DE6931620U - Regler fuer elektrische heizelemente, insbesondere kochplatten - Google Patents

Description

j PATENTANWÄLTE

' Dipl.-Ing. EID E N EIE R

Dipl.-Chem. Dr. R U F F Dipl.-Ing. J. B EIE R

7 STUTTGART 1 Neckarstraße 5O

Anmelder: Karl Fischer, Oberderdingen Wttg. Am Gänsberg

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Regler für elektrische Heizelemente, insbesondere Kochplatten

Die Erfindung betrifft einen Regler für elektrische Heizelemente, insbesondere Kochplatten, der aus einem mit einem Temperaturfühler verbundenen Ausdehnungsglied, einem Schalter und einem durch elektrische Beheizung über die Schaltkontakte gesteuerten Leistungsregler besteht.

Derartige Regler haben gegenüber einer reinen thermostatischen Aussetzregelung, die beim Erreichen einer bestimmten Temperatur die Stromzufuhr unterbrechen und beim

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Unterschreiten einer bestimmten Temperatur wieder einschalten, den Vorteil einer feinfühligeren Regelung, da wegen der Wärmeträgheit von Kochplatten anderenfalls die Temperatur des Kochgutes auch nach Abschalten der Energiezufuhr in der Kochplatte noch weiter ansteigt und ungekehrt der Temperaturfühler erst so spät wieder eine Einschaltung bewirkt, daß unter Uras tat: Ί en der "ochvorgang zeitweilig aussetzt. Bei Reglern der eingangs beschriebenen Art bewirkt der Leistungsregler, dass in allen Zwischenstufen, d. h. wenn die volle Geräteleistung nicht zur Aufrechterhaltung des Kochvorganges benötigt wird, die Durchschnittsleistung dadurch herabgesetzt wird, daß die Energiezufuhr zum Kochgerät in Form von periodischen Impulsen stattfindet. Diese "Energiequantelung" wird bei einem bekannten Regler dadurch bewirkt, daß außer dem mit einem Temperaturfühler verbundenen Ausdehnungsglied ein über die Schaltkontakte elektrisch beheiztes Bimetall auf den Schalter einwirkt. Derartige Bimetalle arbeiten nur dann zufriedenstellend, wenn sie im Hauptschluß direkt beheizt werden. Bei indirekter Bezeizung der Bimetall-Zwischenglieder ist es schwierig, den durch die hohe Spannung bedingten Heizwiderstand auf dem Bimetall unterzubringen. Die im Hauptschluß liegenden Bimetalle müssen, insbesondere bei hohen Betriebsspannungen von beispielsweise 360 V, sehr geringe Querschnitte haben. Sie sind daher schwer herzustellen und liefern nur geringe Verstellkräfte, die keine genau definierten Schaltbewegungen bewirken können. Außerdem verstellen sich derartige Bimetalle sehr leicht, so daß u. U. eine Kachregulierung erforderlich wird. Derartige, nur von Fachleuten durchzuführende Nachregulierungen sind aber bei Haushaltsgeräten unbedingt zu vermeiden.

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Besonders schwierig ist es, eine gewünschte Temperatur in kürzester Zeit zu erreichen und dann zu halten. Diese Schwierigkeit besteht besonders beim Erhitzen auf den Kochpunkt einer Flüssigkeit, die danach auf einer niedrigen Kochstufe gehalten werden soll. Mit den bekannten Reglern war es nicht möglich, beispielsweise Wasser in kürzester Zeit zum Kochen zu bringen und danach leicht weiterkochen zu lassen. Entweder wurde der Siedepunkt nur langsam mit geringer Leistung erreicht oder die eingestellte Siedetemperatur wurde zuerst erheblich überschritten, so daß in diesem Zeitraum unerwünscht stark gekocht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Regler der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der eine sichere und zuverlässige Steuerung ermöglicht, einfach herzustellen ist und keiner Nachstellung bedarf. Er soll ferner eine schnelle und genaue Ansteuerung der gewünschten Temperatur ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, daß der Leistungsregler aus einem in den Übertragungsmechanismus zwischen Ausdehnungsglied und uruckpunkt des Schalters mechanisch eingeschalteten Ausdehnuiiffseleinent besteht, dessen Bewegung bei seiner Beheizung in gleicher Richtung, aber mit unterschiedlicher Übersetzung auf den Schalter einwirkt, wie die Bewegung des Ausdehnungsgliedes bei Temperaturerhöhung am Temperaturfühler.

Durch die Hintereinanderschaltung der Bewegungen des Ausdehnungsgliedes und des elektrisch beheizten Au^dehnungselementes kommt man mit nur einem relativ einfach aufgebauten Schalter aus. Dieser kann ein einfacher, an sich bekannter Schnappschalter sein, der bekanntlich

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keine großen Betätigungswege, aber eine ausreichende Betätigungskraft benötigt. Die unterschiedliche Übersetzung ermöglicht es, die Fühlei- und "Quantel"- wege so abzustimmen, daß der Regler eine schnelle und genaue Ansteuerung einer gewählten Temperatur vornimmt, ohne diese zu "überschießen". Dabei können jeweils die fertigungsmäßig günstigsten Bauelemente (Schalter, Ausdehnungsglied und Ausdehnungselement) verwendet werden. Das Ausdehnungseiement, das gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform nach der Erfindung aus einer beheizten Hülse aus einem Material mit großem Auüdehnungskoeffizienten bestehen kann, liefert eine praktisch unbegrenzt hohe Kraft zur Betätigung des Schalters. Es ist einfach herzustellen und neigt in keiner Weise zu einer unerwünschten Verstellung. Der Ausdehnungsstab kann indirekt durch einen ihn umgebenden Heizwiderstand im Haupt- oder Nebenschluß beheizt sein. Der Heizmantel kann beispielsweise aus Blech eines Widerstandsmaterials bestehen, der mit einem dünnen Mantel aus einem elektrisch isolierenden Material unterlegt ist, er kann aber auch durch eine Heizdrahtwicklung gebildet sein.

Eine besonders günstige liegelunp- ergibt sich, wenn die maximalen V/eglängen der von dem Ausdehnungsglied und von dem Ausdehnungselement auf den Druckpunkt des Schalters einwirkenden Bewejun^en ungefähr im Verhältnis 20 : 1 zueinander stehen.

lemäß einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung beträgt die Übersetzung zwischen Ausdehnungsglied und Druckpunkt etwa das zwei- bis dreifache der Übersetzung zwischen Ausdehnungselement und Druckpunkt. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Bewegung des Ausdehnungsele-

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mentes durch eine Hebelübersetzung auf den Druckpunkt des Schalters übertragen. Damit ergibt sich eine einfache Möglichkeit, die Weglängen des Ausdehnungsgliedes und des Ausdehnungselementes so aufeinander abzustimmen, daß bei ihrer Übertragung auf den Druckpunkt des Schalters das richtige Verhältnis herauskommt. Eine mechanisch einfache und zuverlässige Ausführung des Übertragungsmechanismus wird erreicht, wenn die beiden Hebel im wesentlichen parallel zueinander verlaufen; sie im Bereich ihrer einen Enden über das Ausdehnungselement miteinander verbunden sind, der Fühlerhebel (auf den das Ausdehnungsglied einwirkt) zwischen dem Ausdehnungsglied und dem Ausdehnungselement schwenkbar gelagert ist und wenn der mit seinem anderen Ende auf den Druckpunkt des Schalters einwirkende "Quantelhebel" schwenkbar auf dem Fühlerhebel gelagert ist.

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden 3eSchreibung, den Zeichnungen und den Patentansprüchen hervor.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher trläutert.

Es zeigen: Figur 1

eine schematische Darstellung eines Reglers nach der Erfindung,

Figur 2

eine schematische DarsteZ "'.un_to :ines anderen Reglers nach der Erfindung,

Figur 3

eine schematische Darstellung eines weiteren Reglers nach der Erfindung,

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Figur 4 einen schematisehen Schnitt durch einen Regler nach Figur 1,

Figur 5 einen Teilschnitt durch einen Regler und

Figur 6 einen Schnitt nach der Linie VI - VI in Figur 5

Der Temperaturfühler 11 besteht bei allen dargestellten Ausfuhrungsbeispielen aus einer flachen Dose, die in nicht dargestellter bekannter Weise innerhalb eines Durchbruchs eines Kochplattenkörpers durch Federkraft an den Boden des auf der Kochplatte stehenden Kochtopfes mit Wärmekontakt anliegt und außerdem durch Wärmeleitung zu einem gewissen G-rade auch mit der Heizung der Kochplatte gekoppelt sein kann. Der Temperaturfühler 11 ist durch ein Rohr 12, beispielsweise ein Kapillarrohr, mit einem Ausdehnungsglied 13, das aus einer Membrandose bestehen kann, verbunden. Das gesamte System 11, 12, 13 ist mit einer Ausdehnungsflüssigkeit gefüllt, die beim Erwärmen des Temperaturfühlers 11 den Ausdehnungskörper 13 ausdehnt, beispielsweise die Membran der l.iembrandose nach oben durchbiegt.

Das Ausdehnungsglied ist in einem gewissen Maße beweglich gelagert, unö zwar in den Zeichnungen in senkrechter Richtung. Zu dieser Bewegung dient eine Schraubspindel 14, die mit einer Gewindemutter 15 zusammenarbeitet und auf das Ausdehnungsglied einwirkt. An der Schraubspindel 14 ist ein Betätigungsknopf zur Regelung durch den Bedienenden, d. h. zur stufenlosen Wahl der Temperatur bzw. Leistung angebracht.

Zur Regelung kann anstelle der in der Gewindemutter 15 laufenden Schraubsp-indel 14 auch eine in beliebiger Weise betätigte Kurvenscheibe dienen.

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Der Regler besitzt ferner einen Schalter 16, der beispielsweise als ein an sich bekannter Schnappschalter ausgebildet sein kann. Derartige Schnappschalter können mit geringen Kräften und minimalen Betätigungswegen große uffnungsgeschwindigkeiten an ihren Kontakten hervorrufen und daher hohe Leistungen schalten. In den Figuren 1 bis 3 ist zur Vereinfachung der Darstellung ledigT lieh der Druckpunkt 17 des Schalters 16 dargestellt. Der hier verwendete Schnappschalter schaltet bei einer Abwärtsbewegung seines Druckpunktes ein und einer Aufwärtsbewegung aus.

Bei der Ausführungsform nach Figur 1 wirkt eine Ausdehnung des Ausdehnungsgliedes 13 auf einen Nocken 18 am Fühlerhebel 19 ein und schwenkt diesen im Uhrzeigersinne. Ler Hebel 19 ist auf einer ortsfesten Achse 20 drehbar gelagert. Ein Quantelhebel 21 ist auf der gleichen ortsfesten Achse 20 drehbar gelagert. Er besitzt einen Durchbruch 22, durch den der Nocken Ib hindurchgreift. An dem der Achse 20 entgegengesetzten Ende hat der Hebel 21 einen Nocken 23, der auf den Druckpunkt 17 des Schalters 16 bei Schwenkung des Hebels 21 entgegen dem Uhrzeigersinne einwirken kann. Die Hebel 19 und 21 sind über ein Ausdehnungselement miteinander verbunden, das im folgenden als Quantelstab 24 bezeichnet wird. Der Quantelstab 24 besteht aus einer Hülse 25 aus einem Material mit einem hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, an deren geschlossenem 3oden ein innerhalb der Hülse verlaufender Stab 26 befestigt ist, der aus einem Material mit einem geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besteht. Die Hülse 25 ist mit einem elektrischen Heizmantel umgeben, der aus einem Widerstandsblech bestehen kann,

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das über einer dünnen, elektrisch isolierenden Schicht auf der Hülse angebracht ist. Der Heizmantel kann auch aus elektrischen -Viderstandsdrähten bestehen, die um die Hülse herumgewickelt sind. Der Heizmantel 27 wird entweder im Hauptschluss oder im Nebenschluss von dem Strom durchflossen, der von dem Schalter 16 ein bzw. ausgeschaltet wird.

Die Hülse 25 des Quantelstabs 24 ist an ihrem freien mechanischen Anschlussende 23 mit dem Hebel 21 verbunden, und zwar an einer Stelle zwischen dem Rocken 23 und dem Durchbruch 22. Der innerhalb der Hülse verlaufende Stab ist mit seinem freien mechanischen Anschlussende 29 mit dem der Achse 4 entgegengesetzten Ende des Hebels 19 verbunden. Der Quantelstab 24 bildet somit eine im thermischen Gleichgewichtszustand starre Verbindung zwischen dem Fühlerhebel 19 und dem Quantelhebel 21. Das gesamte System aus dem Fühlerhebel 19, dem Quantelhebel 21 und dem Quantelstab 24 wird von einer Druckfeder 32, die im Bereich des Nockens 23, d. h. in der Nähe des Druckpunktes 17, angreift, entgegen dem Uhrzeigersinn gedruckt. Dabei liegt der Nocken 1δ auf dem Ausdehnungselement 13 auf.

Der Regler nach FIg¹XT 1 arbeitet wie folgt:

Beim Einschalten des Gerätes, beispielsweise der Kochplatte, durch Drehung der ordndel 14 wird zuerst eine aus Sicherheitsgründen vorgesehene doppelpolis-e Aoschaltung 30 eingeschaltet und setzt die Kontakte 31 des Schalters 16 unter Strom (Figur 4). In diesem Zustand ist das auf der Kochplatte befindliche Gut noch kalt, so daß die Membran 13 in einer unteren Stellung steht und der gesamte Jbextragungsmechanismus, der aus dem Fühierhebel 19, "em Q., / IeI-

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hebel 21 und dem Quant el stab 24 besteht, entgegen dem Uhrzeigersinne verschwenkt ist und den Schalter 16 eingeschaltet hält. Gleichzeitig mit der Zuführung des Stromes zu der Kochplatte erwärmt sich auch der Heizmantel 27 des Quanteistabes 24. Infolge der relativ niedrigen Stellung der Membran 13 kann jedoch die damit erfolgende Längenänderung des Quanteistabes, die sich in einer leichten
Schwenkung des Quantelhebels 21 im Uhrzeigersinne, d.h. in einer Annäheruns der beiden Hebel 19,21 auswirkt, noch keine Abschaltung des Schalters 16 herbeiführen. Erst wenn die Temperatur des Kochgutes, die auf den Temperaturfühler 11 einwirkt, soweit gestiegen ist, dass infolge der Ausdehnung der Ausdehnungsflüssigkeit das Ausdehnungsglied 13 den Fühlerhebel 19 entsprechend dem an der Spindel 14 eingestellten Wert entgegen der Wirkung der Feder 32 im Uhrzeigersinne verschwenkt hat, wird der Schalter 16 ausgeschaltet. Damit wird auch die elektrische Beheizung des Quanteistabes unterbrochen, so daß sich die Hülse 25 zusammenzieht und die beiden Hebel 19 und. 21 auseinandergedrückt werden. Nach einer gewissen Zeit, die bis zur Abkühlung des Quanteistabes vergeht, wird daher der Quantelhebel 21 wieder entgegen dem Uhrzeigersinne verschwenkt und der Schalter 16 eingeschaltet. Da das Ein- und Ausschalten infolge der Ausdehnung und Zusammenziehung des Quanteistabes 24 sich periodisch wiederholt, wird dem Kochgut nur noch eine geringere Durchschnittsleistung zugeführt, die sich wegen der Grundeinstellung des gesamten Übertragungsmechanismus 19, 24, 21 durch
den Temperaturfühler auf die jeweils benötigte Leistung einstellt.

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Die Übertragung der einzelnen Bewegungen auf den Druckpunkt des Schalters 16 ist absolut starr und frei von unerwünschten Verstell- und Verbiegemöglichkeiten. Die Anwendung eines Ausdehnungselementes zur Leistungsquantelung ist auch insofern vorteilhaft, als die für das Ausdehnungsglied 13 und das Quantelelement geforderten Weglängen relativ nahe an die am Schalterdruckpunkt geforderten Weglängen herankommen. Das Verhältnis dieser Weglängen, das ungefähr 20 : 1 bebragen sollte, kann daher ohne übermässig grosse Übersetzungen erreicht werden. Dieses Verhältnis zwischen Fühlerweg und "Quantelweg" stellt bei den meisten Regelvorgängen eine optimale Lösung dar. Wenn beispielsweise eine der schwierigsten Regelaufgaben betrachtet wird, das Aufheizen von Wasser mit einer elektrischen Kochplatte auf den Siedepunkt mit anschliessendem leichten Weiterkochen: Der maximale Regelbereich beträgt meist 200 grd. Wenn der Regler auf 100 ° C eingestellt wird, wird der Strom bei 100 ° C minus dem Quantelbereich abgeschaltet. Es ist gefunden worden, dass der günstigste Quantelbereich 10 grd beträgt, so dass bei 90⁰C abgeschaltet wird. Infolge der Wärmespeicherung der Kochplatte steigt dann die Temperatur noch um 10 grd an, ohne dass die Siedetemperatur "überschössen" wird.

Als Ausdehnuns-sglieder werden üblicherweise Druckdosen verwendet. Diese Druckdosen sind besonders einfach herzustellen, wenn sie eine einfache, d. h. nicht als Faltenbalg ausgebildete Membran haben. Sie haben dann jedoch nur etwa 60 bis 80/l00 mm maximale Dehnlänge. Es hat sich herausgestellt, dass die Ausdehnungselemente, wenn sie eine einwandfreie Schaltung bewirken sollen, etwa 10/100

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mm maximale Dehnlänge haben sollten. Der Schal cweg eines normalen Schnappschalters beträgt etwa l/lOO mm an seinem Druckpunkt. Man hat herausgefunden, dass sich ein besonders zuverlässiger Regler ergibt, wenn der Fühlerweg am Druckpunkt 200/100 mm und der ⁿQuantelweg" 10/100 mm beträgt. Es wird daher besonders vorteilhaft eine zweibis dreifache Übersetzung zwischen Ausdehnungsglied und Druckpunkt gewählt, während die Bewegung des Ausdehnungselementes nahezu 1 : 1 übersetzt werden kann. Wichtig ist für diese günstige Ausführung, dass das Übersetzungsverhältnis zwischen Ausdehnungsglied und Ausdehnungselement zum Druckpunkt ca. 2 : 1 bis 3 : 1 beträgt.

Der Quantelstab bringt eine fast unbegrenzt grosse Verstellkraft auf, die eine exakte Schalterbetätigung ermöglicht. Das Angreifen der Druckfeder 32 im Bereich des Druckpunktes 17 des Schalters 16 hat den Vorteil, dass der gesamte Übertragungsmechanismus kraftschlüssig zusammengehalten wird, indem er zwischen der Druckfeder 32 und der Auflage des Nockens 18 auf dem Ausdehnungsglied 13 eingespannt ist. Daher stört eine evtl. auftretende Lose zwischen einzelnen Bauelementen die Exaktheit der Steuerung nicht, da das Spiel infolge der kraftschlüssigen Anlage nicht zur Auswirkung kommt.

Der keller nach Figur 2 bestellt aus den gleichen Grundelementen wie der im Zusammenhang mit Figur 1 beschrie-Dene. T)as Quantelelement 24 ist jedoch bei dieser Ausführungsform auf der dem Nocken 23 gegenüberliegenden Seite des Ausdehnungsgliedes 13 angeordnet. Die Hebel 19 und 21 bilden eine Doppelwippe, indem auf dem Fühlerhebel 19 eine Lagerung 33 angeordnet ist, in der der

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Quantelhebel 21 schwenkbar gelagert ist. Der Fühlerhebel 19 ist auf der festen Achse 20 gelagert.

Bei der Ausdehnung des Ausdehnungsgliedes 13 wird der Fühlerhebel 19 im Uhrzeigersinne um seine Achse 20 geschwenkt. Oer Quantelhebel 21 wird parallel zu diesem verschwenkt, da er an zwei Punkten, nämlich der Lagerung 33 und dem die beiden Hebel 19 und 21 verbindenden Quantelstab 24, starr mit diesem verbunden ist. Bei einer Ausdehnung des Ausdehnungsgliedes 13 wird daher der Übertragungsmechanismus entgegen der Kraft der Feder 32 im "Aus"-Sinne geschwenkt. Bei einer Ausdehnung der Hülse

25 des Quanteistabes und dei dadurch bewirkten Einziehung des Stabes 26 in die Hülse wird diese Schwenkung im "Aus"-Sinne noch verstärkt, während bei einer Zusammenziehung der Hülse 2 5 der Quantelhebel 21 im Verhältnis zum Fühlerhebel 19 im Einschaltsinne verschwenkt wird. Diese Ausführungsform ermöglicht eine besonders einfache Anpassung der Übersetzungsverhältnisse an die jeweiligen Gegebenheiten, nämlich durch einfache Verschiebung der Lagerungen. Auch lassen sich alle Teile gut anordnen, ohne daß einzei .e Elemente aus der Mittellinie heraus verschoben werden müssen.

•Sei dem riegler nach Figur 3 ist der Fühlerhebel _9 wie bei den übrigen Beispielen auf der festen Achse 20 gelagert, er hat jedoch an seinem anderen Ende eine Lagerung 34, an der der Quantelhebel 21 gelagert ist. Der Quantelhebel 21 ist als Vvinkelhebel ausgebildet, dessen einer Schenkel den Nocken 23 tr-L^t, während an seinem anderen Schenkel das freie mechanische Anschlussende 29 des Stabes

26 des Quantelelementes 24 angreift. Der Quantelstab 24 ist parallel zu dem u'ühlerhebel 19 angeordnet und mit sei-

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nem freien Anschlussende 28 an diesem befestigt. Die Wirkungsweise des Reglers nach Figur 3 entspricht im wesentlichen der der bisher beschriebenen Ausführungsformen. Die flache Anordnung des Quanteistabes 24 ermöglicht eine besonders kompakte und raumsparende Bauweise des Reglers.

Figur 4 "<eigt einen schematischen Schnitt durch einen Regler nach Figur 1, in dem die in Figur 1 gezeigten Hauptteile des Reglers von links gesehen dargestellt sind. Der Schalter 16, der im dargestellten Falle aus einem Schnapi schalter mit Kontakten 31, einem Betätigungsdruckpunkt 1"" und einer Schnappfeder 36 besteht, ist auf einer Isolierplatte 35 befestigt. Auf dieser sind auch die übrigen Teile des Reglers angebracht, und zwar auf der der Bedienungsseite abgekehrten Seite das Ausdehnungsglied 13 der gesamte tjbertragungsmechanismus, dessen Hebel 19 21 eine grosse Breite haben. Dadurch wird es möglich, einzelnen Teile so anzubringen, dass sie sich gegenseitig nicht behindern. Der Quantelstab greift aus Gründen der Platzersparnis durch eine Ausnehmung 37 in der Isolierplatte 35 hindurch.

In der Isolierplatte ist die Gewindemutter für die Schraubspindel 14 aufgenommen. Auf der Bedienungsseite de: Isolierplatte 35 ist die doppelpolige Abschaltung 30 angeordnet, die beispielsweise von einem Nocken auf der Schraubspindel 14 betätigt werden kann. Auf der entgegengesetzten Seite sind zu beiden Seiten des Übertraeungsmechanismus Steckfahnen 33 angebracht, auf die entsprechende Kabelverbindungen aufsteckbar sind. Der Regler wird auf dieser Seite von einem Gehäuse 39 abgedeckt, in dem Schlitze 40 für die Kabelanschlüsse vorgesehen sind. Dadurch liegen die Steckverbindungen sowohl elektrisch als auch mechanisch geschützt innerhalb des Gehäuses 39.

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Die Bedienungsseite des Reglers ist ebenfalls durch ein Gehäuse 41 abgedeckt.

^ Der Regler nach den Fig. 5 und 6 besitzt einen Schalt

hebel 19 und einen im wesentlichen dazu parallel angeordneten Betätigungshebel 21, die beide um eine gemeinsame, ortsfeste Achse 20 schwenkbar gelagert sind. Die Hebel 19,21 stehen nach beiden Seiten über ihren Drehpunkt hinaus, wobei sich auf der einen Seite zwei Ansätze bilden, die durch das Ausdehnungselement 24 miteinander verbunden sind. Das Ausdehnungselement 24 ist im Prinzip so aufgebaut wie das anhand der Figuren vorstehend beschriebene Ausdehnungselement. Die Schraubspindel 14 wirkt mit einer Gewindemutter 15 zusammen, die an dem dem Schalter 16 zugewandten Ende der Schraubspindel angeordnet ist. Die Schraubspindel 14 ragt aus einem Gehäuse 39 des Reglers hinaus. Auf ihr sind Nocken 50 für die Betätigung von Schaltkontakten 51, 52, 53 vorgesehen.

Die Schaltkontakte 51, 52 bilden die übliche doppelpolige Abschaltung, die bei der Ausschaltung des Gerätes den Regler vom Leitungsnetz abtrennt. Der Kontakt 53 bildet einen Hilfskontakt, der so angeordnet ist, daß er bei Einschaltung der vollen Leistung des Gerätes betätigt wird. Bei dieser Betätigung wird die Beheizung für das m Ausdehnungselement 24 ausgeschaltet. Das kann bei direkter

Beheizung dadurch geschehen, daß das Ausdehnungselement durcK eine Parallelleitung, die über den Hilfskontakt 53 führt, überbrückt wird, oder bei indirekter Heizung (in Parallel- jj schaltung) wird das Ausdehnungselement 24 ausgeschaltet. Es entsteht dabei der Vorteil, daß bei voller Leistung das Ausdehnungselement nicht ununterbrochen weiter beheizt wird und somit in dem Regler unerwünschte Tempera-

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"türen erzeugt. Die thermische Kompensation des Reglers "braucht nicht auf diese Temperaturen ausgelegt zu sein und der Schalter 16 wird durch die fehlende Gegenwirkung des Ausdehnungselementes 24 mit Sicherheit eingeschaltet gehalten.

Die Einstellung des Reglers erfolgt über einen an der Schraubspindel 14 angebrachten, nicht dargestellten Bedienungsknopf, sie kann jedoch auch auf andere Weise vorgenommen werden.

Bei dem Regler nach den Fig. 5 und 6 ist zwischen den Schalthebel 19 und die Schraubspindel 14 das Ausdehnungsglied 13 kraftschlüssig zvri schengesohaltet. Außer der Feder 32, die das Ausdehnungselement 24 kraftschlüssig zwischen die Hebel 19, 21 schaltet, ist noch eine Feder 54 vorgesehen, die eine gewisse Vorspannung auf das Ausdehnungsglied 13 aufbringt. Dadurch wird deren Wirkungsweise im unteren Bereich linearer. In Fig. 5 ist eine thermische Kompensation dargestellt, die es verhindert, daß eine Änderung der Umgebungstemperatur bzw. eine Aufheizung des Reglers Einflüsse auf die genaue Regelung hat. Dazu besteht die Schraubspindel 14 aus einer Hülse 55 aus einem Material mit hohem thermischen Ausdehnunrskoeffizienten, in der ein Stab 56 aus einem Material mit feringem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, beispielsweise Invar, angeordnet ist. Stab und Hülse sind durch eine Justierschraube 57 an dem vom Schalter Io entfernten Ende zueinander festgelegt, so daß bei Erhöhung der Temperatur im Regler der Stab 56 in Fig. 5 nach oben verschoben wird, da die Hülse 55 in der Gewindemutter 15 festgehalten ist. Es isb zu erkennen, daß diese Kompensationsbewegung der Wirkung des Ausdehnungsgliedes und des Ausdehnungselementes bei deren Temperaturerhöhung entgegenwirkt.

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In Pig. 6 ist zu erkennen, daß die Betätigungsvorrichtung auf einer Grundplatte 35 angeordnet ist. Die Schraubspindel 14 verläuft im wesentlichen parallel zu dieser Grundplatte, die Gewindemutter 15 ist auf der Grundplatte 35 befestigt. Das Ausdehnungsglied 13, in Form einer Membrandose, liegt in Verlängerung der Schraubspindel und wirkt über den durch die spezielle Anordnung sehr raumsparend und flach bauenden Hebelmechanismus auf den ebenfalls flachliegenden Schalter 15 ein. Die für die Kompensation ohnehin erforderliche Lange der Schraubspindel 14 wird gleichzeitig dazu benutzt, die Kontakte 51, 52, 53 unterzubringen und diese mittels der Nocken 50 zu schalten. Auf der Rückseite der Grundplatte 35 können die Anschlußkontakte 58 in Form von Steckfahnen angeordnet sein. Diese können besonders vorteilhaft so ausgebildet sein, daß sie von der Bedienungsseite, an der die Schraubspindel 14 aus dem Regler herausragt, hinweggerichtet sind. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, die nötigen Verbindungen durch Aufstecken der Kabel von der Rückseite vorzunehmen.

Der Regler nach den Fig. 5 und 6 arbeitet wie folft: Zum Einschalten des Elektro-Gerätes, beispielsweise einer Kochplatte, wird der nicht dargestellte Bedienungsknopf an der Schraubspindel 14 gedreht. Dadurch wird die doppelpolige Abschaltung 51, 52 eingeschaltet und die Kochplatte und das Ausdehnungselement werden beheizt. Der Schalter 16 befindet sich in seiner dargestellten eingeschalteten Stellung. Während das Ausdehnungsglied relativ schnell seine höchste Temperatur erreicht, dauert es bei der Kochplatte langer. Erst wenn der von dem Temperaturfühler 11 abgefühlte

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Kochtopfboden nahezu die gewünschte Temperatur erreicht hat, hat sich das Ausdehnungsglied 13 so weit ausgedehnt, daß es den Schalthebel 19 und damit den '.[Betätigungshebel 21 dazu bringt, den Schalter 16 abzuschalten. In der gleichen Richtung wi'Äkt auch das Ausdehnungselement 24, das die Hebel 19, 21 verbindet. Infolge der Ausdehnung der Hülse verkürzt sich der entsprechende Abstand zwischen den beiden Ansätzen 42, 45, so daß der Betätigungshebel noch weiter verschwenkt wird. Nach dem Abschalten zieht sich das Ausdehnungselement wieder zusammen , d. h. der Abstand zwischen den beiden Ansätzen 42, 45, so daß der Betätigungshebel noch weiter verschwenkt wird. Nach dem Abschalten zieht sich das Ausdehnungselement 24 wieder zusammen, d. h. der Abstand zwischen den Ansätzen 42, 45 wird wieder größer. Es erfolgt dann ein ständiges Ein- und Ausschalten, das der gewünschten Leistung entspricht. Es ist zu erkennen, daß eine unterschiedliche Hebelübersetzung mit einem

I.Iinimum an Schwenkachsen zu erzielen ist, und daß alle

; Teile kraftschlüssig gegeneinander gedrückt sind, so

j daß Verarbeitungsungenauigkeiten sich nicht auswirken

] können. Alle zueinander beweglichen Teile befinden sich

in ständiger definierter Anlage aneinander. Durch die

günstige Möglichkeit, 7,uit er -schiedlich Übersetzungen vornehmen zu können, ist es auch möglich, statt der vielfach üblichen Steuerung durch eine Kurvenscheibe eine einfache Schraubspindel verwenden zu können. Insbesondere in den Ausführungsformen nach den Figuren 5 "bis 6 ist zu sehen, daß der gesamte Regler durch einfache kraftschlüssige Hintereinanderschaltung aller wirksamen Teile mit kleinstmöglichem Herstellungsaufwand angefertigt werden kann. Durch die Anordnung aller Teile auf

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einer Seite einer Grundplatte läßt sich die Montage wesentlich vereinfachen, während die abgebogenen Anschlußkontakte 58 einen einfachen Einbau des gesam ten Reglers ermöglichen.

Claims (19)

ro t · t« rs **> · · A 12 043 - 19 - Ansprüche

1. Regler für elektrische Heizelemente, insbesondere Kochplatten, der aus einem mit einem Temperaturfühler verbundenen Ausdehnungsglied, einem Schalter und einem durch elektrische Beheizung über einen Schaltkontakt gesteuerten Leistungsregler besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsregler aus einem

in den Übertragungsmechanismus (18,19,21,23) zwischen

, Ausdehnungsglied (13) und DruckpunKt (17) des Schal

ters (16) mechanisch eingeschalteten Ausdehnungselement (24) besteht, dessen Bewegung bei seiner Beheizung in gleicher Richtung,, aber in unterschiedlicher Übersetzung auf den Schalter (16) einwirkt, wie die Bewegung des Ausdehnungsgliedes (13) bei Temperaturerhöhung am Temp era tu rf ülil er (H'.

2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausdehnungselement (24) aus einer bezeiz.en Hülse (25) aus einem Material mit jrossera Ausdehnungskoeffizienten und einem Stab (25) aus Material mit geringem Ausdehnungskoeffizienten besteht.

3. Regler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ^kennzeichnet, dass die maximalen Weglängen der von dem Ausdehnungsglied (13) und von dem Ausdehnungselernent (24) auf den

Druckpunkt (17) des Schalters (16) einwirkenden 3ewe-

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gungen ungefähr im Verhältnis 20 : 1 zueinander stehen.

4. Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzung zwischen Ausdehnungsglied (13) und Druckpunkt (17) etwa das zweibis dreifache der Übersetzung zwischen Ausdehnungselement (24) und Druckpunkt (17) beträgt.

5. Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Ausdehnungselementes (24) durch eine Hebelübersetzung auf den Druckpunkt (17) des Schalters (16) übertragen wird.

6. Regler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelübersetzung aus einem ersten Hebel (19)» auf den das Ausdehnungsglied (13) einwirkt (Fühlerhebel), und aus einem zweiten Hebel (21), der auf den Druckpunkt (17) des Schalters (16) einwirkt (Quantelhebel), besteht und dass das Ausdehnungselement (24) mit seinen beiden mechanischen Anschlussenden (28, 29) als Verbindung zwischen den Hebeln (19, 21) eingebaut ist.

7. regler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hebel (19, 21) eine gemeinsame Drehachse (20) haben.

8. Regler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausdehnungselement mit seinem einen mechanischen Anschlussende (28) auf dem ersten Hebel (Fühlerhebel) (19) im wesentlichen zu diesem parallel angebracht ist, und sein anderes Anschlussende (29) auf

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auf den als Winkelhebel ausgebildeten zweiten Hebel (Quantelhebel) (21) einwirkt.

9. Regler nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hebel (19,21) im wesentlichen parallel zueinander verlaufen; dass sie im Bereich ihrer einen Enden über das Ausdehnungs element (24) miteinarLder verbunden sind, dass der Fühlerhebel (19) zwischen dem Ausdehnungsglied (13) und dem Ausdehnungselement (24) schwenkbar gelagert ist und dass der mit seinem anderen Ende auf den Druckpunkt (17) des Schalters (16) einwirkende Quantelhebel (21) schwenkbar auf dem Fühlerhebel (19) gelagert ist.

10. Regler nach den Ansprüchen 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, dass das Ausdehnungsglied (13), der Schalter (Ib) und die Hebel (19, 21) auf einer Seite einer Isolierplatte (35) angebracht sind, in der eine Gewindemutter (15) für eine Reglerspindel (14) aufgenommen ist und dass auf der anderen, dem Bedienenden zugekehrten Seite der .Isolierplatte (35) eine doppelpolige Abschaltung (30) vorgesehen ist.

11. Regler nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Bedienenden abgekehrten Seite der Isolierplatte (35) Schlitze (40) in dem Gehäuse (39) des Reglers vorgesehen sind, durch die die Anschlusskabel auf innerhalb des Gehäuses (39) liegende Steckfahnen (38) aufsteckbar sind.

12. Regler nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Hebelübersetzung am Druckpunkt (17) des Schalters (16) eine Einschaltfeder (32) einwirkt.

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13. Regler nach einerii der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schraubspindel (14) bei der durch Drehung der Schraubspindel ausgeführten Einstellung des Reglers auf den Schalthebel (19) einwirkt und diesen verschwenkt.

14. Regler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausdehnung el em ent (24) im wesentlichen parallel zu der Schraubspindel (14) angeordnet ist.

15. Regler nach einem der Anspruch? 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubspindel (14) eine Ausdehnungshülse (55) aus Material mit großem thermischen Ausdehnungskoeffizienten und einen Stab (56) mit geringem thermischen Ausdehnungskoeffizienten zum Ausgleich der Umgebungstemperatur besitzt, wobei die Ausdehnungshülse (55) und der Stab (56) an ihrem der Spindelmutter (15) abgewandten Ende miteinander verbunden sind.

16. Regler nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Ausdehnungshülse und Stab über eine Justierschraube (57) erfolgt.

17. Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein schaltbarer Hilfskontakb (53) vorgesehen ist, der die Beheizung des Ausdehnungselementes (24) bei der höchsten Leistung abschaltet.

18. Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Schraubspindel (14) Schaltnocken (51, 52) für die doppelpolige Abschaltung (51, 52) und gegebenenfalls den Hilfskontakt (53) vorgesehen sind.

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19. Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubspindel (14) im wesentlichen parallel zu einer Grundplatte (35) angeordnet ist, die die Kontakte (51, 52) für die doppelpolige Abschaltung und gegebenenfalls den Hilfskontakt (53), die Mutter (15) der Schraubspindel, die Lagerung (20), die Hebel und den Schalter (16) trägt.

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