Tauchtemperaturregler mit einem durch einen Temperaturfühler betätigten Schalter und einer thermischen Rückführung. Die Erfindung betrifft einen Tauch temperaturregler mit thermischer Rück führung, welche durch eine elektrische Hilfs kraft betätigt wird. Die bekannten Tauch temperaturregler weisen ein temperatur empfindliches Fühlrohr auf, das heisst aus einem Fühlrohr aus zwei Metallen mit ver schiedenen Ausdehnungskoeffizienten. Durch den Unterschied in der Längenänderung der beiden Metalle wird ein Schalter betätigt, mit dem eine Heizanlage gesteuert werden kann.
Solche Temperaturregler können mit einem Maximalkontakt oder einem Maximal und iflinimalkontakt ausgerüstet sein. Sie be nötigen zu ihrer Betätigung eine verhältnis mässig grosse Temperaturänderung. Zu ihrer Verminderung sind schon verschiedene Vor schläge und Ausführungen in Form von thermischen Rückführungen mit elektrischen Zusatzheizungen bekannt geworden. Dabei befindet sich das beheizte Rückführorgan ausserhalb des Temperaturfühlers. Eine solche Anordnung hat aber dej. Nachteil, da, sie von der Temperatur der Umgebung des Rückführorganes abhängig ist.
Die vorliegende Erfindung verkleinert die Abhängigkeit eines Tauchtemperatur reglers von der Umgebung dadurch in er heblichem Masse, dass die thermische Rück führung durch eine elektrische Heizvorrich- tung bewirkt wird, die auf einen Dehnungs körper des Fühlers selbst arbeitet.
Es zeigen auf der Zeichnung: Fig. 1 ein Schnitt durch ein Ausfüh rungsbeispiel des Tauchtemperaturreglers, Fig. 2 ein Schaltschema für die Anwen- dung eines andern Ausführungsbeispiels des Temperaturreglers bei einer Heizanlage.
In Fig. 1 enthält der dargestellte Tempe raturregler ein, einerseits in einem Flansch 1 befestigtes Ausdehnungsrohr 2, an dessen freies Ende 3 in bekannter Weise ein inner halb desselben angeordneter Basisstab 4 be festigt ist. Dieser Basisstab 4 wirkt nun aber nicht direkt auf das am Flansch 1 befestigte elektxisQhe Schaltorgan 5, wie bei. den üblichen Temperaturreglern dieser Art, son dern auf einen zwischen diesen beiden vor gesehenen, mit dein Basisstab 4 verbunde nen und mit einem Heizkörper 6 beheizbaren Rohrkörper 7, welcher aus dem gleichen Ma terial besteht wie das Ausdehnungsrohr 2,
und in Verbindung mit dem eingebauten Heizkörper 6 als thermisches Rückführungs organ dient. Durch die Anordnung des Rück- führorganes innerhalb des Ausdehnungs rohres ergibt sich der Vorteil, dass die Ein richtung von der Umgebungstemperatur des Apparatekopfes unabhängig ist. Die Rück führung hat die Aufgabe, den Regelvorgang zu stabilisieren. Unstabilität desselben ent steht durch die stets vorhandene Reaktions verzögerung des regulierten Objektes.
Sie hat zur Folge, dass jedes Regelkommando tim diese Verzögerungszeit zu spät kommt; und demzufolge eine Überregulierung stattfindet. Die Rückführung soll dem Regler einen Ist-,vert vortäuschen, der dem wirklichen Istwert gerade um die Reaktionsverzögerung voreilt, so dass der Regler rechtzeitig ein greift und eine Überregulierung verhindert.
Bei den üblichen Temperaturänderungs- geschwindigkeiten, denen das Ausdehnungs rohr 2 ausgesetzt ist, folgt das Rück führungsorgan 7 zufolge seiner kleinen Masse im nichtbeheizten Zustande der Temperatur des Ausdehnungsrohres 2, das heisst Medium- temperatur, so dass die Temperatur dieser beiden Teile praktisch übereinstimmt. Die Dehnungen des Ausdehnungsrohres 2 werden daher im Bereich der Längenausdehnung des Rückführungsorganes durch dasselbe kom pensiert, so dass das Ausdehnungsrohr 2 nur über die Länge 8 des Basisstabes 4 als aktiv zu betrachten ist, während die Länge 9 inaktiv bleibt.
Im kalten Zustand des Temperaturfühlers befindet sich nun der Kontaktarm 5 des Schaltorganes auf Kontakt "k" und schliesst. den Stromkreis in dem der Schalter liebt, beispielsweise eine elektrische Heizleitung 10, welche zur Aufheizung des Mediums dient, dessen Temperatur zu regulieren ist. Bei Erreichen der gewünschten Solltempera- tur schaltet der Kontaktarm 5 auf den Kon takt "w" momentanartig um und unterbricht somit den äussern Stromkreis 10.
Die be- schriebene Kontaktanordnung stellt also einen Kippmechanismus dar, bei dem der Kontaktarm 5 nur in einer der beiden extremen Lagen im stabilen Gleichgewicht ist.
Da jeder elektrische Schalter einen be stimmten Schaltweg ausführt, so ist zu seiner Bewegung unter allen Umständen eine Ar beit erforderlich, welche üblicherweise vom Temperaturfühler übernommen werden muss. Die Schaltfunktion setzt daher eine mehr oder weniger grosse Temperaturdifferenz am Temperaturfühler, die sogenannte statische Schaltdifferenz Ugtat voraus. Im obigen Falle muss sich daher der Temperaturfühler um diesen Betrag abkühlen, ehe der Schalter wieder zurückkippt und den äussern Strom kreis 10 schliesst.
Die dadurch bedingten Temperaturschwankungen des zu regulieren den Mediums werden nun durch das Rück führungsorgan 7 erheblich verkleinert. Beim Umschalten des Kontaktarmes 5 auf den Kontakt "w" wird die im Rüekführung:s- organ 7 angeordnete Heizwicklung einge schaltet, wodurch sein Rohrkörper eine Dehnung im Sinne einer starren Rückfüh rung erfährt, und zwar in entgegengesetzter Richtung wie vorgängig das Ausdehnungs rohr.
Die Stellung des Temperaturfühlers gegenüber dem Schaltorgan ist dann eine solche, wie wenn sieh der Temperaturfühler um einen bestimmten Betrag abgekühlt hätte. Je nach Intensität der Heizwirkung gelingt es dadurch, die zur Ausübung der Schalt funktion erforderliche Temperaturänderung des Temperaturfühlers während der Abküh lung zu verkleinern oder ganz aufzuheben.
Beim Umschalten des Kontaktarmes 5 auf den Kontakt "k" wird die Heizwicklung 6 wieder ausgeschaltet und die thermische Wirkung des Rückführungsorganes 7 klingt in dem Masse ab, wie der Wärmeaustausch mit dem Ausdehnungsrohr 2 stattfindet und sich dadurch seine Temperatur derjenigen des Ausdehnungsrohres angleicht. In der Fig. 2 ist das Schaltschema für die Anwendung des Temperaturreglers auf eine Heizanlage dargestellt, wobei jedoch auf dem Dehnungskörper in der Rückführung zwei Heizwicklungen 61 und 62 vorgesehen sind. Im Gegensatz zu Fig. 1 werden in die sem Beispiel durch die beiden Schalter 12 und 13 je eine Motorspule 16, 17 eines Verstell antriebes gesteuert.
Die Steuerung der Heiz- wicklungen 61, 62 erfolgt über eine Folge schalterkombination 11, bestehend aus zwei, beispielsweise als Momentschalter ausgebilde ten Umschaltelementen 12 und 13, deren Schalttemperaturen um einen bestimmten Be trag auseznanderliegen. Zur thermischen Er läuterung dienen die Kontaktbezeichnungen "1g" für kalt und "w" für warm. Die Schalter schliessen auf "k" bei sinkender Temperatur und schliessen auf "w" bei steigender Tem peratur.
Die gezeichnete Schalterstellung ent spricht der Mittellage, welche bei eingehal tener Solltemperatur eingenommen wird. Da der Schaltpunkt des Schalters 12 in diesem Zustande etwas unter der Solltemperatur liegt, schliesst er auf Kontakt "w". Ander seits schliesst der Schalter 13 auf Kontakt "k", da sein Schaltpunkt in dem erwähnten Zustande etwas über der Solltemperatur liegt. Bei Solltemperatur ist also die Teilheizwick- lung 61 der Rückführung dauernd einge schaltet, wodurch der Dehnungskörper der Rückführung zufolge seiner, gegenüber dem Ausdehnungsrohr, höheren Temperatur eine grössere Dehnung pro Längeneinheit erfährt.
Sinkt nun die Temperatur, so schaltet der Schalter<B>192</B> auf "k" um, wodurch die Teil heizwicklung 61 abgeschaltet und anderseits beispielsweise ein Heisswasserventil der zu regulierenden Anlage durch die Wirkung der Motorspule 16 geöffnet wird. Der dadurch bedingten Zunahme der Mediumtemperatur greift jedoch die Rückführungswirkung vor, indem der Schalter 12 wieder auf den Kon takt "w" umschaltet, ehe die Solltemperatur erreicht oder überschritten ist.
Ist die Tempe ratur nach einer bestimmten Zeit immer noch nicht auf dem Sollwert, dann wird das Heiss- wasserventil nochmals betätigt, bis sich der gewünschte Zustand einstellt.
Steigt die Temperatur, so schaltet der Schalter 13 auf Kontakt "w" um, wodurch die Teilheizwicklung 62 zur Teilheizwicklung 61 parallel geschaltet und anderseits ein Heisswasserventil durch die Wirkung der Motorspule 17 geschlossen wird. Der dadurch bedingten Abnahme der Mediumtemperatur des Apparates greift: durch die nun verstärkte Heizung die Rückführwirkung vor, indem der Schalter 13 wieder auf Kontakt "k" um schaltet und in gleicher Weise wie bereits beschrieben, den gewünschten Zustand her stellt. .
Das beschriebene Ausführungsbeispiel ar beitet somit ebenfalls im Sinne einer ther mischen Rückführung, und zwar ist die Wir kung in diesem Falle nur vorübergehend, also elastisch. Sie ist besonders geeignet, auf einen Regelvorgang stabilisierend zu wirken.
In der Fig. 2 sind mit 14 und 15 zwei Regulierwiderstände bezeichnet, welche zur Einstellung der Wirkung der Rückführungs heizkörper 61 und 62 dienen. Ausserdem ist das Netz mit<I>A, B</I> bezeichnet.
Obwohl das Rückführungsorgan inner halb des Temperaturreglers an beliebigen Stellen angeordnet werden kann, ist die An ordnung gemäss dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, wo das Rückführungsorgan in den dem Apparatekopf zugewendeten Teil des Temperaturreglers untergebracht ist, be sonders vorteilhaft, weil dadurch eine leichte Auswechselbarkeit der Heizpatrone 6 ge währleistet ist. Ausserdem ist es günstig, dass dadurch der inaktive Teil des Temperatur fühlers in den Bereich der Einbauarmaturen fällt.
Immersion temperature controller with a switch operated by a temperature sensor and a thermal feedback. The invention relates to a diving temperature controller with thermal feedback, which is operated by an electrical auxiliary force. The known immersion temperature controllers have a temperature-sensitive sensor tube, that is, from a sensor tube made of two metals with ver different expansion coefficients. Due to the difference in the change in length of the two metals, a switch is operated with which a heating system can be controlled.
Such temperature controllers can be equipped with a maximum contact or a maximum and iflinimal contact. You need a relatively large temperature change to operate. To reduce it, various proposals and designs in the form of thermal feedback with electrical auxiliary heaters are already known. The heated return element is located outside the temperature sensor. However, such an arrangement has dej. Disadvantage, since it depends on the temperature of the surroundings of the return element.
The present invention reduces the dependency of an immersion temperature controller on the environment to a considerable extent in that the thermal feedback is brought about by an electrical heating device that works on an expansion body of the sensor itself.
In the drawing: FIG. 1 shows a section through an exemplary embodiment of the immersion temperature regulator, FIG. 2 shows a circuit diagram for the use of another exemplary embodiment of the temperature regulator in a heating system.
In Fig. 1, the temperature controller shown includes a, on the one hand in a flange 1 fixed expansion tube 2, at the free end 3 in a known manner an inner half of the same arranged base rod 4 is fastened be. However, this base rod 4 does not act directly on the electrical switching element 5 attached to the flange 1, as in FIG. the usual temperature regulators of this type, son countries on one between these two before seen, with your base rod 4 verbunde NEN and with a heater 6 heatable tubular body 7, which consists of the same material as the expansion pipe 2,
and in conjunction with the built-in heater 6 serves as a thermal feedback organ. The arrangement of the return element within the expansion pipe has the advantage that the device is independent of the ambient temperature of the apparatus head. The feedback has the task of stabilizing the control process. The instability of the same arises from the constant reaction delay of the regulated object.
The consequence of this is that every control command tim this delay time comes too late; and consequently overregulation takes place. The feedback is intended to simulate an actual value for the controller, which leads the actual actual value by just the response delay, so that the controller intervenes in good time and prevents overregulation.
At the usual rates of temperature change to which the expansion tube 2 is exposed, the return element 7 follows the temperature of the expansion tube 2, that is to say the medium temperature, due to its small mass in the unheated state, so that the temperature of these two parts is practically the same. The expansions of the expansion tube 2 are therefore compensated by the same in the area of the longitudinal expansion of the return member, so that the expansion tube 2 is only to be considered active over the length 8 of the base rod 4, while the length 9 remains inactive.
When the temperature sensor is cold, the contact arm 5 of the switching element is on contact "k" and closes. the circuit in which the switch loves, for example an electrical heating line 10, which is used to heat the medium whose temperature is to be regulated. When the desired target temperature is reached, the contact arm 5 switches over to the contact “w” momentarily and thus interrupts the external circuit 10.
The contact arrangement described thus represents a tilting mechanism in which the contact arm 5 is in stable equilibrium only in one of the two extreme positions.
Since each electrical switch carries out a certain switching path, work is required to move it under all circumstances, which usually has to be taken over by the temperature sensor. The switching function therefore requires a more or less large temperature difference at the temperature sensor, the so-called static switching difference Ugtat. In the above case, the temperature sensor must therefore cool down by this amount before the switch tilts back again and the external circuit 10 closes.
The resulting temperature fluctuations in the medium to be regulated are now reduced considerably by the feedback element 7. When switching the contact arm 5 to the contact "w", the heating coil arranged in the Rüekführung: s- organ 7 is switched on, whereby its tubular body undergoes an expansion in the sense of a rigid Rückfüh tion, in the opposite direction as the previous expansion tube.
The position of the temperature sensor in relation to the switching element is then as if the temperature sensor had cooled down by a certain amount. Depending on the intensity of the heating effect, it is possible to reduce the temperature change of the temperature sensor required to exercise the switching function during the cooling process or to cancel it entirely.
When the contact arm 5 is switched to contact "k", the heating coil 6 is switched off again and the thermal effect of the return element 7 subsides to the extent that the heat exchange with the expansion pipe 2 takes place and, as a result, its temperature equals that of the expansion pipe. In FIG. 2, the circuit diagram for the application of the temperature controller to a heating system is shown, but two heating coils 61 and 62 are provided on the expansion body in the return. In contrast to Fig. 1, a motor coil 16, 17 of an adjustment drive are controlled in this example by the two switches 12 and 13.
The heating windings 61, 62 are controlled via a sequence switch combination 11, consisting of two switching elements 12 and 13, for example designed as momentary switches, whose switching temperatures are a certain amount apart. The contact designations "1g" for cold and "w" for warm are used for thermal explanation. The switches close to "k" when the temperature falls and close to "w" when the temperature rises.
The switch position shown corresponds to the central position, which is assumed when the target temperature is maintained. Since the switching point of switch 12 is slightly below the setpoint temperature in this state, it closes on contact "w". On the other hand, the switch 13 closes on contact "k", since its switching point in the mentioned state is slightly above the target temperature. At the setpoint temperature, the partial heating winding 61 of the return is switched on continuously, as a result of which the expansion body of the return undergoes a greater expansion per unit length due to its higher temperature than the expansion pipe.
If the temperature now falls, the switch 192 switches to "k", whereby the heating coil part 61 is switched off and, on the other hand, a hot water valve of the system to be regulated is opened by the action of the motor coil 16, for example. However, the resulting increase in the medium temperature anticipates the feedback effect in that the switch 12 switches back to the contact "w" before the setpoint temperature is reached or exceeded.
If the temperature is still not at the setpoint after a certain time, the hot water valve is actuated again until the desired state is achieved.
If the temperature rises, the switch 13 switches to contact "w", as a result of which the heating element winding 62 is connected in parallel to the heating element winding 61 and, on the other hand, a hot water valve is closed by the action of the motor coil 17. The resulting decrease in the medium temperature of the apparatus takes effect: by the now increased heating, the feedback effect is achieved in that the switch 13 switches back to contact "k" and in the same way as already described, establishes the desired state. .
The embodiment described ar is thus also working in the sense of a thermal return, and indeed the effect is only temporary in this case, so elastic. It is particularly suitable to have a stabilizing effect on a control process.
In FIG. 2, two regulating resistors are designated by 14 and 15, which are used to adjust the effect of the return heating elements 61 and 62. The network is also labeled <I> A, B </I>.
Although the return member can be arranged within the temperature controller at any point, the order according to the embodiment of FIG Heating cartridge 6 is guaranteed. It is also beneficial that the inactive part of the temperature sensor falls into the area of the built-in fittings.