Flüssigkeitsgefüllter Federthermostat mit mehreren Wärmefühlern In der Wäxmetechnik sind bereits Steuer- vorriehtungen bekanntgeworden, bei denen zwei oder mehrere physikalische Grössen ein und dasselbe Regulierorgan beeinflussen, mit dem Zweck, eine dieser physikalischen Grössen in Abhängigkeit von den andern zu regulie ren. So werden zum Beispiel elektrische Mess- systeme mit temperaturabhängigen Wider ständen oder 'Thermoelementen für diese Art der Zusammenwirkung verwendet.
Bei Tiemperaturmesssystemen mit Flüssig keitsfühler, Kapillarrohr und Federrohr oder Membrane, sind Kombinationen mit zwei Fühlern bekanntgeworden, welche für die Steuerung von Heizanlagen Verwendung fin den, indem ein Fühler der Aussentemperatur im Freien und der andere der Kesselwasser- temperatur der Heizanlage ausgesetzt werden. Hierbei handelt es sich um Steuerungen, da die beiden Fühler sich nicht im gleichen Regelkreis befinden.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun einen flüssigkeitsgefüllten Federtliermostat mit mehreren Wärmefühlern, welcher sich. gegenüber den bekannten Einrichtungen der gleichen Art dadurch auszeichnet, dass die Wärmefühler in einem wärmedurchilossenen Objekt an Orten mit verseliiedenen Tempera turen angeordnet sind und sieh in einem einzigen Regelkreis befinden.
In der Zeichnung sind einige Ausfüh rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes .schematisch dargestellt, Es zeigen: Fig. <B>1</B> einen flüssigkeitsgefÜllten Feder thermostat zusammengebaut mit einem Koch gefäss mit Tauehheizung, Fig. 2 einen gleichen Thermostat, zusam mengebaut mit einem Kochgefäss mit aussen angelegter Heizung, Fig. <B>3</B> einen ebensolchen Thermostat, zu sammengebaut mit einem Backofen, Fig.4, <B>5</B> verschiedene Anschlussarten der Wärmefühler an ein Federrohr und Fig. <B>6</B> eine besondere Ausführungsart der Wä,
rmefühler.
In der Fig. <B>1</B> bedeutet<B>1</B> einen Kochkessel einer Waschmaschine, eines Durehlauferhit- zers usw., in den von unten eine elektrische Tauchheizung 2 eingeführt ist. In der Nähe der letzteren ist ein Flüssigkeitswärmefühler <B>3</B> angeordnet, der über ein Kapillarrohr 4 mit einem Pederrofir <B>5</B> in einem mindestens einen durch das Federrohr<B>5</B> betätigten 'Thermo- statschalter,6 enthaltendesThermostatgehäuse <B>7</B> verbunden ist.
Im Kochkessel<B>1</B> ist nun noch ein zweit-er Wärmefühler <B>8</B> angeordnet, der über ein Kapillarrohr <B>9</B> ebenfalls mit dem Federrohr<B>5</B> in Verbindung steht. Die Volu mina der beiden Wärmefühler<B>3, 8</B> sind vor zugsweise verschieden gross; beispielsweise ist das Volumen des Wärmefühlers<B>8</B> doppelt so gross wie dasjenige des Wärmefühlers<B>3.</B> Auch die Wandungen der Wärmefühlergefässe <B>3, 8</B> sind vorzugsweise verschieden stark und aus die Wärme verschieden gut leitendem Material hergestellt, so dass die Wärmefühler <B>3, 8</B> verschiedene Wärmeträgheiten aufweisen.
Man ersieht aus der Fig. <B>1,</B> dass die beiden Wärmefühler<B>3, 8</B> in einem wärmedurchflos senen Objekt, nämlich dem Kochkessel<B>1,</B> an Orten angeordnet sind, in welchen zwei von der Tauchheizung 2 erzeugte, -unterschied- liehe Temperaturen herrschen. Wird mit dem Thermostatsehalter <B>6</B> die Tauchheizung 2 über an sich bekannte Mittel ein- und ausgeschal tet., so bilden die beiden Wärmefühler<B>3, 8</B> Teile eines Regelkreises, da beide Fühler die gleiche physikalische Grösse Überwachen.
In Richtung des Wärmegefälles betrachtet, das heisst über Tauehlieizung '2, Wärmefühler<B>Ö,</B> aufzuheizende Flüssigkeit<B>10,</B> Wärmefühler,<B>8,</B> Kochkesselwand und Umgebung, sind die Wärmefühler<B>3, 8</B> dort angeordnet, wo die grössten Temperaturgefälle auftreten. Dabei ist also keiner der beiden Fühler auf diejenige Temperatur eingestellt., die die zu überwa, chende Flüssigkeit<B>10,</B> annehmen soll, das heisst mit den Wärmefühlern<B>3, 8</B> wird eine Tem peraturregulierung an einem zwischen diesen beiden Wärmefühlern befindlichen Ort vorge nommen, wo sich selbst kein Wärinefühler be findet.
In der Fig. 2 ist ein wärmedurchflossenes Objekt<B>1,1,</B> zum Beispiel ein Futterdämpfer, Wasserboiler usw., mit indirekt durch eine innere Behälterwand 12 hindurchwirkendem Heizkörper<B>13</B> dargestellt, bei dem ein mit dem Heizkörper thermisch gekoppel ter Wärmefühler 14 und ein mit dem Koehgut, <B>15</B> thermisch gekoppelter Wärme fühler<B>116</B> gemeinsam auf ein einenSteuer- schalter <B>17</B> betätigendes Pederrohr 18 in einem Thermostatgehäuse) <B>19</B> wirken.
Bei derartigen Objekten ist es nun möglich, durch zweckmässige Wahl der Wärmefühler 14,<B>16</B> und ihrer Standorte verschiedenartige Be triebsbedingungen zu erfüllen, ohne beim Übergang von einer Betriebsart auf die an dere eine Nachstellung der Reglereinrichtung vornehmen zu müssen. Beispielsweise können die Verhältnisse so gewählt werden, dass bei leerem Kessel die Aussehaltung des Heizkör pers durch den Wärmefühler 14 bewirkt wird, der dann als Trockengangsehutzwärmefühler wirkt.
Wird der Kessel teilweise mit Wasser gefüllt, so kann erreicht werden, dass der Regler zum erstenmal gerade dann abschaltet, wenn das Wasser die Siedetemperatur erreicht hat. Wird der Kessel ganz mit Wasser gefüllt, so erfolgt die erste Absehaltung zum Beispiel bei einer Wassertemptratur von 8,00 <B>C,</B> und später steigt diese Temperatur langsam auf etwa<B>900 C.</B> Wird der Kessel ausser mit -Wasser noch mit einem zu erweichenden Gut belastet, zum Beispiel mit Gemüse, so erfolgt die<B>Ab-</B> schaltung der Heizung in Funktion der Be lastung.
Die erste Absehaltung erfolgt jetzt bei gleicher Reglereinstellung beispielsweise bei einer mittleren Temperatur des KochgLites von W' <B>C,</B> worauf diese Temperatur langsam auf<B>900 C</B> ansteigt.
Es ergibt sich somit, dass ohne eine Verstellung am Regler vornehmen zu müssen, eine korrekte Überwaehung ganz verschiedenartiger Betriebszustände möglich ist. Vorteilhafterweise kann der Regler des halb so angeordnet werden, dass er für die Bedienungsperson des Wärrneapparates unzu- gä,nglich ist.
Auf ähnliche Art und 'Weise können auch Backöfen einwandfrei geregelt werden, bei denen sonst eine korrekte Erfassung der Ober- und Unterhitze mittels eines einzigen Fühlers nicht möglich ist.
In der Fig. <B>3</B> ist ein derartiges wärme- durehflossenes Objekt dargestellt. Mit 20 ist der Baekraum bezeichnet, in welchem durch einen Heizkörper 21 die- Unterhitze und durch ,einen Heizkörper 22 die- Oberhitze erzeugt wird. Mit jedem Heizkörper ist ein Wärme fühler<B>23</B> bzw. 2,4 thermiseli gekoppelt, die gemeinsam auf in einem Thermostatgehäuse 215 untergebrachtes Federrohr<B>26</B> wirken.
Auf das gleiche Federrohr kann auch ein in der M <B>2</B> itte des Baekraumes 20, angebrachter drit- ter Wärmefühler<B>2,7</B> wirken. Durch zweck mässige Dimensionierung der Wärmefühler und entsprechend gewählte thermische Kopp lungen kann auch bei einem Baekofen eine befriedigende Regulierung erzielt werden.
In den erläuterten Ausführungsbeispielen wurde angenommen, dass die Wärmefühler parallel auf das gemeinsame, Federrohr ein wirken. Die gleiche Wirkung wird auch er zielt, wenn die Wärmefühler<B>28, 29</B> der Fig. 4 in Reihe an das Federrohr<B>30</B> angeschlossen sind.
Mitunter ist auch ein Anschluss gemäss der Fig. <B>-5,</B> wo der eine Wärmefühler<B>31</B> über ein Kapillarrohr <B>32</B> direkt an ein Federrohr <B>33</B> angeschlossen ist, während ein weiterer Wärmefühler 34 an das. Kapillarrohr <B>32</B> über ein Kapillarrohr <B>35</B> angeschlossen ist, zweck mässig. Die, Wärinefühler brauchen übrigens nicht als gegenüber den Kapillarrohren er weiterte Gefässe ausgebildet sein. Eine beson ders einfache Lösung ergibt sich dann, wenn die Kapillarrohre selbst als Wärmefühler dienen.
Eine solche Ausführung ist in der Fig. <B>6</B> dargestellt, in welcher zwei Kapillar- rohre <B>316, 37</B> auf ein gemeinsames Federrohr <B>3.8</B> wirken. Es ist selbstverständlich, dass auch bei dieser Ausführung die in den Fig. 4,<B>5</B> dargestellten Lösungen sinngemäss zur An wendung kommen können.
Die beschriebene Reglereinrichtung ermög licht die Konstantlialtung bzw. Regulierung der Temperatur an einem Ort eines thermi- sehen Objektes, an dem infolge der Eigenart desselben kein Wärinefühler hingestellt wer den kann.
Dieses Ziel wird vermittels minde stens zweier Wärmefühler erreicht, deren #Standorte grundsätzlicii so gewählt werden, dass, in R.ichtung des Wärinellusges betrachtet, ein erster Wärmefühler vor der zu regulie renden Stelle und ein zweiter nach dieser an geordnet wird. Durch eine verhältnismässig enge Kopplung des ersten Wärmefühlers mit der Heizung lässt siehürreichen, dass die Tem peraturschwankungen am Orte, wo man die regulierte Temperatur wünscht, kleiner sind, als wenn man nur dort einen Wärmefühler anordnen würde.
Ursache hierfür ist der grö ssere Betrag der Temperaturänderungen in der Nähe der Heizung und die nahezu kon stante Temperatur am Ort des zweiten Wärmefüblers. Hierdurch ergibt sieh für eine grosse Temperaturschwankung am Ort des ersten Wärmefühlers, welche die Reglerein- riehtung zum Schalten bringt, eine entspre chend kleine Schwankung am Orte, wo man die regalierteT'emperatur wünscht, ohne dass hierzu eine kleine Schaltdifferenz der Regler- einrichtung nötig wäre.
Der in der Nähe des Ortes, wo die Temperatur geregelt werden soll, angebrachte zweite Wärmefühler sorgt ferner dafür, dass die von der Reglereinrich- tung eingesetzte Heizleistung der Belastung des wärmedurchflossenen Objektes angepasst wird, was zum Beispiel nielit der Fall wäre, wenn man nur einen Fühler in der Nähe der Heizung anbringen würde.
Eine weitere<B>Mög-</B> lichkeit besteht darin, den zweiten in der Nähe des Ortes der gewünschten Temperatur befindliehen Wärmefühler, in Richtung des Wärmellusses betrachtet, nielit nach, sondern vor diesem Ort anzuordnen. Damit kann man in gewissen Fällen eine Verbesserung der Regelschwankung -und gleichzeitig eine Be rücksichtigung der Belastung erreichen, wenn auch keine genaue Konstanthaltung der Tem peratur. In vielen Fällen wird eine kleine Re gelschwankung einer genauen Temperatur haltung vorgezogen.
Die, beschriebene Anord nung kann dort vorgesehen werden, wo die Verhältnisse den Einbau eines Wärmefühlers am Ort der gewünschten Temperatur und in Richtung des Wärmeflusses betrachtet, nach demselben, nicht zulassen.
Würde man anderseits nur einen Wärme fühler in der Nähe des Ortes mit zu regulie render Temperatur vorsehen, so würde infolge des Wäxmegefälles vom Heizkörper bis zum Wärmefühler eine Nachheizung nach dem Abschalten und damit eine grosse Regel- sehwankung auftreten, im weiteren würde keine rechtzeitige Abschaltung der Heizung bei Trockengang stattfinden. Hingegen findet eine rechtzeitige Abschaltung statt, wenn, wie oben beschrieben, ein Wärmefühler in der Nähe der Heizung angebracht wird. Die be schriebene Einrichtung hat ferner den Vorteil, dass sie sehr leicht an die Besonderheiten eines wärmedurchilossenen Objektes angepasst wer den kann.
Es genügt dazu, die Wärmefühler- volumina, zweckmässig aufzuteilen. Im weite ren kann dies auch durch die Wahl von ver schiedenen Trägheiten der einzelnen Wärme fühler erzielt werden, wodurch dieselben auf die Temperaturänderung ihres Standortes ver schieden schnell reagieren.
Liquid-filled spring thermostat with several heat sensors In wax technology, control devices have already become known in which two or more physical variables influence one and the same regulating element, with the purpose of regulating one of these physical variables depending on the others Measuring systems with temperature-dependent resistances or thermocouples are used for this type of interaction.
In the case of temperature measuring systems with liquid sensors, capillary tubes and spring tubes or diaphragms, combinations with two sensors have become known which are used to control heating systems by exposing one sensor to the outside temperature and the other to the boiler water temperature of the heating system. These are controls because the two sensors are not in the same control loop.
The present invention now relates to a liquid-filled spring thermostat with several heat sensors, which. compared to the known devices of the same type characterized in that the heat sensors are arranged in a heat-penetrated object at locations with different temperatures and are located in a single control loop.
In the drawing, some Ausfüh approximately examples of the subject of the invention are shown schematically, They show: Fig. 1 </B> a liquid-filled spring thermostat assembled with a cooking vessel with thawing heater, Fig. 2 an identical thermostat, built together with a cooking vessel with externally applied heating, Fig. 3, a thermostat of the same type, assembled with an oven, Fig. 4, <B> 5 </B>, different types of connection of the heat sensor to a spring tube and Fig. <B> 6 </B> a special type of Wä,
temperature sensor.
In FIG. 1, <B> 1 </B> means a cooking vessel of a washing machine, a continuous heater, etc., into which an electric immersion heater 2 is inserted from below. A liquid heat sensor <B> 3 </B> is arranged in the vicinity of the latter, which is actuated via a capillary tube 4 with a pederrofir <B> 5 </B> in at least one through the spring tube <B> 5 </B> 'Thermostat switch, 6 containing thermostat housing <B> 7 </B> is connected.
A second heat sensor <B> 8 </B> is now arranged in the cooking kettle <B> 1 </B>, which is also connected to the spring tube <B> 5 </ via a capillary tube <B> 9 </B> B> is in communication. The volumes of the two heat sensors <B> 3, 8 </B> are preferably of different sizes; For example, the volume of the heat sensor <B> 8 </B> is twice as large as that of the heat sensor <B> 3. </B> The walls of the heat sensor vessels <B> 3, 8 </B> are also preferably of different thicknesses made of material that conducts heat to different degrees, so that the heat sensors <B> 3, 8 </B> have different thermal inertia.
It can be seen from FIGS. 1 and B that the two heat sensors 3, 8 are arranged at locations in an object without heat, namely the cooking kettle 1 are, in which two generated by the immersion heater 2, -ifferent- lent temperatures prevail. If the immersion heater 2 is switched on and off using means known per se with the thermostat holder <B> 6 </B>, the two heat sensors <B> 3, 8 </B> form parts of a control circuit, since both sensors are the Monitor the same physical quantity.
Viewed in the direction of the heat gradient, that is to say via dew heating '2, heat sensor <B> Ö, </B> liquid to be heated <B> 10, </B> heat sensor, <B> 8, </B> the boiler wall and the surrounding area the heat sensors <B> 3, 8 </B> are arranged where the greatest temperature gradient occurs. In this case, neither of the two sensors is set to the temperature that the liquid to be monitored <B> 10 </B> should accept, i.e. with the heat sensors <B> 3, 8 </B> a tem temperature regulation was made at a location between these two heat sensors, where there is no heat sensor itself.
FIG. 2 shows an object through which heat flows, for example a feed steamer, water boiler, etc., with a heating element 13 acting indirectly through an inner container wall 12, in which a heat sensor 14 that is thermally coupled to the radiator and a heat sensor that is thermally coupled to the Koehgut, <B> 15 </B> 116 </B>, jointly actuated on a control switch <B> 17 </B> Peder tube 18 in a thermostat housing) <B> 19 </B> act.
With objects of this type, it is now possible, through appropriate selection of the heat sensors 14, 16 and their locations, to meet various operating conditions without having to readjust the control device when changing from one operating mode to the other. For example, the ratios can be selected so that when the boiler is empty, the heating element is turned out by the heat sensor 14, which then acts as a dry aisle protection heat sensor.
If the boiler is partially filled with water, it can be ensured that the controller switches off for the first time when the water has reached the boiling point. If the boiler is completely filled with water, the first shut-off takes place, for example, at a water temperature of 8.00 C, and later this temperature rises slowly to around 900 C If the boiler is loaded with a product to be softened in addition to water, for example vegetables, the heating is switched off as a function of the load.
The first stop now takes place with the same regulator setting, for example at an average temperature of the cooking glass of W '<B> C, </B> whereupon this temperature slowly rises to <B> 900 C </B>.
The result is that, without having to adjust the controller, correct monitoring of very different operating states is possible. The regulator can therefore advantageously be arranged in such a way that it is inaccessible to the operator of the heating apparatus.
In a similar way, ovens can also be properly controlled in which otherwise correct detection of the upper and lower heat using a single sensor is not possible.
Such a heat-flowed object is shown in FIG. 3. With 20 the Baekraum is referred to, in which by a heating element 21 the lower heat and by a heater 22 the upper heat is generated. A heat sensor <B> 23 </B> or 2, 4 thermiseli is coupled to each radiator, which jointly act on the spring tube <B> 26 </B> housed in a thermostat housing 215.
A third heat sensor <B> 2,7 </B> mounted in the M 2 middle of the back space 20 can also act on the same spring tube. Satisfactory regulation can also be achieved with a Baekofen through appropriate dimensioning of the heat sensors and appropriately selected thermal couplings.
In the exemplary embodiments explained, it was assumed that the heat sensors act in parallel on the common spring tube. The same effect is also achieved when the heat sensors 28, 29 of FIG. 4 are connected in series to the spring tube 30.
Sometimes there is also a connection according to FIGS. <B> -5 </B> where the one heat sensor <B> 31 </B> is connected directly to a spring tube <B> 33 via a capillary tube <B> 32 </B> </B> is connected, while a further heat sensor 34 is connected to the capillary tube <B> 32 </B> via a capillary tube <B> 35 </B>, expediently. Incidentally, the heat sensors do not need to be designed as vessels that are wider than the capillary tubes. A particularly simple solution arises when the capillary tubes themselves serve as heat sensors.
Such an embodiment is shown in FIG. 6, in which two capillary tubes 316, 37 act on a common spring tube 3.8. It goes without saying that the solutions shown in FIGS. 4, 5 can also be used in this embodiment.
The controller device described enables the constant light or regulation of the temperature at a location of a thermal see object where, due to the peculiarity of the same, no heat sensor can be placed.
This goal is achieved by means of at least two heat sensors, the locations of which are fundamentally chosen so that, viewed in the direction of the heat flow, a first heat sensor is arranged in front of the point to be regulated and a second after it. A relatively close coupling of the first heat sensor with the heater shows that the temperature fluctuations at the place where you want the regulated temperature are smaller than if you only arranged a heat sensor there.
The reason for this is the greater amount of temperature changes in the vicinity of the heater and the almost constant temperature at the location of the second heat exchanger. As a result, for a large temperature fluctuation at the location of the first heat sensor, which causes the control device to switch, there is a correspondingly small fluctuation at the location where the regulated temperature is desired without a small switching differential of the control device being necessary .
The second heat sensor attached near the place where the temperature is to be regulated also ensures that the heating power used by the control device is adapted to the load on the object through which heat flows, which would not be the case, for example, if only one Would place sensors near the heater.
Another possibility consists in arranging the second heat sensor located in the vicinity of the location of the desired temperature, viewed in the direction of the heat output, not after, but in front of this location. In this way, in certain cases, you can improve the control fluctuation and at the same time take the load into account, even if the temperature is not kept constant. In many cases, a small Re gel fluctuation is preferred to a precise temperature maintenance.
The arrangement described can be provided where the conditions do not allow the installation of a heat sensor at the location of the desired temperature and in the direction of the heat flow, according to the same.
If, on the other hand, only one heat sensor were to be provided in the vicinity of the location with the temperature to be regulated, then, due to the gradient from the heating element to the heat sensor, post-heating would occur after switching off and thus a large fluctuation in control Heating take place during the drying cycle. On the other hand, it is switched off in good time if, as described above, a heat sensor is installed near the heater. The device described also has the advantage that it can be adapted very easily to the special features of a heat-penetrating object.
It is sufficient to divide the heat sensor volumes appropriately. Furthermore, this can also be achieved by selecting different degrees of inertia for the individual heat sensors, which means that they react at different speeds to changes in temperature in their location.