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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine thermostatisch gesteuerte, elektrische
Heizvorrichtung wie zum Beispiel der Art, wie sie in Verbindung
mit Heizkörpern
oder ähnlichen
Heizeinrichtungen verwendet wird.
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Es
ist allgemein bekannt, dass diese elektrischen Heizvorrichtungen
normalerweise ein elektrisches Heizpatronenelement enthalten, das
mit einem Außengewinde
versehen ist, um es einbauen zu können, indem es in einem Haltekörper, der
zum Beispiel aus einem Heizkörper
bestehen kann, angeschraubt wird.
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Im
Bereich eines kopfseitigen Endteils eines solchen elektrischen Heizelements
stehen von dem Element selbst im Wesentlichen axiale elektrische Anschlüsse hervor,
die zum Beispiel mittels Schnellanschlussvorrichtungen mit komplementären elektrischen
Kontakten, die in einer Temperatursteuereinrichtung vorgesehen sind,
verbunden werden und eingerichtet sind, um an die Stromversorgung
angeschlossen zu werden. Insbesondere weist diese Temperatursteuereinrichtung
einen im Wesentlichen kastenförmigen
Aufbau auf, der durch zwei passend geformte Halbschalen gebildet
ist, die anschließend zusammen,
d.h. gegeneinander, verbunden werden, um sie auf das Heizelement
zu klemmen, das in seinem Haltekörper,
dem kopfseitigen Endteil des dazwischen liegenden Heizelements,
selbst angeschraubt worden ist.
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Diese
Lösungen
im Stand der Technik sind jedoch mit mehreren Nachteilen verbunden.
Insbesondere sind sie zeit- und arbeitsintensiv und daher in industriellem
Maßstab
kostspielig zu montieren. Die Montage selbst muss durch geeignetes
Fachpersonal unter Verwendung passender Werkzeuge durchgeführt werden,
so dass im Werk komplettiert werden muss, was praktisch bedeutet,
dass der Endverbraucher unbedingt mit einer vorschriftsmäßig vormontierten
Einheit beliefert werden muss, die das Heizelement, die Temperatursteuereinrichtung
und den Haltekörper
enthält;
dass sich eine solche vormontierte Einheit als sperrig gestaltet,
was nicht unbedingt erwünscht
ist, so dass sie Probleme in Bezug auf die Lagerung und den Transport
hervorruft; bei Transport und/oder Handhabung der vormontierten Einheiten
die Temperatursteuereinrichtungen leicht auftretenden Störungen ausgesetzt
sind, was dem zuzuschreiben ist, dass sie mit einem nicht sehr robusten
Kunststoffaufbau versehen sind; auch das Instandhalten und/oder
das Reparieren der thermostatisch gesteuerten elektrischen Heizvorrichtungen selbst
darauf hinausläuft,
dass eine Anzahl von unerwünscht
komplizierten, unangenehmen und teuren Arbeitsgängen durchgeführt wird,
die irgendwie durch entsprechend geschultes Personal ausgeführt werden
müssen.
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Schließlich erweisen
sich die herkömmlichen Lösungen als
völlig
unbefriedigend.
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Deshalb
ist ein Zweck der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung einer
thermostatisch gesteuerten, elektrischen Heizvorrichtung, die darin wirksam
ist, dass sie die oben erwähnten
Nachteile der Lösungen
im Stand der Technik wesentlich minimiert.
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Ein
Zweck der vorliegenden Erfindung ist nämlich die Bereitstellung einer
thermostatisch gesteuerten, elektrischen Heizvorrichtung, die in
der Lage ist, schnell und bequem auch von ungeschultem Personal
montiert zu werden und daher direkt in dem Bereich zusammengebaut
werden kann, ohne unbedingt im Werk, d.h. der ursprünglichen
Herstellungsstelle, vormontiert werden zu müssen.
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Ein
anderer Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
einer thermostatisch gesteuerten, elektrischen Heizvorrichtung der
oben angegebenen Art, die zuverlässig
gelagert, behandelt, transportiert und möglichst auch repariert werden kann,
während
die Risiken für
Bauteile, unbeabsichtigte Störungen
zu erleiden, möglichst
gering gehalten wird.
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Nach
der vorliegenden Erfindung werden diese Ziele in einer thermostatisch
gesteuerten elektrischen Heizvorrichtung erreicht, welche die in
den angefügten
Ansprüchen
dargestellten Eigenschaften verkörpert.
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Außerdem können die
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ohne weiteres aus
der Beschreibung, die nachstehend lediglich durch ein nicht einschränkendes
Beispiel gegeben ist, mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen
verständlich werden,
in denen:
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1 ist
eine Ansicht, teilweise im Querschnitt und teilweise in auseinander
gezogener, durchsichtiger Darstellung einer bevorzugten Ausführung nach
der vorliegenden Erfindung; und
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2 ist
die Querschnittsansicht im vergrößerten Maßstab eines
Paars von Bauteilen, die in 1 dargestellt
sind, in ihrem montierten Zustand.
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Mit
Bezug auf die Figuren umfasst die thermostatisch gesteuerte, elektrische
Heizvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung hauptsächlich ein elektrisches
Heizpatronenelement 1, das sich entlang einer Hauptachse 2 erstreckt.
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An
seinem kopfseitigen Endabschnitt 3 ist das Heizelement 1 in
an sich bekannter Art und Weise mit elektrischen Anschlüssen 4 versehen,
die von diesem in einer im Wesentlichen axialen Richtung, d.h. parallel
zueinander und der Hauptachse 2 benachbart, hervorstehen.
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Die
elektrischen Anschlüsse 4 sind
vorzugsweise ein Außenteil
mit entsprechenden Metallstreifen, die sich durch genügende mechanische
Festigkeit auszeichnen und vorzugsweise von einem zylindrischen
schützenden
Abschnitt 5 umgeben sind, der axial hervorsteht. Dieser
schützende
Abschnitt ist mit einem oder mehreren axialen Vorsprüngen 15 versehen,
die sich genau entgegengesetzt gegenüber liegen und deren Rolle
weiter unten ausführlicher
erläutert
werden wird.
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Nahe
an seinem kopfseitigen Endabschnitt 3 ist das elektrische
Heizelement 1 mit einem Gewindeabschnitt 6 versehen,
mit dessen Hilfe es an seiner beabsichtigten Verwendungsstelle montiert
werden kann, indem es in einem Haltekörper 7, der zum Beispiel
durch einen Heizkörper
gebildet ist, angeschraubt wird. In jedem Fall kann das Heizelement 1 in
seinem Haltekörper 7 in äußerst einfacher
Weise angeschraubt werden, während
es natürlich
jede beliebige zufällige
Winkelstellung um die Hauptachse 2 herum einnehmen kann.
Mit anderen Worten, nachdem das Heizelement 1 angeschraubt
worden ist, enden dessen elektrischen Anschlüsse 4 dadurch, dass sie
eine zufällige
Winkelorientierung einnehmen.
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Andererseits
müssen
die elektrischen Anschlüsse 4 des
Heizelements 1 mit komplementären elektrischen Kontakten 8 verbunden
werden, die in einer Temperatursteuereinrichtung vorgesehen sind, die
schematisch in den Figuren bei 9 angegeben ist.
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Diese
Temperatursteuereinrichtung 9 kann elektronische und/oder
elektromechanische Regel- und Einstellmittel eines an sich bekannten
Typs (in den Figuren nicht dargestellt) umfassen und ist so eingerichtet,
um durch Zuleitungen 10 mit der Stromversorgung verbunden
zu werden. In jedem Fall hat die Temperatursteuereinrichtung 9 einen
im Wesentlichen kastenförmigen
Aufbau, die in angrenzender Anordnung bezüglich des Heizelements 1 mit
einer genauen Ausrichtung installiert werden muss. Es kann ohne
weiteres klar erkannt werden, dass sich diese genaue Ausrichtung
im Gegensatz zu der oben erwähnten,
zufälligen
Winkelorientierung des Heizelements 1 befindet, so dass
sie nicht geeignet ist, eine einfache wechselseitige Kopplung des
Heizelements selbst und der Einrichtung 9 in Betracht zu
ziehen.
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Nach
einem Merkmal der vorliegenden Erfindung wird dieses Problem überwunden,
indem die elektrischen Anschlüsse 4 oder
die Kontakte 8 im Bereich einer Winkelanpassungseinrichtung 11 angeordnet
werden, die es ermöglichen,
das Heizelement 1 und die Temperatursteuereinrichtung 9 in
axialer Richtung mechanisch und elektrisch miteinander zu verbinden,
so dass eine beliebige mögliche
Winkelverschiebung der elektrischen Anschlüsse 4 und der komplementären Kontakte 8 relativ
zueinander automatisch ausgeglichen wird.
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In
dem hier beschriebenen Beispiel sind insbesondere die komplementären Kontakte 8 im
Inneren der Winkelanpassungseinrichtung 11 befestigt, wobei
diese Einrichtung im Wesentlichen die Form eines schalenförmigen Elements
aufweist, das in einer entsprechenden Aufnahme, die innerhalb der Temperatursteuereinrichtung 9 vorgesehen
ist, frei drehbar um die Achse 2 befestigt ist. Die Fähigkeit des
schalenförmigen
Elements 11, sich relativ zu der Einrichtung 9 in
einem ausreichenden zweckmäßigen Grade
frei zu drehen, wie dies werter unten besser beschrieben wird, ist
gewährleistet
durch die Elastizität
der Zuleitungen 10, die sich im Wesentlichen locker von
den Kontakten 8 zur Außenseite
dieser Einrichtung 9 (durch eine speziell vorgesehene Öffnung 12)
erstrecken.
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Das
schalenförmige
Element 11 ist mit seinem nach außen weisenden, offenen Endabschnitt 13 ausgerichtet
und vorzugsweise so bemessen, um den zylindrischen Teil 5 des
Heizelements 1 aufnehmen zu können, damit eine wechselseitige
mechanische Verbindung der Bauteile 1 und 9, die
die thermostatisch gesteuerte, elektrische Heizvorrichtung nach
der vorliegenden Erfindung bilden, bewirkt wird.
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Das
schalenförmige
Element 11 umfasst mindestens eine Vertiefung 14 oder ähnliche
Ausnehmung, die sich in axialer Richtung von der Kante 13 mit
mindestens einem Abschnitt 16 mit geneigter Ebene erstreckt,
der sich mit einem axialen Abschnitt 17 vereinigt und eingerichtet
ist, um einen axialen Vorsprung 15 des Heizelements 1 verschiebbar
aufzunehmen.
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In
einer bevorzugten Weise sind an dem schalenförmigen Element 11 zwei
Vertiefungen 14 oder ähnliche
Ausnehmungen vorgesehen, die so angeordnet sind, damit sie genau
entgegengesetzt einander gegenüber
liegen, wobei jede der Vertiefungen eingerichtet ist, um mit dem
entsprechenden axialen Vorsprung 15 des Heizelements 1 verschiebbar zusammenzuwirken,
und jede dieser Vertiefungen außerdem
zwei konvergente geneigte Ebenen 16 umfasst, die für zentrierende
Zwecke vorgesehen sind und sich mit dem axialen Abschnitt 17 vereinigen.
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In
jedem Fall sind die Winkelpositionen der verschiedenen Elemente
so, dass die elektrischen Anschlüsse 4 auch
eine Ausrichtungslage mit den komplementären Kontakten 8 einnehmen,
wenn die Vorsprünge 15 des
Heizelements mit den axialen Abschnitten 17 der Vertiefungen 14 fluchten.
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In
einer bevorzugten Weise erstreckt sich jede Vertiefung 14 im
Bereich ihrer Kante 13 um eine Winkellänge von 90°, so dass jede Vertiefung 14 zuverlässig und
sicher durch einen entsprechenden Vorsprung 15 in Eingriff
gebracht wird, wenn die Einrichtung 9 (die in einer Weise
ausgerichtet ist, dass sie auf Einbaubedürfnisse reagiert) axial in
die Nähe des
Heizelements 1 (das ungenau ausgerichtet ist wie dies bereits
oben erläutert
worden ist) gebracht wird.
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In
dem sehr wahrscheinlichen Fall, dass zuerst die Anschlüsse 4 relativ
zu den Kontakten 8 winklig versetzt angeordnet oder verschoben
werden, wird jeder Vorsprung 15 mit einer geneigten Ebene 16 einer
entsprechenden Vertiefung 14 verschiebbar in Eingriff kommen.
Die Folge ist, dass bei einer ersten axialen Länge, in deren Richtung das Heizelement 1 und
die Einrichtung 9 zur Verbindung eng aneinander gebracht
werden, die wechselseitige Beeinflussung der Vorsprünge 15 und
der geneigten Ebenen 16 miteinander bewirkt, dass sich
das schalenförmige
Element 11 um die Achse 2 dreht, bis die Vorsprünge 15 eine
Ausrichtungslage mit den entsprechenden axialen Abschnitten 17 der
Vertiefungen 14 einnehmen. Wie es bereits oben erläutert wurde,
ist dies die geometrische Bedingung, bei der auch die axiale Ausrichtung
der elektrischen Anschlüsse 4 mit
den komplementären
Kontakten 8 stattfindet. Andererseits wird die relative
Dimensionierung der Bauteile in der Weise berechnet, um zu gewährleisten,
dass bei dieser geometrischen Bedingung dennoch keine Kopplung zwischen
den Anschlüssen 4 und
benachbarten Kontakten 8 entsteht.
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An
diesem Punkt, wenn das Heizelement 1 weiter an die Einrichtung 9 entlang
einer nachfolgenden axialen Länge
angenähert
wird, können
sich die Vorsprünge 15 entlang
der axialen Abschnitte 17 der Vertiefungen 14 verschieben,
und gleichzeitig werden die elektrischen Anschlüsse 4 an den komplementären Kontakten 8 eingesetzt,
so dass eine wirksame elektrische und mechanische Verbindung dieser
Anschlüsse
mit den Kontakten sowie des gesamten Heizelements 1 und
der Temperatursteuereinrichtung 9 fertig gestellt wird.
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Wie
bereits oben angedeutet, wird die mechanische Befestigung der Einrichtungen 1 und 9 miteinander
durch die geometrische Verbindung, d.h. das Einpassen von Formen,
des zylindrischen Teils 5 in dem schalenähnlichen
Element 11 vorteilhaft verstärkt.
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In
allen Fällen
kann ohne weiteres erkannt werden, dass das schalenähnliche
Element 11, wenn es zwischen dem Heizelement 1 und
der Temperatursteuereinrichtung 9 angebracht ist, ein sehr
einfaches und effektives Element bildet, das es ermöglicht,
die relative Winkelstellung der Teile, die miteinander elektrisch
und/oder mechanisch gekoppelt werden müssen, automatisch einzurichten.
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Am
vorteilhaftesten ist es, dass das Heizelement 1 und die
Temperatursteuereinrichtung 9 getrennt hergestellt werden
können,
d.h. als getrennte Baugruppen mit dem sich daraus ergebenden Nutzen
hinsichtlich der Vorteile für
Lagerung und Transport. Darüber hinaus
kann die endgültige
Baugruppe der gesamten thermostatisch gesteuerten Heizvorrichtung
schnell, bequem und zuverlässig,
auch durch eine ungeübte
Person, fertig gestellt werden. Alles was benötigt wird, ist tatsächlich das
Anschrauben des Heizelements 1 im Haltekörper 7 in
seiner winklig unbestimmten Position und das anschließende Verbinden
der Einrichtung 9 in axialer Richtung mit dem Endabschnitt 3 des
gleichen Heizelements.
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Es
wird natürlich
erkannt werden, dass die thermostatisch gesteuerte elektrische Heizvorrichtung,
die oben lediglich beispielhaft beschrieben worden ist, Gegenstand
einer Anzahl von Modifizierungen sein kann, ohne vom Umfang der
vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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So
kann zum Beispiel das winklige Anpassungselement 11 eher
als die Einrichtung 9 drehbar an dem Heizelement 1 angebracht
werden.
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Außerdem können an
dem Heizelement 1 Innenkontakte 8 vorgesehen werden,
wogegen in diesem Falle in dem winkligen Anpassungselement 11 komplementäre Außenanschlüsse 4 vorgesehen sein
würden.
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An
dem schalenförmigen
Element 11 kann auch ein durch eine Umfangsnut 18 oder
dergleichen gebildetes Sicherheitsmerkmal vorgesehen und eingerichtet
sein, um mit einer an dem kastenförmigen Element 9 vorgesehenen
festen Prüfeinrichtung 19 zusammenzuwirken.
Diese Umfangsnut 18 besitzt eine begrenzte winklige Ausdehnung,
z.B. 90°,
die durch gegenüber
liegende Ansätze 20 begrenzt
wird, die eingerichtet sind, um als eine entsprechende winklige
Endanschlageinrichtung zu wirken, wenn sie an der Prüfeinrichtung 19 anliegen.
Diese Anordnung 18–20 ist
dadurch wirksam, dass verhindert wird, dass die flexiblen Zuleitungen 10 übermäßigen, zufälligen Torsionsbelastungen
ausgesetzt sind, so dass deren zweckmäßiger Betriebszustand gewährleistet
wird.