DE2422625C3 - Temperaturbegrenzer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Temperaturbegrenze mit einem Temperaturfühlorgan, das aus einer Hülse mi wenigstens einem Flansch und einem darin angeordne ten Stab besteht, die unterschiedliche Ausdehnungsko effizienten haben, wobei der Stab auf die Schaltfedei eines Schalters einwirkt die eine unter Knick-Vorspan nung an einem festen Träger abgestützte Federzunge hat.

Ein derartiger Temperaturbegrenzer ist aus dei DT-PS 27 56 796 bekannt geworden. In der DT-A5 20 42 681 wird als Schnappelement eine mit Beulwir kung arbeitende Schnappscheibe verwendet, die übei einen Kippunkt schnappt, wenn der Ausdehnungssiat im Bereich der Ausschalttemperatur zur Anlage an ihi kommt und gegen sie drückt. Dabei betätigt die Scheibe Kontakte. Derartige Temperaturbegrenzer schalter nicht sehr genau, da die Schnappscheibe relativ große Schaltwege benötigt und ihr Gesamtaufbau das nichi ermöglicht. Es ist daher auch notwendig, daß der in einei Invarhülse liegende Ausdehnungsstab sehr lang ausgebildet ist. Als normaler Temperaturbegrenzer, dei während des Betriebes eingesetzt wird und beispielsweise die Temperatur einer Kochplatte auf einer Höchstwert begrenzt, aber bei Annäherung an der Höchstwert trotzdem ein Weiterarbeiten der Kochplatte ermöglicht, ist ein solcher Schalter nicht brauchbar da die Schnappscheibe von allein nicht wieder in die Ausgangsstellung zurückspringt. Dieser Temperaturbegrenzer ist daher nur ein Sicherheitsschalter, der nacli einmaligem Ansprechen von Hand wieder zurückgestellt werden muß. In dieser Druckschrift ist auch ein anderer Temperaturbegrenzer mit einer Ausdehnungshülse beschrieben, die über einen Invar-Übertragungsstab und einen Übersetzungshebel auf die Schnappscheibe drückt.

Es ist ein Temperaturbegrenzer für Elektrokochplatten in der DT-PS 11 23 059 beschrieben worden, der in großem Umfang in der Praxis eingesetzt wird. Er besteht aus einem einteiligen Isolierstoffgehäuse, das eine Ausnehmung besitzt, die mit einem Deckel verschlossen werden kann. Darin sind ein Bimetailglied und ein Schnappschalter sowie der Gegenkontakt durch seitliches Einstecken in Schlitze festgelegt. Das halbmondförmige Gehäuse kann im unbeheizten Mittelteil

:iner Elektrokochplatte angebracht werden. Dieser temperaturbegrenzer hat. da er mit einem Bimetall irbeitet, eine relativ große Schalthysterese, d. h. die remperaturdifferenz zwischen Ausschaltung und nacholgender Wiedereinschaltung ist relativ groß. Bimetalle iind in dem bei Elektrokochplatten für eine Begrenzung in Frage kommenden Temperaturbereich sehr labil und haben keine großen Betätigungskräfte, so daß erst unter Überwindung aller Elastizitäten der für die Betätigung des Schnuppschalters notwendige Schaltdruck aufgebaut werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Temperaturbegrenzer der eiugarigs erwähnten Art zu schaffen, der allgemein brauchbar ist und bei einfachem Aufbau eine geringe Schalthysterese hat. Er soll ferner dazu geeignet sein, eine Temperatur auch in einem Bereich abzuluhlen, in dem der den Schnappschalter enthaltende Schalterkopf nicht angeordnet ist bzw. werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Temperaturbegrenzer ein an sich bekanntes, aus einem gestaltfesten Isoliermaterial bestehendes Gehäuse besitzt, das einteilig mit einer seitlich offenen Ausnehmung ausgebildet ist, in der der Schnappschalter mit seinem Gegenkontakt durch seitliches Einschieben von Befestigungsabschnitten in an die Ausnehmung angrenzende Schlitze festgelegt ist, daß wenigstens ein Flansch der Hülse in einen Schlitz des Gehäuses zur Festlegung der Hülse eingeschoben ist, der sich an die seitlich offene Durchtrittsöff.iung für die Hülse anschließt, daß die offene Seite der Ausnehmung und der Durchtrittsöffnung durch einen Deckel verschlossen ist und daß der Stab als federnd in Druckrichtung belasteter Druckstab ausgebildet ist, der in Druckrichtung auf die Schaltfeder des Schnappschalters einwirkt.

Durch diese Maßnahmen ist es möglich, einen Temperaturbegrenzer herzustellen, der trotz einer sehr geringen Länge seiner beispielsweise aus rostfreiem Stahl bestehenden Ausdehnungshülse von etwa 45 mm eine Schalthystercse, d.h. eine Temperaturdifferenz zwischen Ausschalten und darauffolgendem Wiedereinschalten, von nur etwa 10° hat, und das in einem relativ hohen Temperaturbereich von beispielsweise 400° C. Bekannte Temperaturregler hatten eine Schalthystcrese von etwa 80°. Dabei ist man bei der Erfindung den ungewöhnlichen Weg gegangen, Ausdehnungselemente mit sehr kleinen Ausdehnungswegen zu wählen, die an sich eine größere Schalthysterese befürchten lassen müßten. Durch die der Erfindung zugrunde liegende Idee, die kraftschlüssige Gegeneinande-drückung aller Bauteile unter Einbeziehung des Gehäuses durch die Schnappfeder des Schnapphalters, werden sämtliche Totwege und Ansätze zu Ungenauigkeiten oder Elastizitäten von vornherein ausgeschaltet. So kommt es, daß trotz der Ausdehnungswege, die um eine Zehnerpotenz unter den Ausdehnungswerten eines Bimetalls liegen, beim Temperaturbegrenzer nach der Erfindung eine wesentlich geringere Schalthysterese bei größerer Schaltgenauigkeit erreicht werden kann.

Durch das einteilige Gehäuse ist nicht nur die leichte Festlegung durch einfaches Einstecken möglich, sondern es wird auch die Möglichkeit von Elastizitäten oder Totwegen in der bei anderen Schaltern notwendigen Trennfuee ausgeschaltet. Durch die Gehäuseausbildung entstehfferner der Vorteil, daß bis auf die Anschlüsse alle Teile des Schalters durch einen einzigen Deckel, der aufgenietet sein kann und aus Isoliermaterial besteht, abgeschlossen sind. Das Gehäuse ist wegen der geringen Tiefe der Ausnehmung aus einem keramischen Isoliermaterial, vorzugsweise Steatit, leicht herstellbar.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine von unten gesehene Ansicht einer Elektrokochplatte mit einem Temperaturbegrenzer nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-11 in Fig. 1,

F i g. 3 ein Detail einer Variante, in einer Schnittdarstellung, bei der die Schnittlinie quer zu der von F i g. 2 liegt,

F i g. 4 einen Längsschnitt durch einen Temperaturbegrenzer,

F i g. 5 eine vergrößerte Ansicht der Ausdehnungshülse, von ihrem freien Ende her gesehen,

Fig. 6 ein schematisches Schaltbild des Temperaturbegrenzers im Zusammenwirken mit einem Energieregler,

F i g. 7 ein schematisches Diagramm, bei dem jeweils die Temperatur über der Zeit aufgetragen ist und das in seinem oberen Teil die Verhältnisse am Temperaturbegrenzer und im unteren Teil die am Energieregler veranschaulicht und

F i g. 8 ein Diagramm entsprechend F i g. 7 in einem anderen Betriebszustand.

In Fig. 1 ist eine Elektrokochplatte 11 von unten dargestellt, die, wie auch aus F i g. 2 zu erkennen ist, aus einem Kochplattenkörper 12 aus Gußmaterial besteht, der an der Unterseite einen Heizringbereich 13 besitzt. Dort liegen in Nuten 14 Heizleiter 15 in Form von Wendeln. Sie sind in einer Isoliermasse 16 eingebettet, die die spiralförmig verlaufenden Nuten füllt. Der Heizringbereich wird nach außen durch eine Ringrippe 17 und nach innen durch eine Ringrippe 18 abgegrenzt. Innerhalb der Ringrippe 18 liegt eine unbeheizte Mittelzone 19. in deren Mitte ein Mittelauge 20 angegossen ist, das zur Befestigung der Kochplatte bzw. von Abdeckungen dient. Insoweit handelt es sich also um eine übliche Elektrokochplatte.

Im Bereich der unbeheizten Mittelzone 19 ist das einen Schalter 21 (siehe F i g. 4) aufnehmende Gehäuse 22 eines Temperaturbegrenzers 23 angeordnet. Das Gehäuse besteht aus Isolierstoff, beispielsweise Steatit, und hat eine im wesentlichen flache rechteckige Form mit zur Ringrippe 18 hin abgeschrägten Ecken 24. Wie aus F i g. 2 zu erkennen ist, sind die Höhenabmessungen des Gehäuses 22 sehr gering und auch die radialen Abmessungen sind so gering, daß das Gehäuse 22 zwischen dem Mittelauge 20 in der Mitte der unbeheizten Miltelzone und der Ringrippe bequem angeordnet werden kann. Dazu tragen auch die abgeschrägten Ecken 24 bei, die eine Anpassung an die Form der Mittelzone ermöglichen.

Etwas außerzentrisch ragt aus der nach außen gerichteten, die abgeschrägten Ecken 24 tragenden Seite des Gehäuses ein Temperaturfühlorgan 25 hervor das aus einer Ausdehnungshülse 26 aus Material mil relativ hohem thermischem Ausdehnungskoeffizienter und einem darin angeordneten Übertragungsstab 27 au; Material mit geringem thermischem Ausdehnungskoef fizienten, beispielsweise einem Keramikstab, besteh (F ig, 4).

F i g. 1 zeigt, daß das stabförmige Temperaturfühler gan 25 von der unbeheizten Mittelzone aus in wesentlichen radial (gegenüber einem Radius etwa

seitlich versetzt) über den Heizringbereich 13 hinwegragt. Es läuft dabei durch eine Aussparung 28 der Ringrippe 18 hindurch. Die flache Bauweise des Gehäuses erlaubt es, daß das Temperaturfühlorgan 25 unmittelbar angrenzend an die Unterseite (in den Zeichnungen die Oberseite) der die Heizleiter umgebenden Isoliermasse verläuft, und zwar vorteilhaft sogar in einem gewissen Wärmekontakt, der allerdings wegen der Ausdehnungsbewegungen der Ausdehnungshülse 26 nicht sehr stark sein sollte. An der Außenseite ist dafür zu sorgen, daß zwischen dem Temperaturfühlorgan mit seiner die Ausdehnungshülse und den Übertragungsstab verbindenden Justierschraube 29 und der äußeren Ringrippe 17 noch ausreichend Platz für die Ausdehnung des Stabes verbleibt.

Von der Rückseite des Gehäuses 22, die dem Temperaturfühlorgan 25 gegenüberliegt, führen Anschlüsse 30 hinweg, die über Leitungen 31 angeschlossen sind. Die Leitungen 31 führen durch eine Isolierdurchführung 32 aus der unbehcizten Mittelzone hinaus. Diese ist, wie aus F i g. 2 zu erkennen ist, mit einer in die innere Ringrippe 18 hineingestellten flachen dosenförmigen Kappe 33 abgeschlossen, die zusammen mit einer nicht dargestellten üblichen unteren Plattenabdeckung über eine in das Mittelauge 20 geschraubte Schraube befestigt ist. Die Kappe 33 dient zum Schutz des den Schalter enthaltenden Teils des Temperaturbegrenzers vor Staub und anderen störenden Umwelteinflüssen. Die Leitungen 31 können bequem auf beiden Seiten an dem Mittelauge 20 vorbeigeführt werden, da die Anschlüsse 30 in der Nähe der beiden Schmalseiten des Gehäuses 22 liegen.

In Fig. 3 ist eine abgewandelte Ausführungsform dargestellt, bei der bei im übrigen gleicher Ausbildung der unbeheizten Mittelzone und des Temperaturbegrenzers 23 der Heizringbereich der Elektrokochplatte U durch ein Blech 34 abgedeckt ist, das die ringförmige Gestalt des Heizringbereichs 13 hat, jedoch etwas größer ist, so daß es zwischen die Ringrippen 17 und 18 eingepreßt werden kann und sich dann selbst hält. Dieses Blech liegt dicht über der Unterseite der Isoliermasse 16 und schließt diese gegen Außeneinflüsse völlig dicht ab (z. B. Staubentwicklung). Gleichzeitig schafft dieses in Wärmekontakt mit der !soliermassc bzw. den dazwischen vorragenden, die Nuten 14 voneinander trennenden Rippen stehende Blech eine ideale Wärmeübertragungsfläche zur engen thermischen Ankopplung des Temperaturfühlorgans 25 an die Temperatur des Heizringbereiches. Das Temperaturfühlorgan 25 verläuft dann auch dicht unterhalb (in der Zeichnung oberhalb) dieses Bleches 34. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist es zu drei Vierteln von einer Abdeckung 35 umschlossen, die die Querschnittsform eines großen Omega hat und aus Blech gebogen ist. Die Abdeckung 35 ist entsprechend der Längsausdehnung des Tempcraturfühlorgans 25 langgestreckt und liegt mit ihren Flanschen 36 auf dem Blech 34 auf und kann dort beispielsweise durch Punklsehweißung befestigt sein. Es ist auch möglich, die Abdeckung 35 vorteilhaft an die Kappe 33 unmittelbar anzuschließen, so daß der gesamte Temperaturbegrenzer umschlossen und thermisch noch enger an die Elektrokochplatte gekoppelt ist. Trotzdem ist dabei nur das Tcmpcraturfühlorgnn der hohen Temperatur des Hcizringbcreichcs ausgesetzt und kann so sehr schnell auf Änderungen der Hcizlcitcrttmpcratur reagieren, während das Gehäuse 22 mit dem tcmpcraturcmpfindlichen Schalter im Bereich der unbehcizten Millelzonc, also einem kälteren Bereich liegt. Es ist also zu erkennen, daß sowohl die Abdeckung 35 als auch das Blech 34 sowohl zum Schutz der Elektrokochplatte und des Temperaturbegrenzers vor Verschmutzung oder anderen Umwelteinflüssen dient, als auch zur engen thermischen Kopplung des Temperaturfühlorgans mit möglichst geringer thermischer Trägheit an die Temperatur der Heizleiter.

Einzelheiten des Temperaturbegrenzers sind in der F i g. 4 zu erkennen. Das bereits beschriebene Temperaturfühlorgan 25 ragt durch eine Öffnung des Gehäuses 22 hindurch. Die Ausdehnungshülse 26 besitzt einen Flansch 37, an dem eine Scheibe 70 zur Vergrößerung des Flansches angesetzt ist. Das Gehäuse ist einteilig aus keramischem Isoliermaterial, z. B. Slcatil, gefertigt und besitzt eine Ausnehmung 40, die zu einer Seite, d. h. quer zum Ausdehnungselement, hin offen ist und nach der SchaHermontage durch einen isolierenden Deckel 71 (F i g. 2) verschlossen wird. Der Flansch 37 mit Scheibe 70 ist von der Seite her in einen Schlitz 38 des Gehäuses im Bereich der öffnung 78 für das Temperaturfühlorgan hineingesteckt und legt dieses somit fest.

In der Ausnehmung 40 ist der Schalter 21 in Form eines Schnappschalters angeordnet. Der Schnappschalter 21 besitzt eine Schnappfeder 41 mit einer aus dieser herausgebogenen Federzunge 42, die sich an einem Stützlager 43 abstützt. Der Betätigungspunkt 44, an dem der Übertragungsstab 27 angreift, liegt relativ dicht beim Stützlager 43, so daß wegen des geringen Hebelarmes der Schalter mit größter Feinfühligkeit schaltet, d. h. seine Schaltdifferenz zwischen Ausschaltung und Wiedereinschaltung liegt bei einem Weg am Betätigungspunkt 44 von etwa 1/100 mm.

Die Schnappfeder 41 trägt an ihrem freien Ende einen Kontakt 45, der mit einem in einen Schlitz des Gehäuses von der Seite her eingesteckten und dadurch befestigten und mit dem Anschluß 30 einstückigen Gegenkontaktteil 46 zusammenwirkt. Ein ebenfalls durch Einstecken festgelegtes und aus Blech gebogenes Widerlager 47 sorgt für eine Abstützung der Schnappfeder in geöffneter Stellung der Kontakte und ist so angeordnet, daß die Schnappfeder nur den unbedingt zur öffnung der Kontakte notwendigen Weg zurücklegt. Auch dadurch wird die Feinfühligkeit des Schalters verbessert. Der andere Anschluß 30 ist als ein in einen aus der Ausnehmung 40 hinausführenden Schlitz 72 eingesteckter gebogener Träger 73 in Form eines Blechstreifens ausgeführt, dessen in der Ausnehmung 40 liegendes Ende durch seitliches Einstecken in einen Schlitz 74 festgelegt ist. An dem Blechstreifen 73 ist das Basistei 75 des Schnappschalters 21 angebracht, das an einen Ende das Stützlager 43 und am anderen Ende die dor angebrachte Schnappfeder trägt. Der Träger 73 stütz sich im Bereich des Betätigungspunktes 44 an den Gehäuse ab.

Das Gehäuse ist im wesentlichen rechteckig mit dci bereits erwähnten abgeschrägten Ecken 24.

Es wird ein sehr einfach aufgebauter und sch feinfühliger Temperaturbegrenzer geschaffen, der mi kleinsten Abmessungen auskommt. Der in Fig. dargestellte Temperaturbegrenzer kann bcispiclswcis bei einer wirksamen Länge der Ausdehnungshülse vo nur etwa 45 mm bei einer Temperaturdifferenz vo 3b0° gegenüber der Raumtemperatur einen Ausdcl nungsweg vor etwa 35/100 mm liefern. Bei cinci Schaltweg von 1/100 mm ,-.wischen Ein- und Ausscha lung liegt also die Hysterese dcsTcmpcraturbcgrcnzci bei etwa 10". Dies ist außerordentlich wenig gegenübe

etwa 80°, mit denen man bei Bimetallschaltern rechnen muß. Es ist trotzdem keine Hebelübersetzung notwendig, sondern der Übertragungsstab kann unmittelbar auf den Betätigungspunkt 44 der Schnappfeder 4t einwirken. Es sei noch erwähnt, daß die Ausdehnungshülse 26 zwar vorzugsweise aus Fertigungsgründen einen kreisförmigen Querschnitt hat, jedoch auch, insbesondere zur Anpassung an die Oberfläche des Heizringbereichs, einen anderen Querschnitt, beispielsweise einseitig abgeplattet oder vierkantig haben kann.

Durch die in Querrichtung zum Temperaturfühlorgan und damit zum Hauptkraftverlauf ungeteilte Ausführung des Gehäuses ist sichergestellt, daß in Kraftrichtung keine Elastizitäten auftreten, die zu unexaktem Schalten führen könnten. Dafür sorgt auch die Tatsache, daß der Schalter und das Temperaturschaltorgan normalerweise von der Schnappfeder 41 in Kraftschluß gehalten sind.

Es ist zu erkennen, daß auf die Ausdehnungshülse 26 ein Wärmeübertragungsglied 76 in Form einer Blechscheibe aufgesteckt ist. Dies sorgt einerseits für eine große Wärmeübertragungsfläche für Strahlungs- und Konvektions-Übertragung und kann durch Kontakt mit Teilen der Kochplatte oder des Bleches 34 auch Wärme durch Leitung an die Ausdehnungshülse übertragen. Auch ein Abkanten der Scheibe in eine zur Kochplatte parallele Ebene kann vorteilhaft sein.

Es ist ferner bevorzugt, den Wärmeübergangswiderstand dei Temperaturfühlorgans, ggf. einschließlich der Wärmeübertragungsglieder, durch entsprechende Oberflächenbehandlung zu verringern. Dazu eignet sich eine Beschichtung mit einem hochwärmebeständigen, rauhen Lacküberzug 77, der die relativ glatte und blanke Oberfläche der meist aus Edelstahl bestehenden Ausdehnungshülse in ihren Wärmeübertragungseigenschäften wesentlich verbessert.

Wie aus den Fig.4 und 5 zu erkennen ist, ist in die Ausdehnungshülse 26, die aus einem sehr dünnen rostfreien Stahlrohr besteht, an ihrem unteren Ende eine Justierschraube 80 eingeschraubt. Das dazu in der Ausdehnungshülse 26 vorgesehene Gewinde 81 ist durch Drücken hergestellt. Obwohl dies das Verfahren ist, das am wenigsten Wandstärke benötigt, kann es doch vorkommen, daß im Bereich der Gewindescheitel das Rohr beim Drücken nahezu durchgeschnitten ist. Daher ist das Gewinde dadurch hergestellt worden, daß es gegen einen Gewindekern durch eine längsgeteilte Pinole gedrückt wurde, die drei Abschnitte 82 des Rohrs nach innen drückt und dazwischen längsverlaufcnde Ausbuchtungen oder Stege 83 stehen läßt. In diese ist kein oder nur wenig Gewinde von innen hineingedrückt, so daß sie einen längsgerichteten Zusammenhalt im Bereich der Gewindcabschnitlc bilden und vor allem auch je zu beiden Seiten des dreieckförmigen Steges die volle Materialstärke für das Gewinde zur Verfugung haben. Auch dieses Merkmal trägt zur Schaffung eines schnell und genau ansprechenden Temperaturbegrenzers bei, da es ermöglicht, daß die Ausdehnungshülse sehr dünn und daher mit geringer Wärmeträgheit ausgeführt werden kann.

Vorteilhaft ist der Übertragungsstab 27 aus Kcramikmatcrial hergestellt. Dieses hat im gesamten Temperaturbereich fast keine Wärmedehnung, was bei anderen Materialien geringer Wärmeausdehnung meist nur in einem bestimmten Temperaturbereich gegeben ist. Der Kcramikstab hat auch den Vorteil einer sehr geringen Wärmekapazität, so daß auch hier die Empfindlichkeit desTempcrflturbcgrenzcrs gesteigert wird.

In F i g. 6 ist die Schaltung des Temperaturbegrenzers 23 im Zusammenwirken mit einem Energieregler 50 dargestellt. Der Energieregler 50 ist ein sogenannter quantelnder Energieregler, der also den Heizleitern 15 der Elektrokochplatte die Energie, und zwar stets die volle Energie, in Leistungsimpulsen zuführt, deren Periode und Dauer die durchschnittliche zugeführte Leistung bestimmen. Er kann üblicher Bauart sein, und im dargestellten schematischen Schaltbild besitzt er einen Schalter 51, der normalerweise geschlossen ist und von einem Bimetall 52 bei dessen Ausdehnung in der Wärme geöffnet werden kann. Das Bimetall ist mittels eines Steuerheizwiderstandes 53 beheizt. Die Einwirkung des Bimetalls 52 auf den Schalter 51 kann mittels eines Betätigungsknopfes 54 gesteuert werden, an dem die gewünschte Leistung eingestellt wird. Beim dargestellten Beispiel sind in dem Gesamtstromkreis der Kochplatte der Schalter 51, der Steuerheizwiderstand 53, die Heizleiter 15 der Kochplatte und der Schalter 21 des Temperaturbegrenzers hintereinander geschaltet. Das bedeutet, daß der Stromkreis und damit die Beheizung der Kochplatte und des Energiereglers unterbrochen werden, wenn entweder der Schalter 21 oder der Schalter 51 (bzw. beide) geöffnet werden. Wesentlich ist, daß der Temperaturbegrenzer 23 durch seine Ausbildung und Anordnung an der Kochplatte eine derartige Charakteristik zeigt, daß bei seinem Wirksamwerden seine Schaltperiode zwischen Ein- und Ausschalten in der gleichen Größenordnung liegt, wie die Schaltperiode des Energiereglers. Das heißt, daß im Vergleich zu den üblichen Temperaturbegrenzern der Temperaturbegrenzer 23 eine sehr kurze Schaltperiode haben muß. Diese wird einerseits durch die enge Ankopplung des Temperaturfühlorgans an den Heizringbereich und damit an die Temperatur der Heizleiter und andererseits durch die sehr geringe Temperaturdifferenz zwischen Ein- und Ausschalten erreicht. Der Temperaturbegrenzer nach Fig.4 in der Anordnung nach den Fig. 1 bis 3 ist dazu bestens geeignet. Es ist jedoch auch möglich, andere Temperaturbegrenzer einzusetzen, die diese Aufgabe erfüllen. Solche sind beispielsweise in der unter dem Titel »Schnappschalter« am gleichen Tage vom gleichen Anmelder eingereichten Anmeldung beschrieben. Auch bezüglich des Energiereglers und der Schaltung können Abwandlungen getroffen werden. So kann beispielsweise der Steuerheizwiderstand 53 auch in einen Parallelkreis gelegt werden, der jedoch auch vom Schalter 51 abhängig ist und der Temperaturbegrenzer braucht nicht die volle Leistung zu schalten, sondern kann auch eine Teilleistung schalten, obwohl es sehr vcrteilhaft ist, wenn er zur Schaltung der gesamten Leistung eingesetzt ist.

Anhand der F i g. 7 und 8 wird die Funktionsweise der Steuereinrichtung nach F i g. 5 beschrieben. In F i g. 7 ist die normale Arbeitsweise einer Kochplatte versinnbildlicht, bei der unterhalb der Ausschalttemperatur des Temperaturbegrenzers, die beispielsweise bei 405" C liegt, gearbeitet wird. Wenn der Schalter 51 des Energiereglcrs eingeschaltet ist, so werden die Heizwidcrständc 15 und 53 wirksam und die Temperatur des Bimetalls des Energiereglcrs steigt an (Linien 55), bis der über den Betätigungsknopf 54 einstellbare Ausschaltpunkt 56 des Energiereglcrs erreicht wird. Der Schalter 51 öffnet sich und die Hei/widerstände 15 und 53 werden ausgeschaltet, so daß die Temperatur am Bimetall sinkt (Linie 57), bis die Schalthysteresc (Tcmpcraturdiffcrcn/. zwischen der eingestellten Ausschalttemperatur 58 und der Wieclcrcinschalttempcra-

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tür 59) überbrückt ist und beim Wiedereinschaltpunkt 60 der Energieregler den Schalter 51 wieder einschaltet und somit einen neuen Quantelzyklus beginnt. Dies ist die übliche Arbeitsweise eines Energiereglers. Die Schaltperiode zwischen zwei Ausschaltpunkten 56 bzw. Wiedereinschaltpunkten 60 liegt dabei normalerweise unter einer Minute, so daß infolge der Wärmeträgheit der Kochplatte eine gleichmäßige Beheizung möglich ist. Die Schaltperioden hängen jedoch von dem jeweiligen Betriebszustand ab. Insbesondere die unterschiedliche Wärmeableitung aus der Kochplatte durch die Unterschiede in Art und Füllung der Koch- bzw. Bratgefäße (der Temperaturbegrenzer wird wohl am ehesten beim Braten wirksam werden) haben einen großen Einfluß auf die Schaltperioden.

Es ist aus F i g. 7 zu erkennen, daß der Temperaturbegrenzer bei dem dort dargestellten Funktionsbeispiel nicht zum Ansprechen kommt. Der Energieregler 50 ist zwar so hoch eingestellt, daß die Kochplatte bis dicht an die zulässige Grenze heran beheizt wird. Der Schalter 21 des Temperaturbegrenzers 23 bleibt jedoch ständig eingeschaltet, weil die Ausschalttemperaturgrenze 61 des Temperaturbegrenzers nicht erreicht wird, Es ist jedoch zu erkennen, daß infolge der sehr engen Kopplung das Fühlorgan 25 des Temperaturbegrenzers 23 die infolge der Takte in der Energiezuführung entstehenden Temperaturschwankungen — in etwas abgeschwächter Form — mitgeteilt bekommt. Dies wäre bei einem nicht so eng gekoppelten Temperaturbegrenzer nicht der Fall. Dort würde die obere Linie in F i g. 7, d. h. die vom Temperaturbegrenzer abgefühlte Kochplattentemperatur, im wesentlichen waagerecht verlaufen. Die Linie zwischen den beiden sägezahnartigen Kurven zeigt die Einschaltdauer 62 und die Schaltperiode 63 an. Der Quotient beider ergibt die relative Einschaltdauer und damit die eingestellte Teilleistung.

In F i g. 8 ist nun als Beispiel der Fall dargestellt, daß bei unveränderter Einstellung des Energiereglers beispielsweise durch Entfernung eines Kochgefäßes auf der Kochplatte oder durch Ersetzen eines größeren, mehr Wärme verbrauchenden Kochgefäßes durch ein kleineres die Temperatur der Kochplatte ansteigen kann. Bei eingeschaltetem Stromkreis steigt daher die vom Temperaturbegrenzer abgefühlte Temperatur (Linie 64) stärker an und erreicht die fest eingestellte Ausschalttemperaturgrenze 61 früher als in Fig. 7. In diesem Falle wird der Ausschaltpunkt 65 des Temperaturbegrenzers erreiciit, bevor der Heizwiderstand 53 des Energiereglers das Bimetall soweit aufgeheizt hat. daß dort der Ausschaltpunkt bzw. die A jsschalttcmperaturgrenze 58 des Energiercglers erreicht worden wäre (dies würde beim Durchlaufen der in F i g. 8 strichlierten Linie erfolgen).

Es ist also zu erkennen, daß am Ausschaltpunkt 65 der Temperaturbegrenzer durch öffnen seines Schalters 21 den Stromkreis des Energiercglers und der Kochplatte abschaltet. Der Schalter 51 des Energiercglers 50 bleibt ständig eingeschaltet, trotzdem sinken wegen der Ausschaltung der Heizleiter 15 und 53 die Temperaturen sowohl an der Kochplatte als auch am Bimetall 52 ab. Wenn die Wiedcreinschalt-Tcmpcraturgrcnzc 66 des Temperaturbegrenzer erreicht ist, so schaltet dieser den Schaller 21 wieder ein und die Kochplatte und der Energieregler werden wieder mit Strom versorgt, da der Energieregler überhaupt nicht ausgeschaltet hatte. Aus der Darstellung der Leistungsimpulse ist zu erkennen, daß trotz unveränderter Stellung des Energiereglers die Einschaltdauer und vor allem die relative Einschaltdauer verringert wurde. Es ist also zu erkennen, daß der Temperaturbegrenzer die Quantelfunktion des Energiereglers beim Erreichen einer bestimmten Temperaturgrenze übernimmt und dann weich und stufenlos die Leistung so weit herabsetzt, daß die höchstzulässige Temperaturgrenze nicht überschritten wird. Es entsteht also die Kombination zweier vorteilhaft räumlich voneinander unabhängiger quantelnder Schaltorgane, von denen das eine einstellbar ist und unterhalb einer bestimmten Begrenzungstemperatur allein wirksam ist und von dieser nicht beeinflußt wird, während bei Erreichen einer bestimmten Begrenzungstemperatur das andere Schaltorgan die Quantelfunktion des ersten übernimmt. Dabei ist es wichtig, daß in gewissen Grenzen die vorbestimmten Schaltperioden von Temperaturbegrenzer und Energieregler in der gleichen Größenordnung liegen. Der Idealfall ist gegeben, wenn beide vorbestimmten Schaltperioden gleich sind. Sie können jedoch auch teilweise bis zum Mehrfachen voneinander abweichen, sofern dadurch noch keine störenden Temperaturschwankungen auf das Kochgefäß durchgeleitet werden. Es darf jedenfalls nicht vorkommen, daß durch eine extrem lange Schaltperiode des Temperaturbegrenzers die Kochplatte und damit auch der Energieregler für lange Zeit außer Betrieb gesetzt wird, so daß die Hausfrau infolge der Abkühlung des Kochgefäßes meint, sie habe zu wenig Leistung eingestellt und dann den Leistungsregler höher dreht. Das würde ihr anfänglich gar nichts nützen und beim nächsten Ausschalten des Temperaturbegrenzers wäre die Ausschaltperiode dann noch langer. Wenn hier von einer vorbestimmten Schaltperiode gesprochen ist, so soll das die Schaltperiode des jeweiligen Schaltorgans im Falle seines Wirksamwerdens bedeuten. So ist beispielsweise aus F i g. 7 zu erkennen, daß die tatsächliche Schaltperiode des Energiereglers zwar kurz ist und eine endliche Länge hat, daß jedoch die tatsächliche Schaltperiode des Temperaturbegrenzers, da er überhaupt nicht wirksam wird, theoretisch unendlich lang ist. Trotzdem ist seine vorbestimmte Schaltperiode, die beispielsweise aus Fig.8 zu erkennen ist, in der Größenordnung derjenigen des Energiereglers.

Hierdurch wird eine Steuereinrichtung geschaffen, die für die Hausfrau besonders übersichtlich und trotzdem in ihrer Wirkung ausgezeichnet ist. Die Hausfrau stellt am Energieregler eine bestimmte Leistungsstufe ein und diese Leistung wird im Falle der Überschreitung einer Höchsttemperatur stufenlos herabgesetzt. Bekanntlich wird ja die Einstellung von Leistungsslufcn von vielen Hausfrauen vorgezogen, da die Einstellung einer Temperaturstufe wie bei Automatikrcglern eine Umgewöhnung der Hausfrau und ein gewisses abstraktes Denken voraussetzt. Auch baulich ist die Steuereinrichtung sehr einfach, da ein die Forderungen erfüllender Temperaturbegrenzer, wie aus F i g. 4 zu erkennen ist, sehr einfach herstellbar ist und auch ein Energieregler keinen großen Bauaufwand zu haben braucht. Trotzdem sind zwischen Energieregler und Kochplatte nur zwei rein elektrische Zuleitungen notwendig, was gegenüber einem Automatikreglcr

einen baulichen Vorteil darstellt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Temperaturbegrenzer mit einem Temperaturfühlorgan, das aus einer Hülse mit wenigstens einem Flansch und einem darin angeordneten Stab besteht, die unterschiedliche Ausdehnungskoeffizeinten haben, wobei der Stab auf die Schaltfeder eines Schalters einwirkt, die eine unter Knick-Vorspar,-nung an einem festen Träger abgestützte Federzunge hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturbegrenzer (23) ein an sich bekanntes, aus einem gestaltfesten Isoliermateria! bestehendes Gehäuse (22) besitzt, das einteilig mit einer seitlich offenen Ausnehmung (40) ausgebildet ist, in der der Schnappschalter (21) mit seinem Gegenkontakt (46) durch seitliches Einschieben von Befestigungsabschnitten in an die Ausnehmung (40) angrenzende Schlitze (72) festgelegt ist, daß wenigstens ein Flansch (37) der Hülse (26) in einen Schlitz (38) des Gehäuses (22) zur Festlegung der Hülse (26) eingeschoben ist, der sich an die seitlich offene Durchtrittsöffnung (78) für die Hülse (26) anschließt, daß die offene Seite der Ausnehmung (40) und der Durchtrittsöffnung (78) durch einen Deckel (71) verschlossen ist und daß der Stab (27) als federnd in Druckrichtung belasteter Druckstab ausgebildet ist, der in Druckrichtung auf die Schaltfeder (41) des Schnappschalters (21) einwirkt.

2. Temperaturbegrenzer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnappschalter (21) einen Träger (73) aus einem Blechstreifen (73) besitzt, der durch einen Befestigungsschlitz (72) aus der Ausnehmung (40) hinausführt und den Anschluß des Schnappschalters (21) bildet und dessen anderes Ende ebenfalls in einen Befestigungsschiitz des Gehäuses (22) eingesteckt ist.

3. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eier Träger (73) sich im Bereich des Betätigungspunktes (44) an dem Gehäuse (22) abstützt.

4. Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Flansch (37) eine Scheibe (70) angebracht ist, die in den Schlitz (38) eingesteckt ist.

5. Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprüehe 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungspunkt (44), an dem der Übertragungsstab (27) an der Schnappfeder (41) angreift, nahe bei dem Stützlager (43) für die Federzunge (42) des Schnappschalters (21) liegt.

6. Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (22) an der Seite, an der das Temperaturfühlorgan (25) aus ihm hervorragt, abgeschrägte bzw. abgerundete, sich der Rundung der unbeheizten Mittelzone (19) einer Elektrokochplatte (11) anpassende Ecken (24) hat.

7. Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Temperatiirfühlorgan (25) Wärmeiibertragungsglieder (76) angebracht sind.

8. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungsglieder (76) auf das Temperaturfühlorgan (25) aufgeschobene Scheiben sind.

9. Temperaturbegrenzer nach einem derA.nsprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturfühlorgan (25) eine die Wärmeaufnahme vergrößernde Beschichtung (77) besitzt.

10. Temperaturbegrenzer nach einem der Anspri ehe 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß de Übertragungsstab aus K eramikmaterial besteht.

1 !.Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprii ehe 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß di Schnappfeder derart vorgespannt ist, daß sie ihre Kontaktdruck auch nach der Ausschaltung de Schanppschalters aufrecht erhält.

12. Temperaturbegrenzer nach einem der Ansprü ehe 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in di Ausdehnungshülse an ihrem freien Ende ein Justierschraube eingeschraubt ist, auf der sich de Übertragungsstab abstützt und daß im Bereich des ii der Ausdehnungshülse eingeformten Gewindes nacl außen vorragende Stege ausgeformt sind.

13. Temperaturbegrenzer nach Anspruch 12, da durch gekennzeichnet, daß die zwischen den Stegei liegenden, das Gewinde tragenden Abschnitte durcl ein Gewindepreßwerkzeug eingepreßt sind.