Selbsttätige Reguliervorrichtung in einer Zentralheizungsanlage. Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Reguliervorrichtung, welche eine Rege lungseinrichtung, die zur Regelung der Was sertemperatur in einem Steigrohr einer Zen tralheizungsanlage dient, in Abhängigkeit von den atmosphärischen Bedingungen selbsttätig einstellt.
Es war seit langer Zeit ein erwünschtes Ziel, derartige Vorrichtungen weitgehend zu vereinfachen und dabei besonders die Ver wendung von mit Flüssigkeit angefüllten Rheostaten mit beweglichen Kontakten zu vermeiden, welche Störungen verursachen können.
Die Vorrichtung nach vorliegender Erfin dung, mit welcher dieses Ziel erreicht wird, zeichnet sich aus durch mindestens einen äussern Thermistor mit negativem Tempera turkoeffizienten, der unter dein Einfluss dieser Bedingungen eine Aussentemperatur annimmt Lind mindestens einen ebensolchen Thermistor, der durch die Temperatur des im Innern des Stel-rohres befindlichen Wassers beeinflusst wird, sowie durch einen Steuerstromkreis, der die genannten Thermistoren enthält und eine Relaisvorriehtung kontrolliert,
welche bei Temperaturänderungen die Regehingseinrieh- tung in solcher Weise einstellt, dass bei ab nehmendem Gresamtwiderstand des Steuer- i stromkreises die Temperatur des Steigrohres herabgesetzt wird und umgekehrt. Dabei kann der äussere Thermistor entweder parallel zum innern Thermistor oder in Reihe mit demsel ben geschaltet sein.
Das Wort Thermistor, das sieh in den letzten Jahren in der technischen Sprache ein gebürgert hat, ist ursprünglich in Amerika geprägt worden. Darunter ist ein stark tem peraturabhängiger elektrischer Widerstand zu verstehen, welcher mit so geringer Eigenbela stung verwendet wird, dass die Temperatur des Widerstandskörpers und damit sein Wi derstand durch die Temperatur der Um gebung bestimmt ist.
Dabei handelt es sieh im allgemeinen -um Halbleiter mit negativem Temperaturkoeffi zienten, das heisst, dass ihr Widerstand bei steigender Temperatur abnimmt.
Als Halbleiter kann hier zum Beispiel teil weise reduzierter Titanit, z. B. Magnesiatita- nit, in Betracht kommen. Auch können Halb leiter aus der Spinellgruppe oder gesinterte oder geschmolzene Gemische von Schweroxy den, z. B. Oxyden von Cu, Ni, Ivln und Fe, ver wendet werden.
Bei einer besonders geeigneten Ausfüh rungsform der Erfindung mit mindestens zwei äussern und zwei innern Thermistoren werden im Steuerstromkreis ein äusserer Lind ein innerer Thermistor zueinander parallel und ein anderer äusserer und ein anderer innerer Thermistor miteinander in Reihe ge schaltet. Hierbei kann wenigstens der eine der parallel geschalteten Thermistoren in Neben- schluss mit einem regelbaren Widerstand lie gen. Ferner kann im Stromkreis ein regelbarer Reihenwiderstand in Reihe mit der Kombina tion Thermistor-Nebenschlusswiderstand ein geschaltet sein.
Ausserdem können mehrere äussere Thermistoren verwendet werden, die miteinander parallel oder in Reihe geschaltet sind. Die letztgenannte Anordnung kann ihre grosse Bedeutung haben, wenn es sich um grö ssere Gebäude handelt, wobei die Thermisto- ren auf verschiedene Weise von den atmo sphärischen Bedingungen beeinflusst werden, z. B. indem sie an oder in verschiedenen Aussenwänden des Gebäudes angebracht sind.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungs form besteht laut Beobachtungen darin, dass der Steuerstromkreis mit Gleichstrom gespeist und an die Gleichstromseite eines sogenannten Transduktors angeschlossen ist, und dass ein mit Wechselstrom gespeister Sehaltstromkreis an die Wechselstromseite des Transduktors angeschlossen ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sol len an Hand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben werden, in welchen Fig. <B>1</B> im Prinzip ein Beispiel für eine Anlage, wo die Erfindung zur Anwendung kommt, zeigt. Fig. 2 zeigt mehr im einzelnen, obwohl sehe- matiseh, die Ausführung der Reguliervorrieh- tung. Fig. <B>3</B> ist ein Diagramm. Fig. 4 zeigt eine abgeänderte Einzelheit der in Fig. 2 an gegebenen Schaltung. Fig. <B>5</B> zeigt eine weiter abgeänderte Einzelausführung.
Fig. <B>6</B> ist ein Diagramm, das die Wirkungsweise der Vor richtung nach Fig. <B>5</B> erläutert. Fig. <B>7</B> und<B>8</B> zeigen schematisch die Anordnung von meh reren Thermistoren. Fig. <B>9</B> deutet die Anord nung der Thermistoren bei grösseren Gebäu den an. Fig. <B>10</B> zeigt ein detaillierteres Schalt <B>bild</B> für eine besonders geeignete Ausfüh- rungsform.
Bei der in Fig. <B>1</B> gezeigten allgemeinen Anordnung wird angenommen, dass ein Hei zungskessel<B>1,</B> der züi einer Zentrallieizungs- anlage in zum Beispiel einem Wohnhaus ge hört, mit einem Vorlauf Lla für Heisswasser versehen ist, an welchem ein umstellbares Dreiwegeventil V vorgesehen ist. Das Steigrohr Llb wird über das Ventil V teils vom Vorlauf Lla, teils von einer Neben- sehlussleitung Ls gespeist.
Es sei angenommen, dass das Steigrohr Llb eine Anzahl Heizkör per 2 speist; das abgekühlte Rüeklaufwasser wird durch die Rüekflussleitung L2 zurüekge- leitet, von welcher das entgegengesetzte Ende der Nebensehlussleitung Ls abzweigt.
Im Be reiche der Wand<B>3</B> des Hauses, und zwar ent weder aussen an der Wand oder in einer offe nen oder geschlossenen Nische oder derglei- ehen, ist ein äusserer Thermistor Hl vorgese hen, so dass er infolge Berührung mit der Aussenluft und/oder Einwirkung direkter oder indirekter Sonnenstrahlung eine als Aussentemperatur bezeichnete Temperatur an nimmt. Dieser Thermistor ist über eine An zahl elektrische Leitungen, die zusammenfas send durch die Linie CI dargestellt sind, an eine Relaisvorriehtung <B>D</B> angeschlossen.
Ein innerer Thermistor.U2 ist am oder im Steig rohr Llb vorgesehen, so dass er durch die Temperatur des nach den Heizkörpern 2 ab gehenden Steigwassers beeinflusst wird. Der Thermistor H2 ist über eine Anzahl elek- trisehe Leitungen, zusammenfassend mit<B>C2</B> bezeichnet, an die Relaisvorrichtung<B>D</B> an geschlossen.
Es sei angenommen, dass die letz tere über elektrische Leitungen, zusammen fassend mit<B>C3</B> bezeichnet, bei Bedarf Strom nach einem kleinen Bedienungsmotor<B>31</B> durchlässt, wodurch dieser Motor veranlasst wird, in der einen oder andern Richtung um zulaufen und hierbei das Dreiwegeventil V einzustellen,
so dass dies letzteres einen grö sseren oder kleineren Teil des Rüeklaufes durch die Nebenschlussleitung Ls nach dem Steigrohr Llb und dementsprechend einen kleineren bzw. grösseren Teil des Heisswassers des Vorlaufes Lla nach dem Steigrohr Llb durchlässt. Hierdurch wird somit die Tem peratur des nach den Heizkörpern abgehen den Wasserstromes durch Beimisehung von Rücklaufwasser geregelt,
Vährend die Tem peratur des Wassers im Kessel<B>1</B> unverändert bleibt.
Zu näheren Erläuterung der Bauart und Arbeitsweise der Relaisvorriehtung wird auf Fig. 2 verwiesen. Bei dieser Ausführungsform werden ein äusserer Thermistor I-Ipl -und ein innerer Thermistor Hp2 verwendet, welche zueinander parallel geschaltet und an ein in der Relaisvorriehtung <B>D</B> enthaltenes, mit zwei Spulen Sl und<B>S2</B> versehenes Differential relais angeschlossen sind.
Von einer elektri- sehen Weehselstromquelle wird an den Punk ten<B>3</B> und 4 eine Wechselspannung aufge- drüekt, wobei vom Punkt<B>3</B> aus durch die bei den parallel geschalteten Thermistoren Hpl und Hp2, die Spule Sl und den Punkt 4 bin- durch eine Strombahn gebildet wird und eine zweite Strombahn vom Punkt<B>3</B> aus durch den Vergleichswiderstand Rl, die Spule<B>S2</B> und den Punkt 4.
Der Widerstand Rl ist zweck mässig so eingestellt, dass, wenn die Tempera tur im Steigrohr Llb im Verhältnis zur Tem peratur der Aassenluft den geeigneten Wert hat, die beiden Spulen Sl und<B>S2</B> die gleiche Amperewindungszahl erhalten, obgleich ent gegengesetzt gerichtet.
Ein durch das resul tierende Magnetfeld der Spulen Sl und<B>S2</B> beeinflusster Anker Ar kann sich entweder in die Nullage (Gleichgewichtslage) oder in Berührung mit einem obern Kontakt Kl oder mit einem untern Kontakt K2 einstellen,<B>je</B> nach dem überwiegen des Stromes in der einen oder in der andern der Spulen Sl und 82.
Die Kontakte sind an zwei verschiedene Wieklungen SA und SB im Motor M ange schlossen, welche Wicklungen so angeordnet sind, dass der Anker Am des Motors in Um drehung in der einen oder andern Richtung versetzt wird,<B>je</B> nachdem die Wieklung <B>SA</B> oder die Wieklung SB stromführend gemacht wird. Die Welle<B>5</B> des Motors wird hierbei in Umdrehung versetzt, und es sei angenommen, dass sie den Ventilkörper<B>6, je</B> nach der Dreh- riehtung, nach oben oder nach unten schraubt.
Wenn der Ventilkörper<B>6</B> sich aufwärts gegen seinen Sitz<B>7</B> bewegt, wird offenbar die Ver bindung zwischen dem Vorlauf Lla und dem Steigrohr Llb immer mehr gedrosselt, wäh rend gleichzeitig die Verbindung mit der Nebenschlussleitung Ls im Verhältnis hierzu geöffnet wird, und umgekehrt.
Die Anordnung hat die folgende Wir kungsweise: Wenn beispielsweise die Tem peratur der Aussenluft steigt, wird der elek trische Widerstand des Thermistors Hpl fal len, wodurch der resultierende Strom durch die Spule Sl im Verhältnis zum Strom durch die Spule<B>S2</B> zunehmen wird, wobei das Relais seinen Anker Ar anzieht, z. B. aufwärts, so dass ein Stromkreis über den Kontakt Kl und die Wieklung SA geschlossen wird.
Der Anker AJI des Motors wird hierbei in Umdrehung versetzt, und zwar in solcher Richtung, dass das Ventil V beginnt, das von der Leitung Lla kommende Heisswasser zu drosseln und eine grössere Menge des kühlen Rüeklaufwas- sers durch die Nebensehlussleitung Ls durch zulassen. Hierdurch wird die Temperatur im Steigrohr Llb herabgesetzt, und der Ther- mistor Hp2 wird abgekühlt.
Der elektrische Widerstand dieses letzteren nimmt hierdurch zu, und der resultierende, durch die Spule Sl fliessende Strom sinkt, bis das Relais seinen Anker Ar loslässt, der sieh wieder in die Null- lage einstellt, die Wicklung SA stromlos wird, der Anker Am stehen bleibt und der Ventil körper<B>6</B> in seiner erreichten Lage verbleibt.
Wenn die Regelungsbewegung zu stark ge wesen ist, spielt sich ein ähnlicher Vorgang in der entgegengesetzten Richtung ab, indem der Anker Ar gegen den andern Kontakt K2 ansehlägt, die andere Motorwieklung SB stromführend gemacht wird, der Anker Am in der andern Richtung umläuft usw.
Wenn in Fig. <B>3</B> die Ordinate die Tempera tur der Aussenluft und die Abszisse die Tem peratur des Steigrohres Llb bezeichnet, er- 'hält man eine Kurve<B>1,</B> die den experimentell ermittelten Funktionszusaminenhang zwi schen diesen Quantitäten zeigt. Diese Kurve ist nach oben gekrümmt, was bedeutet, dass eine gewisse Veränderung in der Lufttem peratur bei niedrigen Lufttemperaturen eine kleinere Änderung in der Temperatur des Steigrohres verursacht als bei hohen Lufttem peraturen.
Bei der<B>in</B> Fig. 4 gezeigten abgeänderten Ausführungsform sind der äussere Thermistor Hsl und der innere Thermistor Hs2 hinter- einandergeschaltet, so dass der Strom durch die Spule Sl umgekehrt proportional zur Summe der Widerstände der Thermistoren Hsl <I>und</I> -Us2 wird.
Hierbei erhält man eine Regelungskurve derjenigen Art, die in Fig. <B>3</B> durch die mit II bezeichnete gestrichelte Linie gezeigt ist. Diese Linie ist abwärts gekrümmt, was bedeutet, dass die Regelung empfindlicher ist für Va riationen in der Temperatur der Aussenluft, wenn diese Temperatur niedrig ist, als wenn sie hocli ist.
Es ist aber im allgemeinen ein erwünseh- tes Ziel, dass die Regelungskurve, die den Zu sammenhang zwischen der Temperatur der Aussenluft und der des Steigrohres betrifft, annähernd eine Gerade sein soll, weshalb man vorteilhaft die Reihenschaltung mit der Par allelschaltung kombiniert, wie dies in Fig. <B>5</B> gezeigt ist.
Gemäss dieser Figur werden zwei äussere Thermistoren Hsl und Hpl sowie zwei innere Thermistoren ffs2 und Hp2 verwen det, wobei die Thermistoren Hsl und Hs2 mit einander in Reihe geschaltet sind, während die Thermistoren Hpl und Hp2 nebeneinan- dergeschaltet sind.
Dieses kombinierte System von Thermistoren führt im grossen und gan zen zu einer Ausrichtung der Kurvenform. Die Steilheit der Kurve kann mittels eines Nebenschlusswiderstandes Rs, der parallel, z. B. mit dem Thermistor Hpl, geschaltet ist, geregelt werden. Um der Widerstandsminde rung, die dies zür Folge hat, entgegenzuwir ken, kann ein weiterer Reihenwiderstand Rv eingeschaltet sein.
Weitere Reihenwiderstände R2 und R3 können eingeschaltet sein, um die geeignete Ausgangslage zwischen den neben- einandergeschalteten und den hintereinander- geschalteten Thermistoren zu erzielen.
<I>h</I> Die Schaltung gemäss Fig. <B>5</B> wird durch das Diagramin gemäss Fig. <B>6</B> charakterisiert, wobei die ausgezogene Kurve Ta den Funk tionszusammenhang bei einem gewissen Wert des Nebensehlusswiderstandes Rs angibt.
Wenn dieser letztere vermindert wird, ergibt sich beispielsweise die Kurve Tb, und wenn er ver grössert wird, die Kurve Te_ Bei der in Fig. <B>7</B> gezeigten Ausführungs form sind mehrere äussere Thermistoren vor handen, nämlich an Stelle des Reihenthermi- stors Hsl die Thermistoren Hssl <I>und</I> Hss2, welche hintereinandergesehaltet sind,
und an Stelle des Parallelthermistors Hpl die zwei ebenfalls hintereinandergesehalteten Thermi- storen Hpsl und Hps2. Der hierdureh er reichte Vorteil wird im Zusammenhang mit der Beschreibung der Fig. <B>9</B> erläutert werden.
Bei der in Fig. <B>8</B> gezeigten Ausführungs form ist der Reihenthermistor Hsl durch zwei nebeneinandergesehaltete Thermistoren Hspl und Hsp2 ersetzt, während der Parallel- thermistor Hpl durch zwei nebeneinander- geschaltete Thermistoren Hppl und Hpli,2 er setzt ist.
In Hinsicht auf sowohl Fig. <B>7</B> als auch Fig. <B>8</B> kann die Anzahl der Thermistoren gY6- sser als zwei sein, aber die Anzahl in derjeni gen Abzweigleitung, die dem Reihenthermi- stor Hsl entspricht, soll am besten gleich der Anzahl in derjenigen Abzweigleitung, die dem Parallelthermistor II-JA entspricht, sein.
Mehrere Aussenthermistoren sind von Be deutung, wenn es sieh um ein grösseres Ge- bäde oder Gebäudekomplex handelt, wo die Temperatur- und Sonnenstrahlungsverhält- nisse bei verschiedenen Teilen des Gebäudes verseliieden sein können, wie bei der in Fig. <B>9</B> gezeigten Planzeichnung eines Hauses ange deutet ist,
wo beispielsweise die in der Zeieh- nung nach oben gekehrte Seite des Hauses ungefähr gegen Süden und sein in der Zeieh- nungen untenhin befindlielier Teil gegen Nor den liegen kann.
Bei Befolgung der in Fig. <B>8</B> gezeigten Schaltungsweise können hierbei Thermistoren Ilspl und Hppl, das heisst ein Serie- und ein Parallelthermistor, an dersel ben Stelle auf der Südseite des Hauses an gebracht sein, während analog Thermistoren Hsp2 und Hpp2 auf der Nordseite des Hauses angeordnet sind. Es versteht sieh, dass weitere solche Gruppen auf andere Stellen am Haus körper angeordnet sein können.
Hierbei wird offenbar die geregelte Temperatur des Was sers des Steigrohres die Resultierende der Temperatur- und Strahlungsverhältnisse an den verschiedenen Stellen des Hauskörpers bilden.
Es hat sieh herausgestellt, dass die Ge- nanigkeit der Regelung dureh Anwendung der in Fig. <B>10</B> gezeigten Relaisvorrichtung in hohem C-Trade erhöht werden kann. In diesem Beispiel ist angenommen worden, dass die äussern Lind innern Thermistoren in der in Fig. <B>5</B> angegebenen Weise untereinander- geschaltet worden sind.
Der eine Endpunkt<B>9</B> der Thermistorschaltung ist hierbei an den einen Pol einer elektrischen Gleiehstromquelle angesehlossen, während der andere Punkt<B>8</B> an eine Wieklung Stl eines Transformators <B>71</B> angeschlossen ist. Die genannte Wieklung ist in Reihe mit der Wieklung St2 eines zwei ten Transformators T2 geschaltet, welche ihrerseits an den andern Pol der Gleichstrom quelle angeschlossen ist.
Die andern Wicklun gen St3 Lind St4 der Transformatoren sind ebenfalls hintereinandergeschaltet und ähn- lieli wie vorher an die beiden Spulen Sl und 82 der Relaisvorriehtung angeschlossen und werden von einer elektrischen Wechselstrom- quelle aus gespeist.
Die Reihensehaltung zwi- sehen den beiden Spulenpaaren an den Trans formatoren ist so ausgeführt, dass, wenn zu einem gewissen Zeitpunkt die Wieklungen Stl- und St3 an dem einen Transformator einan der entgegenwirken, die Wicklungen St2 und St4 gleiehzeitig in dem andern Transformator zusammenwirken und umgekehrt.
In dieser Zusammenschaltung bilden die Transforma toren einen sogenannten Transduktor. Je nach der Stärke des Gleiehstromes wird hierbei die Induktanz der Wieklungen St3 und St4 ver- sehieden sein, wodurch der Wechselstrom durch die Spule Sl versehiedene Amplitude erhält. Man kann in dieser Weise eine kräf tige Verstärkung der Variationen des resul tierenden Widerstandes der Thermistoren im Steuerstromkreis erzielen.
Die erhöhte Emp- findliehkeit bewirkt, dass die Temperatur des Steigwassers auch kleinen Veränderungen in der Temperatur und Strahlung der Aussen, luft genauer folgen wird.
Nach Fig. <B>10</B> sind ausserdem die Kontakte KI und K2 sowie der Anker Ar an eine an- dere Regelungseinrichtung als ein Ventil an geschlossen, nämlich an ein Hilfsrelais<B>Q,</B> das ein zwischen dem Kontakt Kl und dem An ker Ar eingeschaltetes Solenoid Sq enthält.
Der Anker des Solenoids betätigt drei Kon takte K3, <I>K4</I> und K5, von denen der Kontakt K3 eine Verbindung zwischen dem Kontakt K2 und einem Widerstand Rq, dessen anderer Endpunkt an den dem Anker Ar zugekehrten Endpunkt des Solenoids angeschlossen ist, kontrolliert. Die Kontakte K4 und K5 regeln den Strom von einer Stromquelle nach einem Antriebsmotor .11, z.
B. eines ölfeuerungs- aggregates, welches zur Unterhaltung eines Ölbrenners in einem Kessel<B>1.,</B> von dem das Steigrohr LI abgeht, dient.
Die Vorrichtung wirkt derart, dass, wenn bei verhältnismässig hoher Steigwassertein- peratur der Anker Ar am obern Kontakt KI anschlägt, eine Strombahn vom einen Pol der Stromquelle über den Kontakt Kl, den Anker Ar und den Widerstand R9 nach dem Kon takt K3 geschlossen wird. Wenn dieser letz tere offen ist, geschieht keine Veränderung, und der Motor bleibt in Ruhe. Wenn dagegen die Temperatur des Steigwassers zu niedrig ist, stösst der Anker Ar an den Kontakt K2 an. Hierbei bildet sieh eine Strombahn vom einen Pol der Stromquelle über den Kontakt K2 den Anker Ar, die Spule Sq und den an dern Pol der Stromquelle.
Das Solenoid Sq spricht an, und die Kontakte K3, K4 und K5 werden geschlossen, wobei der Motor M das Ölaggregat in Betrieb setzt. Das Wasser des Kessels<B>1</B> wird erhitzt, und die Temperatur des Steigrohres Ll wird gesteigert. Ferner wird über den Kontakt K3 der Widerstand Rq kurzgeschlossen.
Wenn bei einer Steige rung der Temperatur des Steigrohres Ll der Anker Ar abfällt, bildet sieh ein Haltestrom kreis von dem einen Pol der Stromquelle über den Kontakt K3, den Widerstand Rq und das Solenoid Sq nach dem andern Pol der Strom quelle. Hierdurcli wird der Anker des Sole- noids festgehalten, und der Motor wird im Gange erhalten, bis die Temperatur des Steig rohres Ll so hoch gestiegen ist, dass der An ker Ar zum Anschlagen gegen den Kontakt <B>El</B> gebracht wird.
Dabei wird das Solenoid Sq über den Kontakt Ifl kurzgeschlossen, und sein Anker fällt ab, so dass die Kontakte K3, K4 und K5 geöffnet werden und der Motor 11 mit dem Ölaggregat zum Stillstand kommt.
Selbstverständlich kann die Temperatur des Steigrohres mittels der Relaisvorrichtl-mg <B>D</B> auch auf andere Weise geregelt werden. Beispielsweise kann diese letztere einen Schal ter einer elektrischen Heizbatterie, die in einem Kessel das an ein Steigrohr geförderte Wasser erhitzt, betätigen. Hierbei kann zum Beispiel das Hilfsrelais Q benutzt werden, und seine Kontakte K4 und K5 können die gesamte oder einen Teil der elektrischen Heiz- batterie ein- und ausschalten,<B>je</B> nach den von der Relaisvorrichtung<B>D</B> aus empfangenen Regelungsimpulsen.
In ähnlicher Weise kann die Erfindung ihre Anwendung finden bei Kesseln mit Stokerfeuerung, wo zum Beispiel ein elektri scher Motor, der die Stokervorrieht-Lmg an treibt, durch zum Beispiel ein Hilfsrelais<B>Q</B> geregelt wird.