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Einrichtung zur Regelung von Heizanlagen.
Im Patent Nr. 122780 ist eine Einrichtung beschrieben, bei der ein elektrisch heizbarer Dehnungs- körper das Einlassventil eines Heizkörpers oder Heizsystems beherrscht, so dass der Abschluss des Ein- lassventils durch Einschalten des elektrischen Stromes von Hand aus oder selbsttätig bewirkt werden kann. Diese Einrichtung kann also u. a. zum selbsttätigen Regeln von Heizkörpern oder ganzen Heizsystemen in Abhängigkeit von der Raumtemperatur verwendet werden, um die Raumtemperatur in gewissen Grenzen konstant zu halten.
Eine weitere Ausbildung der im Stammpatent beschriebenen Einrichtung besteht darin, dass der elektrisch heizbare Dehnungskörper aus einem starren Rohr besteht. Das hat den Vorteil, dass bei Auf- wendung ganz kleiner elektrischer Energiemenge beliebig grosse Kräfte ausgelöst werden. Die Bewegung des Ventils, das vom Dehnungskörper gesteuert wird, erfolgt somit zwangläufig mit absoluter Sicherheit.
Eine weitere Ausgestaltung der Anordnung nach dem Stammpatent besteht darin, dass bei ther- mostatisch gesteuerten Heizkörpern der ohnehin für die Steuerung des Heizmittelzuflusses vorhandene
Dehnungskörper gleichzeitig durch die elektrische Heizenergie beeinflusst wird, so dass die zusätzliche elektrische Regelung mit geringen Kosten ohne weitere Fehlerquellen erzielt wird.
Eine weitere Ausführung der im Stammpatent beschriebenen Erfindung besteht darin, dass der
Heizmittelzufluss zum Heizkörper bzw. Heizsystem nicht wie nach dem Stammpatent unmittelbar, sondern indirekt gesteuert wird, indem durch einen elektrisch heizbaren Dehnungskörper ein weiteres im Heizkörper hinter dem Einlassventil vorhandenes oder zu diesem Zweck besonders vorgesehenes Organ verstellt wird, das zur Steuerung des im Heizkörper bzw. Heizsystem fliessenden Heizmittelstromes dient und diesen derart drosselt, absperrt oder freigibt, dass der Einlassregler des Heizkörpers zum fallweisen
Drosseln, Absperren oder Öffnen des Einlassventils veranlasst wird.
Dort, wo eine thermostatisch Regelung der Heizmittelzufuhr nicht notwendig ist, wird die Erfin- dung nach dem Stammpatent Nr. 122780 derart ausgebildet, dass das elektrisch heizbare Dehnungsrohr in der Aussenluft angeordnet wird. Eine solche Anordnung ist u. a. dann notwendig, wenn der vorhandene
Heizkörperthermostat aus irgendeinem Grunde nicht gleichzeitig für die Unterbringung der elektrischen
Heizvorrichtung dienen kann.
Wird z. B. der thermostatisch Dehnungskörper innen und aussen von Dampf umspült oder steht kein geeigneter Raum für die Unterbringung der elektrischen Heizvorrichtung an diesem Dehnungs- körper zur Verfügung, so ist es von Vorteil, den elektrisch heizbaren Dehnungskörper im trockenen Luft- raum anzuordnen. Seine Wärmeverluste und damit sein Stromverbrauch werden dann geringer sein als bei einer Anordnung im nassen Dampfraum.
Um den Stromverbrauch für die elektrische Heizvorrichtung möglichst herabzusetzen, wird ferner der elektrische heizbare Dehnungskörper nicht unmittelbar der Luft ausgesetzt, sondern von einem
Gehäuse umhüllt. Dieses Gehäuse ist bei vielen Bauarten von Heizkörperthermostaten ohnehin vor- handen und wird nun im vorliegenden Fall auch als ein Isoliermittel für die elektrische Heizvorrichtung ausgenutzt.
Weiters ist es auch zweckmässig, die elektrische Heizvorrichtung im Luftsack, den das Innere des Dehnungsrohres bildet, anzuordnen. Dadurch wird nicht nur die elektrische Heizvorrichtung vor Feuchtigkeit geschützt, sondern die elektrisch erzeugte Wärme hat auch keinen andern Weg als den über
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das Dehnungsrohr, so dass kein Teil dieser Wärmemenge verlorengehen kann. Bei der Kleinheit der in
Betracht kommenden Energiemengen ist dieser Umstand wichtig.
Eine günstige Ausführungsform zur Erzielung geringen Energiebedarfes für die Erwärmung des
Dehnungskörpers auf elektrischem Wege besteht darin, den Dehnungskörper in an sich bekannter Weise aus einem Material mit hohem Wärmedehnungskoeffizienten, den Distanzhalter jedoch aus einem Material mit höherem Wärmedehnungskoeffizienten als Eisen herzustellen. Dies hat nachstehende Vorteile :
Bei einem Regler mit einem Dehnungskörper von bestimmter Kaltlänge !-etwa bei 0 C- ergibt sich ein gewisser Kalthub b des Ventils, der mit Rücksicht auf eventuelle Verschmutzungen der Ventilöffnung ein gewisses Mindestmass nicht unterschreiten soll.
Der so gewählte Kalthub legt bei diesem Regler die Differenz der Dehnungskoeffizienten Cf. 1-0 : 2 = a von Dehnungskörper und Distanzhalter fest.
Durch die elektrische Heizeinrichtung soll nun der Kalthub b mit einem Minimum an Energieaufwand überbrückt und die Abschlussstellung des Ventils auch bei kaltem Zustand des Heizkörpers erhalten werden. Für diesen letztgenannten Beharrungszustand wird eine gewisse Temperatur t, r des Dehnungskörpers nötig sein. Je höher diese Temperatur ist, desto mehr Wärmeenergie wird ständig dem Dehnungskörper zugeführt werden müssen. Dieser muss somit aus einem Material gemacht werden, das bei niedrigster Temperatur tx nach Überbrückung des gegebenen Kalthubes b die Abschlussstellung des Ventils auch bei kaltem Distanzhalter aufrechthält.
Betrachtet man zwei Regler mit derselben Kaltlänge l und demselben Kalthub b, bei denen der Dehnungskörper des einen Reglers den Ausdehnungskoeffizienten 0 und der andere den Ausdehnungskoeffizienten α'1 hat, so müssen, wenn die Temperaturen der Dehnungskörper, bei welchen diese den Ventilabschluss bewirken, mit t, für den einen Regler und t', für den andern bezeichnet werden, die Gleichungen bestehen :
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Aus den Gleichungen I und II folgt die Beziehung
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Aus der Gleichung III errechnet sich somit
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Es ergibt sich aus den Gleichungen IV und V
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gemacht wird.
Hieraus folgt, dass eine möglichst niedrige Abschlusstemperatur tx dann erreicht wird, wenn der Distanzhalter aus einem Material mit möglichst grosser Wärmedehnung, also möglichst grossem or, besteht.
Eisen als Material von relativ geringer Wärmedehnung wird man daher vorteilhaft nicht verwenden.
Die Zeichnung stellt beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dar.
Fig. 1 zeigt einen lotrechten Schnitt durch einen thermostatisch gesteuerten Heizkörper, der mit einem in dem horizontalen Schnitt aus Fig. 2 ersichtlichen, elektrisch heizbaren Dehnungskörper versehen ist. Fig. 3 stellt das Kontaktthermometer im elektrischen Heizstromkreis schematisch dar. Fig. 4
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nungsrohr und isoliertem Distanzrohr.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 wird das dem Heizkörper 2 zugeordnete Einlassventil 7 durch das Dehnungsrohr 3 selbsttätig so gesteuert, dass bei den Ausflussrohren 4 und 4'gerade kein Dampf austritt. Zu diesem Zwecke ist das Dehnungsrohr 3 mittels des Gewindes 5 einstellbar im Heizkörper angeordnet. Vor der Ventilkammer 6 zweigen zwei Dampfwege ab, u. zw. der Zuströmkanal 7 zum Heizkörper 2 und durch die Öffnung 8 der Kurzschlusskanal 9 zum Dehnungsrohr 3. Die Öffnung 8 wird durch ein Ventil 10 gesteuert, das unter dem Einfluss eines elektrisch heizbaren Dehnungskörpers 11 steht, der im kalten Zustand das Ventil 10 auf seinen Sitz drückt, so dass die Öffnung 8 verschlossen ist.
Bei dieser Stellung des Ventils 10 arbeitet der Heizkörper 2 unter dem Einfluss des Dehnungskörpers 3 auf kon-
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Im Dehnungsrohr 11 ist eine elektrische Heizspule 12 vorgesehen, die durch die Leitungen 1 : 3 und 14 in einen Stromkreis eingeschaltet ist, der durch das Kontaktthermometer 16 (Fig. 3) ein-oder ausgeschaltet wird. Steigt die Temperatur des Raumes, in dem das Kontaktthermometer untergebracht ist, bis auf eine gewisse Höhe, so wird der Stromkreis geschlossen, und die Heizspule 12 heizt das Dehnungs- rohr 11. Dieses dehnt sich aus, und durch die aus einem Material von geringerer Wärmedehnung bestehende
Stange 17 wird das Ventil 10 von seinem Sitz gehoben.
Die Öffnung 8 wird hiedurch frei und lässt Dampf aus der Ventilkammer 6 in den Kurzscr lusskanal 9 strömen. Dieser Dampf gelangt nun zum Dehnungs- körper 3 des Heizkörpers und erwärmt diesen, so dass das Einlassventil 1 sich seinem Sitz nähert. Die Heizwirkung des Heizkörpers wird hiebei mittelbar durch den elektrisch geheizten Dehnungskörper 11 herabgesetzt.
Ist die Raumtemperatur wieder gesunken, so öffnet das Kontaktthermometer 16 den Heizstromkreis, die Wirkung der Heizspule 12 hört auf, das Dehnungsrohr 11 kühlt sich ab und schliesst durch die Stange 17 wieder das Ventil 8, worauf der Dehnungskörper 3 wieder normal wirkt und den Heizdampfzufluss durch das Ventil 1 in der eingangs geschilderten Art selbsttätig steuert.
Um die Temperatur, bei der das Kontaktthermometer die Heizspule 12 in den Stromkreis einoder ausschaltet, verschieden hoch einstellen zu können, wird zweckmässig der Kontakt 16 von Hand aus verstellbar eingerichtet.
Ein besonderes, starres Dehnungsrohr 11 mit elektrischer Heizeinrichtung steuert hier einen Nebenschlussdampfweg und nimmt so mittelbar Einfluss auf die Funktion des den Heizmittelzufluss steuernden Dehnungsrohres 3.
Aus Fig. 2 ist auch ersichtlich, dass der elektrisch beheizte Dehnungskörper in einem Luftraum angeordnet ist und ausserhalb des Heizkörpers liegt, da seine Unterbringung im Dampfraum wegen des dann notwendigen Schutzes der elektrischen Heizapparatur gegen Nässe unvorteilhaft ist. Die Wärme- abgabe nach aussen an die das Rohr 11 umgebende Raumluft wird eine gewisse elektrische Energie bean- spruchen, die bedeutend herabgemindert werden kann, wenn die Anordnung in der in Fig. 4 dargestellten Weise getroffen wird.
Bei dieser Ausführung wild das Innere des Dehnungsrohres 3 eines thermostatisch gesteuerten Heizkörpers zur Unterbringung der elektrischen Heizeinrichtung 26, 27 verwendet. Das elektrisch beheizte Dehnungsrohr 3 ist in diesem Fall das den Heizmittelzufluss steuernde Dehnungsrohr. Der Dampfheizkörpermantel 33 umgibt das Dehnungsrohr 3 und schützt es gegen Abgabe der Wärme an die Aussenluft. Der elektrische Energieaufwand, der für die Erwärmung des Dehnungsrohres 3 in diesem Falle von der Stromquelle 15 aufgewendet werden muss, sobald das Kontaktthermometer seine Kontakte 24 und 25 schliesst, ist ein geringerer als bei der Einrichtung nach Fig. 2.
Wie Fig. 4 zeigt, wird diese Energie nicht nur dadurch klein gehalten, dass die elektrische Heizeinrichtung 26 und 27 im Luftraum innerhalb des Dehnungsrohres 3 angeordnet ist, so dass die von der Heizeinrichtung erzeugte Wärme keinen andern Weg hat als den über das Dehnungsrohr 3, sondern es ist noch ausserdem durch den Heizkörpermantel 33 eine Isolierhülle um das Dehnungsrohr 3 gebildet, die es vor Wärmeverlust an die Aussenluft schützt.
Fig. 5 zeigt einen thermostatisch gesteuerten Umlaufl : eizköl per. Das Heizmittel tritt durch das
Einlassventil 1 ein und wird durch eine Düse in der Richtung der eingezeichneten Pfeile in Umlauf gehalten. Der Dehnungskörper 3 steuert das Einlassventil 1 so, dass kein Dampfaustritt aus dem Heizkörper ins Freie erfolgt. Sobald nun die Raumtemperatur eine gewisse Höhe erreicht hat, wird ein in der Figur nicht dargestelltes Kontaktthermometer seine Kontakte schliessen, und es fliesst nun über die im Innern des Dehnungsrohres 3 eingebaute elektrische Heizeinrichtung 32 ein Strom, der dieses Rohr so erwärmt, dass es den Heizmittelzufluss durch Schliessen des Ventils 1 absperrt.
Auch hier ist der hiezu nötige elektrische Energieaufwand so klein als möglich gehalten, indem noch ausserdem das Mantelrohr 33 mit einer wärmeisolierenden Schichte 34 überzogen ist.
PATENT-ANSPRÜCHE : l. Einrichtung zur Regelung von Heizanlagen nach dem Patent Nr. 122780, dadurch gekenn- zeichnet, dass der elektrisch heizbare Dehnungskörper aus einem starren Rohr (11) besteht, das mit kleinem Energieaufwand eine zwangläufige Bewegung von grosser Kraft hervorruft.
2. Einrichtung nach dem Patent Nr. 122780, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch heizbare Dehnungskörper bei ausgeschaltetem elektrischem Strom den bekannten, vom Heizmittel beeinflussten Heizkörperthermostaten (3) bildet (Fig. 4, 5).
3. Einrichtung nach Patent Nr. 122780, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch heizbare
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einlass durch Vermittlung des Thermostaten (3) erfolgt (Fig. 1, 2).
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