DE1053111B - Elektrischer Temperaturregler - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Zur Regelung der Temperatur in Räumen mit Medien, wie Gase, Flüssigkeiten usw. mit elektrischen Heizvorrichtungen, sind bereits Regelvorrichtungen bekannt, die durch Bimetallfedern gesteuert werden. Auch sind sogenannte Stabregler bekannt, bei denen die bei Temperaturänderungen auftretenden verschiedenen Längenänderungen zweier Metalle mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten zum Öfrnen bzw. Schließen der Schaltkontakte benützt werden. Diese Regeleinrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß sie für viele Regelvorgänge zu träge reagieren, so daß hierdurch noch fühlbare bzw. für den betreffenden Zweck unzitlässige Schwankungen der Temperatur über bzw. unter den gewünschten Temperatursolhvert auftreten. Um diesen Mangel zu beheben, sind verschiedene Vorschläge gemacht worden, die meist darauf abzielen, diese Schwankungen möglichst weit nach dem Temperatursollwert hin auszugleichen. Nach einem Vorschlag nimmt man bei Erreichung der Solltemperatur nicht eine völlige Abschaltung der Heizenergiequelle vor, sondern eine kurzzeitige Ein- und Ausschaltung der Energiequelle oder eines Teils derselben. Je nach dem Verhältnis der Zeitdauer der Einschaltung zur Ausschaltung in der Zeiteinheit eines solchen Schaltintervalls, also der sogenannten Impulsbreite, hat man es in der Hand, die auftretenden Verluste, z. B. Abstrahlung, Ableitung durch Konvektion usw., so auszugleichen, daß die gewünschte Temperaturhöhe im wesentlichen erhalten bleibt. Man hat diese Impulse dadurch erzielt, daß man durch mechanisch gesteuerte Schaltvorgänge, z. B. durch einen Elektromotor, zeitlich genau bestimmte Zu- und Abschaltungen vornimmt.

Diese Steuereinrichtungen sind kompliziert, in der Herstellung teuer und verlangen eine erfahrene Wartung; außerdem benötigen sie mechanische Antriebe.

Es sind auch Einrichtungen bekannt, bei denen die Längendehnung eines stromdurchflossenen, gespannt gehaltenen Drahtes einen Schaltkontakt steuert. Doch handelt es sich bei derartigen Einrichtungen um die sogenannten Hitzdrahtrelais. Eine Temperaturregelung vermögen derartige Hitzdrahtrelais nicht auszuführen, da der Hitzdraht lediglich in Abhängigkeit von dem durchfließenden Strom arbeitet; also keinen Temperaturfühler für den in seiner Temperatur zu überwachenden und dementsprechend zu regelnden Körper bzw. Raum darstellt.

Es sind auch Temperaturanzeigegeräte sowie Temperaturregler bekannt, bei denen der Unterschied der Wärmeausdehnung von mittels einer Feder gespannt gehaltenen Drähten bzw. eines Metallbandes mit einem festen Bauteil verglichen und zur Temperaturanzeige bzw. zur Betätigung eines elektrischen Kontaktes benutzt wird. Als Regler arbeiten derartige Einrich-Elektrischer Temperaturregler

Anmelder:

Wella Aktiengesellschaft,
Darmstadt, Gerauer Allee 65

Rudolf Weber, Darmstadt-Eberstadt, ist als Erfinder genannt worden

tungen verhältnismäßig träge, da die zu regelnde Wärme erst auf das eine Ende des Reglergehäuses, durch Berühren übertragen, von diesem auf das Vergleichsband weitergeleitet wird.

Diese Nachteile werden durch die Erfindung dadurch vermieden, daß das der umgebenden Temperatur ausgesetzte in an sich bekannter Weise den Temperaturfühler bildende Metallband gleichzeitig unter dem Einfluß seiner durch den ihn durchfließenden Hauptstrom erzeugten Eigenerwärmung steht.

Auch ein mechanischer Antrieb fällt fort. Das besonders lang ausgebildete Band wird also gleichzeitig direkt den Wärmeänderungen der umgebenden Luft, sei es stehender, sei es strömender Luft, und einer zusätzlichen elektrischen Beheizung durch den Heizstrom des Gerätes ausgesetzt. Durch diese doppelte Erwärmungsmöglichkeit folgt das Band den Wärmeänderungen momentan mit entsprechenden Längenänderungen, die den Kontakt betätigen und den Heizstrom unterbrechen bzw. schließen. Durch entsprechende Bemessung des Bandes wird eine bisher noch nicht erreichte Schaltgeschwindigkeit erzielt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen die Figuren, und zwar zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel in Einschaltstellung bei Beginn der Heizung,

Fig. 2 bei Beginn der Impulsregelung nach Erreichung der eingestellten Temperatur,

Fig. 3 bei der Stellung der Kontakte im Moment der Impulsabschaltung,

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel in Einschaltstellung während der Heizung und

Fig. 5 dasselbe mit zusätzlicher Fernregelung eines bestimmten Temperaturbereiches.

Hierzu wird ein an sich bekannter, stabförmiger Temperaturfühler benutzt, der aus einem rohrförmigen

809 770/390

Claims (4)

Körper 3 mit verhältnismäßig hohem Ausdehnungskoeffizienten und einem Stab 4, z. B. aus »Invar«- Stahl, besteht. Auf der Spitze des Stabes 4 befindet sich eine Wippe 5, die in bekannter Weise am Rohr 3 schwenkbar befestigt ist und durch eine Zugfeder 6 gegen die Spitze des Stabes 4 gedrückt wird. Die Wippe 5 hat einen Kontakt, der mit dem Gegenkontakt einer Feder 7, die bei 8 fest gelagert ist, zusammenarbeitet. Die Feder 7 bewegt zwangläufig, aber elektrisch getrennt, durch den Pimpel 8 a eine zweite, ebenfalls am Punkt 8 befestigte Feder 9, die an ihrem freien Ende einen Kontakt trägt. Der Gegenkontakt 14 hierzu ist in einem bestimmten Abstand fest gelagert. Die Feder 9 befindet sich zwischen zwei Anschlägen 15 a und 15 & eines Mitnehmers, der unter dem Zug einer Feder 10 und eines unter Wärme sich ausdehnenden Drahtes oder Metallbandes 11 steht, das bei 12 befestigt ist und über eine Rolle 13 läuft. Der Strom verläuft vom Netz 17 über den Heizkörper 2, Wippe 5, Feder 7 und dann zum Netz 17 zurück. Ein Parallelstromkreis verläuft vom Netz 17 über einen Vorwiderstand 16 zum Kontaktpunkt 14, über die Kontakte 14 a, 14 b, 15 a oder 15 & durch den Ausdehnungsdraht 11 zum Klemmpunkt 12 und dann zum Netz 17 zurück. Die Regelung erfolgt durch Stromunterbrechungen, die von den Bewegungen der Wippe 5 und des Federpaares 7 und 9 abhängig sind. Die Wippe 5 steht unter dem Einfluß der Differenz der Ausdehnungen des Temperaturfühlers 3-4, die Feder 7 und 9 unter dem Einfluß der Länge des Drahtes 11, der in schneller Folge unterbricht. Die Bewegungen der Wippe und der Federn können durch Anschläge mit Einstellschrauben (nicht dargestellt) begrenzt werden. Das Einstellen der gewünschten Temperatur des beheizten Körpers 1 geschieht in bekannter Weise durch Verstellen des Stabes 4 am Skalenrad 18. Ein zweites Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 4. Im Gegensatz zum ersten Beispiel kommt der rohrförmige Ausdehnungskörper 3 in Fortfall. Dafür werden hier zwei zueinander parallel liegende Stäbe aus z. B. Invarstahl 4 c und 4& verwendet, welche durch Laschen 19 a und 19 & an ihren oberen und unteren Enden fest verbunden sind. Zwischen diesen beiden Stäben ist der Ausdehnungsdraht bzw. das Metallband 11 angeordnet, welches mit seinem einen Ende an der oberen Lasche 19 a mittels einer Klemmvorrichtung 12 befestigt ist. Das Band 11 läuft über die Rolle 13, sein anderes Ende ist im Punkt 15 an der Kontaktfeder 9 befestigt, die im Punkt 9 a gelagert ist. Durch das Skalenrad 18 kann die Rolle 13 und hierdurch das Band 11 gespannt und damit eine mehr oder weniger große Durchbiegung der Kontaktfeder 9 erzielt werden. Damit kann die gewünschte Temperatur im Raum 1 vorbestimmt werden. Der Gegenkontakt 14 für den Federkontakt 9 ist auf der Lasche 19 a einstellbar angeordnet. Durch die Zugfeder 10 wird das Ausdehnungsband 11 unter steter Spannung gehalten. Der Strom verläuft vom Netz 17 durch den Heizkörper 2 zum Kontakt 14, über das Kontaktpaar zur Feder 9, dann über Punkt 15 durch das Ausdehnungsband 11 zum Klemmpunkt 12 und von hier zum Netz 17 zurück. Auch hier erfolgt die Regelung in Abhängigkeit von der Längenänderung des Dehnungsbandes 11, hervorgerufen durch die Erwärmung beim Stromdurchgang und durch Konvektion aus dem erwärmten Raum 1, da hierdurch Zu- und Abschaltung des Heizkörpers 2 in schnellen Impulsen erfolgt. Die Zeitdauer der Impulse kann durch einen im Neben- schluß zum Ausdehnungsband 11 geschalteten, durch den Widerstand 20 verstellbaren Strompfad geändert werden. In besonderen Fällen wird eine Variierungsmöglichkeit der durch die Skalenscheibe 18 eingestellten Temperatur in einem bestimmten Bereich nach oben und unten gefordert. Es kann auch die Forderung bestehen, daß diese Bereichseinstellung von einer beliebig entfernten Stelle vom Regler erfolgen soll. ίο In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel hierzu dargestellt. An Stelle des festen Gegenkontaktes 14 tritt ein Kontakt, der auf einer Bimetallfeder 23 angeordnet ist, welche an einem Klotz 25 auf der verlängerten Lasche 19 a befestigt ist. Durch eine auf der Bimetallfeder 23 angebrachte Heizung 24, deren Erwärmungsgrad durch einen mit ihr in Reihe geschalteten, veränderlichen Widerstand 26 bestimmt wird, kann in bekannter Weise der am Ende der Feder 23 befindliche Gegenkontakt dem Kontakt der Feder 9 ge- ao nähert oder von ihm entfernt werden, so daß hierdurch der S chaltvorgang im Sinne der geforderten Variierung beeinflußt wird. Die Kontaktgebung kann durch die an sich bekannte Anordnung eines Magneten und eines zugehörigen Ankers 22 zum Zwecke der Erhöhung des Kontaktdruckes verbessert werden. Die gesamte Regeleinrichtung oder bestimmte Teile derselben können durch eine z. B. siebförmige Umkleidung 21 gegen Berührung geschützt werden. Die neue Regeleinrichtung kann für die verschiedensten Zwecke verwendet werden, sie eignet sich auch besonders für elektrisch beheizte Trockenhauben. Patentansprüche:

1. Elektrischer Temperaturregler für elektrisch beheizte Geräte mit einem Thermostaten, bei dem der Unterschied der Wärmeausdehnung eines mittels einer Feder gespannt gehaltenen Metallbandes mit einem festen Bauteil verglichen und zur Betätigung eines elektrischen Kontaktes benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das der umgebenden Temperatur ausgesetzte in an sich bekannter Weise den Temperaturfühler bildende Metallband gleichzeitig unter dem Einfluß seiner durch den ihn durchfließenden Hauptstrom erzeugten Eigenerwärmung steht.

2. Elektrischer Temperaturregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ein- und Ausschalten des Stromes in dem Metallband (11) durch ein Kontaktpaar (14) erfolgt, von welchem der eine der beiden Kontakte in an sich bekannter Weise an der die Impulse ausführenden Feder (9) angebracht ist.

3. Elektrischer Temperaturregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Bauteil aus zwei an ihren Enden durch Laschen miteinander fest verbundenen Stäben (4 a und 4&) besteht, zwischen denen der andere Bauteil in Form eines über eine Rolle (13) geführten Ausdehnungsdrahtes oder Ausdehnungsbandes (11) so angeordnet ist, daß das Metallband (11) ungefähr parallel zu den Stäben (4 a und 4 b) verläuft, wobei das eine Ende an der oberen Lasche (19 a) und das andere Ende an einer Feder (9) befestigt ist.

4. Elektrischer Temperaturregler nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (11) mittels einer Zugfeder (10) über einen Mitnehmer (15) gespannt wird.