DE8103514U1

DE8103514U1 - Temperaturempfindlicher Schalter, insbesondere für eine Signaleinrichtung an Kochgeräten

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Publication number: DE8103514U1
Application number: DE8103514U
Authority: DE
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Publication date: 1981-06-25

Description

PATENTANWÄLTE RUFF UND BEIER STUTTGART

Dipl.-Chenn. Dr. Ruff Dipl.-Ing. J. Beier Dipl.-Phys. Schöndorf

Neckarstraße 5O D-7OOO Stuttgart ι Tel.: C0711) 227Ο5Γ Telex O7-23412 erub d

10. Februar 1981 JB/kh!

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Anmelder:

Karl Fischer, Am Gänsberg, 7519 Oberderdingen

Temperaturempfindlicher Schalter, insbesondere für eine Si gnalei nrichtuncj an Kochgeräten

Die Erfindung betrifft einen temperaturempfindlichen Schalter, insbesondere für eine Signaleinrichtung an Kochgeräten mit einer Glaskeramik-Kochfläche zur Warnung vor dem Berühren der heißen Kochfläche mit einem Signalorgan, der einen Temperaturfühler aus einer Ausdehnungshülse und einem darin angeordneten Obertragungsstab mit geringerem Temperaturausdehnungs-Koeffizienten als die Ausdehnungshülse, und einen Schnappschalter besitzt, auf dessen Schnappfeder der öbertragungsstab einwirkt.

Eine solche Signaleinrichtung ist aus der DE-AS 26 27 373 bekannt geworden. Bei dieser ist der Temperaturfühler ohne Kontakt mit der Glaskeramikplatte wärmemäßig eng an die Beheizung der Glaskeramikplatte gekoppelt. Der temperaturempfindliche Schalter ist mit seinem Gehäuse außerhalb einer Kontakt-Heizeinheit für die Glaskeramikplatte angeordnet und ragt mit seinem Temperaturfühler radial ein Stück nach innen. Der Temperaturfühler liegt etwas unterhalb der als Rohrheizkörper ausgebildeten Heizelemente, die

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auf Blechtraversen abgestützt sind. Bei einer Strahlungs-Heizeinheit ist der Temperaturfühler zwischen den spiralig angeordneten Heizwendeln und der Glaskeramikplatte angeordnet.

Aus der DE-PS 24 22 625 ist ein Temperaturbegrenzer bekannt geworden, der einen temperaturempfindlichen Schalter besitzt, der in einer seitlich offenen Gehäuseausnehmung einen Schnappschalter mit einer Schnappfeder trägt, auf den senkrecht der Übertragungsstab im Bereich einer Ausprägung einwirkt. Der Übertragungsstab liegt eng innerhalb einer Ausdehnungshülse, die durch einen seitlich in das Gehäuse eingeschobenen Flansch an diesem festgelegt ist.

Dieser Temperaturbegrenzer arbeitet für die Aufgaben, für die er normalerweise vorgesehen ist, nämlich in einem hohen Temperaturbereich von ca. 400 Grad, ausgezeichnet. Dabei sind die Dehnungsunterschiede zwischen dem Übertragungsstab und der Ausdehnungshülse so groß, daß ausreichende Schaltwege zur direkten Betätigung der Schaltfeder erzeugt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diesen temperaturempfindlichen Schalter derart zu verbessern, daß er auch bei niedrigen Temperaturen mit großer Genauigkeit schaltet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Übertragungsstab an seinem der Schnappfeder zugewandten Ende einen Vorsprung aufweist, der zur Zentrierung des Obertragungsstabes mit Abstand in der Ausdehnungshülse in eine Dffnung der Schnappfeder eingreift.

Auf diese Weise wird der Obertragungsstab in der Ausdehnungshülse mit Abstand zentriert, so daß sich einerseits keine Reibung zwischen ihm und der Ausdehnungshülse ergeben kann und andererseits die Lage so fixiert ist, daß der Obertragungsstab nicht durch eine Querverschiebung in eine andere Lage kommt, die das Schaltergebnis, wenn auch nur geringfügig, verfälschen

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könnte. Dabei wird der Vorteil erhalten, daß der Übertragungsstab, ggf. über eine Endkappe, die den Vorsprung tragen kann, direkt auf die Schnappfeder einwirkt, also ohne übertragungsgestänge, das das gewünschte Ergebnis der großen Schaltgenauigkeit mit hoher Schaltkraft wieder in Frage stellen könnte.

Es wird also ein temperaturempfindlicher Schalter geschaffen, der bei einfachstem Aufbau auch bei geringen Temperaturen von beispielsweise 70 - 80 ⁰C, d.h. ca. 350 K, schon mit guter Genauigkeit schaltet und trotzdem Temperaturen an seinem Temperaturfühler in der Größenordnung von bis zu 700 C . beträgt, ohne daß der Schalter dadurch deformiert wird. Der Obertragungsstab zieht sich dann nämlich zurück und die Schnappfeder wird entlastet, wobei jedoch der Vorsprung in der Öffnung verbleibt und den Obertragungsstab nach wie vor genau zur Hülse zentriert, so daß er sich nicht durch die Temperaturausdehnungen innerhalb der Hülse radial verschieben kann.

Der Schalter ist vorteilhaft als "Schließer" ausgebildet, d.h. der Übertragungsstab hält die Schnappfeder unter Druck in Öffnungsstellung und läßt die Schnappfeder bei der eingeschalteten Temperatur dadurch überschnappen, daß er ihr die Unterstützung am Betätigungspunkt entzieht. Wenn der Schalter dann bei den hohen Temperaturen klemmen, verkleben oder verschweißen sollte, so ist die angeschlossene Signaleinrichtung au* der sicheren Seite, da dann die Temperatur nach wie vor angezeigt wird, auch wenn die Kochplatte bereits kalt geworden ist. Die vorgeschlagene Lösung ist insofern ungewöhnlich, als man normalerweise bei einer Verbesserung der Schaltqualitäten bei unteren Temperaturen entweder den Temperaturfühler und damit die Ausdehnungswege vergrößert oder Hebel Übersetzungen zwischen Ausdehnungselement und Schnappschalter einschaltet. Auf beides wird bei der Erfindung verzichtet, wodurch der einfache und kompakte Aufbau beibehalten werden kann und trotzdem aufgrund der genauen Lagerung der einzelnen Teile zueinander die Schaltgenauigkeit gegeben ist, auch wenn die Ausdehnungsunterschiede bis zur Schalttemperatur nur in der Größenordnung von lOOstel Millimeter liegen.

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teilhaft Metallkappen aufgesetzt sind. Dieses Material hat noch geringere Ausdehnung als die üblicherweise verwendeten Keramik-Stäbe, was zu einer Erhöhung der Ausdehnungsunterschiede beiträgt

Durch die vorteilhafte Anordnung aller Einsatzteile in das Gehäuse von der Seite her kann eine einfache und auch voll automatisierte Montage sichergestellt werden.

Vorteilhaft kann der Temperaturfühler des temperaturempfindlichen Schalters in einer Strahlungsheizeinheit für eine Glaskeramik-Kochfläche unterhalb der Heizwiderstände, die vorzugsweise spiralförmig angeordnete Heizwendeln sind, im Bereich eines zu den Heizwiderständen hin offenen Kanals in der die Heizwiderstände unterliegenden Isolierung angeordnet sein. Dadurch wird die enge Kopplung an die Beheizung der Glaskeramikplatte sichergestellt, ohne daß der Temperaturfühler in dem Zwischenraum zwischen den Heizwiderständen und der Glaskeramikplatte angeordnet sein muß, wo er einerseits die Glaskeramikplatte partiell abschirmt und andererseits eine Spannungsbrücke bildet, so daß zur Einhaltung der elektrischen Sicherheitsabstände die Bauhöhe der Strahlungs-Heizeinheit vergrößert werden würde.

In diesem Zwischenraum ist allerdings in den meisten Fällen der stabförmige Temperaturfühler eines Temperaturbegrenzers engeordnet, Besonders bevorzugt ist, den Temperaturfühler des temperaturempfindlichen Schalters für die Signaleinrichtung parallel zu dem Temperaturfühler des Temperaturbegrenzers, jedoch unterhalb dessen verlaufen zu lassen, wobei dann die beiden Gehäuse übereinander am Rand der Strahlungsheizeinheit liegen und so besonders leicht zu verdrahten sind. Trotzdem kann durch die Anordnung des Temperaturfühlers in dem teilweise offenen Kanal eine Temperaturkopplung durch direkte Anstrahlung des Temperaturfühlers sichergestellt werden. Dieser Kanal kann auch teilweise unterbrochen sein, beispielsweise durch Brücken, auf denen die Heizwiderstände liegen und die eine elektrische Isolierung

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Der temperaturempfindliche Schalter nach der Erfindung ist insbesondere für eine Signaleinrichtung an Kochgeräten mit Glaskeramikkochflache zur Warnung vor dem Berühren der heißen Kochfläche vorgesehen, ist jedoch auch für andere Verwendungszwecke geeignet, bei denen es auf präzises Schalten ankommt und zwar insbesondere bei niedrigen Temperaturen, während der Temperaturfühler auch hohen Temperaturen standhalten muß.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind in Unteransprüchen und der Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung beschrieben. Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilgeschnittene Seitenansicht des temperaturempfindlichen Schalters,

Fig. 2 einen Detailschnitt durch eine Strahlungs-Heizeinheit einer Glaskeramik-Kochmulde und

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein temperaturempfindlicher Schalter 11 gezeigt, der ein aus Isolierstoff, beispielsweise Steatit,einstückig hergestelltes Gehäuseteil 12 besitzt, das in der Grundform flach rechteckig ist und zu einer Seite hin eine innere Ausnehmung 13 aufweist, in der ein Schnappschalter 14 angeordnet ist. Der Schnappschalter 14 besitzt einen Schnappschalterträger 15, der aus einem Blechstreifen gebogen ist und mit seinem einen Ende 16 aus einem die Ausnehmung 13 mit dem äußeren verbindenden Schlitz 17 nach außen herausragt und dort ein elektrisches Anschlußende bildet. Das andere Ende des Schnappschalterträgers ist in einer schlitzartigen Ausbuchtung 18 der Ausnehmung 13 durch Einschieben von der Seite her festgelegt, nach der die Ausnehmung offen ist (in der Zeichnung von oberhalb der Zeichenebene). Aus dem Schnapp-

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schalterträger ist in Form eines Blechlappens ein Stützlager 19 für eine Federzunge 20 einer Schnappfeder 21 herausgebogen. Die Schnappfeder 21 ist auf ihrer einen Seite am Schnappschalterträger 15 befestigt, mit der Federzunge 20 in das Stützlager 19 unter Knickvorspannung eingestützt und trägt an ihrem anderen, freien Ende einen Kontakt 22, der mit einem Gegenkontakt 23 zusammenarbeiten kann, der auf einem Gegenkontaktträger 24 angebracht ist, der ebenfalls in einen an die Ausnehmung 13 anschließenden Schlitz 25 eingesteckt ist und mit seinem freien Ende einen elektrischen Anschluß außerhalb des Gehäuses 12 bildet.

Die Schnappfeder 21 hat zwischen dem Stützlager und ihrer Befestigung an dem Schnappschalterträger 15 eine in der Zeichnung nach unten gerichtete wellenförmige Ausbiegung, die den Betätigungspunkt des Schnappschalters bildet. In der Mitte, d.h. dem Scheitelbereich der Ausbiegung 26,befindet sich eine öffnung 27, durch die ein stiftartiger Vorsprung 28 einer Endkappe 29 eines Übertragungsstabes 30 hindurchragt. Dieser Obertragungsstab besteht aus einem Glas- oder Glasfiber mit sehr geringer thermischer Ausdehnung und ist an seinem anderen Ende ebenfalls von einer Endkappe 31 abgedeckt. Er verläuft den größten Teil seiner Länge innerhalb einer rohrförmigen Ausdehnungshülse, die an ihrem oberen, d.h. dem Gehäuse 12 zugewandten Ende einen aufgesetzten Flansch trägt, der durch Einschieben von oben her in Schlitzen 34 festgelegt ist, die zu beiden Seiten einer Durchtrittsöffnung 35 für den aus Ausdehnungshülse und Obertragungsstab bestehenden Temperaturfühler 36 liegen. Die äußere Endhülse 31 stützt sich auf eine Justierschraube 37 ab, die in ein Gewinde eingeschraubt ist, das in das verjüngte Ende der Ausdehnungshülse eingepreßt ist. Die Ausdehnungshülse 32 besteht aus einem Material mit relativ großem thermischen Ausdehnungskoeffizienten.

Durch die Führung des Obertragungsstabes 30 durch den stiftartigen Vorsprung 28 in der Öffnung 27 der Schnappfeder 21 wird sichergestellt, daß der obertragungsstab stets ohne Reibung frei in der

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Ausdehnungshülse verläuft und auch bei stärkerer Ausdehnung der Ausdehnungshülse sich nicht seitlich verschieben kann.

Bei Raumtemperatur befindet sich der Schnappschalter in der dargestellten ausgeschalteten Position, in der die Kontakte 22, 23 voneinander entfernt sind und das Kontaktende der Schnappfeder 21 sich an einem Gehäuseteil (ggf. auch an einem anders gearteten oder einstellbaren Gegenlager) abstützt. Diese Lage wird dadurch bewirkt, daß der Obertragungsstab 31 auf den durch die Ausbiegung 26 gebildeten Betätigungspunkt drückt.

Bei Erhöhung der Temperatur am Temperaturfühler 36 dehnt sich die Ausdehnungshülse 32 stärker aus als der Ausdehnungsstab, so daß dieser sich in der Zeichnung nach unten zurückverschiebt. Beim Erreichen der durch die Justierschraube 37 einjustierten Temperatur schnappt der Schnappschalter unter seiner Eigenspannung mit dem Kontakt 22 nach unten, so daß dieser auf dem Gegenkontakt 23 liegt und den Stromkreis schließt. Wenn sich jetzt die Temperatur im Temperaturfühler weiter erhöht, so kann sich die Ausdehnungshülse 32 beliebig ausdehnen und zieht dabei den Obertragungsstab 30 weiter zurück, ohne daß dieser seine genau zentrische Lage verläßt. Der Vorsprung 28, der deswegen vorzugsweise nicht hinterschnitten ist, zieht sich aus der öffnung 27 nicht heraus und läßt die Schnappfeder 21 in drucklosem Zustand zurück. Sie kann also nicht überdrückt und dadurch beschädigt werden. Am unteren Ende ist der Obertragungsstab 30 nicht besonders geführt, da dort keine wesentlichen Relativbewegungen zwischen Ausdehnungshülse und Stab in Längsrichtung auftreten.

Es ist zu erkennen, daß der temperaturempfindliche Schalter mit einfachsten Mitteln herstellbar ist, nämlich nur aus einem in einer einfachen Form herstellbaren Gehäuseteil und einem darüberzusetzenden Deckel 38 (Fig. 2) besteht, in den alle übrigen Funktionsteile durch einfaches Einstecken von der Seite her festgelegt werden. Trotz geringster Ausdehnungswege kann so eine präzise und stets in ihrer Genauigkeit reproduzierbare Schaltung erreicht werden.

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In Fig. 2 ist eine Strahlungsheizeinheit 40 dargestellt, die durch eine nicht dargestellte Andruckfeder unterhalb einer Glaskeramik-Kochplatte 41 festgelegt ist. Sie besitzt eine Blech-Trägerschale 42, in der eine Isolierschicht 43 liegt. Auf dieser liegt eine ebenfalls isolierende, jedoch mechanisch festere Isolierplatte 44, die an ihrer Oberseite radiale Rippen 45 aufweist, in die wendelförmige Heizwiderstandsdrähte 46 über einen geringen Teil ihres Wendelumfanges eingepreßt und dadurch festgelegt sind. Die Heizwendeln 46 sind insgesamt spiralförmig auf der Isolierplatte 44 angeordnet.

Der Rand der Isolierplatte 44 wird durch einen Isolierring 47 am Umfang der Strahlungseinheit niedergehalten.

Die Isolierplatte 44 hat einen radialen, schlitzförmigen Ausschnitt 48, der sich weitgehend mit einem Kanal 49 in der unteren Isolation 43 deckt. In diesen .Kanal verläuft der Temperaturfühler 36 des temperaturempfindlichen Schalters 11, dessen Gehäuse 12 außerhalb der Trägerschale der Strahlungsheizeinheit 40 angeordnet ist. Der Temperaturfühler wird somit über den größten Teil seiner Länge unmittelbar von der Strahlung der Heizwiderstände 46 beaufschlagt, ist also wärmemäßig eng an diese gekoppelt, ohne im übrigen störend zu wirken oder die Glaskeramikplatte wärmemäßig abzuschirmen. Der Temperaturfühler ist normalerweise relativ kurz (zwischen 5 und 7 cm) und ragt damit nur über einen Teil des Radiu: der Strahlungseinheit nach innen, was jedoch völlig ausreicht, um über ein nicht dargestelltes Signalorgan anzuzeigen, ob die Heizun« eingeschaltet oder noch warm ist. Das Signalorgan dient zur Warnun< vor dem Berühren der Glaskeramikplatte.

Zwischen der Glaskeramikplatte 41 und den Heizelementen 46 verläuft ein Temperaturfühler 51 eines Temperaturbegrenzers 50 quer über die Strahlungsheizeinheit. Sein Schaltergehäuse 52 ist ebenfalls außerhalb der Strahlungsheizeinheit angeordnet, und zwar möglichst genau senkrecht über dem Gehäuse 12 des temperaturempfine

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lichen Schalters 11, während die Temperaturfühler 36, 51 im wesentlichen parallel zueinander oberhalb und unterhalb der Strahlungsheizeinheit verlaufen. So ist einerseits sichergestellt, daß beide gleiche Temperaturverhältnisse abfühlen und andererseits die Verdrahtung zwischen den einzelnen Schaltern vereinfacht und es wird beim Einbau Raum gespart. Der Temperaturfühler 51 ist vorzugsweise außen elektrisch isoliert, um keine elektrischleitende Brücke zu bilden.

Claims

1 ' · Il III· PATENTANWÄLTE RUFF UND BEIER STUTTGART N e ο k arstra Be Dipl.-Chem. Dr, Ruff D-7OOO Stuttgart D i ρ I. -I η 0· J· B θ i β Γ ΤθΙ.: C0711} 227Ο5Γ Dipl.-Phys. £>ohöndorf Telex 07-23412 eriib d 10.Februar 1981JB/bt A 18 951 Anmelder: Karl Fischer Am Gänsberg 7519 Oberderdingen Temperaturempfindlicher Schalter, insbesondere für eine Signaleinrichtung an Kochgeräten Ansprüche

1. Temperaturempfindlicher Schalter, insbesondere für eine

Signaleinrichtung an Kochgeräten mit einer Glaske- ! ramik-Kochfläche, zur Warnung vor dem Berühren der

r heißen Kochfläche, mit einem Signalorgan; der einen

I Temperaturfühler aus einer Ausdehnungshülse und einem

|! darin angeordneten Übertragungsstab mit geringerem

|v Temperaturausdehnungs-Koeffizienten als die Ausdeh-

f~ nungshülse und einen Schnappschalter besitzt, auf

f dessen quer zum Temperaturfühler angeordnete Schnapp-

I feder der Übertragungsstab einwirkt, dadurch gekenn-

I zeichnet, daß der* Übertragungsstab (30) an seinem der

!·. Schnappfeder 21) zugewandten Ende einen Vorsprung (28)

[' aufweist, der zur Zentrierung des Übertragungsstabes

(30) mit Abstand in der Ausdehnungshülse (32) in eine öffnung(27) der Schnappfeder (21) eingreift.

Zugelassene yp/lre^r vor dem Europäischen Potentamt

Professional Representatives before. th"e eurcfce^in Pfrternt.'Officje .JMandataires agrees pres !'Office Eurcpeen des Brevets Postscheckkonto Stuttgart CBUZ β0θ3θΟ>Ο} 4£SJ3q-70S . OresCner Bank Stuttgart CBLZ 600 800 00) Konto 9 011341

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2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (27) im Bereich des Scheitels einer zum Übertragungsstab (30) gewandten Ausbiegung (26) der Schnappfeder (21) vorgesehen ist.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (28) ein Zapfen an einer auf den Übertragungsstab (30) aufgesetzten Endkappe (29) ist.

4. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Äußere einer Justierschraube (37) zugewandte Ende des Übertragungsstabes(30) eine Endkappe aufweist.

5. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,daß der Übertragungsstab (30) aus Glas- oder Glasfiber-Material besteht.

6. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er ein aus gestaltfestem Isoliermaterial bestehendes Gehäuse (12) besitzt, das einteilig mit einer seitlich offenen Ausnehmung (13) ausgebildet ist, in der der Schnappschalter (14) mit seinem Gegenkontakt (23) durch seitliches Einschieben von Befestigungsabschnitten in an die Ausnehmung (13) angrenzende Schlitze (17,18,25) festgelegt ist, daß wenigstens ein Flansch (33) der Ausdehnungshülse (32) in einen Schlitz (34) des Gehäuses (12) zur Festlegung der Ausdehnungshülse (32) eingeschoben ist, der sich an die seitlich offene Durchtrittsöffnung (35} für die Ausdehnungshülse (32) anschließt, daß die offene Seite der Ausnehmung (13) und der Durchtrittsöffnung(35) durch einen Deckel (38) verschlossen ist und der Übertragungsstab (30) im wesentlichen senkrecht zur Schnappfeder (21) verlaufend angeordnet ist und direkt auf diese einwirkt.

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7. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sein Temperaturfühler (36)

in einer Strahlungs-Heizeinheit (40) für eine Glaskeramik-Kochfläche (41) unterhalb der Heizwiderstände (46) im Bereich eines zu den Heizwiderständen (46) hin offenen Kanals (48,49) in der die Heizwiderstände (46) unterlegenden Isolierung (43,44) angeordnet ist.

8. Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sein Gehäuse (22) außerhalb der Strahlungsheizeinheit (40) angeordnet ist und der kurze Temperaturfühler(36) über einen Teil des Radius der Strahlungsheizeinheit (40) radial nach innen ragt.

9. Schalter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsheizeinheit (40) einen Temperaturbegrenzer (50) aufweist, dessen stabförmiger Temperaturfühler (51) zwischen den Heizwiderständen (46) und der Glaskeramikplatte (41) verläuft und daß der Temperaturfühler (36) des temperaturempfindlichen Schalters (11) parallel zu dem Temperaturfühler (41) des Temperaturbegrenzers (50), jedoch unterhalb der Heizwiderstände (46) verläuft und daß die Gehäuse(12, 52) von Temperaturbegrenzern (50) und temperaturempfindlichen Schaltern (11) übereinander am Rand der Strahlungsheizeinheit (40) angeordnet sind.