DE610471C

DE610471C - Elektrisch beheizte Vorrichtung

Info

Publication number: DE610471C
Application number: DER87451D
Authority: DE
Original assignee: Rheinisch Westfaelisches Elektrizitaetswerk AG
Current assignee: RWE AG
Priority date: 1933-03-09
Filing date: 1933-03-09
Publication date: 1935-03-11

Description

Das Anheizen der elektrisch beheizten, Vorrichtungen zum Kochen, Braten und Backen erfolgt bisher mit der größten durch den Regelschalter einstellbaren Beheizungsstufe, also mit der stärksten Beheizung für den Dauerbetrieb. Die Anheizzeit ist daher unverhältnismäßig lang, was sich besonders bei elektrischen Kochherden dann bemerkbar macht, wenn der eigentliche! Koch- oder Brat-Vorgang an sich nur kurze Zeit erfordert. Es ist schon vorgeschlagen worden, für das Anheizen einen Teil des Heizwiderstandes einer Kochplatte kurzzuschließen, um dadurch in dem verbleibenden Teil des Heizwiderstandes eine übergroße Stromstärke zu erzeugen und eine höhere Heizleistung zu erzielen als der größten Regelstufe für den Dauerbetrieb entspricht. Damit wurde indessen nur eine völlig unzureichende Erhöhung der Beheizung erzielt, und zwar unter unerwünschter ungleichmäßiger Erwärmung der Kochplatte.

Nach der Erfindung wird die Vorrichtung zum Kochen, Braten oder Backen mit einer Einrichtung versehen, durch welche für die Anheizzeit eine übergroße Leistung mittels ihres gesamten Heizwiderstandes erzeugt werden kann, d. h. eine Leistung, welche die Vorrichtung zerstören würde, wenn man sie für den Dauerbetrieb benutzte. Bevor eine Zerstörung eintreten kann, wird deshalb in beliebiger an sich bekannter Weise, beispielsweise mittels eines Thermostaten, eine Abschaltung oder Umschaltung vorgenommen.
Man versieht die Kochvorrichtung beispielsweise mit einer Einrichtung, durch welche der Heizwiderstand an eine Spannung gelegt werden kann, die wesentlich höher ist als die für den Dauerbetrieb bestimmte. Dazu kann ein Schalter dienen, der den Widerstand für das Anheizen an zwei Außenleiter und für den Dauerbetrieb an einen Außenleiter und einen Mittelleiter legt. Es kann aber auch zu dem gleichen Zweck der Heizwiderstand für das Anheizen in so viele parallel geschaltete Teile zerlegt werden, daß sich bei; der Betriebsspannung die gewünschte Gesamtüberlastung ergibt, oder es kann ein Transformator zur Erzeugung der Überlastung dienen. Die zur Erzeugung der Überlastung für das Anheizen dienende Vorrichtung kann so eingerichtet sein, daß sie die Kochvorrichtung nach dem Anheizen abschaltet, so daß dann erst die gewünschte weitere Einschaltung für den Dauerbetrieb in der üblichen Weise mittels eines Regelschalters erfolgt. Man kann aber die Schaltvorrichtung für das Anheizen derart mit dem Regelschalter vereinigen', daß sich zunächst eine Überlastung ergibt tmd bei Beendigung der Anheizperiode eine selbsttätige Umschaltung auf die schon im voraus durch den Regelschalter eingestellte Heizstufe.

In der Zeichnung sind beispielsweise mehrere Ausführungsformen der Schaltungen bzw. des Schalters' dargestellt. Es zeigen:

Fig. ι bis 13 verschiedene Anordnungen für eine Kochplatte, deren Widerstände an zwei Außenleiter angeschlossen werden können,

Fig. 14 eine Heizvorrichtung mit Regeltransformator. "

Nach Fig. ι sind zwei Heizwiderstände α, b vorhanden,'»die,· wie bekannt,, in verschiedener Weise an den. Außenleiter R und den Mittelkiter O₁ z. B. einen Phasenleiter und den NuIlleiter eines Dreiphasennetzes, angeschlossen werden können. Erfindungsgemäß ist auch ein zweiter Außenleiter 6* zu dem Schalter geführt, so daß für das Aufheizen der Platte auch dieser benutzt werden kann. Der Außeiileiter S enthält einen Thermostaten d und den von ihm bedienten selbsttätigen Schalter e. In den Fig. 2 bis 4 sind die verschiedenen üblichen Schalterstellungen dargestellt. Nach Fig. 2 sind die beiden Widerstände a, b ig parallel geschaltet. Es ist das die Stellung der höchsten normalen Belastung. Nach Fig. 3 ist nur der Widerstand α eingeschaltet zur Erzielung einer mittleren Belastung. Nach Fig. 4 sind die beiden Widerstände a, b zwischen den Außenleiter R und den Mittelleiter O hintereinandergeschaltet, zur Erzeugung der geringsten Belastung, die beispielsweise für das Weiterkochen oder Warmhalten benutzt wird. Fig. 5 zeigt die neue Schaltung für das Aufz5 heizen der Platte. Die beiden Widerstände a und b sind hier parallel zwischen die beiden Außenleiter R und 6" geschaltet. Dabei ergibt sieh beispielsweise bei einem Anschluß an ein 3S0/220 Volt-Netz die dreifache Belastung der gemäß Fig. 2 sonst erzielbaren Höchstbelastung. Die Anheizzeit wird damit auf etwa ¹Jg herabgesetzt.

Die erhöhte Belastung vermag der Heizdraht, ohne Schaden zu erleiden, zu ertragen, wenn er rechtzeitig abgeschaltet wird. Das könnte durch einen den jeweiligen Verhältnissen angepaßten Zeitschalter erfolgen. Selbsttätig paßt sich die Einrichtung veränderlichen Verhältnissen, insbesondere Spannungsschwankungen, an, wenn, wie beim Ausführungsbeispiel, ein Thermostat d verwendet wird, der bei Erreichung der gewünschten Temperatur den selbsttätigen Schalter e auslöst. Nach dem selbsttätigen Abschalten des Außenleiters ^S" wird dann der Schalter c auf die gewünschte Betriebsstellung, beispielsweise eine der Stellungen nach den Figuren 2 bis 4, eingestellt. Der zum Ein- und Ausschalten der Kochplatte dienende Schalter c ist bei dem Ausführungsbeispiel selbst auch mit einer Kontaktvorrichtung für die Einschaltung des zweiten Außenleiters versehen. In Fig. 6 ist statt des selbsttätigen Schalters e ein selbsttätiger Umschalter e vorgesehen, welcher beim Abschalten des Außenleiters 6" den Mittelleiter 0 einschaltet. Es ergibt sich dann ohne weiteres die normale Höchstbelastung gemäß Fig. 2. ■ Man kann aber die Anordnung auch so treffen, daß jede der für die Weiterbenutzung der Kochplatte gewünschten Schaltungen schon vor dem Aufheizen eingestellt werden kann, so daß nach dem Abschalten des zweiten Außenleiters ohne weiteres die nach den jeweiligen Verhältnissen erwünschte Schaltung der Kochplattenwiderstände besteht. Ein Beispiel hierfür ist in den Fig. 7 bis 9 dargestellt. Zwischen dem Schalter c und den Heizwiderständen a, b- ist hier ein selbsttätig wirkender, durch einen Thermostaten auszulösender Doppelschalter f angeordnet. Die drei Figuren zeigen die drei verschiedenen Normalstellungen, wobei jeweils die ausgezogenen Linien des Schalters f dessen Aufheizstellung und die punktierten Linien dessen Stellung für den weiteren Betrieb angeben. Fig. 7 zeigt die der Fig. 2 entsprechende Einstellung des Schalters c für höchste Normalbelastung. Solange dabei der Schalter/ in der durch die ausgezogenen Linien gekennzeichnetem Stellung ist, sind die beiden Widerstände a, b parallel zwischen die Außenleiter R₁ S eingeschaltet. Wird der Schalter / infolge der Wirkung des Thermostaten d umgestellt, so daß die punktiert dargestellten Verbindungen in Betracht kommen, so sind die Heizwiderstände α, b zwischen den Außenleiter R und den Mittelleiter 0 parallel geschaltet. Die Stellung des Schalters nach Fig. 8 entspricht der Einschaltung auf Mittelbelastung gemäß Fig. 3. Bei der Stellung des Schalters f auf Anheizen sind wiederum die beiden Widerstände α und b parallel zwischen die beiden Außenleiter R₁ S geschaltet. Nach der selbsttätigen Umstellung des Schalters f ist nur der Heizwiderstand α zwischen den Außenleiter R und den Mittelleiter O eingeschaltet. Die Stellung des Schalters c nach Fig. 9· entspricht der Einstellung für kleinste Belastung, die in Fig. 4 angegeben ist.. Ist bei dieser Stellung des Schalters c der Schalter f auf Anheizen gestellt, so sind wiederum die beiden Widerstände a, b parallel zwischen die Außenleiter geschaltet. Nach dem selbsttätigen Umstellen des Schalters / sind die Widerstände hintereinander zwischen den Außenleiter R und den Mittelleiter 0 geschaltet. Der Thermostat d kann in den Außenleiter »S¹ oder auch in die zum Verbindungspunkt der beiden Widerstände a, b führende Leitung, also hinter die Schalter, eingebaut sein. Die letztere Anordnung hat den Vorteil, daß der Thermostat bei einer vor dem Aufheizen bestehenden geringeren Belastung ebenso wie die Kochplatte schon vorgewärmt ist.

Hat man nur eine Spannung zur Verfügung, so kann man eine weitere Unterteilung der Widerstände öder ein Anzapfen der Widerstände vornehmen, um bei der bestehenden Spannung eine Überlastung des Widerstandes herbeizuführen. Man.kann auch mittels eines Zwischentransformators die Spannung für das

Aufheizen -erhöhen. Will man keins dieser Mittel benutzen, so kann man die Anordnung gemäß Fig. io und il verwenden und dabei die Widerstände so bemessen, daß sie bei einer Einstellung des Schalters c gemäß Fig. Ii überlastet sind. Diese Stellung dient dann zum Aufheizen. Zweckmäßig werden die Widerstände so gewählt, daß zwar zur Abkürzung der Aufheizzeit eine Überlastung vorhanden ist, deren Dauer aber nicht allzu kurz bemessen zu werden braucht. Auch in diesem Falle schaltet aber der mit Thermostat d versehene selbsttätige Schalter e rechtzeitig ab, bevor die Kochplatte Schaden leidet. Will man die Anheizzeit vom kalten Zustand der beheizten Vorrichtung, z. B. der Kochplatte, bis zum Erreichen der eben noch zulässigen Höchtsgrenze ausdehnen, d. h. die Auslösecharakteristik des Thermostaten genau der Erwärmungscharakteristik der Heiz widerstände anpassen, so muß der Thermostat auch schon während des normalen Betriebes je nach Leistungsaufnahme der Heizwiderstände und der damit verbundenen Erwärmung der Platte erwärmt werden, obwohl er noch nicht vom Strom durchflossen wird. Das kann man gemäß Fig. 12 dadurch erreichen, daß man .den Metallmantel g des Thermostaten d mit dem Metallmantel h der beheizten Vorrichtung, beispielsweise der Kochplatte, metallisch verbindet und dadurch einen Wärmeübergang ermöglicht. In dem Metallmantel g ist der Thermostat isoliert angeordnet. Gegebenenfalls könnte man den Thermostaten auch so anbringen, daß er überhaupt nicht vom: Strom durchflossen, sondern nur durch Wärmeleitung erwärmt wird.

Nach Fig. 13 ist mit jedem Widerstand« bzw. b ein Thermostat d_t bzw. d₂ in Reihe geschaltet. Die beiden Thermostaten wirken beide auf den Schalter e, und es wird dadurch erreicht, daß bei jeder Schaltung ein für die Auslösung in Betracht kommender Thermostat vom Strom durchflossen wird. Fig. 14 zeigt ein Beispiel für den Anschluß eines Heizwiderstandes an einen Spannungsregler %, mit welchem die Belastung, des Heizwiderstandes α geregelt werden kann. Auch hier sind zwei Thermostaten d_lt d₂ und ein selbsttätig wirkender Schalter ^₁ vorgesehen, der hier doppelpoHg ausgeführt ist, weil ein Anschluß an zwei Außenleiter R, S besteht. Die Auslösecharakteristik der Thermostaten muß der Erwärmungscharakteristik des Heiz-Widerstandes angepaßt sein. Dadurch, daß der Spannungsregler i hinter dem selbsttätigen Schalter angeschlossen ist, braucht auch dieser nicht für eine Dauerleistung, welche der beim Aufheizen in Betracht kommenden Höchstbelastung entspricht, bemessen zu sein. Es genügt ein Spannungsregler für· kleinere Leistung, wenn nur dafür gesorgt ist, daß seine Erwärmungscharakteristik im Schutzbereich des Thermostaten liegt. Bei dieser Schaltung kann der Heizwiderstand sehr kräftig bemessen sein, da nur ein Widerstand benötigt wird und nicht zwei verschiedene Widerstände, wie bei den üblichen, in den anderen Figuren dargestellten Ausführungen. Trotzdem ist jede gewünschte Änderung der Leistungsaufnahme bis zur Höchstbelastung möglich. Zweckmäßig ist die Nennspannung der Platte bei dieser Anordnung kleiner als die Netzspannung, damit man möglichst starke Widerstandsdrähte verwenden kann.

Claims

Patentansprüche:

1. Zum Anheizen zeitlich beschränkt überlastbare elektrische Vorrichtung zum Kochen bzw. Braten oder Backen, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Benutzung des gesamten Heizwiderstandes für die Überlastung.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, durch welche der Heizwiderstand zum Zwecke der Überlastung an eine Spannung gelegt werden kann, die höher ist als die für den Dauerbetrieb verwendete.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, go gekennzeichnet durch eine Einrichtung, mittels welcher der Heizwiderstand zum Zwecke der Überlastung zwischen die Außenleiter und für den Dauerbetrieb zwischen den Mittelleiter und einen Außenleiter des Netzes geschaltet wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwiderstände so bemessen sind, daß bei ihrer Parallelschaltung bei einem oder bei allen überlastung eintritt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Transformator zur Erzeugung einer Überspannung für die Heizwiderstände versehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis Si gekennzeichnet durch einen oder mehrere Thermostaten, welche die Überlastung abschalten, bevor sie dem Heizelement gefährlich wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostat von der Heizvorrichtung getrennt angeordnet ist, aber etwa die gleiche Erwärmungscharakteristik aufweist wie diese.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stromkreis eines jeden Heizwiderstandes (a, b) ein Thermostat (d) angeordnet ist.

9. Vorrichtung tfach Anspruch 6 bis 8, • gekennzeichnet durch einen vom Thermo-

staten betätigten Umschalter (^₁), welcher die Heizwiderstände (a, b) nach dem Aufheizen auf eine im voraus durch den Betriebsschalter (c) eingestellte Dauerschal-, tung umschaltet.

ι o. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß · der Umschalter (f) zwischen dem Betriebsschalter (c) und den Heizwiderständen (α, b) angeordnet und mehrpolig ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostat (d) in_die vom Umschalter zum Verbindungspunkt der Heizwiderstände (a, V) führende Leitung eingeschaltet ist.

" 12. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand (ß) an einen Regeltransformator (i) angeschlossen ist, in dessen Zuleitungen Thermostaten (^₁,- d%) eingeschaltet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1 für den Anschluß an ein Netz mit nur einer Spannung, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Nennspannung kleiner ist als die Netzspannung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen