DE2051140A1 - An das Wechselstromnetz anschließbares Tauchheizgerät - Google Patents

Description

• An das @echselstromnetz anschließbares Tauchheizgerät 7um Erhitzen von Flüssigkeiten, wie Wasser, Milch und anderen werden in Haushaltungen gerne mit Tauchsieder bezeichnete Tauchheizgeräte verwendet, die im wesentlichen aus einem Heizkörper, bzw. Heizrohr, einem mit dem Heizkörper verbundenen, aus Isoliermaterial bestehendem Handgriff und einem an den Handgriff anschließenden, am Ende mit einem Kabelstecker versehenen elastischen Anschlußkabel bestehen.
• In dem in der Regel aus Messing bestehenden Heizrohr oder Heizkörper befindet sich in einer isolierenden Einbettung ein geeignet bemessener Widerstandsdraht, der unmittelbar an das Starkstromnetz angeschlossen wird und der die in ihm entwickelte Wärme durch Leitung über die Isolierschicht und das Helzrohr bzw. den Heizkörper an die zu beheizende FlüssiSkeit abgibt.
• Solche Tauchsieder sind wegen ihrer vielseitigen Verwendbarkeit zwar sehr praktisch und haben auch einen sehr hohen thermischen Wirkungsgrad, sie haben Jedoch den nicht ungefährlichen tischteil, daß sie beim Fehlen einer flüssigen Umgebung eine sehr hohe Temperatur annehmen, und der Heizdraht durchbrennt. Sollen mit einem derartigen Tauchsieder empfindliche Flüssigkeiten wie beispielsweise Milch, Bier, @ruchtsäfte oder dergl. erwärmt werden, so ist es besonders schwieri@, eine >>ebotene oder gewünschte Temperatur dieser Flüssigkeiten nicht zu überschreiten.
• Es ist zwar schon bekannt, Tauchheizkörper mis einem Trockengehschutz auszurüsten, der darin besteht, daß der aus mehreren Rohrheizstäben bestehende Heizkörper einen aus Nickel-Eisen bestehenden Heizleiter enthält, der in Serie mit der Haltewicklung eines Relais geschaltet ist, so daß beim Trockengehen infolge der großen Zunahme des Widerstandes dieses Heizleiters bei höheren Temperaturen das Relais abfällt und damit die Stromzufuhr zu dem Heizleiter und weiteren hierzu parallel geschalteten Leitern unterbricht. Ein Unterbrechen der Stromzufuhr bei einer vorgegebenen Flüssigkeitstemperatur läßt sich durch einen solchen Trockengehschutz nicht erreichen.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein an das Wechselstromnetz anschließbares Tauchheizgerät zu schaffen, das es gestattet, in weiten, einstellbaren Grenzen eine Flüssig keit auf eine genau vorgegebene Temperatur zu erhitzen.
• Nach der Erfindung wird hierzu vorgeschlagen, bei einem eingangs geschilderten Tauchheizgerät den Handgriff des Gerätes mit einem in der Umgebung des Heizkörpers endenden Rohr zu versehen, in dem ein als Temperaturfühler dienender temperaturempfindlicher elektrischer Widerstand vorgesehen ist, der über eine einstellbare, elektronische Thermostatregeleinrichtung die Heizstromzufuhr bei Erreichen einer Soll-Temperatur unterbricht.
• Der Heizkörper kann in an sich bekannter Weise als Platte, zylindrisch Rohrwendel oder als Zylinder ausgebildet sein. Bei einem als Rohrwendel oder Zylinderkörper ausgebildeten Heizkörper wird vorgeschlagen, das den Temperaturfühler an seinem Ende enthaltende Rohr wenigstens angenähert konzentrisch zu dem Heizkörper vorzusehen, wobei es in der Umgebung des oberen Endes der Wendel oder des Zylinders endet.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfinden, wird vorgeschlagen, die Thermostatregeleinrichtung innerhalb des vorzugsweise flüssigkeitsdicht aus zwei Halbschalen bestehenden isolierenden Handgriffs des Gerätes unterzubrin~en.
• Wie Versuche des Anmelders ergeben haben, ist es mit einem derartigen thermostatisch gesteuerten Tauchheizgerät möglich, Flüssigkeiten sehr genau auf eine vorgesehene Temperatur zu erhitzen, wobei diese Temperatur innerhalb sehr weiter Grenzen eingestellt werden kann.
• Weitere Merkmale und Vor steile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und den Patentansprüchen. In den Figuren stellen dar: Fig. 1 ein mit einer Rohrwendel als Heizkörper ausgebildetes Tauchheizgerät nach der Erfindung bei geöffnetem Handgriff, Fig. 2 eine Seitenansicht des Handgriffs des in Fig. 1 dargestellten Tauchheizgerätes, Fig. 5 das Schaltbild für eine kontaktlose Steuereinrichtung für die Temperaturregelung des Tauchheizgerätes, Fig. 4 eine Zusatsvorrichtung für die genaue Temperatureinstellung der Regeleinrichtung, Fig. 5 die in Fig. 4 dargestellte Zusatzvorrichtung In Seitenansicht, Fig. 6 ein mit einem zylinderförmigen Heizkörper versehenes Tauchheizgerät mit Handgriff in perspektivischer Darstellung, Fig. 7 die Rückseite des Handgriffs des in Fig. 6 dargestellten Tauchheizgerätes und Fig. 8 eine Variante für die Ausbildung des Handgriffs mit einer Vorrichtung zur Temperatureinstellung.
• Fi--;'. 9 und 10 eine Variante der in Fig. 4 und 5 dargestellten Zusatzeinrichtun@ in Seitenansicht und in Draufsicht.
• Jr: ii' . 1 ist 1 der zu einer Zylinderwendel e boene Heizkor@er, der aus einem außen vernickelten Messingrohr, einem im Inneren vorgesehenen Heizdraht 2 und einer isolierenden, z.B. aus Quarzsand bestehenden Füllung3 im wesentlichen besteht. -Die beiden Enden 4 und 5 des Rohres sind in dem Handgriff flüssigkeitsdicht gehaltert. Der Handgriff besteht aus zwei Halbschalen 6 und 7 aus geeignetem Kunststoff, die an ihren Rändern flüssigkeitsdicht verklebt sind. Im Innern dieser beiden Halbschalen befindet sich eine Isolierplatte 8, zweckmäßig in Form einer gedruckten Leiterplatte, die auf einer Seite die Leitungsverbindungen und anschlüsse und auf der anderen Seite die Schaltelemente aufweist. Mit 9 ist das in den Handgriff ebenfalls flüssigkeitsdicht eingeführte Ende des Anschlußkabels bezeichnet. Zwischen den beiden Rohrenden 4 und 5 ist in einer weiteren Aussparung der Handgriffhälften 6, 7 ein Rohr 10 gehaltert, das etwas oberhalb der Heizwendel 1 endet. In dem unteren Ende des Rohres 10 ist ein temperaturempfindlicher Widerstand 11 untergebracht. Das Rohrende ist flüssigkeitsdicht abgeschlossen. Der Zwischenraum zwischen dem temperaturempfindlichen Widerstand 11 sowie dessen zu den Handgriff führenden Zuleitungen wird von einem gut wärmeleitenden elektrisch isolierenden Körper, insbesondere einem geeigneten Kunststoff 12 ausgefüllt.
• In Fig. 3 ist eine kontaktloseSchalteinrichtung für das nach der Erfindung vorgeschlagene Tauchheizgerät dargestellt. Mit 12, 13 sind die beiden Anschlußklemmen zum Anschluß des Gerätes an 220 Volt Wechselstrom dargestellt. In Reihe zu dem Heizdraht 2 liegt ein Triac 14, parallel zu dem Triac liegt eine Glimmlampe 15 und parallel zu dem Heizdraht 2 eine Glimmlampe 16, je in Serie mit einem Vorschaltwiderstand 17 bzw.
• 18. Mit den Klemmen 12, 13 sind über Kondensatoren 19, 20 ein Widerstand 21 und dazu in Reihe zwei gegeneinander Jeschaltete Zenerdioden 22 und 22' geschaltet. An die Zuioitun zu der Zenerdiode 22' und dem damit verbundenen Bela @es Kondensntors 20 ist eine zu dem Triac 14 führende Zündleitung 2@ angeschlossen. Zwischen der Klemme 13 und der Zuleitung zu der oberen Zenerdiode 22 lie t eine Gleichrichterbrücke 24.
• Ausgangsseiti@ ist die Gleichrichterbrücke 24 mit Leitungen 25, 26, verbunden. Zwischen diesen Gleichspannung führenden Leitungen 25,2b liegt in 3erie mit einem Widerstand 27 ein Thyristor 28, dessen Zündleitung 29 mit dem Emitter eines npn-Transistors 50 verbunden ist. Der Emitter dieses Transistors .50 ist über einen Widerstand 51 mit der Leitung 25 und sein Kollektor über einen Widerstand 32 mit dem Leiter 26 verbunden. Die Basis dieses Transistors 30 ist mit dem Kollektor eines weiteren npn-Transistors 33 verbunden. Der Kollektor des Transistors 33 ist über einen Widerstand 34 mit der Leitung 26 und sein Emitter über einen Widerstand 35 mit der Leitung 25 verbunden. Der Kollektor des Transistors 33 kann ferner durch einen Schalter 36 mit der Leitung 25 verbunden werden. Zwischen den Leitungen 25, 26 liegen ferner in Serie der temperaturabhängige Widerstand 11, ein Widerstand 37 und ein Potentiometer 38, obei der zwischen den Widerständen 11 und 37 geleJene Anschlußpunkt 39 mit der Basis des Transistors 33 elektrisch leitend verbunden ist.
• Die vorgeschlagene Schaltung stellt eine sogeenannte Zweipunktregelschaltung mit dem Triac 14 als Stellglied dar. Erhält die Zündleitung 25 des Triacs 14 Spannungsimpulse von ausreichender Größe nach jedem Nulldurchgang der Wechselspannung, so wird der Triac gezündet, wodurch der Heizwiderstand 2 praktisch an @etzspannung liegt. Die beispielsweise unter einem grünen Fenster liegende Glimmlampe 15 verlöscht und die unter einem roten Fenster liegende Glimmlampe 16 leuchtet auf. Bei Erreichen der Soll-Temperatur erhält die Zündleitung 23 keine Zündimpulse, so daß der Triac 14 nicht gezündet wird. Der gqsamte Spannungsabfall des Netzes verbleibt dann praktisch am Triac. Die Glimmlampe 16 verlöscht und- die unter dem @rünen Fenster liegende Glimmlampe 16 zeigt die Aus-Stellung des Gerätes an.
• Diese Aus-Stellung des Triac 14 ist dann vorhanden, wenn .ie beiden Zen@rdioden 22, 22' eine so kleine Wechselspannung erhalten, daß ihre Durchbruchsspannung nicht erreicht wird. Dies ist dann der Fall, wenn die zu dem Kondensator 20 und den Zenerdioden 22, 22' parallel liegende Diodenbrücke 24 niederohmig ist, was dann eintritt, wenn der zwischen den Leitungen 25, 26 liegende Thyristor 28 gezündet und damit leitend ist.
• Um den Thyristor 28 zu zünden, muß der Transistor 30 leitend sein, wodurch die Zündleitung 29 ein ausreichend positives Potential erhält.
• Zu bemerken ist noch,, daß hierbei der Widerstand 21 so bemessen wird, daß die Ausgangsleitungen 25, 26 der Gleichrichterbrücke 24 im wenig belasteten Zustand eine leicht wellige Gleichspannung von etwa 15 Volt führen, die jedoch nach dem Zünden des Thyristors 28 soweit absinkt, daß auch eingangsseitig die Diodenbrücke 24 eine Spannung, aufweist, die kleiner als die Durchbruchspannung der beiden gegeneinandergeschaiteten Der dioden 22, 22' ist. Zu bemerken ist ferner noch, daß der Transistor 30 dann leitend ist, wenn der Transistor 33 nicht lei trend ist. Der Transistor 33 ist dann nicht leitend, wenn an seiner Basis, d.h. also an dem Punkt 39 des Spannungsteiles eine positivie Spannung von etwa 1,7 Volt unterschritten wird Der temperaturempfindliche Widerstand 11 muß in diesem Falle ein Heißleiter sein, dessen Widerstand mit zunehmender Temperatur abnimmt. Der Widerstand 37 und das Potentiometer 38 werden so bemessen, daß der Einsatzpunkt für das Leitendwerden des Transistors 33 innerhalb eines gewünschten Temperatur @ereiches, beispielsweise zwischen 20 und 100 Grad eingestellt werden kann Die Wirkungsweise der Schaltvorrichtung ist die folgende: An enommen, das @auchheizgerät wird in eine kalte Flüssigkest eingetaucht und mit dem Stecker an Spannun- gelegt.
• Solange der widerstand 11 noch kalt ist, ist sein Widerstands erst relativ hoch. Über die Gleichrichterbrücke 24 und die beiden Zuleitungen 25, 26 entsteht an der Widerstandsbrücke 11, 37, 58 ein Potentialabfall, bei dem an dem Punkt 39 und damit an der Basis des Transistors 33 gegenaber dem Emitter ein Potential vorhanden ist, das den Wert von + 1,7 Volt überschreitet. Der Transistor 33 ist daher leitend, was bewirkt, daß an der Basis des Transistors 30 ein so geringes positives Potential vorhanden ist, daß dieser Transistor gesperrt bleibt. Hierdurch erhält die Zündleitung 29 kein ausreichend positives Zündpotential, so daß der Thyristor 28 nicht leitet. Wegen dieser fehlenden Belastung hat die Diodenbrücke 24 eine hohe Eingangspannung, wodurch die Zenerdioden eine ihre Durchbruchspannung überschreitend Spannun- erhalten. Hierdurch erhält die Zündleitun~ 23 des Triac 14 Zündimpulse. Der Triac 14 wird somit durchgesteuert und der Heizwiderstand 2 dadurch an Spannung gelegt.
• Wird die Solltemperatur erreicht, so ist der Widerstandswert des lieißleiters 11 so weit abgesunken, daß an dem Punkt 39 der Schwellvert + 1,7 Volt unterschritten wird. Der Transistor 3) wird dadurch gesperrt und der Transistor 30 wird leitend. Hierdurch erhält die Zündleitung 29 des Thyristors 28 ein ausreichendes Zündpotential und dieser iiird daher leitend. Die hierdurch entstehende Belastung der Diodenbrücke 24 läßt das Potential an den Zenerdioden 22, 22' soweit absinken, daß ihre Durchbruchspannung unterschritten wird. Die Zündleitung 23 des Triac 14 erhält jetzt keine Zündimpulse mehr und der "riac wird nicht mehr d@r@hgesteuert.
• Um das Potentiometer 38 auf eine vorgegebene Temperatur für das Abschalten einstellen zu können ist, wie Fig. 2 zeigt, an dem Handgriff 6,7 ein versenkter Einsatz 40 vorgesehen, in dessen Rand eine Kerbe 40' vorgesehen ist. Für die genaue Einstellun dieses drehbaren Einsatzes 40 kann eine Vorrichtung dienen, wie sie z.B. in Fi. 4 und 5 dargestellt ist. Diese Vorrichtuno besteht aus einer insbesondere aus Kunststoff bestehenden Platte 41, die einen Drehknopf 42 aufweist, an.dem sich ein Zeiger 43 befindet.
• Dieser Zeiger 43 kann über eine Skala 44 verdreht werden, wobei diese Skala in Temperaturgraden geeicht sein kann. Beim Anlegen der Platte 41 an den Handgriff 6,7 gelangt der unterhalb des Drehknopfes 42 vorgesehene Zapfen 45 mit seinem Ansatz 46 in die Vertiefung des Einsatzes 40. Anschließend kann die Verstellun, des Potentiometers vorgenommen werden. Durch geeignet vorgesehene Rasten und Rastkerben kann dafür gesorgt werden, daß die Platte 41 nur in einer bestimmten Lage an den Handgriff angelegt werden kann.
• Die Figuren 6 und 7 zeigen eine andere Ausführungsform eines nach der Erfindung vorgeschlagenen Tauchheizgerätes, bei dem der Heizkörper aus einem Hohlzylinder 45 besteht, der über ein Zuleitungsrohr 45' mit dem Handgriff 6,7 verbunden ist. Konzentrisch zu dem zylindrischen Heizkörper 45 ist an dem Handgriff 6,7 ein weiteres Rohr 10 vorgesehen, das oberhalb des Hohlzylinders 45 endet. Im unteren Ende dieses Rohres 10 soll auch hier der temperaturabhändige Widerstand 11 untergebracht sein. Der Handgriff 6,7 weist auch hier einen Verstelleinsatz 40 für die Voreinstellung der Temperatur auf. An einer flachen Seite des quaderförmigen Handgriffes ist ein Verstellhebel 46 vorgesehen, der mit dem beweglichen Teil des Schalters 36 in Verbindun steht und der durch eine nicht dargestellte Feder in seiner I!Iittelstellun-; getialten wird, in der der Schalter 56 geöffnet ist. Der Hebel 46 ist nach rechts gegen einen Anschlagsstift 47 verschwenkbar und nach links gegen einen Stift 48, wobei eine am Ende des Hebels vorgesehene Rastklinke 49 den Hebel 46 in der verstellten La,e festhält. Durch cüenken des Hebels 46 nach rechts Wird erreicht, daß der Schalter 55 für die Dauer dieser Stellun, geschlossen bleibt, so daß es dadurch möglich ist kurzzeiti@ das Tauchheizgerät nochmals an Spannun zu leben. Beim Verstellen des Hebels 46 nach links ist der Schalter 36 dauernd geschlossen und damit die thermostatische Regeleinrichtung abgeschaltet. Wie Fig. 7 zeigt, wird der Handgriff zweckmäßig auf der anderen Breitseite mit je einer von einer der beiden Glimmlampen 15, 16 beleuchteten aus durchscheinendem roten bzw. grünem Material bestehenden Linse 50, 51 versehen, die ebenfalls flüssigkeitsdicht eingesetzt sind.
• Bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Drehknopf 54 für die Verstellung des Potentiometers 98 an einer Breitseite des Handgriffs 55 vorgesehen, wobei die Temperaturskala 52 fest auf dem Handgriff 53 vor-resehen ist. Mit dem Drehknopf 54 ist auch hier ein Zeiger 55 verbunden.
• Die Figuren 9 und 10 zeigen in einer Seitenansicht und in einer Draufsicht eine vereinfachte Ausführung der in den Figuren 4 und 5 dargestellten Verstellvorrichtung. Mit 56 ist eine runde, aus durchsl@htigem Kunststoff bestehende Skalenscheibe bezeichnet, die an ihrer Unterseite eine z.B. in Celsiusgraden geeichte Skala 57 aufweist. Die Skalenscheibe 56 ist an ihrer Unterseite ebenfalls mit einem Ansatz 45,46 versehen, der in den vertieften Einsatz 40 am Handgriff 6, 7 paßt. Als Führung zum besseren Einführen dient ein koachsial in den Ansatz 45,46 eingesteckter und eventuell mit der Platte 56 verklebter Metallstift 58. Die Oberseite der Skalenscheibe 56 ist mit einem gerändelten zylindrischen Drehknopf 59 fest verbunden. Zur Anzeige der Einstellung des potentiometers 58 dient eine an geeigneter Stelle auf dem Handgriff 6,7 angebrachte Strichmarke.

Claims (5)

Patentansprüche

1. An das Wechselstromnetz anschließbares Tauchheizgerät mit einem im wesentlichen aus Isoliermaterial bestehendenHandgriff und einem an dem Handgriff befestigten, als Platte, Wendel, Zylinder oder dergl. ausgebildeten,einen Heizdraht enthaltenden Heizkörper, dadurch gekennzeichnet, daß @@@ dem HanW;riif ein in der Umgebung des Heizkörpers endendes Rohr verbunden ist, in dem ein als Temperaturfühler dienender temperaturempfindlicher elektrischer widerstand vor @esehen ist, der über eine einstelloare elektronische Thermostatregeleinrichtung die Heizstromzufuhr bei Erreichen der Solltemperatur abschaltet.

2. Tauchheizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem als Rohrwendel oder als Hohlzylinder ausgebildeten Heizkörper das den Temperaturfühler am Ende enthalten Rohr wenigstens angenähert konzentrisch zu dem Heizkörper lie t und in der Umgebung des oberen Endes der siendel oder des Zylinders endet.

3. Tauchheizgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermostatregeleinrichtung innerhalb des flüssigkeitsdicht ausgebildeten aus Isoliermaterial bestehenden Handgriffs des Gerätes untergebracht ist.

4. Tauchheizgerät nach Anspruch 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizdraht des Heizkörpers mit einem Triac in Reihe geschaltet ist, der über eine kontaktlose elektronische Schalteinrichtung von dem Temperaturfühler gesteuert, wird.

5. Tauchheizgerät nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zu dem als Temperaturfühler dienender Widerstand ein Regelwiderstand geschaltet ist, durch den die Solltemperatur der zu beheizenden Flüssigkeit einstellbar ist.

6. Tauchheizgerät nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch ekennzeichnet, daß an dem Handgriff ein Schalthebel (46) vorges@hen ist, durch den ein die @hermost@tregelung abschaltbarer Schalter (36) bedienbar ist.

7. Tauchheizgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß vorzu@sweise an einer Breitseite des Handgriffs (6,7) @n@ gegen die Kraft einer Feder verstellbare Handhabe (46) vorgesehen ist, die nach beiden Seiten gegen Anschläge (47, 48) unter Schließen des Schalters (36) verstellbar ist.

8. Tauchheizgerät nach Anspruch 6 und' 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Handhabe (46) eine Raste (49) vorgesehen ist, die die Handhabe (46) in die eine verschwenkte Lage lösbar festhä@t.

9. Tauchheizgerät nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch ekeunzeichnet, daß parallel zu dem Heizwiderstand (2) und dem Triac (14) je eine Glimmlampe (15, 16) vorgesehen ist, wobei die zu dem Heizwiderstand parallel geschaltete Glimmlampe unterhalb einer roten Linse (51) und die dem Triac parallel geschaltete Glimmlampe unterhalb einer grünen Linse (52) vorgesehen ist.

10. Tauchheizgerät nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise an einer Schmalseite des quaderförmi en Handgriffes (6,7) ein für das Verstellen des Potentiometers dienender versenkter Einsatz (40) vorgesehen ist.

@@. Tauchheizgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, @@@ der Einsatz (40) aus einem flüssigkeitsdicht und vorzu sweise bündig in dem Handgriff (6,7) gelegener mit seinem Sackloch und einem seitlichen Schlitz versehenen zylindrischen Körper beste@t, der durch eine an den Hand-@@@f @@le b@re Hilfsvorrichtun@ verstellbar ist.

12. Tauchheizgerät nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsvorrichtun@ aus einer mit einer Skale (44) versehenen Platte (41) und einem über der Skala angeordneten Drehknopf (42) mit Zeiger (43) besteht, wobei die Platte (41) durch Rastmittel in einer vorgegebenen Lage an den Handgriff anlegbar und der Drehknopf mit einem Zapfen (45) und einem Ansatz (46) in dem entsprechend ?usgebildeten Einsatz (40) an dem Handgriff (6,7) einsteckbar ist.

15. Tauchheizgerät nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsvorrichtun, aus einer durchsichti en mit einer Skala (57) und einem fest angeordnetem Drehknopf (59) versehenen Platte (56) besteht, und der Handgriff (5,7) eine Strichmarke aufweist, wobei die Platte (56) an, ihrer Unterseite fest mit einem in dem Einsatz (40) einsteckbarez Ansatz (45, 46) bzw. Stift (58) versehen ist5 L e e r s e i t e