DEST010160MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 23. Juli 1955 BekaiMitgemachit am 25. Oktober 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schaltmechanismus, dessen.' Schaltitätigkeit von einem temperaturempfindlichen Organ, vorzugsweise einer Bimetallfeder, ausgelöst wird und zur Folge hat, daß bei Erreichen einer vorbestimmten Flüssigkeitstemperatur der elektrische Heizstromkreis unterbrochen und unter bestimmten Umständen bei Unterschreiten einer ebenfalls vorbestimmten Flüssigkeitstemperatur wieder geschlossen wird.

ίο Man bedient sich derartig kombinierter, thermischer Schaltmechanismen mitunter bei elektrisch beheizten Heißwasserspeichern, wenn das gespeicherte Wasser je nach Wunsch entweder einmalig auf Solltemperatur unterhalb des Kochpunktes aufgeheizt bzw. der Heizkörper beim Kochen von Wasser vor dem gefahrvollen Trockengehen bewahrt werden· oder wenn das gespeicherte Wasser nach dem Aufheizen auf seine unterhalb des Kochpunktes gelegene Solltemperatur mit Hilfe weiterer Energiezufuhr gehalten werden soll.

Bei den bekannten Anordnungen bestehen die besonderen Umstände für die unterschiedliche Arbeitsweise als Temperaturregler bzw. -abschalter in einem von Hand auf die jeweilig gewünschte Arbeitsweise bedingten Umschalten.

Die Nachteile derartiger Anordnungen bestehen darin, daß eine von Hand auf Regeltätigkeit eingestellte . Anordnung auch im Trockengehfall weiterregelt, beispielsweise wenn der Heizkörper durch Entleeren oder Auskochen des Behälters von Wasser entblößt ist und infolge des schlechteren Wärmeüberganges an die umgebende Luft und an das sonst vorwiegend von der Wasserwärme beaufschlagte temperaturempfindliöhe Organ unerwünschte oder gar gefährliche Übertemperaturen während der wiederkehrenden Einschaltzeiten an-

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nimmt. Zudem wird durch diese mitunter nicht sofort wahrnehmbaren anomalen Vorgänge unnötigerweise Energie verbraucht. Man bringt daher das temperaturempfindliche Organ häufig in gut wärmeleitende Verbindung, z.B. über eine gut leitende Wärmebrücke in guten Wärmekontakten mit dem Heizkörper.

Der Erfindung liegt daher eine Anordnung zugrunde, die bei einer beliebig wählbaren, von Hand

ίο einstellbaren Sohalttemperatür solange als Temperaturregler arbeitet, wie der im Wasserbehälter angeordnete Heizkörper von Wasser umgeben ist, jedoch beim Trockengehen des Heizkörpers den Heizstromkreis so unterbricht, daß letzterer in der Folgezeit durch das. sich abkühlende temperaturempfindliche Organ über den Schaltmechanismus nicht wieder eingeschaltet werden kann, es sei denn, daß eine Wiedereinschaltung von Hand erfolgt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurph gelöst, daß das temperaturempfindliche Organ außerdem durch eine träge Wärmebrücke mit dem Heizkörper verbunden ist und eine Selbstverriegelungseinrichtung für das temperaturempfindliche Organ so weit von letzterem entfernt ist, daß die Selbstverriegelüngsvorrichtung vom temperatürempfindiiicheni Organ¹ bei der nur im Trockengehfall weit über den Abschaltpunkt hinausgehenden Auslenkung' betätigt wird.

So ergibt es sich, daß der Heizkörper im Zeitpunkt der Abschaltung durch den sich zeitlich auswirkenden Verzug der Abschaltung eine etwas höhere Temperatur angenommen hat alte- er im normalen Fall haben würde, d. h. wenn er vom Wasser und . auch das temperaturempfindliche Organ vorwiegend von dem warmen Wasser umgeben ist. Die in der Verzugszeit höher ansteigende Temperatur teilt sich insbesondere nach der erfolgten Abschaltung dem temperaturempfindlichen Organ mit und lenkt dieses noch so weit aus, bis es eine Selbtverriegelung betätigt, in welcher es während seiner nachfolgenden Abkühlung festgehalten wird und folglich inaktiv bleibt, so daß eine erneute Wiedereinschaltung und damit eine Regeltätigkeit unterbunden wird. Die Selbstver-■ riegelung wird zweckmäßigerweise so ausgeführt,

' - daß dieselbe durch Handbetätigung entgegen dem Sinne der Verriegelungskraft wieder aufgenommen . werden kann. , ■ ...

Es ist so, daß die Auslenkung des temperaturempfindlichen Organs sich zusammensetzt aus^r dem Weg, der die Spanne von seiner Stellung im kalten Zustand bis zu seiner Stellung im Zeitpunkt der Abschaltung umfaßt und dem Weg, welcher durch den nachhinkenden Wärmeübergang (nach der Schaltung) bedingt ist. Die Temperatur, ab welcher die Änderung in der Arbeitsweise erfolgt, ist abhängig von der Größe des Letztgenannten. Voraussetzung für die Selbstverriegelung ist, daß der Weg des temperaturempfindlichen. Organs von seiner Stellung im kalten Zustand bis zu'seiner Stellung

. im Zeitpunkt der Abschaltung, vermehrt um den durch die Nachwärme bedingten Betrag, größer ist als die Entfernung' zwischen dem temperatur-· ■ empfindlichen Organ im kalten Zustand und seiner Selbstverriegelungsvorrichturig. '

Will man schließlich die Temperatur, ab welcher die Änderung der Arbeitsweise eintritt, beliebig wählen köoneni, so- ist nach einer Ausgestaltung der Einrichtung nach der Erfindung eine relative, von Hand einstellbare Verschiebungsmöglichkeit der Selbstverriegelurig gegenüber dem temperaturempfindlichen Organ vorzusehen.

In der nachfolgenden Beschreibung ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. ι · zeigt ein elektrisch beheiztes Gerät zum Bereiten und 'Warmhalten von Tee mit örtlicher .Unterbringung der Schaltanordnung;

Fig. 2 zeigt ein Schema des Schaltmechanismus des Gerätes gemäß Fig. 1 - beim Aufheizen von Wasser.auf den vKochpunkt;

Fig. 3 zeigt den gemäß Fig. 2 eingestellten Schaltmechanismus beim Trockengehen des Heizkörpers unmittelbar nach dem Abschalten;

Fig. 4 zeigt den gemäß Fig. 2 eingestellten Schaltmechanismus im Ruhezustand nach dem Troekengeihen;

Fig. 5 zeigt die zusätzliche Verstellmöglichkeit der Selbstverriegelung der Bimetallfeder des Schaltmechanismus gemäß Fig. 2 bis 4;

Fig. 6 zeigt das Schaltschema für den Stromverlauf.

Das Gerät besteht im einzelnen aus dem mit Wasser 1 angefüllten Universalhaushaltwasserkessel 2 mit Henkel 3, Auslauftülle 4 und auf die Einfüllöffnung 5 aufgesetztem und mit Tee-Extrakit· 6 gefülltem Kännchen< 7 sowie dem im Wasser 1 liegenden Rohrheizkörper 8, dessen Anschlußenden 9 zusammen mit dem der Regelung bzw. der Abschaltung der elektrischen Energiezufuhr dienenden Schaltmechanismus in einem Anschlußgehäuse 10 vereinigt sind.

Am Anschlußgehäuse 10 ist weiterhin ein Schutzrohr 11 befestigt, das mit dem elektrischen Rohrheizkörper 8 nur durch eine kleine metallische Wärmebrücke 12 verbunden ist. Am freien, geschlossenen Ende dieses Schutzrohres 11 ist in demselben eine Bimetallfeder 13 befestigt, die mit seit-· liehen Ansätzen I3_ß (Fig. 2 bis 5) und einer Zunge 13;, in das Anschlußgehäuse 10 hineinragt und über ein aus Isoliermaterial bestehendes Distanzstück . ■ 14 verbunden ist mit einer an einem Heizleiterende i5_B befestigten Blattfeder 16, welche an ihrem freien Ende einen Stromkontakt 17 trägt. An dem zugleich mit Steckerstiften i8_ö und i8_fe (Fig. 6) versehenen Anschluß deckel 19 befindet sich eine : weitere, mit dem Steckerstift i8_fl leitend verbundene Blattfeder 20 (Fig. 2 bis 6), die an ihrem freien Ende ebenfalls einen Kontakt 21 trägt. Am Abschlußdeekel 19 sitzt fernerhin ein Drehheber 22, auf dessen Achse 23 ein aus Isoliermaterial bestehender Zylinder 24 mit exzentrisch ausgearbeitetem Teil 25 sitzt. In diesen exzentrischen Teil 25 greift ein Distanzbolzen 26, welcher im Abschluß-

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deckel 19 beweglich geführt wird und sich gegen die Blattfeder 20 abstützt. .

Der Drehhebel 22 ist auch axial verscbieblich und,in dieser Bewegungsrichtung durch eine D ruckfeder 27 in seiner Ruhestellung festgelegt. Bei Vorschieben in Achsrichtung drückt er auf den oberen Arm eines zweiseitigen Hebels 28, der sich um ein am Anschlußgehäuse 10 befindliches Schneidenlager 29 dreht. Der untere Arm dieses zweiseitigen Hebels 28 weist Führungslappen 30 auf, zwischen denen die Zunge i3₆ der Bimetallfeder 13 Aufnahme findet (Fig. 2, 3, 5). Eine am Anschlußgehäuse 10 befestigte Drahtfeder 31 drückt den unteren Arm des zweiseitigen Hebels 28 gegen die seitlichen Ansätze I3_a der Bimetallfeder 13 (Fig. 2 und 3)..

Bei geschlossenen Stromkontakten 17, 21 ergibt sich folgender Stromweg (Fig. 6):

vom Netz über Steckerstift i8_fl, Blattfeder 20, Stromkontakt 21, Stromkontakt 17, Blattfeder . 16, ■ Heizleiterende τζ_α, Rohrheizkörper 8, Heizleiterende 15;,, Steckerstift i8₆ zurück

■ zum Netz.

■ Der Schaltmechanismus soll nun so arbeiten, daß er während der Aüfbeizung des Wassers 1 bis zur Erreichung des Kochpunktes weder regelt noch abschaltet, hingegen beim Entleeren vor oder nach Erreichen des Kochpunktes bzw. beim Auskochen nur abschaltet: Nach dem Aufbrühen von Tee-Extrakt 6 im Kännohen 7 mit Hilfe des aufgeheizten Wassers 1 sowie anschließendem portionsweisem Einfüllen von Tee-Extrakt 6 in bereitgestellte Tassen unter Zugabe von Kochendwasser ι zwecks Verdünnung auf ein geschmackliches Maß soll der noch im Kännchen 7 verbliebene Tee-Extrakt 6 sowie das im Universalhaushältwasserkessel 2 verbliebene Wasser 1 durch geregelte Energiezufuhr auf einer bestimmten Temperatur unterhalb des Kochpunktes gehalten werden.

Zum Aufheizen und zum Abschalten im Trockengehfall muß der Drehhebel 22 ganz nach rechts gelegt werden (Fig. 2 bis 4). Dabei wird der sich gegen den exzentrischen Teil 25 des Zylinders 24 abstützende Distanzbolzen 26 abwärts gedrückt und spannt auf diesem Wege die Blattfeder 20, welche über den Stromkontakt 21 und Stromkontakt 17 die Blattfeder 16 ebenfalls spannt. Steigt nun die Wassertemperatur, so teilt sich diese über das Schutzrohr 11 der Bimetallfeder 13 (Fig. 1) mit. Die Bimetallfeder 13 (Fig. 2) wird nach unten ausgelenkt und ihre Zunge 13^ nimmt auf diesem Wege über das Distanzstück 14 die Blattfeder 16 mit. Die gespannte und sich gegen die Blattfeder 16 abstützende Blattfeder 20 folgt ihr dabei, so daß die Stromkontakte 17, 21 nicht voneinander abheben, also die Energiezufuhr nicht unterbrechen. Beim Trockengehen des Rohrheizkörpers 8, d. h. ansteigender Heizkörpertemperatur, die sich über die kleine metallische Wärmebrücke 12 dem Schutzrohr 11 und der Bimetallfeder 13 mitteilt, wird letztere so weit ausgelenkt, bis sich das den Stromkontakt 21 tragende Ende der Blattfeder 20 durch die Abwärtsbewegung der Blattfeder 16 entspannt hat und der Bewegung derselben nicht weiter zu folgen vermag. Der Stromkontakt 17 hebt vom Stromkontakt 21 ab (Fig. 3), wobei die elektrische Energiezufuhr unterbrochen wird. ■

-Infolge der schlechten Wärmeleitung über die kleine Wärmebrücke 12 entsteht bis zur Abscbaltung eine zeitliche Verzögerung, während welcher die Heizkörpertemperatur noch etwas ansteigt. Die Folge davon ist, daß nach der Abschaltung die Bimetallfeder 13 noah soweit ausgeilenkt wird,bis die vor ihren seitlichen Ansätzen i3_ß liegenden Fü'h*- rungslappen 30 des zweiseitigen Hebels 28 freigegeben werden, so daß die Drahtfeder 31 in Aktion treten kann und den unteren Arm des zweiseitigen Hebels 28 über die seitlichen Ansätze i3_B der Bimetallfeder 13 schiebt (Fig. 4), so daß die Bimetallfeder 13 bei Abkühlung nicht in ihre Ursprungslage zurückgehen und die Stromkontakte 17,21 gegen neue Aufheizung verriegelt sind.

Um das Schließen des Stromkreises aber von Hand bewirken zu können, ist es notwendig, den zweiseitigen Hebel 28 zu entriegeln und in. seine ursprüngliche Stellung zurückzuführen. Dies geschieht durch Drücken auf den Drehhebel 22, dessen Achse 23 auf den oberen Arm des zweiseitigen Hebels 28 drückt, wobei dessen Führungslappen 30 zurückgleiten bis vor die seitlichen Ansätze I3_a der Bimetallfeder 13, welche sich dann zusammen mit der Blattfeder 16 in die Einschaltstellung zurückbewegen kann.

■ Zur geregelten Warmhaltung des Wassers 1 im Universalhaushaltwasserkessel 2 und damit auch des Tee-Extraktes 6 im ''aufgesetzten Kännchen 7 ist der Drehhebel 22 je nach gewünschter Temperatur mehr oder weniger nach links zu drehen. Dadurch wird die gespannte Blattfeder 20 über den sich mitdireheinden, exzentrischen Teil 25 des Zylinders 24 und den Distanzbolzen 26.,. mehr oder weniger entlastet,' so daß dieselbe bei "Auslenkung der Bimetallfeder 13 entsprechend mehr oder weniger weit der mit letzterer verbundenen Blattfeder 16 zu folgen vermag und diie Trennung der Stromkontakte 17, 21 bei niedrigeren oder höheren Wasssertemperaturen erfolgt.

Es kann bei diesen Drehhebelstellungen eine selbsttätige Wiedereinschaltung der elektrischen Energiezufuhr bei Abkühlung der Bimetallfeder 13 erfolgen. Gegenüber dem Trockengehen ist der Weg der Bimetallfeder 13 infolge der Beaufschlagung durch die wesentlich niedrigere Wassertemperatur vom kalten Zustand bis zum Abschaltpunkt weit kürzer. Dadurch verringert sich die Gesamtauslenkung (einschließlich der Teilauslenkung durch die Nachwärme) der Bimetallfeder 13 um den durch die Abschaltpunktverschiebung entstandenen Differenzbetrag. Diese Verringerung der Gesamtauslenkung wirkt sich so aus, daß die Bimetallfeder 13 den zweiseitigen Hebel 28 an seinen Führungslappen 30 nicht mehr freizugeben vermag, d. h. es. erfolgt keine Selbstverriegelung der Bimetallfeder 13 im Abschaltzustand. Bei der nachfolgenden Abkühlung geht die Bimetallfeder 13 in

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ihre Ausgangslage zurück und nimmt auf diesem Wege die Blattfeder 16 mit, deren Stromkontakt 17 sich gegen den Stromkontakt 21 legt. Dadurch wird der elektrische Stromkreis geschlossen. Bei Wiedererreichen der eingestellten Solltemperatur wiederholen/ sich Abschält- und, auch Wiederein>schaltvorgang in der Folge.

. Otwohl der Schaltmechanismus auf Regeltätigkeit eingestellt ist, vermag er im Trockengehfall die Funktion eines Abschalters zu übernehmen, da durch den zeitlichen Verzug in der Übertragung der Heizkörpertemperatur der Rohrheizkörper 8 erheblich höhere Temperaturen im Abschaltzeitpunkt angenommen hat und die dadurch in der Folgezeit erheblich, weiter ausgelenkte Bimetal I-' feder. 13 den zweiseitigen Hebel 28 an seinen Führungslappen 30 freizugeben vermag, so daß die in der Beschreibung, des Trockengehfalles erwähnte Selbstverriegelung stattfindet.

Um schließlich oberhalb gewählter Wassertemperaturen den Schaltmechanismus nicht mehr als Temperaturregler, sondern jederzeit als -abschalter arbeiten lassen zu können, ist das Schneidenlager 29 des zweiseitigen Hebels 28 gemaß Fig. 5 an einer zwischen Führungsleisten 32 im Anschlußgehäuse 10 geführten Platte 33 befestigt, so daß die Entfernung von den Führungslappen 30 des zweiseitigen Hebels 28 zur Zunge 13^ der Bimetallfeder 13 von Hand vor oder während des Betriebes vergrößert bzw. verringert werden kann. Die Folge davon ist, daß im abgeschalteten Zustand die Führungslappen 30 des zweiseitigen Hebels 28 bei den mit den mehr oder weniger niedrig eingestellten Regeltemperaturen zusammenhängenden Gesamtauslenkungen der Bimetallfeder 13 von letzterer freigegeben werden können zu ihrer Verriegelung (der Bimetallfeder 13).

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Für die Temperaturregelung elektrisch beheizter Flüssigkeiten bestimmte Anordnung, bei welcher ein der Temperatur der Flüssigkeit ausgesetztes, einstellbares, temperaturempfindliches Organ, vorzugsweise eine Bimetallfeder, die Auslösung der Schaltvorgänge bei unterschiedlichen Temperaturen bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturempfindliche Organ außerdem durch eine träge Wärmebrücke mit dem Heizkörper verbunden ist und eine Selbstverriegelungsvorrichtung für das temperaturempfindliche Organ so weit von letzterem entfernt ist, daß die- Selbstverriegelungsvorrichtung vom temperaturempfindliichen Organ bei der nur im Trockengehfall weit über den Abschaltpunkt hinausgehenden Auslenkung betätigt wird.
2. 2. Für die Temperaturregelung elektrisch beheizter Flüssigkeiten bestimmte Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Selbstverriegelung aus einem gespannten zweiseitigen Hebel besteht, dessen eines Ende im entriegelten Zustand vor der Zunge eines als Bimetallfeder ausgebildeten temperaturempfindlichen Organs liegt, welches bei der anomal weiten Auslenkung den zweiseitigen Hebel freigibt, damit dieser über die Bimetallfeder gleiten und damit letztere blockieren kann.
3. 3. Für die Temperaturregelung elektrisch beheizter Flüssigkeiten bestimmte Anordnung gemaß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der als Drehhebel ausgebildete Einstellknopf für die Regeltemperatur in Achsrichtung verschiebbar ist zur Betätigung des zweiseitigen Hebels im gegenläufigen, entrieigelnden. Sinne.
4. 4. Für die Temperaturregelung elektrisch.beheizter Flüssigkeiten bestimmte Anordnung gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiseitige Hebel in Richtung auf die Zunge der Bimetallfeder verschiebbar ist.

   "In Betradht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 809 088.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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