DE1565336A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufheizen des Speicherkernes eines Waermespeicherofens - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Aufheizen des Speicherkernes eines Waermespeicherofens

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DE1565336A1 DE19651565336 DE1565336A DE1565336A1 DE 1565336 A1 DE1565336 A1 DE 1565336A1 DE 19651565336 DE19651565336 DE 19651565336 DE 1565336 A DE1565336 A DE 1565336A DE 1565336 A1 DE1565336 A1 DE 1565336A1
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
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    • F24H9/2064—Arrangement or mounting of control or safety devices for air heaters
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Description

Patentanwalt 1 5 fi S 1 3 R
. Walter Jackisch I O O Q O $
ipg
Stuttgart N, Menzelstraße 40
Firma Bauknecht G-EA o . _
Gesellschaft mit beschränkter Haftung Heu *8. «U9· 1963
Elektrotechnische Fabriken
J e 1 1 b■ a c h , Schmidener Weg 7 ^ 2p 331
Verfahren und Vorrichtung zum Aufheizen des ä
Speicherkernes eines Wärmespeicherofens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Aufheizen des Speicherkernes eines Wärmespeicherofens durch in diesem vorgesehene elektrische Heizkörper, deren Stromkreis über ein thermisch gesteuertes Schaltglied, z.B. einen Thermostaten geschaltet wird.
Es ist bekannt, derartige Wärmespeicheröfen dadurch aufzuheizen, daß die Heizkörper ununterbrochen eingeschaltet sind, bis der Speicherkern seine zulässige bzw. vorbestimmte Maximaltemperatur hat. Sobald diese Temperatur erreicht ist, werden die Heizkörper über einen auf diese Temperatur ansprech enden Thermostaten abgeschaltet und erst wieder eingeschaltet, wenn eine bestimmte Minimaltemperatur unterschritten wird. In der Regel wird die Temperatur bei der der Speicherkern ab- bzw. eingeschaltet wird, außen am Speicherkern bzw. in der Wärmeisolierung oder an einer isolierten Zwischenwand gemessen.
Da der Speicherkern des Wärmespeicherofens eine schlechte Wärmeleitfähigkeit hat, ist die Temperatur des Speicherkerns beim Aufheizen mit abnehmender Entfernung zu den Heizkörpern größer.
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Die heißeste Zone des Speicherkerns befindet sich in unmittel-• barer Nähe der Heizkörper, wobei die Stellen mit geringster
Temperatur des Speicherkernes oft über 100° bis 200° C kühler als die Zonen des Speicherkernes sind, die in Nähe der Heizkörper liegen. Durch die vergleichsweise hohe Temperatur des Speicherkernes im Bereich der Heizkörper sind diese einer besonders großen Belastung ausgesetzt, wodurch ihre Lebensdauer stark heruntergesetzt wird.
Weiterhin ist durch die stark unterschiedliche Wärmeverteilung des Speicherkernes ein genaues Abschalten des Speicherkernes bei Erreichen einer bestimmten Wärmekapazität nicht gewähr leistet. Wenn der Temperaturregler nach Beendigung der Aufladung die Heizung abschaltet, erfolgt ein Ausgleich der Temperaturunterschiede innerhalb des Speicherkernes. Die Temperatur in der Wärmeisolierung in dem Speicherkern steigt eben falls an und hat lange Zeit nach der Abschaltung der Heizung noch ein Temperaturmittel, das den Regler an einer Wieder einschaltung hindert. Dies ist nachteilig, wenn die Möglichkeit einer zusätzlichen Nachheizung des Speicherkernes am
Tag besteht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der
eingangs beschriebenen Art zu entwickeln, durch das ein
sicherer Betrieb eines Wärmespeicherofens gewährleistet ist. Insbesondere sollen die Heizkörper des Wärmespeicherofens
eine große Lebensdauer haben. Weiterhin soll sich der Wärmespeicherofen in einfacher Weise genau regeln lassen.
Bei einem Verfahren zum Aufheizen des Speicherkernes eines
Wärmespeicherofens durch in diesem vorgesehene elektrische
Heizkörper, deren Stromkreis über einen Thermostaten ge schaltet wird, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Spei- } cherkern stufenweise in Intervallen auf die vorbestimmte
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Bauknecht GEA... ] D D O J J Q
_ 1Z _
Endtemperatur aufgeheizt wird, wobei nach jedem Heizintervall ein wenigstens teilweiser Wärmeausgleich innerhalb des Speicherkernes abgewartet wird. Dadurch ist gewährleistet, daß der Speicherkern über seinen gesamten Querschnitt eine stets etwa gleiche Temperatur hat. Da infolge des Zwischeninter ■\alles zwischen den Heiz Intervallen Wärme von dem Bereich des Speicherkernes, in dem die Heizkörper angeordnet sind, in weiter entfernte Bereiche geleitet wird, sind die Heizkörper einer vergleichsweise geringen Belastung ausgesetzt, so daß ihre Lebensdauer wesentlich erhöht ist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das Heizintervall beendet, wenn zwischen der heißesten und der kältesten Stelle des Speicherkernes eine vorbestimmte maximale Temperaturdifferenz herrscht. Das kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß an zwei Stellen des Speicherkernes eine Differenzmessung vorgenommen wird, wobei der Differenzbetrag der beiden Messungen die Beendigung des Heizintervalles bestimmt. Ebenso kann das HeizIntervall begonnen werden, wenn zwischen der heißesten und der kältesten Stelle des Speicherkernes eine vorbestimmte minimale Temperaturdifferenz herrscht.
Vorteilhaft ist ebenfalls, wenn das Heizintervall dann he endet wird, wenn der Heizkörper bzw. die diesen umgebende ^ Zone des Speicherkernes eine vorbestimmte Temperatur überschreitet. Dadurch ist gewährleistet, daß die Heizkörper nie eine höhere als zulässige bzw. vorbestimmte Temperatur er reichen. In ähnlicher Weise kann das Heizintervall auch zweckmäßig begonnen werden, wenn der Heizkörper bzw. die diesen um-
gebende Zone des Speicherkernes eine vorbestimmte Temperatur unterschreitet.
Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, die Heizinter valle in Abhängigkeit von der Zeit durchzuführen. Da rech -
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nerisch oder experimentell festgelegt werden kann, in welcher Zeit der Speicherkern um welche Temperatur aufgeheizt wird und an welcher Zeit ein vorbestimmter Wärmeausgleich stattfinden, ist bei V/ahl dieser Verfahrensweise lediglich eine Schaltuhr "bzw. ein entsprechendes Relais für das Schalten der Heizkörper erforderlich.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Speicherkern durch die Heizintervalle um unterschiedliche Temperaturbeträge aufgeheizt wird. Zweckmäßig wird dabei der Speicherkern mit zunehmender Temperatur um kleinere Temperaturbeträge während w der Heizintervalle aufgeheizt, wodurch eine Schonung der Heizkörper insbesondere dann gewährleistet ist, wenn diese in den maximalen vorbestimmten Temperaturbereich gelangen.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens mit einem bei Erreichen der vorbestimmten Speicherkerntemperatur den Stromkreis der Heizkörper öffnenden und bei Unterschreiten einer vorbestimmten Speichertemperatur den Stromkreis schließenden thermisch gesteuerten Hauptschaltglied kennzeichnet sich erfindungsgemäß dadurch, daß in dem Stromkreis dieses Hauptschaltgliedes ein bei durch das thermisch gesteuerte Hauptschaltglied geschbssenem Stromkreis in vorbestimmten Intervallen den Stromkreis öffnendes und schließendes weiteres Schaltglied für die stufenweise Aufheizung des Speicherkernes angeordnet ist. Während das zweite Schaltglied das Ein- und Ausschalten der Heizkörper in Intervallen bewirkt, schaltet das Hauptschaltglied beim Erreichen der Endtemperatur die Heizkörper so lange ab, bis eine vorbestimmte Temperatur wieder unterschritten wird.
Nach einem weiteren Merkmal ist das Intervallschaltglied ein thermisch gesteuertes Schaltglied, durch das eine sichere Punktion der Vorrichtung gewährleistet ist.
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Zweckmäßig ist dabei in Nähe des der Speicherkerntemperatur ausgesetzten !Temperaturfühlers des thermisch gesteuerten IntervalXschaltgliedes ein in dem Stromkreis der Heizkörper angeordnetes zusätzliches Heizelement vorgesehen, durch welches die Schaltzeiten des Intervallschaltgliedes gesteuert werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Erfindungs gegenstandes ergibt sich, wenn der Temperaturfühler des Intervallschaltgliedes und der Temperaturfühler des Hauptschalt gliedes in größerem Abstand voneinander angeordnet sind, derart, daß der Temperaturfühler des Hauptschaltgliedes außer- ί halb des Erwärmungsbereiches des zusätzlichen Heizelementes liegt und unabhängig von diesem Schaltglied lediglich aufgrund der Temperatur des Speicherkernes den Stromkreis schließt bzw. öffnet.
Es ist aber auch denkbar, die Temperaturfühler beider Schaltglieder in Mhe des zusätzlichen Heizelementes anzuordnen.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist als zusätzliches Heizelement ein Teilstück der elektrischen leitung für die Heizkörper vorgesehen, so daß eine besonders rationelle Herstellung der Vorrichtung bzw. des Wärmespeicherofens gewährleistet ist. '
Statt des thermisch gesteuerten Intervallschaltgliedes kann auch ein Schaltzeitwerk vorgesehen sein, das dann unabhängig von der Temperatur in bestimmten, gleichen oder unterschiedlichen HeizIntervallen den Stromkreis der Heizkörper schließt bzw. öffnet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es ist dargestellt in: ^
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Pig. 1 ein erfindungsgemäßer Wärmespeicherofen in schematischer Darstellung,
Fig. 2 und
Pig. 3 weitere Ausführungsformen des Wärmespeicherofens in Darstellungen gemäß Pig. I,
Pig. 4 ein Zeit-Temperaturdiagramm der Aufheizung des Speicherkernes.
Wie die Pig. 1 bis 3 zeigen, weist ein Wärmespeicherofen ein Gehäuse 1 auf, in dem ein von einer Isolierung 2 umgebener Speicherkern 3 mit elektrischen Heizkörpern 4 angeordnet ist. Die Heizkörper 4 sind unter Zwischenschaltung eines thermisch gesteuerten Hauptschaltergliedes 5 an eine Stromquelle 6 angeschlossen.
formen Bei den in den Pig. 1 und 2 dargestellten Ausführungslss©£®p£!gs. 3£3gfc ist in dem Stromkreis 7 der parallelgeschalteten Heiz körper 4 ein thermisch gesteuertes Intervallschaltglied 8 angeordnet, in dessen Nähe ein zusätzliches Steuer-Heizelement 9 vorgesehen ist, das ebenfalls parallel mit den Heizkörpern 4 des Speicherkernes 3 geschaltet ist.
Wie Pig. 1 zeigt, ist der Wärmefühler 10 des Hauptschaltgliedes 5 in Nähe der Außenwand des Gehäuses 1 des Wärmespeicherofens angeordnet. Unterschrdtet die Außenwand des Gehäuses 1 eine vorbestimmte Temperatur, so schließt das thermisch gesteuerte Hauptschaltglied 5 den Stromkreis 7, so daß die Heizkörper 4 des Speicherkernes 3 und das zusätzliche Steuer-Heizelement 9 Wärme abgeben. Die von dem Steuer-Heizelement 9 abgegebene Wärme beeinflußt den Temperaturfühler 8a des Intervall-Schaltgliedes, so daß dieses den Stromkreis 7 gemäß der strichliert dargestellten Stellung öffnet.
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Bei geöffnetem Stromkreis 7 erfolgt auch keine Stromzufuhr zu dem Steuer-Heizelement, so daß die Temperatur im Bereich des Temperaturfühlers 8a des Intervall-Schaltgliedes 8 sinkt und dieses Intervall-Schaltglied 8 wieder geschlossen wird, wonach es unter dem erneuten Temperaturanstieg wieder geöffnet wird usw. .
Hat die Außenwand des Gehäuses 1 des Wärmespeicherofens eine vorbestimmte Temperatur erreicht, so wird das Hauptschalt glied 5 über den mit ihm in WirkverMndung stehenden Wärmefühler 10 geöffnet, so daß die Aufheizung der Speicherkerne in Intervallen unterbrochen ist. Diese Intervall-Aufheizung erfolgt erst dann wieder, wenn die Außenwand des Gehäuses 1 die vorbestimmte Temperatur wieder unterschritten hat.
An dem Hauptschaltglied 5 kann eingestellt werden, bei wel eher Temperatur das Hauptschaltglied 5 den Stromkreis 7 öffnet und bei welcher Temperatur es den Stromkreis 7 schließt.
Die Ausführungsform des Wärmespeicherofens gemäß Pig. 2 unterscheidet sich von der Ausfuhrungsform gemäß Pig. I dadurch, daß der Wärmefühler 10a des Hauptschaltgliedes 5 im Temperatur-Anschlußbereich des zusätzlichen Steuer-Heizelementes 9 innerhalb der Isolation 2 angeordnet ist. Sobald durch das Steuer-Heizelement auf den Temperaturfühler 10a eine höhere als vorbestimmte Temperatur einwirkt, öffnet das Hauptschaltglied 5 den Stromkreis 7, während bei Unterschreiten einer vorbestimmten Temperatur das Hauptschaltglied 5 geschlossen wird.
Bei der in J1Ig. 3 dargestellten Ausführ ungs form ist statt des thermisch gesteuerten Intervall-Schaltgliedes in den Stromkreis 7a der Heizkörper 4 ein Zeitschaltwerk, wie eine Schaltuhr 8b angeordnet, durch die der Stromkreis 7a bei geschlossenem Hauptschaltglied 5 in zeitlich bestimmten Abständen geöffnet und geschlossen wird.
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Das "bei der Ausfuhrungsform gemäß Pig. 3 vorgesehene zusätzliche Steuer-Heizelement 9a dient nur zur Beeinflussung des Wärmefühlers 10a des Hauptschaltgliedes 5.
In dem Diagramm gemäß Fig. 4 ist auf der Ordinate 11 die Temperatur und auf der Abszisse 12 die Zeit aufgetragen. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren und mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtung wird der Speicherkern 3 während einer bestimmten Zeitspanne 13 von Zimmertemperatur auf eine vorbestimmte Temperatur 14 linear und stetig aufgeheizt. Bei Erreichen dieser Temperatur 15 öffnet das Intervall-Schalt- W glied 8 bzw. 8b den Stromkreis 7 der Heizkörper 4 in bestimmten Abständen, so daß die weitere Aufheizung des Speicher kernes 3 auf die vorgesehene Höchsttemperatur 15 in Inter vallen 16 erfolgt. Ist diese Höchsttemperatur 15 erreicht, so öffnet das thermisch beeinflußte Hauptschaltglied 5 den Stromkreis 7 der Heizkörper 4, bis eine vorbestimmte Temperatur wieder unterschritten wird und ein erneutes Aufheizen des Speicherkernes 3 in Intervallen erfolgt.
Die in Fig. 4 strichliert dargestellte linie 18 zeigt die bisherige Verfahrensweise zum Aufheizen des Speicherkernes 3, bei welcher die Aufheizung linear und stetig bis zu einem ^ Höchstwert erfolgt, wonach die Stromzufuhr zu den Heizkörpern 4 abgeschaltet wird und der Speicherkern 3 wieder abkühlt. Um ein einigermaßen wirksames Beheizen eines Raume»s zu gewährleisten, ist bei dieser bekannten Verfahrensweise erforderlich, den Speicherkern auf eine wesentlich höhere Temperatur als bei dem erfindungsgemäßen Verfahren aufzuheizen.
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Claims (17)

2 8. Aug. 1969 Pa. Bauknecht GEA ,, „q 771 (Neue) Ansprüche
1. Verfahren zum Aufheizen des Speicherkernes eines Wärmespeicherofens in Intervallen mit Hilfe von im Speicherkern vorgesehenen elektrischen Heizkörpern, deren Stromkreis über ein thermisch gesteuertes Schaltglied, beispielsweise einen !Thermostaten geschaltet wird, wobei der Speicherkern in einem ersten, dem ersten Heizintervall entsprechenden Heizabschnitt ununterbrochen und im zweiten Heizabschnitt in mehreren Intervallen unterbrochen aufgeheizt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherkern (3) im ersten, ununterbrochenen Heizabschnitt (13) um einen höheren Temperaturbetrag (14) als in dem darauffolgenden Heizabschnitt aufgeheizt wird, wobei die auf das erste Heizintervall (13) folgenden Intervalle (16) kleiner als das erste sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizintervall beendet wird, wenn zwischen der heißesten und der kältesten Stelle des Speicherkernes (3) eine vorbestimmte maximale Temperaturdifferenz herrscht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das HeizIntervall begonnen wird, wenn zwischen der heißesten und der kältesten Stelle des Speicherkernes (3) eine vorbestierte minimale Temperaturdifferenz herrscht.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizintervall beendet wird, wenn der Heizkörper (4) bzw. die diesen umgebende Zone des Speicherkernes (3) eine vorbestimmte Temperatur-überschreitet.
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5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da-. durch gekennzeichnet, daß das Heizintervall begonnen wird, wenn der Heizkörper (4) "bzw. die diesen umgebende Zone des Speicherkernes (3) eine vorbestimmte Temperatur unterschreitet.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die HeizIntervalle in Abhängigkeit von der Zeit durchgeführt werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprache, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherkern (3) durch die Heizintervalle um unterschiedliche Temperaturbeträge aufgeheizt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherkern (3) mit zunehmender Temperatur um kleinere Temperaturbeträge während der HeizIntervalle aufgeheizt wirdi
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An spruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, mit einem bei Erreichen der vorbestimmten Speicherkerntemperatur den Stromkreis der Heizkörper öffnenden und bei Unterschreiten einer vorbestimmten Speicherkerntemperatur den Stromkreis schließenden thermisch gesteuerten Hauptschaltglied, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stromkreis (7) dieses Hauptschaltgliedes (5) ein bei durch das thermisch gesteuerte Hauptschaltglied (5) geschlossenem Stromkreis (7) in vorbestimmten Intervallen den Stromkreis (7) öffnendes und schliessendes weiteres Schaltglied (8 bzw. 8b) für die stufenweise Aufheizung des Speicherkernes (3) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,daß das Intervallschaltglied ein thermisch gesteuertes Schaltglied (8) ist.
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11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß in Nähe des der Speicherkerntemperatur ausgesetzten Temperaturfühlers (8a) des thermisch gesteuerten Intervallschaltgliedes (8) ein in dem Stromkreis (t) der Heizkörper (4) angeordnetes zusätzliches Steuer-Heizelement (9) angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (8a) des Intervall-Schaltgliedes (8) und der Temperaturfühler (10) des Hauptschaltgliedes (5) in größerem Abstand voneinander angeordnet sind, derart, daß der Temperaturfühler (10) des Haupt- f schaltgliedes (5) außerhalb des Erwärmungsbereiches des Steuer-Heizelementes (9) liegt.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet j daß die Temperaturfühler (8a, 10a) beider Schaltglieder (8, 5) in Nahe des Steuer-Heizelementes (9) angeordnet sind.
14· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliches Heizelement ein Teilstück der elektrischen leitung für die Heizkörper (4) vorgesehen ist.
15· Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch,gekennzeichnet, daß das Intervall-Schaltglied durch ein Schaltzeitwerk (8b) ge bildet ist.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptschaltglied (5) einstellbar ist.
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17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem mit mehreren Heizkörpern versehenen Wärmespeicherofen mehrere, vorzugsweise in zeitlich verschobener Reihenfolge arbeitende Intervall-Schalt glieder vorgesehen sind.
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Leerseite
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