Einrichtung zur Regulierung einer physikalischen Grösse in Abhängigkeit von einer veränderlichen physikalischen Grösse mittels eines elektrischen Differentialkompensationsgerätes. Die Erfindung betrifft eine Regulierein richtung zur Regulierung einer physika lischen Grösse in Abhängigkeit von einer ver- änderliehen physikalischen Grösse mittels eines elektrischen Differentialkompensations- gerätes,
wobei von diesen Grössen -elektrische, das Kompensationsgerät steuernde Wider stände beeinflusst werden. Erfindungsgemäss kennzeichnet sich die Einrichtung dadurch, dass zu einem von einer der veränderlichen physikalischen Grössen beeinflussten Wider stand ein verstellbarer Widerstand parallel geschaltet ist, zum Zwecke, eine Veränderung der Beziehung zwischen veränderlicher Grösse und regulierter Grösse herbeiführen zu kön nen.
Als physikalische Grössen kommen in erster Linie Druck, Temperatur und Feuch tigkeit, dann elektrischer Strom, Spannung und Leistung, ferner Zeit, Geschwindigkeit und Weg etc. in Betracht.
Die Zeichnung veranschaulicht beispiels weise eine Ausführungsform .des Erfindungs- gegenstandes, nämlieh einer Einrichtung zur Einregulierung der Wassertemperatur einer Warmwasiserheizung in Abhängigkeit von,
der Aussentemperatur. Die anzustrebende Be ziehung der beiden Temperaturen ist insbe- sondere gegeben durch die zu erzielende Raumtemperatur. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 die Geiz- wassertemperatur t,, im Vorlauf in Abhän gigkeit von der Aussentemperatur tA, wie sie bei den meisten Heizungen angestrebt wird. Erstere Temperatur stellt die regulierte Grösse, letztere die veränderliche Grösse dar.
Insofern eine konstante einzuregulierende Raumtemperatur tr, z. B. 18 C, angenommen wird, ergibt sich die lineare Beziehung aus der Tatsache, dass die Differenz zwischen Wassertemperatur und Raumtemperatur pro- portional der Differenz zwischen Ra.uintem- peratur und Aussentemperatur sein muss, um eine konstante Raumtemperatur zu erhalten.
Fig. 2 zeigt ein schematisches Beispiel der Reguliereinrichtung. I bedeutet den Thermo stat, der von der Aussentemperatur und 1I denjenigen, der von der lIeizwassei-tenipera- tur beeinflusst wird, während III ein fein empfindliches Differentialrelais und IV ein Fernsteuerventil darstellt, das von dem Diffe rentialrelais überwacht und je nach der Kon taktgabe im Schliess- oder<B>Off</B> nung ,sinne be- einflusst wird.
Ihm fällt beispielsweise die Aufgabe zu, den Vorlauf eines an einer ZVärmequell@e konstanter Temperatur ange schlossenen Heisswasserumformers, an dein im Sekundärkreis eine Zentralheizung ange schlossen ist, mehr oder weniger zu drosseln, und zwar nach Massgabe der es überwachen den Regulierorgane I, 1I, 11I.
Fig. 3 zeigt in einem rechtwinkeligen Koordinatensystem eine Schar gerader Li nien<I>a,</I> a', a2, die die Verstellmöglichkeit des Verlaufes der Heizwasserbemperatur in Ab hängigkeit von der Aussentemperatur da rstel- len.
In Fig. 2 ist I der der Aussentemperatur ausgesetzte Thermostat, und es bedeutet 1 das Thermostatrohr mit relativ grosser Wärme dehnung, 2 den Stahlstab mit kleiner Wärme- dehnung, welcher am einen Ende fest min: dem Rohr 1 verbunden ist. und der die Diffe renz der Dehnungen auf die um die Achse 3 sehwenl.:bare Kontaltbtirste 4 direkt oder, um eine grössere Empfindlichkeit zu erzielen. mittels Übersetzungshebel überträgt, die liier. weil nebensächlich, nicht dargestellt :find.
5 ist ein elektrischer Widerstand mit der Anschlussklemme 6, auf dem die Kontakt bürste 4 schleift, und 7 ist die mit der Kon- taktbürste 4 mittels eines flexiblen Leiters in Verbindung stehende Klemme. Parallel zum Widerstand 5 ist der verstellbare Wider stand 8 geschaltet.
Der-Thermostat 1I, der vom Heizwasser im Sekundärkreis des Heisswasserumformers beeinflusst wird, ist in allen Teilen gleich
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ausgeführt <SEP> wie <SEP> I; <SEP> die <SEP> Bezu-szeiclien <SEP> entspre eltender <SEP> Teile <SEP> sind <SEP> mit <SEP> Indices <SEP> versehen.
<tb> Das <SEP> Differentialrelais <SEP> <B>111</B> <SEP> besitzt <SEP> einen
<tb> um <SEP> eine <SEP> Achse <SEP> ti <SEP> waageartig <SEP> sehwenlibaren
<tb> Anker <SEP> 111 <SEP> mit. <SEP> zwei, <SEP> in <SEP> die <SEP> Magnetspulen <SEP> 11
<tb> und <SEP> 1? <SEP> hineinragenden <SEP> Schenkeln.
<SEP> 1.3 <SEP> ist <SEP> eine
<tb> mit <SEP> dein <SEP> Anker <SEP> <B>10</B> <SEP> festverbundene, <SEP> aber <SEP> von
<tb> -)hin <SEP> elektrisch <SEP> isolierte <SEP> Kontaktlniirste, <SEP> -elche
<tb> mit <SEP> dem <SEP> freien <SEP> Ende <SEP> zwischen <SEP> den <SEP> beiden
<tb> festen <SEP> Kontakten <SEP> 15, <SEP> 16 <SEP> spielt <SEP> und <SEP> durch
<tb> einen <SEP> flexiblen <SEP> Leiter <SEP> mit <SEP> der <SEP> Klemme <SEP> 14
<tb> verblinden <SEP> Lt. <SEP> Die <SEP> pulen <SEP> 11 <SEP> und <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> haben
<tb> gleielie <SEP> @Vindungszahl <SEP> und <SEP> gleich <SEP> grossen
<tb> C)hnisehen <SEP> lxzw. <SEP> induktiven <SEP> Widerstand.
<SEP> 17
<tb> ist <SEP> ein <SEP> Vorschaltwiderstand <SEP> zu <SEP> der <SEP> Spule <SEP> 12,
<tb> dessen <SEP> Zweck <SEP> später <SEP> erläutert <SEP> wird.
<tb> Das <SEP> Fernsteuerventil <SEP> IV <SEP> besteht <SEP> aus <SEP> denn
<tb> Ventil <SEP> 1.8, <SEP> das <SEP> von <SEP> dein <SEP> Motor <SEP> 19 <SEP> mittels <SEP> der
<tb> Welle <SEP> 20 <SEP> angetrieben <SEP> wird. <SEP> Die <SEP> beiden <SEP> 111o torfeldspulen <SEP> 21 <SEP> und <SEP> 22 <SEP> ermöglichen <SEP> den
<tb> Links- <SEP> und <SEP> Reelitslauf <SEP> des <SEP> Motors, <SEP> je <SEP> nach dem <SEP> die <SEP> eine <SEP> oder <SEP> andere <SEP> eingeschaltet <SEP> wird.
<tb> Die <SEP> heiden. <SEP> Thermostate <SEP> I <SEP> und <SEP> 1I <SEP> sind
<tb> nicht <SEP> v#ie <SEP> bei;
e -öhnlicher <SEP> Ausführung <SEP> für
<tb> Kontaktgabe <SEP> eingerichtet, <SEP> sondern <SEP> sie <SEP> be sitzen <SEP> @Vidersttintle <SEP> 5 <SEP> bezw. <SEP> 5', <SEP> auf <SEP> denen
<tb> Kontaktbürsten <SEP> 4 <SEP> bezw. <SEP> 4' <SEP> schleifen. <SEP> Diese
<tb> Widerstände <SEP> sind <SEP> unter <SEP> sich <SEP> tind <SEP> mit <SEP> der
<tb> Spule <SEP> 11 <SEP> des <SEP> Differentialrelais <SEP> III <SEP> in <SEP> Serie
<tb> geschaltet. <SEP> Der <SEP> Stromkreis <SEP> verläuft <SEP> vom
<tb> ¯-',- <SEP> Pol <SEP> der <SEP> Stronique <SEP> lle <SEP> über <SEP> den <SEP> Leiter <SEP> 23,
<tb> Klemme <SEP> 6, <SEP> Widerstand <SEP> 5 <SEP> finit <SEP> Parallelwider stand <SEP> 8, <SEP> 4, <SEP> 7.
<SEP> ?1 <SEP> zti <SEP> (i', <SEP> Widerstand <SEP> 5', <SEP> 4', <SEP> 7'.
<tb> ?5, <SEP> Spule <SEP> <B>11</B> <SEP> und <SEP> den <SEP> Leiter <SEP> 26 <SEP> zum <SEP> -Pol
<tb> der <SEP> Stromduelle <SEP> zuriick. <SEP> Für <SEP> die <SEP> Spule <SEP> 12
<tb> ist <SEP> der <SEP> Verlauf <SEP> vom <SEP> + <SEP> Pol <SEP> über <SEP> 17. <SEP> 12, <SEP> 26
<tb> zum <SEP> -Pol.
<tb> Die <SEP> Wirkungsweise <SEP> ist <SEP> nun <SEP> wie <SEP> folgt:
<tb> In <SEP> der <SEP> Ruhe- <SEP> oder <SEP> (-)-Stellung <SEP> des <SEP> Magnet.
atikers <SEP> 10 <SEP> mit <SEP> der <SEP> Kontaktzninge <SEP> 13 <SEP> ist <SEP> der
<tb> Widerstand <SEP> des <SEP> Stromkreises <SEP> 5 <SEP> mit <SEP> 8, <SEP> 5'. <SEP> 11
<tb> ;l-leieli <SEP> gross <SEP> wie <SEP> derjenige <SEP> von <SEP> 17, <SEP> 12. <SEP> Diese
<tb> beiden <SEP> Stromkreise <SEP> Balten <SEP> sich <SEP> somit <SEP> das
<tb> Gleichgewicht. <SEP> Sobald <SEP> aller <SEP> die <SEP> Aussentempe ratur <SEP> zum <SEP> Beispiel <SEP> ansteigt, <SEP> verlängert <SEP> sich
<tb> der <SEP> Thermostatsta.b <SEP> 1 <SEP> und <SEP> die <SEP> Bürste <SEP> 4 <SEP> wird
<tb> nach <SEP> unten <SEP> bewegt. <SEP> Dadurch <SEP> wird <SEP> der <SEP> Wi derstand <SEP> 5 <SEP> verkleinert, <SEP> die <SEP> Stromstärke <SEP> im Stramkreis 5 mit 8, 5', 11 vergrössert.
Die Spule H erhält das Übergewicht und zieht den betreffenden I2agnets henkel an, wodurch die Kontaktzunge 13 den Kontakt 15 berührt Lind der Motor 19 über den Stromkreis 26, 14, 15, Feldspule 21 und über 28 einge schaltet und die Ventilspindel 20 im Schliess sinne gedreht. Der Zufluss des, Primärheiss- wassers zum Heisswasserumfarmer wind. mehr und mehr gedrosselt, dadurch sinkt die Tem peratur des Sekundärheisswassers,
dass heisst des Heizwassers für die Zentralheizung, von welchem der Thermostat II beeinflusst wird. Der Thermostatstab 1' verkürzt sich, womit die Schleifbürste 4' nach oben geschwenkt und der Widerstand 5' vergrössert wird, bis der Totialwiderstand von 5 mit. 8, 5', 11 wie der im Gleichgewicht steht mit jenen von 17, 1.2. Alsdann fällt -der -Magnetanker 10 mit der Kontaktzunge 13 wieder in die 0-Stellung zurück, bis erneut am Widerstand 5 eine Störung des Gleichgewichtszustandes als Folge der Aussentemperaturänderung eintritt.
Aus diesem Beispiel ersieht man, dass bei einer Steigerung der Aussentemperatur das Reguliersystem die Wärmezufuhr vermindert entsprechend dem verminderten Wärme bedarf in der Zentralheizung. Bei sinkender Aussentemperatur steigt der Wärmebedarf, und das vorbesühriebene Regulierspiel wickelt sich in umgekehrtem Sinne ab. Der Wider stand 5 wird vergrössert, die Stromstärke im Kreis 5 mit 8, 5', 11 wird vermindert und die Spule 12 erhält das Übergewicht.
Die Kontaktzunge 13 berührt den Kontakt 16 und der Motor 19 dreht. sich über die Feld spule 22 im Üffnungssinne des Ventils. Da mit steigt die Wärmezufuhr zum Fleiss- waeserumformer und auch die Temperatur des Zentralheizungswassers. Der Thermostat stab 1' bewirkt ,die Vermindierung des Wider standes 5' bis der Widerstand von 5 mit. 8, 5'<B>11</B> wieder mit jenem von 12, 17 überein- stimmt, wonach die Kontaktzunge des Diffe rentialrelais in die 0-Stellung fällt.
Um eine angenähert lineare Funktion zwischen der den Thermostat I beeinflussen den Aussentemperatur und der den Thermo- stat II beeinflussenden Heizwassertemperatur zu erhalten, können die Widerstände 5 und 5' linear gewickelt und' die Bewegungen der Kontaktbürsten 4 und 4' proportional den bezüglichen Temperaturänderungen sein.
Un ter diesen Verhältnissen bewirkt eine be stimmte Temperaturveränderung an I inner halb gewisser Grenzen automatisch eine an genähert proportionale Temperaturverände rung an II. Ohne den Parallelwiderstand 8 wäre die Funktion eine genau lineare. Da der Widerstand von 8 praktisch stets grösser ist als derjenige von 5, ist die Abweichung von der Linearität nicht bedeutend.
Es ist erforderlich, die Widerstandsver hältnisse der beiden Stromkreise 5 mit 8, 5', 11 und 12, 17 jeder Heizanla;,-e anzupassen. Zu diesem Zwecke ist der erwähnte regulier bare Widerstand 8 parallel zum Thermostat widerstand ä geschaltet. Er könnte ebensogut auch parallel zum Widerstand 5' geschaltet werden. Durch Regulieren ,des Widerstandes 5 kann praktisch die Temperaturgerade von b nach b' (Fig. 3) verschwenkt werden.
Zum Verändern der Temperaturgeraden ist ferner der mit der Spule 12 in Serie ge schaltete regulierbare Vorschaltwiderstand 17 vorgesehen, durch dessen Veränderung die Reguliergerade a im Koordinatensystem der Fig. 3 nach a', a2, das heisst nach Belieben parallel verlagert werden kann, wie aus dem beschriebenen Regulierbeispiel ohne weiteres erklärlich ist.
Ein Verstellen des Abgleich- und Regu lierwiderstandes 17 bewirkt eine Parallelver stellung der Temperaturgeraden. Das Ver stellen des Parallelwiderstandes 8 bewirkt eine Schwenkung der Temperaturgeraden um den intern Endpunkt, wie aus Fig. 3 er sichtlich ist.
Die Wirkung einer Veränderung des Parallelwiderstandes 8 ist aus folgender Betrachtung ersiehtlioh: Für Gleichheit der Ströme in den Relais spulen 11, 12 gilt die Gleichung (R = Wi- d,erstand)
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Eine Veränderung des Widerstandes 8 hat auf die Summe der Widerstände im Kreise der Relaisspule 11 um so geringeren Einfluss, je kleiner P7 ist.
In der untern Extremlage des 'Kontaktarmes .I UM<I>= 0)</I> wird also eine Veränderung von R8 keinen Einfluss auf den Gesamtwiderstand ausüben (unterer Endpunkt der Temperaturgera.den), während in der obern Extremlabe ein maxi maler Einfluss a.usbeübt wird.
Es besteht noch die Möglichkeit, die Tem peraturkurve im Koordinatensystem der Fig. ä zu verändern, indem ma,-n den Wider stand 17 oder einen zusätzlichen Regulier widerstand, der in den Stromkreis der einen oder andern Differentialrelaisspule einge schaltet ist, oder den Widerstand 8 nicht von Hand, sondern automatisch in Abhängigkeit von einer bestimmten Temperatur verändern lässt.
Dazu wird ein weiterer, teniperatur- abhä-ngiger Widerstandsfernregler verwen det. Praktisch bedient man sich dieser auto- matischen Änderung zum Beispiel in der Weise, da.ss die Raumtemperatur t, die -Vas- sertemperatur tR- der Heizung beeinflusst, und zwar so, dass diese unabhängig von( Aussenthermostat um einen gewissen Betrag erhöht wird,
sobald die Raumtemperatur um einen bestimmten Betrah sinkt und umge kehrt.
Ferner könnte zum Beispiel der Wider stand 8 auch parallel zum Widerstand 5' ge schaltet sein, oder es könnten die, Regler I imd II je auf eine Spule des Relais einwir- heu, während zur Veränderung der Bezie- hung zwischen f_\ und t,
eine oder zwei wei tere Spulen finit einem Serienwiderstand oder einem mechanischen Abbleiclimittel ver -en- det -erden könnten.