DE3610968C2 - Blockiervorrichtung für die Tür einer Waschmaschine, insbesondere einer Haushaltswaschmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Blockiervorrichtung für die Tür einer Waschmaschine, insbesondere einer Haushalts­ waschmaschine,
mit einem tragenden Gehäuse,
mit einem in dem Gehäuse gehalterten als Kaltleiter (PTC-Element) ausgebildeten Widerstandsheizelement, das beim Einschalten der Waschmaschine mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt wird und sich erwärmt,
mit einem Bimetall-Betätigungselement, das mit einer Fläche des Widerstandsheizelements derart in Kontakt steht, daß beim Erwärmen des Widerstandsheizelements dessen Temperatur und die Temperatur des Bimetall-Betäti­ gungselements während einer Anfangsperiode schnell anstei­ gen und während einer sich daran anschließenden Periode langsamer ansteigen, wobei das Bimetall-Betätigungselement aufgrund seiner Erwärmung derart verformt wird, daß es die Bewegung eines Blockierorgans bewirkt, durch das das Öff­ nen der Tür verhinderbar ist,
sowie mit wenigstens einem Bimetall-Steuerelement, das über ein leitfähiges Zwischenelement elektrisch mit der anderen Seite des Widerstandsheizelements verbunden ist und das bei seiner Erwärmung eine Verformung erfährt, de­ ren Wirkung derjenigen der Verformung des Bimetall-Betäti­ gungselements entgegengesetzt ist.

Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise durch die DE 27 08 086 bekannt. Sie umfaßt ein als Bimetallelement ausgebildetes Betätigungsglied sowie ein ebenfalls als Bimetallelement ausgebildetes Kompensationsglied. Das Bimetall-Kompensationsglied ist derart geformt und angeordnet, daß es vorwiegend mit der inneren "Umgebungsluft" des Gehäuses der Vorrichtung in thermischem Kontakt steht: Seine Temperatur folgt deshalb mehr der Entwicklung der Umgebungstemperatur als den Tem­ peraturänderungen des das Widerstandsheizelement bilden­ den PTC-Plättchens.

Ein großer Nachteil dieser bekannten Vorrichtung besteht darin, daß die Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt, in dem die Waschmaschine ausgeschaltet wird, und dem Zeitpunkt, in dem die Tür sich öffnen läßt, stark variiert und umso größer ist, je größer das Zeitintervall ist, das den Zeit­ punkt, in dem die Blockiervorrichtung wirksam wird, von dem Zeitpunkt trennt, in dem die Vorrichtung ausgeschaltet wird. Wenn die Maschine nach einer vergleichsweise langen Betriebsdauer ausgeschaltet wird, kann es also geschehen, daß man einige Sekunden oder gar einige Minuten warten muß, bis die Tür sich öffnen läßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsge­ mäße Blockiervorrichtung so weiterzubilden, daß der voran­ gehend beschriebene Nachteil bekannter Blockiervorrichtun­ gen nicht auftritt.

Ausgehend von einer Blockiervorrichtung der eingangs be­ schriebenen Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das leitfähige Zwischenelement in dem Betriebstemperaturbe­ reich des genannten Widerstandsheizelements keine wesent­ liche Verformung erleidet und eine solche Formgebung und eine solche thermische Kapazität besitzt, daß das wenig­ stens eine Bimetall-Steuerelement sich aufgrund der Erwär­ mung des Widerstandsheizelements mit einer gegenüber der Erwärmung des Bimetall-Betätigungselements vorbestimmten Verzögerung und anschließend mit einer Dynamik erwärmt, die der Dynamik langsamen Wachstums der Temperatur des Bimetall-Betätigungselements entspricht, und daß die ge­ nannte Verzögerung im wesentlichen die gleiche Größenord­ nung hat wie die Anfangsperiode langsamen Wachstums der Temperatur des Widerstandsheizelements.

Aufgrund dieser Merkmale ist die Verzögerung zwischen dem Ausschalten der Waschmaschine und dem Zeitpunkt, in dem die Tür sich öffnen läßt, praktisch konstant und insbeson­ dere unabhängig von der Zeit, die zwischen dem Einschalten und dem Ausschalten der Blockiervorrichtung vergangen ist.

Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnungen nä­ her erläutert:

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausfüh­ rungsbeispiels der Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 zeigt einen Schnitt entsprechend der Linie II-II von Fig. 1,

Fig. 3 und 4 zeigen die Vorrichtung in zwei verschiedenen Betriebszuständen, wobei die Darstellung derjenigen von Fig. 2 entspricht,

Fig. 5 zeigt eine Einzelheit von Fig. 2 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 6 zeigt eine Draufsicht entsprechend dem Pfeil VI von Fig. 5,

Fig. 7 zeigt eine Reihe karthesischer Diagramme zur Er­ läuterung der Funktion der Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt ein Gehäuse 1 aus Isoliermaterial, das aus einem Behälter 2 und einem Abdeckelement 3 be­ steht. Mit 4 ist ein relativ zu dem Gehäuse 1 verschieb­ bares Organ bezeichnet, das den Riegel zum Öffnen und Schließen der Tür einer (nicht dargestellen) Waschmaschi­ ne, z. B. einer Haushaltswaschmaschine, bildet.

Drei elektrische Kontaktorgane in Form von Lamellen 5, 6 und 7 sind im Innern des Behälters 2 fixiert und ragen durch in einer seiner Wandungen vorgesehenen Schlitzen in der in Fig. 1 dargestellten Weise nach außen. Der Kontakt 5 ist mit elektrischen Speisestromkreisen der Waschmaschi­ ne verbindbar. Der Kontakt 6 ist mit einem der Leiter der Leitung für die Stromversorgung der Waschmaschine verbind­ bar, während der Kontakt 7 mit dem anderen Leiter dieser Leitung verbindbar ist.

Der Lamellenkontakt 7 ist auf der Innenseite der Bodenwan­ dung des Behälters 2 fixiert. Durch eine entsprechende Öffnung in der Bodenwandung des Behälters 2 ist eine Ein­ stellschraube 8 in der aus Fig. 2 bis 5 erkennbaren Weise in den Kontakt 6 eingeschraubt. In gleichen Abständen von der Achse der Schraube 8 und von der Innenseite der Bo­ denwandung des Behälters 2 erstrecken sich vier parallele Ansätze 9. Mit 10a, 10b und 10c sind Bimetall-Steuerele­ mente bezeichnet, die im wesentlichen die Form rechtecki­ ger Zungen mit einem verdickten Mittelteil (Fig. 5 und 6) haben und die sich an der Einstellschraube 8 abstützen. Wie insbesondere aus Fig. 5 hervorgeht, verlaufen diese Bimetallelemente zwischen Paaren von Ansätzen 9.

Mit 11 ist ein Metallelement bezeichnet, das sich auf den Bimetall-Steuerelementen 10a, 10b, 10c abstützt. Das Metallelement 11 besitzt - ähnlich wie die Bimetall-Steuerelemente 10a, 10b, 10c - eine im wesentlichen rechteckige Form mit einem verdickten Mittelteil. An den Enden des Metallelements 11 sind beispielsweise durch Formprägen Ansätze 11a ausgebildet mit denen es sich gegen die Bimetall-Steuerelemente 10a, 10b, 10c abstützt. Die nach oben weisende Seite des Metallelements 11 besitzt eine Reihe von Erhebungen die in Fig. 5 und 6 mit 11b bezeichnet sind.

Das Metallelement 11 besteht aus einen elektrisch leitfähigen Material mit großer spezifischer Leitfähigkeit und großem thermischem Widerstand, z. B. aus Stahl.

Auf dem leitfähigen Metallelement 11 ist ein Plättchen 12 aus Widerstandsmaterial mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC-Element) angeordnet. Der Durchmesser dieses Plättchens 12 ist so gewählt, daß sie sich mit einem gewissem Spiel relativ zu den Ansätzen 9 (Fig. 5 und 6) bewegen kann. Wie aus der folgenden Beschreibung ersichtlich wird, dient dieses PTC-Element 12 als Heizelement und wird beim Einschalten der Waschmaschine mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt.

Mit 14 ist ein Bimetall-Betätigungselement bezeichnet, das mit einem Endbereich zwischen der Kontaktlamelle 7 und einer inneren Schulter des Behälters 2 eingespannt ist. Dieses Bimetall-Betätigungselement 14 erstreckt sich oberhalb des PTC-Elements 12 und über dieses hinaus und ist vorzugsweise derart vorgespannt, daß es dieses Heizelement 12 in Richtung der Einstellschraube 8 drückt.

Mit 15 ist eine Metallamelle bezeichnet, die mit einem Ende durch eine Schraube 16 an dem Lamellenkontakt 7 befestigt ist. Diese Metallamelle 15 ist länger als das Bimetall-Betätigungselement 14. Die Metallamelle 15 besitzt eine zentrale Öffnung 15a, durch die das freie Ende des Bimetall-Betätigungselements 14 hindurchragen kann.

Mit 17 ist eine Feder bezeichnet, die mit einem Ende an dem freien Ende des Bimetall-Betätigungselements 14 verankert ist und deren anderes Ende mit der Metall-Lamelle 15 verbunden ist. Letz­ tere besitzt einen Kontakt 15b, der mit einem entsprechen­ den Kontakt 5a der Anschlußlamelle 5 zusammenarbeiten kann.

Im Innern des Behälters 2 ist ein Stift 18 in einer in diesem Behälter angebrachten Öffnung 19 in einer Richtung verschiebbar, die senkrecht zur Bewegungsrichtung des Rie­ gels 4 verläuft. Der Stift 18 kann eine in Fig. 2 darge­ stellte zurückgezogene Ruheposition einnehmen sowie eine in Fig. 3 und 4 dargestellte ausgefahrene Arbeitsposition, in der er in eine in dem Riegel 4 angebrachte Öffnung 4a derart eingreift, daß eine Verschiebung dieses Riegels 4 verhindert wird.

In dem Stift 18 ist eine Kerbe 18a angebracht, in die das freie Ende der Metall-Lamelle 15 eingreifen kann.

Fig. 2 zeigt die Vorrichtung gemäß der Erfindung in Ruhe­ stellung: Die Bimetall-Steuerelemente 10a, 10b, 10c sind im wesentlichen eben, die Metall-Lamelle 15 ist nicht verformt und hält den Stift 18 in der zurückgezogenen Ruheposition. Außerdem ist der Kontakt 15b Metall-Lamelle 15 von dem von der Kontaktlamelle 5 getragenen zugeordneten festen Kon­ takt 5a entfernt. Das Bimetall-Betätigungselement 14 ist nach oben gewölbt.

Wenn die Waschmaschine aktiviert, d. h. an das elektrische Stromnetz angeschaltet wird, fließt ein Strom durch die Kontaktlamelle 7, das Bimetall-Betätigungselement 14, das PTC-Element 12, das leitfähige Zwischenelement 11, die Bimetall-Steuerelemente 10a, 10b, 10c, die Einstellschrau­ be 8 und den Lamellenkontakt 6. Die Temperatur des PTC- Elements 12 steigt zunächst rasch, dann langsamer an, wobei sie einem stabilen Zustand zustrebt. Die Temperatur des Metall-Betätigungselements 14 steigt im wesentlichen in der gleichen Weise an, da es in engem thermischem Kontakt mit dem PTC-Element 12 steht.

Das obere karthesische Diagramm in Fig. 7 zeigt eine Kur­ ve, die im wesentlichen der Temperatur des Bimetall-Betä­ tigungselements 14 entspricht, in Abhängigkeit von der auf der Abszissenachse aufgetragenen Zeit t. Mit t₀ ist der Einschaltzeitpunkt der Waschmaschine und damit der Zeit­ punkt bezeichnet, in dem der Stromfluß durch die Lamellen­ kontakte 6 und 7 begonnen hat. Zwischen dem Zeitpunkt t₀ und dem Zeitpunkt t₁ steigt die Temperatur des Bimetall-Betätigungs­ elements 14 recht schnell an, wie dies durch den anstei­ genden Teil der Kurve A in Fig. 7 angedeutet ist. Das Bi­ metall-Betätigungselement 14 verformt sich deshalb, wobei es von der in Fig. 2 dargestellten Form in die in Fig. 3 dargestellte Form übergeht: Über die Feder 17 wird die Metall-La­ melle 15 nach oben gedrückt. Die Kontakte 5a und 5b tref­ fen zusammen und der Stift 18 greift in die Öffnung 4a des Riegels 4 ein, der somit in der Position gehalten wird, in der er die Tür der Waschmaschine in ihrer Schließposition blockiert.

Der Verlauf der Kurve A in Fig. 7 ist qualitativ kenn­ zeichnend für den raschen zeitlichen Bewegungsablauf des freien Endes des Bimetall-Betätigungselements 14, da diese Bewegung in ihrem zeitlichen Verlauf der Temperatur des Bimetall-Betätigungselement 14 proportional ist. Das konstante Niveau S_i repräsentiert die Position (die Temperatur des Bimetall-Betätigungs­ elements 14 bei der die Metall-Lamelle 15 infolge des Schnappeffekts der Feder 17 von der Ruheposition (Fig. 2) in die Arbeitsposition (Fig. 3) übergeht. Das Intervall Ti zwi­ schen dem Zeitpunkt t₀ der Aktivierung der Waschmaschine und dem Zeitpunkt ts des Umschnappens der Metall-Lamelle 15 repräsentiert die sogenannte "Eingreifzeit" der Vorrich­ tung gemäß der Erfindung.

Nach dem Zeitpunkt t₁ würde die Temperatur des Bimetall- Betätigungselements 14 zu einem langsameren Anstieg in Richtung auf einen thermischen Stabilitätszustand tendie­ ren, wie er durch in Fig. 7 gestrichelt dargestellte Kurve A′ angedeutet ist. Wenn das Bimetall-Betätigungselement 14 sich in der durch diese Kurve A angedeuteten Weise wei­ ter erwärmen würde, wäre die Verzögerungszeit zwischen dem Ausschalten der Waschmaschine und dem Zeitpunkt, in dem die Blockiervorrichtung die Tür freigibt, so daß diese sich öffnen läßt, eine mit der Einschaltdauer der Wasch­ maschine anwachsende Funktion. Wenn somit die Waschmaschi­ ne beispielsweise im Zeitpunkt t₂ ausgeschaltet würde, würde die Temperatur des Bimetall-Betätigungselement 14, das nun nicht mehr vom Strom durchflossen wird, nach der in Fig. 7 gestrichelt dargestellten Kurve B abfallen, und die Metall-Lamel­ le 15 würde im Zeitpunkt t₃ in die Ruheposition zurückkeh­ ren, so daß die Tür geöffnet werden könnte. Wenn die Waschmaschine hingegen in dem auf den Zeitpunkt t₂ folgen­ den Zeitpunkt t₂′ ausgeschaltet würde, könnte die Tür erst im Zeitpunkt t₃′, d. h. mit einer Verzögerung T_r′ = t₃′-t₂′ geöffnet werden, die größer ist als die Verzögerung T_r = t₃-t₂.

Um die Verzögerung zwischen dem Ausschalten der Waschma­ schine und dem Zeitpunkt, in dem ein Wiederöffnen der Tür möglich ist, im wesentlichen konstant zu machen, sind die Bimetall-Steuerelemente 10a, 10b, 10c vorgesehen. Diese sind elektrisch und thermisch mit dem PTC-Element 12 über das leitfähige Zwischenelement 11 gekoppelt. Die Form und die thermische Kapazität des letzteren sind so gewählt, daß die Temperaturänderungen der Bimetall-Steuerelemente 10a, 10b, 10c den Temperaturänderungen des PTC-Elementes 12 und damit des Bimetall-Betätigungselements 14 mit einer Verzögerung, die im wesentlichen gleich t₁-t₀ ist, und mit einer ähnlichen Dynamik folgen. Sobald die Temperatur der Bimetall-Steuerelemente 10a, 10b, 10c anzusteigen beginnt, tendieren sie zu einer solchen Verformung (Fig. 4), daß sie der weiteren Verformung des Bimetall-Betätigungselementes 14 zur Bewegung des Stifts 18 entgegenwirken. In Fig. 7 zeigt die Kurve C den Verlauf der Temperatur der Bimetall-Steuerelemente 10a, 10b, 10c und damit die Größe ihrer Verformung in Ab­ hängigkeit von der Zeit t. Da zur Verschiebung des Stifts 18 die Verformung der Bimetall-Steuerelementes 10a, 10b, 10c, wie er­ wähnt, in einer Richtung wirkt die der Verformung des Bimetall-Betätigungselements 14 entgegengesetzt ist, besteht die Wirkung der Bimetall-Steuerelemete 10a, 10b, 10c in der Praxis dar­ in, die Charakteristik A-A′ des Bimetall-Betätigungselements 14 in die Charakteristik A-A′′ (Fig. 7) umzuwandeln: Ausgehend von dem Zeitpunkt t₁ verläuft die thermische Kennlinie A′′ des von den Bimetallelementen 14 und 10a, 10b, 10c gebildeten Kom­ plexes praktisch parallel zur Zeitachse t. Infolgedessen wird die Verzögerung zwischen dem Ausschalten der Wasch­ maschine und dem Zeitpunkt, in dem die Tür sich öffnen läßt, im wesentlichen konstant.

Man erreicht dies durch die Anordnung der Bimetall-Steuer­ elemente 10a, 10b, 10c, die dem PTC-Element 12 zugewandt und über das leitfähige Zwischenelement 11 elektrisch und thermisch mit diesem gekoppelt sind. Dieses Zwischenele­ ment 11 entspricht vom thermischen Standpunkt aus betrach­ tet im wesentlichen dem "Serienwiderstand" einer "Paral­ lelkapazität", d. h. in der elektrischen Analogie ent­ spricht es im wesentlichen einem RC-Verzögerungsglied.

Aufgrund ihrer Dimensionierung und ihrer Positionierung tendieren die Bimetall-Steuerelemente 10a, 10b, 10c in der Zeitspanne, in der die Waschmaschine in Betrieb ist und die Elemente mithin von Strom durchflossen werden, dazu, sich auf einer zwischen der Temperatur des PTC-Elements 12 und der Temperatur des Behälters 2 liegenden Zwischentem­ peratur zu stabilisieren.

Bei dem in den Zeichnungen dargestellten und in der voran­ gehenden Beschreibung erläuterten Ausführungsbeispiel wer­ den drei Bimetall-Steuerelemente 10a, 10b, 10c verwendet. Die Blockier­ vorrichtung gemäß der Erfindung kann selbstverständlich auch mit nur einem solchen Bimetall-Steuerelement ausge­ stattet sein. Die Verwendung zweier oder mehrerer Elemente kann jedoch von Vorteil sein, da man mit ihnen eine größere Auslenkung erzielen kann.

Claims (4)

1. Blockiervorrichtung für die Tür einer Waschmaschine mit einem tragenden Gehäuse,
mit einem in dem Gehäuse gehalterten als Kaltleiter (PTC-Element) ausgebildeten Widerstandsheiz­ element das beim Einschalten der Waschmaschine mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt wird und sich erwärmt,
mit einem Bimetall-Betätigungselement, das mit ei­ ner Fläche des Widerstandsheizelements derart in Kon­ takt steht, daß beim Erwärmen des Widerstandsheizelements dessen Temperatur und die Temperatur des Bimetall- Betätigungselements während einer Anfangsperiode (t₁-t₀) schnell ansteigen und während einer sich daran anschließenden Periode (t < t₁) langsamer ansteigen, wobei das Bimetall-Betätigungselement aufgrund seiner Erwärmung derart verformt wird, daß es die Bewegung eines Blockierorgans bewirkt, durch das das Öffnen der Tür verhinderbar ist,
sowie mit wenigstens einem Bimetall-Steuerelement, das über ein leitfähiges Zwischenelement elektrisch mit der anderen Seite des Widerstandsheizele­ ments verbunden ist und das bei seiner Erwärmung eine Verformung erfährt, deren Wirkung derjenigen der Verfor­ mung des Bimetall-Betätigungselements entgegengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das leitfähige Zwischenelement (11) in dem Be­ triebstemperaturbereich des Widerstandsheizele­ ments (12) keine wesentliche Verformung erleidet und eine solche Formgebung und eine solche thermische Kapazität besitzt, daß wenigstens ein Bimetall-Steuerelement (10a, 10b, 10c) sich aufgrund der Erwärmung des Wider­ standsheizelements (12) mit einer gegenüber der Erwärmung des Bimetall-Betätigungselements (14) vorbestimmten Ver­ zögerung und anschließend mit einer Dynamik (C) erwärmt, die der Dynamik langsamen Wachstums (A′) der Temperatur des Bimetall-Betätigungselements (14) entspricht,
und daß die genannte Verzögerung im wesentlichen die gleiche Größenordnung hat wie die Anfangsperiode (t₁-t₀) langsamen Wachstums der Temperatur des Widerstandsheizele­ ments (12).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Zwischenelement (11) von einer Metall- Lamelle gebildet ist, die auf einer Seite erste Ansätze (11a) besitzt, mit denen sie sich auf das genannte in wenigstens einem Exemplar vorgesehene Bimetall-Steuerele­ ment (10a, 10b, 10c) abstützt, und daß auf der anderen Seite der Metallamelle (11) zweite Ansätze (11b) vorgese­ hen sind, gegen die sich das Widerstandsheizelement (12) abstützt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Zwischenelement (11) aus elektrisch leitfähigem Material mit hoher spezifischer Wärme und großem thermischen Widerstand besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt drei aneinander angrenzende Bimetall-Steuerelemente (10a, 10b, 10c) vor­ gesehen sind.