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"Dispositif pour régler la température d'une enceints"
Pour régler, sous la dépendance de la température extérieure, la température intérieure d'un immeuble ou analogue, chauffé par une installation de chauffage, on connaît déjà divers dispositifs. 0'est ainsi que dans un dispositif de reglage connu on emploie des thermomètres à contact influencés par la température extérieure. Ces ther- momètres à contact qui servent uniquement de contrôleurs de température, ont cependant, entre autres, l'inconvénient
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de ne pas tenir compte des pertes de chaleur.
Or, étant donné que l'immeuble n'est pas seulement influencé par la température de l'air extérieur, mais aussi par son mouvement, par la conductibilité thermique et par le rayonnement solaire, et que, par suite, les pertes de chaleur peuvent être différentes pour une température extérieure bien déterminée, il paraît nécessaire, pour obtenir un réglage irréprochable de la température, que l'organe de contrôle extérieur possède les mêmes propriétés que l'immeuble lui-même.
Afin de répondre à cette exigence, on a déjà proposé, dans des dispositifs de réglage commandés sous la dépendance de la température extérieure, d'employer des thermostats extérieurs qui réagissent aux pertes de chaleur.
Pour arriver au but envisagé, on procède alors en chauffant artificiellement le thermostat e xtérieur. De ce fait le thermostat, au lieu de mesurer simplement la température, en vient à mesurer les pertes de chaleur, et ses propres pertes de chaleur ont un rapport bien déterminé avec les pertes de chaleur de l'immeuble.
Une telle installation de réglage, munie ainsi d'organes extérieurs de contrôle, donnerait par elle-même satisfaction aux désirs, si elle n'avait pas l'inconvénient que son inertie calorifique est très faible par rapport à l'inertie ealorifique del'immeuble. Un tel organe extérieur de contrôle ayant une faible inertie calorifique a l'effet suivant: lors de la mise en chauffe, à partir de l'instant où il est stable au point de vue thermique, c'est-à-dire où il s'est adapté à la température extérieur, le réglage se fait déjà comme il devrait exister si l'immeuble
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lui-même était déjà également à un état stable au point de vue thermique, c'est-à-dire si cet immeuble avait atteint la température interne que l'on désire.
Mais l'immeuble nécessite, jusqu'à la stabilisation, un temps notablement plus long que l'organe extérieur de contrôle ; dans certains cas ce temps peut être de plusieurs heures, tandis que l'organe de contrôle est peut-être stable au point de vue thermique au bout d'une demi-heure. Il en résulte que la température intérieure n'est obtenue que lentement, ce qui, fréquemment, est fort désagréable. Le temps qui s'écoule jusqu'à ce que la température intérieure désirée de l'enceinte chauffée soit atteinte, est d'autant plus long que la diffé- rence d'inertie calorifique entre l'organe extérieur de contrôle et l'immeuble est plus grande.
Afin d'éviter l'inconvénient qui vient d'être indiqué, on a donc employé des thermostats extérieurs à chauffage auxiliaire, qui, grâce à l'emploi d'une matière de remplissage appropriée, sont constitués de façon à posséder approximativement la même inertie calorifique que l'immeuble à surveiller.
Dans ces conditiàns les choses se passent de la manière suivante : le chauffage fonctionne à pleine puissance lors de la mise en chauffe jusqu'à ce que le thermostat extérieur, par suite de son propre chauffage auxiliaire qui est branché et débranché avec le chauffage de l'immeuble, ait également atteint sa température de disjonction qui correspond à la température désirée intérieure de l'immeuble. Dans ces conditions, étant donné que l'inertie calorifique du thermostat extérieur correspond à celle de l'immeuble, il régnera également dans l'immeuble, au bout de ce temps, la même
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température moyenne intérieure que dans le thermostat extérieur.
Mais dans ce système de réglage il est nécessaire que l'intensité, c'est-à-dire la fourniture de chaleur par unité de temps, soit constante parce que, précisément, le chauffage électrique auxiliaire du thermostat extérieur est constant. Par conséquent l'installation ne fonctionnera correctement qu'avec le chauffage électrique, ou, éventuellement, avec le chauffage à la vapeur. Or dans les chauffages à eau chaude, il n'est pas possible de maintenir constante l'intensité de la puissance de chauffage. Cela n'est déjà pas possible parce que la température supérieure de l'eau doit être limitée. En outre, avec une chauffe à l'huile et une chauffe au charbon, il est aussi pratiquement impossible de maintenir une intensité régulière de la puissance de chauffe.
La présente invention est relative à un dispositif pour le réglage de la température d'une enceinte, dans lequel on emploie un thermostat extérieur à chauffage auxiliaire et dans lequel la température intérieure désirée wst obtenue en une courte durée de mise en chauffe et est maintenue sans que l'intensité de la puissance de chauffage ait besoin d'être constante. Suivant l'invention, ce résultat est obtenu par le fait que le chauffage auxiliaire du thermostat extérieur qui commande l'organe de réglage du chauffage est placé sous la dépendance de la température de l'eau. Le chauffage auxiliaire du thermostat extérieur peut être soumis à l'influence de la température d'alimentation ou encore de la différence entre la température d'alimentation et la température de retour.
La disposition peut être telle que le chauffage auxiliaire du thennostat
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extérieur soit commandé par un thermostat d'alimentation ou par un thermostat d'alimentation et un thermostat de retour.
Sur le d-essin, on a représenté, dans les figures 1 et 2, deux modes d'exécution de l'invention. Avant d'insister sur ces modes d'exécution, choisis à titre d'exemples, on va d'abord exprimer quelques considérations générales.
Une enceinte fermée qui contient un chauffage et un contact à commande thermique, nécessite une énergie moyenne de chauffe qui est exactement égale à sa perte de chaleur. Alors la température de l'enceinte fermée sera maintenue constante, étant donné que le contact à commande thermique débranche toujours le chauffage pour la même température, les unités calorifiques introduites par unité de temps correspondant en moyenne aux unités calorifiques qui s'écoulent par unité de temps. Si maintenant on relie par conduction calorifique un tel thermostat thermique à un corps quelconque, une partie de la chaleur qui se trouve dans le thermostat s'écoulera dans ce corps et l'autre dans l'air ambiant, pour le cas oàù la température à l'intérieur du thermostat est plus élevée que la température de l'air ambiant et du corps.
Si on fixe le thermostat à un tuyau d'un chauffage à eau chaude, l'énergie consommée par le chauffage du régulateur mesurera l'écoulement d e chaleur à partir du régulateur vers le tuyau de chauffage et vers l'air ambiant.
On va maintenant insister sur les modes d'exécution représentés au dessin.
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Le dispositif de réglage de la figure 1, dont le montage résulte, sans autres explications, du dessin lui-même, contient un thermostat extérieur 1, un organe de régalge 2 qui commande la chauffe, un thermostat de chaudière 3 qui sert de limiteur maximum, un thennostat d'alimentation 4 et un thermostat de retour 5.
Le thermostat extérieur 1 présente un enroulement de chauffage 6 et un contact 7 à commande thermique ( dont l'inertie calorifique est de préférence de l'ordre de grandeur de l'inertie calorifique de l'immeuble chauffé).
Le thermostat d'alimentation 4 contient un enroulement de chauffage 9 et un contact à commande thermique 10. Le theimostat de retour est constitué par un enroulement de chauffage 12 relié à l'enroulement de chauffage 9 du thermostat d'alimentation 4, par un enroulement de chauffage 13 monté en série avec l'enroulement de chauffage 6 du thermostat extérieur 1, etpar un contact à commande thermique 14.
Pour qu'on puisse comprendre plus facilement le fonctionnement du dispositif de la figure 1, on donnera l'explicatLon de ce fonctionnement en se servant d'un exemple chiffré. Si par exemple, les thennostats 4 et 5 sont réglés à la température de disjonction de 900, et si la température d'alimentation est, à un instant donné, 60 , tandis que la température de retour est 40 , les contacts 10 et 14 des deux thermostats 4 et 5 seront fermés pendant l'opération de mise en chauffe.
Dans ces conditions, premièrement, le circuit de chauffe alimenté par le t rans- formateur 16, pour les enroulements parallèles de chauffage 9,12, et, secondement, le circuit de chauffage égalenent
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alimenté par le transformateur 16, pour les enroulements montés en série 6, 13, seront fermés.
Dans ces conditions le thermostat 4 sera chauffé o à 90 et il sera maintenu à cette température par le fonctionnement intermittent du contact 10. L'enroulement de chauffage 9 doit alors fournir, si l'on ne tient pas compte des pertes de chaleur à l'air ambiant, une énergie de chauffe correspondant à la différence de température entre le thermostat 4- et la température d'alimentation, c'est-à-dire, dans le cas admis, à une différence de tempé- rature de 30 . Etant donné que les deux enroulements de chauffage 9,12, sont montés en parallèles,, la même énergie sera engendrée clans le thermostat 15.
Etant donné donc que l'énergie de chauffe engendrée dans l'enroulement de chauffage 12 correspond à une différence de température de 30 , l'enroulement dechauffage 13 nécessitera naturellement une puissance de chauffe équivalant à une différence de tempézrature de 20 , puisque la température de disjonction est de 90 et que la température de retour est de 40 .
Cette différence de température est aussi la différence entre la température d. 'alimentation et la température de retour.
Etant donné, en outre, que les deux enroulements de chauffage 13 et 6 sont en série, une énergie de chauffe correspondant à la différence de température de 20 sera également engen - drée dans l'enroulement de chauffage 6 du thermostat extérieur 1. Lorsqu'on atteint, dans le thermostat extérieur, la température de 19 par exemple qui correspond à la température intérieure désirée de l'immeuble, le contact 7 du thermostat s'ouvre. Dans ces conditions l'organe de ré- glage 2 de l'installation de chauffage est débranché
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et le chauffage est interrompu.. Grâce au fonctionnement intermittent du thermostat 7, la température de 19 est alors maintenue.
La puissance de chauffe du thermostat extérieur 1 mesure donc directement la chaleur fournie à l'immeuble, l'enroulement de chauffe 6 du thermostat extérieur 1 étant constamment en circuit pour la différence maximum entre la température d'alimentation et la température de retour, lorsque la perte de chaleur de l'immeuble est aussi grande que possible. Lorsque la température intérieure désirée de l'immeuble est atteinte, le fonctionnement intermittent du contact 7 du thermostat extérieur 1 assurera constamment dans le thermostat extérieur 1 une énergie de chauffe proportionnelle à la perte instantanée de chaleur du chauffage de l'immeuble. La chauffe du thennostat extérieur 1 est donc dans un rapport constant par rapport à la chaleur cédée à l'immeuble.
Dans ces conditions, on arrive, même dans une installation de chauffage à eau chaude, à ce que le thermostat extérieur 1, lors de la mise en chauffe, n'atteigne sa température de disjonction que quand la température intérieure désirée existe dans l'immeuble.
La figure 2 représente une dispositif simplifié, où l'on a renoncé à une très grande exactitude, en ce sens qu'ici le thermostat extérieur 1 est commandé seulement sous la dépendance de la température d'alimentation.
Le thermostat 4, fixé au tuyau d'alimentation et commandant le chauffage du thermostat extérieure contient% un enroulement de chauffage 9 et un contact de commutation 101 commandé
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thermiquement. En outre, le 1/dispositif possède également: un organe de réglage 2 et un thernostat de chaudière 3.
Sur le montage , il n'est pas nécessaire d'insister, car ce montage résulte, sans autres explications, du dessin.
Si le themostat d'alimentation 4 est réglé à la température de disjonction de 90 , son contact de commutation 10 fermera et maintiendra fermé, lors de la mise en chauffe, le circuit pour l'enroulement de chauffage 9. En outre, le contact 7 du thermostat extérieur 1 est également fermé en sorte que l'organe de réglage 2 de l'installation de chauffage est branché. Ce n'est que quand la température dans le thermostat d'alimentatioh 4 sera venue à 900, que le contact de commutation 101 interrompra le circuit de l'enroulement de chauffage 9 et fermera le circuit de l'enroulement dechauffage 6 du thennostat extérieur 1, en sorte qu'alors le thermostat extérieur 1 sera chauffé.
Etant donné que, quand l'enroulement de chauffage 6 du thennostat extérieur 1 est branché, le thermostat d'alimentation 4 se refroidit, et étant donné que, quand l'enroulement de chauffage 9 du thermostat d'alimen- tation 4 est branché, le thermostat extérieur 1 se refroidit, il interviendra des fermetures et ouvertures intermittentes des contacts 7 et 101, la durée de branche- ment de l'enroulement de chauffage 9 étant de plus en plus courte à mesure que la température de l'eau augmente. A la fin le themostat extérieur 1 possédera la température de disjonction, par exemple 19 , qui correspondra à la température intérieure de l'immeuble chauffé, en sorte que le contact 7 sera coupé et, par suite, aussi l'organe de
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réglage 2 sera disjoint.
La suite de l'opération de réglage se déroule de la même façon que celle qui a été décrite pour le dispositif de la figure 1.
Etant donné que dans ce cas le thermostat 4 ne commande plus directement l'organe de régage 2 du chauffage, il ne peut plus non plus servir de limiteur de maximum, en sorte qu'on a besoin d'un limiteur spécial sous la forme d'un thermostat de chaudière ou autre.
Dans les deux modes d'exécution choisis, un thermostat de chaudière 3 agit sur un interrupteurl8 qui, lorsqu'on a atteint la température maximum admissible de l'eau de l'installation de chauffage, coupe le circuit de l'organe de réglage 2 commandé électriquenent.
Il est évident que le dispositif de réglage peut n'être pas employé uniquement pour les installations de chauffage à eau chaude. Il peut également servir au réglage d'autres installations de chauffage, par exemple aux installations de chauffage à vapeur. L'installation de chauffage elle-même peut être munie d'un chauffage électrique, d'un chauffage au charbon ou d'un chauffage à l'huile.
Le dispositif de réglage, en outre, n'est pas seulement destiné à régler la température intérieure des immeubles, mais il convient aussi à d'autres enceintes à température constante, comme les étuves, les appareils réfrigérants, etc.
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"Device for regulating the temperature of an enclosure"
Various devices are already known in order to adjust, depending on the outside temperature, the inside temperature of a building or the like, heated by a heating installation. Thus, in a known adjustment device, contact thermometers influenced by the outside temperature are used. These contact thermometers which serve only as temperature controllers, however, have, among other things, the drawback
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not to take heat losses into account.
However, given that the building is not only influenced by the temperature of the outside air, but also by its movement, by thermal conductivity and by solar radiation, and that, consequently, heat losses can be different for a well-determined outside temperature, it seems necessary, in order to obtain an irreproachable adjustment of the temperature, that the external control unit has the same properties as the building itself.
In order to meet this requirement, it has already been proposed, in adjustment devices controlled under the dependence of the outside temperature, to use outside thermostats which react to heat loss.
To achieve the desired goal, we then proceed by artificially heating the external thermostat. As a result the thermostat, instead of simply measuring the temperature, comes to measure the heat losses, and its own heat losses have a definite relationship with the heat losses of the building.
Such an adjustment installation, thus provided with external control members, would by itself give satisfaction to the wishes, if it did not have the drawback that its calorific inertia is very low compared to the ealorific inertia of the building. . Such an external control member having a low calorific inertia has the following effect: when heating, from the moment when it is thermally stable, that is to say when it s 'is adapted to the outside temperature, the adjustment is already made as it should exist if the building
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itself was already also in a thermally stable state, that is, if this building had reached the internal temperature that is desired.
But the building requires, until stabilization, a considerably longer time than the external control body; in some cases this time may be several hours, while the controller may be thermally stable after half an hour. As a result, the interior temperature is only obtained slowly, which is frequently very unpleasant. The time that elapses until the desired internal temperature of the heated enclosure is reached is all the longer as the difference in calorific inertia between the external control unit and the building is bigger.
In order to avoid the drawback which has just been indicated, external thermostats with auxiliary heating have therefore been used, which, thanks to the use of a suitable filling material, are made so as to have approximately the same inertia. calorific value than the building to be monitored.
Under these conditions things happen as follows: the heating operates at full power when heating up until the external thermostat, as a result of its own auxiliary heating which is connected and disconnected with the heating of the room. building, has also reached its cut-out temperature which corresponds to the desired temperature inside the building. Under these conditions, given that the calorific inertia of the external thermostat corresponds to that of the building, it will also reign in the building, at the end of this time, the same
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average indoor temperature than in the outdoor thermostat.
But in this control system it is necessary that the intensity, that is to say the supply of heat per unit of time, is constant because, precisely, the auxiliary electric heating of the external thermostat is constant. Consequently, the installation will only function correctly with electric heating, or possibly with steam heating. However, in hot water heaters, it is not possible to keep the intensity of the heating power constant. This is already not possible because the upper water temperature must be limited. In addition, with an oil heater and a coal heater, it is also practically impossible to maintain a steady intensity of the heating power.
The present invention relates to a device for regulating the temperature of an enclosure, in which an external thermostat with auxiliary heating is used and in which the desired internal temperature wst obtained in a short heating time and is maintained without that the intensity of the heating power needs to be constant. According to the invention, this result is obtained by the fact that the auxiliary heating of the external thermostat which controls the heating adjustment member is placed under the dependence of the water temperature. The auxiliary heating of the outdoor thermostat may be subject to the influence of the supply temperature or the difference between the supply temperature and the return temperature.
The arrangement can be such that the auxiliary heating of the thennostat
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outside either controlled by a supply thermostat or by a supply thermostat and a return thermostat.
In the d-essin, there is shown in Figures 1 and 2, two embodiments of the invention. Before insisting on these embodiments, chosen as examples, we will first express some general considerations.
A closed enclosure, which contains a heater and a thermally controlled contact, requires an average heating energy which is exactly equal to its heat loss. Then the temperature of the closed enclosure will be kept constant, since the thermally controlled contact always disconnects the heating for the same temperature, the calorific units introduced per unit of time corresponding on average to the calorific units which flow per unit of time. If we now connect such a thermal thermostat by heat conduction to any body, part of the heat which is in the thermostat will flow into this body and the other into the ambient air, in the case where the temperature at inside the thermostat is higher than the temperature of the ambient air and the body.
If you attach the thermostat to a pipe of a hot water heater, the energy consumed by the controller heater will measure the heat flow from the controller to the heater pipe and to the ambient air.
We will now insist on the embodiments shown in the drawing.
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The adjustment device of figure 1, the assembly of which results, without further explanation, from the drawing itself, contains an external thermostat 1, a regulating device 2 which controls the heating, a boiler thermostat 3 which serves as a maximum limiter , a power supply thermostat 4 and a return thermostat 5.
The external thermostat 1 has a heating winding 6 and a thermally controlled contact 7 (the calorific inertia of which is preferably of the order of magnitude of the calorific inertia of the heated building).
The supply thermostat 4 contains a heating winding 9 and a thermally controlled contact 10. The return theimostat is constituted by a heating winding 12 connected to the heating winding 9 of the supply thermostat 4, by a winding heater 13 mounted in series with the heating winding 6 of the outdoor thermostat 1, and by a thermally controlled contact 14.
In order to be able to understand more easily the operation of the device of FIG. 1, the explanation of this operation will be given using a numerical example. If, for example, thermostats 4 and 5 are set to the cut-out temperature of 900, and if the supply temperature is, at a given moment, 60, while the return temperature is 40, contacts 10 and 14 of the two thermostats 4 and 5 will be closed during the heating operation.
Under these conditions, firstly, the heating circuit supplied by the transformer 16, for the parallel heating windings 9,12, and, secondly, the heating circuit also
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powered by transformer 16, for windings connected in series 6, 13, will be closed.
Under these conditions the thermostat 4 will be heated to 90 and it will be maintained at this temperature by the intermittent operation of the contact 10. The heating winding 9 must then provide, if we do not take into account the heat losses at the 'ambient air, a heating energy corresponding to the temperature difference between the thermostat 4- and the supply temperature, that is to say, in the accepted case, to a temperature difference of 30. Since the two heating coils 9,12 are mounted in parallel, the same energy will be generated in the thermostat 15.
Since therefore the heating energy generated in the heating winding 12 corresponds to a temperature difference of 30, the heating winding 13 will naturally require a heating power equivalent to a temperature difference of 20, since the temperature of trip is 90 and the return temperature is 40.
This temperature difference is also the difference between the temperature d. supply and return temperature.
Since, moreover, the two heating windings 13 and 6 are in series, a heating energy corresponding to the temperature difference of 20 will also be generated in the heating winding 6 of the outdoor thermostat 1. When the temperature of 19 is reached in the external thermostat, for example, which corresponds to the desired internal temperature of the building, the contact 7 of the thermostat opens. Under these conditions, the control unit 2 of the heating installation is disconnected.
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and the heating is interrupted. Thanks to the intermittent operation of the thermostat 7, the temperature of 19 is then maintained.
The heating power of the outdoor thermostat 1 therefore directly measures the heat supplied to the building, the heating coil 6 of the outdoor thermostat 1 being constantly on for the maximum difference between the supply temperature and the return temperature, when the heat loss from the building is as great as possible. When the desired interior temperature of the building is reached, the intermittent operation of contact 7 of the exterior thermostat 1 will constantly ensure in the exterior thermostat 1 a heating energy proportional to the instantaneous heat loss of the heating of the building. The heating of the external thennostat 1 is therefore in a constant ratio relative to the heat transferred to the building.
Under these conditions, even in a hot water heating installation, the outdoor thermostat 1, when heating up, does not reach its cut-out temperature until the desired indoor temperature exists in the building. .
FIG. 2 represents a simplified device, in which very great accuracy has been dispensed with, in the sense that here the external thermostat 1 is controlled only in dependence on the supply temperature.
The thermostat 4, attached to the supply pipe and controlling the heating of the outdoor thermostat contains% a heating coil 9 and a controlled switching contact 101
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thermally. In addition, the 1 / device also has: a regulator 2 and a boiler thernostat 3.
On the assembly, it is not necessary to insist, because this assembly results, without further explanation, from the drawing.
If the power supply thermostat 4 is set to the cut-out temperature of 90, its switching contact 10 will close and keep closed, when heating up, the circuit for the heating winding 9. In addition, contact 7 of the external thermostat 1 is also closed so that the control unit 2 of the heating installation is connected. It is only when the temperature in the power supply thermostat 4 has come to 900, that the switching contact 101 will interrupt the circuit of the heating coil 9 and close the circuit of the heating coil 6 of the outdoor thermostat 1. , so that the external thermostat 1 will then be heated.
Since, when the heating coil 6 of the outdoor thermostat 1 is connected, the supply thermostat 4 cools down, and since, when the heating coil 9 of the supply thermostat 4 is connected, the external thermostat 1 cools, there will be intermittent closing and opening of the contacts 7 and 101, the duration of connection of the heating coil 9 being shorter and shorter as the water temperature increases. At the end the external thermostat 1 will have the cut-out temperature, for example 19, which will correspond to the internal temperature of the heated building, so that the contact 7 will be cut and, consequently, also the control unit.
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setting 2 will be disjointed.
The rest of the adjustment operation takes place in the same way as that which has been described for the device in FIG. 1.
Since in this case the thermostat 4 no longer directly controls the heating regulator 2, it can no longer serve as a maximum limiter either, so that a special limiter is needed in the form of '' a boiler thermostat or other.
In the two modes of execution chosen, a boiler thermostat 3 acts on a switch l8 which, when the maximum admissible temperature of the water in the heating system has been reached, cuts off the circuit of the regulator 2 electrically controlled.
It is obvious that the regulating device may not be used only for hot water heating installations. It can also be used to control other heating systems, for example steam heating systems. The heating installation itself can be provided with electric heating, coal heating or oil heating.
The regulator, moreover, is not only intended to regulate the interior temperature of buildings, but it is also suitable for other constant temperature enclosures, such as ovens, refrigerating appliances, etc.