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Schalt- und Regelelement für Strömungsheizungen Die Erfindung betrifft
ein Schalt- und Regelelement für Strömungsheizungen mit einer Sollwerteinstellung.
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Sollwert-Voreinstellanordnungen sind bekannt. Bei einer dieser bekannten
Anordnungen sind zwei Bimetallstreifen an ihrem Ende fest eingespannt, während die
temperaturabhängigen Bewegungen der freien Enden zur Betätigung eines Schaltelementes
oder Gebergerätes benutzt werden, das in einen Regelkreis geschaltet ist. Es ist
bekannt, den Schaltweg bzw. die Regelstrecke durch Verstellung des Null- oder auch
des Endproduktes, also durch eine Änderung der Eichung auf die verschiedensten Temperaturbereiche
einzustellen. Dabei ist unter Ausgangs- bzw. Nullpunkt bei den bekannten Bimetallelementen
die untere Begrenzung zu verstehen, die z. B. durch mechanische Verstellung der
Einspannung des Bimetallelementes und der hierdurch gegebenen Begrenzung des Ausschlags
dargestellt wird.
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Bei derartigen Anordnungen ist der Endpunkt gewöhnlich ein Kontakt,
dessen Anschlag ebenfalls mechanisch verstellbar sein kann, bei Proportionalreglern
dagegen z. B. Punkt maximaler Regelleistung. Eine Fernverstellung dieser Arbeitspunkte
ist sehr schwierig und aufwendig. Bekannt ist es ferner, bei mittels Bimetallfeder
gesteuerten Aggregaten von Kraftfahrzeugheizungen den Nullpunkt der an einer Welle
angespannten Feder mittels eines vom Armaturenbrett aus bedienbaren Bowdenzuges
den gewünschten Temperaturbereichen entsprechend zu verstellen. Eine derartige bekannte
Anordnung wird z. B. bei den VW-Standheizungen des Erfinders verwendet.
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Es sind ferner derartige Anordnungen bekannt zur überwachung von Temperaturen.
Diese bekannten Regelanordnungen bestehen aus zwei thermischen Elementen, die auf
eine die Steuervorrichtung für das Regelorgan der Heizquelle steuernde Kontaktvorrichtung
einwirken und von denen das eine von der zu r I egelnden Temperatur und das
andere von einer unter dem Einfluß einer weiteren Größe stehenden Hilfsheizung beeinflußt
wird.
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Eine derartige Anordnung ist z. B. in der schweizerischen Patentschrift
219 187 beschrieben. Diese bekannte Anordnung hat jedoch den erheblichen
Nachteil, daß sie nicht nur sehr aufwendig ist infolge der Verwendung von mindestens
zwei Bimetallelementen, einschließlich der erforderlichen Lagerungen, Kontaktfedem,
Heizwicklungen u. dgl., sondern daß sie auch verhältnismäßig ungenau hinsichtlich
ihrer Wirkungsweise ist, da die einzelnen Ungenauigkeiten der Bimetallelemente sich
addieren und ferner die Rückführregelung über einen Außenthermostaten verhältnismäßig
träge ist. Derartige bekannte Anordnungen scheiden für einen robusten und wartungsfreien
Betrieb aus.
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Ferner sind Anordnungen bekannt, z. B. gemäß dem deutschen Gebrauchsmuster
1779 595, bei welchen die Voreinstellung durch ein aufheizbares Bimetallelement
erfolgt, wobei jedoch die Voreinstellung über ein starres Bauelement auf eine weitere
Bimetallfeder übertragen wird, die den erforderlichen Kontakt sodann auslöst. Auch
diese bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß sie zwei Bimetallelemente benötigt
und daß sich zwangsweise durch die übertragung der Voreinstellung auf die Binietallspirale
an deren Einspannpunkt eine verhältnismäßig große Ungenauigkeit hinsichtlich der
Schaltgenauigkeit ergibt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung
aufzuzeigen, bei welcher die Schwierigkeiten der bekannten Anordnungen vermieden
werden, insbesondere bei welcher eine Fernbedienung bzw. Ferneinstellung des Voreinstellpunktes
mit einfachen Mitteln möglich ist, wobei die Anordnung selbst aus nur einem Bimetallelement
bestehen und störunanfällig und von langer Lebensdauer im wartungsfreien Betrieb
sein soll.
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Die gestellte Aufgabe wird - ausgehend von einem bekannten
Schalt- und Regelelement für Heizungen mit einer aus einem beheizbaren Bimetallstreifen
bestehenden Sollwert-Voreinstelleinrichtung - dadurch gelöst, daß nur ein
einziger Bimetallstreifen vorgesehen ist, dessen freies Ende in den Strömungsweg
des Mediums ragt, während die Sollwert-Voreinstelleinrichtung außerhalb liegt. Dabei
ist dem freien Ende des Bimetallstreifens ein an sich bekannter Schalter zugeordnet.
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Der erfindungsgemäße Lösungsweg zeigt einen einfachen Aufbau des Schalt-
und Regelelementes insbesondere deshalb, weil nur ein Bimetallstreifen benötigt
wird,
der einfach anzubringen und nicht störungsanfällig ist.
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Es ist bekannt, daß einseitig eingespannte Bünetallelemente in ihrem
freien Teilstück bei einer vorgegebenen Temperaturbeaufschlagung eine Abweichung
erfahren, die proportional der Temperatur ist. Um nun den Schaltvorgang bei einer
beliebigen, das freie Teilstück des Thermoelementes beaufschlagenden Temperatur
vorzunehmen, ist es erforderlich, eine Voreinstellung vorzunehmen, da der den Schaltvorgang
auslösende Weg unabhängig von der Temperatur des Mediums und konstant ist.
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Die erfindungsgemäße Anordnung nur eines einzigen, Bimetallelementes
ist möglich, wenn man die Voreinstellung an dem eingespannten Ende des Bimetallelementes
mittels einer Heizwicklung vornimmt.'Der von dem Bimetallelement-Teilstück, welches
von dem Medium beaufschlagt ist, zurückgelegte Weg s ist die Summe des Weges
sl (bewirkt durch die Temperatur des Mediums) und s2 (bewirkt durch die Temperatur
der Heizspirale). Damit ergibt sich für die erfindungsgemäße Anordnung die Regel,
daß T2 (Temperatur der Heizspirale) um so größer sein muß, je kleiner Tl
(Temperatur des Mediums) ist. Bei dieser erfindungsgemäßen Anordnung ist es leicht
möglich, mit bekannten Mitteln von einer von der Schaltstelle weit entfernt liegenden
Bedienungsstelle aus, z. B. über einen Widerstand, eine beliebige Temperatur mittels
der Heizwicklung zur Voreinstellung zu erzeugen.
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.I Nach einer Weiterführung der Erfindung hat es sich als zweckmäßig
herausgestellt, daß das Bimetallelement, welches als Betätigungsglied der Schalteinrichtung
wirkt, zugleich Träger des Schaltgliedes ist. Um zu einer möglichst genauen Voreinstellung
zu kommen.. d. h., um den Einfluß des den Raum, in welchen das Bimetallelement
hineinragte durchströmenden Heizmediums auszuschalten, hat es sich in einer, Weiterführung
der Erfindung als zweckmäßig erwiesen daß der das eingespannte von der Heizwicklung
unmittelbar beeinflußte, Teilstück des, Bimetallelementes, umgebende. Raum von dem
den freien Schenkel des Bimetallelementes umgebenden Raum thennisch getrennt ist.
Eine derartige Treunung ist durch die, Anbringung von Strahlungsblechen leicht möglich
mit den bekannten Mitteln der Technik.
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In. der Abbildung ist die eründungsgemäße An-
ordnung
vereinfacht und schematisch dargestellt. In der Abbildung ist eine, Rohrleitung
1 dargestellt, die von einem Heizmedium in PfeUrichtung durchflossen i#t
An dieser z. B, in dem Motorraum eines Kraftfahrze,uges, dem Heißlufttransport dienenden
Rohrleitung ist ein an sich bekanntes Schaltelement 2 angeordnet. Dieses, an sich"
bekannte Schaltelement ragt mit einer Schaltstang94 3 in die Rohrleitung
hinein, ao, daß sie von dem Medium beaufschlagt ist. Dieses SQbalte#e,weiit
3 ist vorgesehen, um entweder die FleizMatung der gesamtenLAnord nung zu
regeln oder, falls es sich um eine einfache Ein-Aus-Schaltung handelt, an# bzw.
abzuschalten, und zwar in Abhängigkeit von einem zuvor einstellbaren und frei wählbaren
TomperatursollwQrtes des die Rohrleitung 1
durcii,5trömenden Mediums. Die
gesamte Anordnung soll dabei entsprechend des gewählten Verwendungszweckes einfach,
störunanfällig und von langer Lebensdauer im wartungsfreien Betrieb sein. Der Schalt-
bzw. Regelvorgang soll nicht abhängig sein von der Maximaltemperatur des Mediums,
sondern es soll mit dieser Schaltanordnung ein Schalten bei jeder beliebigen frei
wählbaren Temperatur erreicht werden. Ein BimetaUelement 4, welches an der Einspannstelle
5 fest eingespannt ist, ist an dem außerhalb der Rohrleitung liegenden Teilstück
4 b von einem Heizwiderstand 6 umgeben und ragt mit dem frei
beweglichen Teilstück 4 a so durch eine öffnung in die Rohrleitung hinein,
daß dieses Teilstück etwa parallel zur Rohrleitung verläuft und mit seinem Ende
unter der Schaltstange 3 liegt, so daß bei der Auslenkung des Bimetallelementes
entsprechend der gewählten Voreinstellung zuzüglich der Auslenkung durch die Temperaturbeaufschlagung
über die Schaltstange 3 der Schalter 2 betätigt wird.
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Nach dem Anschlag der Bimetallfeder an die Schaltstange
3 wird z. B. die Heizung bei Erreichung einer vorbestimmten maximalen Temperatur
der Heizluft außer Betrieb gesetzt. Die Schaltanordnung 2 kann dabei in bekannter
Weise derartig ausgebildet sein, daß die Heizung durch den Schalter 2 wieder in
Betrieb gesetzt wird, wenn sich das Bimetallelement nach Abkühlung von der Schaltstange
3 wiederum abhebt.
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Mit dieser erfindungsgemäßen leicht auswechselbaren, störunanfälligen
Anordnung, die aus einfachen und vielfach erprobten Elementen aufgebaut ist, ist
es möglich, die eingangs gestellte Aufgabe zu lösen.