der Praxis ist es deshalb am wahrscheinlichsten, daß das Material ein Keramikmaterial ist. Beim Stand der Technik, bei dem das Expansionselement innerhalb eines transparenten Quarzglasrohrs angeordnet ist, ist es üblich, den Teil des Rohrs unterhalb des Expansionselements zu versilbern, um die durch das darunterliegende Heizelement emittierte Strahlung zu reflektieren, um besser die Temperatur des Oberteils des Geräts zu erfassen. Da das gering expandierende Referenzelement bei der vorliegenden Erfindung allerdings unterhalb des Expansionselements angeordnet ist und nicht zwischen das Expansionselement und das darüberliegende Oberteil des Geräts kommt, braucht es nicht transparent zu sein. Da das Referenzelement für Infrarot- oder andere Wärmefrequenzen opak ist, dient es dazu, das Expansionselement von dem darunterliegenden Heizelement abzuschirmen. Das Referenzelement ist breiter als das Expansionselement entlang dessen Länge, so daß es das Expansionselement von dem darunterliegenden Heizelement im wesentlichen abschirmt. Es ist auch möglich, daß die Unterseite des Expansionselements selbst versilbert ist. Obwohl es denkbar ist, daß das Referenzelement zum Beispiel kanalförmig ist, so daß es im Gebrauch nicht nur unterhalb sondern auch auf beiden Seiten des Expansionselements liegt, ist es bevorzugt, daß es vollständig auf einer Seite liegt, d.h. im Gebrauch unterhalb des Expansionselements liegt.
• Das Expansionselement ist bevorzugt flexibel, obwohl es auch starr sein könnte. Weiterhin kann das Expansionselement eine beliebige geeignete Querschnittsform aufweisen; in einer bevorzugten Ausführung hat es aber die Form eines Bandes oder Streifens. Obwohl andere Querschnittsformen denkbar sind, ist ein Streifen oder ein Band besonders bevorzugt, da es eine relativ große Oberfläche und eine relativ geringe zu erwärmende Masse aufweist und deshalb besonders auf Temperaturänderungen im Oberteil des Geräts anspricht. Das Band kann aus jedem geeigneten Material mit relativ hoher Expansion, wie etwa Stahl mit hohem chromgehalt, geformt sein. Beispiele sind Duratherm-Vacodil 20, Isaohm, Nirathal 40 und Hastalloy.
• Es ist auch möglich, Längenabschnitte aus einem Material mit geringer thermischer Expansion, z.B. Invar, in das Expansionselement einzufügen, falls es gewünscht ist, gewisse Abschnitte oder Bereiche des Sensors weniger empfindlich als andere Abschnitte oder Bereiche zu machen, wie es im Fall von asymmetrischen oder unregelmäßigen Heizelementkonfigurationen der Fall sein mag. Wenn das Expansionselement ein nicht-steifes Band oder dergleichen ist, kann die für den Sensor notwendige Steifheit und Festigkeit durch das Referenzelement geliefert werden, da es unterhalb des Expansionselements liegt und ihm leicht einen relativ großen Querschnitt gegeben werden kann.
• Insbesondere dann, wenn ein nicht-steifes Expansionselement wie etwa ein Band verwendet wird, wird das Expansionselement normalerweise gegen das Referenzelement gespannt sein. Zweckdienlicherweise kann ein Ende des Expansionselements bezüglich des Referenzelements festgelegt sein. Zum Beispiel kann ein Schlitz in dem Band mit einem Vorsprung am Referenzelement in Eingriff stehen, wobei ein Vorspannmittel am anderen Ende des Expansionselements vorgesehen wäre. Bevorzugterweise ist das Vorspannmittel in dem Schaltmittel vorgesehen. Es können Mittel zum anfänglichen Einstellen und Festsetzen der Spannung in dem Expansionselement vorgesehen sein. Die Einstell- und Festsetzmittel können an einem oder an beiden Enden des Expansionselements vorgesehen sein.
• Wie oben angegeben ist es die relative Bewegung des Expansionselements und des Referenzelements, die das Schaltmittel betätigt. Das Schaltmittel kann ein beliebiges eines geeigneten Typs sein, z.B. ein Mikroschalter. Bevorzugt ist ein Schalter mit Schnappwirkung. Ein Mikroschalter mit Schnappwirkung, wie etwa ein Mikroschalter des Über- Zentrum-"C"-Federtyps ist besonders bevorzugt.
• Ein Mikroschalter dieses Typs umfaßt typischerweise einen festen Kontakt und zwei Blattelemente mit im wesentlichen rechtwinkligen Öffnungen, welche Blattelemente übereinanderliegen und z.B. durch Schweißen miteinander verbunden sind oder die an entsprechenden Enden bezüglich einander integral ausgebildet sind. Ein Blatt, das an seinem anderen Ende festgelegt ist, weist ein zentrales Glied auf, das sich von dem Ende, das mit einem Ende einer "C"-Feder in Eingriff steht, in die Öffnung erstreckt. Das andere Ende der "C"-Feder steht mit dem anderen Blattelement im Eingriff oder ist mit diesem integral, welches andere Blattelement einen bewegbaren Kontakt trägt. Die Anordnung ist im wesentlichen ein federnder geometrischer Mechanismus mit Endlagensperre und Schnappwirkung, wobei die "C"-Feder wirksam ist, das den Kontakt tragende Blattelement zu dem anderen Blattelement oder von diesem weg vorzuspannen, um einen festen Kontakt herzustellen oder zu unterbrechen, in Abhängigkeit von den relativen Positionen der "C"-Feder und der Blattelemente. Im Betrieb wird eine Betätigungskraft auf die verbundenen Enden der Blätter ausgeübt, um die Betätigung des Mikroschalters hervorzurufen.
• Bei einer Ausführungsform kann der Mikroschalter in einem Gehäuse angebracht sein, das bezüglich einem Ende des Referenzelements festgelegt ist. Das Expansionselement kann direkt mit dem Mikroschalterelement gekoppelt sein, das dann als ein Vorspannmittel zum Spannen des Expansionselements dient. Während sich die Temperatur des Expansionselements ändert, wird sich die Konfiguration des Mikroschalters ändern, und wenn er die Position erreicht, an der die Feder das Zentrum passiert, wird der Schalter aufschnappen, um die Energie zum Heizmittel zu unterbrechen.
• Bei einer derartigen Anordnung ist es für den bewegbaren Schaltkontakt normal, an einem der Blattelemente vorgesehen zu sein. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist allerdings der bewegbare Schaltkontakt abseits des bewegbaren Blattelements vorgesehen, das den Kontakt durch eine Zug- oder Druckstange bewegt. Dies hat mehrere Vorteile.
• Als erstes bedeutet dies, daß die Blattelemente des Mikroschalters nicht Strom führen müssen. Dies wiederum bedeutet, daß sie nicht zusammengeschweißt oder aus einem einzelnen gebogenen Metallstück geformt sein müssen, wie es normalerweise der Fall ist, sondern daß sie statt dessen schwenkbar zusammengefügt sein können, z.B. durch Messerkante/Nute-Gelenke. Normalerweise würde eine gelenkige Verbindung zwischen den Blattelementen nicht in Betracht gezogen werden, da sie Strom führen, und es wäre nicht möglich, die relativ starken Ströme (in der Größenordnung von wenigstens 10 Ampere) durch das Gelenk durchzuleiten. Bei der geschweißten oder als Einheit ausgebildeten Konstruktion wirkt die natürliche Elastizität des bewegbaren Elements gegen die "C"-Feder. Bei einer gelenkigen Anordnung ist dieser Widerstand im Effekt beseitigt, was verbesserte Kontaktdrücke und Auseinanderziehkräfte in dem Schalter zur Folge hat.
• Bei der Anordnung mit abseits gelegenem Kontakt ist der bewegbare Kontakt bevorzugt auf einer Blattfeder getragen, die normalerweise den bewegbaren Kontakt gegen einen festen Kontakt vorspannt und die ferner an einer Zug- oder Druckstange angreift, auf die das bewegbare Blattelement wirkt. Bevorzugt ist das Ende der Zug- oder Druckstange, das durch das bewegbare Blattelement berührt wird, von dem bewegbaren Blattelement verlagert, so daß, wenn das bewegbare Schaltblatt auslöst, es die Zug- oder Druckstange mit einer Stoßkraft trifft. Dies hilft, eine etwa aufgetretene Verschweißung zwischen den Schaltkontakten aufzubrechen. Ferner beeinflußt eine Abnutzung der Kontakte nicht die Kalibrierung des Schalters, wenn die Kontakte abseits des bewegbaren Schaltelements vorgesehen sind.
• Zusätzlich dazu, daß ein Schalter vorgesehen ist, der dann öffnet, wenn die Temperatur des Oberteils des Geräts ein gewisses sicheres Maximum von beispielsweise 650ºC überschreitet, kann auch ein Schalter vorgesehen sein, der bei einer geringeren Temperatur, beispielsweise 60ºC, schließt, um eine Glimmlampe oder eine andere Warnvorrichtung zu betatigen, um zu zeigen, daß es gefährlich ist, das Oberteil zu berühren. Dieser Schalter kann ein beliebiger Schalter eines geeigneten Typs sein und kann ebenso ein Mikroschalter mit Schnappwirkung sein. Dieser Schalter kann entweder ein Schalter des bekannten Typs sein, auf den oben Bezug genommen wurde, oder ein Schalter des Gelenktyps, wie oben beschrieben. Ein Schalter des Gelenktyps würde zur Verwendung bei einer derartigen Anwendung geeignet sein und könnte direkt den bewegbaren Schaltkontakt tragen, da der geführte Strom nur sehr klein ist, im Bereich von 10 Milliampere.
• In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Expansionselement oder Band an einem Element angebracht, das über beide Schalter, den Sicherheitsunterbrechungs-Mikroschalter und den Warn-Mikroschalter für das heiße Oberteil, paßt.
• Es wird nun eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung als Beispiel beschrieben, wobei auf die folgenden Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen:
• Fig. 1 eine Temperaturbegrenzungs-Steuereinrichtung des Stands der Technik an einer Position unter dem glatten Oberteil eines Kochgeräts zeigt;
• Fig. 2 eine Draufsicht einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
• Fig. 3 einen vertikalen Längsschnitt durch die Steuereinrichtung der Fig. 2 zeigt;
• Fig. 4 einen vertikalen Querschnitt durch die Steuereinrichtung der Fig. 2 zeigt;
• Fig. 5 die Schalteinheit der Steuereinrichtung der Fig. 2 bis 4 in genaueren Einzelheiten zeigt; und
• Fig. 6 eine Explosionsansicht der Komponenten der Schalteinheit zeigt.
• Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Hier ist eine Heizeinheit 1 gezeigt, die unterhalb des glatten Oberteils 2 eines Kochgeräts angeordnet ist. Das Oberteil 2 besteht aus Keramikglas und trägt ein Kochgefäß oberhalb der Heizeinheit 1. Die Heizeinheit 1 umfaßt ein Gehäuse 3 zum Anbringen eines Heizelements 4. Dieses Element 4 kann in Abhängigkeit von dem benötigten Heizeffekt ein Strahlungsoder Infrarotelement sein. Das Gehäuse 3 trägt ferner eine Temperaturbegrenzungs-Steuereinrichtung 5 des Stands der Technik, die wirksam ist, die Stromzufuhr zu dem Element 4 zu unterbrechen, wenn die Temperatur des Oberteils 2 ein vorbestimmtes sicheres Maximum überschreitet, wie es dann auftreten mag, wenn das Heizelement 1 angelassen wird, ohne daß ein Gefäß auf dem Oberteil 2 angeordnet ist. Die Temperaturbegrenzungs-Steuereinrichtung 5 umfaßt einen Sensor 6 und eine Schalteinheit 7. Der Sensor 6, der die Temperatur des Oberteils 2 erfaßt, umfaßt eine Stange 8 (in gepunkteten Linien gezeigt) mit hoher Expansion, die innerhalb eines transparenten Quarzrohrs 9 angeordnet ist, und es ist die Relativbewegung der Stange 8 und des Rohrs 9, die die Schalteinheit 7 betätigt. Wie aus der Figur ersichtlich, ist der Sensor 6 zentral bezüglich der Schalteinheit 7 angebracht, was zur Folge hat, daß der Sensor 6 mit einem beträchtlichen Abstand von dem Oberteil 2, unter dem die Steuereinrichtung 5 montiert ist, angeordnet ist, so daß der Sensor deshalb die Temperatur des Oberteils 2 nicht direkt erfassen kann.
• Eine Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann hingegen viel näher zu dem Oberteil 2 montiert werden und bringt somit eine verbesserte Steuerung. Es wird auf die Fig. 2 bis 6 Bezug genommen. Eine bevorzugte Steuereinrichtung, die die vorliegende Erfindung ausführt, umfaßt einen Sensor 10 und eine Schalteinheit 11. Der Sensor 10 besteht aus einem gepreßten oder extrudierten Keramikträger 12, der einen niedrigen thermischen Expansionskoeffizienten aufweist und als ein Referenzelement dient, sowie aus einem Expansionselement in der Form eines Bandes 13 aus einem Material mit relativ starker Expansion, wie etwa Stahl mit hohem Chromanteil. Der Träger 12 ist I-förmig, d.h. mit tailliertem Querschnitt. Das Band 13 ist an einem Ende über ein Deckelelement 14 mit den oberen Enden von Mikroschaltern der Schalteinheit 11 verbunden und an seinem anderen Ende über ein Einstellelement 15 mit dem Keramikträger 12 verbunden, welches Einstellelement 15 an dem Ende des Keramikträgers 12 verschiebbar angebracht ist. Das Band 13 ist mit jeweiligen Löchern 16, 17 versehen, die mit jeweiligen Zungen 18, 19 in Eingriff stehen, die an dem Deckelelement 14 und dem Einstellelement 15 vorgesehen sind.
• Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß der Keramikträger 12 und die Schalteinheit 11 unterhalb des Bandes 13 derart angebracht sind, daß das Band 13 im Einsatz nahe benachbart, aber mit Abstand von der unteren Oberfläche des glatten Oberteils oder Kochfelds 2 eines Kochgeräts angeordnet sein kann, was es ermöglicht, daß das Band 13 die Temperatur des Kochfelds 12 genauer erfaßt. Man wird zu würdigen wissen, daß es die Struktur der beschriebenen Steuereinrichtung ermöglichen würde, daß das Band in Kontakt mit der unteren Oberfläche des Kochfelds 2 angeordnet ist. Allerdings ist dies bei der beschriebenen Ausführungsform nicht praktikabel, da der Keramikträger spröde ist und von durch das Kochfeld 2 übertragenen Stößen isoliert werden muß, welche Stöße in der Praxis auftreten können, wenn ein Kochgefäß auf das Oberteil fallen gelassen wird.
• Der Keramikträger 12, der bei dieser Ausführungsform undurchsichtig ist, schirmt das Band von dem direkten Heizeffekt des Heizelements (4, Fig. 1) im wesentlichen ab, das im Einsatz darunter liegen wird.
• Der Keramikträger 12 ist an der Schalteinheit 11 an seinem von dem Einstellelement 15 entfernten Ende angebracht und erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Schalteinheit 11.
• Die Schalteinheit 11 umfaßt eine Befestigungsstütze 20, die im Einsatz an dem Gehäuse einer Heizeinheit angebracht ist, wie etwa jene, die in Fig. 1 gezeigt ist. Eine Vorderplatte 21 ist an der Befestigungsstütze 20 festgelegt und ist an ihrem oberen Ende mit einer Ausnehmung 22 zur Aufnahme des Keramikträgers 12 und mit Löchern 23 für Zusammenbauschrauben 24 und Isolierhülsen 25 versehen. Sie ist ferner mit einer weiteren Öffnung 26 versehen, um den Zugang zu einer Kalibrierschraube 27 zu ermöglichen, wie später beschrieben wird.
• An dem anderen Ende der Schalteinheit 11 ist eine Rückplatte 28 vorgesehen, die eine Ausnehmung 29 an ihrem oberen Rand zur Aufnahme des Keramikträgers 12 und eine Zunge 30 zur axialen Festlegung des Trägers 12 aufweist. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, sind die Schalterkomponenten, die zwischen der Vorder- und der Rückplatte 21, 28 liegen, mit Löchern versehen, um den Durchgang der Zusammenbauschrauben 24 und der Isolierhülsen 25 zu ermöglichen, die sich durch die Schalteinheit 11 von der Rückplatte 28 zu der Vorderpiatte 21 erstrecken, wo sie durch Muttern (nicht gezeigt) gesichert sind. Wenn die Schrauben 24 festgezogen sind, sind deshalb die Schalterkomponenten zwischen der Vorderplatte 21 und der Rückplatte 28 fest eingeklemmt. Zum Regulieren der angewendeten Festziehkräfte sind Belville- Ringe 31 vorgesehen.
• Innerhalb der Schalteinheit 11 sind zwei Mikroschalteraufbauten 32, 33 vorgesehen. Der Mikroschalteraufbau 32 ist wirksam, die Stromzufuhr zu dem Heizelement zu unterbrechen, wenn die Temperatur des Kochfeldoberteils einen vorbestimmten sicheren Maximalwert, z.B. 650ºC, überschreitet, und der Mikroschalteraufbau 33 ist wirksam, eine Glimmlampenanzeige oder eine ähnliche Anzeige (nicht gezeigt) zu erhellen, wenn die Temperatur des Kochfeldoberteils 2 eine Temperatur erreicht, die gefährlich ist zu berühren, z.B. 60ºC.
• Es wird als erstes auf den Unterbrechungs-Mikroschalteraufbau 32 Bezug genommen. Dieser umfaßt ein zweiteiliges Betätigungsglied 35 mit Schnappwirkung, ein Blattfederelement 36, das einen bewegbaren Kontakt 37 trägt, eine Flachsteckerplatte 38, die Flachstecker 39 zur Verbindung mit einem Pol einer Stromversorgung trägt, und eine Flachsteckerplatte 40, die einen festen Kontakt 41 und Flachstecker 42 zur Verbindung mit dem anderen Pol der Stromversorgung trägt. Diese kann die direkte Stromversorgung für das Heizelement 4 sein oder ein Relais zum Steuern einer derartigen Stromversorgung. Abgesehen von dem Blattfederelement 36 und der Flachsteckerplatte 38, die miteinander in innigem Kontakt stehen, so daß der bewegbare Kontakt 37 mit der Stromversorgung elektrisch verbunden ist, sind die Komponenten voneinander durch die Isolierhülsen 25 und durch Isolierabstandshalter 34 elektrisch isoliert. Das Blattfederelement 36 spannt den bewegbaren Kontakt 37 zum Kontakt mit dem festen Kontakt 41 vor.
• Das Betätigungsglied 35 umfaßt ein erstes, im wesentlichen W-förmiges Blattelement 43, das in dem Komponentenstapel an dessen unteren Ende festgelegt ist, und ein zweites, im wesentlichen W-förmiges Blattelement 44, das an dem ersten Blattelement 43 schwenkbar angebracht ist.
• Die Endbereiche von äußeren Gliedern des ersten Blattelements 43 sind mit nach oben offenen V-Nuten 45 ausgebildet, und das Ende des zentralen Glieds des ersten Blattelements 43 ist mit einer nach unten offenen V-Nut 46 ausgebildet, wie in Fig. 5 gezeigt. Die Endbereiche der äußeren Glieder des zweiten Blattelements 44 sind mit nach unten gerichteten Messerkanten ausgebildet, die in die nach oben offenen V-Nuten 45 des ersten Blattelements 43 eingreifen, und das Ende des zentralen Glieds des zweiten Blattelements 44, das als eine Feder des "C"-Typs wirkt, ist mit einer nach oben gerichteten Messerkante ausgebildet, die mit der nach unten offenen V-Nut 46 des ersten Blattelements 43 in Eingriff steht und die Messerkanten der äußeren Glieder in die Nuten 45 vorspannt. Es sollte bemerkt werden, daß die Begriffe nach oben und nach unten hier allein im Sinne der in den Fig. 5 und 6 gezeigten Richtungen verwendet werden.
• Das erste Blattelement 43 ist mit Lappen 47 versehen, die in Öffnungen 48 des Deckelelements 14 eingreifen, wodurch die Bewegung des Bands 13 relativ zu dem Träger 12 zu dem Betatigungsglied 35 übertragen wird. Das erste Blattelement 43 dient ferner dazu, das Band 13 über das Deckelelement 14 zu spannen. Das zweite Blattelement 44 wird bei einer Schnappwirkung, wenn die Betätigungsgeometrie "über das Zentrum geht", von dem ersten Blattelement 43 weg bewegt oder zu diesem hin bewegt, in beiden Richtungen jeweils in Antwort auf eine Bewegung der Lappen 47 des ersten Blattelements 43. Das Prinzip von Mikroschaltmechanismen des Über-Zentrum-Typs ist im Fachgebiet wohl bekannt und wird deshalb hier nicht im Detail beschrieben.
• Das untere Ende des zweiten Blattelements 44 steht mit einer Zug- oder Druckstange im Eingriff, die durch einen an einer Zunge 51 des Blattfederelements 36 ausgebildeten geschlitzten Vorsprung 49 gebildet ist. Die Zunge 51 trägt den bewegbaren Schaltkontakt 37. Die Bewegung des zweiten Blattelements 44 des Betätigungsglieds 35 wird somit zu dem bewegbaren Kontakt 37 übertragen. In Fig. 5 kann man sehen, daß der Eingriffsschlitz 50 bezüglich des zweiten Blattelements 44 derart Spiel aufweist, daß es dem letzteren möglich ist, dem Vorsprung 49 einen Stoß zu geben, wenn es von dem ersten Blattelement 43 wegschnappt. Dies hilft, jegliche Mikroverschweißung an den Kontakten 37, 41 während des Öffnens aufzubrechen. Eine Zunge 52, die sich von der Flachsteckerplatte 38 erhebt, dient als ein Rückseitenanschlag für die den Kontakt tragende Zunge 511 wenn die Kontakte 37, 41 offen sind.
• Wenden wir uns dem "Heißes Kochfeld"-Mikroschalteraufbau 33 zu. Dieser umfaßt ein zweiteiliges Betätigungsglied 53 mit Schnappwirkung, das von der gleichen Konstruktion wie das Betätigungsglied 35 ist mit der Ausnahme, daß das bewegbare Blattelement 54 nun einen Kontakt 55 trägt.
• An den Oberseiten der äußeren Glieder des festen Blattelements 57 sind Lappen 56 zum Eingriff in Öffnungen 58 in dem Deckel 14 ausgebildet.
• Ein fester Kontakt 59 ist an einer Flachsteckerplatte 60 vorgesehen, die Flachstecker 61 zur Verbindung mit einer Glimmlampenschaltung aufweist. Eine im wesentlichen dreiekkige Flachsteckerplatte 62 mit Flachsteckern 63 (Fig. 2) zur Verbindung mit der Glimmlampenschaltung steht in innigem Kontakt mit dem Betätigungsglied 53. Isolatoren 34 isolieren die anderen Komponenten voneinander elektrisch. Die Flachsteckerplatte 62 weist ferner ein Gewindeloch 64 auf, um eine Kalibrierschraube 27 aufzunehmen, die auf das zentrale Glied des festen Blattelements des Betätigungsglieds 53 wirkt. Dies verändert die Geometrie des Betätigungsglieds und somit den Punkt, an dem das den Kontakt tragende Blattelement 54 von dem festen Blattelement 57 weg schnappt oder zu diesem hin schnappt, um die Kontakte zu öffnen oder zu schließen.
• Das Betätigungsglied 53 ist derart eingestellt, daß es den bewegbaren Kontakt 55 von dem festen Kontakt 59 fern hält, bis eine vorbestimmte Temperatur des Kochfeldoberteils 2 erreicht ist.
• Es wird nun die Funktionsweise der Vorrichtung beschrieben. Wenn das Kochfeldoberteil 2 auf Raumtemperatur ist, wird die Schalteinheit 11 in dem in Fig. 5 gezeigten Zustand sein, bei dem die Leistungskontakte 47, 41 geschlossen und die "Heißes Kochfeld"-Kontakte 55, 69 offen sind. Das Band 13 ist durch die Mikroschalter-Betätigungsglieder 35, 53 derart in Spannung gesetzt, daß, wenn sich das Kochfeldoberteil 2 erwärmt und dies durch das Band 13 erfaßt wird, das letztere bezüglich des Trägers 12 expandiert. Diese Expansion bewirkt über den Deckel 14 und die Lappen 47, 56 eine Bewegung der oberen Enden der Betätigungsglieder 35, 53. Die Spannung im Band 13 wird durch eine an dem Einstellelement 15 vorgesehene Schraube 65 anfänglich festgesetzt. Dies verändert die Anfangsauslenkung der oberen Teile der Betätigungsglieder 35, 53 und stellt so eine Anfangsgeometrie innerhalb dieser her, welche Anfangsgeometrie derart gewählt ist, daß die Betatigungsglieder 35, 53 bei den gewünschten Temperaturen aufschnappen, wenn sich die Geometrie der Betätigungsglieder 35, 53 kraft der Expansion des Bands 13 ändert. Eine zweite Kalibrierschraube 27 wirkt als ein zusätzliches Mittel zur Kalibrierung des "Heiße Kochplatte"-Betätigungsglieds 53.
• Wenn das Heizelement 4 angeschaltet wird, expandiert somit das Band 13, und der Deckel 14 gleitet (im Sinne der Fig. 5) an dem Träger 12 nach links. Wenn die Temperatur des Kochfeldoberteils, wie durch das Band erfaßt, ungefähr 60ºC erreicht, schnappt das "Heißes Kochfeld"-Betätigungsglied 53 auf, um die Kontakte 55, 59 zu schließen und zu bewirken, daß eine Glimmlampenanzeige aufleuchtet, um anzuzeigen, daß das Kochfeldoberteil zu heiß ist, um es zu berühren. An diesem Punkt sind die Hauptkontakte 37, 41 noch geschlossen, so daß das Heizelement 4 fortfährt zu arbeiten und das Kochfeldoberteil 2 aufheizt. Sollte die Temperatur des Kochfeldoberteils 2 ein vorbestimmtes Maximum, beispielsweise 650ºC erreichen, wird sich der Deckel 14 dann gerade ausreichend bewegt haben, um zu bewirken, daß das Unterbrechungsbetätigungsglied 35 aufschnappt, um die Kontakte 37, 41 über das Blattfederelement 46 zu trennen, um die Stromversorgung zu dem Heizelement zu unterbrechen, so daß ermöglicht wird, daß das Kochfeld abkühlt. Wenn das Kochfeldoberteil 2 ausreichend abgekühlt ist, wird sich das Betätigungsglied 35 wieder schnappschließen, um zu ermöglichen, daß sich die Kontakte 37, 41 wieder schließen und die Stromversorgung zu dem Heizelement 4 wieder hergestellt wird.
• Man wird somit sehen, daß die vorliegende Erfindung wenigstens in ihren bevorzugten Ausführungsformen eine Temperaturbegrenzungs-Steuereinrichtung bereitstellt, bei der ein Band mit starker Expansion, das die Temperatur des Oberteils eines Kochfelds erfaßt, vermögens eines Keramikträgers nahe benachbart zu dem Oberteil angeördnet sein kann, welcher Keramikträger ein Referenzelement bereitstellt, und bei der die Schalteinheit unterhalb des Bands angeordnet ist. Der Keramikträger schirmt auch das Band gegenüber einem unterhalb der Steuereinrichtung angeordneten Heizelement ab.
• Wenn auch eine spezielle Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, wird es für Fachleute im Fachgebiet klar sein, daß viele Modifikationen möglich sind. Wenn auch eine vorteilhafte Form der Mikroschaltereinheit beschrieben wurde, könnten z.B. einfachere konventionelle Mikroschalter verwendet werden. Für eine einfache Konstruktion kann der bewegbare Kontakt des temperaturbegrenzenden Mikroschalters auch direkt auf dem Mikroschalterblattelement angebracht sein, anstelle der Anbringung an einem abseits liegenden Element. Wenn auch das Referenzelement in der bevorzugten Ausführungsform so gezeigt ist, daß es nur geringfügig breiter als das Expansionselement ist, wurde auch gefunden, daß besonders gute Ergebnisse erzielt werden, wenn das Referenzelement wesentlich breiter als das Expansionselement ist. Typische Breiten des Referenzelements und des Expansionselements können 5 bzw. 2 mm sein.

Claims (17)

1. Temperaturbegrenzungs-Steuereinrichtung für ein Kochgerät, das ein wärmeübertragendes Oberteil aufweist, wobei die Steuereinrichtung ein Schaltmittel (11) und einen länglichen Temperatursensor umfaßt, der sich von dem Schaltmittel erstreckt, wobei der Sensor ein längliches Expansionselement (13) und ein längliches Referenzelement (12) umfaßt, wobei das Expansionselement (13) einen relativ großen thermischen Expansionskoeffizienten im Vergleich zu demjenigen des Referenzelements (12) aufweist, wobei die relative Bewegung der Elemente im Einsatz das Schaltmittel betätigt,

dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltmittel und das längliche Referenzelement vollständig oder im wesentlichen auf einer Seite des Expansionselements liegen, wodurch das Expansionselement im Einsatz in Kontakt mit der unteren Oberfläche des Geräteoberteils oder nahe benachbart zu dieser angeordnet werden kann, und dadurch, daß das Referenzelement für Infrarot- oder andere Heizfrequenzen opak ist und breiter ist als das Expansionselement, um das Expansionselement im Einsatz gegen Strahlung von einem darunter angeordneten Heizelement abzuschirmen.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, bei der das Referenzelement (12) vollständig auf einer Seite, d.h. im Einsatz unterhalb, des Expansionselements liegt.

3. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Expansionselement (12) flexibel ist.

4. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Expansionselement (13) in der Form eines Bandes oder Streifens vorliegt.

5. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Expansionselement (13) Abschnitte mit geringerer thermischer Expansion relativ zu dem Rest des Elements umfaßt.

6. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Expansionselement (13) gegen das Referenzelement (13) gespannt ist.

7. Steuereinrichtung nach Anspruch 6, bei der ein Ende des Expansionselements (13) bezüglich des Referenzelements (12) festgelegt ist und ein Vorspannmittel am anderen Ende des Expansionselements (13) vorgesehen ist.

8. Steuereinrichtung nach Anspruch 7, bei der das Vorspannmittel in dem Schaltmittel (11) vorgesehen ist.

9. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei der Mittel (15) zum anfänglichen Einstellen und Festlegen der Spannung in dem Expansionselement vorgesehen sind.

10. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Schaltmittel (11) einen Schalter mit Schnappwirkung umfaßt.

11. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Schaltmittel (11) ein Mikroschalter ist.

12. Steuereinrichtung nach Anspruch 11, bei der der Mikroschalter (11) ein Mikroschalter des Über-Zentrum-"C"- Typs ist.

13. Steuereinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, bei der das Schaltmittel (11) in einem Gehäuse angebracht ist, das bezüglich eines Endes des Referenzelements (12) festgelegt ist.

14. Steuereinrichtung nach Anspruch 13, bei der das Expansionselement (12) mit einem Mikroschalterelement (43) gekoppelt ist, das als Vorspannmittel zum Spannen des Expansionselements (13) dient.

15. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei der das Expansionselement (13) auf ein bewegbares Element (43) innerhalb des Mikroschalters wirkt und ein bewegbarer Schaltkontakt abseits des bewegbaren Elements (43) vorgesehen ist, das den Kontakt durch eine Druck- oder Zugstange bewegt.

16. Steuereinrichtung nach Anspruch 15, bei der das bewegbare Element, der bewegbare Schaltkontakt und die Druck- oder Zugstange derart angeordnet sind, daß der bewegbare Kontakt einer Stoßkraft ausgesetzt wird, wenn das bewegbare Element arbeitet, um den bewegbaren Kontakt zu öffnen.

17. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Schaltmittel (53), das bei einer geringeren Temperatur als das Begrenzungsschaltmittel schließt, um eine Glimmlampe oder eine andere Warnvorrichtung zu betätigen.