DE1798294A1

DE1798294A1 - Fuehler fuer ein thermostatisches System

Info

Publication number: DE1798294A1
Application number: DE19681798294
Authority: DE
Inventors: Hansen Knud Aage
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1968-09-21
Filing date: 1968-09-21
Publication date: 1972-02-24
Also published as: DE1798294B2; SE341093B

Description

Fühler für ein thermostatisches System Die Erfindung bezieht sich auf einen Fühler für ein thermostatische; System, z.B. zur Betätigung eines Heizkörperventils, mit einem elektrischen Heizwiderstand, der den Fühler wahlweise- zusätzlich beheizt.
Normalerweise spricht ein Fühler für ein thermostatisches System auf die Umgebungstemperatur an. Wirkt der Fühler beispielsweise auf ein Heizkörper-Ventil, so begrenzt das Ventil die Durchflussmenge des Heizmediums auf einen Wert, bei dem eine vorgegebene Raumtemperatur aufrecht erhalten bleibt. Will man das Ventil abschalten oder eine andere Raumtemperatur erzielen, dann muss eine mechanische Verstellung am Fühler vorgenommen, beispielsweise die Spannung einer Sollwertfeder verändert werden.. Es ist ferner zum willkürlichen Abschalten eines Ventils bekannt, den Fühler zusätzlich mit Hilfe eines Heizwiderstandes zu erwärmen. Durch die Beheizung wird der Fühler auf eine höhere Temperatur gebracht als es der Raumtemperatur entspricht. Infolgedessen schliesst das Ventil in gleicher Weise als wenn die Raumtemperatur den eingestellten Sollwert überschritten hätte. Die bekannten Fühler haben aber einen erheblichen Verbrauch an elektrischer Leistung. Sie sind zwar zum Abschalten des Fühlers gut geeignet, die Regelfunktion des thermostatischen Systems, insbesondere in Abhängigkeit von der Raumtemperatur, wird aber vollständig unterdrückt: Des weiteren spricht das thermostatische System häufig erst nach längerer Zeit auf die Beheizung an.' Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fühler der eingangs beschriebenen Art anzugeben, der rasch auf die Beheizung anspricht, einen kleinen Leistungsbedarf hat und gegebenenfalls auch noch eine Regelfunktion des thermostatischen Systems zulässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass im Stromkreis des Heizwiderstandes ein PTC-Widerstand liegt. Ein solcher Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten hat in kaltem Zustand einen geringen Widerstand. Es fliesst daher beim Einschalten des Heizkreises ein grosser Strom, der eine rasche Erwärmung der Masse des Fühlers bewirkt: Infolgedessen spricht das thermostatische System sehr rasch an. Der PTC-Widerstand wird aber durch den hindurchfliessenden Strom selbst erwärmt, wobei sich sein Widerstandswert erhöht. Infolgedessen nimmt der Heizstrom und damit die Heizleistung ab. Dies ist aber erwünscht, denn nach dem Aufheizen des Fühlers braucht die Heizleistung nur noch so gross zu sein, dass die Wärmeabstrahlung des Fühlers an die Umgebung ausge-, glichen wird. Die Heizleistung kann trotz der grossen anfänglichen Leistungszufuhr so klein gehalten werden, dass - wenn die Umgebungstgmperatur einen vorgegebenen Wert unterschreitet -eine Abkühlung des Fühlers und damit ein erneutes Tätig-werden des thermostatischen Systems erfolgt. Daher kann mit Hilfe. der Beheizung eine Sollwert-Einstellung,vorgenommen werden: 'Die Heizleistung kann beispielsweise auch auf einen solchen Wert begrenzt werden, dass sich ein Heizkörperventil wieder öffne, wenn die Raumtemperatur 5 Grad C unterschreitet, so dass trotz der vorgenommenen 'Abschaltung' eine Frostsicherung vorhanden ist. Des weiteren hat der PTC-Widerstand den Vorteil, dass Spannungsschwankungen keinen Einfluss auf den Regelvorgang haben, sondern kompensiert werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Heizwiderstand selbst ein PTC-Widerstand ist. Die gesamte Leistung des Kreises ist dann dem Fühler zugute kommende Heizleistung.
Eine vollständige Ausnutzung der Heizleistung ergibt sich, wenn sich der PTC-Widerstand im Innern des Fühlers befindet. Hierbei kann er so eingebaut sein, dass er sich dauernd in der Flüssigkeitsfüllung des Fühlers befindet. Damit ist ein dauernd gleichmässig guter Wärmeübergang sichergestellt. Des weiteren ergibt sich der Vorteil, dass die gesamte äussere Oberfläche des Fühlers der Umgebungsluft frei ausgesetzt ist, so dass sich die gewünschte Abhängigkeit sowohl vom Heizwiderstand als auch von der Raumtemperatur ergibt.
Des weiteren ist es oftmals vorteilhaft, wenn der Heizwiderstand der Form der Fühleräussenfläche angepasst ist und durch eine Klemmvorrichtung angepresst wird. Man kann dann einen normalen Fühler nachträglich in der erfindungsgemässen Weise ausstatten. Bei dieser Konstruktion ist es ferner möglich und vorteilhaft, dass der eine Anschluss der Heizwicklung durch das Fühlermetall gebildet ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung der Schaltung für einen erfindungsgemässen Fühler in Verbindung mit einem Heizkörper, Fig. 2 eine erste Ausführungsform des Fühlers teilweise in Ansicht, teilweise im Schnitt, Fig. 3 in ähnlicher Darstellung eine andere Ausführungsform des Fühlers, Fig. 4 in ähnlicher Darstellung eine dritte ' Ausführungsform des Fühlers.
Gemäss Figur 1 ist in die Vorlaufleitung 1 eines Heizkörpers 2 ein Ventil 3 eingeschaltet, das von einem Fühler 4 über eine Kapillarrohrleitung 5 thermostatisch betätigt wird. Der Fühler 4 ist einer Heizvorrichtung 6 zugeordnet, die über einen Schalter 7 und ein verstellbares Potentiometer 8 an die Klemmen 9, 10 eines Netzes, z.B. eines Niederspannungsnetzes von 24 V, angeschlossen ist.
Wie die Figuren 2-4 zeigen, ist der Fühler 4 jeweils aus einer Metallhülse 11 mit Boden 12 zusammengesetzt. Er ist teilweise mit Flüssigkeit 13 gefüllt, so dass in Abhängigkeit von der Temperatur dieser Flüssigkeit im oberen Teil des Fühlers, im Kapillarrohr 5 und im Arbeitselement des Ventils 3 ein definierter Dampfdruck herrscht. Stattdessen kann auch das gesamte thermostatische System mit einer Ausdehnungsflüssigkeit gefüllt sein.
Beim Fühler nach Figur 2 besteht die Heizvorrichtung aus einer Heizwicklung 14, die über ein kurzes Stück der axialen Länge des Fühlers auf seinen Umfang aufgewickelt ist, und einen mit der Wicklung in Reihe liegenden PTC-Widerstand 15.
Beim Fühler nach Figur 3 ist der Heizwiderstand selbst durch einen PTC-Widerstand 16 gebildet, der durch eine Isolierstoffklammer 17 gegen den Boden 12 des Fühlers 4 gepresst wird. Infolgedessen kann die Stromzuführung zum PTC-YJiderstand 16 auf der einen Seite über das Fühlermetall erfolgen, wobei die eine Zuleitung am Punkt 18 angelötet ist.
Beim Fühler nach Figur 4 ist ein PTC-Widerstand 19 in der Flüssigkeitsfüllung 13 des Fühlers angeordnet. Der Boden 12 ist zu diesem Zweck als isolierende Durchführung ausgebildet, bei der zwei Anschluss-Stifte 20, eingebettet in Isoliermaterial 21, den Boden durchsetzen.
Bei offenem Schalter 7 haben alle Teile eine Temperatur gleich der Raumtemperatur und das thermostatische System 3,4,5 arbeitet in bekannter ''leise. Wird nun der Schalter 7 geschlossen, so fliesst zunächst ein starker Strom, der die Fühlerfüllung 13 rasch erwärmt. Infolgedessen wird das Ventil 3 geschlossen oder in Schliessrichtung bewegt. Gleichzeitig erwärmt sich auch der PTC-Widerstand 15, 16, 19, wodurch der Strom und damit die Heizleistung herabgesetzt wird. Der Fühler nimmt eine Temperatur an, bei der die Wärmezufuhr infolge der elektrischen Heizleistung und die Wärmeabfuhr infolge Abstrahlung an die Umgebung im Gleichgewicht stehen. Durch eine Verstellung des Potentiometers 8 kann man diesen Gleichgewichtszustand und damit die Stellung des Ventils 3 ändern. Änderungen in der Umgebungstemperatur werden in üblicher Weise durch eine Verstellung des Ventils 3 ausgeglichen. Änderungen in der Speisespannung werden selbsttätig durch den PTC-Widerstand ausgeglichen.

Claims

Patentansprüche 1. Fühler für ein thermostatisches System, z.B. zur Betätigung eines Heizkörper-Ventils, mit einem elektrischen Heizwiderstand, der den Fühler wahlweise zusätzlich beheizt, dadurch gekennzeichnet, dass im Stromkreis.des Heizwiderstanden ein PTC-Widerstand liegt.
2. Fühler nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Heizwiderstand selbst ein PTC-Widerstand ist.
3. Fühler nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass sich der PTC-Widerstand im Innern des Fühlers befindet
4. Fühler nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass der PTC-Widerstand so eingebaut ist, dass er eich dauernd in der Flüssigkeitsfüllung des Fühlers befindet.
5. Fühler nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Heizwiderstand der Form der Fühleraussenfläche angepasst ist und durch eine Klemmvorrichtung angepresst wird.
6. Fühler nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass der eine Annchluse des Heizwiderstandes durch das Fühlermetall gebildet ist.