EP4305654A2 - Leistungssteuergerät und anordnung eines solchen leistungssteuergeräts mit einer elektrischen heizeinrichtung - Google Patents

Leistungssteuergerät und anordnung eines solchen leistungssteuergeräts mit einer elektrischen heizeinrichtung

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Publication number
EP4305654A2
EP4305654A2 EP22713895.5A EP22713895A EP4305654A2 EP 4305654 A2 EP4305654 A2 EP 4305654A2 EP 22713895 A EP22713895 A EP 22713895A EP 4305654 A2 EP4305654 A2 EP 4305654A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
power control
control device
power
bimetal
compensation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22713895.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Robin Abendschön
Mario Funk
Achim Marx
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EGO Elektro Geratebau GmbH
Original Assignee
EGO Elektro Geratebau GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by EGO Elektro Geratebau GmbH filed Critical EGO Elektro Geratebau GmbH
Publication of EP4305654A2 publication Critical patent/EP4305654A2/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/02—Details
    • H01H37/32—Thermally-sensitive members
    • H01H37/52—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/02—Details
    • H01H37/10—Compensation for variation of ambient temperature or pressure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/02—Details
    • H01H37/12—Means for adjustment of "on" or "off" operating temperature
    • H01H37/20—Means for adjustment of "on" or "off" operating temperature by varying the position of the thermal element in relation to switch base or casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/02—Details
    • H01H37/60—Means for producing snap action

Definitions

  • the invention relates to a power control device for controlling or adjusting the power of an electrical heating device and an arrangement of such a power control device with an electrical heating device.
  • the power control unit is arranged in a hob together with the electric heating device.
  • the hob advantageously has a number of heating devices, each of which has its own power control device assigned to it.
  • Such power control devices are known from DE 19833983 A1. They control the performance of an electrical heating device by cyclic operation, i.e. by the heating device either being operated at full power during a switch-on time or being switched off during a switch-off time. The ratio between the two times determines the average continuous power that supplies the electric heater and is converted into heat by the heater.
  • An above-mentioned power control device known from the prior art has a mechanical adjusting device with which the above-mentioned durations of the switch-on time and the switch-off time can be changed.
  • this does not play a significant role, but it does play a role in the case of very low permanent power levels.
  • Such low power levels are required, for example, for certain sauces or for melting chocolate or similar temperature-sensitive foods.
  • the invention is based on the object of creating a power control device as mentioned at the outset and an arrangement of such a power control device with an electric heating device which is controlled by it, with which problems of the prior art can be solved and, in particular, it is possible to achieve precise control to increase the power, preferably in the low power range.
  • This object is achieved by a power control device with the features of claim 1 and by an arrangement with the features of claim 14.
  • Advantageous and preferred configurations of the invention are the subject matter of the other claims and are explained in more detail below. Some of the features are only described for the power control device or only for the arrangement. However, independently of this, they should be able to apply both to a power control device and to an arrangement independently and independently of one another.
  • the wording of the claims is made part of the content of the description by express reference.
  • the power control device is designed as a unit, in particular in a housing is arranged. It has a circuit breaker that is designed as a snap switch or as a snap spring.
  • the circuit breaker is a mechanical switch. It has an elongate switching arm which has a power switching contact at one contact end. This power switching contact can be pressed by the switching arm against a counter-contact of the power control device, whereby the circuit breaker is closed. After opening, the power switching contact is at a certain distance from the counter-contact. Closing and opening takes place very quickly or abruptly, which is achieved in a known manner by designing it as a snap switch.
  • a triggering device is provided which has a trigger. This trigger is located at the other end of the switching arm and can trigger a switching process, i.e. open or close the circuit breaker.
  • the triggering device thus has the trigger, which has a bimetal or which is formed by a bimetal or consists of a bimetal, advantageously in the form of an elongated strip or as an elongated arm.
  • the triggering device also has a heating device for the trigger, as is known per se from the prior art.
  • the trigger has a free trigger end, with which it rests against the aforementioned switching arm end of the circuit breaker's switching arm in order to trigger or actuate it. Another end of the releaser is preferably arranged or fixed to the triggering device.
  • the Schuvor device runs at a small distance from the trigger, advantageously less than 2 mm in the state of the trigger at room temperature.
  • the heating device can be elongate and run at least partially along the trigger or in principle in the same direction, preferably at least overlapping.
  • the heating device has a flat carrier which has an electrically insulating upper side on which a heating conductor is arranged.
  • the heating conductor is advantageously designed as a thick-film heating conductor, alternatively as a thin-film heating conductor.
  • the heating conductor is on the top of the heater support facing away from the trigger. Alternatively, it can also be arranged on the side pointing towards the trigger, as a result of which the trigger can be heated even more quickly due to thermal radiation.
  • An electrically insulating cover or coating is then advantageous.
  • the carrier is made of ceramic and has a thickness of less than 1.5 mm.
  • the thickness is advantageously even less than 1 mm, and it is particularly advantageous to be between 0.1 mm or 0.4 mm and 0.75 mm.
  • the power control device has an elongated compensation bimetal.
  • This compensation bimetal has a freely movable res compensation end and an opposite fastening end. While the compensation end is pressed directly or indirectly against the triggering device, it is attached to the power control unit with the other attachment end.
  • it can be attached to a stable metallic bridge to which other functional units mentioned above are also attached, advantageously the tripping device and the circuit breaker.
  • the bridge can be a switching bridge, to which the tripping device and/or the circuit breaker are preferably also attached, advantageously in a resilient and/or movable manner.
  • the switching bridge is advantageously fixed and immovable on the housing, in particular on a housing floor, arranged, particularly advantageously injected or plugged in.
  • the compensating bimetal is preferably a SBCL/DS/751-108 material available from Shivalik.
  • the compensating bimetal can be attached to the attachment end of the power control unit, in particular be attached to an aforementioned bridge or jumper that is firmly attached to a housing of the power control unit, advantageously immovable.
  • the jumper can form the stop for the compensation bimetal, so that a distance between them or a maximum path for the compensation bimetal to the stop is 1.0 mm, preferably a maximum of 0.8 mm. It can be at least 0.1 mm or at least 0.2 mm.
  • the compensating bimetal and the tripping device are spring-loaded relative to one another and rest against one another or are resiliently pressed against one another.
  • This spring-loaded concern is advantageously achieved by a correspondingly resilient and prestressed design of the triggering device or by its attachment to the power control unit, for example by means of a resilient metal strip.
  • the compensation bimetal is designed in such a way that a direction of movement of its free compensation end is in is an angle between 0 ° and 45 ° to the direction of movement of that area of the triggering device on which the compensation end is applied or pressed.
  • the small thickness of the ceramic carrier results in a low thermal capacity.
  • a rapid opening of the circuit breaker causes above all an increase in the accuracy of controlling the power of the heating device in the range of low continuous power.
  • a compensating bimetal not only makes it possible to take account of different room temperatures or ambient temperatures, which in Central Europe anyway range within a relatively narrow range of between 5°C and a maximum of 35°C. Rather, when installed in a hob, the power control unit, which may have been in operation for a long time, especially if an oven arranged underneath it is also heated for a long time, can be exposed to significantly higher temperatures of over 50°C. On average, when the oven is in operation, temperatures of around 80°C arise in the stove and also on the power control unit, sometimes up to 125°C.
  • the compensation bimetal influences the behavior of the bimetallic release in an unforeseeable manner, so that the influence of the ambient temperature on the bimetallic release can be at least partially, advantageously largely or even completely, eliminated by the compensation bimetal.
  • the precise dimensioning and choice of material for the compensation bimetal and its arrangement relative to the triggering device with the bimetallic trigger is an interpretation that can easily be carried out by a person skilled in the art.
  • the preferred material is SBCL/DS/751-108 from Shivalik.
  • the compensating bimetal can be used to achieve a high degree of accuracy, particularly in the case of low power levels that are to be set or effected with the power control unit, advantageously in the area of the lowest power levels when the on-time is much shorter than the off-time.
  • the compensation bimetal has a specific thermal curvature between 0.00003/K and 0.00006/K, in particular 0.000043/K. This is relatively small, but sufficient for the compensation effect if the differences in the ambient temperature are as described above.
  • the provision of only one of these two aspects is already considered sufficient to improve the switching accuracy of the power control device according to the invention, particularly in the low-permanent range. If both aspects are provided together, this improvement is obviously even greater.
  • the compensation bimetal is designed in such a way that its free, movable compensation end moves away from the tripping device as the temperature rises.
  • the freely movable compensating end moves in approximately the opposite direction as the trigger or trigger free end. The influence of a changing, in particular increasing, ambient temperature on the trigger or on the triggering device can thus be reduced or eliminated by being compensated for.
  • the entire trigger is formed as a bimetallic strip. It can have the same width and be curved like a round hook at the end of the trigger so that it can be easily moved against the switching arm end of the switching arm of the circuit breaker.
  • this is known per se from the prior art mentioned at the outset.
  • the triggering device is resiliently attached or mounted on the power control unit.
  • a resilient metal is advantageously provided here, which can also take over a power supply to the heating device.
  • a receptacle for the heating device can be provided on this resilient part, so that it only has to be plugged in, for example, and is then held mechanically and electrically contacted.
  • the trigger is advantageously permanently connected to the resilient metal, advantageously spot-welded.
  • the compensation bimetal is preferably rigidly attached to the attachment end of the power control device, for example welded to a contact bridge or a contact plug.
  • the resilient mounting of the tripping device is sufficient for the tripping device to rest against the compensating bimetal in a spring-loaded manner
  • an adjustable stop can be provided at the free end of the compensation bimetal, which is used for direct contact or pressing on the trigger.
  • the adjustable stop can be a screw with a longitudinal direction from the compensation bimetal to the system on the trigger, for example a grub screw that can be adjusted from the outside for adjustment.
  • This adjustable stop or the screw are advantageously aligned at right angles to a surface or a course of the compensation bimetal.
  • the power control device can be designed to close and open the circuit breaker more frequently than once per minute if an average permanent controlled power is less than 20% of the maximum or continuous power. This is advantageously provided when the mean controlled sustained power is less than 10% or even less than 6% of the maximum sustained power.
  • the power control device can now switch more quickly or trigger more quickly, it can also be switched more frequently and thus a relatively low permanent power can also be set more precisely by clocking.
  • the further advantage of such frequent switching is that not only can the mean or permanent power seen over the long term be set more precisely, but the temperature fluctuations on a cooking vessel heated by the heating device are lower due to thermal inertia. This is better for the food to be heated or heated in it and protects it because the heating is more even.
  • the aforesaid frequency of switching at the aforesaid low average sustained controlled power can also be such that the circuit breaker is closed and opened less frequently than once per minute.
  • a cycle time can then be longer than one minute, advantageously it can be between one minute and one and a half or even two minutes.
  • a tolerance of the power setting at the lowest setting position of the power control device can advantageously be within a tolerance range of +/-2.5% of the nominal value of the power, preferably +/-1.5% of the nominal value.
  • a heat output of the heating device can be between 4 W and 40 W at room temperature, preferably between 5 W and 25 W. Additionally or alternatively, the heating conductor of the heating device can have a positive temperature coefficient of its electrical resistance. In one exemplary embodiment, the heating power of the heating conductor can be reduced during operation from around 20 W at room temperature to just under 10 W at an operating temperature between 400° C. and 500° C.
  • a heating device is advantageously a radiant heating device, it being particularly advantageous for all the heating devices of the cooktop to be radiant heating devices.
  • Each radiation heating device is assigned its own power control unit. Provision can be made for a permanent area output of a heating device to be less than 0.5 W/cm 2 , in particular less than 0.25 W/cm 2 , preferably less than 0.2 W/cm 2 , when the power control device is set to a low or maximum low setting. cm 2 is. As stated at the outset, it is precisely with such small or very small long-term average surface powers that the power control device according to the invention can achieve a high level of accuracy and consistency in a power setting.
  • the heat throughput or the general heat transfer in the direction of the trigger is significantly faster, so that the trigger also reacts faster.
  • a ratio of the switch-on time to the sum of the switch-on time and switch-off time also known as the ED value, can be less than 5%, which means that a very precise setting of a low output can be possible. Due to the reduced mass of the carrier, the speed can also be increased without significantly increasing a maximum temperature of the heating conductor or the heating device for the bimetal release. Advantageously, it is at most only 10K above a normal maximum temperature.
  • the power control device can have a housing for the power switch and the tripping device, the housing being made of plastic, preferably of thermoplastic material such as polyphenylene sulfide. This is available as material Lusep GP 4650 NA from LG Chemical.
  • the housing can have a device base, in particular designed in one piece, on which the circuit breaker and the tripping device are fastened.
  • the bottom of the device is preferably made of the same material as the housing.
  • the power control device is permanently assigned to the heating device and is electrically connected to it.
  • Such an arrangement is advantageously a hob with a plurality of electrical heating devices and one power control unit each per heater.
  • the heating devices are advantageously radiant heating devices, at least those that are controlled with a power control device according to the invention.
  • a permanent mean surface power of a heating device which is controlled with a power control unit according to the invention, can be less than 0.5 W/cm 2 , in particular less than 0.25 W/cm 2 , when the power control unit is set to a low or maximum low setting. Preferably, it can even be less than 0.2 W/cm 2 .
  • FIG. 1 shows an interior view of a power control device according to the invention with closed contacts
  • Fig. 2 clocks the power control unit from Fig. 1 with heated bimetals and open contacts
  • FIG. 5 shows a side view of a power control device according to the invention as a structural unit
  • FIG. 6 shows a top view of a hob according to the invention with four radiant heating devices and one power control unit each,
  • Fig. 7 is a diagram with a course of the average temperature of a heating element of the heating device depending on the supply voltage and a thickness of a ceramic carrier and gers
  • FIG. 8 shows a diagram similar to FIG. 7 with higher resolution and considering a significantly shorter time at the beginning of the heating.
  • the power control device 11 forms a structural unit with a housing 12 and a device base 13 on which most of the functional units or components shown here are arranged or attached. These consist of plastic, advantageously of polyphenylene sulfide such as Lusep GP4650 NA. This gives good resistance to high temperatures.
  • the power control device 11 has a power switch 14 as a central part, as is known per se from the prior art.
  • the circuit breaker 14 has a switching arm 15 which has a switching arm end 17 on the right and a contact end 22 on the left.
  • the parts of the switching arm 15 run past the snap element 19 and the support 20 on both sides.
  • the contact end 22 with the power switching contact 23 is pushed upwards by the force of the resiliently bent Schnappele elements 19.
  • the power switching contact 23 rests against a mating contact 25 which is fixedly arranged on a stationary mating contact bridge 26.
  • the mating contact bridge 26 is cast or injected into the device base 13 and can, as shown in FIG. 5, protrude from the rear as a plug-in connection S for the electrical connection.
  • the circuit breaker 14 is located on a switching arm carrier 28 which is fastened to a switching bridge 30 by means of a spring bearing 29 .
  • the spring bearing 29 consists of thin resilient metal.
  • the switching bridge 30 is similar to the counter-contact bridge 26 attached or injected in the device base 13 and can protrude as a plug-in connection S on a rear side of the power control device 11 .
  • the shift arm carrier 28 has a downward bulge 28 ', which rests against an outer periphery of a shift drum 32, namely resiliently by the spring force of Federla delay 29.
  • the shift drum 32 has a variable diameter, as is known from the prior art is.
  • the switching arm carrier 28 and the entire circuit breaker 14 are then moved upwards or downwards moves downwards, which causes an adjustment of the aforementioned ED value and thus a setting of a different permanent power on a heating device controlled by the power control unit 11 .
  • the state shown here corresponds to a rotation angle of about 50° and a relatively low permanent power, which corresponds, for example, to 10% to 20% of a maximum permanent power of the heating device.
  • this is known from the prior art.
  • the switching arm end 17 is pressed downwards by the triggering device 35, namely by a trigger 37 or its lower right hook end 38, which presses on the switching arm end 17 from above.
  • the trigger 37 is an elongate bimetallic strip of constant width in the form shown here. With its left end it is connected to a spring bearing 40, advantageously welded, which in turn is attached to the switching bridge 30. She tries to resiliently push the release device 35 upwards.
  • the trigger 37 is formed in such a way, as will be explained below with reference to FIG. 3, that when the left end is fixed it bends downwards with the right area, in particular with the hook end 38, as the temperature rises.
  • the triggering device 35 also has a receptacle 41, which is formed by the spring bearing 40 at the end thereof.
  • a heating device 43 is inserted for attachment in a manner known per se, which is shown in Fig. 4 nä forth.
  • the heating device 43 lies essentially in the left area on the upper side of the trigger 37, but is not attached to it.
  • a spring end 53 of a contact spring 52 is fastened to a contact bridge 55 at the bottom right, the contact bridge 55 in turn advantageously being cast or injected into the device base 13 and protruding as a plug-in connection S on a rear side.
  • the contact spring 52 is gela siege on a bearing pin 54, around which it is wound several times.
  • the contact spring 52 forms one electrical contact to the heating device 43.
  • the other electrical contact is formed by the receptacle 41 together with the spring bearing 40.
  • a compensation bimetal 58 is attached, which is formed approximately at right angles.
  • an adjusting screw 59 is screwed into the compensation bimetal 58, which is designed here as a grub screw or as a hexagon socket screw.
  • the adjusting screw 59 rests against the mount 41 .
  • the bimetallic structure of the compensation bimetal 58 can be seen better in FIG.
  • the compensating bimetal 58 can have a specific thermal curvature between 0.00003/K and 0.00006/K. It can advantageously be the aforementioned SBCL/DS/751-108 from Shivalik.
  • the sequence of layers is, as the respective hatching makes clear, exactly mirrored to that of the trigger 37 arranged underneath. So while the trigger 37 bends downwards with its left free end when it heats up, starting from the attachment to the spring bearing 40, this bends Compensation bimetal 58 starting from the left fixed end up.
  • a compensation distance KA ie a distance between the compensation bimetal 58 and its stop, can be provided in a range between 0 and 1.0 mm, preferably between 0 and 0.8 mm, up to the stop.
  • This stop is formed here by the switching bridge 30, in particular by its rightmost end, which can be seen from FIG. 2, the switching bridge 30 and thus the stop not yielding.
  • the compensation bimetal 58 can therefore not deform or bend further than this stop and at the same time cover at most the said compensation distance KA.
  • the compensation distance KA is formed by the clear width between the end of the switching bridge 30 and the upper side of the compensation bimetal 58, see also Fig. 1, where the compensation bimetal 58 rests against the stop, i.e. it is deflected to the maximum extent, which means that the triggering device 35 is also deflected to the maximum extent directed upwards.
  • This bending movement is illustrated by the arrows next to it on the right. If the temperature at the power control device 11 rises sharply, for example because it has been in operation for a long time and because an oven arranged under a hob has heated up considerably for a while, the bimetallic trigger 37 bends simply as a result of the higher ambient temperature down a bit.
  • the compensation bimetal 58 bends slightly upwards, at most up to the stop formed by the switching bridge 30 . It is now designed and arranged in such a way that the effect resulting from the trigger 37 is neutralized by the compensation bimetal 58 or the two movements resulting from the higher ambient temperature are canceled or compensated for.
  • Fig. 1 shows a state of the power control device 11 when it is switched on and when the temperature at the compensation bimetal 58 is approximately 25°C
  • Fig. 2 shows a state in which the temperature at the compensation bimetal 58 is 125 °C prevails. This can be achieved at, for example, 170° C. on the heating device 43 itself.
  • the power switch 14 is closed, i.e. when the power switching contact 23 and the mating contact 25 are in contact, the heating device 43 is in operation and heats up the trigger 37 significantly . This happens particularly quickly due to the construction according to the invention with the thin support of the heating device 43 .
  • the trigger 37 quickly bent downwards to the extent that it opened the circuit breaker 14 in the manner described above.
  • the power switching contact 23 has become detached from the mating contact 25 .
  • the heating device 43 is no longer heated, as a result of which the trigger 37 cools down again and bends upwards again.
  • the circuit breaker 14 closes again.
  • the heating device 43 is then also operated again with renewed heating of the trigger 37 .
  • the compensation bimetal 58 has bent significantly upwards.
  • the spring force of the spring bearing tion 40 can press the entire triggering device 35 further upwards.
  • the hook end 38 of the trigger 37 would have pressed the switch arm end 17 down even further, or the circuit breaker 14 would have been opened earlier, but only because of the strong heating.
  • the very low or minimal powers mentioned at the outset for example 5% of the maximum permanent power, deviations are even more noticeable and disruptive.
  • the Heating device 43 which has a ceramic carrier 44 .
  • This example consist of silicon nitride and be electrically insulating.
  • the ceramic support 44 is long and rectangular with a width B and a length L and a thickness D.
  • This thickness D is 0.63 mm here and is therefore significantly thinner than conventional substrates whose thickness is more than 1 mm or even more than 1.5 mm.
  • a first contact pad 48 is applied on the left and a second contact pad 49 on the right on an upper side 45 of the carrier, in each case near the end. Since between runs an applied heating element 50, which is formed as a thick-film heating element. He has PCT properties. Its output can be a few watts, for example 5 W or 10 W.
  • the left first contact field 48 is electrically contacted by means of the receptacle 41 .
  • the contact spring 52 rests with the spring end 53 on the right-hand second contact field 49 for electrical contacting.
  • the arrangement of the heating device 43 in the power control device 11 according to FIG. 1 is such that the upper side 45 with the heating conductor 50 points away from the trigger 37 underneath, ie the trigger runs close to the underside 46 of the ceramic carrier 44 .
  • An even faster heating of the trigger 37 could indeed be achieved in that the heating conductor 50 would be arranged on the underside 46 of the ceramic carrier 44 facing it.
  • an electrical contact by means of the contact spring 52 would then be more difficult, although not impossible.
  • the surface of the heating conductor 50 would then of course have to be electrically insulated from the bimetallic trigger 37, which can have at least a partially electrically conductive surface.
  • FIG. 5 shows an entire power control unit 11 in a greatly simplified side view.
  • a rear side of the housing 12 On a rear side of the housing 12, several plug-in connections S protrude, which are cast or injected into the device base 13 according to FIG. The electrical connection of the power control device 11 is made to them.
  • a toggle K is placed, which serves as a manual handle.
  • the switching shaft 33 and thus also the switching drum 32 are rotated and the position of the circuit breaker 14, in particular its distance from the trigger 37, is changed.
  • a hob 60 according to the invention is shown as the above-mentioned order according to the invention.
  • the hob 60 has a hob plate 61 with four radiant heating devices 62a, 62b, 62c and 62d on or under the hob plate 61.
  • radiant heating devices have been known for a long time and formed the standard for such heaters for a long time.
  • EP 590315 A2 Four power control devices 11a, 11b, 11c and 11d, each with a toggle Ka, Kb, Kc and Kd, are arranged at the front of the hob 60.
  • the power control device 11a is assigned with the toggle Ka to the radiant heating device 62a for its operation, etc.
  • the solid curves correspond to a heating device according to the prior art with a ceramic carrier that has a thickness of 1.5 mm.
  • the thin, solid curve below corresponds to a course when operated with a voltage of 230V. This curve reaches a temperature of a little over 330°C after about 150 seconds.
  • a higher voltage of 280V is used, and the resulting temperature curve corresponds to the thick solid curve at the top. This curve reaches a temperature of 370°C.
  • the curves for the heating device according to the invention with the thin ceramic carrier are shown in dashed lines.
  • the thin dashed curve is for operation with a mains voltage of 230V.
  • the temperature reached over the long term is about 330°C, and this after three to four minutes. If the supply voltage is also increased here from 230V to 280V, the temperature rises, the maximum permanent temperature is then just under 400°C. This is the thick dashed curve. It is reached after a similar time.
  • FIG. 8 shows the temperature over time, but on a different scale and with a supply voltage of 230V. This is therefore the temperature of the heating device itself.
  • the temperature profile for the thin ceramic carrier 44 of the heating device 43 according to the invention is shown in dashed lines on the left. With this, a temperature of 120°C is already reached after a time of 4 seconds, and a temperature of 170°C after 8 seconds.
  • a heating device with a conventional, thicker ceramic carrier In order to reach the temperature of 120° C., a heating device with a conventional, thicker ceramic carrier according to the prior art needs about 7.5 seconds, ie 3.5 seconds longer. The higher temperature of 170°C is reached after 13 seconds, so this is a time difference of 5 seconds.
  • the heating conductor 50 has PTC properties of its electrical resistance. This ensures that the heating device does not, so to speak, run out during operation due to excessive heating.

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Abstract

Ein Leistungssteuergerät zum Steuern einer Leistung einer elektrischen Heizeinrichtung ist als Baueinheit ausgebildet und weist einen Leistungsschalter und eine Auslösevorrichtung dafür auf. Die Auslösevorrichtung weist einen Bimetall-Auslöser und eine Heizvorrichtung dafür auf. Die Heizvorrichtung weist einen flächigen Träger mit einer elektrisch isolierenden Oberseite auf, auf der ein Heizleiter angeordnet ist. Für ein schnelleres Schaltverhalten kann der Träger aus Keramik bestehen und eine Dicke von weniger als 1,5 mm aufweisen und/oder das Leistungssteuergerät kann ein längliches Kompensationsbimetall aufweisen, das ein frei bewegbares Kompensations-Ende aufweist. Dieses ist gegen die Auslösevorrichtung angedrückt und kann Änderungen der Umgebungstemperatur ausgleichen, die auch den Bimetall-Auslöser betreffen.

Description

Leistungssteuergerät und Anordnung eines solchen Leistungssteuergeräts mit einer elektrischen Heizeinrichtung
ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Leistungssteuergerät zum Steuern bzw. Einstellen einer Leistung einer elektrischen Heizeinrichtung sowie eine Anordnung eines solchen Leistungssteuergeräts mit einer elektrischen Heizeinrichtung. Insbesondere wird das Leistungssteuergerät zusammen mit der elektrischen Heizeinrichtung in einem Kochfeld angeordnet. Vorteilhaft weist das Kochfeld mehrere Heizeinrichtungen auf, von denen jede ein eigenes ihr zugeordnetes Leistungssteuer gerät aufweist.
Derartige Leistungssteuergeräte sind bekannt aus der DE 19833983 A1. Sie steuern die Leis tung einer elektrischen Heizeinrichtung durch taktenden Betrieb, also indem die Heizeinrichtung entweder mit voller Leistung betrieben wird während einer Einschaltzeit oder ausgeschaltet ist während einer Ausschaltzeit. Das Verhältnis zwischen den beiden Zeiten bestimmt die mittlere dauerhafte Leistung, die die elektrische Heizeinrichtung versorgt und die von der Heizeinrich tung in Wärme umgesetzt wird.
Ein aus dem Stand der Technik bekanntes vorgenanntes Leistungssteuergerät weist eine mechanische Verstelleinrichtung auf, mit der die vorgenannten Dauern der Einschaltzeit und der Ausschaltzeit verändert werden können. Häufig besteht der Wunsch nach einer sehr ge nauen Einstellmöglichkeit der dauerhaften Leistung der damit gesteuerten elektrischen Heizein richtung. Bei hohen oder sehr hohen dauerhaften Leistungen der elektrischen Heizeinrichtung spielt dies keine nennenswerte Rolle, bei sehr niedrigen dauerhaften Leistungen dagegen schon. Solche niedrigen Leistungen werden benötigt für beispielsweise bestimmte Saucen oder zum Schmelzen von Schokolade oder ähnlichen temperaturempfindlichen Nahrungsmitteln.
Aufgabe und Lösung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Leistungssteuergerät sowie eine Anordnung eines solchen Leistungssteuergeräts mit einer elektrischen Heizeinrichtung zu schaffen, die davon angesteuert wird, mit denen Probleme des Standes der Technik gelöst wer den können und es insbesondere möglich ist, eine Genauigkeit des Steuerns der Leistung, vor zugsweise im Bereich niedriger Leistungen, zu erhöhen. Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Leistungssteuergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Vorteilhafte sowie bevor zugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Dabei werden manche der Merkmale nur für das Leistungssteuer gerät oder nur für die Anordnung beschrieben. Sie sollen jedoch unabhängig davon sowohl für ein Leistungssteuergerät als auch für eine Anordnung selbständig und unabhängig voneinander gelten können. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Das Leistungssteuergerät ist als Baueinheit ausgebildet, insbesondere in einem Gehäuse ange ordnet. Es weist einen Leistungsschalter auf, der als Schnappschalter ausgebildet ist bzw. als Schnappfeder. Der Leistungsschalter ist ein mechanischer Schalter. Er weist einen länglichen Schaltarm auf, der an einem Kontakt-Ende einen Leistungsschaltkontakt aufweist. Dieser Leis tungsschaltkontakt kann von dem Schaltarm gegen einen Gegen-Kontakt des Leistungssteuer geräts gedrückt werden, wodurch der Leistungsschalter geschlossen ist. Nach dem Öffnen weist der Leistungsschaltkontakt eine gewisse Entfernung zu dem Gegen-Kontakt auf. Schließen und Öffnen erfolgt sehr schnell bzw. schlagartig, was durch die Ausgestaltung als Schnappschalter auf bekannte Art und Weise erreicht wird. Um den Leistungsschalter zu betätigen bzw. auszulösen, ist eine Auslösevorrichtung vorgesehen, die einen Auslöser auf weist. Dieser Auslöser liegt an dem anderen Schaltarm-Ende an und kann einen Schaltvorgang auslösen, also den Leistungsschalter öffnen oder schließen.
Die Auslösevorrichtung weist also den Auslöser auf, der ein Bimetall aufweist oder der von einem Bimetall gebildet wird bzw. aus einem Bimetall besteht, vorteilhaft in länglicher Streifen form bzw. als länglicher Arm. Die Auslösevorrichtung weist des Weiteren eine Heizvorrichtung für den Auslöser auf, wie es an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der Auslöser weist ein freies Auslöser-Ende auf, mit dem er an dem vorgenannten Schaltarm-Ende des Schaltarms des Leistungsschalters anliegt zu dessen Auslösen bzw. Betätigen. Ein anderes Ende des Aus lösers ist bevorzugt fest an der Auslösevorrichtung angeordnet bzw. befestigt. Die Heizvor richtung verläuft mit geringem Abstand zu dem Auslöser, vorteilhaft weniger als 2 mm im Zu stand des Auslösers bei Raumtemperatur. Des Weiteren kann die Heizvorrichtung länglich aus gebildet sein und zumindest teilweise entlang des Auslösers oder in der prinzipielle gleichen Richtung verlaufen, vorzugsweise zumindest in Überdeckung.
Die Heizvorrichtung weist einen flächigen Träger auf, der eine elektrisch isolierende Oberseite aufweist, auf der ein Heizleiter angeordnet ist. Vorteilhaft ist der Heizleiter als Dickschicht-Heiz- leiter ausgebildet, alternativ als Dünnschicht-Heizleiter. Bevorzugt ist der Heizleiter auf der von dem Auslöser weg weisenden Oberseite des Trägers der Heizvorrichtung angeordnet. Alterna tiv kann er auch auf der zu dem Auslöser hin weisenden Seite angeordnet sein, wodurch aufgrund von Wärmestrahlung eine nochmals schnellere Erwärmung des Auslösers erreicht werden kann. Dann ist vorteilhaft eine elektrisch isolierende Abdeckung oder Beschichtung vor gesehen.
Ein Aspekt der Erfindung besteht darin, dass der Träger aus Keramik besteht und eine Dicke von weniger als 1,5 mm aufweist. Vorteilhaft beträgt die Dicke sogar weniger als 1 mm, beson ders vorteilhaft liegt sie zwischen 0,1 mm oder 0,4 mm und 0,75 mm.
Ein anderer Aspekt der Erfindung, der zusätzlich oder alternativ zum vorgenannten Aspekt des keramischen Trägers vorgesehen ist, besteht darin, dass das Leistungssteuergerät ein läng liches Kompensationsbimetall aufweist. Dieses Kompensationsbimetall weist ein frei bewegba res Kompensations-Ende und ein gegenüberliegendes Befestigungs-Ende auf. Während das Kompensations-Ende direkt oder indirekt gegen die Auslösevorrichtung angedrückt ist, ist es mit dem anderen Befestigungs-Ende am Leistungssteuergerät befestigt. So kann es beispiels weise an einer stabilen metallischen Brücke befestigt sein, an der auch andere vorgenannte Funktionseinheiten befestigt sind, vorteilhaft die Auslösevorrichtung und der Leistungsschalter. Die Brücke kann eine Schaltbrücke sein, an der bevorzugt auch die Auslösevorrichtung und/oder der Leistungsschalter befestigt sind, vorteilhaft federnd und/oder beweglich. Die Schaltbrücke ist vorteilhaft fest und unbeweglich am Gehäuse, insbesondere an einem Gehäu seboden, angeordnet, Besonders vorteilhaft eingespritzt oder eingesteckt. Das Kompensations bimetall ist vorzugsweise ein Material SBCL/DS/751-108, wie es von der Fa. Shivalik erhältlich ist. Bevorzugt kann das Kompensationsbimetall mit dem Befestigungs-Ende am Leistungs steuergerät befestigt sein, insbesondere an einer vorgenannten Brücke bzw. Schaltbrücke befestigt sein, die fest an einem Gehäuse des Leistungssteuergeräts befestigt ist, und zwar vorteilhaft unbeweglich. Die Schaltbrücke kann den Anschlag für das Kompensationsbimetall bilden, so dass ein Abstand dazwischen bzw. ein maximaler Weg für das Kompensationsbi metall bis zum Anschlag 1,0 mm beträgt, vorzugsweise maximal 0,8 mm. Er kann mindestens 0,1 mm oder mindestens 0,2 mm betragen.
Das Kompensationsbimetall und die Auslösevorrichtung sind relativ zueinander federbelastet und liegen aneinander an bzw. sind federnd gegeneinander gedrückt. Dieses federbelastete Anliegen wird vorteilhaft erreicht durch eine entsprechend federnde und vorgespannte Ausge staltung der Auslösevorrichtung bzw. von deren Befestigung am Leistungssteuergerät, bei spielsweise mittels eines federnden Metallstreifens. Des Weiteren ist das Kompensationsbi metall derart ausgebildet, dass eine Bewegungsrichtung seines freien Kompensations-Endes in einem Winkel zwischen 0° und 45° zur Bewegungsrichtung desjenigen Bereichs der Auslöse vorrichtung ist, an dem das Kompensations-Ende anliegt bzw. angedrückt ist.
Die geringe Dicke des Trägers aus Keramik bewirkt eine geringe Wärmekapazität. Dies wiede rum bedeutet, dass sich die Heizvorrichtung sehr schnell aufheizt und somit sehr schnell den bimetallischen Auslöser erwärmen kann, damit sich dieser verformt, um den Leistungsschalter auszulösen bzw. zu betätigen, insbesondere schnell zu öffnen. Damit kann also erreicht wer den, dass ab dem Zeitpunkt des Starts des Beheizens der Heizvorrichtung nur wenig Zeit ver geht, vorteilhaft 2 sec bis 5 sec, bis der Leistungsschalter geöffnet wird. Ein schnelles Öffnen des Leistungsschalters bewirkt vor allem eine Erhöhung der Genauigkeit des Steuerns der Leis tung der Heizeinrichtung im Bereich niedriger dauerhafter Leistungen.
Das Vorsehen eines Kompensationsbimetalls ermöglicht es nicht nur, unterschiedliche Raum temperaturen bzw. Umgebungstemperaturen zu berücksichtigen, welche sich im mitteleuro päischen Bereich ohnehin in einem relativ engen Bereich zwischen 5°C und maximal 35°C be wegen. Vielmehr kann beim Einbau in einem Kochfeld das Leistungssteuergerät, das mög licherweise schon längere Zeit in Betrieb ist, insbesondere wenn auch ein darunter angeordne ter Backofen für längere Zeit beheizt wird, deutlich höheren Temperaturen von über 50°C aus gesetzt sein. Durchschnittlich entstehen beim Betrieb des Backofens Temperaturen von etwa 80°C im Herd und auch am Leistungssteuergerät, unter Umständen bis zu 125°C. Dies beein flusst auf nicht vorhersehbare Art und Weise das Verhalten des bimetallischen Auslösers, so dass der Einfluss der Umgebungstemperatur auf den bimetallischen Auslöser durch das Kom pensationsbimetall zumindest teilweise, vorteilhaft weitgehend oder sogar vollständig, auf gehoben werden kann. Die genaue Dimensionierung und Materialwahl für das Kompensations bimetall und dessen Anordnung relativ zur Auslösevorrichtung mit dem bimetallischen Auslöser ist eine Auslegung, die für den Fachmann leicht durchführbar ist. Bevorzugt wird als Material SBCL/DS/751-108 der Fa. Shivalik. Durch das Kompensationsbimetall kann gerade bei geringen Leistungen, die mit dem Leistungssteuergerät eingestellt bzw. bewirkt werden sollen, eine hohe Genauigkeit erreicht werden, vorteilhaft im Bereich der geringsten Leistungen, wenn die Einschaltdauer viel kürzer ist als die Ausschaltdauer.
In vorteilhafter Ausgestaltung weist das Kompensationsbimetall eine spezifische thermische Krümmung zwischen 0,00003/K und 0,00006/K auf, insbesondere von 0,000043/K. Dies ist relativ gering, aber reicht für die Kompensationswirkung aus, wenn die Unterschiede in der Um gebungstemperatur so sind wie vorbeschrieben. Das Vorsehen nur eines dieser beiden Aspekte wird bereits als ausreichend angesehen, die Schaltgenauigkeit des erfindungsgemäßen Leis tungssteuergeräts zu verbessern, insbesondere im Bereich niedriger dauerhafter Leistungen. Sind beide Aspekte gemeinsam vorgesehen, so ist diese Verbesserung offensichtlich nochmals stärker.
In Ausgestaltung der Erfindung ist das Kompensationsbimetall derart ausgebildet, dass sich sein freies bewegbares Kompensations-Ende bei steigender Temperatur von der Auslösevor richtung weg bewegt. Somit bewegt sich das frei bewegbare Kompensations-Ende in etwa in der entgegengesetzten Richtung wie der Auslöser bzw. das freie Auslöser-Ende. Damit kann der Einfluss einer veränderlichen, insbesondere steigenden, Umgebungstemperatur auf den Auslöser bzw. auf die Auslösevorrichtung reduziert oder beseitigt werden, indem er eben kom pensiert wird.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist der gesamte Auslöser als Bimetallstreifen aus gebildet. Er kann gleichbleibende Breite aufweisen und am Auslöser-Ende rundhakenartig ge bogen sein, um damit gut bewegbar am Schaltarm-Ende des Schaltarms des Leistungsschal ters anzuliegen. Dies ist aber an sich aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannt.
In möglicher Ausgestaltung der Erfindung ist die Auslösevorrichtung federnd am Leistungs steuergerät befestigt bzw. gelagert. Hier ist vorteilhaft ein federndes Metall vorgesehen, das auch eine Stromzuführung zur Heizvorrichtung übernehmen kann. Des Weiteren kann an die sem federnden Teil eine Aufnahme für die Heizvorrichtung vorgesehen sein, so dass diese bei spielsweise nur eingesteckt werden muss und dann mechanisch gehaltert sowie elektrisch kon taktiert ist. Der Auslöser ist vorteilhaft mit dem federnden Metall dauerhaft verbunden, vorteilhaft punktgeschweißt.
Das Kompensationsbimetall ist bevorzugt mit dem Befestigung-Ende starr am Leistungssteuer gerät befestigt, beispielsweise an einer Kontaktbrücke oder an einem Kontaktstecker ange schweißt. Somit reicht die federnde Lagerung der Auslösevorrichtung aus, damit die Auslöse vorrichtung federbelastet gegen das Kompensationsbimetall anliegt
In möglicher Weiterbildung der Erfindung kann an dem freien Ende des Kompensationsbi metalls ein verstellbarer Anschlag vorgesehen sein, der zum direkten Anliegen oder Andrücken an dem Auslöser dient. Der verstellbare Anschlag kann eine Schraube mit Längsrichtung vom Kompensationsbimetall hin zu der Anlage am Auslöser sein, beispielsweise eine von außen zur Justierung einstellbare Madenschraube. Vorteilhaft sind dieser verstellbare Anschlag bzw. die Schraube rechtwinklig zu einer Fläche bzw. einem Verlauf des Kompensationsbimetalls ausge richtet. ln weiterer möglicher Weiterbildung der Erfindung kann das Leistungssteuergerät dazu ausge bildet sein, häufiger als einmal pro Minute den Leistungsschalter zu schließen und zu öffnen, wenn eine mittlere dauerhafte gesteuerte Leistung weniger als 20% der maximalen oder Dauer leistung beträgt. Vorteilhaft ist dies vorgesehen, wenn die mittlere gesteuerte dauerhafte Leis tung weniger als 10% oder sogar weniges als 6% der maximalen dauerhaften Leistung beträgt. Dadurch, dass das Leistungssteuergerät nun schneller schalten kann bzw. schneller auslösen kann, kann auch häufiger geschaltet werden und somit kann durch Takten auch eine relativ ge ringe dauerhafte Leistung genauer eingestellt werden. Der weitere Vorteil eines solchen häufi geren Schaltens besteht darin, dass nicht nur die auf Dauer gesehene mittlere bzw. dauerhafte Leistung genauer eingestellt werden kann, sondern aufgrund von thermischen Trägheiten die Temperaturschwankungen an einem von der Heizeinrichtung beheizten Kochgefäß geringer ausfallen. Dies ist für ein darin zu erwärmendes oder beheizendes Gargut besser und schonen der, weil die Erwärmung eben gleichmäßiger erfolgt.
Alternativ kann die vorgenannte Häufigkeit des Schaltens bei der geringen vorgenannten mittleren dauerhaften gesteuerten Leistung auch so sein, dass der Leistungsschalter seltener als einmal pro Minute geschlossen und geöffnet wird. Dann kann eine Zykluszeit länger als eine Minute sein, vorteilhaft kann sie zwischen einer Minute und eineinhalb oder sogar zwei Minuten liegen.
Vorteilhaft kann eine Toleranz der Leistungseinstellung auf der niedrigsten Einstellposition des Leistungssteuergeräts in einem Toleranzbereich von +/- 2,5% des Nennwertes der Leistung liegen, vorzugsweise bei +/- 1,5% des Nennwertes liegen.
Eine Heizleistung der Heizvorrichtung kann bei Raumtemperatur zwischen 4 W und 40 W lie gen, vorzugsweise zwischen 5 W und 25 W. Zusätzlich oder alternativ kann der Heizleiter der Heizvorrichtung einen positiven Temperaturkoeffizienten seines elektrischen Widerstands auf weisen. So kann sich bei einem Ausführungsbeispiel im Betrieb die Heizleistung des Heizleiters reduzieren von etwa 20 W bei Raumtemperatur auf knapp 10 W bei einer Betriebstemperatur zwischen 400°C und 500°C.
Durch eine feste Zuordnung eines Leistungssteuergeräts zu einer Heizeinrichtung kann zusätz licher Verschaltungsaufwand eingespart werden. Des Weiteren kann bei einer solchen Anord nung in einem Kochfeld mit mehreren Heizeinrichtungen vorgesehen sein, dass nur manche der Heizeinrichtungen mit einem erfindungsgemäßen Leistungssteuergerät versehen sind und die anderen Heizeinrichtungen mit einem konventionellen Leistungssteuergerät. So können man- che der Heizeinrichtungen eben speziell dazu ausgelegt sein, im niedrigen Leistungsbereich sehr genau zu arbeiten.
Eine Heizeinrichtung ist vorteilhaft ein Strahlungsheizeinrichtung, wobei besonders vorteilhaft sämtliche Heizeinrichtungen des Kochfeldes Strahlungsheizeinrichtungen sind. Jeder Strah lungsheizeinrichtung ist ein eigenes Leistungssteuergerät zugeordnet. Es kann vorgesehen sein, dass eine dauerhafte Flächenleistung einer Heizeinrichtung bei niedriger oder maximal niedriger Einstellung des Leistungssteuergeräts kleiner als 0,5 W/cm2 ist, insbesondere kleiner als 0,25 W/cm2 ist, vorzugsweise kleiner als 0,2 W/cm2 ist. Wie eingangs ausgeführt worden ist, kann gerade bei solchen kleineren oder sehr kleinen dauerhaften mittleren Flächenleistungen mit dem erfindungsgemäßen Leistungssteuergerät eine hohe Genauigkeit und Konstanz einer Leistungseinstellung erreicht werden.
Durch die reduzierte Masse des Trägers der Auslösevorrichtung kann ein um 20% bis 30% schnelleres Ansteigen der Aufheizkurve der Heizvorrichtung erreicht werden. Somit sind der Wärmedurchsatz bzw. die allgemeine Wärmeübertragung in Richtung zum Auslöser deutlich schneller, sodass der Auslöser auch schneller reagiert.
Ein Verhältnis einer Einschaltzeit zur Summe aus Einschaltzeit und Ausschaltzeit, auch ED- Wert genannt, kann unter 5% liegen und somit kann eine sehr genaue Einstellung einer niedri gen Leistung möglich sein. Aufgrund der reduzierten Masse des Trägers kann die Schnelligkeit auch erhöht werden, ohne eine maximale Temperatur des Heizleiters bzw. der Heizvorrichtung für den Bimetall-Auslöser nennenswert zu erhöhen. Vorteilhaft liegt sie maximal nur 10K über einer normalen maximalen Temperatur.
In Weiterbildung der Erfindung kann das Leistungssteuergerät ein Gehäuse für den Leis tungsschalter und die Auslösevorrichtung aufweisen, wobei das Gehäuse aus Kunststoff be steht, vorzugsweise aus thermoplastischem Kunststoff wie beispielsweise aus Polyphenylen- sulfid. Dieses ist als Material Lusep GP 4650 NA von der Fa. LG Chemical erhältlich. Das Gehäuse kann einen Geräteboden aufweisen, insbesondere einstückig ausgebildet, auf dem der Leistungsschalter und die Auslösevorrichtung befestigt sind. Der Geräteboden besteht vorzugsweise aus demselben Material wie das Gehäuse.
Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einer elektrischen Heizeinrichtung und mit einem vorbeschriebenen Leistungssteuergerät ist das Leistungssteuergerät fest der Heizeinrichtung zugeordnet und mit dieser elektrisch verbunden. Vorteilhaft ist eine solche Anordnung ein Kochfeld mit mehreren elektrischen Heizeinrichtungen und jeweils einem Leistungssteuergerät pro Heizeinrichtung. Vorteilhaft sind die Heizeinrichtungen Strahlungsheizeinrichtungen, zumin dest diejenigen, die mit einem erfindungsgemäßen Leistungssteuergerät gesteuert werden.
Eine dauerhafte mittlere Flächenleistung einer Heizeinrichtung, die mit einem erfindungsge mäßen Leistungssteuergerät gesteuert wird, kann bei niedriger oder maximal niedriger Ein stellung des Leistungssteuergeräts kleiner als 0,5 W/cm2 sein, insbesondere kleiner als 0,25 W/cm2 sein. Vorzugsweise kann sie sogar kleiner als 0,2 W/cm2 sein.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte und Zwischen-Überschriften beschränkt die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Innenansicht eines erfindungsgemäßen Leistungssteuergeräts mit geschlossenen Kontakten,
Fig. 2 das Leistungssteuergerät aus Fig. 1 mit erwärmten Bimetallen und geöffneten Kon takten,
Fig. 3 eine vereinfachte schematische Darstellung der Anordnung von Kompensationsbime tall einerseits und Auslöser andererseits mit spiegelbildlich ausgebildeten Bimetallen,
Fig. 4 eine Draufsicht und eine Seitenansicht einer Heizvorrichtung,
Fig. 5 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Leistungssteuergeräts als Baueinheit,
Fig. 6 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Kochfeld mit vier Strahlungsheizeinrichtun gen und je einem Leistungssteuergerät,
Fig. 7 ein Diagramm mit einem Verlauf der mittleren Temperatur eines Heizleiters der Heiz vorrichtung abhängig von der Versorgungsspannung und einer Dicke eines Keramikträ gers und
Fig. 8 ein Diagramm ähnlich Fig. 7 mit höherer Auflösung und bei Betrachtung einer deutlich geringeren Zeit zu Beginn des Aufheizens. Detai liierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In der Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Leistungssteuergerät 11 im geöffneten Zustand darge stellt, so dass das Innenleben von vorne erkennbar ist. Das Leistungssteuergerät 11 bildet eine Baueinheit mit einem Gehäuse 12 und einem Geräteboden 13, auf dem die meisten der hier dargestellten Funktionseinheiten bzw. Bauteile angeordnet oder befestigt sind. Diese bestehen aus Kunststoff, vorteilhaft aus Polyphenylensulfid wie beispielsweise Lusep GP4650 NA. Dadurch ist eine gute Beständigkeit gegen hohe Temperaturen gegeben. Das Leistungssteuer gerät 11 weist als zentralen Teil einen Leistungsschalter 14 auf, wie er an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der Leistungsschalter 14 weist einen Schaltarm 15 auf, der rechts ein Schaltarm-Ende 17 und links ein Kontakt-Ende 22 hat. Etwas rechts neben einem Schaltkontakt 23 am Kontakt-Ende 22 ragt ein Teil des Schaltarms 15 brückenartig oder bogenartig als Schnappelement 19 nach oben heraus und ist mit seinem rechten freien Ende gegen eine Ab stützung 20 abgestützt, und zwar mit einer Schneidenlagerung. Zu beiden Seiten verlaufen die Teile des Schaltarms 15 an dem Schnappelement 19 und der Abstützung 20 vorbei. Wenn der Punkt, an dem das Schnappelement 19 an der Abstützung 20 anliegt, unterhalb der Fläche des Schaltarms 15 in diesem Bereich ist, dann ist das Kontakt-Ende 22 mit dem Leistungsschalt kontakt 23 nach oben gedrückt, und zwar durch die Kraft des federnd gebogenen Schnappele ments 19. Dann liegt der Leistungsschaltkontakt 23 an einem Gegenkontakt 25 an, der fest an einer feststehenden Gegenkontaktbrücke 26 angeordnet ist. Die Gegenkontaktbrücke 26 ist im Geräteboden 13 eingegossen oder eingespritzt und kann gemäß Fig. 5 hinten als Steckan schluss S zum elektrischen Anschluss herausstehen.
Ist der Punkt, an dem sich das Schnappelement 19 an der Abstützung 20 abstützt, oberhalb der Fläche des links und rechts daneben verlaufenden Schaltarms 15, wie dies die Fig. 2 zeigt, so drückt die Federkraft des Schnappelements 19 das Kontakt-Ende 22 nach unten. Der Kontakt des Leistungsschaltkontakts 23 zu dem Gegenkontakt 25 ist somit gelöst, und es befindet sich ein ausreichender Kontaktabstand dazwischen, der Schalter bzw. der Leistungsschalter 14 ist also geöffnet.
Auf bekannte Art und Weise befindet sich der Leistungsschalter 14 auf einem Schaltarmträger 28, der mittels einer Federlagerung 29 an einer Schaltbrücke 30 befestigt ist. Die Federlagerung 29 besteht aus dünnem federndem Metall. Die Schaltbrücke 30 ist ähnlich wie die Gegenkon taktbrücke 26 im Geräteboden 13 befestigt bzw. eingespritzt und kann auf einer Rückseite des Leistungssteuergeräts 11 als Steckanschluss S herausstehen. Der Schaltarmträger 28 weist eine nach unten stehende Ausbuchtung 28‘ auf, die an einem Außenumfang einer Schaltwalze 32 anliegt, und zwar federnd durch die Federkraft der Federla gerung 29. Die Schaltwalze 32 weist einen veränderlichen Durchmesser auf, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Sie ist auf einer Schaltwelle 33 gelagert, welche mittels des Kne bels K von einer Bedienperson gedreht werden kann, siehe auch Fig. 5 und 6. Je nach Durch messerveränderung der Schaltwalze 32 werden dann der Schaltarmträger 28 sowie der gesam te Leistungsschalter 14 nach oben oder nach unten bewegt, was eine Verstellung des vorge nannten ED-Werts bewirkt und somit ein Einstellen einer unterschiedlichen dauerhaften Leis tung an einer von dem Leistungssteuergerät 11 angesteuerten Heizeinrichtung. Der hier darge stellte Zustand entspricht einem Drehwinkel von etwa 50° und einer relativ niedrigen dauer haften Leistung, die beispielsweise 10% bis 20% einer maximalen dauerhaften Leistung der Heizeinrichtung entspricht. Je geringer die Dicke der Schaltwalze 32 ist, desto weiter bewegt sich der Schaltarmträger 28 samt Schaltarm 15 nach unten und desto länger dauert es, bis das Schaltarm-Ende 17 so nach unten gedrückt ist, dass sich die Kontakte 23 und 25 trennen. Dies ist aber aus dem Stand der Technik bekannt.
Das Schaltarm-Ende 17 wird von der Auslösevorrichtung 35 nach unten gedrückt, und zwar von einem Auslöser 37 bzw. dessen rechtem unteren Hakenende 38, das von oben auf das Schalt- arm-Ende 17 drückt. Der Auslöser 37 ist ein länglicher Bimetallstreifen mit gleichbleibender Breite in der hier dargestellten Form. Mit seinem linken Ende ist er mit einer Federlagerung 40 verbunden, vorteilhaft festgeschweißt, die wiederum an der Schaltbrücke 30 befestigt ist. Sie versucht die Auslösevorrichtung 35 federnd nach oben zu drücken. Der Auslöser 37 ist so aus gebildet, wie nachfolgend noch mit Bezug zur Fig. 3 erläutert wird, dass er sich bei fixem linkem Ende mit dem rechten Bereich, insbesondere mit dem Hakenende 38, bei steigender Tempera tur nach unten biegt.
Neben dem Auslöser 37 weist die Auslösevorrichtung 35 noch eine Aufnahme 41 auf, die am Ende der Federlagerung 40 von dieser gebildet ist. In diese Aufnahme 41 ist auf an sich be kannte Art und Weise eine Heizvorrichtung 43 zur Befestigung eingesteckt, welche in Fig. 4 nä her dargestellt ist. Die Heizvorrichtung 43 liegt dabei im Wesentlichen im linken Bereich an der Oberseite des Auslösers 37 an, ist aber nicht daran befestigt. Am rechten Ende liegt ein Feder ende 53 einer Kontaktfeder 52 auf der Oberseite der Heizvorrichtung 43 an. Die Kontaktfeder 52 ist rechts unten an einer Kontaktbrücke 55 befestigt, wobei die Kontaktbrücke 55 wiederum vorteilhaft in den Geräteboden 13 eingegossen oder eingespritzt ist und an einer Rückseite als Steckanschluss S hervorsteht. Oben rechts ist die Kontaktfeder 52 an einem Lagerstift 54 gela gert, um den sie mehrfach gewickelt ist. Die Federkraft des Federendes 53 drückt dabei nach unten. Die Kontaktfeder 52 bildet den einen elektrischen Kontakt an die Heizvorrichtung 43. Der andere elektrische Kontakt wird gebildet von der Aufnahme 41 samt Federlagerung 40.
An der Schaltbrücke 30 ist oben noch ein Kompensationsbimetall 58 befestigt, welches in etwa rechtwinklig ausgebildet ist. An seinem rechten Ende ist in das Kompensationsbimetall 58 eine Justierschraube 59 eingedreht, die hier als Madenschraube bzw. als Innensechskantschraube ausgebildet ist. Die Justierschraube 59 liegt an der Aufnahme 41 an. Durch Eindrehen oder Ausdrehen der Justierschraube 59 kann bei unbeweglichem Kompensationsbimetall 58 die Auslösevorrichtung 35 nach unten bzw. hin zum Schaltarm 15 und zur Schaltwalze 32 bewegt werden oder davon weg. So kann eine Justierung des Leistungssteuergeräts 11 auf die Aus- lösetemperatur bzw. den Auslösepunkt erfolgen, also die Genauigkeit des Leistungssteuer geräts 11 justiert werden.
Der bimetallische Aufbau des Kompensationsbimetalls 58 kann aus der Fig. 3 besser ersehen werden. Das Kompensationsbimetall 58 kann eine spezifische thermische Krümmung zwischen 0,00003/K und 0,00006/K aufweisen. Es kann vorteilhaft das vorgenannte SBCL/DS/751-108 der Fa. Shivalik sein. Die Schichtfolge ist, wie die jeweilige Schraffierung verdeutlicht, genau gespiegelt zu derjenigen des darunter angeordneten Auslösers 37. Während sich also der Aus löser 37 bei Erwärmung ausgehend von der Befestigung an der Federlagerung 40 mit seinem linken freien Ende nach unten weg biegt, biegt sich das Kompensationsbimetall 58 ausgehend von dem linken befestigten Ende nach oben. So kann ein Kompensationsabstand KA, also ein Abstand zwischen Kompensationsbimetall 58 und seinem Anschlag, in einem Bereich zwischen 0 und 1,0 mm vorgesehen werden, vorzugsweise zwischen 0 und 0,8 mm, bis an den Anschlag. Dieser Anschlag ist hier gebildet durch die Schaltbrücke 30, insbesondere durch deren rechtes äußerstes Ende, was aus der Fig. 2 zu ersehen ist, wobei die Schaltbrücke 30 und somit der Anschlag nicht nachgibt. Weiter als bis zu diesem Anschlag kann sich das Kompensationsbi metall 58 also nicht verformen bzw. verbiegen und dabei eben maximal den genannten Kom pensationsabstand KA zurücklegen. Der Kompensationsabstand KA ist durch die lichte Weite zwischen dem Ende der Schaltbrücke 30 und der Oberseite des Kompensationsbimetalls 58 gebildet, siehe auch Fig. 1, wo das Kompensationsbimetall 58 am Anschlag anliegt, also maxi mal weit ausgelenkt ist, wodurch auch die Auslösevorrichtung 35 maximal weit nach oben aus gelenkt ist.
Diese Biegebewegung ist jeweils durch die Pfeile rechts daneben veranschaulicht. Steigt nun die Temperatur am Leistungssteuergerät 11 stark an, beispielsweise weil es schon längere Zeit in Betrieb ist und weil ein unter einem Kochfeld angeordneter Backofen eine Weile stark auf geheizt ist, so verbiegt sich der bimetallische Auslöser 37 allein durch die höhere Umgebungs- temperatur etwas nach unten. Das Kompensationsbimetall 58 biegt sich dafür etwas nach oben, maximal bis an den durch die Schaltbrücke 30 gebildeten Anschlag. Es ist nun so ausgelegt und angeordnet, dass der am Auslöser 37 ergebende Effekt durch das Kompensationsbimetall 58 neutralisiert wird bzw. sich die beiden aufgrund der höheren Umgebungstemperatur ergebenden Bewegungen aufheben bzw. kompensieren.
Während in Fig. 1 ein Zustand des Leistungssteuergeräts 11 dargestellt ist, wenn es einge schaltet ist und wenn eine Temperatur am Kompensationsbimetall 58 etwa 25°C beträgt, so ist in Fig. 2 ein Zustand dargestellt, bei dem am Kompensationsbimetall 58 eine Temperatur von 125°C herrscht. Diese kann erreicht werden bei beispielsweise 170°C an der Heizvorrichtung 43 selbst. Des Weiteren ist durch den geschlossenen Leistungsschalter 14, wenn also der Leis tungsschaltkontakt 23 und der Gegenkontakt 25 aneinander anliegen, die Heizvorrichtung 43 in Betrieb und heizt den Auslöser 37 deutlich stark auf. Dies geschieht durch die erfindungsge mäße Konstruktion mit dem dünnen Träger der Heizvorrichtung 43 besonders schnell.
Durch das schnelle Aufheizen hat sich der der Auslöser 37 schnell nach unten gebogen, und zwar so weit, dass er auf vorbeschriebene Art und Weise den Leistungsschalter 14 geöffnet hat. Der Leistungsschaltkontakt 23 hat sich von dem Gegenkontakt 25 gelöst. Bei geöffnetem Leis tungsschalter 14 wird die Heizvorrichtung 43 nicht mehr beheizt, wodurch sich der Auslöser 37 wieder abkühlt und sich wieder nach oben biegt. Zu einem bestimmten Zeitpunkt, wenn nämlich der Anlagepunkt des Schnappelements 19 an der Abstützung 20 wieder unterhalb die Fläche des Schaltarms 15 daneben wandert, schließt der Leistungsschalter 14 wieder. Dann wird auch wieder die Heizvorrichtung 43 mit erneuter Erwärmung des Auslösers 37 betrieben.
Wie zu erkennen ist, hat sich aufgrund der relativ hohen Temperatur von 125°C das Kompen sationsbimetall 58 deutlich nach oben gebogen. Dadurch kann die Federkraft der Federlage rung 40 die gesamte Auslösevorrichtung 35 weiter nach oben drücken. Ohne diese Kompen sationswirkung hätte das Hakenende 38 des Auslösers 37 das Schaltarm-Ende 17 noch weiter heruntergedrückt bzw. der Leistungsschalter 14 wäre zwar früher geöffnet worden, aber nur aufgrund der starken Erwärmung. Es wäre also ein deutlich anderes Schaltverhalten gegeben als im kühlen Zustand, was sich bei niedrigen dauerhaften Leistungen eben störend bemerkbar macht. Bei den eingangs genannten sehr niedrigen oder minimalen Leistungen von beispiels weise 5% der maximalen dauerhaften Leistung machen sich Abweichungen noch viel stärker und störender bemerkbar.
Der eingangs als zweiter genannte Aspekt mit dem Kompensationsbimetall 58 ist also erläutert worden. Der eingangs genannte erste Aspekt wird mit Bezug zur Fig. 4 erläutert. Dort ist die Heizvorrichtung 43 dargestellt, welche einen Keramikträger 44 aufweist. Dieser kann beispiels weise aus Siliziumnitrid bestehen und elektrisch isolierend sein. Der Keramikträger 44 ist läng lich und rechteckig mit einer Breite B und einer Länge L sowie einer Dicke D. Diese Dicke D be trägt hier 0,63 mm und ist somit deutlich dünner als übliche Substrate, deren Dicke bei mehr als 1 mm oder sogar mehr als 1,5 mm liegt. Auf einer Oberseite 45 des Trägers ist links ein erstes Kontaktfeld 48 und rechts ein zweites Kontaktfeld 49 aufgebracht, jeweils nahe am Ende. Da zwischen verläuft ein darauf aufgebrachter Heizleiter 50, der als Dickschicht-Heizelement aus gebildet ist. Er hat PCT-Eigenschaften. Seine Leistung kann bei wenigen Watt liegen, beispiels weise bei 5 W oder 10 W.
Das linke erste Kontaktfeld 48 ist mittels der Aufnahme 41 elektrisch kontaktiert. Am rechten zweiten Kontaktfeld 49 liegt die Kontaktfeder 52 mit dem Federende 53 an zur elektrischen Kontaktierung. Die Anordnung der Heizvorrichtung 43 im Leistungssteuergerät 11 nach Fig. 1 ist dabei derart, dass die Oberseite 45 mit dem Heizleiter 50 von dem Auslöser 37 darunter weg weist, dieser also nahe an der Unterseite 46 des Keramikträgers 44 verläuft. Eine noch schnellere Aufheizung des Auslösers 37 könnte zwar dadurch erreicht werden, dass der Heiz leiter 50 an der ihm zugewandten Unterseite 46 des Keramikträgers 44 angeordnet wäre. Insbe sondere eine elektrische Kontaktierung mittels der Kontaktfeder 52 wäre dann schwieriger, wenngleich nicht unmöglich. Die Oberfläche des Heizleiters 50 müsste dann natürlich elektrisch isoliert sein gegenüber dem bimetallischen Auslöser 37, der zumindest eine teilweise elektrisch leitende Oberfläche aufweisen kann.
In der Fig. 5 ist ein gesamtes Leistungssteuergerät 11 in stark vereinfachter Seitenansicht dar gestellt. An einer Rückseite des Gehäuses 12 stehen mehrere Steckanschlüsse S heraus, die in dem Geräteboden 13 gemäß Fig. 1 eingegossen oder eingespritzt sind. An ihnen wird der elektrische Anschluss des Leistungssteuergeräts 11 vorgenommen.
Vorne auf der Schaltwelle 33 ist ein Knebel K aufgesetzt, der als manuelle Handhabe dient. Durch Verdrehen werden die Schaltwelle 33 und somit auch die Schaltwalze 32 gedreht und der Leistungsschalter 14 in seiner Position, insbesondere in seiner Entfernung zum Auslöser 37, verändert.
In Fig. 6 ist ein erfindungsgemäßes Kochfeld 60 als eingangs genannte erfindungsgemäße An ordnung dargestellt. Das Kochfeld 60 weist eine Kochfeldplatte 61 auf mit vier Strahlungsheiz einrichtungen 62a, 62b, 62c und 62d an bzw. unter der Kochfeldplatte 61. Derartige Strahlungs heizeinrichtungen sind seit langem bekannt und bildeten eine lange Zeit den Standard für der artige Beheizungen. Hierzu wird beispielsweise auf die EP 590315 A2 verwiesen. Vorne an dem Kochfeld 60 sind vier Leistungssteuergeräte 11a, 11b, 11c und 11 d mit jeweils einem Knebel Ka, Kb, Kc und Kd angeordnet. Dabei ist das Leistungssteuergerät 11a mit dem Knebel Ka der Strahlungsheizeinrichtung 62a zugeordnet zu deren Betrieb usw.
In der Fig. 7 ist ein Diagramm dargestellt für einen Verlauf der mittleren Temperatur des Heizlei ters 50 der Heizvorrichtung 43 über der Zeit. Die durchgezogenen Kurven entsprechen dabei einer Heizvorrichtung gemäß dem Stand der Technik mit einem Keramikträger, der eine Dicke von 1,5 mm aufweist. Die untere dünn durchgezogene Kurve entspricht einem Verlauf bei Be trieb mit einer Spannung von 230V. Diese Kurve erreicht eine Temperatur von etwas über 330°C nach etwa 150 sec. Um eine theoretisch mögliche Leistungserhöhung zu simulieren, wird eine höhere Spannung 280V verwendet und dann ergibt sich ein Temperaturverlauf ent sprechend der oberen dicken durchgezogenen Kurve. Diese Kurve erreicht eine Temperatur von 370°C.
Gestrichelt dargestellt sind die Kurven für die erfindungsgemäße Heizvorrichtung mit dem dünnen Keramikträger. Die dünn gestrichelte Kurve ist bei einem Betrieb mit Netzspannung von 230V. Die auf Dauer erreichte Temperatur beträgt etwa 330°C, und dies nach drei Minuten bis vier Minuten. Wird auch hier die Versorgungsspannung von 230V auf 280V erhöht, so steigt die Temperatur an, die maximale dauerhafte Temperatur liegt dann bei knapp 400°C. Dies ist die dick gestrichelte Kurve. Sie wird nach einer ähnlichen Zeit erreicht.
Aus den Kurven, insbesondere bei Beginn des Aufheizens, ist zu ersehen, dass eine Reduzie rung der Dicke der Heizvorrichtung erheblich höhere Auswirkungen auf das schnelle Ansteigen der Temperatur aufweist, als wenn nur die Heizleistung erhöht wird. Diesbezüglich wird auch noch auf die Fig. 8 verwiesen, in der ebenfalls die Temperatur über der Zeit dargestellt ist, aller dings in anderem Maßstab und bei einer Versorgungsspannung von 230V. Dies ist also die Temperatur der Heizvorrichtung selbst. Links ist gestrichelt der Temperaturverlauf für den dünnen Keramikträger 44 der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung 43 dargestellt. Mit diesem ist bereits nach einer Zeit von 4 sec eine Temperatur von 120°C erreicht, und nach 8 sec eine Temperatur von 170°C. Um die Temperatur von 120°C zu erreichen, braucht eine Heizvorrich tung mit einem konventionellen dickeren Keramikträger gemäß dem Stand der Technik etwa 7,5 sec, also 3,5 sec länger. Die höhere Temperatur von 170°C wird nach 13 sec erreicht, dies sind also schon 5 sec Zeitunterschied.
Daraus ist zu ersehen, dass die Verringerung der Dicke des Trägers der Heizvorrichtung 43 einen großen und besseren Effekt bewirkt als lediglich einen leistungsfähigeren Heizer bzw. einen leistungsfähigeren Heizleiter zu verwenden. Die Erhöhung der Leistung der Heizvorrich- tung bzw. des Heizleiters bewirkt zwar zugegebenermaßen auch ein schnelleres Aufheizen und somit ein schnelleres Schalten des Leistungssteuergeräts. Die damit einhergehenden Effekte der höheren Endtemperatur und somit stärkeren Aufheizung des Inneren des Leistungssteuer geräts, welches üblicherweise und vorteilhaft ein Gehäuse aus Kunststoff aufweist, sind jedoch sehr nachteilig im Vergleich dazu.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass der Heizleiter 50 PTC-Eigenschaften seines elektrischen Wider stands aufweist. So ist sichergestellt, dass die Heizvorrichtung sozusagen nicht durchgeht beim Betrieb aufgrund zu starker Erwärmung.

Claims

Patentansprüche
1. Leistungssteuergerät zum Steuern einer Leistung einer elektrischen Heizeinrichtung, wobei das Leistungssteuergerät als Baueinheit ausgebildet ist und aufweist: einen Leistungsschalter, der als Schnappschalter ausgebildet ist mit einem Schalt arm, wobei an einem Kontakt-Ende des Schaltarms ein Leistungsschaltkontakt an geordnet ist und am anderen Schaltarm-Ende ein Auslöser anliegt zum Auslösen eines Schaltvorgangs, eine Auslösevorrichtung für den Leistungsschalter, wobei die Auslösevorrichtung einen Auslöser mit einem Bimetall aufweist und eine Heizvorrichtung für den Aus löser, wobei der Auslöser mit einem freien Auslöser-Ende an dem Schaltarm-Ende des Schaltarms des Leistungsschalters anliegt, wobei die Heizvorrichtung zumindest teilweise entlang des Auslösers und mit geringem Abstand dazu verläuft, insbeson dere weniger als 2 mm im Zustand des Auslösers bei Raumtemperatur, wobei die Heizvorrichtung einen flächigen Träger aufweist mit einer elektrisch isolierenden Oberseite, auf der ein Heizleiter angeordnet ist, insbesondere ein Dickschicht-Heiz- leiter, dadurch gekennzeichnet, dass: der T räger aus Keramik besteht und eine Dicke von weniger als 1 ,5 mm aufweist, und/oder das Leistungssteuergerät ein längliches Kompensationsbimetall aufweist, das ein frei bewegbares Kompensations-Ende aufweist, das gegen die Auslösevorrichtung an gedrückt ist, wobei o das Kompensationsbimetall und die Auslösevorrichtung relativ zueinander federbelastet aneinander anliegen, o das Kompensationsbimetall derart ausgebildet ist, dass eine Bewegungsrich tung des freien Kompensations-Endes in einem Winkel zwischen 0° und 45° zur Bewegungsrichtung desjenigen Bereichs der Auslösevorrichtung ist, an dem das Kompensations-Ende angedrückt ist, o das Kompensationsbimetall mit einem anderen Befestigungs-Ende am Leis tungssteuergerät befestigt ist.
2. Leistungssteuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompen sationsbimetall derart ausgebildet ist, dass sich das Kompensations-Ende bei steigender Temperatur von der Auslösevorrichtung weg bewegt.
3. Leistungssteuergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kom pensationsbimetall eine spezifische thermische Krümmung zwischen 0,00003/K und 0,00006/K, insbesondere von 0,000043/K, aufweist, wobei vorzugsweise das Kompen sationsbimetall SBCL/DS/751-108 ist.
4. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass ein Kompensationsabstand als ein Abstand zwischen dem Kompen sationsbimetall und einem Anschlag des Kompensationsbimetalls in einem Bereich zwischen 0 mm und 1,0 mm vorgesehen ist, vorzugsweise zwischen 0 mm und 0,8 mm.
5. Leistungssteuergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompen sationsbimetall mit dem Befestigungs-Ende am Leistungssteuergerät befestigt ist, insbe sondere an einer Schaltbrücke befestigt ist, die fest an einem Gehäuse des Leistungs steuergeräts befestigt ist, wobei die Schaltbrücke den Anschlag des Kompensationsbi metalls bildet.
6. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass der Auslöser aus einem Bimetall besteht bzw. ein Bimetall ist und an der Auslösevorrichtung mit einem dem Auslöser-Ende gegenüberliegenden anderen Ende an der Auslösevorrichtung befestigt ist.
7. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Auslösevorrichtung federnd gelagert ist, während das Kompen sationsbimetall mit dem Befestigung-Ende derart starr am Leistungssteuergerät befestigt ist, so dass die Auslösevorrichtung federbelastet gegen das Kompensationsbimetall an liegt.
8. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass an dem freien Kompensations-Ende des Kompensationsbimetalls ein verstellbarer Anschlag zum Anliegen an dem Auslöser vorgesehen ist, insbesondere eine Schraube mit Längsrichtung vom Kompensationsbimetall hin zu der Anlage am Auslöser.
9. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass es dazu ausgebildet ist, häufiger als einmal in der Minute den Leistungs schalter zu schließen und zu öffnen bei einer gesteuerten dauerhaften mittleren Leistung von weniger als 20% der maximalen dauerhaften Leistung, insbesondere weniger als 10% der maximalen dauerhaften Leistung, vorzugsweise weniger als 5% der maximalen dauerhaften Leistung.
10. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass eine Toleranz auf der niedrigsten Einstellposition des Leistungssteuer geräts in einem Toleranzbereich von +/- 1,5% des Nennwertes liegt.
11. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass eine Heizleistung der Heizvorrichtung zwischen 4 W und 40 W liegt bei Raumtemperatur, vorzugsweise zwischen 10 W und 25 W.
12. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass der Träger eine Dicke von weniger als 1 mm aufweist, vorzugsweise eine Dicke zwischen 0,1 mm und 0,75 mm aufweist.
13. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass es ein Gehäuse für den Leistungsschalter und die Auslösevorrichtung aufweist, wobei das Gehäuse aus Kunststoff besteht, vorzugsweise aus thermo plastischem Kunststoff wie beispielsweise aus Polyphenylensulfid, wobei insbesondere das Gehäuse einen Geräteboden aufweist, auf dem der Leistungsschalter und die Aus lösevorrichtung befestigt sind, wobei vorzugsweise der Geräteboden aus demselben Material besteht wie das Gehäuse.
14. Anordnung eines Leistungssteuergeräts nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer elektrischen Heizeinrichtung, insbesondere mit einer Strahlungsheizeinrichtung, wobei das Leistungssteuergerät fest der Heizeinrichtung zugeordnet ist und mit dieser elektrisch verbunden ist, wobei vorzugsweise die Anordnung ein Kochfeld mit Kochfeld platte ist.
15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine dauerhafte mittlere Flächenleistung der Heizeinrichtung bei niedriger oder maximal niedriger Einstellung des Leistungssteuergeräts kleiner als 0,5 W/cm2 ist, insbesondere kleiner als 0,25 W/cm2 ist, vorzugsweise kleiner als 0,2 W/cm2 ist.
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