[0001] Die Erfindung betrifft ein Leistungssteuerungsgerät für elektrisch beheizte Geräte,
insbesondere Kochgeräte. Unter Kochgeräten sollen alle Geräte verstanden werden, die
einen Koch-, Brat- oder Backwärme erzeugenden elektrischen Verbraucher aufweisen,
dessen mittlere Energieabgabe durch eine taktende Leistungsreglerbaugruppe mit unterschiedlichen
Ein-/Ausschaltdauern geregelt wird. Insbesondere sind Herdplatten, Backrohre, Grillgeräte,
Mikrowellenherde, Wasserkocher, Wärmeplatten u. dgl. angesprochen.
[0002] Aus P 32 19 517 ist beispielsweise ein derartiges Leistungssteuergerät bekannt,
das i. w. ein elektrisch beheizbares Bimetallelement, einen durch die Schwenkbewegung
des Bimetallelementes betätigbaren Schnappschalter, ein manuell betätigbares Stellglied
zur Beeinflussung des Schaltpunktes des Schnappschalters, einen langgestreckten
Träger, an dem das Bimetallelement, der Schnappschalter, Kontaktelemente sowie ein
Haltearm für das Stellglied in i. w. paralleler Lage und mit i. w. rechtem Abstehwinkel
befestigt sind, einem i. w. parallel zum Träger zwischen dem Schwenkende des Bimetalls
und dem Betätigungselement des Schnappschalters mit Vorspannung angeordneten Übertragungsstift,
Abstandshaltern aus Isolierstoff zwischen den vom Befestigungselement abstehenden
Teilen sowie eine Mehrzahl von Anschlußelementen aufweist.
[0003] Bei diesem bekannten Leistungssteuergerät erfolgt die Beheizung des Bimetalles unmittelbar
durch den den Verbraucherstromkreis durchfließenden Arbeitsstrom, der durch das Bimetall
geführt wird. Dazu ist das Bimetall nach Art eines langgestreckten U-förmigen Körpers
ausgebildet, wobei das Schwenkende des Bimetalls den U-Bogen bildet und mithin die
am Befestigungselement befestigte Wurzel des Bimetalles geteilt ist. Die eine Seite
der Wurzel des Bimetalles ist mit dem Verbraucher verbunden, die andere Seite weist
eine elektrische Verbindung zu einem mit dem Bewegungskontakt des Schnappschalters
zusammenwirkenden Festkontakt auf, der seinerseits am Befestigungselement angeordnet
ist. Der Arbeitsstrom fließt aufgrund der Reihenschaltung von Verbraucher und Bimetallelement
durch das Bimetall selbst, was in nachteiliger Weise zur Folge hat, daß das Takt-
und damit auch das Steuerverhalten der Vorrichtung untrennbar mit der elektrischen
Charakteristik des Verbrauchers verbunden ist. Dies bedeutet, daß mit dem bekannten
Regler immer nur ein ganz bestimmter, an das Taktverhalten des Reglers angepaßter
Verbraucher geregelt werden kann, was in nachteiliger Weise zu einem notwendigen Abgleich
des Taktverhaltens in Abhängigkeit vom nachgeschalteten Verbraucher führt, ferner
erhöhte Lagerhaltung und ggf. Komplikationen bei Reparaturen mit sich bringt, da das
Leistungssteuergerät eben gerade nicht universell für alle Verbrauchertypen einsetzbar
ist.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Leistungssteuergerät mit den Merkmalen
des Oberbegriffes des Anspruches 1 mit einfachen Mitteln derart zu verbessern, daß
es für unterschiedlichste Verbraucher einsetzbar ist, seine Taktung insbesondere nicht
mehr von der elek trischen Charakteristik des Verbrauchers abhängt und damit die
wahlweise Temperatursteuerung von beispielsweise mehreren Verbrauchern in einem Gerät
mit ein und demselben Leistungssteuergerät möglich ist. Diese Aufgabe wird durch
die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
[0005] Durch die Merkmalskombination des Anspruches 1 wird in vorteilhafter Weise erreicht,
daß elektrische Heizelemente unterschiedlicher Ausbildung und Leistung über ein und
dasselbe Leistungssteuergerät betrieben werden können. Die sich dabei einstellende
Taktung ist völlig unabhängig von der Art und Leistung des jeweils angeschlossenen
Verbrauchers, da Arbeits- und Heizstromkreis im Bereich des Leistungssteuergerätes
parallel zueinander geführt sind. Darüber hinaus ergibt sich durch die Anordnung
und Ausbildung des gesondert angeschlossenen und ausgebildeten Heizelementes ein wohl
definiertes Taktverhalten bei unterschiedlichen Verbraucherwiderstandswerten, die
sich jeweils einstellende ED (Einschaltdauer) ist gut reproduzierbar. Da durch die
Parallelschaltung von Arbeitsstromkreis und Heizstromkreis der Arbeitsstrom nicht
über das gesonderte Heizelement des Bimetalls geführt wird, können auch Verbraucher
relativ geringer Leistung mit dem Leistungssteuergerät wirksam gesteuert werden.
[0006] Durch die Unteransprüche 2 und 3 ergeben sich bauliche Vereinfachungen des Leistungssteuergerätes,
insbesondere läßt sich dessen Herstellung i. w. vollautomatisch auf bereits gängigen
Automaten durchführen. Das Heizelement liegt mehr oder weniger locker auf dem Schwenkende
des Bimetallelementes auf, ist im Bereich seines inneren Endes mit einer Nietverbindung
gehalten und gleichzeitig kontaktiert und wird an seinem überstehenden Ende mit Vorspannung
von dem Übertragungsstift beaufschlagt, der für die Bewegungskopplung zwischen der
Bimetallelement-Heizelement-Baugruppe und dem Schnappschalter sorgt. Gleichzeitig
dient der Übertragungsstift auch zur Bestromung des Heizelementes, so daß auf zusätzliche
Verdrahtungs- oder Beschaltungsmaßnahmen völlig verzichtet werden kann. Durch die
gegen das Bimetallelement gerichtete Vorspannung des Übertragungsstiftes ist eine
gute Kontaktgabe gewährleistet, wobei bedeutungsvoll ist, daß das Heizelement in seinem
Mittelbereich auf einem Vorsprung des Bimetallschwenkendes gleichsam nach Art einer
Wippe aufliegt und dadurch der mit Vorspannung das überstehende Ende des Heizelementes
niederdrückende Übertragungsstift auch gleichzeitig für eine gute Kontaktierung auf
der anderen Seite des Heizelementes, nämlich im Bereich der Nietverbindung sorgt.
Durch die linienförmige Anlage des Heizelementträgers am Bimetall wird zudem die
Bewegung des Bimetalles nicht nachteilig beeinflußt.
[0007] Durch die Merkmale des Anspruches 8 wird das Heizelement durch den auf das überstehende
Ende gerichteten Druck des fixierten Übertragungsstiftes sicher gehaltert.
[0008] Das Leistungssteuergerät kann mit und ohne Kompensationsbimetall ausgestattet sein.
Wird ein Kompensationsbimetall als notwendig erachtet, so ist es vorteilhaft, das
innere Ende des Bimetallelementes durch ein der Bewegungsrichtung des Bimetalls entgegenwirkendes
Z- förmiges Kompensationsbimetall auszubilden. Dadurch kann der vorteilhafte einfache
Aufbau des Leistungssteuergerätes beibehalten werden.
[0009] Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungsfiguren näher
erläutert. Diese zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein Leistungssteuergerät ohne Kompensationsbimetall;
Fig. 2 einen Schnitt durch ein Leistungssteuergerät mit Kompensationsbimetall;
Fig. 3 ein Prinzipschaltbild des Leistungssteuergerätes.
Fig. 4 eine Seitenansicht eines Leistungssteuergeräts mit einer modifizierten Ausführung
des Kompensationsbimetalls.
[0010] Das Leistungssteuergerät 1 für elektrisch beheizbare Geräte besteht aus einem elektrisch
beheizbaren Bimetallelement 2, einem durch die Schwenkbewegung des Bimetallelementes
2 betätigbaren Schnappschalter 3, einem manuell betätigbaren Stellglied 4 zur Beeinflussung
des Schaltpunktes des Schnappschalters 3, einem langgestreckten Träger 5, an dem
das Bimetallelement 2, der Schnappschalter 3, Anschluß- oder Kontaktelemente 6 - 8,
sowie ein Haltearm 9 befestigt sind.
[0011] Der Träger 5 hat einen säulenähnlichen Aufbau und besteht aus einem Hohlniet 10,
der von einer Isolierstoffhülse 11 und scheibenartigen Abstandshaltern 12 umgeben
ist, welch letztere die am Träger 5 befestigten, an ihren Befestigungsenden jeweils
mit einem Loch versehenen Bauelemente zwischen sich aufnehmen.
[0012] Das Schwenkende 13 des Bimetallelementes 2 ist mit einem gesonderten elektrischen
Heizelement 14 versehen, das unabhängig vom Verbraucher des Gerätes über die Wurzel
15 des Bimetallelementes 2 einerseits und über einen metallisch ausgebildeten Übertragungsstift
16 andererseits bestrombar ist. Der Übertragungsstift 16 überträgt die Schwenkbewegung
des Schwenkendes 13 des Bimetallelementes 2 auf ein Betätigungsende 17 des Schnappschalters
3, an welchem er angenietet ist. Der Übertragungsstift 16 beaufschlagt das Heizelement
14 mit in Pfeilrichtung 18 gerichteter Vorspannung, so daß für eine ausreichend gute
Kontaktierung der Spitze 19 des Übertragungsstiftes 16 auf einer Gegenkontaktfläche
20 gesorgt ist.
[0013] Das Heizelement 14 ist als auf einem gesonderten Trägerelement 21 angeordneter Schichtheizkörper
ausgebildet, der über das Schwenkende 13 des Bimetallelementes hinaussteht und an
seinem überstehenden Ende vom Übertragungsstift 16 beaufschlagt wird. An seinem inneren
Befestigungsende 22 ist das Heizelement 14 mit Spiel durch ein Niet 23 befestigt,
gegen seitliches Verrutschen auf dem Schwenkende 13 des Bimetalls 2 sind seitliche
Führungselemente 24 vorgesehen, die den Mittelbereich des Heizelementes 14 umgreifen.
Zwischen den Führungselementen 24 ist der als quer zur Längserstreckungsrichtung
des Bimetallelementes verlaufende, als Sicke 25 ausgebildete Vorsprung vorgesehen,
der das Heizelement 14 nach Art einer Wippe unterstützt.
[0014] Wie insbesondere aus Fig. 3 hervorgeht, ist das Heizelement 14 in einem Parallelstromkreis
26 zum Arbeitsstromkreis 27 angeordnet, der seinerseits den das elektrische Gerät
beheizenden Verbraucher 28 enthält. Der Heizstrom kreis 26 verläuft durch einen am
Träger 5 angeordneten, gesondert mit dem Anschlußelement 7 verbundenen Festkontakt
29, den Bewegungskontakt 30 des Schnappschalters 3, den Übertragungsstift 16, das
Heizelement 14 und die Bimetallwurzel 15, der Arbeitsstromkreis 27 hingegen durch
den Festkontakt 29, den Bewegungskontakt 30 des Schnappschalters und die zugehörigen
Rahmenelemente zum Anschlußelement 6.
[0015] Die Gegenkontaktfläche 20 des Heizelementes 14 wird ggf. durch einen Nietkopf gebildet,
der das Heizelement 14 und den Heizelementträger 21 aus keramischem Material durchsetzt.
[0016] Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das innere Ende 31 des Bimetallelementes
2 durch ein der Bewegungsrichtung des Bimetallelementes 2 entgegenwirkendes, auf
Umgebungstemperatur ansprechendes Kompensationsbimetall 32 gebildet, das vom Schnappschalter
3 wegweisend Z-förmig abgebogen ist, das Bimetallelement 2 auf der dem Schnappschalter
3 zugewandten Seite des vom Träger 5 weggerichteten Z-Schenkels 33 angeordnet ist,
wobei die Länge des mittleren Z-Schenkels 34 etwa der Materialstärke des Bimetallelementes
entspricht, um die baulich vorgegebenen Abstände und Dimensionen im Bereich des Schnappschalters
3, des Übertragungsstiftes 16, des Heizelementes 14 und des Bimetallelementes 2 weitgehend
aufrechterhalten zu können.
[0017] Das Stellglied, das auf dem Haltearm 9 befestigt ist, ist als sich bei manueller
Verdrehung axial gegen den Schnappschalter 3 vorschiebender Spindeltrieb 35 ausgebildet,
es ist jedoch möglich, auch auf andere Weise wirkende Stellglieder (Kulissen u. dgl.)
zu verwenden.
[0018] Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Leistungssteuergerätes 1 ist
insofern gegenüber dem in Fig. 1 und 2 dargestellten modifiziert, als zwischen dem
dem Schnappschalter 3 zugewandten Ende 41 der Verstellspindel (Stellglied 4) und
dem Schnappschalter 3 ein Kompensationsbimetallstreifen 42 angeordnet und wirksam
ist. Der Kompensationsbimetallstreifen 42 verläuft parallel zum Schnappschalter 3,
seine Länge entspricht etwa der Abstehlänge des Schnappschalters 3 vom Träger 5.
[0019] Der Kompensationsbimetallstreifen 42 ist an einem Bimetallhalter 43 angeordnet,
der an seinem einen Ende 44 am Träger 5 befestigt ist und durch Beaufschlagung durch
das Ende 41 des Stellgliedes 4 zusammen mit dem darin eingehängten Bimetall 42 verschwenkbar
ist.
[0020] Das Haltelement 43 ist bügelartig oder nahezu U-förmig ausgebildet, der Kompensationsbimetallstreifen
42 ist nach Art eines beidendseitig eingespannten biegsamen Balkens in die beiden
U-Schenkel des bügelartig ausgebildeten Halteelementes 43 eingespannt und betätigt
mit seinem Mittelbereich den Schnappschalter 3. Im Mittelbereich des Kompensationsbimetallstreifens
42 ist ein Betätigungsvorsprung 45 angeordnet, der den Schnappschalter 3 beaufschlagt.
[0021] Die Wirkungsweise der in Fig. 4 dargestellten Kompensationsvorrichtung ist wie folgt:
[0022] Tritt keine zu kompensierende Temperaturschwankung auf, so behält der Kompensationsbimetallstreifen
42 seine relative Lage zu dem Halteelement 43 bei und wird zusammen mit dem Halteelement
43 bei Verdrehung des Stellgliedes 4 nach oben und unten bewegt, wodurch der Schaltpunkt
des Schnappschalters 3 beeinflußt werden kann.
[0023] Ändert sich der zu kompensierende Temperaturwert, so ändert sich auch die relative
Lage zwischen dem bügelartig ausgebildeten Halteelement und dem Mittelbereich des
Bimetallstreifens, der Betätigungsvorsprung 45 verstellt - ohne daß eine Verstellung
der Spindel erfolgt - den Schaltpunkt des Schnappschalters, wodurch die Kompensationswirkung
eintritt.
BEZUGSZEICHENLISTE
[0024] 01 Leistungssteuergerät
02 Bimetallelement
03 Schnappschalter
04 Stellglied
05 Träger
06 Kontaktelement
07 Kontaktelement
08 Kontaktelement
09 Haltearm
10 Hohlniet
11 Isolierstoffhülse
12 Abstandshalter
13 Schwenkende
14 Heizelement
15 Wurzel
16 Übertragungsstift
17 Betätigungsende
18 Pfeilrichtung
19 Spitze
20 Gegenkontaktfläche
21 Trägerelement
22 Befestigungsende
23 Niet
24 Führungselemente
25 Sicke
26 Parallelstromkreis
27 Arbeitsstromkreis
28 Verbraucher
29 Festkontakt
30 Bewegungskontakt
31 Ende
32 Kompensationsbimetall
33 Z-Schenkel
34 Z-Schenkel
35 Spindeltrieb
41 Ende von 4
42 Kompensationsbimetallstreifen
43 Halteelement
44 Ende von 43
45 Betätigungsvorsprung
1. Leistungssteuergerät (1) für elektrisch beheizte Geräte, insbesondere Kochgeräte,
wie Herdplatten, Backrohre, Grillgeräte, Mikrowellenherde u. dgl. mit
- einem elektrisch beheizbaren Bimetallelement (2),
- einem durch die Schwenkbewegung des Bimetallelementes betätigbaren Schnappschalter
(3),
- einem manuell betätigbaren Stellglied (4) zur Beeinflussung des Schaltpunktes des
Schnappschalters (3),
- einem langgestreckten Träger (5), an dem das Bimetallelement (2), der Schnappschalter
(3), Kontaktelemente (6 - 8), sowie ein Haltearm (9) für das Stellglied (4) i. w.
zueinander parallel und mit i. w. rechtem Abstehwinkel befestigt sind,
- einem i. w. parallel zum Träger (5) zwischen dem Schwenkende (13) des Bimetallelementes
(2) und dem Betätigungsende (17) des Schnappschalters (3) mit Vorspannung angeordnetem
Übertragungsstift (16),
- Abstandshaltern (12) aus Isolierstoff zwischen den vom Träger (5) abstehenden Teilen,
sowie
dadurch gekennzeichnet, daß
- das Schwenkende (13) des Bimetallelementes (2) mit einem gesonderten elektrischen
Heizelement versehen ist, das unabhängig vom Verbraucher des Gerätes
-- über die Wurzel des Bimetallelementes einerseits und
-- über den metallisch ausgebildeten Übertragungsstift andererseits bestrombar ist,
-- als auf einem gesonderten Trägerelement (21) angeordneter Schichtwiderstand ausgebildet
ist, und
-- vom Übertragungsstift (16) mit gegen das Schwenkende (13) gerichteter Vorspannung
(Pfeilrichtung 18) beaufschlagt ist.
2. Leistungssteuergerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Heizelement (14) über das Schwenkende (13) des Bimetallelementes (2) hinaussteht
und an seinem überstehenden Ende von dem Übertragungsstift (16) beaufschlagt wird.
3. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Heizelement (14) mit Spiel an seinem inneren Befestigungsende (22) auf der
dem Schnappschalter zugewandten Seite des Bimetallelementes gehaltert ist und mit
seinem Mittelbereich auf einem Vorsprung des Bimetallschwenkendes (13) aufliegt.
4. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Schwenkende (13) des Bimetallelementes (2) mit seitlichen Führungselementen
(24) für das Heizelement (14) versehen ist.
5. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Vorsprung durch eine quer zur Längserstreckungsrichtung des Bimetallelementes
verlaufende, gegen das Heizelement gerichtete Sicke (25) gebildet wird.
6. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Heizelement in einem Parallelstromkreis zum Arbeitsstromkreis liegt.
7. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Heizstromkreis (26) durch einen am Träger angeordneten, gesondert mit einem
Anschlußelement (7) verbundenen Festkontakt (29), den Bewegungskontakt (30), den
Übertragungsstift (16), das Heizelement (14) und die Bimetallwurzel (15), der Arbeitsstromkreis
(27) hingegen durch den Festkontakt (29), den Bewegungskontakt (30) und über die Halterungselemente
(Rahmenelemente) des Schnappschalters (3) zu einem weiteren Anschluß- oder Kontaktelement
(6) verläuft.
8. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Übertragungsstift (16) mit seinem schalterseitigen Ende i. w. unbeweglich
am Betätigungsende (17) befestigt, insbesondere vernietet ist, mit seiner heizelementseitigen
Spitze (19) hingegen mit Vorspannung eine Kontaktfläche (20) des Heizelementes (14)
beaufschlagt.
9. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kontaktfläche (20) durch einen Nietkopf gebildet ist.
10. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Heizelementträger (21) aus keramischem Material besteht, mit einer Flachseite
am Bimetallelement (2) anliegt und auf seiner dem Bimetallelement (2) abgewandten
Flachseite das als Schichtwiderstand ausgebildete Heizelement (14) trägt.
11. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand zwischen der vom Übertragungsstift (16) beaufschlagten Kontaktfläche
(20) und dem Schwenkende des Bimetalls (14) etwa 3 mm beträgt.
12. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das innere Befestigungsende (22) des Heizelementes (14) (Heizelementträgers)
eine Bohrung aufweist, die mit Spiel ein Niet (23) umgreift, dessen aufgebördeltes
Ende eine die Bohrung umgebende weitere Kontaktfläche des Heizelementes (14) beaufschlagt.
13. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das innere Ende (Wurzel 15) des Bimetallelementes (2) durch ein der Bewegungsrichtung
des Bimetallelementes (2) entgegenwirkendes, auf Umgebungstemperatur ansprechendes
Kompensationsbimetall (32) gebildet wird.
14. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Kompensationsbimetall vom Schnappschalter (3) wegweisend Z-förmig abgebogen
ist, und das Bimetallelement (2) auf der dem Schnappschalter (3) zugewandten Seite
des vom Träger (4) weggerrichteten Z-Schenkels (33) angeordnet ist, wobei die Länge
des mittleren Z-Schenkels etwa der Materialstärke des Bimetallelementes (2) entspricht.
15. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem dem Schnappschalter (3) zugewandten Ende (41) der Verstellspindel
(Stellglied 4) und dem Schnappschalter (3) ein Kompensationsbimetallstreifen (42)
angeordnet und wirksam ist.
16. Leistungssteuergerät nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kompensationsbimetallstreifen (42) parallel zum Schnappschalter (3) verläuft.
17. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 oder 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Länge des Kompensationsbimetallstreifens (42) etwa der Länge des Schnappschalters
(3) entspricht.
18. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 - 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kompensationsbimetallstreifen (42) an einem Bimetallhalter (43) angeordnet
ist, der an seinem einen Ende (44) befestigt ist und durch Beaufschlagung durch das
Ende (41) des Stellgliedes (4) zusammen mit dem Bimetall (42) verschwenkbar ist.
19. Leistungssteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 - 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kompensationsbimetallstreifen (42) in dem bügelartig ausgebildeten Halteelement
(43) nach Art eines beidendseitig eingespannten biegbaren Balkens eingespannt ist
und mit seinem Mittelbereich den Schnappschalter betätigt.
20. Leistungssteuergerät nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Mittelbereich, etwa fluchtend mit dem Stellglied (4) ein Betätigungsvorsprung
(45) Kompensationsbimetallstreifen (42) angeordnet ist, der den Schnappschalter 3
beaufschlagt.