DE3448570C2 - Vorrichtung zur Regelung und/oder Begrenzung der Temperatur für zwei Heizzonen aufweisende Strahlungs- oder Kontaktheizkörper von elektrischen Kochgeräten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung und/oder Begrenzung der Temperatur für zwei Heizzonen aufweisende Strahlungs- oder Kontaktheizkörper von elektrischen Kochgeräten, bei der zur Regelung und/oder Begrenzung der Temperatur wenigstens ein an einem Schaltgehäuse befestigter Temperaturfühler angeordnet ist, der einen Stab mit hoher thermischer Ausdehnung aufweist, welcher Stab in einem Rohr mit geringer thermischer Ausdehnung angeordnet ist, wobei das Rohr jeweils angrenzend an das Ende des Rohres den Stab umschließende Abstützkörper aufweist und diese jeweils zwischen Halteteilen gehalten sind.

Die Regelung bzw. Begrenzung der Temperatur erfolgt bei einer Vorrichtung obengenannter Art insbesondere dadurch, daß die temperaturbedingte axiale Bewegung des stabförmigen Temperaturfühlers zur Betätigung des Kontaktsystems herangezogen wird, und zwar so, daß der Heizstromkreis bei einer bestimmten Temperatur eingeschaltet und bei einer bestimmten höheren Temperatur wieder ausgeschaltet wird.

Bisher bekannte Vorrichtungen können nur für elektrische Kochgeräte, die nur eine Heizzone aufweisen, eingesetzt werden. Würde sich bei derartigen Vorrichtungen der Temperaturfühler über zwei Zonen mit unterschiedlichen Temperaturen erstrecken, würden beide Zonen die Ausdehnung des Stabes beeinflussen, die exakte Messung der Temperatur einer Zone unab­ hängig von der Temperatur der anderen Zone wäre nicht durchführbar.

Durch die DE 28 39 161 A1 wurde ein Temperaturbegrenzer für eine Glaskeramik-Kochein­ heit bekannt, der einen im wesentlichen stabförmigen Temperaturfühler, der aus einem Rohr und einem darin liegenden Stab mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten besteht, aufweist. Das Rohr ist am unteren und oberen Ende in Metallhülsen gefaßt. Dieser Tempera­ turfühler betätigt einen in einem Sockel angeordneten Leistungs-Schnappschalter zur Aus­ schaltung der Leistung der Beheizung der Glaskeramik-Kochfläche sowie einen in dem Soc­ kel angeordneten Signalschalter, der den Stromkreis einer Signaleinrichtung zur Warnung vor dem Berühren der heißen Kochfläche ein- bzw. ausschalten kann.

Ein ähnlicher Temperaturfühler wurde durch die DE 78 26 549 U1 bekannt, sein Stab besteht aus zwei Abschnitten, wobei einer dieser beiden Abschnitte denselben Ausdehnungskoeffizienten wie das Rohr, der zweite einen davon verschiedenen aufweist. Die beschriebenen Rohrabschnitte sind unmittelbar aneinanderliegend im Stab angeordnet.

Durch die GB-A-2 069 300 wurde eine Heizplatte mit mehreren konzentrisch angeordneten Heizzonen bekannt. Zur Erfassung der Temperatur der einzelnen Heizzonen wird pro Heizzone ein separater, jeweils aus einem Rohr mit innenliegenden einstückigen Stab gebildeter Temperaturfühler verwendet, welcher sich über sämtliche Heizzonen erstreckt. Damit seine thermische Ausdehnung lediglich von der Temperatur einer einzigen Heizzone beeinflußt wird, ist sein Rohr im Bereich der restlichen Heizzonen von einem thermisch isolierenden Material umgeben.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun in der Schaffung einer Vorrichtung zur Regelung bzw. Begrenzung der Temperatur für mehrere Heizzonen aufweisende Strahlungs- oder Kontaktheizkörper von elektrischen Kochgeräten der eingangs beschriebenen Art, bei der die Temperatur einer Heizzone unabhängig von den Temperaturen der anderen Zonen ge­ regelt bzw. begrenzt werden kann.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Rohr aus zwei axial hintereinander angeordneten, unmittelbar den beiden Heizzonen zugeordneten Teilstücken mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten α₃₁ und α₃₂ besteht und daß die einzelnen Teilstücke in einem - im Querschnitt gesehen - H-förmig ausgebildeten Zwischen-Abstützkörper mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten α₁₁ abgestützt sind, wobei gilt: α₃₂ < α₁₁ < α₃₁.

Mit einer derartigen Ausbildung sind die Vorteile einer reduzierten Relativbewegung zwi­ schen Rohrende und Zwischen-Abstützkörper auch für sich durch mehrere Heizzonen er­ streckende Stäbe nutzbar, wobei noch zusätzlich eine vorteilhafte Zentrierung des Rohres und eine Verlängerung der Funkenentladungsstrecke zwischen Heizwendel und Stab erzielbar ist.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß jeweils zwischen jedem Ende des Rohres und dem Halteteil ein den Stab umschließender Abstützkörper angeordnet ist, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient α₁ kleiner ist als der thermische Aus­ dehnungskoeffizient α₂ dem anschließenden Halteteils, aber größer als der thermische Ausdehnungskoeffizient α₃₁, α32 des jeweiligen Endes des jeweiligen Rohrteilstückes ist.

Mit einem derartig ausgebildeten Abstützkörper wird der Übergang in bezug auf den thermi­ schen Ausdehnungskoeffizienten wesentlich abgeschwächt, so daß die radiale Relativbe­ wegung zwischen Rohrende und dem anschließenden Abstützkörper auf ein ver­ nachlässigbares Minimum reduziert wird. Damit ist auch jede Möglichkeit einer Beschädi­ gung, insbesondere Absplitterung, des Rohrendes zuverlässig ausgeschlossen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand dreier in der Zeichnung dargestellter Ausführungs­ beispiele näher beschrieben:

Es zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht einer vergrößerten Vorrichtung zur Regelung und/oder Begrenzung der Temperatur von Strahlungs- oder Kontaktheizkörpern von elektrischen Kochgeräten, Fig. 2 eine Ausführungsform des Rohrendes der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und Fig. 3 eine erfindungsgemäße Ausgestaltung der Erfindung nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist die aus einem Temperaturfühler 1 und einem Schaltkopf 2 bestehende Vorrich­ tung zur Regelung bzw. Begrenzung der Temperatur dargestellt. Der Temperaturfühler 1 weist einen Stab 3 aus einem hochtemperaturbeständigen Material mit hohem thermischem Ausdehnungskoeffizienten , beispielsweise einer Nickel-Chrom-Legierung oder einer Eisen-Chrom-Legierung auf, der in einem Rohr 4 angeordnet ist. Dieses besteht aus einem hoch­ temperaturbeständigen Material mit niedrigem thermischem Ausdehnungskoeffizienten, bei­ spielsweise Quarzglas oder Keramik, das eine Hülle für den Stab 3 bildet. Die Enden des Rohres 4 sind jeweils durch einen Abstützkörper 5, 6 begrenzt. An diese grenzen wiederum Halteteile 7, 8 in Form einer Grundplatte bzw. einer Beilagscheibe oder Schraubenmutter aus Metall an. Während der thermische Ausdehnungskoeffizient α₃ des Quarzrohres 4 bei etwa 5 × 10^-7/°C liegt, liegt der thermische Ausdehnungskoeffizient α₂ der Metallischen Halteteile 7, 8 bei etwa 180 × 10^-7/°C. Im Falle der Verwendung von Al₂O₃ als Werkstoff für die bei­ den dazwischenliegenden Abstützkörper 5, 6 beträgt der thermische Ausdehnungskoeffizient α₁ etwa 70 × 10^-7/°C. Der Stab 3 ist durch Bohrungen des Abstützkörpers 5, der Grundplatte 7, den Abstützkörper 6 und die Beilagscheibe 8 und eine Schraubenmutter 16 hindurchge­ führt. Das andere Ende des Stabes 3 weist einen bombierten Bund 9 auf. Zwischen diesem Bund 9 und der Grundplatte 7 und damit zwischen dem Bund 9 und dem einen Ende des den Stab 3 enthaltenden Rohres 4 ist eine Druckfeder 10 angeordnet, die den Stab 3 unter Zugbe­ anspruchung hält, und damit die Mutter 16 gegen die Außenseite der Beilagscheibe 8 drückt.

Der Stab 3 mit den darauf angeordneten Teilen und die Druckfeder 10 bilden den Tempera­ turfühler, der mit den Schrauben 11 an den Schaltkopf 2 angeschraubt ist, wobei dieser eine Ausnehmung 12 aufweist, in die das die Druckfeder 10 aufweisende Ende des Stabes 3 einge­ setzt ist.

Der Schaltkopf 2 bildet ein nach der oberen Seite offenes Gehäuse 13, wobei die offene Seite durch eine Deckplatte abdeckbar ist. Das Innere des Gehäuses 13 steht mit der Ausnehmung 12 über eine zumindest angenähert mit dem Stab 3 koaxial verlaufende Bohrung in Verbin­ dung, in der sich ein in der Bohrung axial verschiebbares Übertragungsglied 14 befindet. Das eine Ende des Übertragungsgliedes 14 liegt auf der bombierten Fläche des Bundes 9 auf.

Das Übertragungsglied 14 weist eine Betätigungsfläche 15 zur Betätigung des der Regelung bzw. Begrenzung der Temperatur dienenden Kontaktsystems auf, das eine den beweglichen Kontakt 16 tragende Kontaktfeder 17 und eine den festen Kontakt 18 aufweisende Anschluß­ fahne 19 aufweist. Die Kontaktfeder 17 ist fest mit einem Federnträger 20 verbunden, der auch die Kontaktfeder 17 trägt.

Im dargestellten Zustand sind die Kontakte 16, 18 geöffnet und der Heizstromkreis ist somit unterbrochen. Wird der Heizstromkreis an Versorgungsspannung gelegt, so wird eine Heizwendel des Heizkörpers erhitzt, demzufolge die Temperatur im Raum zwischen einer Kochfläche und der Heizwendel ansteigt. Der Stab 3 dehnt sich aus, so daß das Übertragungs­ glied 14 auf die Betätigungsstelle der Kontaktfeder 17 hin bewegt wird. Erreicht die Tempe­ ratur im Raum zwischen der Kochfläche und der Heizwendel beispielsweise den Wert von 700°C, so stößt die Betätigungsfläche 15 des Übertragungsgliedes 14 gegen die Kontaktfeder 17, wobei schlagartig die Kontakte 16, 18 getrennt werden, so daß die Heizung abgeschaltet wird. Wird der Stab 3 im Zuge der folgenden Abkühlung verkürzt, so schnappt die Kon­ taktfeder 25 wieder in jene Stellung, in der die Kontakte 16, 18 geschlossen sind.

Infolge der Anordnung eines Abstützkörpers 5 bzw. 6 jeweils an einem Ende des Quarzrohres 4 mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten α₁, der kleiner als der thermische Aus­ dehnungskoeffizient α₂ des anschließenden Halteteiles, in Fig. 1 der jeweils aus Metall beste­ henden Beilagseheibe 8 bzw. der Grundplatte 7, und größer als der thermische Ausdehnungs­ koeffizient α₃ des Rohres, in Fig. 1 des Quarzglasrohres 4, ist, wird eine zu starke relative Radialbewegung zwischen dem Rohrende und dem Abstützkörper und somit eine Beschädi­ gung der Rohrenden zuverlässig ausgeschlossen.

Die Abstützkörper 5 bestehen bevorzugt aus einem oxydkeramischen Werkstoff wie z. B. dem vorstehend erwähnten Al₂O₃ oder Steatit bzw. Berryliumoxyd. Materialien dieser Werkstoff­ gruppe verbinden die Vorteile einer hohen mechanischen Festigkeit und Zunderbeständigkeit bis 800°C mit einem größenordnungsmäßiggünstig zwischen den Ausdehnungskoeffizienten α₂ und α₃ gelegenen Ausdehnungskoeffizienten α₁.

In jenen Anwendungsfällen, wo keine extrem hohen Anforderungen an die mechanische Fes­ tigkeit der Abstützkörper gestellt werden, kann unter Beibehaltung des günstigen Verhält­ nisses der drei Ausdehnungskoeffizienten zueinander und der Zunderbeständigkeit auch tech­ nisches Porzellan verwendet werden, weiches seinerseits den Vorteil einer leichteren Bear­ beitbarkeit aufweist.

Sehr gute Ergebnisse hat man auch mit Ni-Fe-Co-Legierungen bzw. Ni-Fe-Legierungen er­ zielt. Nachteilig bei die sen Legierungen ist jedoch, daß deren Zunderbestandigkeit lediglich bis ca. 300°C reicht, so daß die Abstützkörper außerhalb der Heizzone zu liegen kommen müssen.

Das in Fig. 2 dargestellte Detail zeigt das dem Schaltgehäuse 30 benachbarte Ende eines einen Stab 31 umschließenden Rohres 32, das ein trichterförmig aufgeweitetes Ende 34 auf weist.

Zwischen dem metallischen Halteteil 35 des Schaltgehäuses 30 und dem Rohrende 34 ist ein eine kalottenförmige Oberfläche aufweisender Abstützkörper 36 vorgesehen.

Der in Fig. 3 dargestellte, etwa mittlere Teil eines Stabes 40 einer Vorrichtung zur Regelung bzw. Begrenzung eines Temperaturwertes bzw. eines Temperaturbereiches von Strahlungs- bzw. Kontaktheizkörpern von elektrischen Kochgeräten mit zwei Heizzonen weist zwei axial hintereinander angeordnete Rohr-Teilstücke 41, 42 auf. Diese Rohr-Teilstücke 41, 42 weisen unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten α₃₁ und α₃₂ auf.

Die einzelnen Teilstücke 41, 42 sind in - im Querschnitt gesehen - H-förmig ausgebildeten Zwischen-Abstützkörper 43 mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten α₁₁ abge­ stützt. Jeweils zwischen jedem Ende des Rohres 4 und dem Halteteil 7, 8 ist ein den Stab 3 umschließender Abstützkörper 5, 6 angeordnet (siehe Fig. 1), dessen thermischer Ausdeh­ nungskoeffizient α₁ kleiner ist als der thermische Ausdehnungskoeffizient α₂ des anschließ­ enden Halteteils 7, 8, aber größer als der thermische Ausdehnungskoeffizient α₃₁, α₃₂ des jeweiligen Endes des Rohres 4 ist.

Das Teilstück 42, das sich in der Zone der zu messenden Temperatur befindet, wird mit ei­ nem niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten α₃₁ ausgebildet, das Teilstück 41, das sich in der Zone, dessen Temperatur die Ausdehnung des Stabes nicht beeinflussen soll, be­ findet, wird mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten α₃₂ ausgebildet, der im we­ sentlichen gleich groß wie der Ausdehnungskoeffizient des Stabes 3 ist. Dadurch dehnen sich das Rohrteilstück 41 und der von diesem Rohrteilstück 41 umgebene Stababschnitt gleich stark aus, es findet in diesem Bereich somit keine Relativbewegung zwischen Rohrteilstück 41 und Stab 3 statt. Die Temperatur im Bereich des Rohrteilstückes 41 kann den Abschalt­ vorgang nicht beeinflussen.

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Regelung und/oder Begrenzung der Temperatur für zwei Heizzonen aufweisende Strahlungs- oder Kontaktheiz­ körper von elektrischen Kochgeräten, bei der zur Regelung und/ oder Begrenzung der Temperatur wenigstens ein an einem Schaltgehäuse befestigter Temperaturfühler angeordnet ist, der einen Stab mit hoher thermischer Ausdehnung aufweist, welcher Stab in einem Rohr mit geringer thermischer Ausdehnung ange­ ordnet ist, wobei das Rohr jeweils angrenzend an das Ende des Rohrs den Stab umschließende Abstützkörper aufweist und die­ se jeweils zwischen Halteteilen gehalten sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Rohr aus zwei axial hintereinander angeordne­ ten, unmittelbar den beiden Heizzonen zugeordneten Teilstücken (41, 42) mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten α₃₁ und α₃₂ besteht und daß die einzelnen Teilstücke (41, 42) in einem - im Querschnitt gesehen - H-förmig ausgebildeten Zwischen-Abstützkörper (43) mit einem thermischen Ausdehnungskoeffi­ zienten α₁₁ abgestützt sind, wobei gilt, α₃₂ < α₁₁ < α₃₁.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je­ weils zwischen jedem Ende des Rohres (4) und dem Halteteil (7, 8) ein den Stab (3) umschließender Abstützkörper (5, 6) ange­ ordnet ist, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient α₁ kleiner ist als der thermische Ausdehnungskoeffizient α₂ des anschlie­ ßenden Halteteils (7, 8) aber größer als der thermische Ausdeh­ nungskoeffizient α₃₁, α₃₂ der Rohrteilstücke (41, 42) ist.