DE19817837A1 - Temp. limiting circuit for hot water tank heating element - Google Patents

Temp. limiting circuit for hot water tank heating element

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Abstract

The circuit has a first temp. controlled switching element (6) for isolating the heating element (1) from the power supply, coupled to the heating element via thermal resistance and with an arrangement for maintaining the switched off state. This arrangement prevents reconnection of the heating element to the supply following switch off, and subsequent crossing of a reconnection threshold as long as the heating element temp. remains above a lower limit. A second temp. controlled switching element (7) for isolating the heating element from the supply is coupled to the heating element via a second, lower thermal resistance, and is connected electrically in series with the first switching element.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Temperaturbegren­ zungsschaltung für ein elektrisches Heizelement eines Heiß­ wasserspeichers zur Verhinderung der Überhitzung des Heizele­ ments.The present invention relates to a temperature limiter Switching circuit for an electric heating element of a hot water storage to prevent the heating element from overheating mentions.

Die bekannten Heißwasserspeicher besitzen ein Heizelement, welches zur Erwärmung des in einem Innenbehälter gespeicher­ ten Wasservorrats dient. Das gespeicherte Wasser wird durch dieses Heizelement bis auf eine gewünschte Temperatur erwärmt, wobei die Regelung des Heizelements unter normalen Betriebsbedingungen mit Hilfe eines Thermostaten oder eines anderen geeigneten Regelungsmittels vorgenommen wird. Aus Sicherheitsgründen ist es erforderlich, beispielsweise um bei einem fehlerhaften Thermostaten eine unzulässige Überhitzung des gespeicherten Wassers und des Heizelements oder im schlechtesten Fall einen Brand zu verhindern, eine zusätzli­ che Temperaturbegrenzungsschaltung einzusetzen, die im Fehlerfall das Heizelement von der Stromversorgung trennt, wodurch ein weiterer Temperaturanstieg vermieden werden soll. Eine derartige Temperaturbegrenzungsschaltung dient außerdem dem Schutz des Heizelements, für den Fall, daß dieses an die Stromversorgung angeschlossen wird, ohne daß sich eine ausreichende Menge Wasser im Innenbehälter des Heißwasser­ speichers befindet, so daß die vom Heizelement erzeugte Wärme nicht oder nicht ausreichend schnell abgeführt werden kann.The known hot water tanks have a heating element, which is used to heat the stored in an inner container th water supply. The stored water is through this heating element up to a desired temperature heated, the regulation of the heating element under normal Operating conditions with the help of a thermostat or other suitable means of regulation is carried out. Out Security reasons, it is necessary, for example, to a faulty thermostat an impermissible overheating of the stored water and the heating element or in worst case to prevent a fire, an additional che use temperature limiting circuit, which in If the fault separates the heating element from the power supply, thereby avoiding a further rise in temperature. Such a temperature limiting circuit also serves the protection of the heating element, in the event that this to the Power supply is connected without a sufficient amount of water in the inner container of the hot water is located so that the heat generated by the heating element cannot be removed or cannot be removed sufficiently quickly.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 295 17 784 ist eine Heizungsanordnung mit wiedereinstellbarer Temperatursicherung in Heißwasserspeichern bekannt. Eine Temperaturschutzeinrich­ tung ist über einen Wärmeleitkörper mit dem Heizelement verbunden und überwacht die Temperatur des Heizelements. Über den Wärmeleitkörper wird einer Bimetallscheibe Wärmeenergie zugeführt, so daß bei einer überhöhten Temperatur des Heiz­ elements die Temperaturschutzeinrichtung einen Schaltvorgang auslöst, durch welchen das Heizelement von der Stromversor­ gung getrennt wird. Für die Offenbarung des Aufbaus eines derartigen reversiblen Schaltelements wird ausdrücklich auf den Inhalt der DE 295 17 784 Bezug genommen.One is from the German utility model DE 295 17 784 Heating arrangement with adjustable temperature fuse  known in hot water storage tanks. A temperature protection device tion is via a heat sink with the heating element connected and monitors the temperature of the heating element. about the thermal conductor is a bimetallic disc of thermal energy fed so that at an excessive temperature of the heating elements the temperature protection device a switching operation triggers through which the heating element from the electricity supplier is separated. For the revelation of building one such reversible switching element is expressly on the content of DE 295 17 784 referred.

Es ist außerdem bekannt, daß derartige Temperaturschutzein­ richtungen mit einem zusätzlichen Heizwiderstand ausgerüstet sind, der dem Schaltelement bzw. der Bimetallscheibe auch nach Trennung des Heizelements von der Stromversorgung Wärmeenergie zuführt, damit die Temperatursicherung nicht nach dem Abkühlen des Heizelements in die Ruhelage zurück­ fällt und dadurch das Heizelement erneut an die Stromversor­ gung anschaltet.It is also known that such temperature protection directions equipped with an additional heating resistor are, the switching element or the bimetal disc also after disconnection of the heating element from the power supply Feeds heat energy so that the temperature fuse does not after cooling the heating element back to the rest position falls and thereby the heating element again to the electricity supplier switch on.

Diese bekannten Temperaturbegrenzungsschaltungen weisen u. a. den Nachteil auf, daß das temperaturgesteuerte Schaltelement nur verzögert auf eine Überhitzung des Heizelements reagiert. Diese Verzögerung ergibt sich aus dem vorhandenen Wärmeüber­ gangswiderstand zwischen dem Heizelement und dem temperatur­ gesteuerten Schaltelement. Insbesondere bei leistungsstarken Heizelementen, wie beispielsweise Flachheizkörpern, kann diese Verzögerung dazu führen, daß das Heizelement durch eine Überhitzung zerstört wird, noch bevor die Temperaturbegren­ zungsschaltung das Heizelement von der Stromversorgung getrennt hat. Außerdem besteht die Gefahr, daß bei einem verzögerten Ansprechen der Temperaturbegrenzungsschaltung die im Heizelement gespeicherte Wärmeenergie so groß ist, daß es zu einer übermäßigen Erwärmung des gegebenenfalls noch im Innenbehälter des Heißwasserspeichers vorhandenen Wassers und damit zu einer unzulässigen Druckerhöhung kommt. Wird ande­ rerseits der Wärmewiderstand zwischen dem Heizelement und dem temperaturgesteuerten Schaltelement zu stark verkleinert, kann das Schaltelement nicht mehr durch einen Heizwiderstand ausreichend erwärmt werden, um ein Wiedereinschalten des Heizelements zu verhindern.These known temperature limiting circuits have u. a. the disadvantage that the temperature-controlled switching element responds only with a delay to overheating of the heating element. This delay results from the existing heat transfer resistance between the heating element and the temperature controlled switching element. Especially with powerful ones Heating elements, such as flat radiators, can this delay cause the heating element by a Overheating is destroyed even before the temperature limit the heating element from the power supply separated. In addition, there is a risk that in one delayed response of the temperature limiting circuit thermal energy stored in the heating element is so large that it  to an excessive heating of the possibly still in the Inner container of the hot water storage of existing water and this leads to an impermissible pressure increase. Will be different on the other hand, the thermal resistance between the heating element and the temperature-controlled switching element reduced too much, the switching element can no longer be replaced by a heating resistor be heated sufficiently to switch the device on again Prevent heating element.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine Temperaturbegrenzungsschaltung zur Verfügung zu stellen, die einerseits eine rechtzeitige Trennung des Heizelements von der Stromversorgung ermöglicht, andererseits als reversibles temperaturgesteuertes Schaltelement wirkt, welches ein unge­ wolltes Wiedereinschalten des Heizelements auch nach dessen Abkühlung sicher verhindert.It is therefore an object of the present invention to to avoid the disadvantages of the prior art and a To provide temperature limiting circuit that on the one hand timely separation of the heating element from the power supply, on the other hand as reversible temperature-controlled switching element acts, which is an uneven wanted to switch the heating element back on even after it Cooling safely prevented.

Diese Aufgabe wird durch eine Temperaturbegrenzungsschaltung gelöst, die ein erstes temperaturgesteuertes Schaltelement zur Trennung des Heizelements von der Stromversorgung, welches über einen ersten Wärmewiderstand an das Heizelement gekoppelt ist und ein Mittel zur Aufrechterhaltung des Abschaltzustandes besitzt, welches nach der Trennung und einer nachfolgenden Unterschreitung einer Wiederanschalt­ schwelle ein Niederanschalten des Heizelements an die Strom­ versorgung verhindert, sofern die Temperatur des Heizelements oberhalb eines unteren Grenzwertes liegt; und ein zweites temperaturgesteuertes Schaltelement zur Trennung des Heizele­ ments von der Stromversorgung, welches über einen zweiten Wärmewiderstand an das Heizelement gekoppelt und elektrisch in Reihe zum ersten temperaturgesteuerten Schaltelement geschaltet ist, umfaßt, wobei der zweite Wärmewiderstand kleiner als der erste Wärmewiderstand ist.This task is accomplished by a temperature limiting circuit solved the first temperature-controlled switching element to separate the heating element from the power supply, which has a first thermal resistance to the heating element is coupled and a means of maintaining the Shutdown state, which after the separation and a subsequent fall below a restart threshold switching the heating element down to the current supply prevented, provided the temperature of the heating element is above a lower limit; and a second temperature-controlled switching element to separate the heating element from the power supply, which via a second Thermal resistance coupled to the heating element and electrically in series with the first temperature-controlled switching element  is connected, wherein the second thermal resistor is smaller than the first thermal resistance.

Diese Temperaturbegrenzungsschaltung bietet den Vorteil, daß durch das zweite temperaturgesteuerte Schaltelement, welches über einen relativ kleinen Wärmewiderstand an das Heizelement gekoppelt ist, nur eine geringe Verzögerung bis der Trennung des Heizelements von der Stromversorgung im Fehlerfall gege­ ben ist. Das zweite Schaltelement registriert sehr schnell, wenn das Heizelement eine überhöhte Temperatur aufweist und löst dann den Schaltvorgang aus. Die zu diesem Zeitpunkt bereits im Heizelement gespeicherte Wärmeenergie wird auch nach der Trennung von der Stromversorgung über den ersten Wärmewiderstand zum ersten temperaturgesteuerten Schaltele­ ment weitergeleitet, so daß dieses zeitlich verzögert eben­ falls die überhöhte Temperatur des Heizelements registriert und anschließend einen Schaltvorgang auslösen kann. Das erste Schaltelement wird nach diesem Schaltvorgang vom Mittel zur Aufrechterhaltung des Abschaltzustandes daran gehindert, ein Wiedereinschalten des Heizelements zu ermöglichen, selbst wenn das Heizelement abgekühlt ist und das zweite Schaltele­ ment die Trennung zur Stromversorgung aufgehoben hat.This temperature limiting circuit has the advantage that through the second temperature-controlled switching element, which via a relatively small thermal resistance to the heating element is coupled, only a slight delay until the separation of the heating element against the power supply in the event of a fault ben is. The second switching element registers very quickly, if the heating element has an excessive temperature and then triggers the switching process. The at this time Thermal energy already stored in the heating element is also after disconnection from the power supply via the first Thermal resistance to the first temperature-controlled switching element ment forwarded so that this is delayed if the excessive temperature of the heating element is registered and then trigger a switching process. The first After this switching operation, the switching element changes from medium to Maintenance of the shutdown state prevented a Allowing the heater to turn back on itself when the heating element has cooled and the second switching element has disconnected from the power supply.

Vorzugsweise ist der erste Wärmewiderstand so dimensioniert, daß in jedem Fall die im Heizelement gespeicherte Wärmeener­ gie ausreicht, um nach dem Auslösen des zweiten Schaltele­ ments auch eine Auslösung des ersten Schaltelements zu bewir­ ken. Dadurch ist sichergestellt, daß beim Eintritt des Fehlerfalls erst durch einen manuellen Eingriff das Heizele­ ment wieder an die Stromversorgung angeschaltet werden kann.The first thermal resistance is preferably dimensioned such that that in any case the heat stored in the heating element gie sufficient to trigger the second Schaltele to trigger the first switching element ken. This ensures that when the In the event of a fault, the heater is only activated manually ment can be switched on again.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform besitzen beide tempe­ raturgesteuerten Schaltelemente jeweils ein Bi-Metallelement, welches über den ersten bzw. den zweiten Wärmewiderstand an das Heizelement angekoppelt ist. Durch Verwendung der Bi-Metallelemente ist ein einfacher und zuverlässiger Aufbau der Temperaturbegrenzungsschaltung möglich. Es können an sich bekannte Bi-Metall-Schaltelemente eingesetzt werden. Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn das Bi-Metallelement des zweiten Schaltelements unmittelbar mit dem Heizelement verbunden ist und das Bi-Metallelement des ersten Schaltele­ ments über ein zusätzliches Wärmeleitelement mit dem Heizele­ ment verbunden ist. Auf diese Weise besteht zwischen dem Heizelement und dem zweiten Schaltelement ein besonders klei­ ner Wärmewiderstand, während der Wärmewiderstand zwischen dem ersten Schaltelement und dem Heizelement durch geeignete Materialauswahl und Dimensionierung des Wärmeleitelements in relativ weiten Grenzen wunschgemäß eingestellt werden kann.In an advantageous embodiment, both have tempe rature-controlled switching elements each have a bi-metal element,  which over the first or the second thermal resistance the heating element is coupled. By using the Bi-metal elements is a simple and reliable construction of the Temperature limiting circuit possible. It can in itself known bi-metal switching elements are used. Here it is particularly useful if the bi-metal element of the second switching element directly with the heating element is connected and the bi-metal element of the first Schaltele with an additional heat-conducting element with the heating element ment is connected. In this way there is between the Heating element and the second switching element a particularly small ner thermal resistance, while the thermal resistance between the first switching element and the heating element by suitable Material selection and dimensioning of the heat conducting element in relatively wide limits can be set as desired.

Eine zu bevorzugende Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß das Mittel zur Aufrechterhaltung des Abschaltzustan­ des des ersten Schaltelements ein Heizwiderstand ist, der dem ersten Schaltelement Wärmeenergie zuführt, wenn dieses das Heizelement von der Stromversorgung getrennt hat, so daß die Temperatur des ersten Schaltelements nicht unter die Wieder­ anschaltschwelle sinkt, sofern die Temperatur des Heizele­ ments oberhalb des unteren Grenzwertes liegt. Es ist vorteil­ haft, wenn die Heizleistung des Heizwiderstands so gewählt ist, daß sich dieser untere Grenzwert bei etwa 4°C einstellt. Damit ist sichergestellt, daß ein Wiederanschalten des Heize­ lements an die Stromversorgung auch durch das erste Schalte­ lement ermöglicht wird, wenn beispielsweise für den Innenbe­ hälter des Heißwasserspeichers Frostgefahr besteht, da die Umgebungstemperatur unter die Frostgrenze absinkt. A preferred embodiment is characterized by this from that the means to maintain the shutdown of the first switching element is a heating resistor that the first switching element supplies thermal energy if this Has separated the heating element from the power supply, so that the Temperature of the first switching element is not below the re switch-on threshold drops, provided the temperature of the heater ment is above the lower limit. It is an advantage liable if the heating power of the heating resistor is chosen so is that this lower limit is set at around 4 ° C. This ensures that the heater is switched on again lements to the power supply also through the first switching element is made possible, for example, for the interior There is a risk of frost in the hot water tank because the Ambient temperature drops below the frost limit.  

Die Temperaturbegrenzungsschaltung wird bei einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit einem Flächenheizkörper eingesetzt. Gerade Flächenheizkörper besitzen eine steile Erwärmungskennlinie, so daß eine kurze Reaktionszeit der Temperaturbegrenzungsschaltung zur Vermeidung der Zerstörung des Heizelements oder des gesamten Heißwasserspeichers im Fehlerfall erforderlich ist.The temperature limiting circuit is preferred in one Embodiment in connection with a panel radiator used. Flat radiators in particular have a steep slope Heating characteristic, so that a short response time Temperature limiting circuit to avoid destruction of the heating element or the entire hot water tank in Failure is required.

Eine abgewandelte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß ein Arbeitskontakt eines Reglers zur Regelung der im Heißwasserspeicher erzeugten Wassertemperatur elektrisch in Reihe zu den ersten und zweiten temperaturgesteuerten Schalt­ elementen geschaltet ist.A modified embodiment is characterized in that that a normally open contact of a controller for regulating the im Hot water storage electrically generated water temperature in Row to the first and second temperature controlled switches elements is switched.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:Further advantages, details and further developments result derive from the following description of a preferred Embodiment, with reference to the drawing. It demonstrate:

Fig. 1 ein elektrisches Heizelement mit einer darauf befe­ stigten Temperaturbegrenzungsschaltung in einer Draufsicht; Figure 1 is an electrical heating element with a BEFE temperature limit circuit BEFE on it in a plan view.

Fig. 2 das Heizelement mit der Temperaturbegrenzungsschal­ tung aus Fig. 1 in einer Seitenansicht; Fig. 2 shows the heating element with the Temperaturbegrenzungsschal device of Figure 1 in a side view.

Fig. 3 ein erstes temperaturgesteuertes Schaltelement in einer seitlichen Schnittansicht; Fig. 3, a first temperature-controlled switching element in a lateral sectional view;

Fig. 4 ein zweites temperaturgesteuertes Schaltelement, welches auf dem Heizelement aus Fig. 2 angebracht ist, in einer seitlichen Schnittansicht. Fig. 4 shows a second temperature-controlled switching element, which is attached to the heating element of Fig. 2, in a side sectional view.

Fig. 1 zeigt die Draufsicht auf ein elektrisches Heizele­ ment 1 für einen Heißwasserspeicher. Bei dem Heizelement 1 handelt es sich im dargestellten Beispiel um einen Flachheiz­ körper mit einer Grundplatte 2, vorzugsweise aus einem gut wärmeleitenden Leichtmetall wie z. B. Aluminium, und einer Heizwendel 3, die über Anschlüsse 4 mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Fig. 1 shows the top view of an electric Heizele element 1 for a hot water tank. In the heating element 1 is in the example shown a flat heating body with a base plate 2 , preferably made of a good heat-conducting light metal such as. As aluminum, and a heating coil 3 , which can be supplied with electrical energy via connections 4 .

Auf der Grundplatte 2 sind ein erstes temperaturgesteuertes Schaltelement 6 und ein zweites temperaturgesteuertes Schalt­ element 7 angeordnet. Bei der dargestellten Ausführungsform werden die Schaltelemente 6, 7 durch einen gemeinsamen Halte­ bügel 8 fixiert, der seinerseits an einem Befestigungspunkt 9 mit der Grundplatte 2 verbunden ist. Der Haltebügel 8 kann beispielsweise ein Federelement aus Thermoplastmaterial sein.On the base plate 2 , a first temperature-controlled switching element 6 and a second temperature-controlled switching element 7 are arranged. In the illustrated embodiment, the switching elements 6 , 7 are fixed by a common bracket 8 , which in turn is connected to a mounting point 9 with the base plate 2 . The bracket 8 can for example be a spring element made of thermoplastic material.

Bei einer möglichen elektrischen Schaltvariante ist ein erster Schaltkontakt des ersten Schaltelements 6 über eine erste Leitungsbrücke 11 mit einem der Anschlüsse 4 der Heiz­ wendel 3 verbunden, wobei der zweite Schaltkontakt des ersten Schaltelements 6 mit dem ersten Schaltkontakt des zweiten Schaltelements 7 verbunden ist. Der zweite Schaltkontakt des zweiten Schaltelements 7 ist über eine zweite elektrische Leitungsbrücke 12 mit dem anderen Anschluß 4 der Heizwendel 3 verbunden. Die beiden Schaltelemente 6, 7 sind dadurch mit der Heizwendel 3 in Reihe geschaltet.In a possible electrical switching variant, a first switching contact of the first switching element 6 is connected via a first lead bridge 11 to one of the connections 4 of the heating coil 3 , the second switching contact of the first switching element 6 being connected to the first switching contact of the second switching element 7 . The second switching contact of the second switching element 7 is connected to the other terminal 4 of the heating coil 3 via a second electrical lead bridge 12 . The two switching elements 6 , 7 are thereby connected in series with the heating coil 3 .

In Fig. 2 ist das Heizelement 1 in einer Seitenansicht gezeigt. Das Heizelement wird bei seiner Verwendung so in den zu bestückenden Heißwasserspeicher eingesetzt, daß eine untere Seite 15 der Grundplatte 2 im Innenbehälter des Heiß­ wasserspeichers mit dem zu erwärmenden Wasser in Kontakt ist. In FIG. 2, the heating element 1 is shown in a side view. The heating element is used in its use in the hot water tank to be equipped, that a lower side 15 of the base plate 2 in the inner container of the hot water tank is in contact with the water to be heated.

Damit befinden sich die beiden Schaltelemente 6, 7 außerhalb des Innenbehälters, so daß sie für den Anschluß der Stromver­ sorgung frei zugänglich sind.So that the two switching elements 6 , 7 are outside the inner container, so that they are freely accessible for the connection of the Stromver.

Fig. 3 zeigt in einer seitlichen Schnittansicht das erste temperaturgesteuerte Schaltelement 6. Ein derartiges Schalt­ element ist aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der in der Beschreibungseinleitung genannten Druckschrift, hinreichend bekannt. An dieser Stelle werden daher nur die wesentlichen Bestandteile genannt. Das erste Schaltelement 6 besitzt eine Wärmeleitplatte 20, über welche der Wärmekontakt zur Grundplatte des Heizelements hergestellt wird. Die über die Wärmeleitplatte 20 eingeleitete Wärmeenergie wird an eine Bimetallscheibe 21 weitergeleitet. Somit bildet die Wärme­ leitplatte 20 einen Teil des Wärmewiderstands, der zwischen der Bimetallscheibe 21 und der eigentlichen Heizwendel 3 vorhanden ist. Bei Erwärmung verbiegt sich die Bimetall­ scheibe 21, so daß eine Verschiebekraft auf einen Schaltstift 22 wirkt, der mit einer Kontaktplatte 23 verbunden ist. Bei ausreichender Wärmeenergiezufuhr wird die Kontaktplatte 23 aus ihrer Ruheposition ausgelenkt, wodurch die elektrische Verbindung zwischen den beiden Schaltelementanschlüssen 24 geöffnet wird. Das erste Schaltelement 6 besitzt weiterhin einen Heizwiderstand 25, der bei Inbetriebnahme Wärmeenergie an die Bimetallscheibe 21 abgeben kann. Der Heizwiderstand 25 ist so geschaltet, daß er in dem Fall an die Stromversorgung angeschlossen ist, wenn die Bimetallscheibe erwärmt wurde und die elektrische Verbindung zwischen den beiden Schaltelement­ anschlüssen 24 durch den Schaltvorgang des ersten Schaltele­ ments getrennt wurde. Die weitere Funktionsweise der erfin­ dungsgemäßen Temperaturbegrenzungsschaltung wird weiter unten beschrieben. Fig. 3 shows in a lateral sectional view of the first temperature-controlled switching element 6. Such a switching element is sufficiently known from the prior art, for example from the publication mentioned in the introduction to the description. At this point, therefore, only the essential components are mentioned. The first switching element 6 has a heat-conducting plate 20 , via which the thermal contact is made with the base plate of the heating element. The thermal energy introduced via the heat-conducting plate 20 is passed on to a bimetallic disc 21 . Thus, the heat conducting plate 20 forms part of the thermal resistance that is present between the bimetallic disc 21 and the actual heating coil 3 . When heated, the bimetal disc 21 bends so that a displacement force acts on a switching pin 22 which is connected to a contact plate 23 . If there is sufficient supply of thermal energy, the contact plate 23 is deflected from its rest position, whereby the electrical connection between the two switching element connections 24 is opened. The first switching element 6 also has a heating resistor 25 which can emit thermal energy to the bimetallic disc 21 when it is started up. The heating resistor 25 is switched so that it is connected to the power supply in the case when the bimetallic disc has been heated and the electrical connections between the two switching element connections 24 have been separated by the switching operation of the first switching element. The further operation of the temperature limiting circuit according to the invention is described below.

Fig. 4 zeigt in einer seitlichen Schnittansicht das zweite temperaturgesteuerte Schaltelement 7, welches auf der Grund­ platte 2 des Heizelements befestigt ist. Die wesentlichen Elemente des zweiten Schaltelements 7 sind wiederum eine weitere Bimetallscheibe 31, ein weiterer Schaltstift 32, eine weitere Kontaktplatte 33 und weitere Schaltelementanschlüsse 34. Fig. 4 shows a side sectional view of the second temperature-controlled switching element 7 , which is attached to the base plate 2 of the heating element. The essential elements of the second switching element 7 are in turn a further bimetallic disc 31 , a further switching pin 32 , a further contact plate 33 and further switching element connections 34 .

In Fig. 4 ist erkennbar, daß die Bimetallscheibe 31 des zwei­ ten Schaltelements 7 unmittelbar auf der Grundplatte 2 des Heizelements aufliegt. Dadurch ist gewährleistet, daß der Wärmewiderstand zwischen der Heizwendel 3 und dem zweiten Schaltelement 7 wesentlich geringer ist als der Wärmewider­ stand zwischen der Heizwendel 3 und dem ersten Schaltelement 6. Eine Erwärmung der Heizwendel 3 und damit der Grundplatte 2 über eine vorherbestimmte Temperatur hinaus wird daher durch das zweite Schaltelement 7 mit einer kürzeren Reak­ tionszeit registriert, während durch das erste Schaltelement 6 diese Temperaturüberhöhung erst nach einer größeren Verzö­ gerungszeit festgestellt wird. Auf diese Weise ist gewährlei­ stet, daß bei einer unerwünschten Temperaturüberhöhung in jedem Fall das zweite Schaltelement 7 den Stromkreis als erstes trennt, bevor die Heizwendel 3 zerstört wird. Obwohl durch das zweite Schaltelement 7 die Heizwendel 3 bei einer vorherbestimmten Temperatur von der Stromversorgung getrennt wird, ist eine bestimmte Menge an Wärmeenergie in der Heiz­ wendel 3 und in der Grundplatte 2 gespeichert, so daß auch nach der Trennung von der Stromversorgung Wärmeenergie an das erste Schaltelement 6 abgegeben wird. Daher löst das erste Schaltelement 6, bei geeigneter Dimensionierung der Wärmewi­ derstände zeitverzögert zum zweiten Schaltelement 7, eben­ falls einen Schaltvorgang aus, wodurch der Versorgungsstrom­ kreis des Heizelements 3 nochmals unterbrochen wird. Nach der Trennung des Heizelements von der Stromversorgung wird sich dieses allmählich abkühlen, wodurch zu einem späteren Zeit­ punkt das zweite Schaltelement 7 ebenfalls soweit abgekühlt ist, daß die weitere Kontaktplatte 33 in ihre Ruhelage zurückgeht und die elektrische Verbindung zwischen den weite­ ren Schaltelementanschlüssen 34 wiederherstellt. Es ist jedoch nicht wünschenswert, daß damit das Heizelement wieder an die Stromversorgung angeschlossen wird, da eine Wiederin­ betriebnahme des durch einen Fehlerfall abgeschalteten Heiz­ elements erst durch ein manuelles Eingreifen ermöglicht werden soll, um dem Benutzer des mit dem Heizelement ausgerü­ steten Heißwasserspeichers die Möglichkeit zur Registrierung des Fehlerfalls und zur Beseitigung der Ursachen zu geben.In Fig. 4 it can be seen that the bimetallic disc 31 of the two th switching element 7 rests directly on the base plate 2 of the heating element. This ensures that the thermal resistance between the heating coil 3 and the second switching element 7 is significantly lower than the thermal resistance between the heating coil 3 and the first switching element 6 . A heating of the heating coil 3 and thus the base plate 2 beyond a predetermined temperature is therefore registered by the second switching element 7 with a shorter reaction time, while the first switching element 6 detects this temperature increase only after a larger delay time. In this way it is ensured that, in the event of an undesirable temperature rise, the second switching element 7 in each case separates the circuit first before the heating coil 3 is destroyed. Although by the second switching element 7, the heating coil 3 is separated from the power supply at a predetermined temperature, a certain amount of thermal energy is stored in the heating coil 3 and in the base plate 2 , so that even after the separation from the power supply, thermal energy to the first Switching element 6 is delivered. Therefore, the first switching element 6 , with suitable dimensioning of the Heizewi resistances delayed to the second switching element 7 , just in case a switching operation, whereby the supply circuit of the heating element 3 is interrupted again. After the separation of the heating element from the power supply, this will gradually cool, whereby at a later time the second switching element 7 is also cooled to such an extent that the further contact plate 33 returns to its rest position and restores the electrical connection between the wide ren switching element connections 34 . However, it is not desirable for the heating element to be reconnected to the power supply, since a restart of the heating element that was switched off due to an error should only be made possible by manual intervention in order to give the user of the hot water tank equipped with the heating element the possibility of To give registration of the fault and to eliminate the causes.

Innerhalb der Zeitspanne, in welcher der Versorgungsstrom­ kreis durch das zweite Schaltelement 7 unterbrochen ist, wird auch durch das erste Schaltelement 6 der Schaltvorgang ausge­ löst, so daß aufgrund der Reihenschaltung der beiden Schalte­ lemente 6, 7 der Versorgungsstromkreis für das Heizelement nochmals unterbrochen wird. Wie bei der Beschreibung der Fig. 3 dargestellt wurde, besitzt das erste Schaltelement 6, einen Heizwiderstand 25, der Wärmeenergie an die Bimetallscheibe 21 abgibt, sobald die Kontaktplatte 23 durch den Schaltvorgang aus ihrer Ruhelage ausgelenkt wurde. Daher wird die Kontakt­ platte 23 auch nach Abkühlung der Heizwendel 3 und der Grund­ platte 2 nicht in ihre Ruhelage zurückgehen, wodurch die elektrische Verbindung zwischen den Schaltelementkontakten 24 des ersten Schaltelements 6 unterbrochen bleibt. Das Heizele­ ment kann nach einer durch einen Fehlerfall ausgelösten Abschaltung manuell wieder in Betrieb genommen werden, wenn es für eine kurze Zeitspanne vollständig vom Stromversor­ gungsnetz getrennt wurde, so daß auch der Heizwiderstand 25 nicht mehr mit Elektroenergie versorgt wird, woraus sich eine ausreichende Abkühlung der Bimetallscheibe 21 des ersten Schaltelements 6 ergibt, die zu einem Schließen der elektri­ schen Verbindung zwischen den Schaltelementanschlüssen 24 führt.Within the period in which the supply circuit is interrupted by the second switching element 7 , the switching operation is also triggered by the first switching element 6 , so that due to the series connection of the two switching elements 6 , 7 the supply circuit for the heating element is interrupted again. As was shown in the description of FIG. 3, the first switching element 6 has a heating resistor 25 which emits thermal energy to the bimetallic disc 21 as soon as the contact plate 23 has been deflected from its rest position by the switching process. Therefore, the contact plate 23 will not return to its rest position even after cooling of the heating coil 3 and the base plate 2 , whereby the electrical connection between the switching element contacts 24 of the first switching element 6 remains interrupted. The Heizele element can be manually put back into operation after a shutdown triggered by a fault, if it has been completely disconnected from the power supply network for a short period of time, so that the heating resistor 25 is no longer supplied with electrical energy, which results in adequate cooling of the Bimetallic disc 21 of the first switching element 6 results, which leads to a closing of the electrical connection between the switching element connections 24 .

Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn die Heizleistung des Heizwiderstands 25 so ausgelegt ist, das die vom Heizwider­ stand an die Bimetallscheibe 21 abgegebene Wärmeenergie nicht ausreicht, um ein Zurücksinken der Kontaktplatte 23 in die Ruhelage zu verhindern, wenn aufgrund der sehr niedrigen Temperatur der Grundplatte 2 über die Wärmeleitplatte 20 eine große Menge an Wärmeenergie in kurzer Zeit abgeführt werden kann. Die Heizleistung des Heizwiderstands 25 wird so einge­ stellt, daß dieser Zustand erreicht wird, wenn das im Innen­ behälter des Heißwasserspeichers gespeicherte Wasser eine Temperatur ≦ 4°C besitzt. Auf diese Weise wird eine Frost­ schutzfunktion realisiert.It is particularly useful if the heating power of the heating resistor 25 is designed so that the heat from the heating resistor to the bimetallic disc 21 is not sufficient to prevent the contact plate 23 from sinking back into the rest position if due to the very low temperature of the base plate 2 a large amount of thermal energy can be dissipated in a short time via the heat-conducting plate 20 . The heating power of the heating resistor 25 is set so that this state is reached when the water stored in the inner container of the hot water tank has a temperature ≦ 4 ° C. In this way, a frost protection function is realized.

Bei abgewandelten Ausführungsformen können die temperaturge­ steuerten Schaltelemente 6, 7 einen anderen Aufbau besitzen. Zur Realisierung der Erfindung ist es ausreichend, wenn diese Schaltelemente die beschriebene Funktion erfüllen, insbeson­ dere über unterschiedlich große Wärmewiderstände an das Heiz­ element angekoppelt sind.In modified embodiments, the temperature-controlled switching elements 6 , 7 can have a different structure. To implement the invention, it is sufficient if these switching elements perform the function described, in particular are coupled to the heating element via heat resistors of different sizes.

Claims (9)

1. Temperaturbegrenzungsschaltung für ein elektrisches Heiz­ element (1) eines Heißwasserspeichers zur Verhinderung der Überhitzung des Heizelements, umfassend:
  • - ein erstes temperaturgesteuertes Schaltelement (6) zur Trennung des Heizelements (1) von der Stromversorgung, welches über einen ersten Wärmewiderstand an das Heiz­ element gekoppelt ist und ein Mittel zur Aufrechterhal­ tung des Abschaltzustandes (25) besitzt, welches nach der Trennung und einer nachfolgenden Unterschreitung einer Wiederanschaltschwelle ein Wiederanschalten des Heizelements an die Stromversorgung verhindert, sofern die Temperatur des Heizelements oberhalb eines unteren Grenzwertes liegt; und
  • - ein zweites temperaturgesteuertes Schaltelement (7) zur Trennung des Heizelements (1) von der Stromversorgung, welches über einen zweiten Wärmewiderstand an das Heiz­ element gekoppelt und elektrisch in Reihe zum ersten temperaturgesteuerten Schaltelement (6) geschaltet ist;
    wobei der zweite Wärmewiderstand kleiner als der erste Wärmewiderstand ist.
1. A temperature limiting circuit for an electric heating element ( 1 ) of a hot water tank to prevent the heating element from overheating, comprising:
  • - A first temperature-controlled switching element ( 6 ) for separating the heating element ( 1 ) from the power supply, which is coupled to the heating element via a first thermal resistor and has a means for maintaining the switch-off state ( 25 ), which after the separation and a subsequent one Falling below a re-activation threshold prevents the heating element from being re-connected to the power supply if the temperature of the heating element is above a lower limit value; and
  • - A second temperature-controlled switching element ( 7 ) for separating the heating element ( 1 ) from the power supply, which is coupled via a second thermal resistor to the heating element and electrically connected in series with the first temperature-controlled switching element ( 6 );
    wherein the second thermal resistance is less than the first thermal resistance.
2. Temperaturbegrenzungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wärmewiderstand so dimensio­ niert ist, daß die im Heizelement (1) zum Zeitpunkt der Trennung von der Stromversorgung durch das zweite Schalt­ element (7) gespeicherte Wärmeenergie ausreicht, um das erste Schaltelement (6) bis zu dessen Abschaltschwelle zu erwärmen. 2. Temperature limiting circuit according to claim 1, characterized in that the first thermal resistor is dimensioned so that in the heating element ( 1 ) at the time of separation from the power supply by the second switching element ( 7 ) stored thermal energy is sufficient to the first switching element ( 6 ) to warm up to its switch-off threshold. 3. Temperaturbegrenzungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide temperaturgesteuerte Schaltelemente (6, 7) Bi-Metallelemente (21, 31) enthal­ ten, die über den ersten bzw. den zweiten Wärmewiderstand an das Heizelement (1) gekoppelt sind.3. Temperature limiting circuit according to claim 1 or 2, characterized in that both temperature-controlled switching elements ( 6 , 7 ) bi-metal elements ( 21 , 31 ) contain th, which are coupled to the heating element ( 1 ) via the first or the second thermal resistance. 4. Temperaturbegrenzungsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bi-Metallelement (31) des zweiten Schaltelements (7) unmittelbar mit dem Heizelement (1) verbunden ist und daß das Bi-Metallelement (21) des ersten Schaltelements (6) über ein Wärmeleitelement (20) mit dem Heizelement (1) verbunden ist.4. Temperature limiting circuit according to claim 3, characterized in that the bi-metal element ( 31 ) of the second switching element ( 7 ) is connected directly to the heating element ( 1 ) and that the bi-metal element ( 21 ) of the first switching element ( 6 ) via Thermally conductive element ( 20 ) is connected to the heating element ( 1 ). 5. Temperaturbegrenzungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Aufrechterhaltung des Abschaltzustandes des ersten Schalt­ elements ein Heizwiderstand (25) ist, der dem ersten Schaltelement (6) Wärmeenergie zuführt, wenn dieses das Heizelement (1) von der Stromversorgung getrennt hat, so daß die Temperatur des ersten Schaltelements nicht unter die Wiederanschaltschwelle sinkt, sofern die Temperatur des Heizelements oberhalb des unteren Grenzwertes liegt.5. Temperature limiting circuit according to one of claims 1 to 4, characterized in that the means for maintaining the switch-off state of the first switching element is a heating resistor ( 25 ) which supplies the first switching element ( 6 ) with thermal energy when the heating element ( 1 ) has disconnected the power supply so that the temperature of the first switching element does not drop below the restart threshold, provided the temperature of the heating element is above the lower limit. 6. Temperaturbegrenzungsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleistung des Heizwiderstands (25) so gewählt ist, daß der untere Grenzwert bei etwa 4°C liegt, wodurch die Temperatur des ersten Schaltelements (6) unter die Wiederanschaltschwelle sinkt, wenn die Tem­ peratur des Heizelements (1) unter diesen unteren Grenz­ wert sinkt, und dadurch ein Wiederanschalten des Heizele­ ments an die Stromversorgung bewirkt. 6. Temperature limiting circuit according to claim 5, characterized in that the heating power of the heating resistor ( 25 ) is selected so that the lower limit is about 4 ° C, whereby the temperature of the first switching element ( 6 ) drops below the restart threshold when the tem temperature of the heating element ( 1 ) drops below this lower limit value, thereby causing the heating element to be switched on again to the power supply. 7. Temperaturbegrenzungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement ein Flächenheizkörper (1) ist.7. Temperature limiting circuit according to one of claims 1 to 6, characterized in that the heating element is a panel radiator ( 1 ). 8. Temperaturbegrenzungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Arbeitskontakt eines Reglers zur Regelung der im Heißwasserspeicher erzeugten Wassertemperatur elektrisch in Reihe zu den ersten und zweiten temperaturgesteuerten Schaltelementen (6, 7) geschaltet ist.8. Temperature limiting circuit according to one of claims 1 to 7, characterized in that a normally open contact of a controller for regulating the water temperature generated in the hot water tank is electrically connected in series with the first and second temperature-controlled switching elements ( 6 , 7 ). 9. Temperaturbegrenzungsschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler ein Thermostat ist.9. temperature limiting circuit according to claim 8, characterized characterized in that the controller is a thermostat.
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