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Schaltgerät zur Steuerung von Heizstromkreisen Zusatz zum Patent:
1240 600 Das Hauptpatent bezieht sich auf ein Schaltgerät zur Steuerung von Heizstromkreisen,
bestehend aus einem mit einer Schaltkontakte betätigenden und manuell bedienbaren
Nockenwelle versehenen Drehnockenschalter und einem mittels eines Kapillarrohres
mit einem Temperaturfühler verbundenen Ausdehnungsorgan, das für sich eine komplette
Baueinheit bildet und wenigstens einen Kontaktsatz des Drehnockenschalters steuert
und bei dem die Relativbewegung zwischen dem Ausdehnungsorgan und dem Kontaktsatz
durch die Nockenwelle einstellbar ist.
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Durch die Erfindung ist dieses Schaltgerät in vorteilhafter Weise
weitergebildet. Sie besteht darin, daß die Drehbewegungen der in Axialrichtung unverschiebbar
im Gerätegehäuse gelagerten, zur Steuerung von Haupt- und/oder Heizstufenumschaltkontakten
vorgesehenen Nockenwelle durch an sich bekannte Mittel, wie Zahnräder, Spiral- oder
Exzenterscheibe, auf das exzentrisch bzw. rechtwinklig zur Einstellwelle angeordnete,
axial verschiebbar gelagerte Ausdehnungsorgan in Form von Axialbewegungen übertragen
werden.
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Auf diese Weise ergibt sich eine sehr kompakte Bauweise des Gerätes.
Außerdem dient ein und dieselbe Welle sowohl zur Steuerung von Haupt- und/ oder
Umschaltkontakten wie auch zur Einstellung des Ausdehnungsorgans auf die jeweils
gewünschte Temperatur.
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An sich ist bei einer auswechselbaren und temperaturgeregelten, elektrisch
beheizten Kochplatte die Einstellung eines Thermostats durch Zahnräder bereits bekannt.
Diese Einrichtung ist jedoch sehr aufwendig und in ihrem Aufbau sehr kompliziert.
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Bei einer Schalt- und Regeleinrichtung an Backöfen von Elektroherden
ist es bereits bekannt, für die Einstellung eines Thermostats und eines Nockenschalters
eine gemeinsame Einstellvorrichtung zu verwenden. Hierbei sind jedoch ein getrennter
Schalter für die Heizkörper von Unter- und Oberhitze und ein die Backofentemperatur
überwachender einstellbarer Temperaturregler vorgesehen, die über besondere Gestänge
mit dem gemeinsamen Einstellglied gekuppelt sind. Auch diese Einrichtung ist sehr
aufwendig in ihrer Herstellung.
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Bei einer weiteren Schalt- und Regeleinrichtung an Backöfen von Elektroherden
ist es bereits bekannt, für die Einstellung eines Temperaturreglers und eines Stufenschalters
durch ein gemeinsames Einstellglied eine gemeinsame Achse zu verwenden. Es wird
hierbei jedoch für die Kupplung der Schaltwelle des Stufenschalters mit der Schaltwelle
des von dem Stufenschalter getrennt vorgesehenen Temperaturreglers eine besondere
Kupplungswelle benötigt.
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Schließlich wurde noch ein Funktionswahlschalter mit einem Temperaturwächter
für ein elektrisches Raumhenzgerät vorgeschlagen, bei dem auf einer Schalterachse
Nockenscheiben für den Wahlschalter und eine Einstellscheibe für den Temperaturwächter
angeordnet sind. Hierbei ist als Temperaturwächter ein Thermobimetall vorgesehen,
das für das Raumheizgerät eine spezielle Ausbildung aufweist.
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Es sind verschiedene Ausführungsformen nach der Erfindung möglich,
die sich insbesondere durch die Wahl der zwischen der Nockenwelle und dem Ausdehnungsorgan
wirkenden Übertragungsmittel unterscheiden, welche die Aufgabe haben, die Drehbewegungen
der Welle in Längsbewegungen des Ausdehnungsorgans umzuformen.
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Als erste Ausführungsform ergibt sich, daß ein drehungsschlüssig auf
der Nockenwelle gelagertes Zahnrad in einen Zahnkranz einer im Gerätegehäuse drehbar
und in Axialrichtung unverschiebbar gelagerten Büchse eingreift und daß das am Gerätegehäuse
gegen Verdrehung gesicherte und auf einen mit Ruhekontakten ausgerüsteten Schalter
wirkende Ausdehnungsorgan spindelförmig in Muttergewinde der Büchse führt.
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Eine andere Lösung der Bewegungsübertragung besteht darin, daß auf
Außengewinde der Nockenwelle eine Mutter unverdrehbar lagert und entweder direkt
oder über einen schwenkbar im Gerätegehäuse gelagerten Hebel auf das längsverschiebbar
gelagerte und einen Ruhekontaktschalter steuernden Ausdehnungsorgan einwirkt.
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Weiterhin ist es möglich, auf der Nockenwelle eine spiralförmig ausgebildete
Scheibe zu befestigen und
diese direkt auf das längsverschiebbar
gelagerte Ausdehnungsorgan einwirken zu lassen.
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Ein letztes Ausführungsbeispiel besteht darin, daß auf der Nockenwelle
eine Exzenterscheibe befestigt ist, welche direkt auf das senkrecht zur Einstellwelle
verschiebbar im Gerätegehäuse gelagerte Ausdehnungsorgan einwirkt.
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In der Zeichnung sind die vorerwähnten Ausführungsbeispiele dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch das Schaltgerät, bei dem die Drehbewegungen
der Nockenwelle durch Zahnräder auf das spindelförmig gelagerte Ausdehnungsorgan
übertragen werden, F i g. 2 einen Längsschnitt durch ein Schaltgerät mit einer kombinierten,
aus einer auf Außengewinde der Nockenwelle geführten Mutter und einem zwischen dieser
Mutter und dem längsverschiebbaren Ausdehnungsorgan wirkenden Hebel bestehenden
Übertragungsvorrichtung, F i g. 3 einen Längsschnitt durch ein Schaltgerät, bei
dem eine auf der Nockenwelle befestigte spiralförmige Scheibe direkt auf das längsverschiebbare
Ausdehnungsorgan wirkt, F i g. 4 einen Längsschnitt durch ein Schallgerät, bei dem
die Drehbewegungen der Nockenwelle durch eine auf dieser befestigten Exzenterscheibe
direkt in Längsbewegungen des senkrecht zur Nockenwelle verschiebbar gelagerten
Ausdehnungsorgans umgeformt werden, und F i g. 4b eine Draufsicht auf die Exzenterscheibe
nach F i g. 4.
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Entsprechend F i g. 1 ist im Gerätegehäuse 1 in den aus zwei parallelen
Seitenwänden gezogenen Lagern 2 und 3 die Nockenwelle 4 gelagert und durch einen
Sprengring 5 gegen Axialverschiebung gesichert. Außer den Nockenscheiben 6 zur Steuerung
von nur schematisch dargestellten Haupt- bzw. Heizstufenumschaltkontakten 7 ist
auf dem hinteren Wellenbereich ein Zahnrad 8 befestigt. Dieses wirkt mit dem äußeren
Zahnkranz 11 einer drehbar und gegen Axialverschiebung durch den Sprengring 9 im
Gehäuse 1 gelagerten Büchse 10 zusammen. Diese Büchse 10 besitzt ein Innengewinde,
in welchem die mit Außengewinde versehene äußere Hülse 12 des Ausdehnungsorgans
geführt ist. Das Ausdehnungsorgan besteht im einzelnen aus dem Gummizylinder 13,
welcher in der Hülse 12 führt und dessen öflnungsrand 14 durch die Kappe 15 druckdicht
gegen den Rand der Hülse 12 angepreßt ist. Der Gummihohlzylinder 13 ist durch das
Kapillarrohr 16 mit einem nicht gezeigten Temperaturfühler verbunden. In der Hülse
12 befindet sich außerdem ein übertragungsstößel 17, der durch die Wirkung einer
Druckfeder 18 gegen den Boden des Gummihohlzylinders 13 anliegt und die Bewegungen
auf ein Betätigungsorgan 19 eines nur schematisch dargestellten, mit Ruhekontakten
ausgerüsteten Schalters 20 überträgt. Der Schalter 20 kann ein- oder mehrpolig ausgeführt
sein und muß einen so großen Überhub besitzen, daß eine Einstellung des Ausdehnungsorgans
auf Null bei vorherrschender Maximaltemperatur möglich ist. Damit das Kapillarrohr
16 entsprechend dem vorhandenen Einstellbereich des Ausdehnungsorgans nachgibt,
ohne bleibende Verformungen zu erleiden, ist dieses wendelförmig ausgebildet, und
zwar - wie nicht ohne weiteres aus der Figur hervorgeht - mit länglichen Windungen.
Um die jeweilige Einstellung der Nockenwelle 4 und der damit zusammenwirkenden Organe
gegen unerwünschtes Verstellen zu sichern, wirkt eine am Gerätehaus 1 befestigte
Rast- oder Bremsrolle 21 auf das Zahnrad B. Das Ausdehnungsorgan ist durch einen
in eine Aussparung eines am Gehäuse 1 befestigten Winkels 23 eingreifenden Vorsprung
22 gegen Verdrehung gesichert.
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Die Einstellung einer gewünschten Temperatur geschieht durch entsprechendes
Verdrehen der Nockenwelle 4, woraus eine Drehbewegung der Büchse 10 und die gewünschte
Axialverstellung des Ausdehnungsorgans resultiert. Bei Einstellung der Maximaltemperatur
wird das Ausdehnungsorgan in seine Grenzstellung entgegen dem Schalter 20 und bei
Minimaltemperatur in die äußere Grenzstellung in Richtung zum Schalter 20 bewegt.
Die Nullstellung wird durch Unterbrechung von entsprechenden Hauptkontakten 7 hervorgerufen.
Die Steuerung von eventuell zur Heizleistungsumschaltung verwendeten Kontakten 7
durch die Nockenscheiben 6 muß naturgemäß auf die Steuerung des Ausdehnungsorgans
abgestimmt sein.
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Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 unterscheidet sich nur durch
die Wahl anderer, zwischen der Nockenwelle 4a und dem Ausdehnungsorgan wirkender
Mittel zur Bewegungsübertragung. Die Nockenwelle 4 a besitzt an ihrem unteren Ende
ein Gewinde 22, auf dem eine Mutter 23 führt. Ein im Punkt 25 des Gehäuses la drehbar
gelagerter Hebel 24 ist mit seinem freien Ende bewegungsfrei an die Mutter 23 derart
angelenkt, daß diese dadurch gleichzeitig gegen Drehung arretiert ist. Das Zusammenwirken
zwischen der Mutter 23 und dem Hebelende ist in der Weise gelöst, daß ein Zapfen
26 der Mutter 23 eine Aussparung 27 des Hebels 24 durchragt. Zur Lagerung der äußeren
Hülse 12a des Ausdehnungsorgans dient eine im Gehäuse 1a angeordnete und gegen Axialverschiebung
gesicherte Gleitbüchse 10a. Die Hülse 12a ist von einem Ring 28 umgeben, der mit
einem Zapfen 29 ein Loch 30 des Hebels 24 durchdringt. Das Ausdehnungsorgan ist
durch die sich gegen den Schalter 20a abstützende Druckfeder 31 zur Geräterückseite
hin druckbea'ufschlagt.
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Eine Drehbewegung der Nockenwelle 4 a hat eine Axialbewegung der Mutter
23 und damit eine Schwenkbewegung des Hebels 24 zur Folge. Daraus resultiert für
das Ausdehnungsorgan die gewünschte axiale Verstellung. In allen übrigen Punkten
entspricht das Schaltgerät dem ersten Ausführungsbeispiel. Es wird darum nicht mehr
darauf eingegangen.
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Die nach F i g. 3 zwischen der Nockenwelle 4 b und dem Ausdehnungsorgan
wirkenden Übertragungsglieder bestehen aus einer spiralförmig ausgebildeten, auf
der Nockenwelle 4 b befestigten Scheibe 32 und einem mit dieser zusammenwirkenden,
an der äußeren Hülse 12 b des Ausdehnungsorgans angefalzten Hebel 33. Die Hülse
12 b gleitet wie beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 in der gegen Axialverschiebung
gesicherten Lagerbuchse 10 b. Gegen Drehung ist das Ausdehnungsorgan wiederum durch
einen Stift 22b gesichert, der in eine Aussparung des am Gehäuse 1 b befestigten
Winkels 23 b führt. Zwischen dem Schalter 20 b und dem Ausdehnungsglied ist auch
hier wieder eine Druckfeder 31 b angeordnet, die das Ausdehnungsorgan mit seinem
Winkel 33 gegen die spiralförmige Scheibe 32 drängt.
Das Ausführungsbeispiel
nach F i g. 4 ist gegenüber den vorher beschriebenen durch zwei neue Konstruktionsmerkmale
charakterisiert. Diese bestehen darin, daß die Nockenwelle 4 c und das Ausdehnungsorgan
nicht gleichgerichtet sind, sondern senkrecht zueinander stehen und außerdem an
Stelle von gesonderten Hauptkontakten der mit Ruhekontakten ausgerüstete Schalter
20c durch das Zusammenwirken mit einem Nocken 39 der Nockenwelle 4 c sogleich als
Hauptschalter wirkt. Die äußere Hülse 12c des Ausdehnungsorgans gleitet längsverschiebbar
in der im Gehäuse 1 c befestigten Buchse 10c. Zwischen dem Befestigungsflansch
der Buchse 10 c und einer am oberen Ende der Hülse 12 c befestigten Scheibe 34 ist
eine Druckfeder 35 angeordnet, die das Ausdehnungsorgan in Richtung zum Ruhekontaktschalter
20 c drängt, so daß die Scheibe 34 gegen den exzentrischen Umfang einer auf der
Nockenwelle 4 c befestigten Scheibe 36 anliegt. Auf diese Weise ist eine einfachste
übertragung der Drehbewegungen der Nockenwelle 4 c in Längenbewegungen des Ausdehnungsorgans
erreicht. Außer dem von dem Übertragungsstößel 17c betätigten Bedienungsorgan 19
c des Schalters 20 c ist noch ein zweites Betätigungsorgan 37 vorhanden, welches
in der Nullstellung der Nockenwelle 4 c mit einem an der Stirnseite der Exzenterscheibe
35 angeordneten Nocken 39 zusammenwirkt, derart, daß die Ruhekontakte in ihre Ausschaltstellung
gebracht werden. Beide Betätigungsglieder 19c und 37 sind vorzugsweise einem gemeinsamen
Schaltschieber angeformt (nicht dargestellt). Zur Festlegung der beiden Endstellungen
der Nockenwelle 4 c ist an der Exzenterscheibe 36 ein Nocken 38 vorgesehen, wodurch
ein gegen die Scheibe 34 wirkender Anschlag gebildet ist.
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Es empfiehlt sich, bei allen Ausführungen außen am Gehäuse eine den
nach außen stehenden Bereich des Ausdehnungsorgans sowie den wendelförmigen Bereich
des Kapillarrohres schützende Kappe vorzusehen. Auch ist es möglich, das Gehäuse
entsprechend zu vergrößern und die Büchse zur Lagerung der äußeren Hülse des Ausdehnungsorgans
nicht direkt in der Gehäusewandung, sondern in einem -entsprechenden, als Lagerschild
oder Bügel ausgebildeten zusätzlichen Organ anzuordnen.