Temperaturregulierungsverfahren. Die vorliegende Erfindung betrifft, ein Verfahren zur Regulierung der Temperatur eines geheizten, z. B. gasförmigen, flüssigen oder festen Mediums.
Es sind zahlreiche Teniperaturregulie- rungsverfahren, besonders für Laboratoriums zwecke, bekannt. Ihr Prinzip beruht meistens auf dem Wärmeausdehnungsvermögen von Gasen, Dämpfen, Flüssigkeiten, Metallen und andern Stoffen, oder auf Änderungen des elektrischen Leitvermögeiis verschiedener Stoffe bei verschiedenen Temperaturen-, gege benenfalls wird das Prinzip von Thermoele- menten verwendet. Für Laboratoriumszwecke erreichen diese Verfahren, vervollkommnet durch die Verwendung von Elektronenröhren und andern Vorrichtungen, eine ziemlich grosse Regulierungsgenauigkeit. Für Indu striezwecke jedoch sind diese Regulierungsver fahren heikel, kompliziert und kostspielig.
Die in der Industrie üblichen Regulierungsverfall- ren sind im Prinzip den Laboratoriumsverfah ren ähnlich. Es werden bimetallisehe, Queek- silber-, Toluol- und ähnliche Thermometer, ge gebenenfalls auch Thermoelemente, die für die Temperaturregulierung ausgebildet sind, ver wendet. Der zeitliche Verlauf der Temperatur bei Vorrichtungen, die mit den bisher in der <B>C</B> Industrie für die Temperaturregulierung an gewendeten Regulierungsanordnungen ausge stattet, sind, weist die Form einer Sinusoide auf.
Die miteinander abwechselnden Tempera turmaxima und Minima werden durch die Wärnieträgheit hervorgertrien, die von dem NN-ärmeleitvermögen und der Masse des Me diums und von dem Überran-,swärmewider- stand zwischen einem Wärmefühler und dein Medium, dessen Temperatur mittels des Füh lers reguliert wird, abhängt. Diese Erschei nung kann auf Grund des folgenden Beispiels erklärt werden.
Eine Metallplatte, die mittels eines elektri- sehen Heizkörpers auf eine Temperatur von 2000<B>C</B> geheizt wird, soll auf dieser Tenipera- tur gehalten werden. Zu diesem Zwecke ist sie mit einer Öffnung versehen, in die ein Wärme fühler in Form einer Röhre dicht eingescho ben ist.
Der Fühler funktioniert zum Beispiel auf Grund des, bekannten Prinzips des unglei- ehen Ausdehnungsvermögens zweier versehie- dener Metalle, des sogenannten Bimetalles, das in Form einer Schraubenlinie innerhalb der bereits erwähnten Röhre angeordnet ist.
Eine in C-Graden geeiehte Skala und mit Kontak ten versehene Zeiger bilden in Verbindung mit dem Binietall ein Thermometer und ein elek trisches Relais oder den eioentliellen Thernio- zn regulator. Der elektrische Heizkörper heizt die Platte, deren Temperatur deil kritisehen Wert voli 2000 C erreieht;
das Relais des Regulators, das auf 2000 C ein--estellt ist, schaltet nunmehr den Heizstromkreis aus. Der Heizkörper und ein eil der Platte, der sieh dicht neben dem Heiz körper befindet, werden auf eine Temperatur von mehr als<B>21000 C</B> überheizt. Diese ungleiche Temperatur der Platte beginnt, sich nuninehr auszugleichen, und zwar in der Weise, dass die Wärme von den überheizten Stellen in die übrige Masse der Platte übergeht. Dies kommt in einer weiteren Erhöhung der Temperatur der Platte zum Ausdruck, z.
B. auf<B>2050 C.</B> Sodann beginnt die Platte allmählich kalt zu werden, und wenn die Plattentemperatur -und daher auch diejenige des Bimetalles im Füh ler auf die kritische Temperatur von 2000<B>C</B> sinkt, bringt das Relais des Regulators die elektrische Heizung des Mediums, das ist der Platte, wieder in Gang. Die Plattentemperatur sinkt infolge der Wärmeträglieit noch um etwa <B>30,</B> um sodann wieder langsam zu steigen, und der Zyklus fängt an, sich zu wiederholen. Die Temperatursehwankung beträgt in diesem Falle<B>80 C.</B>
Die Erfindung bezweckt, diese Wärmeträg heit, die als Temperaturschwankung zum Aus druck kommt, auf eine einfache Weise sehr stark zu verringern, da in zahlreichen Indu striebranchen die Einhaltung einer möglichst genauen Temperatur unerlässlich ist.
Diesen Zweck erreicht die Erfindung da durch, dass der Wärmefühler die Temperatur durch Unterbrechung der Heizung des Me diums reguliert und dabei nicht nur durch das geheizte Medhim gewärmt wird, sondern auch zusätzlich mittels eines besonderen Hei7- körpers bei einer vorteilhaft gemeinsamen Wärmequelle sowohl für die Heizung des Me diums als auch für die zusätzliche Heizung des Wärniefühlers, wobei die Wärineleistung für die Fühlerheizung zweckmässig unabhän <B>gig</B> von der Mediumheizung reguliert wird.
Das beigefügte Schema veranschaulicht ein Aus,Tührungsbeispiel des Erfindungsgegen standes, bei dem als Wärmequelle der elek trische Strom verwendet wird.
Die Heizplatte<B>1</B> einer Valkanisierungs- presse wird durch einen elektrischen Heizkör per 2 geheizt und soll womöglich auf einer konstanten Temperatur gehalten werden. Das Schema weist drei parallele Zweige auf-, die von einer einzigen Quelle gespiesen werden.
In dem Heizzweig befindet sieh der Heizkör per 2 mit den Leitern<B>3,</B> 4, die in der platte<B>1</B> angeordnet sind; in dem Ililfszweig befinden sich das Heizeleinent <B>5,</B> das auf deii Wärmefühler<B>6</B> aufgeschoben ist, und der Pte- gulierungswiderstand <B>7</B> init den entspreelieii- den Leitern<B>8, 9, 10;
</B> in dem Regiilier-Liii",snveig befinden sich das Relais<B>11</B> der Reguliervor- riehtung, der Sehütz 12, der Schalter<B>13</B> und die entsprechenden Leiter 14,<B>1-5, 16, 17.</B> Der Regulierungszweig ist an die Hauptzuleit-Liiig <B>18, 19</B> vor dem Sehütz angeschlossen. Der Schütz 12 dient zur --eineinsanien Selialtiiii- des Heiz- Lind des Hilfszwei-es.
Die Vorrichtunn, funktioniert folgender C- massen: Durch<B>E</B> insehaltung des Selialters <B>13</B> ist der Sehütz 12 in Funktion gebracht wor den, welcher Schütz den Heiz- und den Hilfs zweig an die Hauptzuleitungen 17# <B>18</B> ange schlossen hat. Der Heizkörper 2 heizt nuninehr die Platte<B>1,</B> mid.-o wird der Wirniefühler 6 sowohl durch die Platte<B>1,</B> in der er eingeselio- ben ist, als auch durch das Heizelement<B>5</B> ge heizt.
Die Heizleistang des HeizeleinenIes <B>5</B> ist mittels des einstellbaren Widerstandes<B>7</B> so re- liert, dass die Summe der Wärinemengeii die dem Detektor durch das 31ediiiiii# oder die Heizplatte<B>1</B> und durch das Heizelement.
ge liefert werden, so hoch ist, dass die Tempera tur im Fühler schneller wächst als in der Heizplatte, und zwar so, um die Entstehung einer unzulässig grossen Wäriiieträglieit, wie sie bei den bisherigen Vorriehtungen vor kommt, züi verhindern.
Nach der Erreieh-Liiig der eingestellten Temperatur in dem Binietall des Fühlers, das ist der Temperatur, auf der die Platte gelialten werden soll, selialtet (las Relais<B>1.1</B> durch die WirkLing des Biiiietalles ini Fühler<B>6</B> mit Hilfe des Sehützen 12 den elek- trisehen Strom in den beiden gegenseitig par allelen Zweigen, dem Heiz- Lind dem Hilfs zweig, aus.
Die Temperatur in der Heizplatte hat den kritischen Wert noch nicht erreicht, und auch nach der Unterbreehunv des elektri- sehen Heizstroines stel-t sie weiter Linter dein Einfluss des überheizten Teils der Platte Lind des Heizkörpers.
Die Wärmeleistung des Füh lers ist mittels des Re-ulierungswiderstandes <B>7</B> so eingestellt, dass das Relais<B>11</B> den Heizstrom sowohl im Hei7körper 2 als aueli iii den) Heiz- elemeilt <B>5</B> in dem Augenblicke ausschaltet, in dem die Temperatur der Heizplatte<B>1</B> noch einige Zehntelsgrad <B>C</B> -unter der kritischen Temperatur liegt.
Die Temperatur der Platte und auch diejenige des Bimetalles des Fühlers steigt aus bereits angeführten Gründen noch eine ZeitJang weiter bis auf den Wert, der einige Zehntelsgrad <B>C</B> Über der kritischen Temperatur liegt. Nach der darauffolgenden Auskühlung der Platte<B>1</B> und auch des Bi- metalles im Fühler<B>6</B> auf die kritische Tem peratur schaltet das Relais<B>1</B> mit Hilfe des Schützen 12 den Heizstroni wieder ein.
Die Temperatur in der Platte<B>1</B> sinkt dann eine Zeitlang noch weiter, bis sie das Minimum von einigen Zehntelsgraden <B>C</B> unter der kritischen Temperatur erreicht, worauf sie dann wieder zu steigen beginnt, und der Zyklus wiederholt sich von neuem.
Die Zeitspannen zwischen dem Einschalten und dem Ausschalten des Heizstromes sind bei dem beschriebenen Verfahren viel kürzer als bei den früher angewendeten Verfahren, und deshalb ist die Überheizung des Plattenteils<B>1</B> in der Nähe des Heizkörpers 2 und auch die überheizung des Heizkörpers allein viel gerin ger, und die Temperaturschwankung über und -unter ihrem kritischen Wert, beträgt nur einige Zehntelsgrad <B>C.</B>
Aus dem, -was angeführt wurde, geht klar hervor, dass die Wärmeträgheit so herabgesetzt wurde, dass sie praktisch ausser Acht gelassen werden kann.
Der elektrische Strom kann durch eine an dere Heizquelle, z. B. durch Dampf und durch Flüssigkeit, ersetzt werden; als Regulator können Thermoelemente anstatt des Bimetal- les verwendet werden, oder es kann auch das Wärmeausdehnungsvermögen von Flüssigkei ten usw. ausgenützt werden; im wesentlichen bleibt jedoch das Temperaturregulierungsver- fahren -unverändert.