DE69328674T2

DE69328674T2 - Verbesserte kontrolelemente für elektrische wasserheizkessel

Info

Publication number: DE69328674T2
Application number: DE69328674T
Authority: DE
Inventors: Robert Andrew O'neill
Original assignee: Otter Controls Ltd
Current assignee: Otter Controls Ltd
Priority date: 1992-03-10
Filing date: 1993-03-10
Publication date: 2000-08-31
Anticipated expiration: 2013-03-11
Also published as: US5635092A; GB9205178D0; AU3644393A; EP0630550B1; HK1001341A1; DE69328674D1; WO1993018631A1; EP0630550A1; CA2131718A1; AU682661B2

Description

Gebiet der Erfindung:

Diese Erfindung betrifft Verbesserungen an Steuerungen für elektrische Wasserheizkessel in der Art elektrischer Kochkessel und Warmwasserkannen unter Einschluß von Töpfen, Pfannen, Kaffeemaschinen, Laboreinrichtungen usw. Wenngleich die vorliegende Erfindung spezielle Anwendungen auf elektrische Kochkessel und Warmwasserkannen aufweist und im folgenden mit Bezug auf solche Anwendungen beschrieben wird, ist sie nicht auf diese beschränkt.

Hintergrund der Erfindung:

Automatische elektrische Kochkessel und Warmwasserkannen sind üblicherweise mit zwei thermischen Steuerungen versehen, nämlich mit einer Elementschutzsteuerung, die dafür ausgelegt ist, die Leistungsversorgung zum elektrischen Heizelement der Einrichtung bei einer erfaßten Übertemperatursituation, die sich beispielsweise daraus ergibt, daß die Einrichtung im Leerzustand eingeschaltet wird, auszuschalten, und einer Dampfsteuerung zum Verringern oder Ausschalten der Leistungsversorgung zum Heizelement, wenn das erwärmte Wasser kocht. Diese Steuerungen weisen gewöhnlich ihren eigenen thermischen Sensor, üblicherweise ein Bimetallelement, auf, und die Elementschutzsteuerung kann weiterhin irgendeine Form eines Sekundär- oder Reserveschutzes aufweisen, der so eingerichtet ist, daß er in dem, wenn auch unwahrscheinlichen, Fall eines Versagens der Primärsteuerung arbeitet. Eine als Beispiel dienende Elementschutzsteuerung ist die von Otter Controls Ltd. hergestellte X1-Steuerung, die im wesentlichen der in GB-A-2 194 099 mit speziellem Bezug auf die dort angegebenen Fig. 3A, 3B und 3C beschriebenen gleicht, und eine als Beispiel dienende Dampfsteuerung ist die von Otter Controls Ltd. hergestellte J1-Steuerung, die im wesentlichen der in GB-A-2 212 664 mit speziellem Bezug auf die dort angegebenen Fig. 3A bis 3M beschriebenen gleicht.
Eine elektronische Steuerung mit einem Einzelsensor für einen Wasserheizkessel ist in GB-A-2 228 634 beschrieben. Bei dieser Steuerung wird ein Thermistor verwendet und die Elementtemperatur als Funktion des elektrischen Widerstands des Thermistors gemessen, und es wird das Einsetzen des Kochens als Funktion der Änderungsrate des Thermistorwiderstands gemessen. Selbst beim heutigen Stand der modernen Elektronik kann jedoch eine Schaltung, die in der Lage ist, eine Hauptnetzlast zu schalten, nicht leicht zu einem mit Bimetallsteuerungen wettbewerbsfähigen Preis hergestellt werden.
Eine Einzelsenorsteuerung ist in GB-A-1 143 834 (Matsushita) vorgeschlagen, wurde jedoch, soweit wir wissen, nie hergestellt. Nach diesem Vorschlag ist bei einem verkleideten, isolierten Widerstandsheizelement, das an einer Hauptplatte montiert ist, die das Anbringen des Elements in einem Kessel oder einem anderen Wasserheizkessel ermöglicht, das eigentliche Heizelement gebogen, wodurch ein Wärmerückleitungsabschnitt gebildet ist, der an einer Stelle oberhalb der allgemeinen Ebene des Hauptteils des Heizelements an der Elementhauptplatte angebracht ist, und eine mit einer Öffnung versehene Einfassung ist an der Elementhauptplatte in dem Bereich bereitgestellt, in dem der Wärmerückleitungsabschnitt des Elements daran angebracht ist. Das Bereitstellen eines Wärmerückleitungsabschnitts des Elements, der auf einer Ebene oberhalb des Hauptteils des eigentlichen Heizelements am Elementkopf angebracht ist, war zur Zeit der Einreichung von GB-A-1 143 834 üblich, und diese Anordnung gewährleistet, daß, falls ein nicht automatischer Kessel versehentlich durch Kochen austrocknen gelassen wird, der Wärmerückleitungsteil des Elements zuerst freigelegt wird, wenn der Wasserpegel absinkt und folglich überhitzt, wodurch einer Bimetallsteuerung oder einer anderen Steuerung, die auf der ihm entgegengesetzten Seite bereitgestellt ist, über den Elementkopf ein thermisches Signal geliefert wird. Durch diese Einrichtung kann das Element ausgeschaltet werden, bevor ein erheblicher Teil von ihm ernsthaft überhitzt. Der Vorschlag aus GB-A-1 143 834 bestand darin, daß durch Einfassen des Wärmerückleitungsteils des Elements in eine Einfassung, die mit kleinen Öffnungen versehen ist, die dazu ausreichen, Wasser in das Innere der Einfassung einzulassen, wenn der Kessel kalt ist, der beim Kochen innerhalb der Einfassung erzeugte Dampf das Wasser aus der Einfassung treibt, woraufhin der Wärmerückleitungsabschnitt des Elements überhitzt und bewirkt, daß die Bimetallsteuerung oder eine andere Steuerung arbeitet. Nach der in GB-A-1 143 834 vorgeschlagenen Anordnung arbeitet eine einzelne Bimetallsteuerung oder eine andere Steuerung sowohl dann, wenn ein Kessel kocht, als auch dann, wenn ein Kessel trocken eingeschaltet wird.
Wie oben erwähnt wurde, wurde der Vorschlag aus GB-A-1 143 834 nach unserem Wissen trotz seiner offenkundigen Einfachheit und des sich davon versprochenen Vorteils einer Einzelsensor-Bimetallsteuerung, die sowohl einen Element-Übertemperaturschutz als auch ein Erfassen des Kochens bietet, nie verwirklicht. Wir haben weiterhin bei Tests, die wir vorgenommen haben, herausgefunden, daß es mit einem in GB-A-1 143 834 beschriebenen Heizelement nicht möglich ist, beim Kochen einen zum zuverlässigen Betreiben eines thermischen Stellglieds ausreichenden Temperaturanstieg zu erreichen. Es sei bemerkt, daß ein solches Stellglied in der Lage sein muß, zwischen den während des normalen Heizens auftretenden Temperaturen, die beispielsweise durch Kalkablagerungen erhöht sein können, und der beim Kochen des Wassers auftretenden Temperatur zu unterscheiden.

Aufgaben und Zusammenfassung der Erfindung:

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die oben beschriebenen Probleme der in GB-A-1 143 834 beschriebenen Anordnung zumindest erheblich zu verringern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein elektrisches Heizelement für einen Wasserheizkessel vorgesehen, wobei das Element eine Hauptplatte und ein verkleidetes eigentliches Heizelement aufweist, das einen an der Hauptplatte befestigten Wärmerückleitungsabschnitt besitzt, wobei die Hauptplatte und die Verkleidung des eigentlichen Elements aus einem Material mit einer im Vergleich zu Kupfer oder Messing geringen thermischen Leitfähigkeit gefertigt ist und wobei der Wärmerückleitungsabschnitt des eigentlichen Elements mittels einer örtlich eng umgrenzten Fixierung an der Hauptplatte angebracht ist, so daß die Wärme des Wärmerückleitungsabschnitts des Heizelements auf einen eng umgrenzten Bereich der Hauptplatte in unmittelbarer Nähe der örtlich eng umgrenzten Fixierung konzentriert wird, und das eine sich um den Wärmerückleitungsabschnitt erstreckende Einfassung besitzt, wobei beim Befüllen eines mit dem Element ausgestatteten Kessels Wasser in die Einfassung gelangen kann, das dann beim Sieden des Wassers durch die Dampfentwicklung aus der Einfassung wieder herausgedrängt wird, wobei bei Verwendung des Heizelements in einem Kessel zusammen mit einem Thermosensor, der auf die Temperatur der Elementhauptplatte an einem örtlich eng umgrenzten Bereich auf der Seite der Platte anspricht, die gegenüber derjenigen Seite liegt, an der der Wärmerückleitungsabschnitt des eigentlichen Elements befestigt ist, und der Stelle der örtlich eng umgrenzten Fixierung entspricht, der Sensor derart angeordnet ist, daß er beim Sieden des Wassers im Kessel das Heizelement in der gleichen Weise abschaltet, als wenn das Heizelement angeschaltet würde, obwohl sich kein Wasser im Kessel befindet, da das Sieden des Wassers im Kessel und die Dampferzeugung innerhalb der Einfassung dazu fuhren, daß das Wasser aus der Einfassung herausgedrängt wird, woraufhin der Wärmerückleitungsabschnitt des Heizelements sich überhitzt und den Sensor zum Abschalten veranlaßt.
Nach sorgfältiger Berücksichtigung der Ergebnisse der oben erwähnten Tests sind wir zu der Schlußfolgerung gelangt, daß das Versagen der Tests, zufriedenstellende Ergebnisse hervorzubringen, möglicherweise darauf zurückzuführen ist, daß wir bei den Tests herkömmliche mit Kupfer verkleidete und an Messing-Hauptplatten hartgelötete Heizelemente verwendet haben, wobei die hohe thermische Leitfähigkeit der Elementverkleidung möglicherweise bewirkt, daß der Wärmerückleitungsabschnitt des Elements in nerhalb der Einfassung durch Wärmeübertragung in das bei 100ºC liegende Wasser außerhalb der Einfassung gekühlt wird.
Bei einem Versuch, eine erfolgreiche Anordnung zu erreichen, die im allgemeinen mit den Lehren aus GB-A-1 143 834 übereinstimmt, und zum Prüfen der Schlußfolgerung, zu der wir nach dem Fehlschlag unserer Tests gelangt sind, bei denen herkömmliche mit Kupfer verkleidete Elemente mit Messing-Hauptplatten verwendet wurden, haben wir weitere Experimente ausgeführt, bei denen ein mit Edelstahl verkleidetes Element mit einer Edelstahl-Hauptplatte verwendet wurde. Mit Edelstahl verkleidete Elemente sind beispielsweise aus DE-U-85 34 008 (entsprechend US-A-4 730 099) bekannt, wobei der Wärmerückleitungsabschnitt des eigentlichen Elements an die Edelstahl-Hauptplatte hartgelötet ist, wenngleich diese Elemente angesichts der Schwierigkeiten, die bei Edelstahl beim Hartlöten der Wärmerückleitung an die Hauptplatte auftreten, bei Elementherstellen nicht beliebt sind. Wir haben unsere Experimente, wie eben in Zusammenhang mit dem Elementkopf erwähnt wurde, unter Verwendung einer X1-Steuerung und unter Bereitstellen eines wärmeleitenden Bestandteils mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit, wie es üblich ist, zwischen dem Bimetallblatt der X1-Steuerung und der Rückseite der Element- Hauptplatte in deren Bereich, wo der Wärmerückleitungsabschnitt des Elements den Kopf auf dessen anderer Seite berührt, ausgeführt.
Wir waren nicht in der Lage, anhand unserer Experimente zufriedenstellende Ergebnisse zu erreichen, bevor wir die folgenden zwei Änderungen vorgenommen haben:
(i) wir haben den herkömmlich verwendeten hartgelöteten Bereich zum Koppeln des Elementrückleitungsabschnitts des Heizelements mit der Element-Hauptplatte durch eine örtlich eng umgrenzte Punktschweißung ersetzt und
(ii) wir haben die Anwendung des wärmeabführenden Bestandteils zwischen dem Bimetallblatt der X1-Steuerung und der Rückseite des Elementkopfs auf den kleinen Bereich der Punktschweißung beschränkt.
Wir waren durch Vornehmen dieser Änderungen in der Lage, am Bimetall innerhalb eines Zeitraums von 30 Sekunden nach dem Einleiten des Kochens des Wassers im Kessel Temperaturen von bis zu 180ºC zu erreichen, und dies war völlig ausreichend, um einen zuverlässigen Betrieb der X1-Steuerung zu bewirken.
Wenn der wärmeleitende Bestandteil großzügiger auf das Metallblatt der X1-Steuerung aufgebracht wurde, wie es bei der Verwendung der X1-Steuerung ausschließlich als ein Elementschutz üblich wäre, wurde nach dem Kochen des Wassers ein etwas langsamer Temperaturanstieg des Bimetalls auf nur etwa 120ºC beobachtet, und das Untersuchen der Blattemperatur fern von der Punktschweißung unter Verwendung eines Thermoelements zeigte keine Temperaturen oberhalb von 100ºC. Es scheint daher klar zu sein, daß die ge ringe thermische Leitfähigkeit von Edelstahl bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung erstens im Hinblick auf das Beschränken des Wärmeflusses auf den Bereich der Elementverkleidung unmittelbar außerhalb der Einfassung, wo das Wasser bei relativ kühlen 100ºC kocht, wodurch ermöglicht wird, daß die Verkleidungstemperatur an der Punktschweißung viel höher ansteigt, und zweitens hinsichtlich der Konzentration der Wärme vom Wärmerückleitungsabschnitt des Elements auf einen sehr beschränkten Bereich der Element-Hauptplatte in der unmittelbaren Umgebung der Punktschweißung, wodurch die zum Erreichen eines zufriedenstellenden Temperaturanstiegs erforderliche Wärmemenge begrenzt wird und es ermöglicht wird, daß ein geeignet angeordnetes thermisches Stellglied schnell reagiert und den Kessel nach dem Kochen ausschaltet, besonders vorteilhaft ist.
Wenngleich Edelstahl infolge seiner bemerkenswert geringen thermischen Leitfähigkeit das gegenwärtig bevorzugte Material für die Wärmeelementverkleidung und für die Elementhauptplatte ist, könnten möglicherweise bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung auch andere Materialien mit einer im Vergleich zu Kupfer oder Messing geringen thermischen Leitfähigkeit, wie beispielsweise eine Nickel-Silber- oder eine Kupfer-Nickel- Legierung, verwendet werden. Wenngleich es weiterhin bevorzugt ist, den Wärmerückleitungsabschnitt des Elements durch Punktschweißen an der Elementhauptplatte zu befestigen, könnten möglicherweise andere Mittel zum Bereitstellen des erforderlichen örtlich eng umgrenzten Befestigens der Wärmerückleitung zur Hauptplatte verwendet werden, wobei diese das örtlich eng umgrenzte Hartlöten oder Silber-Löten und das Nahtschweißen verschiedener Arten unter Einschluß eines Argon-Lichtbogenschweißens und eines Laserstrahlschweißens, einschließen. Die Wärme des Wärmerückleitungsabschnitts des Elements könnte auch durch eine Verbindung mit hoher Wärmeleitfähigkeit, die durch den Elementkopf hindurchtritt, zum Sensor übertragen werden.
Die Einfassung kann als rechtwinkliger Kasten mit einer offenen Außenfläche gebildet sein, die dafür eingerichtet ist, mit der Element-Hauptplatte verbunden zu werden und auf entgegengesetzten Seiten Schlitze aufweist, die dazu dienen, das Eintreten des Elements zu gestatten. Der Kasten sollte in seiner horizontalen und seiner vertikalen Abmessung vorzugsweise parallel zur allgemeinen Ebene der Elementhauptplatte so breit sein, wie es die Hauptplatte bequem zuläßt, und die Tiefe der Einfassung senkrecht zur Hauptplatte kann etwa das 1,5fache des Elementverkleidungsdurchmessers betragen. Die Einfassung kann durch 2 Punktschweißungen an Flanschen, die beispielsweise an den vertikalen Seiten der Einfassung ausgebildet sind, an der Hauptplatte befestigt werden, oder sie kann alternativ dafür ausgelegt sein, auf die Elementverkleidung geheftet zu werden und eng an die Elementhauptplatte angepaßt zu werden, wobei jedoch dem Erreichen eines wasserdichten Abschlusses keine Beachtung geschenkt wird. Die Verkleidung sollte wünschenswerterweise einen so großen Teil der Länge der Elementverkleidung wie angesichts der Größe der Elementkopfplatte praktisch möglich abdecken, um den Wärmeweg zwischen der Wärmerückleitungsverbindung zur Elementhauptplatte und dem bei 100ºC kochenden Wasser außerhalb der Einfassung zu vergrößern und dadurch das "Kühlen" der Verbindung durch das bei 100ºC liegende Wasser zu vermeiden. Es sollte vorzugsweise nur zugelassen werden, daß Wasser an den Punkten in die Einfassung eintritt, wo das Element durch die Wände der Einfassung tritt, weil dieses Wasser dann durch die Wärme des Elements verdampft werden würde, bevor es die Wärmerückleitungsverbindung erreichen und kühlen könnte, und wenngleich dies möglicherweise nicht ohne Verwendung unerwünschter Dichtungen wirtschaftlich und kostengünstig erreicht werden kann, sollte dies ein Konstruktionsmerkmal zum Verringern eines unerwünschten Leckens von Wasser in die Einfassung sein.
Die im voranstehenden allgemein beschriebene Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt im Schnitt eine Seitenansicht des Elementhauptteils des Heizelements mit einer Einfassung um den Wärmerückleitungsabschnitt;
Fig. 2 zeigt eine Änderung in der Anordnung nach Fig. 1;
Fig. 3 zeigt eine Vorderansicht des Elementhauptteils mit weiteren Einzelheiten der Anordnung der Einfassung; und
Fig. 4 zeigt die Vorderansicht einer abgeänderten Gestalt der Elementhauptplatte.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen:

In Fig. 1 ist ein elektrisches Heizelement dargestellt, das abgesehen davon, daß um den Wärmerückleitungsabschnitt des Elements herum eine Einfassung bereitgestellt ist, in der Hinsicht im wesentlichen herkömmlich ist, daß eine Elementhauptplatte 1 ein verkleidetes Widerstandsheizelement 2 unterstützt, das, wie wohlbekannt ist, zur Hauptplatte 1 zurückverläuft und einen Wärmerückleitungselementabschnitt 3 bildet, der auf einer Ebene oberhalb der Ebene des Hauptteils 4 des Elements an der Hauptplatte 1 angebracht ist. Wie zuvor erwähnt wurde, gewährleistet diese Anordnung, daß in einer Situation, in der ein zugeordneter nicht automatischer Wasserheizkessel unbeachtet bleibt und zugelassen wird, daß er durch Kochen austrocknet, der erhöhte Wärmerückleitungselementabschnitt 3 oberhalb der Flüssigkeitsebene freigelegt wird, bevor der Hauptteil des Elements freigelegt wird und lokal überhitzt (weil er nicht durch das kochende Wasser gekühlt wird), so daß ein thermisches Signal zur Elementhauptplatte 1 und durch diese bereitgestellt wird. Auf der trockenen Seite der Hauptplatte 1 reagiert ein der Veranschaulichung dienendes Bimetallelement 5, das einen Teil einer Elementschutzsteuerung (nicht dargestellt) bildet, auf dieses thermische Signal und schaltet die elektrische Leistungsversorgung für das Heizelement aus. Wie oben erwähnt wurde, kann die Elementschutzsteuerung beispielsweise eine von Otter Controls Ltd. hergestellte X1-Steuerung sein.
Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung besteht die Verkleidung des Heizelements 2 aus Edelstahl, besteht die Elementhauptplatte 1 aus Edelstahl und ist der Wärmerückleitungsabschnitt des Heizelements durch eine Punktschweißung 6 mit kleiner Fläche, die sich an einem Punkt an der Elementhauptplatte befindet, wo das Bimetallelement 5 in engem thermischem Kontakt mit der Hauptplatte steht, an der Elementhauptplatte befestigt. Eine kleine Menge eines wärmeabführenden Bestandteils wird bei der Verwendung der so beschriebenen Elementanordnung zwischen der Elementhauptplatte 1 und dem Bimetallelement S am Ort der Punktschweißung bereitgestellt, um eine wirksame Wärmeübertragung vom Wärmerückleitungsabschnitt des Elements durch den Bereich der Punktschweißung 6 und in das Bimetallelement hinein zu gewährleisten. Weiterhin ist gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung über dem Wärmerückleitungsabschnitt des Heizelements eine Einfassung 7 bereitgestellt, die so ausgebildet ist, daß ein enger Sitz mit der vorderen Fläche der Elementhauptplatte 1 hergestellt wird, ohne daß es erforderlich ist, gegenüber dieser einen luftdichten oder wasserdichten Abschluß herzustellen und Seitenwände zu bilden, um um das Heizelement herum dort, wo es durch die Wände tritt, kleine Zwischenräume 8 festzulegen. Die Einfassung 7 kann, wie dargestellt, als Preß- oder Schiebesitz am Heizelement gebildet werden, oder sie kann alternativ so ausgelegt werden, daß sie durch Punktschweißen von an der Einfassung zur Elementhauptplatte bereitgestellten Ansätzen daran befestigt wird, wie in Fig. 3 schematisch dargestellt ist.
Beim Betrieb des so beschriebenen Elements und der Elementschutzkombination füllt sich die Einfassung 7 mit Wasser, wenn ein Kessel, in dem das Element eingepaßt ist, gefüllt wird. Wenn das Wasser bis zum Kochen erwärmt wird, tritt die Situation auf, daß durch in der Einfassung kochendes Wasser erzeugter Dampf das Wasser aus der Einfassung treibt, wodurch erlaubt wird, daß die Temperatur des Elementabschnitts innerhalb der Einfassung schnell über 100ºC ansteigt, weil er nicht mehr durch das Wasser "gekühlt" wird. Dieser Temperaturanstieg wird über die Hauptplatte im Bereich der Punktschweißung 6 übertragen und bewirkt, daß das Bimetallelement 5 in seinen entgegengesetzten Zustand schnappt, wodurch bewirkt wird, daß die X1-Steuerung die Zufuhr von Elektrizität zum Heizelement abschaltet. Die Einrichtung schaltet demgemäß das Heizelement aus, wenn Wasser im Kessel kocht, ebenso wie sie das Heizelement betätigen würde, falls es ohne Wasser im Kessel (eine sogenannte Trockenkochsituation) eingeschaltet werden würde. Eine einzige Elementschutzsteuerung bietet demgemäß bei der beschriebenen Anordnung einen Trockenkochschutz und schaltet das Element auch automatisch aus, wenn Wasser im Kessel kocht.
Das in Fig. 1 dargestellte Querschnittsprofil der Heizelement-Hauptplatte 1 gleicht dem Profil von derjenigen, die normalerweise bei einer X1-Steuerung verwendet wird. Ein alternatives Profil ist in Fig. 2 dargestellt, und der obere Teil des Bimetallelements 5 befindet sich, wie ersichtlich wird, in einem Abstand von der Hauptplatte. Wie hier zuvor beschrieben wurde, bietet die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung eine örtlich eng umgrenzte Wärmeübertragung durch die Elementhauptplatte, und das in Fig. 2 dargestellte alternative Elementprofil gewährleistet, daß die durch die Elementhauptplatte übertragene Wärme, wenn Wasser durch das Element gekocht wird, im geeigneten kleinen Bereich des Bimetallelements konzentriert wird, der dafür verantwortlich ist, es zum Schalten zu bringen.
Die Erfindung ist nicht auf das Bereitstellen einer einzigen Punktschweißung beschränkt, die den Wärmerückleitungsabschnitt des Heizelements an der Elementhauptplatte befestigt. Die Anforderung besteht in dieser Hinsicht darin, die hohe Temperatur, die im Warmeruckleitungsabschnitt des Elements entwickelt wird, wenn Wasser gekocht wird, in wirksamer Weise trotz der geringen thermischen Leitfähigkeit des Edelstahls oder eines anderen Materials, aus dem die Teile bestehen, über die Elementhauptplatte zum Bimetallelement abzuleiten. Der Wärmerückleitungsabschnitt des Heizelements kann so aufgebaut sein, daß ein linearer Kontakt und kein Punktkontakt mit der Elementhauptplatte hergestellt wird, und das Bimetallelement könnte in ähnlicher Weise so angeordnet werden, daß ein entsprechender linearer Kontakt mit dem relevanten Teil der Elementhauptplatte hergestellt wird. In Fig. 4 ist eine Elementhauptplatte dargestellt, die mit einem Gebilde 10 versehen ist, daß eine lineare Verbindung mit dem Wärmerückleitungsabschnitt des Elements ermöglicht. Bei dieser Anordnung könnten mehrere Punktschweißungen zum Befestigen des Wärmerückleitungsabschnitts des Elements an der Elementhauptplatte oder eine gleichwertige lineare Schweißung oder Nahtschweißung verwendet werden. Es könnte sogar ein Hartlöten oder Löten des Wärmerückleitungsabschnitts des Elements verwendet werden, solange das Hartlöt- oder Lötmaterial nicht im Übermaß verwendet wird und bewirkt, daß der Temperaturanstieg des Wärmerückleitungsabschnitts des Elements zu breit verteilt wird.
Bei Verwendung einer X1-Steuerung bei einer vorhergehend beschriebenen Anordnung gäbe es ohne Modifikation von X1 keine Möglichkeit zum Ein-/Ausschalten, weil das Bimetall in der X1-Steuerung zyklisch zwischen seinem Heiß- und seinem Kalt-Zustand wechseln würde. Dies könnte unter Verwendung einer modifizierten X1-Steuerung mit einer modifizierten J1-Steuerung, bei der das Bimetall der J1-Steuerung durch eine einfache Feder ersetzt wurde, erreicht werden, wobei die Schubstange in der X1-Steuerung so angeordnet wäre, daß sie den Schalthebel der modifizierten J1-Steuerung betätigt, wobei sie damit über eine geeignete mechanische Verbindung gekoppelt ist. Wenn das Bimetallelement in der modifizierten X1-Steuerung in Reaktion darauf, daß Wasser in einem zugeordneten Kessel kocht, betätigt wird, bewirkt es, daß die modifizierte J1 -Steuerung ihre Schaltkontakte öffnet, wodurch die Leistungsversorgung zum Heizelement unterbrochen wird. Nach dem manuellen Rücksetzen der J1-Steuerung überträgt der Schalthebel der J1- Steuerung seine Bewegung über die mechanische Verbindung auf die Schubstange der X1- Steuerung und setzt das Bimetallelement der X1-Steuerung zurück. Bei dieser Anordnung könnten die Primärkontakte in der X1-Steuerung fortgelassen werden, während die Sekundärkontakte in normaler Weise arbeiten würden. Bei einer durchgreifenderen Neukonstruktion der X1-Steuerung könnten alle Arbeitsgänge der oben beschriebenen modifizierten X1/J1-Kombination innerhalb einer mit einer geeigneten Verbindung, beispielsweise einem Bowden-Zug, versehenen Steuerung ausgeführt werden, um den Steuervorgang von einem entfernt angeordneten Kipphebel oder einer anderen manuellen Betätigungseinrichtung aus zu ermöglichen.

Claims

1. Elektrisches Heizelement für einen Wasserheizkessel, das eine Hauptplatte (1) und das verkleidete eigentliche Heizelement (2) aufweist, das einen an die Hauptplatte befestigten Wärmerückleitungsabschnitt (3) besitzt, wobei die Hauptplatte (1) und die Verkleidung des eigentlichen Elements (2) aus einem Material mit einer im Vergleich zu Kupfer oder Messing geringen thermischen Leitfähigkeit gefertigt ist, und wobei der Wärmerückleitungsabschnitt (3) des eigentlichen Elements mittels einer örtlich eng umgrenzten Fixierung (6) an der Hauptplatte angebracht ist, so daß die Wärme des Wärmerückleitungsabschnitts (3) des Heizelements auf einen eng umgrenzten Bereich der Hauptplatte (1) in unmittelbarer Nähe der örtlich eng umgrenzten Fixierung (6) konzentriert wird, und das eine sich um den Wärmerückleitungsabschnitt (3) erstreckende Einfassung (7) besitzt, wobei beim Befüllen eines mit dem Element (1) ausgestatteten Kessels Wasser in die Einfassung gelangen kann, das dann beim Sieden des Wassers durch die Dampfentwicklung aus der Einfassung wieder herausgedrängt wird, wobei bei Verwendung des Heizelements in einem Kessel zusammen mit einem Thermosensor (5), der auf die Temperatur der Elementhauptplatte (1) an einem örtlich eng umgrenzten Bereich auf der Seite der Platte anspricht, die gegenüber derjenigen Seite liegt, an die der Wärmerückleitungsabschnitt (3) des eigentlichen Elements (2) befestigt ist, und der Stelle der örtlich eng umgrenzten Fixierung (6) entspricht, der Sensor (5) derart angeordnet ist, daß er beim Sieden des Wassers im Kessel das Heizelement in der gleichen Weise abschaltet, als wenn das Heizelement angeschaltet würde, obwohl sich kein Wasser im Kessel befindet, da das Sieden des Wassers im Kessel und die Dampferzeugung innerhalb der Einfassung (7) dazu fUhren, daß das Wasser aus der Einfassung herausgedrängt wird, woraufhin der Wärmerückleitungsabschnitt (3) des Heizelements sich überhitzt und den Sensor (5) zum Abschalten veranlaßt.

2. Elektrisches Heizelement nach Anspruch 1, bei dem die Hauptplatte (1) und die Verkleidung des eigentlichen Elements (2) aus Edelstahl oder aus einer Nickel-Silber oder einer Kupfernickel-Legierung gefertigt sind.

3. Elektrisches Heizelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die örtlich eng umgrenzte Fixierung (6) des Wärmerückleitungsabschnitts (3) des eigentlichen Elements (2) an die Hauptplatte (1) durch Punktschweißen ausgeführt ist.

4. Elektrisches Heizelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die örtlich eng umgrenzte Fixierung (6) des Wärmerückleitungsabschnitts (3) des eigentlichen Elements (2) an die Hauptplatte (1) eine durch die Hauptplatte führende, thermisch hochleitende Verbindung darstellt.

5. Elektrisches Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Wasser im wesentlichen nur an Stellen in die Einfassung (7) gelangt, an denen das verkleidete eigentliche Heizelement (2) durch die Wände der Einfassung (7) geführt ist.

6. Elektrisches Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Thermosensor (5), der auf die Temperatur der Elementhauptplatte (1) in einem eng umgrenzten Bereich auf der Seite der Platte anspricht, die derjenigen Seite gegenüberliegt, an die der Wärmerückleitungsabschnitt (3) des eigentlichen Elements (2) befestigt ist, und der Stelle der örtlich eng umgrenzten Fixierung (6) entspricht.

7. Elektrisches Heizelement nach Anspruch 6, bei dem der Thermosensor (5) ein Bimetallelement umfaßt.

8. Elektrisches Heizelement nach Anspruch 7, bei dem das Bimetallelement (5) sich unmittelbar angrenzend an die Elementhauptplatte (1) befindet, wobei der örtlich eng umgrenzte Bereich (6) der Hauptplatte (1) thermisch mit dem Bimetallelement (5) durch eine geringe Menge eines wärmeabführenden Bestandteils gekoppelt sind.

9. Elektrisches Heizelement nach Anspruch 6, 7 oder 8, bei dem der Thermosensor (5) bei einer vorbestimmten Temperatur in dem örtlich eng umgrenzten Bereich (6) der Elementhauptplatte (1) die elektrische Leistungsversorgung des Heizelements abschaltet.

10. Elektrisch beheizter Wasserheizkessel mit einem Heizelement nach einem der Ansprüche 6 bis 9.