DE2015630A1 - Vorrichtung zur Regelung von Raumtemperaturen - Google Patents

Description

Vorrichtung zur Regelung von Eaumtemperatureii

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung von Raumtemperaturen von Gebäuden oder dergleichen/ die mindestens ein. als'TemperaturfÜbler dienendes Bimetallelement und mindestens einen mit dem Bimetallelement zusammenwirkenden Schalter, zur Beeinflussung der Heiz- oder Kühlleistung einer Heizungs- bzw. Klimaeinrichtung aufweist, der eine erste und eine zweite Schaltstellung hat, die abwechselnd einschaltbar sind, wobei das umschalten in die zweite Sohaltstellung infolge vorhandener Schalthysteress bei einer anderen Stellung des Schalterbetätigungsgliedes als das Umschalten in die erste Sbhaltstellung er- · folgt. ·

Es ist ein Ziel der Erfindung,· eine baulich besonders einfache, betriebssichere und genaue Vorrichtung zur Regelung von Raumtemperaturen zu schaffen, die insbesondere nur einen sehr kleinen Proportionalbereich zu haben braucht und auch verschleißunempfindlich ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Regelung von Raumtemperaturen ist gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

(a) die Relativlag© derjenigen Stelle des Bimetallsiebentes, mit welcher das Schalterbetätigungsglied des Schalters gekoppelt ist, ist durch zwei sioh überlagernde Einflußgrößen bestimmt, nämlioh die Eigentemperatür des Bimetallelementes und eine periodische lageverstellung des Bimetallelementes gemäß einer Überlagerungsfunk— tion, .

(b) cteia Bimetallelement ist eine elektrische Semperatürbe-

einfIussungsvorrichtung zugeordnet, die in der zweiten

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Sohaltstellung des Schalters eingeschaltet und in der ersten Schaltstellung des Schalters ausgeschaltet ist', und in eingeschalte tem Zustand die Temperatur des Bimetallelementes in der Richtung ändert, in der auch die betreffende Heizunga« oder Klimaeinrichtung die Raumtemperatur ändert,

(o) die Oberlagerungsfunlction ist wie folgt getroffen:

(d) zu Beginn einer Periode hat sie einen ersten-Extremwert, bei welchem sich der Sohalter normalerweise in seiner ersten SchaItstellung befindet»

(e) an den ersten Extremwert achließt ein erster, kurzer Periodenteilbereich an» bei dessen Durchlaufen es immer dann zu einem Umschalten des Schalters in den zweiten Schaltzustand kommt» falle die Eigenteia peratür des Bimetallelementes zwischen einem ersten lemperaturwert und dem Sollwert der Raumtemperatur liegt ι wobei der erste Temperaturwert auf derjenigen Seite des Sollwertes der Baumtemperatur liegt, die ein Stelzen bzw. Kühlen erforderlich maoht,

(f) an den ersten Periodenteübereich sohließt ein zweiter Periodenteilbereioh an, während welohem die Überlagerungsfunktion so getroffen ist, daß es in ihm dann zu einem Umschalten in die zweite SchaItstellung des Schalters kommt, wenn die Eigentemperatur des äimetallelementee den Sollwert der Raumtemperatur in der Richtung paseiert, in der das Schalterbetätigungsglied durch die entsprechende Änderung der Eigentemperatur des Bimetallelemenin Richtung auf die zweite Schaltstellung zu

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bewegt wird, wöliei der aeitlioh© Abstand zwischen dem Anfang diesös zweiten Perioäenteilbereiehes und dem Zeitpunkt des Umschaltens in die zweite. SchaItstellung abhängig von der am Anfang des . zweiten Periodenteilbereiches vorhandenen Größe der Regelabweichung zwischen Istwert und Sollwert der Raumtemperatur ist, und wobei in diesem zweiten Periodenteilbereich ein ZurüoksGhalten in den ersten Schaltzustand durch die Schalthysterese des Schalters verhindert wird,

(g) gegen Ende Jeder Periode hat die Über lager ungsfunktion einen zu ihrem ersten Extremwert führenden Verlauf * wobei es immer dain zu einem Umschalten in die erste Schaitstellung des Schal« ters kommt, falls bei voriiegettder zweiter Schalt* stellung die Eigentemperatur des Bimetallelementes auf derjenigen Seite des ersten aJemperaturwertes ' liegt, auf der sich der Sollwert der Raumtemperatur befindet«

Der Schalter kann zweckmäßig ein Ein-Aus^Sohalter sein, wobei die erste Schaitstellisng dem ausgeschalteten und dte zweite Schaltstellung dem eingeschalteten Zustand des Schalters entsprechen kann·

Sie !Demperaturbeeinflussungsvorrichtung des Bimetallelementes ist je nach Erfordernis eine elektrische Heiz- . oder Kühlvorrichtung. Die elektrische Seizvorrichtung kann beispielsweise ein elektrischeic Heizwiäerstand und die elektrische Kühlvorrichtung kann zweckmäßig ein oder mehrere Peltierelemente aufweisen. Wenn der betreffende Raum zur Einhaltung des Raumtemperatur-Sollwertes geheizt werden

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muß, wird dann äas Bimetallelement in der zweiten Schaltet ellung des Solialters ."beheizt und bei Kühlung des betreffenden Baumes wird entsprechend in der zweiten Schaltstellung des Schalters das Bimetallelement gekühlt.

Die Überlagerungsfunktion kann zweckmäßig mittels einer durch einen zeithaltenden Antrieb angetriebenen Kurvenscheibe bewirkt werden; in manchen Fällen genügt es jedoch, wenn beispielsweise die periodische Iageverstellung des Bimetallelementes nur während jedes Überganges von einer Periode zur nächsten Periode kurzzeitig durch Überführen in den ersten Extremwert und sofortiges Zurückstellen in den entgegengesetzten Extremwert vorgenommen wird. Der entgegengesetzte Extremwert kann in diesem 3?alle während der gesamten übrigen Periode beibehalten werden, Das kurzzeitige überführen in den ersten Extremwert kann anstelle mittels eines Kurvenseheibenarttriebes gegebenenfalls auch durch andere Mittel erfolgen, beispielsweise mittels einer Hubmagnetvorrichtung, die das Bimetallelement gegen die Wirkung von Rttokstellmitteln kurzzeitig aus seiner normalen Lage entfernt.

Eine strenge Einhaltung der Periodendauer ist im allgemeinen nicht erforderlich, so daß keine besonderen Anforderungen an die Genauigkeit des zeitfealtenden Antriebes oder des sonstigen, die Pe-riodendauer bestimmenden Zeitgliedes gestellt werden müssen.

Bei den üblicherweise bei Heizvrgs- oder Klimaeiiiriol?- ' ringen von Gebäuden vorliegenden Bed. igungen kann die Periode jdauer in der Hegel mit Vorteil einige Minuten, beispielsweise seohs Minuten betragen«,

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Ein Vorteil dieser Regelvorrichtung ist.unter anderem, daß die periodische Iiageverstellung des Bimetallelementes mit baulich einfachen und betriebssicheren Mitteln durchgeführt werden kann. Auch ist die Regalvorrichtung gegen den Verschleiß der die Überlagerungsfunktion bestimmenden !Teile in weiten Grenzen praktisch unempfindlich.

Der Schalter kann mit Vorteil als handelsüblicher Mikroschalter mit erheblicher Schalthysterese ausgebildet, sein«. . .-" .""."".■"__."_ ... . "■' .■;

Der Schalter kann eine sehr große Schalthysterese haben, so daß er entsprechend billig, baulich einfach und robust ausgebildet sein kann.

Die Erfindung nutzt gezielt die Sohalthysterese des Schalters in Verbindung mit der periodischen iageveratellung des Bimetallelementes und dem Ein- und Ausschalten der ÜEemperaturbeeinflussungsvorrichtung zur Schaffung einer besonders genauen, unstetigen, baulich einfachen und betriebssicheren Regelvorrichtung aus.

Der Sohalter dient der Abgabe der Regelbefehle, mittels denen die die Heiz- oder Kühlleistung der betreffen- ; den Helzungs- oder Klimaanlage steuernden Stellglieder beeinflußt werden. Die Stellglieder können beispielsweise Gas-,oder ölbrenner, Umwälzpumpen oder dergleichen sein« Im einfachsten Pail ist nur ein einziger Ein-Aus-Sohalter · vorgesehen j der beispielsweise den Ölbrenner eines Heizungskessels, den β-aabrenner einer Gastherme, die Umwä-lzV pumpe für das Heizmittel bzw« Kühlmittel, oder sonstige Stellglieder ζην Beeinflussung der Raumtemperatur direkt oder indirekt ein- und ausschaltet»Wenn als Stellglied

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ein Stellmotor -vorgesehen ist, der in entgegengesetzte Stellrichtungen laufen kann, beispielsweise ein elektrischer Stellmotor oder eine pneumatische oder hydraulische Kolben»Zylinder-Einheit ist, dann können an Stelle eines Sohalters zweckmäßig zwei lait dem betreffenden Bimetallelement zusammenwirkende Schalter vorgesehen sein, von denen der eiae der Ausregelung der positiven Regelabweichungen und der andere der Ausregelung der negativen Regelabweichungen dient und von denen der eine Sohalter den Stellmotor in der einen Stellrichtung und der andere Sohalter P in der anderen Stallriohtung ein- und ausschaltet. Dieselbe Wirkung kann gegebenenfalls baulich aufwendiger auoh mit zwei gesonderten Kurvenscheiben und zugeordneten gesonderten Bimetallelementen herbeigeführt werden· Zwisohen den jeweils zweiten Schaltzustanden der beiden Sohalter ist hierbei zweckmäßig ein Sotbereich vorgesehen, in welchem Eigentemperaturänderungen des Bimetallelementes keine Änderung der jeweiligen Sohaltstellung der Sohalter auslösen, wodurch ein fortlaufendes Pendeln des Stellmotors verhindert wird.

Wenn die erfindungsgemäße Regelvorrichtung für EZLimafe anlagen vorgesehen ist, kann sie zweckmäßig zwei Kurvenscheiben mit zugeordneten Bimetallelementen und diesen Bimetallelementen zugeordneten Sohaltern aufweisen, von denen die eine Kurvenscheibe mit zugeordnetem Schalter oder Sohaltern das Kühlen und die andere Kurvenscheibe mit zugeordnetem Sohalter oder Sohaltern das Heizen beeinflußt.

Da die erfindungsgemäße Regelvorrichtung einen zeithaltenden Antrieb aufweist, ist sie besonders vorteilhaft auoh in Verbindung mit Zeitsohaltvorriohtungen, da dann der zeithaltende Antrieb gleichzeitig zum Antrieb der Zeitsohaltvorriohtung dienen kann.

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Falls mittels der Raumtemperaturregelvorrichtung auch eine selbsttätige Naohtabsenlmng durchgeführt werden soll, kann ein zusätzliches Heizelement vorgesehen sein, welches während der Zeitdauer der Naehtabsenkung eingeschaltet wird und dem Bimetallelement eine zu hohe Umgebungstemperatur vorfcäusoht. ·

Häufig ist es erwünscht oder sogar notwendig, daß beim Einschalten eines Brenners oder eines ähnlichen Stellgliedes j, zum Beispiel des Brenners einer Gastherme j das betreffende Stellglied eine Mindestzeit eingeschaltet bleibt, zum Beispiel mindestens drei Minuten· Erfindungsgemäß kann dies dadurch erreioht werden, daß an den zweiten Periodenteübereioh ein dritter Periodenteilbereich anschließt, in welchem α*e Überlagerungsfunktion so getroffen ist, daß in ihm normalerweise Icein Umschalten des Schalters eintreten kann, gleichgültig in welcher Schaltstellung sich der Schalter befindet.

Mit Vorteil kann- die Überlagerungsfunktion in dem zweiten Periodenteilbereich einen konstanten Wert aufweisen, der einem zweiten Extremwert der Überlagerungsfunktion entspricht« Dies hat bauliche Vorteile und ermöglicht auch eine sehr genaue Regelung mit engem Proportionalbereich*

Die Ausbildung der Überlagerungsfunktion in dem dritten Periodenteilbereich ist nicht kritisch, wenn sie nur so getroffen ist, daß es durch die normalerweise in diesem Periodenteilbereich maximal auftretenden !Pemperaturänderun*> gen des Bimetallelementes nicht zu einem Umschalten des Schalters kommen kann« Aus baulichen Gründen kann man zweckmäßig in dem dritten Periodenteilbereieh ebenfalls einen siimindest im wesentlichen konstanten Wert der Überlagerungsfunktion vorsehen.

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Weitere Msrkmale <3er Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibungι der Zeichnung und den Unteransprüchen beschrieben bzw. dargestellt, wobei es 3ioh versteht, daß die Erfindung in zahlreichen weiteren Ausführungsformen verwirklicht werden kann.

In der Zeichnung zeigen:

3?igo1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäSen Regelvorrichtung in schematischer Darstellung,

Fig.2 eine graphische Barstellung der Überlagerungsfunktion der Regelvorrichtung nach J?ig.1.

Dio in Eig,1 sohematisoh dargestellte, auf einer Platine 9 angeordnete Regelvorrichtung weist eine von einem nicht dargestellten zeithaltenden Antrieb mit konstanter Drehzahl angetriebene Kurvenscheibe 10 auf, die um die Drehachse 11 relativ langsam rotiert. Ein als Blattfeder ausgebildetes, verhältnismäßig steifes Bimetallelement 12 ist an awei Sttitzstellen 13» 14 in Art eines .auf zwei Auflagern gelagerten Balkens drehbar gelagert. Ungefähr in der Mitte des Bimetallelementes 12 liegt an diesem das durch eine Feder in Richtung des Pfeiles A vorgespennte, stiftartige Sohalterbetätigungsglied 15 eines Mikrοschalters 16 an, der ein Ein-Aus-Schalter ist, welcher wie dargestellt in einen elektrischen Stromkreis 17 angeordnet ist und dem Sin- und Ausschalten von zwei zueinander parallel geschalteten Verbrauchern 18, 19 dient. Bei dem Verbraucher 18 handelt es sich um eine die Temperatur des Bimetallelementee 12 beeinflussende Temperaturbeeinflussungsvorrichtung, die bei Anwendung dieser Regelvorrichtung zur Beeinflussung der Heizleistung einer Heizungseinriohtung, zum Beispiel

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einer Zentralheizungsanlage, als elektrischer Eeizwiderstand und bei Anwendung in Verbindung mit einer Kühleinrichtung ein Peltier element sein kann. Bei dem anderen Verbraucher 19 kann Qa sich um das elektrische.Betätigungen glied eines Ölbrenners, Gasbrenners, einer Umwälzpumpe oder dergleichen handeln, mittels dem die Heizleistung oder Kühlleistung der betreffend en. Heizungs- oder KühXein* richtung, bei denen es sich gegebenenfalls auch um größere Anlagen handeln kann? beeinflußt wird* ■ ■ . - ■ . . j

Die Stützstelle 13 ist eine stationäre Stützstelle, welche jedoch zur Einstellung des Sollwertes der Raumtemperatur mittels einer manuell versohwenkbaren Kurvenscheibe lageverstellbar ist, indem diese Stützstelle 13 an dem freien Ende des einen Armes eines bei 21 drehbar gelagerten doppelarmigen Hebels 22 vorgesehen ist, dessen anderer Arm ständig an die Kurvenscheibe 20 angedrückt ist* Da diese Regelvorrichtung eine sehr genaue Einhaltung der Raumtemperatur mit einer Abweichung von beispielsweise 0*4° C ermöglicht, kanu die Sollwert skala 23 in !Demperaturgraden und nicht nur in Temperaturdifferenzen markiert sein» Der Zeiger 24 dient sowohl zum Anzeigen des eingestellt I ten !Eemperatursollwertes als auoh als Handgriff «zur manuellen Verstellung der Kurvenscheibe 20.

Die andere Kurvenschsibe 10 wird mittels eines zweiarmigen Hebels 25 abgetastet, der bei 26 drehbar gelagert ist und dessen längerer Arm durch die den Schalterbetäti- » gungsstift 15 in Richtung des Pfeiles A drückende» in den Schalter 16 eingebaute Feder an den Umfang der Larven*· scheibe 10 angedrückt wird. Das freie Ende des kürzeren Armas dieses Hebele 25 bildet dieStützstelle 14,wofeei hier zu diesen. Zweck in diesem freien Ende eine Bohrung

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vorgesehen ist» in die die Spitze einer in das gegenüber», liegende Ende des Bimetallelementes 12 eingeschraubten Justierschraube 27 eingreift, die den Justieren dieser Regelvorrichtung d ient.

Sie den Umfang der Kurvenscheibe 10 bildende Kurve 29 bestimmt zusammen mit dem Anschlag 31 und den durch den Hebel 25 und die Lagerung des Bimetallelementes 12 bestimmten mechanischen Übersetzungen von der Kurvenscheibe 10 bis zum Sohalterbetätigungsglied 15 die Überlagerungsfunktion 37. Die Überlagerungsfunktion 37 ist in Fig.2 graphisch dargestellt» wobei die Ordinate/* den Drehwinkel der Kurvensoheibe 10 und die Abszisse Λ die durch die Kurvenscheibe 10 bewirkte Lageverstellung des Bimetallelementes 12 an der Stelle bedeutet» an der das Sohalterbetätigungsglied 15 anliegt. Jede Umdrehung der Kurvenscheibe 10 von O⁰ bis 360° ergibt eine Periode der Überlagerungefunktion. Diese Überlagerungsfunktion überlagert sioh additiv der durch die Eigentemperatüränderungen verursachten Verbiegungen des Bimetallelementes 12. Der Anschlag 31 ist durch eine einstellbare Ansohlagsschraube gebildet, deren Stellung den ersten Extremwert 39 (Hg.2) der Überlagerungsfunktion bestimmt, indem dieser Anschlag 31 verhindert, daß im Bereich des Einschnittes 32 der Kurvenscheibe 10 die Taststelle des Hebels 25 bis auf den Grund des Einschnittes 32 gelangt. Die Einstellbarkeit des ersten Extremwertes 39 der Überlagerungsfunktion hat den Vorteil, daß der erste Temperaturwert einstellbar ist.

Di« Wirkungsweise dieser Regelvorrichtung sei wie folgt erläutert;

Bs sei angenommen, da£ die Regelvorrichtung in Verbindung mit einer Heizungsanlage verwendet wird und entsprechend

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die Last 18 einen HeiawiderBtand zum Beheizen des Bimetallelement es 12 bildet. lerner sei angenommen, daß die erste Sohaltstellung des Schalters 16 seiner ausgeschalteten Stellung entspricht» das heißt, daß der Schalter 16 duroh Bewegung des Schalterbetätigungsgliedes 15 in Richtung des Pfeiles A ausgeschaltet wird. Die zweite»das heißt a ie eingeschaltete Sohaltstellung des Schalters 16 w4.rä dann durch Bewegen des Schalterbetätigungsgliedes 15 in Richtung des Pfeiles C eingeschaltet.

Der Schalter 16 hat eine erhebliche Sohalthysteree$_s Unter Schalthysterese ist hierbei folgendes verstanden: Es sei angenommen, daß die Kurvenscheibe 10 stillsteht, so daß das Schalterbetätigungsglied 15 allein durch die Änderungen der Eigentemperatur äes Bimetalleleraentes be<* wegt wird. Die Sohalthysterese beviirkt. hierbel·, daß das Ausschalten des Sohaltere 16 erst bei einer höhertn Bigen« temperatur des Bimetallelementes 12 als das Einschalten erfolgt. Mit anderen Wortent Um den Schalter 16 vom zweiten in den ersten Schaltzustand zu überführen, muß das Schal-» terbetätigungsglied 15 in eine Stellung tiberführt werden_# die bezogen auf Fig.1 weiter links liegt, als diejenige Stellung des Schalterbetätigungsgliedes 15, bei der bei einer Bewegung von links nach rechts das Umschalten in den zweiten Schaltzustand erfolgt. Bezogen auf die stillstehende Kurvenscheibe 10 kann die Schalthysterese bei dieser Regelvorrichtung mit Vorteil relativ groß SeIn₄ be !spiels*· weise einer Tempereturdifferenz des BimetallelementeB von 8 bis 12° C entsprechen» was auch bauliche Vorteile für den Mikrosohalter 16 hat*

Jede Umdrehung der Kurvenscheibe 10 entspricht einer Periode der Überlagerungsfunktlon 37· Der

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der Überlagerungsfunktion ist bei den vorliegenden kleinen Winkelaussahlägen des Hebels 25 nahezu proportional der Abwicklung der Kurve 29 der Kurvenscheibe 10. Infolge der Hebelübersetzung sind die Amplituden der Überlagerungsfunkbion größer als die Amplituden der Abwicklung der Kurve 29* Zum leichteren Verständnis sind sich entsprechende Stellen oder Bereiche der Kurve 29 und der Überlagerungsfunktion 37 mit denselben Besugszeichen versehen, wobei zur Unterscheidung die betreffenden Bezugszeichen der Überlagerungsfunktion 37 mit einem Strich versehen sind. Die nachfolgende Beschreibeg erfolgt anband der Über lagerungsf unj£~ tion 37» wobei die entsprechenden Beaugszeichen der Kurve jeweils in Hämmern gesetzt sind» Die einzelne Periode der Überlagerungsfunkticn 37 beginnt bei 39'. Sie hat einen erster Periodenteilbereioh, der von der Stelle 39* bis 42^! (1-2) reicht und durch die Planke 40 der Kurve 29 herbeigeführt wird» Es schließt ein zweiter Periodenteilbereicb von 42' (42) bis 43' (43) an? an den wiederum ein dritter Periodenteilbereioh von 43' (43) bis 46« (46) anschließt« Anschließend fällt die überlagerungsfunktion stufenartig auf den ersten Extrcjßv/ert 39 ab, der durch das Anliegen des Hebels 25 an dem An£ahl^g 31 bestimmt ist und bis zur Stelle 39'» das heißt den Beginn einer neuen Periode, an~ hält.

Während des ersten Periodenteilbereiohes steigt die Überlagerungsfunktion von dem ersten Extremwert 39, der hier ein Minimum ist, zu einem zweiten Extremwert, der hier ein Maximum ist, /steil an. Der zweite Extremwert bleibt während des gesamten zweiten Periodenteilbereiohes 42' bis 43* konstant aufr<*.ohterh*?lteT>« Haoh Beginn des dritten Periodenteilbereiaaes fällt die überlagerrmgal'unktion steil auf den Wert bei 45^: (45) eb und bleibt dami bis zum EnSe des

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dritten Periodenteilbereiches auf einem konstanten Zwischenwert· Am Ende.des dritten PöriodenteiHpereiohes 46· fällt die Überlagerungsfunktion dann sprungartig auf den ersten Extremwert 39 ab. Der Raumtemperatur-Sollwert wird duroh den Wert der Überlageruragsfunktlon in dem zweiten Periodenteilbereioh bestimmt. In den konstanten Bereichen der Öberlagerungsfunktion sind die betreffenden Radien der Kurve 29 entsprechend konstant·

Für das bessere Verständnis ist es zweckmäßig, sich die Wirkungsweise dieser Regelvorrichtung mit anhand von Zahlenwerten zu veranschaulichen. Es seien deshalb nachfolgend ge Zahlenwerte angegeben, die jedoch nur beispielhaft sind

und keinerlei Beschränkung bedeuten. Beispielsweise Zahlenwerteι *

Raumtemperatur-Sollwert (bestimmt durch zweiten Extremwert der Überlagerungsfunktion); erster ajemperaturwert (bestimmt durch Anschlag 31)t

Schalthystereee des Sohalters 16«

mittlerer Temperaturanstieg beim Beheizen _a

des Bimetallelementesi _# 0,5 0 / 3 min:

AbkUhlungsgeschwindlgkeit des Bimetallelementes i 0,3 0 / 3 min.bei einer Temperaturdifferenz von i°*Q zwischen der Temperatur des Bimetallelet und der ümgebuusatemperatur· .

	5°	20°	0
	18°	0
	10°	0
ο,	0/	3

ümlaufdauer. der ·Kurvensqheibeι * 6 min*

Zeitdauer des dritten Periodenteilberelohes: .-# min.

Differenz zwieohen aweitem und drittem !Periodeptellbereich der Überlagesungsfunktlon, auegedrüokt in der Eigentemperaturänderung des Bimetalelementes, die zum Überwinden dieser Differenz erforderlich ■ wäre: 2° 0·

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Beim Abkühlen verbiegt sich, das Bimetallelement 12 so, daß der Sohalterbetätigungsstift 15 in Richtung des Pfeiles 0 bewegt wird. Beim Erwärmen findet entsprechend eine entgegengesetzte Bewegung statt.

Sie Differenz zwischen den beiden Extremwerten der Überlagerungsfunktion 37 entspricht, wenn sie anstelle durch die Kurvenscheibe 10 durch entsprechende Temperaturänderung des Bimetallelementes hervorgerufen gedacht würde, der Differenz zwischen dem Raumtemperatur-Sollwert und dem ersten Temperaturwert zuztiglioh der Sohalthysterese des Schalters. Mit den vorgenannten Zahlenwerten dieses Beispieles wären dies 2 + 10° 0 = 12⁰C. Zu diesem Zweck ist der Anschlag 31 so eingestellt, daß sich der Sohalter 16 stets - auch beim Übergang zwischen zwei Perloden - in seinem eingeschalteten Zustand befindet, solange die Eigentemperatur des Bimetallelementes 12 unterhalb des ersten Temperaturwertes liegt. Wenn die Eigentemperatur des Bimetallelementes 12 dagegen über dem eingestellten Raumtemperatur-Sollwert liegt, bleibt der ausgesohaltete Zustand des Schalters 16 ständig aufrechterhalten.

Wenn der Raumtemperatur-Sollwert mittels der Stellvorrichtung 20, 22 verstellt wird, wandert der erste Temperaturwert entsprechend mit.

Wenn der Schalter 16 eingeschaltet ist und die Eigentemperatur des Bimetallelementes 12 über dem ersten Temperaturwert liegt, kommt es in dem Bereich 46* bis 47' der Überlagerungsfunktion 37 stets zum Ausschalten des Schalters 16.

Wenn die Eigentemperatur des Bimetallelementes 12 zu Beginn (Stelle 39') einer Periode zwischen dem ersten Temperaturwert und dem Sollwert der Raumtemperatur liegt, kommt es während des ersten Periodenteilbereiohes 39' bis 42» stets zum Einschalten des Schalters 16.

Während des ersten und zweiten Periodenteilbereiches kann es - wenn der Sohalter 16 sich in eingeschaltetem Zustand befindet, oder während ihnen in diesen Zustand über-

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führt wurde- normalerweise nicht mehr zu einem Zurückschalten in den ausgeschalteten Zustand kommen, da hierzu die vorgesehene Schalthysterese des Schalters zu groß ist* Und zwar ist zu diesem Zweck die Sahalthysterese wesentlich größer als der im Gefolge des Einschaltens des Schalters 16 und damit des Einschaltens der Heizung 18 des Bimetallele*· mentes 12 während der betreffenden Periode erzielbare !Temperaturanstieg des Bimetallelementes.

Während des dritten Periodenteilbereiches 43« bis 46' kann es unter normalen Umständen nicht mehr'zu einem Einschalten des Schalters kommen * da sofort nach seinem Beginn die Überlagerungsfunktion 37 um einen Betrag abgesenkt wurde, der durch die während dieses Periodenteilbereiches mögliche natürliche Abkühlung des Bimetallelementes 12 nicht eingeholt werden kann. Mit den Zahlenwerten des obigen Aus« führungsbeispieles würde die Absenkung der Überlagerungen funktion 2° G und die natürliche Abkühlung ungefähr maximal 0,5° 0 Eigenteraperaturänderung des BimetaUeleraenteß entsprechen» Me effektive Temperaturänderung des Bimetall"' elementes müßte demzufolge mindestens 2° 0 betragen» falls

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es während des dritten Periodenteilbereiches zum Einschalten des Schalters 16 kommen sollte* Die erzielbare.effektive [!temperatur änderung liegt jedooh erheblich darunter bei ungefähr maximal 0,5° G*

Wenn am Anfang 4-2* des zweiten Periodenteilbereiches der ÜberlagerungsfuTilrfeicn 37. die Eigentemperatur des Birne« talleleraantes 12 nur verhältnismäßig geringfügig größer dar CiU¹I¹Gi]. den tert dea? Überlagerungsf unkt ion im Bereich 42' bis 43 ^s; best'imsate Eaumtemperatur-Sollwert istj so kann die Eigentempera-fcur des Bimetallelementes 12 während des zweiten Periodenteilbereiches 42^! bis 45« diesen

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Raumtemperatur-Sollwert von oben nach unten passieren, sofern der Istwert der Raumtemperatur unterhalb äieses Raumtemperatur-Sollwertes liegt. Beim Erreichen äes Raumtemperatur-Sollwertöa schaltet dann das Bimetallelement 12 den Sohalter 16 ein* Der Phasenwinkel innerhalb der Periode, bei welchem dieses Einschalten auftritt, ist in erster linie abhängig von der negativen Regelabweichung, das heißt da-r von, wie weit der Istwert der Raumtemperatur unter ihrem Sollwert liegt.

Je größer die negative Regelabweichung ist, umso früher kommt es während der betreffenden Periode zum Einschalten des Schalters 16. In diesem Regelbereich, das heißt in dem zweiten Periodenteilbereioh 42' bis 43', findet folglich praktisoh eine Proportionalregelung statt, wobei jedoch der Proportionalbereioh sehr gering ist und in diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise 0,4° C betragen kann»

Der dritte Periodenteilbereioh 43' bis 46^f bestimmt normalerweise die länge der Mindestelnsohaltzeitdauer des Schalters 16 während jeder Periode, während welcher der Sohalter eingeschaltet wurde, und zwar deshalb, weil während des dritten Periodenteilbereiohes der Sohalter 16 normalerweise nicht ausgeschaltet werden kann. Die Differenz der Werte der Überlagerungsfunktion 37 zwischen dem zweiten Periodenteilbereioh und dem dritten Periodenteilbereloh, das heißt die Höhendifferenz zwischen den Stellen 43' und 45*, ist hierbei nur so groß, daß es während des dritten Periodenteilbereiohes nicht zu einem Einschalten des Schalters 16 kommet? kann, falls der Schalter zn seinem Beginn nooh ausgeschaltet war. Dies viird dadurch erreicht, daß diese Differenz -in lemperaturdiffgrenzen der Mgentemperatur des Bimotallelementes ausgedruckt- kleiner als die

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in ent sprechenden lemperaturgraden ausgedrttclcbe hysterese IstV Wie erwähnt, wird· der einzuregelnde temperatur«Sollwert durch den aweiten Periodenteilbe.««* reich 42' bis 43^s der Über lagerungsfunlct ion bestimmt. Die Größe dieses Sollwertes Iftfi-b sich jedoch mittels der Soll« werteinstellvorrichtung 20,. 22 verstellen* indem die Eigen·» temperatur des Bimetallelementes 12, bei welcher bsi Bewei*· gen des Sohal1;erbetätiguBgsg.lI®des 15 in Riohtung 3es Pfei* les 0 das Umschalten des Schalters 16 in ssinön eingesohai*· -beben Zustand erfolgt, irerändert wird* ^:

Die durch den dritten Periodenteilb^reioh 43¹ bis 46^! bewirkte Mindesteinschaltsieitdauer dee Sqhaltörs 16 is.t be-* Bonaers nichtig bei Gasbrennern oder ölbrenn@rn Ton aungsanlagen j, da diese nach Einschaltung naah mehrere Minuten eingeschaltet bleiben sollten« Wenn Mindestaeitsohaltdauer erforderlich isty kann» gegebenen^ falls der dritte Periodenteilbereich -wegfallen und der zweite Periodenteilbereich um die betreffend» Zeitdauer verlängert sein*

Anstelle der perlodiaehen Itagewrstellung dfß Bimetall elementes kann auch der Schalter 16 periodisph entsprechend werden» · '- '.

Die vorstehende Erklärung der WirJcungsYralse; der vorrichtung erfolgte anhand des Beispieles d#s Heiasns eines Baumes« Diese Regelvorrichtung lcann ohne wsiteröa in eine Regelvorrichtung abgewandelt werden, wi# si© beim ft len eines Raumes erforderlich iöt. Ss genügt hierzu,. des Heizwiderstandes 18 ein Peltierelement vorsiU0#he.n und den Schalter 16 auf die andere Seite um Bimetallelementes au setssen_e

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Zu dem Ausführungsbsispiel rait den vorstehenden Zahlenwerten seien noch folgende Erläuterungen gegeben:

Wie erwähnt, ist die Einstellung des Anschlages 31 mit abhängig von der Größe der Schalthysterese, so daß er auch der Anpassung der Regelvorrichtung an Schalter unterschiedlicher Schalthysterese dient. Mit der Justierschraube 27 kann die Anzeige der Sollwertstellvorriohtung 23,24 auf die eingeregelten Raumtemperaturwerte einjjuetiert werden.

Mit den in dem Zahlenbeispiel angegebenen lemperaturänderungsgesohwindigkeiten des Bimetallelementes beim Beheizen und Abkühlen ergibt sioh bei normaler Regelung, bei der nur geringfügige Abweichungen zwischen dem Sollwert und Istwert der Raumtemperatur auftreten, daß nach jeder Periode, bei der der Schalter 16 ständig oder zeitweise eingeschaltet war, mehrere Perioden nachfolgen, bei denen es nioht zum Einschalten des Schalters kommt«. Dies ist besonders vorteilhaft. Bei größeren Abweichungen zwischen Istwert und Sollwert der Raumtemperatur kann es dagegen zum jedesmaligen Einschalten des Schalters in auf~ einanderfolgenden Perioden kommen« Bei noch größeren P Regelabweichungen kommt es dann zu dem erwähnten .Fall, daß der Schalter zwischen zwei Perioden nicht mehr ausgeschaltet wird·

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Claims (1)

1. Patentanspriiohg

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   Vorrichtung zur Regelung von Raumtemperaturen, von Gebäuden oder dergleichen, die mindestens ein als 33etoperaturfühler dienendes Bimetallelement und mindestens einen mit dem Bimetallelement zusammenwirkenden Schalter zur 'Beeinflussung der Heiz- oder Kühlleistung einer Heizuugs- bzw. Klimaeinrichtung aufweist, der ein© . erste und eine zweite Schaltstellung hat, die abwechselnd einschalt "bar sind, wobei das Umschalten in die zweite Schaltstellung infolge vorhandener.Sohalthysterese bei einer anderen Stellung des Schalterbetatigungßgliedes als das Umschalten in die erste Soha'.Itstellung erfolgt, gekennzeichnet durch folgende Merkmales

   (a) die Relativlage derjenigen Stelle des Bime.tallsle« mentes (12), mit welcher das Schalt er be tat igunge-« glied (15) des Schalters (16) gekoppelt ist,.ist durch zwei sich überlagernde Einflußgrößen bestimmt, nämlioh die,Eigentemperatur des Bimetallelementes (12) und eine periodische Lageverstellung des Bimetall^ elfmentes gemäß einer Überlagerungsfunktion (37),

   (b) dem Bimetallelement ist eine elektrische Xempera«« turbeeinflu3sungsvorriohtung (18) zugeordnet, die in der zweiten Schaltstellung des Schalters (16) einge-> schaltet und in der ersten Schaltstellung des Schalters ausgeschaltet ist, und in eingesohaitetein Zustand die Temperatur des Bimetallelementes in der Richtung ändert * in der auch die betreffende Hei· zunge» oder XLiioaeinrichtung die Raumtemperatur ändert, .

   (c) die Überlagerungsfunktion ist wie folgt getroffent

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   (d) su Beginn einer Perlode hat sie einen ersten Extremwert (39), bei welchem sich der Schalter normalerweise in seiner ersten Sohaltstellung befindet,

   (e) an den ersten Extremwert schließt ein erster,

   « kurzer Periccienteilbereich (39' - 42») an, bei dessen Durchlaufen es immer dann zu einem Umschalten des Schalters in den zweiten Sohaltaustand kommt, falls die Eigentemperatur des 31-raetallelemewtes zwischen einem ersten Tempera·» turwert und dem Sollwert der Baumtemperatur liegt, wobei der erste Semperaturwert auf der*« jenigen Seite des Sollwertes der Haumtemperatur liegt, die ein Heizen bzw« Kühlen erforderlich macht,

   (f) an den ersten Feriodenteilbereich sohlieSt ein aweiter Periodenteilbereich (42· - 43*) an, während welohec die überlagerungsfunktion so gotroffen ist*, daß es in ihm dann zu eineia Unschalten in die zweite Sohaltstellung des Schalters kommt, wenn die E igen temper a tür des Birne··

   den Sollwert der Baumtemperatur in a«r Richtung passiert, in der das Sohalterbetä» tigungsglied (15) <3uroh die entsprechende Änderung der Eigentemperatur des Bimetallelementes in Richtung auf die zweite Sohaltstellung zu bewegt wird, wobei der zeitliche Abstand zwischen dem Anfang dieses zweiten Periodenteilbe«. re lohe α und dem Zeitpunkt des TJmsohaltfitos in die zweite Schaltetellung abhängig von der am Anfang dee zweiten Periodenteilbereiches vor-

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   handenen Größe der Regelabweichung zwischen Istwert und Sollwert der Raumtemperatur ist, und wobei in diesem zweiten Perioflenteilbereioii ein Zurückschalten In den ersten Schaltzustand durch die Schalthysterese des Schalters verhindert wird,

   (g) gegen Ende jedsr Periode hat die Überlagerungs«* funktion einen zu ihren ersten Extremwert (39) führenden Verlauf, wobei es .immer dann au einem Umschalten in die erste SohaItstellung • des Schalters (16) kommt, falls bei. vorliegender !zweiter Sohaltstellung die Eigentemperatur dea Bimetallelementes (12) auf derjenigen Seite des ersten Temperaturwertes liegt, auf der eich der Sollwert der Raumtemperatur befindet.

   2. Vorrichtung naoh Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß an den zweiten Periodenteilbereich (42> - 43') ein dritter Periodentellbereioh (45^f * 46*) anschließt'₉ in welchem die Überlagsrungsfunktion (37) so getroffen ist, daß in ihm normalerweise kein Umschalten des Schalters (16) eintreten kann, gleichgültig, in welcher Sohaltstellung sioh der Schalter befindet,

   3. Vorrichtung naoh Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn* zelohnet, daß die Überlagerungefunktion (37) in dam zweiten Periodenteilbereioh (42* - 43') einen konstanten Wert aufweist, der.einem zweiten Extremwert der Überlagerungsfunktion entspricht. .

   4. Vorrichtung naoh Anspruah 2 oder 3, dadurch gekenn- aeiohnet, daß die Überlagerungsfunktlon (37) in dem

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   dritten PeAodenteilbereioh (43 · -46») zumindest im wesentlichen einen konstanten Wert aufweist.

   5« Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Bimetallelement zwei Schalter betätigbar sind, die abwechselnd in die zweiten Schaltstellungen einschaltbar sind*

   6. Torrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, daduroh gekennzeichnet, daß die mechanische Iegeverstellung des Bimetallelementes (12) mittels einer von einem.zeithaltenden Antrieb angetriebenen Kurvenscheibe (10) bewirkter ist. *

   7. Vorrichtung nach einem dar vorhergehenden Ansprüche» daduroh gekennzeichnet* aaß das Bimetallelement (12) als Bimetall-Blattfader ausgebildet ist, deren eines Ende an einer stationären Stütztatelle (13) drehbar ge~ lagert ist und daß im Abstand von der stationären Stutzstellen eine veitese Stützeteile*(14) für das Bimetallelement vorgesehen ist, tile periodisch lageverstellbar ist,

   8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche« daduroh gekennzeichnet» daß anstelle der periodischen Iegeveratellung des Bimetalleleaentes der Schalter periodisch lageveretellbafc ist·

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