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Die vorliegende Erfindung betrifft
Gefäße zum Erhitzen
von Flüssigkeiten
und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, Gefäße zum Erhitzen von Wasser,
die benutzt werden können,
um Wasser zu kochen und um das Wasser dann auf einer vorgegebenen
Temperatur zu halten.
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Solche Gefäße sind besonders im Fernen Osten
beliebt (sie werden dort "Airpots" = Thermoskannen
genannt), wo das Wasser aus der Leitung möglicherweise nicht ganz sauber
ist oder stark gechlort ist, weshalb das Wasser dort längere Zeit
(gewöhnlich
1 bis 3 Minuten) gekocht werden soll, um es zu sterilisieren oder
geruchsfrei zu machen. Nach dem Kochen wird das Wasser auf einer
relativ hohen Temperatur, gewöhnlich
etwa 92°C,
gehalten. Gegebenenfalls muss das Wasser in dem Gefäß auch noch
einmal aufgekocht werden, falls es beispielsweise längere Zeit
gestanden hat oder frisches Wasser in das Gefäß nachgefüllt wird. Die Gefäße sind gewöhnlich dicht
verschlossen und haben eine am Deckel montierte Pumpe, um Wasser
aus dem Gefäß zu entnehmen,
ohne den Deckel öffnen
zu müssen.
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Airpots haben zwei unabhängig gesteuerte/geregelte
Heizelemente, das eine zum Kochen von Wasser mit der üblichen
Leistung von ca. 630 W und das andere zum Warmhalten von Wasser
mit der üblichen
Leistung von ca. 70 W. Diese Elemente werden unabhängig gesteuert/geregelt
und sind normalerweise als Gürtel
ausgebildet, die einen unteren Teil der Gefäßwand umschließen und
an diesem befestigt sind. Das Element zum Warmhalten des Wassers kann
in der üblichen
Weise durch einen Thermostat oder elektronisch gesteuert/geregelt
werden. Das Heizelement zum Kochen wird manchmal durch einen Bimetall-Aktuator
gesteuert/geregelt, der in der Pumpe oder in dem Deckel des Gefäßes angeordnet ist,
wobei der Dampfweg zu dem Aktuator und die Wärmekapazität des umliegenden Mechanismus eine
Verzögerung
zwischen dem Zeitpunkt, an dem das Wasser kocht, und dem Abschalten
des Elements ein führen.
Als Alternative kann das Kochelement elektronisch gesteuert/geregelt
werden. Jedoch sind beide Anordnungen teuer.
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Das Dokument GB-A-2223160 beschreibt ein
Gerät zum
Erhitzen von Flüssigkeiten
mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Die vorliegende Erfindung stellt
ein Gefäß zum Erhitzen
von Flüssigkeiten
wie in Anspruch 1 beansprucht zur Verfügung.
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Daher ist erfindungsgemäß ein Sumpf
mit einem relativ kleinen Volumen in der Basis des Heizgefäßes vorgesehen.
Dieser enthält
ein relativ kleines Flüssigkeitsvolumen,
das während
des Erhitzens der Flüssigkeit
in dem Gefäß von der übrigen Flüssigkeit in
dem Gefäß relativ
isoliert bleibt und dessen Temperatur deshalb hinter der Temperatur
des Hauptflüssigkeitskörpers nachhinkt.
Während
der fortschreitenden Erwärmung
nimmt jedoch die Konvektion zu, und wenn sich die Flüssigkeit
dem Kochpunkt nähert, wird
sie in dem Gefäß sehr stark
bewegt und wallt auf, wodurch bewirkt wird, dass das Flüssigkeitsvolumen
in dem Sumpf verdrängt
wird oder sich mit dem Hauptflüssigkeitskörper vermischt.
Die Temperatur der Flüssigkeit
in dem Sumpf steigt dann rasch auf jene des Hauptflüssigkeitskörpers an,
so dass das Kochen der Flüssigkeit
in dem Gefäß durch
den plötzlichen
Temperaturanstieg des Sumpfes gefühlt/erfasst werden kann. Um
jedoch für
eine gewünschte
Kochzeit zu sorgen, sind die thermisch ansprechenden Mittel thermisch
von dem Sumpf entfernt angeordnet, wobei ein Wärmeleitmittel vorgesehen ist,
um Wärme
von dem Sumpf zu den thermisch ansprechenden Mitteln zu leiten.
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Die erreichbare Kochzeit ist abhängig von
einer Reihe von Faktoren und primär von der Wärmeleitfähigkeit des Leitmittels, der
Länge des
Wärmeweges,
der Wärmekapazität des Systems
und der Betriebstemperatur des thermisch ansprechenden Mittels,
und diese Faktoren können
so gewählt
werden, dass sie eine gewünschte
Kochzeit ergeben.
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Erkennbar ist auch, dass, sobald
das thermisch ansprechende Mittel aktiv geworden ist, um einen Stromflussweg
zu dem Element des Gefäßes zu unterbrechen,
und die Stromzufuhr zu dem Element unterbrochen ist, das Wärmeleitmittel
immer noch aktiv ist, um die Wärme
von der Sumpfregion wegzuleiten und sie primär durch Konvektion abzuleiten.
Sobald sich die Flüssigkeit
in dem Gefäß nach dem
Kochen beruhigt, wird die Flüssigkeit
in dem Sumpf wieder von dem Hauptflüssigkeitskörper isoliert und als solche
rascher abgekühlt
als der Rest der Flüssigkeit. Die
Temperatur des Sumpfes fällt
also relativ rasch ab, so dass auch das thermisch ansprechende Mittel unter
eine Temperatur abfällt,
bei der es sich automatisch zurückstellt
oder bei der es manuell zurückgestellt
werden kann, um so die Verbindung der Stromzufuhr mit dem Element
wieder herzustellen. Dadurch kann die Rückstellung der Kochsteuerung/regelung
beschleunigt werden, da die Rückstellung einzig
von dem relativ raschen Temperaturabstieg eines relativ kleinen
Flüssigkeitsvolumens
abhängig
ist und nicht von der Temperatur des gesamten Flüssigkeitsvolumens in dem Gefäß.
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Das Wärmeleitmittel kann so konfiguriert sein,
dass der Sumpf mit einer gewünschten
Geschwindigkeit gekühlt
wird. Zum Beispiel kann es eine Scheibe sein, die eine konvektive
Kühlung
in großem
Maße stattfinden
lässt.
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Vorzugsweise umfasst das Wärmeleitmittel ein
Element aus Kupfer oder aus einem anderen Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst das Wärmeleitmittel
speziell für
Anordnungen, bei denen ein längeres
Kochen erforderlich ist, einen Streifen aus Kupfer oder aus einem
anderen Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit,
der in thermischem Kontakt mit dem Sumpf, höchst vorzugsweise mit der Basis
des Sumpfes, angeordnet ist und der sich an einer von dem Sumpf
entfernten Stelle mit dem thermisch ansprechenden Mittel in thermischem
Kontakt befindet. Die Kochzeit kann für besondere Anwendungen variiert
werden, indem das thermisch ansprechende Mittel an Stellen, die
näher zu
dem Sumpf liegen oder weiter von dem Sumpf entfernt sind, mit dem
Streifen in thermischen Kontakt gebracht wird.
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Vorzugsweise umfasst das thermisch
ansprechende Mittel einen Bimetall- oder ähnlichen Aktuator wie beispielsweise
ein Memory-Metall, das wirksam ist, um nach dem Erreichen einer
vorgegebenen Temperatur eine Gruppe von elektrischen Kontakten,
zum Beispiel jene eines Mikroschalters, zu öffnen. Der hier verwendete
Begriff "Bimetall-Aktuator" soll alle diese
Aktuatoren umfassen.
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Vorzugsweise ist das thermisch ansprechende
Mittel konfiguriert für
eine automatische Rückstellung,
sobald seine Temperatur unter eine vorgegebene Rückstellungs-Temperatur abfällt. Dies
ermöglicht ein
automatisches erneutes Aufkochen der Flüssigkeit in dem Gefäß, falls
zum Beispiel frisches kaltes Wasser in das Gefäß nachgefüllt oder das Gefäß übernacht
abgeschaltet wird und die Flüssigkeit
dann abkühlt,
so dass bei erneutem Anschalten des Gefäßes das Element ohne eine notwendige
manuelle Rückstellung
des Systems automatisch mit Strom versorgt wird.
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Höchst
vorzugsweise ist das thermisch ansprechende Mittel ferner derart
ausgebildet, dass es manuell rückstellbar
ist, sobald es sich unter seine "Unterbrechungs"-Temperatur abkühlt. Ein
Beispiel eines solchen Mittels wäre
ein durch einen Bimetall-Aktuator betätigter Mikroschalter mit Schnappfunktion,
der innerhalb seiner "Hysterese" manuell rückstellbar
ist. Sobald der Bimetall-Aktuator eine vorgegebene "Unterbrechungs"-Temperatur erreicht, reicht
seine Durchbiegung aus, um den Mikroschalter aus seinem stabilen 'geschlossenen' Zustand in seinen
stabilen 'offenen' Zustand schnappen
zu lassen. Hat sich der Bimetall-Aktuator einmal unter seine "Unterbrechungs"-Temperatur abgekühlt, lässt sich der
Mikroschalter manuell zurückstellen,
d. h. indem der Benutzer Kraft auf den Mikroschalter ausübt, so dass
dieser sich von seinem geöffneten
in seinen geschlossenen Zustand bewegt. Erfolgt keine manuelle Rückstellung,
kühlt der
Bimetall-Aktuator weiter ab und erreicht schließlich seine Rückstell tmperatur,
bei der er sich ausreichend weit durchgebogen hat, um eine automatische
Rückstellung
des Mikroschalter zu veranlassen.
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Vorzugsweise hat das Gefäß Mittel
zum Variieren der Kochzeit von Flüssigkeit. Bei den vorstehend
beschriebenen Anordnungen können
solche Mittel Mittel zum Variieren des Einstellungspunkts des Mikroschalters
umfassen, wodurch eine größere oder
kleinere Durchbiegung (und somit ein Temperaturanstieg) des Bimetall-Aktuators
notwendig ist, um die Schaltkontakte zu unterbrechen.
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Wie vorstehend erwähnt, muss
bei Airpots das Wasser, nachdem es gekocht hat, auf einer vorgegebenen
Temperatur (z. B. auf rund 92°C)
gehalten werden. Deshalb hat das Gefäß vorzugsweise auch eine Siedesteuerung/regelung,
die betätigbar ist,
um die Flüssigkeit
in dem Gefäß nach dem
Kochen auf einer vorgegebenen Temperatur zu halten.
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Wie oben angegeben, kann die Kochsteuerung/regelung
auch so konfiguriert sein, dass sie nach dem Abkühlen unter ihre Betriebstemperatur eine
manuelle Rückstellung
zulässt,
so dass die Flüssigkeit
in dem Gefäß während des
Siedens noch einmal aufgekocht werden kann, falls dies notwendig
ist.
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Wünschenswert
ist auch, die Siedesteuerung/regelung derart auszubilden, dass das
Gefäß während des
Siedens im wesentlichen geräuschlos ist,
um zu vermeiden, dass der Benutzer des Gefäßes gestört wird. Deshalb ist die Siedesteuerunglregelung
vorzugsweise so ausgebildet, dass sie dem Element Energie in ausreichend
kurzen Stößen zuführt, so
dass im wesentlichen kein hörbares
Heizgeräusch
erzeugt wird.
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Die maximale Länge eines ohne Entstehung eines
Heizgeräusches
zuführbaren
Energiestoßes lässt sich
empirisch bestimmen, doch kann zum Beispiel eine Zeit kürzer als
6 Sekunden typisch sein.
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Die Wahrscheinlichkeit einer Geräuschbildung
wird reduziert, wenn die Wärme über einen
relativ großen
Bereich der Gefäßbasis angewandt
oder verteilt wird, wenn zum Beispiel eine thermische Diffusionsplatte
aus Aluminium oder dergleichen, an der ein übliches ummanteltes Heizelement
montiert ist, an der Basis vorgesehen ist. Die thermische Diffusion unterbindet
zum Beispiel stellenweise Wärmekonzentrationen
und daher stellenweises Kochen, das Geräusche hervorrufen kann.
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Die Siedesteuerung/regelung sollte
daher in der Lage sein, Energie in kurzen Stößen zuzuführen, wann immer die Temperatur
der Flüssigkeit
in dem Gefäß unter
einen gewünschten
Wert sinkt. Während diese
Temperatur auf vielfältigen
konventionellen Wegen ohne weiteres gefühlt/erfasst werden kann, um
den Siedezyklus zu beginnen, wird man, da die Energie nur in kurzen
Stößen zuzuführen ist,
verstehen, dass die Temperatur der Flüssigkeit während der Erwärmungszeit
nur sehr leicht oder überhaupt nicht
ansteigt, wenn eine ausreichend große thermische Verzögerung zwischen
dem Element und dem Gefäß vorhanden
ist, wie das zum Beispiel der Fall sein kann, wenn ein konventionelles
ummanteltes Heizelement mit einer relativ hohen Wärmekapazität verwendet
wird, das an einer thermischen Diffusionsplatte unter der Basis
des Gefäßes montiert
ist. Demzufolge arbeitet die Siedesteuerung/regelung hauptsächlich,
um die Energiezufuhr zu dem Heizelement in Reaktion auf Mittel zu
unterbrechen, die repräsentativ
sind für
den Betrag der dem Element zuzuführenden
Energie, anstatt in Reaktion auf die Temperatur der Flüssigkeit.
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In der bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Siedesteuerung/regelung einen Bimetall-Aktuator, der
auf die Temperatur der Flüssigkeit
in dem Gefäß anspricht,
so dass er, wenn die Temperatur unter eine gewünschte Temperatur abfällt, wirksam
wird, um eine Gruppe von Schaltkontakten zu schließen, damit
Energie zu dem Element geleitet werden kann, und Mittel zum raschen
Erwärmen
des Aktuators auf eine Temperatur, bei welcher der Aktuator wirksam
wird, um die Kontakte, wenn sie geschlossen sind, zu öffnen.
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Der Aktuator muss die Temperatur
der Flüssigkeit
in dem Gefäß nicht
direkt fühlen,
sondern kann sich mit dieser in thermischem Kontakt befinden. Zum
Beispiel kann der Aktuator die Umgebungstemperatur unter der Basis
des Gefäßes, die repräsentativ
ist für
die Temperatur der Flüssigkeit, fühlen. Die
einer gewünschten
Temperatur der Flüssigkeit
entsprechende Temperatur des Aktuators kann empirisch bestimmt werden.
Dies berücksichtigt auch
die Wärmekapazität der Basisregion
usw.
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Es können verschiedene Wege für ein rasches
Erwärmen
des Aktuators ins Auge gefasst werden. Zum Beispiel kann der Aktuator
in thermischem Kontakt mit dem Element selbst montiert sein, so dass
er direkt durch das Element erwärmt
wird. Alternativ dazu kann der Aktuator mit einem 'Heiz'-Beschleuniger wie
einem Heiz-Substrat versehen sein, das nur während der Energiespeisung des
Elements mit Energie versorgt wird. Vorzugsweise jedoch wird der
Aktuator durch den Elementstrom selbst, der durch den Aktuator hindurchfließt, resistiv
erwärmt. Der
Heizzyklus wird dann durch den Heizstrom, das Aktuator-Material
und seine Betriebstemperatur bestimmt. Vorzugsweise ist der Aktuator
ein Bimetall-Aktuator mit Schnappfunktion zum Beispiel des in dem
Dokument GB-A-657434
beschriebenen Typs. Solche Aktuatoren sind schalenförmig und
kehren ihre Wölbung
bei Erreichen einer vorgegebenen oberen Temperatur um und kehren
zurück
zu ihrer ursprünglichen
Wölbung,
wenn sie unter eine vorgegebene Temperatur, d. h. Rückstelltemperatur,
fallen.
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Dadurch umfasst die bevorzugte Siedesteuerung/regelung
einen Bimetall-Aktuator, der wirksam ist, um eine Gruppe von elektrischen
Kontakten zu schließen,
um Energie zu dem Heizelement des Gefäßes zu leiten, wenn die Temperatur
der Flüssigkeit in
dem Gefäß unter
einen vorgegebenen Wert abfällt, wobei
diese Energie durch den Aktuator fließt, um ihn auf eine Unterbrechungs-Temperatur
zu erwärmen, bei
welcher der Aktuator wirksam wird, um die Kontakte wieder zu öffnen.
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Während
es möglich
wäre, die
Kochsteuerung/regelung und die Siedesteuerungen/regelungen als völlig unabhängige Einheiten
vorzusehen, sind sie vorzugsweise zu einer integralen Baugruppe
zusammengefasst.
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Die jeweiligen Aktuatoren können Bimetall-Aktuatoren
wie oben beschrieben umfassen. Daher kann in einer besonders bevorzugten
Ausführungsform
der erste Aktuator einen auf einen Mikroschalter wirkenden Bimetall-Aktuator
und der zweite Aktuator einen Bimetall-Aktuator umfassen, der mit der
zweiten Gruppe von Schaltkontakten in Reihe geschaltet ist, um durch
den Strom erwärmt
zu werden, der durch die Schaltkontakte fließt, wenn sie geschlossen sind.
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Höchst
vorzugsweise ist der feste Kontakt eines jeden Schaltkontaktpaares
an einer gemeinsamen Kontaktplatte montiert, an der höchst vorzugsweise
auch einer der Anschlüsse
der Einheit vorgesehen oder montiert ist.
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Vorzugsweise sind die Komponenten
der Einheit übereinander
geschichtet, um für
eine besonders kompakte Anordnung zu sorgen. Höchst vorzugsweise sind die
Komponenten an einem Isolierzapfen montiert, mit isolierenden Abstandshaltern zwischen
den leitenden Teilen. Der Zapfen kann an einem Kunststoff Formteil
vorgesehen sein, das zum Beispiel auch zur Befestigung eines Mittels
zum Einstellen der Betriebspunkte der Aktuatoren und möglicherweise
auch als ein elektrischer Verbinder für das Gefäß dienen kann.
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Die vorstehende Ausführungsform
schlägt die
Verwendung eines einzigen Heizelements sowohl zum Erwärmen der
Flüssigkeit
in dem Gefäß bis zum Kochen
als auch zum anschließenden
Halten der Flüssigkeit
auf einer gewünschten
Temperatur vor. Jedoch ist die Erfindung nicht auf solche Anordnungen
beschränkt.
Die Erfindung kann daher auch auf Anordnungen angewandt werden,
bei denen ein Siedeelement mit einer niedrigeren Wattleistung die Flüssigkeit
nach dem Aufkochen auf der gewünschten
Temperatur hält.
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Vorzugsweise kann die Kochsteuerung/regelung
bei solchen Anordnungen die vorstehend beschriebenen Merkmale aufweisen,
und die jeweilige Kochsteuerung/regelung und Siedesteuerung/regelung
sind, wie oben beschrieben, parallel angeordnet und so, dass sich
die Kochsteuerung/regelung während
des Siedens nicht zurückstellt.
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Die Wattleistung und Wattdichte des
Siedeelements werden so gewählt,
dass sie weit niedriger sind als bei Verwendung eines einzelnen
Elements. Zum Beispiel kann die Wattleistung des Siedeelements im
Bereich von 50 W liegen, verglichen mit angenommen 700 W für das volle
Heizelement. Es wird weiterhin bevorzugt zu veranlassen, dass die
Siedesteuerung/regelung in Reaktion auf einen anderen Parameter
als die Wassertemperatur abschaltet. In der vorherigen Ausführungsform
wurde vorgeschlagen, dass die 'Unterbrechungs'-Temperatur der Siedesteuerung/regelung
von dem Heizkörper
als solchem oder von der Wärme,
die durch den Strom erzeugt wird, der durch einen Akutator in der
Steuerung/Regelung fließt,
gefühlt/erfasst
wird. Bei einer Anordnung, bei der ein separates Siedeelement verwendet
wird, würde
der einen beliebigen Aktuator durchfließende Strom nicht ausreichen,
um eine wesentliche Erwärmungswirkung
in dem Aktuator zu erzeugen. Deshalb also wird die 'Unterbrechungs'-Temperatur der Siedesteuerung von der
Element-Temperatur selbst gefühlt/erfasst.
Ein Aktuator kann daher in thermischem Kontakt mit einem Bereich
des Siedeelements angeordnet sein, um dadurch erwärmt zu werden.
Falls erforderlich, kann eine angemessene thermische Verschiebung
zwischen dem Element und dem Aktuator eingeführt werden, indem zum Beispiel
ein Wärmeweg
wie ein Wärmeleitelement
zwischen das Element und den Siede-Aktuator geschaltet wird. Wie in der
vorherigen Ausführungsform
fühlt der
Aktuator, wenn das Siedelement durch die Siedesteuerung/regelung
abgeschaltet wird, die Wassertemperatur über den Leitweg, und diese
Temperatur bestimmt, wann sich die Siedesteuerung/regelung zurückstellt.
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Der Siede-Aktuator kann ein Bimetall-Kriechaktuator,
der einen Mikroschalter betätigt,
oder ein Bimetall-Aktuator mit Schnappfunktion sein. Vorzugsweise
jedoch ist der Aktuator ein Bimetall-Kriechaktuator, der einen Mikroschalter
betätigt,
da dieser ohne weiteres die Einstellung einer variablen Siedetemperatur
erlaubt, indem der Einstellpunkt des Mikroschalters geändert wird.
Deshalb sind sowohl die Siedesteuerung/regelung als auch die Kochsteuerung/regelung
in einer besonders bevorzugten Ausführungsform einstellbar.
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Die jeweilige Kochsteuerung/regelung
und Siedesteuerung/regelung können
wie bei der Kochsteuerung/regelung in der vorherigen Ausführungsform
als Komponentenpaket ausgebildet sein. Die Steuerungen/Regelungen
können
durch einen gemeinsamen elektrischen Anschluss verbunden sein, um
eine integrierte Koch- und Siedeschalteinheit zu bilden, die in
einem Formteil montiert werden kann.
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Die elektrische Verbindung zur Steuer/Regeleinheit
kann zum Beispiel eine Standard-Eingangssteckeranordnung sein, die
mit der Steckfassung eines Stromkabels für das Gefäß in Eingriff gebracht wird.
Vorzugsweise jedoch ist die Verbindung ein sogenannter schnurloser
Verbinder für
den Eingriff mit einem entsprechenden Anschlussteil an einer Basis
für das
Gefäß. Höchst vorzugsweise
ist der Verbinder allgemein in der Mitte der Basis des Gefäßes angeordnet
und entspricht dem Typ, der die Herstellung einer elektrischen Verbindung
erlaubt, ungeachtet der relativen Drehorientierung des Gefäßes und
der Basis. Ein derartiger Verbinder ist in dem Dokument WO 95/08204
dargestellt. Vorzugsweise sind die elektrischen Teile des Verbinders
mit einem geeignet geformten Bereich der Steuer/Regeleinheit zusammengesetzt,
um für
eine integrierte Steuer/Regel- und Verbindereinheit zu sorgen.
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Wie vorstehend erwähnt, wird
eine Anbringung des Verbinders allgemein in der Mitte der Basis der
Gefäßes bevorzugt.
Wenn jedoch in der Mitte der Gefäßbasis ein
Sumpf vorgesehen ist, kann dieser die Positionierung des Verbinders stören, was
möglicherweise
zu einer sehr tiefen Steuerung/Regelung führt, was aus Stabilitätsgründen nicht
wünschenswert
ist. Deshalb ist der Sumpf vorzugsweise von der Gefäßachse versetzt,
wobei der Verbinder von dem Sumpf seitlich versetzt ist.
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Vorzugsweise ist der Sumpf in der
Mitte der Heizplatte angeordnet, und die Heizplatte selbst ist von
der Achse des Gefäßes versetzt.
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Die jeweiligen Schaltkomponenten
der Steuerungen/Regelungen können
alle in einem Formteil vorgesehen sein, das an der Basis des Gefäßes montiert
werden kann.
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Das Formteil selbst kann direkt an
der Basis des Gefäßes montiert
sein oder an einer Montageplatte, die an der Basis des Gefäßes angebracht
ist und ein Paar voneinander beabstandeter Bimetall-Aktuatoren aufweist,
die an ihr befestigt sind und die im Fall einer Überhitzung des Elements betätigtbar
sind, um die Gruppe der Überhitzungs-Schaltkontakte
in der Stromleitung zu dem Element zu öffnen. In einem solchen Fall
sind die Überhitzungs-Aktuatoren
effektiv indirekt an dem Formteil montiert. Eine derartige Anordnung
ist im weiteren Sinne in dem Dokument WO 95/34187 beschrieben.
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Als Alternative können ein oder mehrere Aktuatoren
direkt an dem Formteil montiert sein, für einen Eingriff mit der Basis
des Gefäßes.
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Vorzugsweise sind die elektrischen Überhitzungs-Kontakte
netz- und sternpunktseitig in der Stromzuleitung zu dem Element
vorgesehen. Weiterhin bevorzugt ist ein Kontakt einer der Gruppen
von elektrischen Kontakten Teil der vorstehend beschriebenen kombinierten
Koch/Siede-Steuer/Regeleinheit, die vorzugsweise an deren gemeinsamer
Kontaktplatte vorgesehen ist.
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In der bevorzugten Ausführungsform
ist das Heizelement an einer Platte gebildet, die zum Beispiel durch
den in dem Dokument WO 90/18331 beschriebenen Mechanismus in der
Basis insbesondere eines Kunststoff Gefäßes montiert ist. In diesem Fall
sind Befestigungsmittel vorzugsweise an dem Gefäß rund um den Heizkörper vorgesehen,
um die Steuer/Regeleinheit aufzunehmen.
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Die Steuerung/Regelung kann zusammen mit
einem Basis-Abdeckteil für
das Gefäß an der
Basis des Gefäßes montiert
sein. Auf diese Weise lassen sich die Steuerung/Regelung und die
Basisabdeckung gleichzeitig an dem Gefäß befestigen.
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Das Basisteil könnte zum Beispiel eine Basisplatte
sein, die sich über
den Boden des Gefäßes erstreckt,
um den Zugriff auf die Steuerung/Regelung zu verhindern, oder es
könnte
zum Beispiel ein Ring sein, der so ausgebildet ist, dass er einen
unteren äußeren Teil
des Gefäßes bildet.
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Bei der vorstehend beschriebenen
Dualelement-Anordnung, bei welcher zwei Elemente vorgesehen sind,
wovon eines arbeitet, um die Flüssigkeit nach
dem Kochen auf einer gewünschten
Temperatur zu halten, wäre
es zum Beispiel möglich,
zwei Heizgürtel
in bekannter Weise vorzusehen.
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Vorzugweise jedoch umfassen das Hauptelement
und das Siedeelement sogenannte Dickfilm-Heizelemente des Typs mit
einer Widerstandsheizspirale, die auf einem Isoliersubstrat verlegt
ist.
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Es können separate Spiralenteile
mit jeweiligen Anschlüssen
an beiden Enden vorgesehen sein, doch ist vorzugsweise eine einzige
Spirale mit Anschlüssen
an ihren Endabschnitten vorgesehen, mit einem Zwischenanschluss,
der das Element effektiv in einen Haupt-Heizabschnitt und einen
Siede-Heizabschnitt unterteilt.
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Der Widerstand des Haupt-Heizabschnitts kann
relativ gering sein, um eine relativ hohe Heizwirkung zu erzeugen,
während
der Widerstand des Siede-Abschnitts relativ hoch sein kann, um eine
relativ geringe Heizwirkung zu erzeugen.
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Deshalb kann das Haupt-Heizelement
mit den üblichen
angenommen 700 W und das Siede-Heizelement mit etwa 50 W bemessen
sein. Die Wattdichte des Hauptelements kann ziemlich hoch sein,
zum Beispiel etwa 50–60
Wcm–2,
doch jene des Siedeelements sollte niedrig gewählt werden, um hörbare Heizgeräusche zu
vermeiden. Ein üblicher Wert
wäre etwa
5–6 Wcm–2.
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Das Element kann so ausgelegt sein,
dass im 'Siede'-Modus sowohl der
Haupt-Heizabschnitt
als auch der Siede-Abschnitt der Spirale bestromt werden. Jedoch
ist die in dem Hauptabschnitt erzeugte Heizwirkung angesichts des
Gesamtwiderstands der Spirale verglichen mit der Heizwirkung des
Siedeabschnitts relativ gering.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
kann das Haupt Heizelement allgemein in der Mitte der Basis des
Gefäßes um den
Sumpf der Basis angeordnet sein, wobei das Siedeelement um dessen
Umfang herum angeordnet ist.
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Der Aktuator der Siedesteuerung/regelung kann
in thermischem Kontakt mit dem Siedeelement angeordnet sein. Zum
Beispiel kann ein Streifen aus wärmeleitendem
Material wie Kupfer derart angeordnet sein, dass dieser über einem
Abschnitt des Siedeelements liegt.
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Wenn sogenannte Dickfilm-Heizelemente verwendet
werden, können
die elektrischen Verbindungen zu der Spirale auf eine beliebige
geeignete Weise hergestellt werden. Vorzugsweise jedoch wird der
Kontakt durch ein elastisches Kontaktmittel hergestellt, das an
den Endabschnitt der Spirale gedrückt wird. Höchst vorzugsweise wird ein
elastisches/federndes Kontaktmesser an die Spi rale gedrückt. Bevorzugt
ist das freie Ende des Messers so umgebogen, dass das Ende des Messers
einen Linienkontakt mit dem Anschlussabschnitt der Spirale herstellt.
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Vorzugsweise wird der Kontakt an
die Spirale gedrückt,
wenn die Steuerung/Regelung an dem Gefäß montiert wird. Dies kann
einfach dadurch bewirkt werden, dass man den Kontakt von der Steuerung/Regelung
vorspringen lässt,
um an der Spirale anzugreifen, während
die Steuerung/Reglung an dieser montiert wird. In einer besonders
bevorzugten Anordnung jedoch wird der Kontakt durch eine Schwenkanordnung,
bei der ein von dem Kontakt entferntes Schwenkelement an dem Heizelement
angreift und den Kontakt um einen Hebelpunkt an der Steuerung/Regelung
in federnden Eingriff mit der Spirale bringt, in mit der Spirale
gedrückt.
Dies ist insofern eine vorteilhafte Anordnung, als sie die Erzeugung
einer größeren Kontaktkraft
an der Spirale erlaubt, als dies beispielsweise mit einem freitragend befestigten
Kontaktmesser möglich
wäre.
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Bei bestehenden Airpot-Designs ist
ein eine Flüssigkeit
enthaltendes inneres Gefäß von einem radial äußeren Gehäuse umschlossen.
Die Basis des Gefäßes ist
normalerweise mit einer Anzahl von montierten Halterungen versehen,
die zur Aufnahme von Befestigungsschrauben oder anderen Befestigungselementen
für das
Gehäuse
an die Basis geschweißt
sind. Dies ist aber teuer und mühsam,
und in einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst das Gefäß einen
eine Flüssigkeit
enthaltenden inneren Bereich und ein radial beabstandetes Gehäuse, das direkt
oder indirekt an einem Montageelement für eine thermisch empfindliche
Steuerung/Regelung montiert ist, welches wiederum an der Basis des
Gefäßes oder
an der Steuerung/Regelung selbst befestigt ist.
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Bei einer solchen Anordnung können die Montageplatte,
wie oben beschrieben, oder das Kunststoff-Formteil selbst Stellen
für die
Aufnahme von Befestigungsmitteln für das Gehäuse aufweisen, das in seiner
Position festgeklemmt werden kann.
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Vorzugsweise hat das innere Gefäß einen umfangsseitigen
Flansch an seinem oberen Ende, um die Oberkante des Gehäuses beispielsweise
unter Zwischenlage eines Dichtungsrings anzuordnen und aufzunehmen.
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Auch bei bestehenden Airpot-Designs
sind sowohl das eine Flüssigkeit
enthaltende Innengefäß als auch
das Außengehäuse normalerweise
metallisch, üblicherweise
aus einer Walzblechkonstruktion. Solche Konstruktionen sind teuer
in der Herstellung und bedeuten beispielsweise, dass die Designs
eher wenig ansprechend sind. Ferner ist die Wärmeisolierung des Gefäßes dürftig, was
eine mögliche
Energieverschwendung bedeutet.
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In einer weiter bevorzugten Ausführungsform
umfasst das Gefäß einen
eine Flüssigkeit
enthaltenden inneren Bereich und ein mit einem radialen Abstand
um den inneren Bereich herum angeordnetes Gehäuse, wobei der innere und der äußere Bereich
aus Kunststoff hergestellt sind.
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Dadurch wird ein Isolierraum zwischen
dem inneren und dem äußeren Kunst
stoffbereich gebildet, der für
eine bessere Isolierung sorgt.
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Um die Herstellungskosten zu senken,
sind der innere und der äußere Bereich
vorzugsweise integral als ein einziges Bauteil geformt.
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Bevorzugt ist der äußere Bereich
durch Rippen versteift, die sich zwischen dem inneren und dem äußeren Gehäuse erstrecken.
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Weiterhin bevorzugt hat das innere
Gefäß in seiner
Basis eine Öffnung,
die durch eine Heizvorrichtung für
das Gefäß verschlossen
ist. Zum Beispiel kann die Basis als eine beheizte Platte ausgebildet sein,
die in der Basis montiert ist.
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Um das Entnehmen von Flüssigkeit
aus dem inneren Gefäß zu erleichtern,
kann die Basis des Gefäßes mit
einem Auslass für
die Verbindung mit einem Entnahmerohr versehen sein, das mit einem Auslass
zu dem Gefäß verbunden
ist. Wenn der Innenraum des Innengefäßes unter Verwendung bekannter
Mittel unter Druck gesetzt wird, kann die Flüssigkeit durch die Basis des
Gefäßes in das
Entnahmerohr abgeleitet werden. Das Entnahmerohr kann integral mit
dem Gehäuse
geformt sein.
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Vorzugsweise hat der äußere Bereich
einen von oben nach unten verlaufenden Schlitz, der das Einsetzen
einer Füllstands-Sichtanzeige
erlaubt.
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Eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung wird nunmehr anhand lediglich eines Beispiels unter
Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben. Darin zeigt:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine
weitere perspektivische Ansicht, wobei jedoch der Deutlichkeit halber
einige Komponenten abgeschnitten sind;
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3 eine
Draufsicht auf die Ausführungsform
der 1 und 2, wobei bestimmte Komponenten
der Deutlichkeit halber weggenommen sind;
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4 eine
vertikale Schnittansicht entlang der Linie IV-IV von 3;
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5 die
Schaltkomponenten der Ausführungsform
in weiterem Detail;
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6 den
Einstellmechanismus der Ausführungsform
der 1 bis 5 in weiterem Detail;
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7 ein
Verfahren zum Montieren des Gehäuses
eines erfindungsgemäßen Gefäßes;
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8 eine
noch weitere Ausführungsform der
Erfindung;
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9 eine
perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer Steuerung/Regelung gemäß der Erfindung;
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10 eine
aufgeschlossene Unteransicht der Steuerung/Regelung von 8, die an der Basis eines
Gefäßes montiert
ist;
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11 die
Steuerung/Regelung von 9, wobei
der Deutlichkeit halber bestimmte Komponenten weggelassen sind;
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12 die
Komponenten von 10 in
einer anderen Orientierung;
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13a–13c einen Schnitt durch einen
ersten Kontakt der Steuerung/Regelung in verschiedenen Stadien des
Betriebs;
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14a–14c einen Schnitt durch einen zweiten
Kontakt der Steuerung/Regelung in verschiedenen Stadien des Betriebs;
-
15 ein
Zwischenstadium der Montage der Steuerung/Regelung an der Basis
des Gefäßes;
-
16 eine
schematische Darstellung einer Abdeckung für die Basis;
-
17 einen
Heizkörper,
an dem die Erfindung verkörpert
ist; und
-
18 ein
Schaltdiagramm des Heizelements der 9–17.
-
Bezugnehmend auf die 1 bis 4 umfasst ein
Airpot 2 (mit der Unterseite nach oben gekehrt dargestellt)
ein äußeres Gehäuse 4 und
ein eine Flüssigkeit
enthaltendes inneres Gefäß 6.
Das Flüssigkeitsgefäß 6 ist
aus rostfreiem Stahl hergestellt, und an seiner Basis ist eine ringförmige thermische Diffusionsplatte 8 aus
Aluminium oder einer Aluminiumlegierung vorgesehen, die ein konventionelles ummanteltes
Heizelement 12 trägt,
dessen Leistung mit etwa 700 W bemessen ist und das zum Beispiel mit
einer 100 V-Versorgungspannung zu benutzen ist. Eine teilweise offene
Abdeckung 14 ist über
dem Boden des Gefäßes vorgesehen
und mit einer Nut 16 für
die Aufnahme von Lagern versehen, so dass das Gefäß auf eine
drehbare Basis gesetzt werden kann.
-
Wie in 4 am
deutlichsten zu erkennen ist, ist die Basis 8 des Gefäßes 6 mit
einem relativ kleinen Sumpf 18 versehen, der in der Mitte
der Basis angeordnet ist und um welchen herum die Diffusionsplatte 10 angeordnet
ist. Das Volumen dieses Sumpfes 18 ist verglichen mit dem
Gefäßvolumen
insgesamt relativ gering. Der Sumpf 18 hat eine Lippe 19, die
angeordnet ist, um konvektierte Flüssigkeit von dem Sumpf 18 weg
zu lenken.
-
An der Basis 8 ist eine
integrierte Steuer/Regeleinheit 20 montiert, die eine Anzahl
verschiedener Steuer/Regelfunktionen für den Airpot 2 ausführt.
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Die Steuer/Regeleinheit 20 umfasst
eine Montageplatte 22, die ein Pressteil aus weichem unlegierten
Stahl ist. Die Montageplatte 22 ist durch einen Vielzahl
von Montageöffnungen 24 an
der thermischen Diffusionsplatte 10 befestigt. Ein Paar
von Bimetall-Aktuatoren 26 mit Schnappfunktion ist an einer
Fläche
der Montageplatte 22 angebracht, so dass die Montageplatte 22,
sobald sie einmal an der thermischen Diffusionsplatte 10 montiert
ist, in einem guten thermischen Kontakt mit der Diffusionsplatte
liegt. Ein Kunststoff Formteil 28 ist an der anderen Fläche der
Montageplatte 22 montiert, durch eine oder mehrere Nasen 30,
die an der Montageplatte 22 vorgesehen sind, sich durch
entsprechende Öff nungen
in dem Formteil erstrecken und umgebogen sind, um das Formteil in
seiner Position zu sichern.
-
Das Formteil 28 hat allgemein
die Form eines flachen V, wobei ein Arm 32 einen elektrischen Verbinder 34 und
der andere Arm 114 einen Einstellmechanismus 112 für die Steuerung/Regelung
trägt, wie
das weiter unten beschrieben wird. Der Verbinder 34 ist
von der Achse des Arms 33 versetzt, so dass, wenn der Einstellmechanismus
für eine
Betätigung durch
den Benutzer nach vorne weist, der Verbinder 34 versetzt
ist, so dass der Airpot dicht an eine Wand geschoben werden kann,
ohne dass der Verbinder 34 stört.
-
Der Arm 32 des Formteils
ist gegabelt und ist an seinem entfernten Ende 32 mit dem
elektrischen Verbinder 34 für die Verbindung mit einem
nicht dargestellten Stecker versehen. An die inneren Enden von Netzleiter-
und Sterpunktleiterstiften 36, 38 sind Netzleiter
und Sternpunktleiter 40, 42 genietet, wobei diese
Leiter in Form von Streifen vorgesehen sind, die in Kanälen 44, 46 verlaufen,
die in dem Formteil ausgebildet sind. Ein Erdungsleiter 41 ist
an einem Ende an einen Erdungsstift 37 und an seinem anderen
Ende an einen Bereich der Montageplatte 22 genietet. Die
gegenüberliegenden
Enden der Leiter 40, 42 sind mit jeweiligen elektrischen
Kontakten 48, 50 versehen und können durch
Schubstangen 52, die bei einer Überhitzung der Gefäßbasis durch
die Bimetall-Aktuatoren 26 betätigbar sind, durchgebogen werden.
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Der elektrische Kontakt 48 an
dem Sternpunktleiter 42 wird von einem festen Kontakt 54,
der an einer weiteren Schalteinheit 56 vorgesehen ist,
die an dem Formteil 28 montiert ist und deren Ausgangsanschluss 60 durch
(nicht dargestellte) Mittel mit einem Anschluss des Heizelements 12 verbunden
werden kann, weg durchgebogen. Der elektrische Kontakt 50 an
dem anderen Leiter 40 schließt elektrischen Kontakt mit
einem festen Kontakt an einem weiteren Anschlusselement 62,
das in dem Formteil 28 montiert und mit dem anderen Anschluss
des Heizelements verbunden ist.
-
Die Schalteinheit 56 umfasst
zwei elektrische Schalter 64, 66, die elektrisch
parallel zueinander angeordnet sind. Der erste Schalter 64 kommt nach
einer bestimmten Verzögerungszeit
ab dem Kochen der Flüssigkeit
in dem Gefäß zum Einsatz,
um die Stromzufuhr zu dem Element 12 zu unterbrechen. Der
andere Schalter 66 arbeitet als Siedesteuerung/regelung,
um die Flüssigkeit
in dem Gefäß, nachdem
sie gekocht hat, auf einer vorgegebenen Temperatur zu halten.
-
Wie am deutlichsten in 4 zu erkennen ist, hat das
Formteil 28 einen Zapfen, an dem die verschiedenen Schaltkomponenten übereinander
geschichtet sind. Die Komponenten der Kochsteuerung/regelung und
der Siedesteuerung/regelung erstrecken sich allgemein in entgegengesetzten
Richtungen von dem Zapfen 68 weg. Die Komponenten der Siedesteuerung/regelung
umfassen einen Befestigungsort 72 für einen Bimetall-Aktuator 74 mit Schnappfunktion.
Der Befestigungsort 72 ist integral mit dem Eingangsanschluss 58 der
Einheit gebildet, an deren anderem Arm 70 der Schaltkontakt 54 montiert
ist. Der Bimetall-Aktuator 74 entspricht einem Typ, wie
dieser in dem Dokument GB-A-657434
beschrieben ist, das heißt
er ist schalenförmig
und kehrt seine Wölbung
beim Anstieg seiner Temperatur über eine
vorgegebene Temperatur um und er kehrt zu seiner ursprünglichen
Konfiguration zurück,
wenn die Temperatur unter eine untere vorgegebene Temperatur sinkt.
In diesem Fall sind diese Temperaturen etwa 90° bzw. 82°. Er ist relativ dünn (z. B.
0,2 mm dick) und ist aus einem hochohmigen Material hergestellt,
was bedeutet, dass dieses sich sehr rasch erwärmt, wenn es von einem Strom
durchflossen wird. Der Aktuator 74 umfasst einen elektrischen
Kontakt 76, der an einem zentralen Schenkel 78 des
Aktuators 74 montiert ist. Dieser Kontakt ist angeordnet, um
den Kontakt mit einem feststehenden elektrischen Kontakt 80,
der an einem von dem Befestigungsort für den Aktuator durch eine Isolierscheibe 84 elektrisch
isolierten Kontaktträger 82 montiert
ist, herzustellen oder zu unterbrechen. Die Trägerplatte 82 bildet
auch eine gemeinsame Komponente mit dem Kochsteuerungs/regelungs-Schalter 64,
indem sie dessen feststehenden Kontakt 86 trägt.
-
Ferner ist dieser Träger so gebildet,
dass er einen Ausgangsanschluss 60 der Steuer/Regeleinheit
bildet.
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Der Kochsteuerungs/regelungs-Schalter
umfasst den Kontakt 86, der angeordnet ist, um eine elektrische
Verbindung mit einem beweglichen Kontakt 88 herzustellen,
der an einem beweglichen Arm 90 eines Mikroschalters 92 mit
Schnappfunktion montiert ist. Dieser Mikroschalter ist aus einem
einzigen Stück
Material hergestellt, das in die geeignete Form gebogen und an einem
Ende zwischen dem Befestigungsort für den Bimetall-Aktuator 74 und
der Isolierscheibe 84 befestigt ist. Der bewegliche Arm des
Mikroschalters ist durch eine C-Feder 94 in eine von zwei
stabilen Positionen vorgespannt. Das von seinem Befestigungsort
entfernte Ende des Mikroschalters wird über eine keramische Schubstange 96 beaufschlagt,
die sich in einer Öffnung 98 in
einem Kriech-Bimetall 100 befindet, das in dem Komponentenpaket
montiert und durch eine weitere Isolierscheibe 102 von
der gemeinsamen Trägerplatte 82 isoliert
ist.
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Elektrische Energie wird über den
Kontakt 54 durch den Einlassanschluss 58 in die
Schalteinheit 50 und von dort sowohl zu dem Bimetall-Aktuator 74 mit
Schnappfunktion als auch dem Mikroschalter 92, die beide
in elektrischem Kontakt mit diesem sind, geleitet. Abhängig von
dem Zustand der jeweiligen Schaltkontakte 76, 80; 86, 80 wird
elektrische Energie zu der gemeinsamen Trägerplatte 82 und so
zu dem Anschluss 60 geleitet, der selbst mit dem Element
des Gefäßes verbunden
ist.
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Der Bimetall-Aktuator 74 ist
so angeordnet, dass er sich, wenn die Steuerung/Regelung in dem Gefäß montiert
ist, in einer gepressten Umschließung 108 befindet,
die in der Montageplatte 22 gebildet ist. Auf diese Weise
wäre der
Aktuator unempfindlich gegen die umgebende Temperatur in der Basis
des anderen Gefäßes.
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Der kriechende und bimetallische
Aktuator 100 ist dagegen durch ein C-förmiges thermisches Leitelement 110 aus
Kupfer, das sich, wie in 4 zu erkennen
ist, in thermischem Kontakt mit der Basis des Sumpfes 18 befindet,
in thermischem Kontakt mit der Basis des Sumpfes 18 montiert.
Dieses Leitelement 110 ist durch eine (nicht dargestellte)
Schraube, die in die Oberseite des Niets 104 eingreift,
an dem Niet 104 befestigt. Dadurch spricht der Bimetall-Aktuator 100 anstatt
auf die Umgebungstemperatur auf die Temperatur der Flüssigkeit
in dem Sumpf 18 an und ist daher in der Lage, den Kochzustand
in dem Gefäß zu fühlen/erfassen.
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Das Formteil 28 sieht auch
eine Befestigung für
einen Einstellmechanismus 122 für den Kochsteuerungs/regelungs-Schalter
vor, der die Wahl einer von zwei Kochzeiten erlaubt und ebenso die Rückstellung
des Kochschalters, sobald dieser einmal zum Einsatz gekommen ist.
Der Einstellmechanismus 122 ist in dem zweiten Arm 114 des
Formteils angeordnet und umfasst eine Einstellschraube 116, die
in einem Träger 118 montiert
ist, der axial verschiebbar in einer Öffnung 120 in dem
Formteil 28 montiert ist. Wie in 6 zu sehen ist, hat der Träger 118 einen
Zapfen 122 zur Aufnahme der Einstellschraube und einen
weiteren Aufnahmevorsprung 124, der über einen Aufnahmezapfen 126 an
dem Formteil 26 geschoben werden kann. Die Einstellschraube 116 wirkt
auf den Mikroschalter, um dessen ursprüngliche Raumposition so zu ändern, dass
eine stärkere
oder schwächere
Biegung (und deshalb ein Temperaturanstieg) des Bimetall-Aktuators 100 erforderlich
ist, um den Mikroschalter zu betätigen.
Der Träger 118 ist
durch eine Federklammer 128, die durch den Niet 104 gehalten
wird, elastisch/federnd montiert. Die Oberfläche des Trägers 118 ist mit Nockenflächen 130 versehen,
die mit Nockenflächen 132 im
Eingriff sind, die an einem Ende eines Rückstellarms 134 vorgesehen
sind. Der Zapfen 122 tritt durch einen Schlitz in diesem
Ende des Rückstellarms 134 hindurch.
Der Rückstellarm
ist auch mit weiteren Nockenflächen 138 versehen,
die mit Nockenflächen 140 im
Eingriff sind, die an einem Schwenkelement 142 vorgesehen
sind, das der Zapfen 126 ebenfalls durchgreift.
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Das Schwenkelement 142 hat
einen Schlitz 144 an seinem anderen Ende, in den ein allgemein als
T förmiges
Element 148 ausgebildeter Zapfen 146 eingreift.
Das T-förmige
Element hat eine zentrale Öffnung 150,
um eine C-Feder 152 aufzunehmen, die mit einer Messerkante 154 an
der Vorderseite der Öffnung
und einer Messerkante in einer herabhängenden Wand 156 des
Formteils 28 (siehe 4)
im Eingriff ist. Das T-förmige
Element ist um eine Messerkante 158 geschwenkt, die in
einer herabhängenden
Säule 160 des
Formteils 28 gebildet ist, die in das V einer in dem Kreuzstück des T
gebildeten Öffnung 162 (siehe 4) eingreift. Ein Paar von
Knöpfen 164, 166 ist
schwenkbar an den Enden des Kreuzstücks des T montiert, so dass
es sich für
eine Bedienung durch den Benutzer durch Öffnungen 168 in dem
Formteil hindurch erstreckt. Die Anordnung ist so, dass, wenn ein
Benutzer den einen oder den anderen der Knöpfe drückt (die eine lange bzw. eine kurze
Kochzeit repräsentieren),
das T-förmige Element 148 um
die Messerkante 158 schwenkt. Sobald sich das T-förmige Element bezogen auf die
C-Feder über
die Mitte bewegt, wird es von der C-Feder mit einer Schnappfunktion
in eine Grenzposition bewegt, in der das Schwenkelement 42 eine
erste Position einnimmt. Aufgrund der interagierenden Nockenflächen 130, 132, 136, 140 an
dem Schwenkelement werden der Rückstellarm 134 und
der Träger
gegen die Kraft der Federklammer 128 entweder weiter nach
unten gedrückt
oder unter der Wirkung der Federklammer 128 nach oben bewegt.
Dies bewirkt, dass die Einstellschraube 116 die Ausgangsposition des
Mikroschalters ändert,
wodurch die Kochzeit geändert
wird, wie oben beschrieben.
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Der Rückstellarm 134 tritt
für eine
Betätigung durch
den Benutzer durch eine weitere Öffnung 170 in
dem Formteil 28 hindurch. Dieser Hebel ist durch (nicht
gezeigte) Federmittel in Richtung auf den Benutzer vorgespannt und
ist so angeordnet, dass der Träger,
wenn der Hebel nach innen gedrückt
wird, durch die Nockenflächen 132 an
seinem anderen Ende und die Nockenflächen 130 an dem Träger 118 durch
die Einstell-Federklammer 128 in eine Richtung zum Schließen der
Mikroschalter-Kontakte 86, 88 bewegt wird.
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Wie in 4 gezeigt
ist, kann eine Neon-Anzeige 172 in einer Öffnung 174 in
dem Formteil 28 angebracht sein. Ein Lichtleiter 176 kann
in diese Öffnung
eingesetzt sein, um dieses Licht zu einer Öffnung in der äußeren Gefäßwand zu
leiten, um einem Benutzer anzuzeigen, dass das Gerät in Betrieb
ist. Ferner können
die Knöpfe 164, 166 so
ausgebildet sein, dass sie Licht leitende oder durchlassende Endabschnitte 178 aufweisen,
die mit Lichtrohren 180 gekoppelt sind. Das Formteil 28 kann
eine Öffnung haben,
die auf beiden Seiten der Neon 172 angeordnet ist, die,
wenn ein bestimmter 164, 166 gedrückt worden
ist, dieser Öffnung
gegenüberliegt,
wodurch Licht zu dem Knopf 178 übertragen wird und anzeigt, welche
Kochzeit von einem Benutzer gewählt
wurde. Wenn der andere Knopf gedrückt wird, bewirkt die Drehung
des T-förmigen
Elements eine Bewegung des anderen Lichtrohrs in die seiner Öffnung gegenüberliegende
Lage, wodurch Licht zum diesem Knopf übertragen wird, um anzuzeigen,
dass eine neue Kochzeit gewählt
wurde.
-
Die Betriebsweise dieser Ausführungsform wird
nunmehr beschrieben. Wenn das Gefäß 4 kaltes Wasser
enthält,
werden alle Kontaktpaare in der Steuerung/Regelung geschlossen.
Deshalb wird bei Anschalten der Stromzufuhr zu dem Gerät (zum Bespiel
durch einen Wandsteckdosenschalter) elektrische Energie zu dem Element 12 des
Gefäßes geleitet,
und zwar auf der Sternpunktleiterseite durch den Sternpunktleiterstift 36,
den Sternpunktleiter 40, die Schaltkontakte 50 und
den Verbinder 62 und auf der Netzleiterseite durch den
Netzverbinder 38, den Netzleiter 42, die Schaltkontakte 48, 54 und
die Schalteinheit 56.
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Während
sich die Flüssigkeit
in dem Gefäß erwärmt, hinkt
die Temperatur der Flüssigkeit
in dem Sumpf 18 hinter jener des Hauptteils der Flüssigkeit nach,
da sie aufgrund der geringen thermischen Leitfähigkeit des Basismaterials
thermisch von dem Heizelement 12 isoliert ist, und da sie
im Wesentlichen unterhalb der Ebene des Elements 12 liegt,
erfährt sie
von diesem keine bedeutende Erwärmung
durch Konvektion. Ferner ist die Konvektion oder Turbulenz ver hältnismäßig gering,
um sie mit dem Hauptkörper der
Flüssigkeit
zu mischen. Typischerweise kann die Temperatur zwischen 8 und 10°C nachhinken.
Sobald jedoch die Flüssigkeit
in dem Gefäß 6 zu
kochen beginnt, wird die Flüssigkeit
in dem Sumpf 18 verdrängt,
um sich mit dem Rest der Flüssigkeit
zu vermischen, was bedeutet, dass ihre Temperatur und daher jene
des Sumpfes 18 ziemlich rasch ansteigt. Diese Temperatur
wird dann durch das thermisch leitende Element 110 zur
Schalteinheit 56 und in den Bimetall-Aktuator 100 übertragen.
Während
sich der Bimetall-Aktuator 100 erwärmt, wölbt er sich nach unten (in
der Richtung von 4)
und wirkt über
die Schubstange 96 auf den Mikroschalter 92. Sobald sich
der Bimetall-Aktuator 100 bis zu einem vorgegebenen (durch
die Einstellung der Einstellschraube 116 bestimmten) Grad
durchgebogen hat, angenommen einer Temperatur von 75°C entsprechend,
bewegt er den Mikroschalter über
die Mitte, so dass sich das Kontaktpaar 86, 88 mit
einer Schnappfunktion öffnet.
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Der Bimetall-Aktuator 74 wird
während
der Erwärmung
der Flüssigkeit
in dem Gefäß durch
einen Anteil des das Element durchfließenden Stroms (effektiv durch
die relativen Widerstände
des Aktuators 74 und des Mikroschalters 92 bestimmt)
ebenfalls erwärmt.
Wenn die Kochsteuerung/regelung arbeitet, sind die Siedekontakte 86, 88 offen
(zum Beispiel, wenn sich die Temperatur in der Umschließung 108 nicht
stabilisiert hat), der volle Heizstrom (angenommen 7A) fließt durch
den Aktuator 74, so dass dieser sich rasch erwärmt, um
die Kontakte 76, 80 zu öffnen. Sobald sich beide Kontaktgruppen
in der Schaltung von 56 öffnen,
wird der Strom zu dem Element 12 unterbrochen. Der Aktuator 74 kann
weiter arbeiten und daher Energie zu dem Element 12 pulsen,
bis sich die Temperatur in der Umschließung 108 stabilisiert. Jedoch
reichen die Energiepulse nicht aus, um die Flüssigkeit am Abkühlen zu
hindern.
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Sobald der Strom zu dem Element 12 unterbrochen
ist, beginnt die Flüssigkeit
in dem Gefäß 6 sich
abzukühlen.
Der Sumpf 18 kühlt
jedoch aufgrund des wärmeleitenden
Kupferstreifens 110, der Wärme von dem Sumpf wegleitet
und die Wärme
durch Konvektion ableitet, rascher ab als der Rest des Gefäßes. Das
bedeutet, dass der Bimetall-Aktuator 100 auch relativ rasch
abkühlt,
was wiederum bedeutet, dass er sich innerhalb einer relativ kurzen
Zeit erneut unter die Temperatur abgekühlt hat, bei der er arbeitet,
so dass der Mikroschalter 92 danach durch einen Benutzer
zurückgestellt
werden kann, indem dieser den Rückstellknopf 169 drückt.
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Die automatische Rückstelltemperatur
des Mikroschalters 92 ist so gewählt, dass er sich nicht vor
dem Bimetall-Aktuator 74, der das Sieden der Flüssigkeit
in dem Gefäß steuert/regelt,
wieder einstellen lässt.
Während
sich die Flüssigkeit
in dem Gefäß abkühlt, fällt insbesondere
auch die Umgebungstemperatur in der Umschließung 108, und bei
einer vorgegebenen Temperatur in der Umschließung (z. B. 82°, die einer
Flüssigkeitstemperatur
von 92° in dem
Gefäß entsprechen
können),
schnappt der zentrale Arm 78 des Bimetall-Aktuators 74 in
der Richtung von 4 nach
oben, um die Kontakte 76, 80 zu schließen und
um dadurch die Stromzufuhr zu dem Element 12 wieder herzustellen.
Bei geschlossenem Kontakt 76, 80 fließt Strom
durch den Aktuator 74, was bedeutet, dass er sehr rasch
resistiv erwärmt wird,
und wenn er seine Betriebstemperatur erreicht, schnappt der Arm
in die entgegengesetzte Richtung, um die Kontakte wieder zu öffnen und
um die Stromzufuhr zu dem Element erneut zu unterbrechen. Da dieser
Energiestoß relativ
kurz ist und wegen der relativ hohen Wärmekapazität des Elements 12 wird Wärmeenergie
in dieser kurzen Zeit nicht sofort auf die Flüssigkeit in dem Gefäß übertragen,
sondern wird danach freigesetzt und lässt die Temperatur ganz leicht über die
gewünschte
Temperatur ansteigen. Während
sich der Aktuator 74 und die Umschließung wieder unter den vorgegebenen
Wert abkühlen, stellt
der Schalter den Kontakt wieder her, und der Ablauf wird wiederholt. Üblicherweise
kann der Strom für
eine Dauer von etwa vier Sekunden zugeführt werden und dann für etwa mehr
als eine Minute unterbrochen werden, um die Temperatur auf dem gewünschten
Wert zu halten. Dies ergibt ein Strom-Anschalt-/Abschaltverhältnis von
etwa 7%, wodurch sich eine durchschnittliche Stromversorgung von
50 W ergibt, was zufriedenstellend ist. Der kurze Energiestoß reicht
aus, um die Flüssigkeit
auf der gewünschten
Temperatur zu halten, ohne hörbares
Heizen der Flüssigkeit
in dem Gefäß zu verursachen.
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Wenn es gewünscht wird, die Kochzeit des Gefäßes zu ändern, kann,
wie oben beschrieben, der eine oder der andere der Knöpfe 164, 166 gedrückt werden,
um den Einstellpunkt des Mikroschalters 92 zu ändern. Ferner
kann, wenngleich dies nicht dargestellt ist, eine duale Siedetemperatur
vorgesehen werden, indem der Einstellpunkt des Aktuators 74 geändert wird.
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Wenn die Flüssigkeit in dem Behälter noch einmal
aufgekocht werden soll, genügt
es, wie vorstehend erwähnt,
den Knopf 169 zu drücken,
um den Mikroschalter 92 zurück zu stellen (unter der Annahme,
dass dieser unter seine Betriebstemperatur abgefallen ist). Wenn
das Gefäß übernacht
abgeschaltet wurde, fällt
die Flüssigkeitstemperatur
in dem Gefäß 6 ferner
auf einen solchen Grad, dass der Mikroschalter 92 automatisch
schließt
und dadurch sicherstellt, dass die Flüssigkeit sofort beginnt, sich
wieder zu erwärmen,
wenn das Gefäß am Morgen
wieder angeschaltet wird. Außerdem
fällt,
wenn während des
Betriebs frische kalte Flüssigkeit
in das Gefäß nachgefüllt wird,
die Temperatur der Flüssigkeit
in dem Sumpf auf einen Wert, der es dem Mikroschalter ermöglicht,
sich automatisch zurückzustellen,
wonach die Flüssigkeit
automatisch wieder zu kochen anfängt.
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Falls das Gefäß angeschaltet wird, wenn sich überhaupt
keine Flüssigkeit
darin befindet, oder falls es aus irgendeinem Grund trocken kochen
sollte und dabei der Schalter 56 ausfällt, steigt die Temperatur
der Diffusionsplatte 10 auf einen Wert an, der bewirkt,
dass der eine oder der andere Bimetall-Aktuator 26 zum
Einsatz kommt und dadurch die Kontakte 54, 48, 56, 50 in
der Netzleitung oder der Stempunktleitung zu dem Element öffnet und
dadurch die Stromzufuhr zu dem Element unterbricht.
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7 zeigt
einen Weg des Zusammenbaus eines geformten Gehäuses 4 mit dem eine
Flüssigkeit
enthaltenden inneren Gefäß 6 eines
Airpot, umfassend einen umfangsseitigen Flansch 182, an
dem über
einen (nicht dargestellten) Dichtungsring die Oberkante 184 des äußeren Gehäuses 4 anliegt.
Der untere Teil des Gehäuses 4 ist
integral mit einer teilweisen Basisabdeckung 186 und einem
Querelement 188 ausgebildet, welches zwei Öffnungen 188 (1) hat, durch welche Befestigungselemente
wie Schrauben 190 eingeführt werden können. Die Schrauben 190 führen durch
Bohrungen 192 in dem Formteil 28 hindurch in Befestigungslöcher, die
in der Montageplatte 22 vorgesehen sind. Nach dem Festziehen
der Schrauben 190 wird die Oberkante 184 des Gehäuses 4 an
dem Flansch 182 des inneren Gefäßes 6 festgeklemmt.
Dies sorgt für
eine einfache Vorgehensweise für
das Zusammensetzen des Gehäuses 4 mit
dem inneren Gefäß 6.
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Unter Bezugnahme auf 8 ist eine weitere Ausführungsform
der Erfindung schematisch dargestellt. Ein Airpot 200 umfasst
einen eine Flüssigkeit enthaltenden
inneren Bereich 202 und ein äußeres Gehäuse 204, das rund
um den inneren Bereich 202 angeordnet ist. Diese sind als
ein einziges Teil integral geformt.
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Die Basis des inneren Bereichs 202 ist
mit einer Öffnung 206 ausgebildet,
die durch eine Heizplatte 208 verschlossen ist. Diese Heizplatte 208 ist
mittels einer umfangsseitigen Nut 212 und einer zwischengeschalteten
Silikongummidichtung 214 an einem herabhängenden
Flansch 210 an der Basis des inneren Gefäßes angebracht.
Die Platte 208 kann mit einem ummantelten Heizelement 228 und
einer Steuerung/Regelung 230 beispielsweise des in den 1 bis 6 dargestellten Typs oder eines bei anderen
Heiz- und Steuer/Regelanordnungen bekannten Typs versehen sein.
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Ein Auslass 216 ist in der
Basis des inneren Bereichs 202 vorgesehen, der mit einem
Silikongummirohr 218, das über ein Entnahmerohr 222 zu
einem Auslass
220 im oberen Bereich des Gefäßes führt, verbunden
ist. Dieses Rohr 222 kann in dem Gehäuse 204 integral geformt
sein und kann, falls das Matenal des Gehäuses zumindest in diesem Bereich transparent
ist, als Füllstandsanzeige
dienen.
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Ein Deckel 224 ist auf konventionelle
Weise schwenkbar an dem Gefäß befestigt,
um dieses dicht zu verschließen,
wobei Pumpmittel auf ebenfalls bekannte Weise in dem Deckel angeordnet
sind.
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Die Basis des Gefäßes ist mit einer Abdeckplatte
versehen, die an einer drehbaren Basis 226 montiert sein
kann.
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Bezugnehmend auf 9 und die folgenden Figuren ist eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung schematisch dargestellt. Ein Airpot 300 umfasst einen
eine Flüssigkeit
enthaltenden inneren Bereich 302 und ein äußeres Gehäuse 304,
das um den inneren Bereich 302 angeordnet ist. Diese sind
vorzugsweise integral als ein einziges Teil geformt.
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Wie in der Ausführungsform von 8 ist die Basis des inneren Bereichs 302 mit
einer Öffnung 306 ausgebildet,
die mit einer Heizplatte 308 verschlossen ist. Diese Heizplatte 308 ist
mittels einer umfangsseitigen Nut 312 (13 und 14)
und einer zwischengelagerten Silikongummidichtung (nicht gezeigt)
an einem herabhängenden
Flansch (nicht gezeigt) befestigt. Eine solche Befestigungsanordnung ist
detaillierter in dem Dokument WO 96/18331 beschrieben. In dieser
Ausführungsform
ist die Platte 308 jedoch mit einem gedruckten Dickfilm-Heizelement 310 versehen.
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Das Heizelement 310 ist
schematisch in 17 dargestellt
und umfasst eine innere, 314, und eine äußere, 316, Widerstandsheizschiene,
die auf ein Isoliersubstrat aufgedruckt oder anderweitig an diesem
befestigt ist. Der innere Abschnitt 314 dient als Hauptheizabschnitt,
während
der äußere Abschnitt 316 als Siedeabschnitt
dient, wie das weiter unten beschrieben wird. Ein gedruckter innerer
und äußerer Anschlussring 318, 320 sind
mit dem inneren Ende des inneren Eiementabschnitts 314 und
dem äußeren Ende
des äußeren Elementabschnitts 316 verbunden.
Der innere und der äußere Schienenabschnitt 314, 316 sind
mit einer Aufglasur überzogen. Der
innere und der äußere Ring 318, 320 sind
jedoch nicht überzogen,
und es ist eine Anzahl von Fenstern 322 in einem allgemein
kreisrunden Zwischenbereich 324 der Schiene vorgesehen,
um an dieser eine Vielzahl von Kontaktstellen zu schaffen. In den
Fenstern sind gedruckte Kontakte angeordnet. Für den Siedeschienenabschnitt 316 ist
ein Widerstand von etwa 190 Ω gewählt, was
zu einer Leistung von etwa 50 W bei einer Versorgungsspannung von
100 V und zu einer Wattdichte von etwa 5 Wcm–2 führt, um
hörbare Heizgeräusche während des
Betriebs zu verhindern. Der Hauptschienenabschnitt 314 ist
so ausgelegt, dass sein Widerstand etwa 15 Ω beträgt, was zu einer Leistung von
etwa 700 W bei einer Versorgungsspannung von 100 V und einer Wattdichte
von 55 Wcm–2 führt.
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Wie schematisch in 18 zu sehen ist, wird das Element durch
eine integrale Steuer/Regeleinheit 330 gesteuert/geregelt,
die in der Stromversorgung zu dem Element angeordnet ist. Wie in
der vorherigen Ausführungsform
umfasst diese Steuerung/Regelung eine Kochsteuerung/regelung 332 und
eine Siedesteuerung/regelung 334.
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Wie aus den 9 und 11 zu
ersehen ist, umfasst die Steuer/Regeleinheit 330 ein allgemein kreuzförmiges Kunststoff-Formteil 336,
in dessen Mitte eine Zweifachschalteinheit 338 montiert
ist.
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Ein Arm 340 des Formteils
ist mit einem elektrischen Verbinder 342 für das Gefäß versehen,
während
an dem anderen Arm 344 ein Zweifach-Einstellmechanismus 346 für die Steuer/Regeleinheit
vorgesehen ist, wie das weiter unten beschrieben wird.
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Kommt man nun zu den Koch- und Siedesteuerungen/regelungen,
so sind diese zu einer Zweifachschalteinheit 338 vormontiert,
die am deutlichsten in 12 gezeigt
ist.
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Die Kochsteuerung/regelung 332 umfasst
einen Mikroschalter 350 mit Schnappfunktion, der über eine
Schubstange 354 von einem Bimetall-Kriechaktuator 352 beaufschlagt
wird. Der Aktuator 352 befindet sich an einem Ende in engem
thermischen Kontakt mit einem Ende 354 eines allgemein
V-förmigen Kupferstreifens 356.
Das andere Ende 358 des Streifens 356 ist im Einsatz
in Kontakt mit der Basis des Gefäßsumpfes
angeordnet, wie in der vorherigen Ausführungsform. Die Wärmeleitung
des Streifens kann auf einen geeigneten Wert eingestellt werden, indem
die Breite der Basis 357 des 'V' reduziert
wird.
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Die Kochsteuerung/regelung ist zu
einem Komponentenpaket zusammengebaut, wobei die Komponenten durch
Isolierscheiben 360 getrennt sind und durch einen nicht
gezeigten Niet oder eine Schraube zusammengehalten werden. An dem
Mikroschalter 350 ist ein beweglicher Kontakt 362 befestigt,
der Kontakt mit einem an einer U-förmigen Platte 366 vorgesehenen
feststehenden Kontakt 364 schließt. Der Mikroschalter 350 befindet
sich auch in elektrischem Kontakt mit einem Kontaktmesser 368, das
in dem Komponentenpaket direkt unter dem Mikroschalter 350 montiert
ist. Das Kontaktmesser 368 hat eine zentral freiliegende
elastische/federnde Zunge 370, die ein hochstehendes Ende 372 hat,
dessen freies Ende einen Kontakt 374 für die Verbindung mit einem
inneren Ring 318 der Heizschiene bildet. Angrenzend an
die Basis der Zunge ist in einem Schlitz 376 eine thermisch
verformbare Schubstange 378 befestigt. Die Schubstange 378 hat
einen doppelten Bund 380, um die Stange an dem Messer 368 zu
halten, und sie hat eine Verlängerung 382 die
in einer Führungsbohrung 384 in
dem Formteil aufgenommen wird. Dies wird an späterer Stelle beschrieben.
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Die Kochsteuerung/regelung umfasst
auch eine Basisplatte 390, die mit einer Nockenfläche (nicht
gezeigt) versehen ist, die ein drehbares Nockenelement (nicht gezeigt)
aufweist, das durch einen an dem freien Ende der Basisplatte 390 befestigten
Nockenarm 392 bewegbar ist. Bei Drehung des Nockenarms 392 wird
das Nockenelement nach oben oder nach unten bewegt und wirkt auf
den Mikroschalter, um dessen Einstellpunkt zu ändern, wodurch der zum Auslösen des
Mikroschalters 350 benötigte
Betrag der Bewegung (und daher der Grad der Erwärmung) des Bimetall-Aktuators 352 geändert wird.
Diese Anordnung ist ähnlich
wie die in der ersten Ausführungsform
beschriebene Anordnung und erlaubt die Einstellung von unterschiedlichen Kochzeiten.
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Die Siedesteuerung/regelung 334 ist
der Kochsteuerung/regelung 332 konstruktiv sehr ähnlich und
sie umfasst einen Mikroschalter 400 mit Schnappfunktion,
der über
eine Schubstange 404 von einem Bimetall-Kriechaktuator 402 beaufschlagt wird.
Ein Ende des Bimetall-Aktuators 402 ist so angeordnet,
dass es sich von Vorderseite zu Vorderseite in thermischem Kontakt
mit einem Kupferstreifen 406 befindet, der im Einsatz über dem
Siedeabschnitt 316 der Heizschiene liegt und an diesem
angreift, wie das in 10 dargestellt
ist.
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Das Messer 400 des Mikroschalters
ist in physischem und elektrischen Kontakt mit einem serpentinenförmigen Kontaktmesser 408,
dessen freies Ende umgebogen ist, um einen Messerkantenkontakt 410 mit
dem äußeren Ring 320 der
Heizschiene zu bilden, wie das in 10 dargestellt
ist. Eine thermisch verformbare Schubstange 412 ist an
einem Ende 414 des Messers 308 montiert. Die Schubstange 412 hat
in ihrem Körper 416 einen
Schlitz, der ermöglicht,
dass sie über
das Messer geschoben werden kann. Der Körper ist in Führungen 418 in
dem Steuerungs/Regelungs-Formteil aufgenommen, wie das weiter unten
beschrieben wird.
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Die Siedesteuerung/regelung hat einen
Einstellmechanismus 420, der im wesentlichen genauso konstruiert
ist wie jener, der im Zusammenhang mit der Kochsteuerung/regelung 312 beschrieben
wurde und dessen nähere
Beschreibung daher entfallen kann.
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Der Mikroschalter hat einen beweglichen Kontakt 422,
der den elektrischen Kontakt mit einem an der Platte 366 vorgesehenen
feststehenden Kontakt 424 herstellt und unterbricht und
daher als eine gemeinsame "Sternpunkt"-Leitung für jede Steuerung/Regelung
wirkt und die jeweiligen Kontakte physisch miteinander verbindet.
Tatsächlich
ist die Platte 366 zum Beispiel durch einen Niet 426 mit
einem Sternpunktverbinderstreifen 428 verbunden, der, nachdem
die Einheit in dem Formteil positioniert wurde, wiederum an einen
Stift 430 des Verbinders 342 genietet wird. Schließlich ist
ein mit einem Erdungsstift 434 des Verbinders 342 verbundener
Erdungsstreifen 432 mit dem Leitelement 356 verbunden,
beispielsweise verschraubt, um für
eine Erdungsverbindung zu dem Sumpf des Gefäßes zu sorgen.
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9,
auf die nunmehr Bezug genommen wird, zeigt die Siede/Koch-Steuerungs/regelungs-Baugruppe,
die in dem Formteil 336 montiert ist und die fertig ist
für den
Zusammenbau mit der Basis des Gefäßes. Die Baugruppe wird in
einer allgemein V-förmigen
Vertiefung in dem Formteil aufgenommen, wobei der Kochschalter 332 unter
dem Siedeschalter 334 angeordnet ist. Das Ende 358 des Wärmeleitelements 356 ist
so angeordnet, dass es auf einer Plattform 450 des Formteils 336 aufliegt. Der
Arm 344 des Formteils 336 hat eine sich quer über ihn
erstreckende Zwischenwand 452. Auf einer Seite der Wand 452 ist
ein erster Mechanismus 454 zum Einstellen der Siedesteuerung/regelung
angeordnet. Dieser Mechanismus umfasst einen allgemein T-förmigen,
einarmigen Kniehebel 456 mit einem an seinem einen Ende 458 angeordneten
Zapfen, der sich in den Schlitz 460 des Nockenelements 420 der
Siedesteuerung/regelung hinein erstreckt. Der einarmige Kniehebel 456 wird
um eine an einem hochstehenden Bereich 464 des Formteils
vorgesehene Messerkante 462 geschwenkt, die in eine entsprechende
V-Kerbe 466 in dem einarmigen Kniehebel eingreift. Das
andere Ende des hochstehenden Bereichs 464 ist mit einer
V Kerbe 468 versehen, in der ein Ende einer C-Feder 470 montiert
ist, deren anderes Ende in eine V Kerbe 472 in dem unteren Teil
des einarmigen Kniehebels eingreift. Diese Feder ist wirksam, um
den einarmigen Kniehebel zwischen zwei stabilen Positionen vorzuspannen,
entsprechend den verschiedenen Siedetemperaturen des Airpot.
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Lichtdurchlässige Knöpfe 480 sind schwenkbar
an den äußeren Enden 482 des
einarmigen Kniehebels 452 befestigt und sind linear in
Schlitzen 484 in der Endwand 486 des Formteils
geführt,
so dass sie, wenn sie gedrückt
werden, den einarmigen Kniehebel 452 zwischen seinen stabilen
Positionen schwenken. Wie in der vorhergehenden Ausführungsform
ist eine Neon-Anzeige 488 in einem Gehäuse 490 in dem Formteil
montiert, welches Fenster 492 hat, die gegenüber Lichtempfangsbereichen 494 der
Knöpfe
angeordnet sind, so dass, wenn sie auf diese ausgerichtet sind,
das Neon diesen Knopf beleuchtet und dadurch anzeigt, welcher Knopf
gedrückt
wurde.
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Ein ähnlicher Mechanismus, der allgemein bei
Pos. 500 in 15 angegeben
ist, ist auf der anderen Seite der Zwischenwand 452 vorgesehen,
um die Einstellung der Kochsteuerung/regelung zu ändern. In
diesem Fall jedoch ist der einarmige Kniehebel 502 mit
dem Schlitz 393 in dem Nockenelement 392 der Kochsteuerung/regelung
im Eingriff. Das Neon-Gehäuse 490 erstreckt
sich unter der Zwischenwand 452 und hat Öffnungen 504,
die gegenüber Lichtempfangsbereichen 506 von
Knöpfen 508 angeordnet
sind, um den betätigten
Knopf 508 zu beleuchten.
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Ein lichtdurchlässiger 'AN'-Anzeigeknopf 510 ist
gegenüber
einer weiteren Öffnung
in dem Gehäuse 492 angeordnet,
um anzuzeigen, dass der Heizkörper
bestromt wird. Ferner ist ein federbelasteter Koch-Rückstellknopf 512 vorgesehen,
der auf eine Schubstange (nicht gezeigt) wirkt, die sich in die Kochsteuerung/Regelung
hinein erstreckt, um das Nockenelement zu bewegen und den Kochmechanismus
in derselben allgemeinen Weise wie in der ersten Ausführungsform
beschrieben zurück
zu stellen.
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Dadurch können die notwendige Siedetemperatur
und Kochtemperatur für
das Gefäß eingestellt
werden, indem die geeigneten Knöpfe 480, 508 gedrückt werden.
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Die Steuer/Regeleinheit 330 ist
mit drei elektrischen Verbindungen zu dem Heizelement und drei Verbindungen
zu einer Stromversorgung versehen. Wie vorstehend beschrieben, ist
der Sternpunktstift 428 des Stiftverbinders 342 durch
einen Stempunktverbinderstreifen 426 mit der gemeinsamen
Platte 356 verbunden, und eine Erdungsverbindung wird durch
einen Erdungsstreifen 432 zwischen dem Erdungsstift 454 des
Verbinders und der Wärmeleitplatte 356 hergestellt.
Der Netzleitungsstift 435 des Verbinders 342 ist
an einen Netzleitungsverbinderstreifen 433 genietet.
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An dessen beweglichem freien Ende 461 ist ein
beweglicher Kontakt 437 montiert, der den Kontakt mit einem
festgelegten Kontakt 439 herstellt, der an einem Ende 447 eines
an Aufnahmezapfen 443, 445 in dem Formteil befestigten
Kontaktstreifens 441 vorgesehen ist. Das andere Ende 449 des
Kontaktstreifens 441 ist umgebogen, um einen Kantenkontakt 451 für den Eingriff
mit dem inneren Kontaktring 318 der Heizschiene zu bilden.
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Die Kontakte 437, 439 können unter
der Wirkung einer Schubstange 514 (10), die an dem freien Ende 461 des
Netzleitungsverbinderstreifens 433 angreift und die in
einer an dem Steuerungs/Regelungs-Formteil vorgesehenen Bohrung
gesichert ist, unterbrochen werden. Das andere Ende Schubstange 514 greift
an einem beweglichen Abschnitt eines Bimetall-Aktuators 550 mit
Schnappfunktion des in dem Dokument GB 1542252 beschriebenen Typs an.
Dieser ist mit seiner Zunge 552 an einem Ständer 554 in
dem Formteil befestigt und wird im Einsatz an den Heizkörper gedrückt, um
dessen Überhitzung
zu erfassen. Bei einer Überhitzung
des Heizkörpers ändert der
Aktuator 550 seine Wölbung,
um die Schubstange 514 zu beaufschlagen und um das Ende 461 des
Netzleitungsverbinderstreifens abzulenken, wodurch die Kontakte 437, 439 geöffnet und
dadurch der Strom zu dem Heizkörper
unterbrochen wird. Dies stellt deshalb einen Überhitzungsschutz für die Steuerung/Regelung
zur Verfügung.
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Die anderen Verbindungen zur Heizschiene werden
durch die Kantenkontakte 374, 410 zu den Zwischen-
und äußeren Kontaktbereichen
der Heizschiene hergestellt. Diese Kontakte sind ebenfalls so ausgefegt,
dass sie die Verbindung unterbrechen, sollte sich der Heizkörper ernsthaft überhitzen.
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Die 13a bis 13C zeigen den Betrieb des Kontakts 374.
Wie an früherer
Stelle angegeben, ist an einem Ende des Messers 368 eine
thermisch verformbare Schubstange 376 aus Nylon, Ryton
oder dergleichen befestigt. Ein Abschnitt 382 der Schubstange
ist in einer Bohrung 384 in dem Formteil 336 geführt. Das
Formteil ist mit einer hochstehenden Wand 385 versehen, über welche
sich die Zunge 370 des Messers 368 erstreckt und
welche als Stützpunkt für die Zunge 370 dient.
Wie aus 13A zu ersehen ist,
erstreckt sich die Schubstange 376 im unmontierten Zustand über den
Kontakt 374 hinaus, so dass sie, wenn sie am Heizkörper angreift,
die Zunge 370 veranlasst, um den Stützpunkt 385 in die
in 13B gezeigte Position
zu schwenken, wenn sie mit dem Heizkörper vollständig im Eingriff ist, und der
Kontakt 374 wird vollständig
in den Eingriff mit der Heizschiene vorgespannt. Dies ist auch für die Federbelastung des
Messers 368 wirksam. Falls sich der Heizkörper überhitzt,
wird das Ende der Schubstange 376, die einen Bereich 377 mit
reduziertem Querschnitt hinter ihrem freien Ende aufweist, auf die
gleiche Weise wie in dem Dokument GB 2204450 beschrieben weich und
verformt sich unter der Wärme,
und die Schubstange 376 bewegt sich aufgrund der Vorspannung des
Messers 368 in Richtung auf den Heizkörper und ermöglicht dadurch,
dass der Kontakt
374 von der Heizschiene weg schwenkt,
wie das in 13C gezeigt
ist. Dies unterbricht die Stromzufuhr zu wenigstens einem Teil der
Heizschiene.
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Der andere Kontakt 410 ist
in den 14A bis 14C beschrieben und arbeitet
nach einem ähnlichen
Prinzip. Wie in 14A gezeigt
ist, wird der Schubstangenkörper 416 in
Führungen 413 in
dem Formteil aufgenommen. Sein inneres Ende 415 greift an
einem Zwischenabschnitt 417 eines elastischen/federnden
serpentinenförmigen
Elements 408 an, während
sich sein freies Ende 419 über den Kontakt 410 hinaus
erstreckt. Das Formteil hat ein hochstehendes Element 421, über welches
sich der Streifen erstreckt und welches als ein Stützpunkt
für den Kontakt 410 dient.
Daher gelangt das Ende 419 der Schubstange 412,
während
die Steuerung/Regelung in Richtung auf den Heizkörper bewegt wird, in Eingriff
mit dem Heizkörper
und bewirkt, dass der Streifen um den Stützpunkt 421 schwenkt
und sich in Eingriff mit der Heizschiene bewegt, wie das in 14B gezeigt ist, und sie
beaufschlagt auch das serpentinenförmige Element 408.
Falls sich der Heizkörper überhitzt,
wird das freie Ende 419 der Schubstange weich und bewegt
sich unter der Kraft der beaufschlagten Feder, wodurch ermöglicht wird,
dass der Kontakt 410 weg von der Heizschiene in die in 14C gezeigte Position schwenkt,
wodurch die Stromzufuhr zu wenigstens einem Teil der Heizschiene
unterbrochen wird.
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Diese beiden Kontakt-Anordnungen
wirken daher als thermische Sicherungen, die den Benutzer schützen, falls
alle anderen Steuerungen/Regelungen versagen und sich der Heizkörper überhitzt.
Vorausgesetzt, dass beide Sicherungen arbeiten, wird die Stromzufuhr
zu dem Heizkörper
vollständig
unterbrochen.
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Die Steuer/Regeleinheit 330 ist
unter Verwendung von vier Schrauben 603 oder dergleichen, die
sich durch Bohrungen 600 hindurch, die an den jeweiligen
Schenkeln des Formteils 336 der Steuer/Regeleinheit vorgesehen
sind, in Gewindebohrungen 601 an der Gefäßbasis hinein
erstrecken, an der Gefäßbasis befestigt.
Diese Schrauben dienen auch zur Befestigung einer Kreisringbasis
602 des
Gefäßes (15) in ihrer Position, die
eine Frontplatte 604 für
das Steuer/Regelknopf-Feld und einen Einlass 606 für den elektrischen
Verbinder 342 vorsieht. Der Ring 602 ist mit vier
geformten Bohrungen 607 für die Aufnahme der Schrauben 603 versehen.
Diese werden in komplementären
Ausschnitten 608, 610 in dem äußeren Gefäß-Formteil aufgenommen. Schließlich kann
eine Basis-Abdeckplatte 612 (16)
in den Basisring 602 eingeklickt werden, um die Steuer/Regel-
und elektrischen Komponenten abzudecken.
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Wie in 19 zu
sehen ist, kann ein Füllstands-Sichtanzeige 612 in
einem Schlitz des äußeren Gehäuses 304 des
Airpot aufgenommen sein, die auch zum Lenken von Flüssigkeit
zu einem Auslass dienen kann.
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Die Betriebsweise des Geräts wird
nun kurz beschrieben. Wenn das Gefäß anfänglich angeschaltet wird, werden
sowohl das "Haupt"- als auch das "Siede"-Element mit Strom
versorgt. Dies sorgt zu beginn für
eine relativ geringe Heizwirkung (wegen des hohen Gesamtwiderstands
der Schienen). Wenn sich jedoch die Heizschiene erwärmt, arbeitet
die Siede-Steuerung/Regelung, die durch den Siedeabschnitt 316 der
Schiene erwärmt
wird. Dieser Schalter ist parallel zu dem Koch-Schalter angeordnet
(siehe 18), der empfindlich
ist für
die Temperatur des Sumpfes anstatt für die Temperatur des Heizkörpers. Der
Koch-Schalter bleibt geschlossen und erlaubt so, dass die volle
Spannungsversorgung quer über
den einen geringen Widerstand aufweisenden Hauptheizbereich 314 der
Schiene angewandt wird, um die Flüssigkeit in dem Gefäß zu erwärmen. Wenn,
wie in der ersten Ausführungsform,
die Flüssigkeit
in dem Gefäß kocht,
steigt die Sumpftemperatur rasch an, und die Wärme wird durch das Leitelement 356 zu dem
Koch-Schalter geleitet. Nach einer empirisch ermittelten Verzögerung steigt
die Temperatur des bimetallischen Koch-Aktuators 352 ausreichend
an, um den Koch-Mikroschalter 350 auszulösen, der dann
den Strom zu dem Heizkörper
unterbricht. Die Charakteristiken des bimetallischen Koch-Aktuators 452 und
des Mikroschalters 450 sind ähnlich den in der ersten Ausführungsform
erläuterten
Charakteristiken, die unter Benutzung des Rückstellknopfes 512 eine
Rückstellung
des Koch-Mikroschalters 450 erlauben.
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Wenn die Flüssigkeit in dem Gefäß abkühlt, wird
ihre Temperatur durch den bimetallischen Siede-Aktuator 402 über das
in Kontakt mit dem Siede-Abschnitt 316 der Heizschiene
angeordnete thermische leitende Verbindungsglied 406 übertragen. Wenn
die Temperatur unter eine vorgegebene Temperatur abfällt, schnappt
der Siede-Mikroschalter 400 zu, wodurch Strom sowohl zu
den Siedeals auch Hauptschienen-Abschnitten 316, 314 geleitet
wird. Angesichts der großen
Differenz hinsichtlich des Widerstands dieser Schienenabschnitte,
bei einer angelegten Spannung von 100 V, trägt jedoch der "Haupt"-Schienenabschnitt 314 nur
relativ wenig zu der Heizwirkung bei, angenommen mit 2,4 W gegenüber 45 W des Siede-Abschnitts 316.
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Demzufolge erwärmt der Siede-Abschnitt der
Schiene die Flüssigkeit,
bis ihre durch das Wärmeleitglied 406 gefühlte Temperatur
weit genug ansteigt, um den Siede-Mikroschalter 400 erneut
zu betätigen
und dadurch die Stromzufuhr zu dem Heizkörper erneut zu unterbrechen.
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Die Kochzeit und die Siedetemperatur
können
eingestellt werden, indem die geeigneten Knöpfe an dem Gefäß gedrückt werden,
die die Einstellpunkte der jeweiligen Mikroschalter ändern. Zum
Beispiel kann die Kochsteuerung/regelung eine Kochzeit von 5 Minuten
oder 10 Minuten und die Siedesteuerung/regelung eine Temperatur
von 85° oder
95°C ermöglichen.
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Die vorstehende Ausführungsform
verwendet einen 'festen' elektrischen Verbinder 342,
der bei Benutzung mit einer als Leitungsschnur vorgesehenen Steckdose
in Eingriff gebracht wird. In einer alternativen Ausführungsform
könnte
der Verbinder 342 durch einen 'schnurlosen' Verbinder ersetzt werden, der allgemein
in der Mitte der Steuerung/Regelung angeordnet ist. Geeignete Stromverbindungen
können
zwischen dem Netz- und dem Sterpunktanschluss des Verbinders und
der Steuerung/Regelung hergestellt werden.