DE2305451B2 - Heizvorrichtung fuer instrumenten- schutzkaesten in explosionsgefaehrdeten bereichen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische, temperaturgeregelte Heizvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In Produktionsanlagen werden Meß- und Regelinstrumente in großer Zahl eingesetzt. Soweit diese Instrumente nicht in festen Gebäuden, wie Meßwarten, untergebracht werden können, werden sie durch besondere Schutzkästen vor Beschädigungen und Witterungseinflüssen geschützt. Da die meisten Instrumente vor Frost geschützt, viele auch in einem bestimmten, eng begrenzten Temperaturbereich gehalten werden müssen, so werden die Schutzkästen mit temperaturgeregelten, elektrischen Heizvorrichtungen ausgestaltet.

Für den häufigen Fall, daß das Meß- und Regelinstrument in explosionsgefährdeten Bereichen arbeiten soll, müssen an die Heizvorrichtung besondere Sicherheitsanforderungen gestellt werden. Praktisch bedeutet das außer der Verwendung von gekapselten elektrischen Schaltelementen oder elektronischen, funkenfreien Schaltelementen die Begrenzung der Oberflächentemperatur auf einen bestimmten, der Gefahrenklasse angepaßten Wert, beispielsweise 110⁰C. Weiterhin ist als Temperatursicherung ein von der Temperaturregelung getrennter, nichtrückstellbarer Ausschalter vorgeschrieben, der bei einer überhöhten Oberflächentemperatur von beispielsweise 120° C den Strom unterbricht. s s

Die Schwierigkeit liegt darin, mit einer verhältnismäßig niedrigen Oberflächentemperatur eine Heizleistung zu erzielen, die auch bei rauhen Wetterbedingungen und plötzlichen Temperaturschwankungen ausreicht. Gewöhnlich wird dies durch Verwendung eines Heizkör- f>o pers von verhältnismäßig niedrigem Widerstand erreicht, der mit verminderter Spannung oder mit konstant gehaltener, niedriger Stromstärke betrieben wird. Beispielsweise wird nach der deutschen Patentanmeldung DT-OS 16 23 726 eine Thyristorschaltung f>5 benutzt, die lediglich eine Halbwelle des Stromes für den Heizkörper verwendet. Ein Temperaturfühler und Hie vorgeschriebene Temperatursicherung sind im beheizten Bereich in die Wärmeleitmasse eingebettet und sprechen somit auf die Oberflächentemperatur des Heizkörpers an.

Diese Heizvorrichtungen haben den Nachteil, daß sie in der Herstellung verhältnismäßg teuer sind und daß wegen ihrer großen Abmessungen der nachträgliche Einbau in die Instrumenten-Schutzkästen oft schwierig

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine kleine, leicht ein- und auszubauende, also intensiv wirkende Heizvorrichtung zu schaffen, die ohne weiteres mit voller Netzspannung betrieben werden kann und doch der Sicherheitsanforderung nach begrenzter Oberflächentemperatur genügt

Erfmdungsgemä3 wird dies durch die im Kennseichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen erreicht.

Damit sind beim Erfindungsgegenstand zwei, voneinander unabhängige temperaturempfindliche Schaltelemente hintereinandergeschaltet in der Leitung zum Heizkörper angeordnet. Einer dieser Temperaturfühler — im foigenden »Thermostat« — ist derart eingebaut, daß er im Wesentlichen auf die Raumtemperatur anspricht; der zweite — im folgenden »Temperaturbegrenzer« — ist durch eine unmittelbare thermische Rückführung mit dem Heizkörper verbunden, zweckmäßig in dessen Umhüllung aus Wärmeleitmasse eingegossen, und spricht auf die Oberflächentemperatur des Heizkörpers an. Natürlich werden gekapselte oder funkenfreie Schaltelemente verwendet. Der übliche nichtrückstellbare Ausschalter als Temperatursicherung wird außerdem in der Leitung zum Heizkörper angeordnet und steht ebenfalls in thermischer Rückführung mit diesem.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.

In dem Diagramm Fig. 1 ist der Verlauf der Raumtemperatur A und der Oberflächentemperatur B schematisch dargestellt. 1 bedeutet die äußerste zulässige Temperatur _feemäß der Gefahrenklasse, beispielsweise 135°C (entspr. Gefahrenklasse G4); 2 bedeutet eine Temperatur von etwa 90% der Temperatur 1, auf die die Temperatursicherung eingestellt ist, btispielsweise 120°C; auf die etwas niedrigere Temperatur 3 ist der Temperaturbegrenzer eingestellt, beispielsweise 110°C; 4 bedeutet die Soll-Temperatur für den Thermostaten, beispielsweise 4O⁰C. Wird die Heizvorrichtung in Betrieb genommen, so steigt die Oberflächentemperatur B des Heizkörpers relativ schnell bis auf den Wert 3 an, auf den der Temperaturbegrenzer eingestellt ist, und bleibt zunächst mit geringen Schwankungen in dessen Nähe. Die Raumtemperatur A steigt natürlich langsamer an: erreicht sie den Wert 4, auf den der Thermostat eingestellt ist, so wird der Heizkörper durch letzteren abgeschaltet — unabhängig von der Schaltsteüung des Temperaturbegrenzers. Die Oberflächentemperatur B sinkt nun ab bis die Raumtemperatur A den Sollwert 4 wieder unterschreitet und der Thermostat entsprechend reagiert. Damii sind wieder beide Schaltelemente geschlossen; die Oberflächentemperatur ß steigt erneut bis auf den Wert 3 und die Raumtemperatur A folgt mii einer gewissen Verzögerung.

Es ist ersichtlich, daß sich unter allen Umständen die Raumtemperatur A in der Nähe des Sollwertes 4 einstellt. Eine ausreichende Dimensionierung des Heizkörpers vorausgesetzt, bewirkt auch starker Frost nur eine langsamere Einstellung der Raumtemperatur und damit eine etwas stärkere Schwankung um den

Sollwert Ohne die beim Erfindungsgegenstand vorgesehene Kombination zweier unabhängiger Schaltelemente, beispielsweise bei Verwendung eines Temperaturfühlers gemäß der DT-OS 16 23 726, steigt dagegen die Raumtemperatur bis auf einen Wert der sich aus der Oberflächentemperatur B und der Außentemperatur ergibt Sie schwankt also mit der Außentemperatur, bei ausreichender Dimensionierung des Heizkörpers zwischen dem als Mindesttemperatur zu verstehenden Wert 4 und der Oberflächenteir.peratur 3 des Heizkörpers. Diese Temperaturschwankungen sind für den Betrieb der in den Schutzkästen angeordneten Meß- und Regelinstrumente entschieden ungünstig. Um sie wenigstens gering zu halten, blieb aber nur der Weg, den Abstand der Werte 3 und 4 möglichst klein zu halten, is also den Wert 3 herabzusetzen, d. h. die Oberflächentemperatur des Heizkörpers möglichst niedrig einzuregeln. Das führte dann zu den oben geschilderten Schwierigkeiten.

Die beim Erfindungsgegenstand vorgesehene Kombination zweier Temperaturfühler erlaubt nun die Verwendung eines intensiver wirkenden Heizkörpers, der daher verhältnismäßig klein dimensioniert werden kann. Zweckmäßig wird die Heizvorrichtung derart gestaltet, daß ein guter Wärmeaustausch und eine starke Konvektionsbewegung der Raumluft bewirkt wird. Man verwendet einen Heizkörper in Form eines vertikalen Rohres. In F i g. 2 ist diese Heizvorrichtung schematisch dargestellt. Die Heizwicklung 1 ist auf dem Rohr 2 angebracht und in den Mantel 3 aus Wärmeleitmasse eingegossen; die elektrische Leitung führt über den Thermosiaten 4, der am unteren kalten Ende des Rohres 2 und mit einem gewissen Abstand von der Heizwicklung 1 angeordnet ist und so im Wesentlichen auf die Raumtemperatur anspricht, anschließend über den ?s Temperaturbegrenzer5 und die Temperatursicherung 6, die beide im Bereich d.;r Heizwicklung 1 in die Oberfläche des Mantels 3 eingebettet sind. — diese Anordnung hat den Vorteil, daß sie infolge des Schornsteineffektes im beheizten Rohr eine kräftige Warmluftkonvektion in dem Instrumenten-Schutzkasten hervorruft. Für leistungsstärkere Heizvorrichtungen werden zweckmäßig mehrere derartiger rohrförmiger Heizkörper zusammengefaßt und/oder der Innenraum des Rohres 2 wird durch mehrere längslaufende Kühl-Blechstege unterteilt.

In einer anderen Ausführungsform wird der Heizkörper mit einem Zirkulationssystem für eine Wärmeträgerflüssigkeit, wie Wasser, kombiniert. In F i g. 3 ist eine derartige Heizvorrichtung im Schnitt schemaiisch dargestellt. Die Heizwicklung 1 ist auf dem vertikalen Mittelleii des Rohrsystems 7 angebracht und in dem Mantel 3 aus Wärmeleitmasse eingegossen. Andere, nicht von der Heizwicklung umgebene Teile des Rohrsystems 7 können mit Kühlblechen besetzt sein, wie es an dem linken Zweig des Rohrs> stems angedeutet ist. Das Rohrsystem 7 ist beispielsweise mit Wasser gefüllt. Der Thermostat 4 ist an einer beliebigen Stelle des Rohrsystems, entfernt von der Heizwicklung 1, angeordnet; der Temperaturbegrenzer 5 und die Temperacursicherung 6 sind in der gleichen Weise wie in der Ausführungsform nach Fig. 2 angebracht und geschaltet. — Diese Ausführungsform eignet sich auch für Fälle, in denen noch ein weiteres, außerhalb des Instrumenten-Schutzkastens liegendes Objekt beheizt werden soll, beispielsweise die zum Instrument führende Impulsleitung. Deren Heizmantel oder Begleilbeheizung kann dann als ein weiterer Zweig an das Zirkulationssystcn"; angeschlossen werden.

Hier/u 2 HIaIl Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektrische, temperaturgeregelte Heizvorrichtung für Instrumenten-Schutzkästen in explosions- S gefährdeten Bereichen mit einem eingebetteten Heizkabel und einem Temperaturfühler und einer nichtrückstellbaren Temperatursicherung, die auf die Oberflächentemperatur des Heizkörpers ansprechen, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper als beiderseits offenes, vertikal anzuordnendes Rohr ausgebildet ist und in seiner Zuleitung ein zweiter unabhängiger Temperaturfühler derart angeordnet ist, daß er auf die Raumtemperatur im Schutzkasten anspricht. >s

2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Temperaturfühler im unteren, nicht beheizten Teil des rohrförmigen Heizkörpers in der Nähe der unteren öffnung angeordnet ist

3. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen vertikalen Zweig einer flüssigkeitsgefüllten Zirkulationssystems umfaßt.

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