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Temperaturregler Die Erfindung betrifft einen aus zwei Teilen mit
verschiedener Wärmedehnung bestehenden Temperaturregler, deren Dehnungsdifferenz
übersetzt und zum Schalten der Wärmezufuhr benutzt wird, wobei der zu erhitzende
Körper selbst als wärmedehnbarer Teil dient, während der zweite Teil keine oder
nur geringe Wärmedehnung besitzt.
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Gegenüber bekannten Einrichtungen dieser Art zeichnet sich der erfindungsgemäße
Temperaturregler dadurch aus, daß die Übersetzungs- und Schaltvorrichtung aus einem
sich in der Dehnungsrichtung des zu erhitzenden Körpers abwälzenden, zwei bogenförmig
verschieden gekrümmte Teile aufweisenden Organ besteht, wobei diese Teile an ihren
einen Enden miteinander verbunden sind und mit dem diesem ihrem einen Ende in der
Körperlängsrichtung entgegengesetzten Körperende über ein elastisches Band so in
Verbindung stehen, daß sich dieses Band bei einer Wälzbewegung des Organs auf dessen
einen Teil mit der kleineren Krümmung aufwickelt, während der andere Teil des Wälzorgans
mit der größeren Krümmung mit seinem freien, ein Schaltmittel für die Wärmezufuhr
tragenden Ende mittels eines anderen Bandes
aus einem Stoff keiner
oder nur geringer Wärmedehnung mit dem anderen Körperende derart verbunden ist,
daß sich dieses Band auf diesen Teil des Wälzorgans aufwickelt.
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Der neue Temperaturregler, der aus einfachen, robusten Bauteilen besteht,
arbeitet genau und reagiert sehr schnell auch auf kleinste Temperaturänderungen
des zu überwachenden Körpers. Dabei werden die durch die Dehnung oder Zusammenziehung
des Körpers verursachten Bewegungen des Reglers derart ins Große übersetzt, daß
die Betätigung der Schaltkontakte momentartig erfolgt. Der konstruktive Aufbau des
erfindungsgemäßen Reglers ist außerdem so getroffen, daß sich seine Schaltkontakte
stets sehr weit öffnen, ohne daß hierfür Ein besonders großer Dehnungsweg des sich
bei Erwärmung stärker ausdehnenden Reglerteiles erforderlich wäre.
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Der erfindungsgemäße Temperaturregler läßt sich überall dort mit Vorteil
verwenden, wo sich der zu erhitzende Körper unter dem Einfluß der Temperatur dehnt
oder zusammenzieht. Dabei kann der Regler z. B. elektrische Kontakte steuern, durch
welche die Wärmezufuhr entweder unmittelbar oder über irgendwelche Zwischenorgane
oder Hilfskreise gesteuert wird. Die Wärmezufuhr selbst kann sowohl durch elektrische
Heizkörper oder beispielsweise durch -gasförmige, flüssige oder feste Brennstoffe
erfolgen, wobei dann die Zufuhr dieser Brennstoffe durch Zwischensteuerkreise geregelt
wird.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie in der- Zeichnung offenbart. Dabei
zeigt Fig. i ein elektrisch beheiztes Bügeleisen mit dem erfindungsgemäßen Temperaturregler
im Längsschnitt, Fig. 2 das Bügeleisen gemäß Fig. i ohne Haube in Draufsicht, Fig.
3 das Wälzorgan in perspektivischer Darstellung, Fig.4 eine weitere Ausführungsmöglichkeit
eines Bügeleisens im Längsschnitt, Fig. 5 das Bügeleisen gemäß Fig.4 in Draufsicht,
Fig. 6 das Wälzorgan nach den Fig. i und 2 in Seitenansicht, Fig.7 einen Schnitt
durch das Wälzorgan der Bauart nach den Fig. 4 und 5 mit Teilansicht.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. i bis 3 und 6 dient der
erfindungsgemäße Temperaturregler zum Regeln der Temperatur eines Bügeleisens, dessen
Sohle i selbst der wärmedehnbare Teil der Regelvorrichtung ist. Die Sohle kann in
üblicher Weise aus Gußeisen, Aluminium oder irgendeinem anderen Stoff bestehen,
der sich unter dem Einfluß der Temperatur dehnt und durch einen in ihm eingebetteten,
beispielsweise als Stabheizkörper ausgebildeten elektrischen Heizkörper 2 beheizt
wird.
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In einer Aussparung 13 der Sohle sind Vorsprünge 14 und 15 vorgesehen.
An dem Vorsprung 14 ist mit einer Schraube 14" ein Band 16 befestigt, das keine
oder nur eine geringe, auf alle Fälle kleinere Wärmedehnung als die Sohle besitzt.
An dem Vorsprung 15 sind mit Schrauben 17 zwei Bänder 18 befestigt, die aus einem
elastischen Material, beispielsweise Federstahl, bestehen. Die Bänder 16 und 18
sind mit ihrem freien Ende an einem Wälzorgan ig befestigt, das aus einem etwa rechteckigen
Blechstück, beispielsweise aus kaltgewalztem Stahl, besteht. Durch zwei Längsschlitze
2o und 21 sind zwei Außenzungen 22 und 23 und eine mittlere Zunge 24 gebildet. Letztere
ist aus der Fläche der beiden Außenzungen 22 und 23 so herausgebogen, daß sie eine
andere Krümmung als diese besitzt.
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Die elastischen Bänder 18 sind mit Nieten 25 und 26 an dem einen Ende
des Wälzorgans i9 befestigt und liegen dabei auf einem Teil ihrer Länge an den Außenzungen
22 und 23 an. Das Band 16 liegt an der mittleren Zunge 24 an und ist durch einen
Niet 27 an dem anderen Ende des Wälzorgans mit dessen mittlerer Zunge verbunden.
Bei Wälzbewegungen, des Wälzorgans wickeln sich dabei die Bänder auf die entsprechenden
Zungen auf oder von diesen ab. Auf diese Weise besteht eine vollständige Verbindung
über das Wälzorgan zwischen den beiden Enden der Sohle, so daß jede Dehnung oder
Zusammenziehung der Sohle sich auf die Lage des Wälzorgans auswirkt.
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Damit die Verbindung der beiden Enden der Sohle stetig bleibt, müssen
die Bänder 18 ziemlich steif sein, während das Band 16 aus einem biegsamen Stoff
bestehen muß. Dies ist erforderlich, damit das Band 16 sich leicht an die Krümmung
der mittleren Zunge 24 anschmiegen kann. Es 'erhält zu diesem Zwecke einen verhältnismäßig
kleinen Querschnitt, um auch gewisse Dehnungen ertragen zu können. Die elastischen
Bänder 18 haben dagegen das Bestreben, sich gerade zu strecken -und dabei das Wälzorgan
entgegen dem Uhrzeigersinne abzuwälzen. Hierdurch wird ein stetiges Spannen des
Bandes 16 erzielt.
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An der mittleren Zunge 28 des Wälzorgans i9 ist auf der Seite, wo
die elastischen Bänder i8 angeordnet sind, ein Hebel 28 befestigt, der zwei
getrennte Kontakte 28" trägt. Diesen Kontakten gegenüber sind an der Sohle i Kontakte
29 und 29, vorgesehen, die von einem Bügel 30 getragen werden, der mit Schrauben
31 und 32 an der Sohle befestigt ist und sich quer über die Aussparung 13 erstreckt.
Die Kontakte 29 und 29a werden von Bolzen 33 getragen, die in je einer Isolierbuchse
34 an dem Hebel 3o befestigt sind. Der Kontakt 29 ist durch die Leitung 39 mit dem
einen Ende des Heizkörpers 2 verbunden, während der Kontakt 29, über die Leitung
40 mit dem einen Steckerstift 9 verbunden ist. Der zweite Steckerstift ist über
die Leitung 41 mit dem zweiten Ende des Heizkörpers 2 verbunden. Berühren die Kontakte
28, die Gegenkontakte 29 und 29a, so ist der Stromkreis von den Steckerstiften aus
über den Heizkörper geschlossen.
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Zur Veränderung des zu regelnden Temperaturbereiches dient eine Vorrichtung
zur Veränderung
der Länge des Bandes 16, die aus einem Bolzen .a.2
besteht, der sich mit seinem unteren Ende 42" auf das Band 16 abstützt und mittels
eines Handgriffes 44 von außen in eine an der Bügeleisenhaube befestigte Mutter
d.3 ein- und ausgeschraubt werden kann. Ein in den Bolzen 4.2 eingesetzter Stift
.I5 dient zur Begrenzung der Drehbewegung, wofür an der Mutter d.3 ein Anschlag
,43a vorgesehen ist. Durch Ein- und Ausschrauben des Bolzens wird das Band 16 mehr
oder weniger durchgebogen, also seine Länge verändert, womit auch die Lage des Wälzorgans
i9 verändert wird, so daß das Schalten bei anderen Temperaturen erfolgt.
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Die mittlere Zunge 2q. des Wälzorgans i9 besitzt, wie bereits gesagt,
eine andere Krümmung als die Außenzungen 22 und 23. Das Verhältnis der beiden Krümmungen
ist maßgebend für das Maß der Vergrößerung der Längendehnung der Sohle für die Schaltbewegung
der beweglichen Kontakte 28, Die Vergrößerung entspricht somit dem Verhältnis
der Krümmungshalbmesser der beiden Krümmungen, falls die Krümmungen der inneren
und der beiden äußeren Zungen etwa konzentrisch sind. Ist jedoch die Krümmung der
mittleren Zunge 24. von einem sich stetig verändernden Krümmungshalbmesser im Vergleich
zu der Krümmung der beiden Außenzungen 22 und 23, so ist auch die Vergrößerung der
Dehnungsbewegungen der Sohle entsprechend veränderlich bei den verschiedenen Stellungen
des Wälzorgans. Hierdurch läßt sich eine momentartige Bewegung der Kontakte 28"
erzielen, was besonders anschaulich die Fig. 6 zeigt. Die Mittelzunge 24. hat eine
sich stetig verändernde Krümrnung in bezug auf die Außenzungen 22 und 23. Wälzt
sich das Wälzorgan ab, so verändert sich auch das Übersetzungsverhältnis der Sohlendehnung
auf die Bewegung der Kontakte 28, Die elastischen Bänder 18 drehen das Wälzorgan
entgegen dem Uhrzeigersinn, wobei das Band 16 stets gespannt ist. Dehnt sich die
Sohle, so zieht das Band 16 derart, daß das Wälzorgan im Uhrzeigersinn gedreht wird,
wobei sich das Übersetzungsverhältnis der Längendehnung der Sohle zu den Kontakten
28 vergrößert. Gleichzeitig verringert sich aber die Spannung in dem Band 16, da
es sich von dem Wälzorgan abwickelt. Hierdurch wird wiederum die Wälzbewegung des
Organs beschleunigt, so daß sowohl die Schließbewegung als auch die Trennbewegung
für die Kontakte 28a beschleunigt wird und nach Art einer Schnappbewegung erfolgt.
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Durch Wahl entsprechender Krümmungen für die Mittelzunge 2q. kann
somit eine Übersetzung der Dehnungsbewegungen der Sohle auf die Kontakte erzielt
werden, bei der das Schließen und Offnen der Kontakte entweder langsam oder mehr
oder weniger schnell oder momentartig erfolgen kann. Es läßt sich auch ermöglichen,
daß das Schließen der Kontakte langsam, das Trennen dagegen schnell erfolgt. Das
Übersetzungsverhältnis kann auch verschieden geregelt werden, je nachdem wie die
Krümmungen der Zungen sich zueinander verhalten. Außerdem hat man es auch in der
Hand, die Lücke zwischen den festen und beweglichen Kontakten verschieden groß zu
bemessen.
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Die Wirkung des Temperaturreglers ist folgende: Stehen die Kontakte
28a mit ihren Gegenkontakten 29 und 29, in Berührung, so ist der Stromkreis geschlossen,
und die Bügeleisensohle wird bis zu einer bestimmten Temperatur erhitzt. Dabei dehnt
sie sich so aus, daß,das Band 16 das Wälzorgan ig gegen die Kraft der Feder i8 im
Uhrzeigersinn dreht. Wird die höchstzulässige Temperatur der Sohle überschritten,
so wird die Drehkraft so groß, daß sich das Wälzorgan i9 im Uhrzeigersinn abzuwälzen
beginnt. Dabei verringert sich die Spannung in dem Band 16, da es sich teilweise
von dem Wälzorgan abwickelt. Gleichzeitig vergrößert sich aber das Übersetzungsverhältnis,
so daß sich die Wälzbewegung des Organs vergrößert. Diese Vergrößerung erfolgt derart,
daß der Berührungsgrad zwischen den festen und beweglichen Kontakten schnell abnimmt
und sich die Kontakte momentartig öffnen. Hierdurch wird der Heizstrom abgeschaltet,
und die Sohle beginnt sich zusammenzuziehen. Als Folge davon verringert sich auch
die Drehkraft des Bandes 16 auf das Wälzorgan i9. Ist diese Drehkraft so weit gesunken,
daß sie kleiner ist als die Drehkraft der elastischen Bänder 18, so beginnt sich
das Wälzorgan entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen. Infolgedessen steigt die Spannung
in dem Band 16, da es sich teilweise wieder auf das Wälzorgan aufwickelt. Das Übersetzungsverhältnis
sinkt schneller, als die Span: nung in dem Band 16 steigt. Die Folge ist eine Beschleunigung
der Drehung des Wälzorgans entgegen dem Uhrzeigersinn und ein momentartiges Schließen
der Kontakte. Der Stromkreis ist also wieder geschlossen, und der Vorgang kann sich
wiederholen. Die elastischen Bänder 18 sorgen stets dafür, daß bei geschlossenen
Kontakten ein genügendes Zusammendrücken erfolgt.
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Bei der Ausführungsform nach den Fig. .4, 5 und 7 besitzt die Bügeleisensohle
i Seitenwände 4.6 und .I6", die eine Aussparung 47 seitlich begrenzen. In der Aussparung
sind zwei Längsbänder 48, ein Wälzorgan 49 und ein elastisches Band 50 untergebracht.
Die Bänder 48 haben keine oder nur geringe Wärmedehnung und sind so biegsam, daß
sie sich auf die gekrümmte Fläche des Wälzorgans leicht aufwickeln, während das
Band 5o bestrebt ist, sich gerade zu strecken und dadurch das Wälzorgan entgegen
dem Uhrzeigersinne zu verdrehen und die Bänder 48 dauernd straff zu halten.
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Das Wälzorgan besitzt auch bei diesem Ausführungsbeispiel mehrere
gekrümmte Flächen, und zwar mit verschiedenen Krümmungen, die dadurch entstanden
sind, daß in dem Wälzorgan eine Längsnut 51 vorgesehen ist. Diese ist in den Wälzorgankörper
4.9 derart eingeschnitten, daß die gekrümmte Fläche 52 in der Mitte des Wälzorgans
etwa exzentrisch zu den beiden Außenflächen 53 und 54. ist. Die Exzentrizität besteht
darin, daß der Abstand zwischen der Fläche 52 und den beiden Außenflächen 53 und
54 größer wird, wenn sich das Wälzorgan im Uhrzeigersinn dreht. Die gekrümmte
Fläche
52 kann natürlich auch irgendeinen anderen Verlauf haben.
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An dem einen Ende des Wälzorgans 49 sind durch Schrauben 55 und 56
die beiden Bänder 48 ' befestigt, die sich auf die beiden Außenflächen 53 und 54
des Wälzorgans aufwickeln, wenn sich dieses entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Die
anderen Enden der Bänder 48 sind mit Nieten 58 und 59 an einer Platte 57 befestigt.
Diese besitzt eine Öffnung, in dem eine Scheibe 61 ruht, die mit einer Unterlagsscheibe
6o aus einem Stück besteht. Eine Schraube 62 durchdringt die Unterlagsscheibe 6o
und die Scheibe 61 und hält die Platte 57 an der Sohle 1 fest.
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Das mit den Bändern 48 verbundene Ende des Wälzorgans trägt einen
Halter 63, an dem ein L-förmiger Bügel 64 angebracht ist, der an seinem Ende einen
Kontakt 65 trägt. Mittels Schrauben 55, 56 und Muttern 66, 67 ist der Halter über
Isolierscheiben 68 an dem Wälzorgan befestigt.
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Der brückenförmige Kontakt 65 ist an einem dünnen elastischen Streifen
69 befestigt, der an dem Bügel 64 angenietet ist. L-förmige Stifte 70 sind aus dem
Bügel 64 herausgepreßt und halten den Streifen 69 mit dem Kontakt 65, wenn das Wälzorgan
im Uhrzeigersinne gedreht wird. Dem Kontakt 65 gegenüber befinden sich feste Kontakte
71 und 72, die aus j e einem Kontaktstück 73 und einem dieses tragenden Arm 74 bestehen,
der durch Schrauben 75 mit einem stromleitenden Bügel 76 verbunden ist. Der elastische
Streifen 69 drückt den Kontakt 65 zuverlässig gegen die Kontakte 71 und 72,
solange eine Bewegung des Kontaktarmes stattfindet. Dadurch wird verhütet, daß der
Kontaktdruck fast auf Null absinkt und die Kontakte klappern.
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Die beiden Bügel 76 sind gegenüber der Sohle unbeweglich. Der eine
der Bügel 76 ist an einem Ende mit dem Heizkörper 2, der andere Bügel 76
mit einem nicht dargestellten Steckerstift verbunden. Die Kontakte 7 1 und
72 sind auf diese Weise über die Bügel 76 so in den Stromkreis geschaltet, daß beim
Entfernen der beweglichen von den festen Kontaktender Stromkreis unterbrochen wird.
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Mit einer Schraube 77 ist das andere Ende des Wälzorgans 49 mit dem
elastischen Band 5o verbunden, das sich auf das Wälzorgan aufwickelt, wenn sich
dieses im Uhrzeigersinn dreht. Das andere Ende des Bandes 5o besitzt eine Öffnung,
durch die eine Buchse 78 hindurchragt, die mit einer Scheibe 79 aus einem Stück
besteht. Das Ende des Bandes 5o ruht auf der Scheibe 79. Eine weitere Scheibe 8o
ist auf das andere Ende der Buchse 78 aufgesteckt.
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In der Sohle i ist eine Aussparung 81 vorgesehen, die zwischen den
beiden Seitenwänden 46 und 46" liegt und sich in der Längsrichtung der Aussparung
47 erstreckt. In der Aussparung 81 ist eine Platte 82 untergebracht, die an der
Sohle mit Schrauben 83 und 84 befestigt ist. In dem vorderen Ende dieser Platte
ist ein Stift 85 drehbar angeordnet, der am unteren Ende einen an die obere Fläche
der Platte anliegenden Nocken 86 trägt. Das Außenende des Stiftes 85 ragt aus der
nicht dargestellten Bügeleisenhaube heraus und ist mit einer Riffelung 87 zum Aufsetzen
eines Betätigungsgriffes versehen.
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Am Außenende der Platte 82 ist ferner, durch einen Niet 88 gehalten,
eine zweite Platte 89 gelagert, die einen sich nach vorn erstreckenden Arm 9o besitzt,
der in Berührung mit dem Nocken 86 steht. In der Platte 89 ist eine Schraube 91
vorgesehen, die zum Befestigen des elastischen Bandes 5o an der Platte dient. Diese
Anordnung gestattet ein begrenztes gegenseitiges Verdrehen zwischen dem elastischen
Band 5o und ,der Platte 89, wenn diese um den Niet 88 gedreht wird. Beim Drehen
des Stiftes 85 im Uhrzeigersinn wird auch der Nocken 86 im gleichen Sinn gedreht,
der wiederum die Platte 89 entgegen dem Uhrzeigersinn um den Drehpunkt 88 verschwenkt.
Dabei wird die Befestigungsstelle des elastischen Bandes 5o nach außen bewegt. Diese
Bewegung entspricht einer Dehnung der Bügeleisensohle. Man kann also mittels des
Stiftes 85 beim Drehen im Uhrzeigersinn die Ansprechtemperatur für die Kontaktschaltung
herabsetzen. Wird der Stift 85 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, so bewegt sich
das Befestigungsende des Bandes 5o. nach innen, wodurch der Regelbereich in einen
höheren Temperaturbereich versetzt wird.
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Die Wirkungsweise der Bauart nach den Fig.4, 5 und-7 ist die gleiche
wie bei dem ersten beschriebenen Beispiel. Nach Erreichen der vorgeschriebenen Temperatur
in der Sohle wälzt sich das Wälzorgan im Uhrzeigersinn ab; wodurch die beweglichen
Kontakte schnell und .mit einer etwa momentartigen Wirkung von den festen Kontakten
entfernt werden und den Stromkreis unterbrechen. Sinkt die Temperatur in der Sohle,
so schließen sich die Kontakte wieder momentartig. Versuche haben gezeigt, daß eine
Überregelung auf dem ganzen möglichen Temperaturbereich nicht erfolgt. Schon bei
dem ersten Regelvorgang wird die gewünschte Temperatur erreicht und nicht überschritten.
Ebenso erfolgt keine Unterkühlung der Sohle beim Sinken der Temperatur.