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Selbsttätige Schaltvorrichtung zur Regelung der Stromzufuhr bei elektrischen
Verbrauchern, insbesondere elektrischen Heizgeräten Gegenstand der Erfindung ist
eine selbsttätige Schaltvorrichtung zur Regelung der Stromzufuhr hei elektrischen
Verbrauchern, insbesondere elektrischen Heizgeräten, wie Bügeleisen, Kochern, Trockenöfen,
Trockenräumen u..dgl. Temperatureinrichtungen, bei denen die Stromzufuhr vermittels
eines Bimetalls unterbrochen wird, sind vielfach bekannt. Die bekannten Regeleinrichtungen
konnten aber in der Praxis keinen, zum mindesten keinen nenn,nswerten Anklang finden,
weil sie in ihrem Aufbau infolge der verwendeten, meist recht verwickelten Hebel-
und Übertragungssysteme kompliziert ausfielen und infolgedessen störanfällig waren.
Auch waren die Anschaffungskosten zu 'hoch. Ähnlich erging es den motorisch angetriebenen
Regeleinrichtungen, bei denen ein periodisch arbeitender, vom Motor angetriebener
Stromunterbrecher, dessen Verhältnis zwischen Stromunterbrechung und Schließung
einstellbar war, benutzt wurde.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine einstellbare und vor allem mit
einfachen Mitteln he,rstellbare Schalteinrichtung zur periodischen StromuntLrbrechung
und -.schließung zu schaffen, die nicht nur billig ist, sondern die vor allem im
Betrieb zuverlässig arbeitet.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß ein an sich bekannter,
an seinem einen Ende fest eingespannter und an seinem anderen Ende frei beweglicher,
spiralig gewickelter Bimetallstreifen verwendet wird, dessen freies Ende einen mit
der Stromzufübrun:g leitend verbundenen Kontakt trägt, der in. der Ebene eines zugehörigen
und mit dem Verbraucher verbundenen Gegerrkontaktxeils
sich 'hin
und 'her. bewegen kann .und beim Auftreten auf diesen den' Verbraucher einschaltet
bzw. beim Abgleiten wieder ausschaltet. Dadurch, daß der Geg:akontäktteil gemäß
der Erfindung verdrehbar und so ausgebildet ist"daB sein zugehöriger Kontakt auf
ihm einen kleineren oder größeren Weg zurücklegen kann, ist es nicht nur möglich;
finit dieser Schalteinrichtung eine periodische Stromzufuhr zum Verbraucher zu bewirken,
sondern darüber 'hinaus auch die Einschaltzeit-:n in ihrer Dauer wählbar zu machen.
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Wenn die erfindungsgemäße Schalteinrichtung in die Stromzuleitung
eingebaut wird, dann läßt sie sich für alle möglichen Stromverbraucher verwenden.
Sie kann aber-auch unmittelbar bei H.eizg ,eräten * in die Geräte selbst eingebaut
werden.
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Während im erstgenannten Fall die Beeinflussung des Bimetalls durch
ein im Nebenschluß zum Verbraticher liegendes zusätzliches Heizelement erfolgt,
übernimmt im zweiten Fall das Geräteheizeleni:nt die Beeinflussung des Bimetalls.
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An Hand der Zeichnung, die eine beispielsweise Ausführung der erfindungsgemäßen
Schalteinrichtung zeigt, soll die Erfindung näher erläutert werden. ' Abb. i veranschaulicht
eine Seitenansicht einer Schalteinrichtung, die in die Zuleitung zum Verbraucher
einschaltbar ist; in Abb. 2 ist die verwendete Kontakteinrichtung gezeigt, und in
Abb. 3 ist ein Schalter wiedergegeben, mit dessen Hilfe das zusätzliche Heizelement
für die Beeinflussung des Bimetalls ein- und ausgeschaltet wird; AN). 4 zeigt
das Schaltschema für den Anschluß der Schalteinrichtung gemäß Abb. i bis 3, und
Abb. 5 zeigt den Einbau in eine Geräteanschlußschnur; in Abb. 6 ist ein Bügeleisen
im Schnitt gezeigt, das mit der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung ausgeriistet
ist; in Abb. 7 ist die dabei verwendete Kontakteinrichtung veranschaulicht; Abb.8
gibt ein Schaltbild für eine Anordnung finit Thermostatschalter wieder.
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In Abb. i ist zwischen den Winkelträgeril i und 2, die auf einer Grundplatte
9 sitzen, ein Heizelement, (las zweckmäßig ein -handelsüblicher hochbelastbarer
Widerstand, z. B. Porzellanwiderstand 3 sein kann, angebracht. Der Leitungs anschluß
für den Widerstand ist über die beiden Winkelträger und die beiden Schrauben.4 uti-d
5 vorgenommen. Der Widerstand 3 ist von einem l@imetallstreifen 6 umschlungen. Dieser
ist im A usführungsbeispiel in Form einer Wendel auf den Widerstand aufgewickelt.
Statt einer Wendel kann selbstverständlich auch eine Spirale in Form einer Uhrfeder
benutzt werden. Das eine Ende 7 des Bimetallstreifens ist bei 8 beispielsweise an
einem auf der Grundplatte 9 angebrachten Halteglied festgehalten, das andere Ende
1o dagegen ist frei beweglich und trägt an seinem Ende einen Kontakt i i. Dieser
bewegt sich in der Ebene einer Scheibe 12, die vor dem Winkelträger 2 angeordnet
ist. Die Scheibe 12 ist, wie die Abb. 2 erkennen läßt, beispielsweis-e eine Segm;ntscheilw
mit einer sektorförmigen Aussparung 13. 1)ie radial verlaufende Kante 14 (s. Abb.
2) der Scheibe ist schräg anlaufend ausgeführt, so daß der l@ontakt i i, der sich
ja in .der Sclieil>enel>ene 1)e\\-egt, leicht auf die Scheibe auflaufen kann. Die
Sal1eil>e, 12 ist im Ausführungsbeispiel auf einem Zapfen 15, der in einem an der
Grundplatte befestigten Winkelträger i6 angebracht ist, vermittels eines damit verbundenen
Dedienungsknopfes 17, der selbst wieder finit einem Zeiger 18 versehen oder verbunden
sein kann, verstellbar. Der Zeiger 18 bewegt sich über einer Skala 9o, die an einem
Gelliätise i9, das die ganze Schaltanordnung abdeckt, befestigt ist. Auf der Segmentscheibe
12 schleift eine Stromabnahmefeder 20. An dieser ist der Stromanschluß über die
Schraube 21 vorgenommen. Der Leitungsanschluß an den Kontakt 11 erfolgt über eine
zweckmäßig biegsam ausgeführte Leitliilg 220 und die Schraube 230, die selbstverständlich
auch an der Grundplatte sitzen kann. 1)ie Leitung 22o kann beliebig ausgeführt und
angeordnet werden. Vor allem kann sie auch als spiralig gewickeltes Metallband über
den Bimetallstreifen 0 angeordnet werden. Bei einer solchen Anordnung vermag der
Leitungsanschluß besonders leicht der Bewegung des Kontaktes zu folgen, ohne daß
der Leitungsanschluß ungewollt nach einer Seite ausweicht.
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Die Stromzuführungsfeder 20 liegt kraftschlüssig auf dem ringförmigen
Mittelstück der Seginentscheibe 12 auf. Dadurch wird nicht nur eine gute Kontaktgabe
erzielt, sondern gleichzeitig auch für eine ausreichende Abbreinsung der Segmentscheibe
Sorge getragen, so daß diese sich während des Betriebes nicht von selbst verstellt.
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Mit dem Kontakt 11 ist ein Schalter gekuppelt, dessen Kontaktre Mit
22 und 23 bezeichnet sind. Dieser Schalter ist in Abb.3 gesondert tierausgezeichnet.
Der Kontakt 23 sitzt auf einer feststehenden Kontaktfeder 5o, die Mit der Schraube
24, über die, auch der Leitungsaiischluß erfolgt, an der Grundplatte angeschraubt
ist. Der zugehörige Gegenkontakt 22 sitzt auf einem doppelarinigeil Kontakthebel
26, der am `Winkelstück 2 mittels eines Haltestückes 27 auf dein Zapfen 28 drehbar
gelagert ist. Der Leitungsanschluß an den Kontakthebel 26 erfolgt über eine biegsame
Zuleitung 29, die mit der Atischlußschraube 30 verbunden ist. Die Kupplung
des Schalters 22, 23 Mit dem freien Bimetallende 1o ist vermittels eines Schaltgliedes
31 erreicht, das einerseits ain Kontakt 11 angelenkt ist und andererseits gelenkig
finit deni Haltestück 27 verbunden ist. Das Schaltglied 31 ist so ausgeliiIdet,
.daß es bei der \'ei-schwenkung des freien Streifenendes 1o weder (las Bimetall
noch auch den Widerstand 3 berühren kann. Das Schaltglied ist nicht starr, sondern
nachgiebig ausgebildet. Als zweckmäßig hat sich auch die Forin einer sog. Haarnadelfeder
erwiesen.
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Die erfindung.sgemäß,e Schalteinrichtung ist gemäß Schaltbild nach
Abb.4 geschaltet. Darnach liegt der Widerstand 3 ini Nebenschluß zti dein
bei
35 vermittels der beiden Netzleitungen 36 urid 37 angeschlossenen Verbraucher. Der
Widerstand 3 heeinflußt durch seine Wärmeentwicklung das Bimetall 6 (s. Abb. i)
und deformiert dieses. Dadurch verschwenkt sich das freie Ende io des Streifens
und betätigt Tiber das Schaltglied 31 den Schalter 22, 23, und zwar dann, wenn der
Kontakt ii des Bitnetalls einen gewissen Ausschlag erreicht 'hat. Beim Ausschwenken
des Kontaktes i i, beispielsweise in Pfeilrichtung 38, drückt das Schaltglied 31
von einem gewissen Punkt des Ausschlages ab auf den Teil 27 im Gegenu;hrzeigersinn
und kippt diesen "heil zusammen mit dem daran befestigten Kontaktarm 26 um, so claß
der Kerntakt 22 sich vom Kontakt 23 löst, wodurch die Stromzufü'hrung zum Heizwiderstand
3 unterbrochen wird. Beim nachfolgenden Zurückwandern des Kontaktes i i in seine
Ausgangsstellung wird .der Kontakt 22 durch das Schaltglied 31 wiederum auf den
Kontakt 23 aufgedrückt. Mit i i und 12 ist in der Abb. 1, 3 und .4 der Schalter
für -den angeschlossenen Verbraucher angedeutet. Wenn diese beiden Kontakte aufeinander
aufliegen, ist der Verbraucher eingeschaltet. Dies ist dann der Fall, wenn der Kontakt
i i die Seginentsclieihe 12 (s. Abb. i) berührt. Die :,\iror(liiutig kann auch so
gew äh,lt werden, daß der Kontakt i i beim Ausschwenken des Bimetallstreifens i
i tittter der Wärmeeinwirkung des Hei,zwiderstand,es 3 von der Segtrientscheibe
12 abläuft. Im Ruhezustand ist also bei dieser Anordnung der Kontakt auf der Scheibe
12 aufgelaufen. Wird die erstgenannte Schaltart benutzt, dann ist beim Inbetriebsetzen
der Verbraucher noch ausgeschaltet. Erst beim Deformieren des Thermostaten 6 trifft
dessen freies Ende to mit (lern Kontakt ii infolge der ausgeführten Drebbewegung
in Pfeilrichtung 38 auf die Auflauffläche 14 der Scheibe 12 und gleitet auf dieser
so lange entlang, bis der Schalter 22, 23 umgeschaltet wird und die Stromzufuhr
zum Widerstand3 unterbricht. Solange der Kontakt ii die Scheibe 12 berührt, ist
der Verbraucher eingeschaltet. Beim Erkalten des Thermostaten geht der Thermostatkontakt
i i in seine Grundstellung zurück und unterbricht dadurch beim Ablaufen von der
Scheibe 12 die Stromzufuhr vom Verbraucher. Sobald der Schalter 22, 23 durch das
Schaltglied31 und den zurückgebenden Kontakt ii wieder geschlossen ist, beginnt
sich der "I"hermostat 6 wieder zu deformieren und das Spiel wiederholt sich periodisch.
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Auf diese Weise wird eine langsame Hinundherbewegung des Kontaktes
i i hervorgerufen. Dabei wird jedesmal der ' Verbraucher eine gewisse Zeit eingeschaltet.
Die Einschaltdauer selbst ist von Hand mit Hilfe des Eiristellkttopfes 17 wählbar,
indem die Anlauffläche 14 der Scheibe 12 dem Kontakt mehr oder weniger genähert
wird. Mit Elilfe der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung ist 2s möglich, Einschaltdauern
am Verbraucher von etwa 'l_ Minuten bis zur Dauereitisc'haltung zu erzielen. Dab-i
ist die Einschaltdauer vollkommen stufenlos einstellbar. 1)a (las Bimetall eine
eigene , Heizeinrichtung in dein Widerstand 3 besitzt, ist die Schaltvorrichtung
gemäß Abb. i universell für alle möglichen Stromverbraucher, die einer Regelung
der Stromzufuhr bedürfen, verwendbar. Zu diesem Zweck braucht die Schalteinrichtung
40 lediglich in die Zuleitungsschnur 41, wie dies- in Abb. 5 veranschaulicht ist,
eingebaut zu werden. Die Schaltvorrichtung kann auch zur Temperaturregelung bei
Heizgeräten verwendet werden, wenn das Bimetall selbst in unmittelbarer Nähe des
Geräteheizelements untergebracht und der Heiz-. widerstand 3 für das Aufheizen des
Bimetalls samt zugehörigem Schalter 22, 23 (s.Abb. i) weggelassen wird. Ein Ausführungsbeispiel
ist in Abb.6, die ein elektrisches Bügeleisen im Schnitt zeigt, veranschaulicht.
Mit 6o ist hier die Fußplatte bezeichnet, auf der das Heizelement 61 aufliegt, das
selbst von der Deckplatte 62 überdeckt ist. In dieser ist eine Längsb6hrung angebracht,
die vom Bügeleisen ende gegen die zu verläuft. Je nach der Ausbildung des Bügeleisens
kann diese 13obrung auch, wie im Ausführungsbeispiel gezeigt, etwas geneigt verlaufen.
In diese Bohrung 63 ist ein Bimetall 64 eingebracht, das als Wendel ausgebildet
ist und das mit seinem einen Ende 65 bei 66 starr in der Platte 62 befestigt ist.
Am anderen Ende 67 des Bimetalls ist ein Stift 68 befestigt. Dieser ragt mit seinem
freien Ende durch eine Bohrung 69 der Bügeleisenabdeckhaube 70 und trägt daran einen
Kontaktteil 71 sowie gegebenenfalls einen Zeiger 72. Der Kontaktteil' 71 ist als
Segmentscheibe gemäß Abb.7 ausgefübrt. Mit der Scheibe 71 wirkt ein Gegenkontakt
73 zusammen, der mit Hilfe einer Feder 74 an einem drehbar an der Abdeckhaube
70 gelagerten, vorzugsweise als Ring ausgebildeten Teil 75, der als
Verstellteil dient, befestigt ist. Der Stromanschluß an die beiden Kontaktteile
71 und 73 ist so vorgenommen, daß der eine Kontakt mit dem einen Pol der Netzleitung
verbunden ist, während. der andere, Kontaktteil mit dem Verbraucher in Verbindung
stellt. Im Ausführungsbeispiel ist der Kontakt 74 mit dem Netzpol 76 verbunden und
der Kontaktteil 71 mit der Verbraucherleitung 77. Der andere Netzpol 78 ist unmittelbar
zum Verbraucher geführt. Der Ringteil 75 ist zweckmäßig aus hit-zebeständigem Isolierstoff,
z. B. Porzellan, Kunstharz, Preßstoff u. dgl., hergestellt. In ihm 'kann eine Skala
79 angebracht werden, über der der Zeiger 72 sich bewegt. Die Skala kann beliebige
Teilungen, z. B. Gradteilung oder auch Bezugzeichen, Marken oder Wortbezeichnungen
tragen. Nach außen kann der Ringteil 73 mit einer durchsichtigen Schutzscheibe
92 aus Glas, Glimmer o. dgl. verschlossen werden.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Beim Verdrehen des Ringverstellteils
75 wird der damit verbundene Kontaktteil 73 gegenüber der auf dem Stift 68 sitzenden
Kontaktscheibe 71 verstellt, so daß dieser auf der Scheibe ein gewisses Stück weit
aufläuft. Wird nun der Verbraucher eingeschaltet, so deformiert sich die Bimet.allwendei
unter der Wärmeentwicklung des Heizelements 61. Sie verdreht
dadurch
den mit ihm verbundenen Stift 68 und die darauf sitzende Kontaktscheibe 71 samt
Zeiger 72. Wenn der Kontakt 73 von dem Kontakt 71 abläuft, wird' der Verbraucher
abgeschaltet. Der Verbraucher kühlt sich ab und dadurch bildet sich die Wendel zurück,
bis der Kontakt 73 wieder auf den Kontakt 71 aufgelaufen ist und dadurch wiederum
der Verbraucher eingeschaltet wird. Dieses Spiel wiederholt sich nunmehr dauernd,
und zwar solange der Verbraucher an das Netz angeschlossen ist. Je nach der Verstellung
des Kontea'ktteils 73 dauert die Einschaltzeit länger oder kiirz,er, und damit ist
auch die Wärmeentwicklung ini Bügeleisen größer und' kleiner.
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Die Erfindung läßt in konstruktiver Hinsicht selbstverständlich eine
Reihe von Abwandlungen zu. Vor allem kann die Anordnung auch so getroffen sein,
daß an die Stelle des die Abschaltung des Heizwiderstandes nach Abb. i verwendeten
Schalters 22, 23 ein Thermostatschalter tritt, z. B. in Form einer durchspringenden,
zwischen zwei Lagern eingespannten Binietallplatte Zoo gemäß Abb. 8, deren Kontakt
1o1 in der Einschaltstellung den Kontakt 102 berührt. Erst bei Erreichen einer bestimmten
Temperatur springt die Platte Zoo in die gestrichelte Endstellung und liebt den
Kontakt toi von seinem Gegenkontakt 102 ab. Dadurch wird die Stromzufuhr zum Heizwiderstand
103 unterbrochen. Wenn dieser erkaltet, geht auch die Bimetallspirale 104 in ihre
Ausgangsstellung zurück, in der sie durch Schließen der Kontakte 105 und
io6 den Verbraucher 107 wieder einschaltet. Unter Umständen kann man auch den Schaltvorgang
des den Verbraucher steuernden Bimetallthermostaten sprunghaft gestalten. Zu diesem
Zweck läßt man an (lern am Bimetall sitzenden Kontaktarm eine Labilfeder bekannter
Art angreifen, die dafür sorgt, daß der Kontakt bei Überschreiten der l.abilstellung
in die andere Endstellung springt.
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Am Thermostaten können auch Bremsglieder vorgesehen' werden, die es
verhindern, daß beim Einstellen des Gerätes das Bimetall eine VorN-erstellung erhält.
Vorteilhaft verwendet man hierzu Federglieder, die auf mit dein Bimetall gekoppelten
Scheiben, Zeigern ti. dgl. schleifen.