CH386534A - Elektronische Einrichtung, mit Sichereits-Kontaktthermometer, zur temperaturabhängigen Steuerung von Geräten - Google Patents

Description

  
 



  Elektronische Einrichtung, mit   Sichereits-Kontaktthermometer,    zur temperaturabhängigen Steuerung von Geräten
Es ist bekannt, quecksilbergefüllte Kontaktthermometer mit beliebigen, elektronischen oder elektromechanischen Relais so zusammenzuschalten, dass beim Erreichen einer vorgewählten Temperatur ein elektrischer Impuls abgegeben wird, der die Auslösung irgendeiner Funktion veranlasst.



   Beispielsweise können auf diese Art   Heiz- oder    Kühlaggregate   ein- bzw.    ausgeschaltet oder es können Rührwerke oder Ventile betätigt werden.



   Derartige Kontaktthermometer mit zugehöriger Steuereinrichtung werden in steigendem Masse verwendet, sei es bei chemischen Verfahrensprozessen, sei es bei medizinischer Thermostatierung (Bäder für Körpertemperatur wie z. B. künstliche Niere und dergleichen). Die bisher verwendeten Einrichtungen weisen jedoch verschiedene Mängel auf, die insbesondere dann nachteilig sind, wenn die Einrichtung zur Steuerung eines elektrischen Heizelementes dient, beispielsweise zur Steuerung einer Widerstandsheizung eines Reaktionskessels oder eines lebenswichtigen medizinischen Bades.



   Tritt nämlich aus irgendeinem Grund ein Thermometerbruch ein, so fliesst das Quecksilber ab und das zugehörige Relais schaltet automatisch ein.



   Entsteht am Thermometer ein Glasriss, so dass z. B. Wasser eindringen kann, ohne dass das Thermometer mechanisch zerfällt, dann wird seine Funktion so beeinträchtig, dass die Heizung dauernd   aus- bzw.    eingeschaltet bleibt.



   Bei Eintauchen eines Kontaktthermometers in eine verdampfbare leitende Flüssigkeit, beispielsweise Wasser oder Elektrolyt, kann es bei fehlerhaftem Arbeiten vorkommen, dass das Niveau unter die Hg-Kugel absinkt. Bei den bis jetzt verwendeten Kontaktthermometern hat das zur Folge, dass das Heizregister eingeschaltet, statt ausgeschaltet wird, was sehr nachteilige Folgen hat.



   Es ist offensichtlich, dass die bisher bekannten Kontaktthermometer mit zugehöriger Elektronik mehrere und erhebliche Gefahrenquellen aufweisen.



  Es ist wohl möglich durch zusätzliche Steuerungselemente wie Bimetall-Thermoauslöser oder Zeitverzögerungskreise diese Fehler zu beheben, aber die Einrichtungen sind ihrerseits wieder zu aufwendig und störanfällig.



   Durch die vorliegende Erfindung sollen die oben genannten Gefahrenquellen behoben werden.



   Auf der beiliegenden Zeichnung ist in einer einzigen Figur das Schaltschema einer beispielsweisen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht.



   In diesem Schema ist a das mit seinem unteren Teil in die in Bezug auf ihre Temperatur zu überwachende Flüssigkeit eingetauchte Sicherheits-Kontaktthermometer, b eine Elektronenröhre, (z. B. eine Kaltkathodenröhre), c eine im Stromkreis dieser Röhre geschaltete, elektromagnetische Schaltvorrichtung (z. B. ein Schaltrelais), und dl und d2 sind Schutzwiderstände. Im Thermometerrohr sind zwei Kontaktelemente   e1    und e2 fest eingeschmolzen, die sich zwischen der Quecksilberkugel und einem oberhalb der Quecksilbersäule vorgesehenen, einstellbaren Kontakt   at    befinden. Über die Kontaktelemente   et    und e2 ist der dazwischen liegende Abschnitt der Quecksilbersäule so angeschlossen, dass der Starter s der Röhre b über den Schutzwiderstand   dt    ein Potential erhält.



   Wenn die Quecksilbersäule bei einer Erhöhung der Temperatur der Flüssigkeit steigt und den auf die gewünschte Temperatur eingestellten Kontakt   at    erreicht, erhält der Starter s ein anderes Potential,  wodurch die Zündung der Röhre b veranlasst wird.



  Dadurch wird die Strecke zwischen der Kathode   b1    und der Anode b2 leitend, was zur Folge hat, dass die Schaltvorrichtung c betätigt wird.



   Bei der dargestellten Einrichtung wird im Fall eines Thermometerbruchs oder im Fall des Unterbrechens der Leitung zwischen dem Thermometer a und der Röhre b verunmöglicht, dass der Starter s die Zündung der Röhre veranlasst. Sollte nun wider Erwarten beim Bruch des Thermometers die Verbindung zwischen dem Kontakt   at    und der Quecksilbersäule aufrecht erhalten bleiben, so spielt auch dies wieder keine Rolle, denn dann dringt sofort Wasser oder Elektrolyt irgendwo beim Thermometerrohr ein.



  Dadurch, dass nun der Kontakt   at    über den (hochohmigen) Schutzwiderstand d2 an Erde liegt, und jetzt durch das Eindringen vom Wasser oder Elektrolyt der Kontakt   et    und/oder e2 ebenfalls (über das Wasser oder Elektrolyt) an Erde zu liegen kommt, kann die zum Zünden der Röhre benötigte Spannung an s nicht mehr aufrecht erhalten werden und die Röhre zündet nicht mehr.



   Es ist also wichtig, dass der Kontakt   at    stets über einen hochohmigen Widerstand d2 an Erde liegt und das Kontaktelement e2 über einen gegenüber dem Widerstand   d2    noch höheren Schutzwiderstand d' spannungsseitig liegt. Selbst wenn im Thermometeraussenrohr zwischen den Kontaktelementen   e1    und e2 nur ein Glasriss auftritt und sich der Einschlussraum zwischen Kapillare und Aussenrohr mit leitender Flüssigkeit füllt, kann kein Zünden der Röhre eintreten, weil ja dann das Kontaktelement   et    direkt an Erde zu liegen kommt und die Spannung zwischen s und bl zusammenbricht.



   Wichtig ist auch, dass das Kontaktelement e2 möglichst nahe an der Hg-Kugel und das Kontaktelement   et    nahe am Skalaanfang liegen, damit ein möglichst grosser Teil des Hg-Fadens in die Schaltung einbezogen ist. Für den Fall, dass das Thermometer zusätzlich eine Niveauüberwachung übernehmen soll, so trägt das Thermometer noch zwei weitere Kontakte, die am Thermometeraussenrohr angebracht sind und von innen nach aussen ragen, d.h.



  Einschmelzungen, die ca. 2-3 cm oberhalb der Hg Kugel etwa 0,1 mm in den temperaturmässig zu regelnden Elektrolyten ragen. Diese Kontakte werden so in die Zuleitung zum Kontakt   e1    gelegt, dass die leitende Flüssigkeit dazwischen den Übergang darstellt. Sinkt nun das Niveau der Flüssigkeit unter diese Kontaktstellen, dann fehlt der leitende   Über-    gang. Dadurch kann die Röhre b nicht mehr zünden, so dass das Relais c wirkungslos bleibt.



   Ein besonderes Merkmal der oben beschriebenen Einrichtung liegt darin, dass die am Thermometer liegenden Kontakte völlig gefahrlos berührt werden können, da die Schutzwiderstände derart gross bemessen sind, dass die auftretende Spannung beim Berühren zusammenbricht. In der Regel ist es vorteilhaft, wenn die Schutzwiderstände   dt    und d2 zwischen 1 und 5 Megohm liegen, wobei   d2    zweckmässig niederohmiger ist als   di.   



   Als Thermometer eignen sich solche aus den bekannten Thermometergläsern (Normalglas 16 III zusw.). Als Einschmelzmetalle können die den Gläsern zugeordneten Einschmelzmetalle oder Legierungen verwendet werden, deren Ausdehungskoeffizienten dem des verwendeten Glases angepasst sind. Als elektronische Steuerelemente kommen vorzugsweise Kaltkathodenröhren, wie sie im Handel unter den Markennamen   Cerberus  ,     Elesta  ,      Philips   sind, in Betracht. In Sonderfällen können auch Transistoren verwendet werden. Als Relais sind solche elektromagnetischer Bauart, insbesondere solche mit ca. 23 %   Kurzschlusswicklung, geeignet,    deren Widerstand dem der Röhre angepasst ist.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Elektronische Einrichtung zur temperaturabhängigen Steuerung von elektrischen oder mechanischen Geräten, insbesondere zur Steuerung von elektrischen Heizelementen, mit einem quecksilbergefüllten Sicherheits-Kontaktthermometer, das ein bewegbares Kontaktelement zum Einstellen der gewünschten Temperatur aufweist, einem elektrisch damit verbundenen, elektronischen Steuerelement und einer am Stromkreis des letzteren angeschlossenen, gegen Fehlbetätigung auf Grund etwaiger Beschädigung des Kontaktthermometers zu sichernden elektromagnetischen Schaltvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktthermometer (a) zwei in seinem Rohr fest eingeschmolzene Kontaktelemente (et, e2) aufweist, die sich zwischen der Quecksilberkugel des Thermometers und dem genannten bewegbaren Kontaktelement (al) befinden,

   und dass die eingeschmolzenen Kontaktelemente des Thermometers so mit dem Stromkreis des elektronischen Steuerelementes (b) verbunden sind, dass im Falle einer Unterbrechung des über die eingeschmolzenen Kontaktelemente geführten Stromkreises das elektronische Steuerelement wirkungslos ist.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Elektronische Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuerelement eine gasgefüllte Röhre ist.

   2. Elektronische Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sich von den beiden fest eingeschmolzenen Kontaktelementen des Thermometers das eine direkt unterhalb des Skalenanfangs und das andere 10-30 mm oberhalb der Quecksilberkugel befindet.

   3. Elektronische Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Kontakt (al) des Thermometers über mindestens einen Schutzwiderstand (d-') an Erde, der obere feste Kontakt (el) desselben an den Starter der Röhre und der untere feste Kontakt (e2) über mindestens einen Schutzwiderstand an den spannungsführenden Pol eines Speisungsnetzes angeschlossen sind.

   4. Elektronische Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktthermometer zusätzlich zu den drei genannten Innenkontakten (at, et, e2) oberhalb des untersten (e2) derselben zwei nach aussen durchgeführte Kontakte aufweist, die so angeschlossen sind, dass sie im Falle des Sinkens des Flüssigkeitsniveaus die Ausschaltung der elektromagnetischen Schaltvorrichtung bewirken.

   5. Elektronische Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Zuleitungen zu den Kontaktelementen des Thermometers innerhalb eines äusseren Schutzglases des letzteren befinden und am oberen Ende des Thermometers austreten.

   6. Elektronische Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt der Quecksilbersäule zwischen den festen Kontaktelementen (et und e2) einen Teil des Steuerkreises des elektronischen Steuerelementes bildet und hinsichtlich seines Widerstandes so bemessen ist, dass er sich beim Stromdurchfluss nicht in schädlicher Weise erwärmt.