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Schaltautomat
Die Erfindung betrifft einen Schaltautomat zum Schalten von mindestens zwei in einem Elektrowär- megerät, z. B. einem Grillgerät, angeordneten Wärmequellen, wobei der jeder Wärmequelle zugeordnete
Schalter als Ein- und Ausschalter ausgebildet ist und die Schalter des Automaten nach ihrer von Hand aus erfolgten Einschaltung, mittels eines im Gerät zur Bewegung des zu erwärmenden Gutes vorgesehenen Mo- tors, der über ein Untersetzungsgetriebe und eine Rutschkupplung mit diesen Schaltern in Verbindung steht, nach bestimmter Zeit automatisch wieder ausgeschaltet werden.
Bei Elektrowärmegeräten, die von Hand aus eingeschaltet werden, ist es bekannt, für das Ausschalten, welches nach einer bestimmten vorgegebenen Zeit zu erfolgen hat, eigene Schaltuhren vorzusehen.
Solche Einrichtungen finden sich vielfach in Elektroherden,-öfen,-speichern od. dgl. Ferner sind Elektrowärmegeräte bekannt, die einen eigenen Motor z. B. einen Federmotor oder Elektromotor zur Bewegung des zu erwärmendenGutes aufweisen, wie z. B. bei Grillgeräten, Warmluftventilatoren od. dgl. Bei diesen Geräten kann der Motor, soferne seine Leistung genügend gross und damit seine Drehzahl von der Belastung unabhängig ist, auch für Zeitschaltzwecke herangezogen werden. In diesem Fall übernimmt daher der bereits im Gerät vorhandene Motor auch die Funktion des Antriebswerkes der Schaltuhr. Mit derartigen Einrichtungen bzw. Schaltuhren lässt sich nicht nur eine Abschaltung des ganzen Gerätes erzielen, sondern auch, dass die dem Gerät zugeführte Heizleistung zeitlich gestaffelt abgeschaltet wird.
Vielfach ist dabei jedoch keine individuelle Einstellung der Staffelung möglich ; bekannte Schaltautomaten, welche eine zeitlich gestaffelte Abschaltung der Heizleistung bei gleichzeitiger Wählbarkeit der einzelnen Zeitabschnitte gestatten, sind in ihrem Aufbau relativ kompliziert und vielfach nicht leicht zu handhaben.
Die Erfindung bezweckt einen wie eingangs erwähnten Schaltautomaten anzugeben, welcher in seinem konstruktiven Aufbau besonders einfach und betriebssicher ist und insbesondere sehr leicht zu bedienen ist. Speziell letztere Forderung ist sehr wichtig für den Einsatz solcher Automaten in Haushaltgeräten.
Der erfindungsgemässe Schaltautomat weist hiezu das Kennzeichen auf, dass jedem Schalter ein gesondertes, mit einer Handhabe versehenes Betätigungsglied zugeordnet ist, und diese Betätigungsglieder je gesondert mit dem durch ein Rad, eine Scheibe, eine Trommel od. dgl. gebildeten antreibenden Teil der Rutschkupplung in Verbindung stehen, und dass an dem antreibenden Teil der Rutschkupplung eine Sperre angebracht ist, welche eine Verdrehung des antreibenden Teiles der Rutschkupplung von Hand aus zumindest entgegen der durch den Motor bewirkten Drehrichtung sperrt.
Eine besonders einfache Bauweise wird bei einem erfindungsgemässen Schaltautomaten erhalten, wenn an dem als Rad od. dgl. ausgebildeten, antreibenden Teil der Rutschkupplung in an sich bekannter Weise auf jeder Seite eine, den abtreibenden Teil der Rutschkupplung bildende, durch Federkraft angepresste Scheibe vorgesehen ist, welche mit einem zur Betätigung eines Schalters dienenden Schaltarm, Nocke od. dgl. versehen ist.
Vorteilhafterweise sind bei einem solchen Schaltautomaten die als Scheiben ausgebildeten, abtreibenden Teile der Rutschkupplung auf konzentrisch angeordneten Wellen, deren eine als Hohlwelle ausgebildet ist, die die andere umfasst, befestigt, an deren einseitig herausgeführten Enden Handhaben angeordnet sind.
Besonders übersichtlich lässt sich die Bedienung des Gerätes gestalten, wenn die Handhaben in an sich bekannter Weise als konzentrische Bedienungsgriffe, vorzugsweise Drehknöpfe ausgebildet sind.
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Bei einer derartigen Anordnung lässt sich die Bedienung weiter vereinfachen, wenn die Nullstellung der
Handhaben bzw. der Kupplungsscheiben, welche der Ausschaltstellung der Schalter entspricht, durch orts- feste Anschläge festgelegt ist, wobei von der Nullstellung ausgehend in an sich bekannter Weise die eine
Handhabe ohne Mitnahme der andern, diese andere Handhabe jedoch mit zwangsweiser Mitnahme der ersteren verdrehbar ist.
Der Antrieb eines derartigen Schaltautomaten für den Abschaltvorgang erfolgt einfach und zweck- mässig dadurch, dass am Rad od. dgl. ein Zahnkranz und zu dessen schrittweiser Fortbewegung eine an den Zähnen des Zahnkranzes federnd anliegende Schubstange vorgesehen ist, zu deren Bewegung ein Exzen- ter angeordnet ist, der vom Motor her über ein Untersetzungsgetriebe gedreht wird, und die eine Verdrehung des Rades durch die Handhabung entgegen der durch den Motor bewirkten Drehrichtung verhindert.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen, in welchen Ausführungsbeispiele derselben dargestellt sind, näher erläutert, ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt. In den Zeichnungen zeigen Fig. l schematisiert das Prinzip eines erfindungsgemässen Schaltautomaten an Hand eines ersten Ausführungsbeispieles. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2 in Draufsicht und in Fig. 3 im Schnitt gemäss der Linie rn-rn nach Fig. 2 dargestellt, wobei der Antrieb zum Ausschalten im Detail wiedergegeben ist.
Fig. 1 zeigt schematisiert einen erfindungsgemässen Schaltautomaten eines Elektrowärmegerätes z. B. einesGrillgerätes. DerGrillraum mit den Heizkörpern ist nicht dargestellt. Das zu grillende Gut wird wie üblich mittels eines Motors l, der über ein Untersetzungsgetriebe 2, im dargestellten Fall ein Schneckenradgetriebe, eine in den Grillraum reichende Welle 3 antreibt, in Rotation versetzt. Das Einschalten der Heizkörper und des Motors geschieht von Hand aus. Die gewählte Einstellung des Schaltautomaten bestimmt die Zeitdauer, während welcher, bei Rotation des Grillgutes, die Heizkörper eingeschaltet sind.
DerSchaltautomat übernimmt daher die Funktion des Ausschaltens des Gerätes. An derartige Grillgeräte wird die Anforderung gestellt, dass im ersten Stadium des Grillprozesses eine grosse Hitze zur Verfügung steht, während daran anschliessend nur eine geringere Hitze wünschenswert ist. Dies lässt sich z. B. dadurch erzielen, dass zu Beginn zwei Heizkörper und anschliessend nur ein einziger eingeschaltet ist. Diese zeitlich wählbare Abschaltung eines Teiles der Heizleistung sowie die nach ebenfalls wählbarer Zeit folgende gesamte Abschaltung des Gerätes besorgt der im folgenden zu beschreibende Schaltautomat.
In Fig. l, welche den Schaltautomat in der Nullstellung, d. h. bei ausgeschalteten Heizkörpern, zeigt, ist mit 4 ein Rad bezeichnet, welches über mehrere Zwischenglieder das Ausschalten der Schalter 5,6, welche die Heizkörper und vorzugsweise auch den Motor 1 schalten, herbeiführt. Zur Erzielung der erforderlichen Ausschaltbewegung wird das Rad 4 von der vom Motor 1 angetriebenen Welle 3 her über ein weiteres Untersetzungsgetriebe 7, z. B. wieder ein Schneckenradgetriebe, angetrieben. Das Rad 4 ist auf einer Welle 8 frei drehbar angeordnet und bildet den antreibenden Teil einer Rutschkupplung.
Zu beiden Seiten des Rades 4 sind Kupplungsscheiben 9,10, die die abtreibenden Teile der Rutschkupplung bilden, angeordnet, welche auf im Gehäuse des Gerätes koaxial gelagerten, konzentrisch angeordneten Wellen 11,12, die gleichzeitig auch zur Lagerung der Welle 8 dienen können, befestigt sind. Die Kupplungsscheiben 9,10, welche Reibbeläge 13,14 tragen, werden durch, z. B. am Rad 4 befestigte Federn 5,16 an das Rad 4 angedrückt. Mit den Wellen 11 bzw. 12 ist ferner je ein Betätigungsglied bzw. Schaltarm 17,18 verbunden, von welchen der Schalter 5 bzw. 6 betätigt wird. Am äusseren Ende der Wellen 11 bzw. 12 sind Handhaben 19 bzw. 20 zur Verstellung der Kupplungsscheiben 9,10 und gleichzeitigen Einschaltung der Schalter 5, 6 vorgesehen. Schliesslich sind noch Anschläge 21,22 zur Festlegung der Null-bzw.
Endlage der Betätigungsglieder 17,18 für die Schalter 5,6 vorgesehen.
Die Funktion des Schaltautomaten ist nun wie folgt :
Bei Verdrehung der Handhaben 19, 20 aus der Nullage, d. h. der Ausschaltstellung, heraus, werden die Betätigungsglieder 17,18 von den Schaltern 5,6 weggeschwenkt und hiedurch die Schalter geschlossen. Durch das Schliessen der Schalter werden die Heizkörper und der Motor 1 eingeschaltet.
Sobald der Motor 1 läuft, beginnt sich die Welle 3 zu drehen, wodurch auch das Grillgut in Drehung versetzt wird. Von der Welle 3 wird jedoch auch über das Schneckenradgetriebe 7 das Rad 4 angetrieben. Die Folge davon ist, dass über die Rutschkupplungen, gebildet durch das Rad 4 und jeweils durch die Kupplungsscheiben 9,10, die Reibbeläge 13,14 und die Federn 15,16 auch die Wellen 11,12 langsam in Drehung versetzt werden. Diese Drehrichtung der Wellen 11,12 ist nun so gewählt, dass die Betätigungsglieder 17, 18 wieder auf dem gleichen Weg wie bei ihrer Verstellung von Hand aus zu den Schaltern zurückbewegt werden.
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Angenommen, dass die beiden Handhaben 19,20 um ungleiche Beträge verstellt wurden, so wird ein Betätigungsglied, beispielsweise angenommen das Betätigungsglied 17, den entsprechenden Schal- ter 5 früher erreichen, als das andere Betätigungsglied 18 den mit ihm zusammenwirkenden Schal- ter 6. Die Folge davon ist, dass der erstgenannte Schalter 5 bereits vor dem Schalter 6 geöffnet ist und das Betätigungsglied 17 des Schalters 5 kommt am ihm zugeordneten Anschlag 21 zur
Anlage. Somit ist die Kupplungsscheibe festgehalten, der Schalter 5 geöffnet und der von ihm ge- schaltete Heizkörper abgeschaltet. Der Schalter 6 ist jedoch noch geschlossen, der Motor läuft noch weiter, wodurch das Rad 4 ebenfalls weiterhin gedreht wird.
Zufolge der Wirkung der Rutschkupplung wird jetzt nur mehr die Kupplungsscheibe 10 mitgenommen, u. zw. so lange, bis das Betätigungs- glied 18 den Schalter 6 und den Anschlag 22 erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt wird auch der mit dem Schalter 6 geschaltete Heizkörper ausgeschaltet. Wird der Motor 1 auch von den Schal- tern 5,6 geschaltet, so wird er zu demselben Zeitpunkt ebenfalls abgeschaltet. Der Motor könnte natürlich auch von einem eigenen Schalter geschaltet werden.
Selbstverständlich kann auch nur eine Handhabe betätigt werden, so dass nur ein Heizkörper einge- schaltet ist, wobei dann die mit der andern Handhabe zusammenwirkende Rutschkupplung während des Aus- schaltvorganges durchrutschen wird. Die beiden Handhaben können natürlich auch auf gleiche Werte ein- gestellt werden, so dass dann immer beide Heizkörper eingeschaltet sind.
Damit bei der Einstellung der Handhaben keine gegenseitige Beeinflussung über die Rutschkupplungen und das Rad 4 eintritt, ist das Rad 4 zumindest in der entgegen der durch den Motor bedingten Dreh- richtung, d. h. in der Drehrichtung, in welcher die Handhaben zur Einstellung verstellt werden, gesperrt.
Beim Ausführungsbeispiel nachFig. 1 ist diese Sperrung des Rades 4 einfach durch das Schneckenradge- triebe 7 gegeben.
Selbstverständlich könnte der Schaltautomat auch so ausgebildet sein, dass die Betätigungsglieder 17,
18 nicht nach Verstellung von Hand aus während des Ausschaltvorganges zu den Schaltern am selben
Wege zurückgedreht werden, sondern dass sie eine volle Umdrehung von 3600 ausführen.
Mit Hilfe eines wie im vorstehenden beschriebenen, erfindungsgemässen Schaltautomaten kann daher durch entsprechende Verstellung der Handhaben 19,20 sowohl die gesamte Heizzeit eingestellt als auch die Intensität der Heizung während des Ablaufes der gesamten Heizzeit gestaffelt werden. Wie ersichtlich, ist dieser Schaltautomat äusserst einfach aufgebaut und auch sehr leicht zu bedienen, was insbesondere für Haushaltgeräte von besonderer Bedeutung ist.
In Fig. 2 und 3 ist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemässen Schaltautomaten, bei welcher die Wellen 11,12, bei Ausbildung der Welle 12 als Hohlachse, konzentrisch angeordnet sind, dargestellt. Ebenso sind die als Drehknöpfe ausgebildeten Handhaben 19,20 konzentrisch angeordnet. Gelagert sind die Wellen 11,12 in am Gehäuse 23 des Schaltautomaten angebrachten Trägern 24,25. Das Rad 4 ist unmittelbar auf der Welle 11 drehbar gelagert. Ferner bilden die Betätigungsglieder für die Schalter und die Kupplungsscheiben jeweils eine Einheit, was dadurch erzielt wird, dass auf jeder der Wellen 11, 12 eine Scheibe 26,27 angebracht ist, welche einen Schaltarm 28,29 zur Betätigung der hier als Kippschalter ausgebildeten Schalter 5,6 aufweist.
Die Reibbeläge 13, 14 sind wieder zwischen dem Rad 4 und den beiden Scheiben 26,27 angeordnet, welch letztere über, sich an den Trägern 24,25 abstützenden Federn 30,31, an das Rad 4 angedrückt werden. Anschläge 21,22 sorgen wieder für die Null- bzw. Endlage der Schaltarme 28, 29.
Der Antrieb des Rades 4 erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel durch ein Schrittschaltwerk, welches wieder von der durch den Motor 1 über ein Untersetzungsgetriebe 2 angetriebenen, im Grillraum das Grillgut in Bewegung versetzenden Welle 3 her betätigt wird. Dieses Schrittschaltwerk wird durch eine Schubstange 32 gebildet, welche mit einem am Umfang des Rades 4 angebrachten Zahnkranz 33 federnd zusammenwirkt. Das mit dem Zahnkranz 33 zusammenwirkende Ende der Schubstange 32 ist hiebei vorzugsweise durch zwei Blattfedern 34,35 gebildet, welche in zwei benachbarten Zahnlücken eingreifen. In ein Langloch 36 der Schubstange 32 ragt ein auf einem Lagerblock 37 angebrachter Zapfen 38 und bildet so das Lager für die Schubstange. Ferner weist die Schubstange eine Bohrung 39 auf, in welche der Stift 40 eines Exzenters 41 eingreift.
Der Exzenter wird seinerseits über ein Untersetzungsgetriebe 42 von der Welle 3 her angetrieben, was in Fig. 1 nicht dargestellt ist. Bei eingeschaltetem Motor 1 wird daher die Schubstange 32 zufolge der Wirkung des Exzenters 41 eine hin-und hergehende Bewegung ausführen und bei jedem Hub das Rad 4 um einen Zahn weiterschieben. Die Schubstange 32 bildet mit ihren Blattfedern 34,35 gleichzeitig eine, wie bereits erwähnte, Sperre für das Rad 4, so dass dieses nicht entgegen der durch
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den Motor bedingten Drehrichtung gedreht werden kann.
Die Wirkungsweise ist analog wie bei der Anordnung nachFig. 1. Die Einschaltung der Heizkörper und des Motors erfolgt wieder durch Verstellung der Handhaben 19,20 aus der Nullage heraus, wodurch die Schaltarme 28,29 die Schalter 5,6 schliessen. Durch den laufenden Motor wird über das Schrittschaltwerk das Rad 4 angetrieben, welches über die Rutschkupplungen die Scheiben 26 bzw. 27 entgegen der Verstellung von Hand aus so lange zurückdreht, bis die jeweiligen Schalter 5,6 durch die Schaltarme 28, 29 wieder geöffnet werden. Bei dem zuerst geöffnetenSchalterrutscht danndieRutschkupplung durch, bis schliesslich auch der andere Schalter öffnet.
Durch die konzentrische Anordnung der Handhaben 19,20 ergibt sich ein besonders übersichtlicher und bequem zu bedienender Aufbau. Weiters ermöglicht diese Anordnung die beiden Handhaben durch eine Mitnahmeeinrichtung auf einfache Weise miteinander zur Wirkverbindung zu bringen. Beispielsweise kann diese Mitnahmeeinrichtung dadurch gebildet werden, dass der Drehknopf 19 eine Nase 43 aufweist, welche in eine ringförmige, an einer Stelle durch einen Steg 45 überbrückte Nut 44 des Drehknopfes 20 ragt. Dies bewirkt, dass der Drehknopf 19 aus der durch den Anschlag 21 festgelegten Nullage heraus frei drehbar ist, ohne den Drehknopf 20 mitzunehmen, da sich ja die Nase 43 in der Nut 44 frei bewegen kann.
Bei Verdrehung des Drehknopfes 20 aus der Nullage heraus, wird jedoch über den Steg 45 und die am Drehknopf 19 angeordnete Nase 43 letztgenannter Drehknopf 19 mitgenommen. Dies ergibt den Vorteil, dass zur Einstellung der Heizzeit mit voller Heizleistung, bei welcher sowohl Schalter 5 als auch 6 geschlossen ist, nur der Drehknopf 20 zu verstellen ist, während anschliessend an diese Einstellung, zur Einstellung der Nachheizzeit mit geringerer Heizleistung, bei welcher dann nur der Schalter 5 geschlossen ist, der Drehknopf 19 um den gewünschten Betrag weiter zu verstellen ist. Soll nur mit geringer Heizleistung gearbeitet werden, ist nur Knopf 19 zu verstellen, während bei ausschliesslich voller Heizleistung nur Knopf 20 verstellt wird. Der jeweilige Betrag der Verstellung der Handhaben bestimmt wieder die Heizzeit.
Bei einer derartigen Ausbildung der Handhaben kann allein mit dem Schalter 5 der Motor 1 ein-oder ausgeschaltet werden, wodurch Schaltkontakte eingespart werden.
Selbstverständlich sind eine Reihe von Abwandlungen der beschriebenen Ausführungsformen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So z. B. hinsichtlich der Anordnung der Handhaben, der Ausbildung der Rutschkupplungen, des Antriebes sowie der Ausbildung des Rades 4 usw. Mit den Schaltern 5 bzw. 6 kann z. B. auch eine Signaleinrichtung zur Anzeige eines Schaltzustandes des Gerätes geschaltet werden. Auch kann z. B. ein Schalter mehrere Heizkörper schalten. Die Anordnung eines derartigen Schaltautomaten ist natürlich auch bei andern Elektrowärmegeräten als den hier beispielsweise erwähnten Grillgeräten vorteilhaft anwendbar.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltautomat zum Schalten von mindestens zwei in einem Elektrowärmegerät, z. B. einem Grillgerät, angeordneten Wärmequellen, wobei der jeder Wärmequelle zugeordnete Schalter als Ein- und Ausschalter ausgebildet ist und die Schalter des Automaten nach ihrer von Hand aus erfolgten Einschaltung, mittels eines im Gerät zur Bewegung des zu erwärmenden Gutes vorgesehenen Motors, der über ein Untersetzungsgetriebe und eine Rutschkupplung mit diesen Schaltern in Verbindung steht, nach bestimmter Zeit automatisch wieder ausgeschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Schalter (5,6) ein gesondertes, mit einer Handhabe (19,20) versehenes Betätigungsglied (17, 18 ;
28,29) zugeordnetist, und diese Betätigungsglieder je gesondert mit dem durch einRad (4), eine Scheibe, eine Trommel od. dgl. gebildeten, antreibenden Teil der Rutschkupplung in Verbindung stehen, und dass an dem antreibenden Teil der Rutschkupplung (4 ; 9, 13 ; 10, 14 ; 26, 13 ; 27,14) eine Sperre (7 ; 32, 34, 35) angebracht ist, welche eine Verdrehung des antreibenden Teiles der Rutschkupplung von Hand aus zumindest entgegen der durch den Motor bewirkten Drehrichtung sperrt.