DE2330899A1

DE2330899A1 - Thermischer schalter zum ueberwachen einer temperaturdifferenz

Info

Publication number: DE2330899A1
Application number: DE2330899A
Authority: DE
Inventors: Carl Krisco
Original assignee: Vapor Corp
Current assignee: Vapor Corp
Priority date: 1972-07-26
Filing date: 1973-06-18
Publication date: 1974-02-07
Also published as: US3753194A; FR2194037A1; ZA732511B; JPS4944272A; CA1011428A; BR7303629D0; GB1398245A

Description

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Beschreibung

Vapor Corporation,
Chicago, Illinois 60648, USA

Thermischer Schalter
zum Überwachen einer Temperaturdifferenz

Die Erfindung betrifft einen thermischen Schalter zum Überwachen einer Tenrpraturdifferenz in einer Leitung oder in einem Medium und bezieht sich insbesonder auf einen thermischen Schalter mit zwei Thermostaten mit elektrisch leitenden Säulen, die mit einem Strombegrenzungs-Widerstand verbunden sind, so daß eine Spannung abgegeben wird, wenn eine zwischen den an den Thermostaten eingestellten vorgewählten Temperaturen liegende Temperatur festgestellt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln einen äußerst genau arbeitenden thermischen Schalter zu schaffen, bei dem weder elektromechanisehe noch Festkörper-Sehaltelemente erforderlich sind.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer Fühleranordnung gelöst, die innerhalb der Leistungsgrenzen von Quecksilbersäulen-Thermostaten bei veränderbaren vorgewählten Temperatureinstellungen eine veränderliche Spannung und einen veränderlichen Strom abgibt.

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Die Fühleranordnung oder der thermische Schalter nach der Erfindung ist so ausgebildet, daß sich mit ihm in Abhängigkeit

von einem in einer Leitung oder in einem Medium überwachten Temperaturniveau ein Verbraucher beeinflussen läßt, bei dem eine äußerst genaue temperaturabhängige Regelung erforderlich ist. Beim thermischen Schalter nach der Erfindung sind elektromechanische oder Pestkörper-Schaltelemente in einfacher Weise dadurch überflüssig gemacht, daß zwei Thermostate mit elektrisch leitenden Säulen, beispielsweise Quecksilbersäulen-Thermostate vorgesehen sind, welche mit einem Strombegrenzungswiderstand zusammengeschaltet sind, so daß der Schalter ein Ausgangssignal liefert, wenn die abgetastete Temperatur zwischen den an den Thermostaten eingestellten vorgewählten Temperaturen liegt. Die Temperatureinstellung läßt sich an jedem Thermostaten auf einen beliebigen Bereich (Band) vornehmen. Muß eine Verstellungsmöglichkeit vorhanden sein, können anstelle der im voraus eingestellten Thermostaten verstellbare Thermostate verwendet werden.

In einem Anwendungsbeispiel für den erfindungsgemäß ausgebildeten thermischen Schalter, bei dem zur Überwachung eines Temperaturbereiches zwischen 60 und 80° ein Ausgangssignal einer Schaltung gewünscht ist, wären ein Thermostat mit einer im voraus eingestellten Temperatur von 80 und ein weiterer Thermostat mit einer Temperatur von 60° erforderlich. Die die 60°- und 80 -Einstellungen darstellenden oberen Kontaktstücke der Thermostaten wären miteinander und mit einem Strombegrenzungs-Widerstand verbunden, der seinerseits an ein positives Potential angeschlossen wäre. Das untere Kontaktstück des auf 80° eingestellten Thermostaten wäre mit einem negativen Potential, das untere Kontaktstück des auf 60 eingestellten Thermostaten mit dem Ausgang verbunden. Daraus folgt, daß der Schalter eine Spannung abgibt, solange die Temperatur zwischen 60° und 80° liegt. Übersteigt die Temperatur 80° oder fällt sie unter 60° ab, liefert der Schalter keine Ausgangsspannung.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand scbanatischer Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematisierte Darstellung einer Ausbildungsform des thermischen Schalters nach der Erfindung und

Fig. 2 eine schematisierte Darstellung einer weiteren Ausbildungsform des thermischen Schalters nach der Erfindung.

Die in Fig. 1 dargestellte Ausbildungsform des thermischen Schalters nach der Erfindung weist zwei Thermostate 10 und 11 des Typs mit elektrisch leitenden Säulen und einen Strombegrenzungswiderstand 12 auf. Die Thermostate 10 und 11 sind vorzugsweise als an sich bekannte Quecksilberglas-Säulen-Thermostate des in der US-Patentschrift 2 596 825 offenbarten Typs ausgebildet, wobei an jedem Thermostaten eine vorgewählte Temperatur (unveränderbar) eingestellt ist. Die Thermostate sind mit oberen elektrischen Kontaktstücken 10a bzw. 11a und unteren elektrischen Kontaktstücken 10b bzw. 11b versehen. Die oberen elektrischen Kontaktstücke sind miteinander und mit einer Seite des Strombegrenzungs-V/iderStandes 12 verbunden. Die andere Seite des Strombegrenzungs-WiderStandes ist an ein positives Potential geführt. Das untere Kontal·:tstück 10b des Thermostaten 10 ist mit dem Ausgang, das untere Kontaktstück 11b des Thermostaten 11 mit einem negativen Potential verbunden. Das obere Kontaktstück 11a stellt eine im voraus eingestellte Temperatur dar, deren Niveau höher ist als das der mit dein oberen Kontaktstück 10a des Thermostaten 10 im voraus eingestellten Temperatur. Beispielsweise kann das obere Kontaktstück 11a auf 80 ⁰F (entspricht etwa 27 ⁰G), das obere Kontaktstück 10a auf 60 ⁰F (entspricht etwa 15 °C) eingestellt sein. Im Betrieb würde der in Fig. 1 dargestellte ochalter dann ein Ausgangssignal liefern, wenn die von den Thernostaten abgetastete Temperatur zwischen 60 F und 80 ⁰F

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liegt, da sich in diesem Bereich die Quecksilbersäule im Thermostaten 11 unterhalb des oberen Kontaktstückes 11a und die Quecksilbersäule im Thermostaten 10 oberhalb des oberen Kontaktstückes 10a befinden. Dadurch wird im Thermostaten ein Stromkreis geschlossen, jedoch nicht im Thermostaten 11. Außerdem wird am Au s gangs ans chluß stück 13 keine Ausgangsspannung abgegeben, wenn die abgetastete Temperatur die 80 -Einstellung des Thermostaten 11 erreicht und dadurch dessen oberes und unteres Kontaktstück über die Quecksilbersäule miteinander elektrisch verbindet. Der Strombegrenzungs-Widerstand 12 ist dann an Masse oder an negatives Potential angeschlossen und schließt somit im wesentlichen den Thermostaten 10 kurz und bringt das Spannungsniveau am Ausgang 13 auf null Volt. Da die Quecksilbersäulen-Thermostate für ihre Genauigkeit bekannt sind, erhält man durch Zusammenschalten der Thermostaten mit einem Strombegrenzungs-Widerstand, wie hier vorgesehen, einen äußerst exakt arbeitenden thermischen Schalter. Es versteht sich, daß die im voraus erfolgten (unveränderbaren) Temperatureinstellungen an den Thermostaten 10 und 11 für einen beliebigen Bereich vorgenommen sein können.

Pig. 2 zeigt eine andere Ausbildungsform des Schalters nach der Erfindung, die sich von der vorbeschriebenen nur dadurch unterscheidet, daß die Thermostate verstellbar sind, um den Temperaturbereich, bei dem der Schalter in Tätigkeit tritt, verändern zu können. Die verstellbaren Qhermostate sind vom bekannten Quecksilbersäulen-Typ und weisen obere und untere Kolben oder Quecksilber-Behälter, obere und untere, mit Zwischenabstand angeordnete elektrische Kontaktstücke und jeweils eine den oberen Kolben umschlingende Heizspirale auf, die an eine Steuerschaltung angeschlossen ist, so daß die Heizspiralen zur Veränderung der Temperatureinstellung nach Bedarf in einem vorbestimmten Umfang einschaltbar sind.

Der Schalter weist verstellbare Thermostaten 20 und 21 auf, die mit einem oberen Kontaktstück 20a bzw. 21a, einem unteren

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Kontaktstück 20b "bzw. 21b, einem oberen Kolben 20c bzw. 21c und einem unteren Kolben 2Od bzw. 21d versehen sind. Die oberen Kontaktstücke 20a und 21a sind miteinander und mit einer Seite eines Strombegrenzungs-Widerstandes 22 verbunden. Die andere Seite des Strombegrenzungs-Widerstandes ist an ein positives Potential angeschlossen. Das untere Kontaktstück 21b des Thermostaten 21 ist an Masse oder negatives Potential, das untere Kontaktstück 20b des Thermostaten 20 an ein . Ausgangsanschlußstück 23 angeschlossen. Den Thermostaten 20 und 21 zugeordnete Heizspiralen 20e bzw. 21e sind parallelgeschaltet und über einen veränderbaren Widerstand 24 mit einem Potential verbunden. Mit dem Widerstand 24 läßt sich der Stromfluß in den Heizspiralen und damit die Erwärmung der oberen Kolben der Thermostaten beeinflussen. Die Arbeitsweise dieses thermischen Schalters ist die gleiche wie bei der in Pig. 1 dargestellten Ausbildungsform, insofern als die Temperatureinstellung am Thermostaten 21 höher ist als am Thermostaten 20 und am Ausgangsanschlußstück 23 eine Ausgangsspannung anliegt, wenn die abgetastete Temperatur -zwischen den Temperatureinstellungen der Thermostaten 21 und 20 liegt. Soll die Temperatureinstellung der Thermostaten verändert werden, werden die Heizspiralen mit Steuerung durch den veränderbaren Widerstand 24 entsprechend eingeschaltet.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß der erfindungsgemäß ausgebildete Schalter in der Lage ist, eine Temperaturdifferenz in einer Leitung oder in einem Medium äußerst exakt zu überwachen.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen dieses Grundgedankens· in vielfältiger Weise abwandelbar.

309886/0815 /Ansprüche

Claims

ANSPRÜCHE

Thermischer Schalter, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Quecksilbersäulen-Thermostate (20,21), die auf verschiedene vorgewählte Temperaturen eingestellt sind, obere und untere Kontaktstücke (20a bzw. 21a und 20b bzw. 21b) und einen Strombegrenzungswiderstand (22) aufweisen, daß der Widerstand (22) an einer Seite an ein positives Potential, an der anderen Seite an die oberen Kontaktstücke (20a bzw. 21a) der beiden Thermostaten (20,21) angeschlossen ist, und daß das untere Kontaktstück (21b) des einen Thermostaten (21) mit einem negativen Potential und das untere Kontaktstück (20b) des anderen Thermostaten (20) mit einem Verbraucher (23) verbunden ist, wobei dieses Kontaktstück (20b) den Ausgang des Schalters darstellt, und wobei weiterhin der Schalter eingeschaltet ist, wenn die von den beiden Thermostaten (20,21) abgetastete Temperatur zwischen den Temperaturen liegt, welche von den oberen Kontaktstücken (20a bzw. 21a) der beiden Thermostaten (20,21) bestimmt sind.
2. Thermischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der Schalter eine Vorrichtung (24) zum Verändern der Einschalttemperaturen aufweist.
3. Thermischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Einschalttemperaturen durch Verstellen der Thermostaten (20,21) veränderbar sind.

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4. Thermischer Schalter, dadurch g ekennzeichn e t, daß zwei Thermostaten (10,11) mit elektrisch leitenden oäulen obere und untere elektrische Kontaktstücke (10a bzw. 11a und 10b bzw. 11b) und einen Strombegrenzungswiderstand (12) aufweisen, daß die oberen Kontaktstücke (10a bzw. 11a) der beiden Thermostaten (10,11) hohe und niedrige vorgewählte Temperaturen darstellen, daß die oberen Kontaktstücke (10a bzw. 11a) der Thermostaten (-10,11) miteinander und über den Strombegrenzungs-Widerstand (12) mit einer Seite eines Potentials verbunden sind, daß das untere Kontaktstück (11b) des Thermostaten (11), der die höchste vorgewählte Temperatur aufweist, an die andere Seite des Potentials angeschlossen ist, und daß das untere Kontaktstück (10b) des anderen Thermostaten (10) mit einem Ausgangsanschlußstück (13) verbunden ist, wobei ein Ausgangssignal geliefert wird, wenn die abgetastete Temperatur zwischen den vorgewählten, durch die oberen Kontaktstücke (10a,11a) bestimmten Temperaturen liegt.

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