DEW0000728MA - Durch Thermostat geregelte Vorrichtung zur elektrischen Widerstandsbeheizung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine durch Thermostat geregelte Vorrichtung zur elektrischen Widerstandsbeheizung mittels Heizleitern. Als Thermostaten dienen häufig Bimetall- oder Zweistoffstreifen, die sich unter dem Einflusse erhöhter Temperaturen verbiegen. Beispielsweise wird bei einem derartigen Bimetallstreifen eine Nickelchromlegierung mit grosser Wärmeausdehnungszahl mit der Eisennickellegierung Invar mit sehr kleiner Wärmeausdehnungszahl verschweisst. Infolge der unterschiedlichen Längenausdehnung der beiden Teile biegt sich der Bimetall um einen Betrag durch, der als Impuls für die Zu- oder Abschaltung eines Stromkreises dient.

Derartige Thermostaten werden für kleine Leistungen, also für kleine Wattzahlen handelsüblich zu geringem Preis geliefert, weisen aber den Nachteil auf, dass die Schaltung nur allmählich vorgenommen wird. Für höhere Leistungen sind derartige Thermostaten daher nicht verwendbar, da die Kontakte zu schnell verschmoren würden. Bei Gleichstrom ist diese Verschmorungsgefahr noch grösser. Man hat zwar bereits Schnappglieder eingebaut, die mit dem Bimetallstreifen zu dem Zwecke zusammenarbeiten, dass sich eine schnelle und plötzliche Schaltbewegung ergibt. Diese Schnappglieder erhöhen aber die Herstellungskosten des Thermostaten beträchtlich und arbeiten auch nur unvollkommen.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gesetzt, eine durch Thermostat geregelte Vorrichtung zur elektrischen Widerstandsbeheizung mittels Heizleitern zu schaffen, die auch bei höheren Leistungen Thermostate einfache und billiger Konstruktion verwenden kann.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Heizleiter in mehrere, parallel zueinander geschaltete Kreise unterteilt sind, von denen der eine einen Thermostat aufweist, der auf die gewünschte Endtemperatur anspricht. Auf diese Weise wird die gesamte Heizleistung in mehrere Kreise ausgeteilt, von denen jeder nur einen Teil der Gesamtleistung aufzubringen braucht. Derjenige Kreis, in dem der Thermostat eingeschaltet ist, der auf die gewünschte Endtemperatur anspricht, weist daher auch nur einen Teilbetrag der Gesamtleistung auf, so dass der Thermostat nur eine entsprechende geringere Leistung schalten muss. An die Ausbildung des Thermostaten brauchen infolgedessen nur geringe Anforderungen gestellt zu werden, so dass er zu geringen Kosten beschafft und auch unter Umständen ohne Schwierigkeiten ersetzt werden kann.

Erfindungsgemäss sind weitere Stromkreise mit Thermostaten vorgesehen, die auf Temperaturen ansprechen, die niedriger liegen als die gewünschte Endtemperatur. Die Leistung also, die notwendig ist, um die Endtemperatur zu erhalten, stellt nur einen Bruchteil der Gesamtleistung dar, so dass auch der Temperatur-Überlauf weitaus geringer ist als bei den bekannten Einrichtungen, bei welchen die gesamte Heizleistung ein- und ausgeschaltet wird, selbst wenn angenommen wird, dass der Endthermostat genau erst bei der gewünschten Endtemperatur ausschaltet.

Zweckmässigerweise schalten die Thermostaten der einzelnen Kreise bei stufenförmig voneinander abweichenden Temperaturen.

Es empfiehlt sich gemäss der Erfindung einen Stromkreis ungeregelt zu lassen, wobei vorzugsweise seine Leistungsaufnahme etwa dem Wärmeverlust entspricht, den das auf die gewünschte Endtemperatur erhitzte Gerät durch Abgabe an die Umgebung erleidet. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Schalthäufigkeit des Endreglers sehr gering ist.

Mit grossem Erfolg ist die Erfindung für Heissluft-Sterilisatoren zum Sterilisieren von medizinischen Geräten zu verwenden. Hier wirkt sich die Möglichkeit, einfache, betriebssichere und billige Thermostaten trotz grosser Leistungsaufnahme des gesamten Gerätes verwenden zu können, besonders günstig aus. Es hat sich herausgestellt, dass das Sterilisieren von medizinischen Geräten in kochendem Wasser bei atmosphärischem Druck, also bei 100°C nicht ausreicht, um die Geräte tatsächlich steril zu machen. Es ist vielmehr festgestellt worden, dass die Geräte erst dann steril sind, wenn sie einige Zeit einer Temperatur von etwa 180°C ausgesetzt werden. Diese sog. Trocken- oder Heissluftsterilisierung ist nur mit bekannten Geräten bei Verwendung komplizierter grosser Regeleinrichtungen, die eine hohe Wattleistung zulassen, durchführbar. Die Erfindung gestattet, ein Gerät einfach, betriebssicher und platzsparend herzustellen, so dass ein Arzt es ohne weiteres in einer Handtasche mitnehmen kann.

Als Thermostaten für die einzelnen Kreise werden insbesondere Bimetall-Thermostaten ohne Schnappglieder benutzt, die trotz ihrer Einfachheit und Robustheit mit Hilfe der Erfindung einwandfrei zu schalten vermögen.

Die beiliegende Abbildung zeigt einen Heissluft-Sterilisator in vereinfachter Darstellung als eine Ausführungsform der Erfindung. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch das Sterilisiergefäss des Sterilisators in vereinfachter Darstellung von oben gesehen mit einem Schaltschema der elektrischen Heizleitungen,

Fig. 2 eine Ansicht von unten auf einen erfindungsgemäss ausgebildeten Sterilisator bei abgenommenem Boden,

Fig. 3 eine Ansicht von der Seite auf den Sterilisator der Figuren 1 und 2 teilweise im Schnitt,

Fig. 4 eine Ansicht auf die offene Seite eines mit einem Bimetallstreifen arbeitenden Thermostaten, wie er für zwei Heizkreise der Ausführungsform zweckmässigerweise benutzt wird.

Zur Beheizung eines Behälters 1 dienen im Ausführungsbeispiel drei parallel geschaltete Heizkreise, von denen der eine als Heizkreis I oder auch als Grundlastkreis bezeichnet und mit ausgezogenen Linien dargestellt ist. Der zweite Kreis, als Stromkreis II oder als Zwischenlastkreis bezeichnet, ist mit gestrichelten Linien angedeutet, während für den dritten Kreis, den Stromkreis III oder den Endkreis, strichpunktierte Linien gewählt sind.

Der Strom wird beispielsweise über einen Stecker 2, der an einem Aussenbehälter 19 befestigt ist, zu- und abgeführt und über zwei Zwischenstücke 3 und 4 auf die drei Heizkreise I, II und III verteilt. Der Stromkreis I weist keinerlei Regelung auf, während der Stromkreis II einen mit Bimetallstreifen arbeitenden Thermostat 5 und der Stromkreis III einen ähnlich ausgebildeten Thermostat 6 aufweist. Die Ausbildung beider Thermostate ist in Fig. 4 näher dargestellt. Sie bestehen aus einer Kontaktfeder 7, die mit einem einstellbaren Kontaktstift 8 zusammenarbeitet, der durch eine Gegenmutter 9 in seiner jeweiligen Stellung feststellbar ist. Die mit der Kontaktfeder 7 in leitender Verbindung stehende Zuleitung ist mit 10 und die mit dem Kontaktstift 8 in leitender Verbindung stehende Ableitung ist mit 11 bezeichnet. Auf dem Sockel der Kontaktfeder 7 ist ausserdem ein Bimetallstreifen 12 befestigt, der sich bei einer bestimmten Erwärmung derart durchgebogen hat, dass er die Kontaktfeder 7 mit ihrem Kontakt 13 von dem Kontaktstift 8 abhebt. Der jeweilig gewünschte Zeitpunkt dieser Schaltbewegung kann durch Einstellen des Kontaktstiftes 8 verändert werden. Das Gehäuse 14 dieses Bimetall-Thermostaten ist nach der einen Seite offen und wird mit dieser Seite unter Zwischenlegung eines elektrisch isolierenden Glimmerplättchens 15 gegen den Boden des Isolierbehälters 1 gelegt und befestigt. Die Befestigung erfolgt beispielsweise mit Hilfe eines Bügels 16, der sich von oben her über die beiden Thermostate 5 und 6 legt. Der Bügel 16 ist mittels einer Schraube 17 derart auf dem Boden angebracht, dass die einstellbaren Kontaktstifte 8 der beiden Thermostate 5, 6 gegenüber Löchern 18 zu liegen kommen, die in der Wandung eines Aussenbehälters 19 vorgesehen sind. Auf diese Weise können die Schaltpunkte der Thermostate 5 und 6 nach dem Zusammenbau der Teile verstellt werden. Der Thermostat 6 des Endkreises III wird im Ausführungsbeispiel auf eine Temperatur von etwa 180°C eingestellt. Bei dieser Temperatur schaltet der Thermostat den Heizkreis III ab. Die Masse des Heizleiters dieses

Kreises bewirkt nun noch eine gewisse weitere Beheizung, die jedoch so gering bleibt, dass die Temperatur im Innern des Sterilisatorbehälters 1 sich nur wenig über 180° erhebt. Bei Absinken der Temperatur schaltet der Thermostat 6 wieder ein und sorgt für die Konstanthaltung der Temperatur. Der Thermostat 5 dagegen des mittleren Kreises II wird auf eine geringere Temperatur eingestellt, so dass dieser Heizkreis nur einmal beim Anheizen wirksam ist und dann für die gesamte Heizzeit abschaltet. Der Grundlastkreis I wird durch eine Leistung belastet, die etwa kleiner ist als die Wärmeverluste des Gerätes bei der Arbeitstemperatur von 180°. Hierdurch wird erreicht, dass der Heizkreis III bzw. der Thermostat 6 kurzzeitig ein- und ausschaltet, wodurch die gewünschte Temperatur erhalten bleibt. Insgesamt wird für die Beheizung, beispielsweise eines Sterilisatorgefässes von etwa 190 mm Länge, 90 mm Breite und 60 mm Tiefe, eine Leistung von 250 Watt benötigt, um das Innere dieses Gefässes bei voller Besetzung mit medizinischen Instrumenten in kurzer Zeit etwa auf eine Temperatur von 180°C zu bringen. Der Grundlastkreis I ist für eine Leistung von 75 Watt ausgelegt, der Kreis II für eine Leistung von 120 und der Endkreis III für eine Leistung von 55 Watt. Das Gefäss 1 ist nach oben zu offen und wird in einem Aussenbehälter 19 befestigt, der derart mit einem Deckel 20 versehen ist, dass dieser Deckel das innere des Sterilisierbehälters 1 abzuschliessen vermag. Federn 21 sorgen dafür, dass der Deckel 20 sich federnd-nachgiebig und mit abdichtend gegen seine Abdichtungsfläche legt.

Von unten her wird das Innere des Aussenbehälters durch einen Boden 22 mit Füssen 23 abgeschlossen. Der Raum zwischen dem Sterilisierbehälter 1 und dem Aussenbehälter 19 wird zweckmässigerweise mit einem Wärmeisoliermittel angefüllt, um den Wärmeverlust auf ein Mindestmass herabzusetzen.

Claims (6)

1. Durch Thermostat geregelte Vorrichtung zur elektrischen Widerstandsbeheizung mittels Heizleitern, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleiter in mehrere, parallel zueinander geschaltete Kreise unterteilt sind, von denen der eine einen Thermostat aufweist, der auf die gewünschte Endtemperatur anspricht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Stromkreise mit Thermostaten versehen sind, die auf Temperaturen ansprechen, die niedriger liegen als die gewünschte Endtemperatur.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermostaten der einzelnen Kreise bei stufenförmig voneinander abweichenden Temperaturen schalten (ansprechen).

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stromkreis ungeregelt bleibt, wobei vorzugsweise seine Leistungsaufnahme etwa dem Wärmeverlust entspricht, den das auf die gewünschte Endtemperatur erhitzte Gerät erleidet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 4 in Verwendung für einen Heissluft-Sterilisator zum Sterilisieren von medizinischen Geräten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 5, gekennzeichnet durch die Verwendung von Bimetall-Thermostaten ohne Schnappglieder.