DE3536311A1 - Schaltungsanordnung zur betaetigung eines steuerbaren ventils einer heizungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Betätigung eines steuerbaren Ventils einer Heizungsanlage, welches mit einem temperaturabhängigen, durch ein elektrisches Heizelement betätigbaren Dehnstoffkörper mit Arbeitskolben ausgerüstet ist, bei welcher in dem von einer Stromquelle gespeisten Stromkreis des Heizelements ein räumlich in einem zu beheizenden Raum an­ geordneter temperaturabhängiger Schalter liegt, der einen zuge­ ordneten Heizwiderstand aufweist und durch welchen das Heiz­ element des Dehnstoffkörpers beim Erreichen einer vorgegebenen Temperatur eingeschaltet wird, wodurch der Arbeitskolben des Dehnstoffkörpers in Richtung der Schließstellung des Ventils bewegt wird.

"Ventil" im Sinne der Erfindung kann dabei das Ventil einer Warmwasser-Heizungsanlage sein. Es kann sich aber auch um eine Heizungsklappe, einen Schieber oder eine Luftklappe handeln. Das steuerbare Ventil soll auf jeden Fall die Wärmezufuhr an einen Raum beeinflussen, in dem ein temperaturabhängiger Schalter mit zugeordnetem Heizwiderstand angeordnet ist.

Ein solcher Heizwiderstand wird in der Fachsprache auch als "thermische Rückführung" bezeichnet. Er sorgt dafür, daß die am Schalter - auch als "Raumtemperaturregler" bezeichnet - eingestellte Temperatur schneller erreicht und genauer einge­ halten wird. Ohne einen solchen Heizwiderstand würde der zu beheizende Raum zunächst zu warm werden, da die angeforderte Wärmemenge erst bis zum Schalter gelangen muß, bis dieser reagieren kann. Der Heizwiderstand wird dann eingeschaltet, wenn vom Schalter Wärme verlangt wird. Er täuscht dem Schalter damit eine Raumtemperatur vor, die tatsächlich noch nicht erreicht ist. Der Schalter kann daher die Wärmezufuhr an den Raum schon unterbinden, bevor eine Überheizung eintritt.

Ein Gerät mit einer Schaltungsanordung, wie sie eingangs be­ schrieben ist, kann auf dem Markt käuflich erworben werden. Ein solches Gerät hat drei Anschluß-Klemmen. Eine erste Klemme für das Heizelement, eine zweite Klemme für den Schalter und eine dritte Klemme für den Heizwiderstand. Zum vollständigen Anschluß werden also drei Leitungen benötigt, was insbe­ sondere bei großen Heizungsanlagen mit vielen Heizkreisen einen großen Materialaufwand und viel Montagearbeit erfordert. Ein entscheidender Nachteil dieser bekannten Schaltungsan­ ordnung bzw. des entsprechenden Geräts besteht aber darin, daß oft aus Bequemlichkeit oder auch aus Unkenntnis nur die beiden ersten Klemmen angeschlossen werden. Die Schaltungsanordnung ist dann zwar funktionsfähig, sie arbeitet jedoch mit der früher üblichen Trägheit. Die thermische Rückführung bleibt ungenutzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsan­ ordnung mit temperaturabhängigem Schalter und thermischer Rück­ führung anzugeben, die einen verminderten Montageaufwand er­ möglicht und trotzdem sicherstellt, daß die thermische Rück­ führung stets wirksam ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

• - daß der Heizwiderstand einerseits unmittelbar an den gleichen Pol der Stromquelle wie der Schalter und andererseits unter Zwischenschaltung des Heizelements an den anderen Rol der Stromquelle angeschlossen ist und
• - daß das Heizelement im Verhältnis zum Heizwiderstand nieder­ ohmig ist.

Bei dieser Schaltungsanordnung sind nur zwei Klemmen vorhanden, die angeschlossen werden müssen. Die eine Klemme dient zum An­ schluß des Heizelements, während die andere Klemme zur gleich­ zeitigen Verbindung von Schalter und Heizwiderstand mit der Stromquelle dient. Statt bisher drei werden also nur noch zwei Anschlußleitungen benötigt. Trotz dieses verminderten Aufwands ist sichergestellt, daß der Heizwiderstand - die thermische Rückführung - wirksam ist, da er keinen eigenen Anschluß hat, sondern mit den anderen Elementen der Schaltungsanordnung so verbunden ist, daß er bei deren Anschluß an die Stromquelle automatisch ebenfalls mit derselben verbunden ist.

Die Schaltungsanordnung arbeitet im Zusammenwirken mit einem Dehnstoffkörper, der so an das Ventil anschließbar ist, daß die Bewegung des Arbeitskolbens des Dehnstoffkörpers bei Erwärmung in eine Schließbewegung des Ventils umgesetzt wird, also in eine die Wärmezufuhr an den zu beheizenden Raum drosselnde Bewegung. Eine solche Anordnung von Dehnstoffkörper und Ventil geht beispielsweise aus der DE-PS 31 40 472 hervor.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Dehnstoffkörper mit Heizelement.

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung.

Fig. 3 eine gegenüber Fig. 2 ergänzte Schaltungsanordnung.

Mit 1 ist ein Dehnstoffkörper bezeichnet, der einen Arbeits­ kolben 2 aufweist, welcher temperaturabhängig in Richtung des Doppelpfeiles 3 verstellbar ist. Zur Erwärmung des Dehnstoff­ körpers 1 dient ein elektrisches Heizelement 4, das im darge­ stellten Ausführungsbeispiel an das 220 V-Wechselstromnetz 5 angeschlossen ist. Das Heizelement 4 ist vorzugsweise als PTC-Widerstand ausgeführt, der besonders einfach mit dem Gehäuse des Dehnstoffkörpers 1 verbunden werden kann. Ein solcher PTC- Widerstand kann beispielsweise an der Stirnfläche 6 des Dehn­ stoffkörpers 1 angebracht werden. Im Stromkreis des Heiz­ elements 4 liegt ein Schalter 7, durch welchen das Heizelement 4 einschaltbar ist. Fig. 1 soll nur den prinzipiellen Zusammen­ hang zwischen Dehnstoffkörper 1 und Heizelement 4 zeigen. Heiz­ element 4 und Schalter 7 werden anhand von Fig. 2 noch näher erläutert.

In Fig. 2 ist eine Schaltungsanordnung entsprechend der Erfin­ dung dargestellt. Dabei ist in einem durch eine strichpunktierte Linie angedeuteten Gehäuse 8 ein temperaturabhängiger Schalter 9 angeordnet, der dem Schalter 7 nach Fig. 1 entspricht. Der Schalter 9 ist ein sogenannter Raumtemperaturregler. Er ist beispielsweise mit einem die Schaltungsfunktion ausführenden Bimetall ausgerüstet. In unmittelbarer Nähe des Schalters 9 ist innerhalb des Gehäuses 8 ein Heizwiderstand 10 angeordnet, bei welchem es sich um den oben erwähnten thermischen Rück­ führungswiderstand handelt.

Heizelement 4 und Schalter 9 liegen in einem Stromkreis, der von der Stromquelle 5 gespeist wird. Die Stromquelle 5 soll wieder das 220 V-Wechselstromnetz sein. Der Heizwiderstand 10 ist innerhalb des Gehäuses 8 einerseits direkt an den gleichen Pol der Stromquelle 5 angeschlossen wie der Schalter 9. Andererseits ist der Heizwiderstand 10 nach Fertigstellung der Schaltungsanordnung über das Heizelement 4 mit dem anderen Pol der Stromquelle 5 verbunden. Zur Fertigstellung der Schal­ tungsanordnung werden somit nur die beiden Klemmen 11 und 12 benötigt, über welche der Schalter 9 und der Heizwiderstand 10 gemeinsam mit dem Heizelement 4 an die Stromquelle 5 ange­ schlossen werden.

Der Widerstandswert des Heizelements 4 ist niedrig im Verhältnis zum Widerstandswert des Heizwiderstandes 10. So kann das Heiz­ element 4 beispielsweise 1 kOhm haben, während der Heizwider­ stand 10 bei über 200 kOhm liegt. Wenn als Heizelement ein sogenannter PTC-Widerstand eingesetzt wird, dann ergeben sich im "kalten" Zustand noch größere Unterschiede in den Wider­ standswerten von Heizelement 4 und Heizwiderstand 10. Der Widerstandswert eines PTC-Widerstandes liegt im kalten Zustand etwa bei 200 Ohm. Er steigt bei Erwärmung beispielsweise auf 20 kOhm.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 arbeitet beispielsweise wie folgt:

Der Raum, in dem der Schalter 9 angebracht ist, soll beheizt werden. Eine zugehörige Heizungsanlage mit einem Ventil wird eingeschaltet, so daß eine im Raum befindliche Wärmequelle - beispielsweise ein Radiator - Wärme abgibt. Wenn durch den Schalter 9 in der in Fig. 2 dargestellten Position a Wärme angefordert wird, ist der Heizwiderstand 10 an die Stromquelle 5 angeschlossen. Er wird erwärmt und täuscht dadurch dem Schalter 9 eine höhere Raumtemperatur vor. Der Schalter 9 schaltet da­ durch früher als ohne thermische Rückführung auf Position b um. Die Wärmezufuhr wird dadurch gedrosselt und eine Überhitzung des Raumes ist vermieden.

In der Position b des Schalters 9 ist das Heizelement 4 mit der Stromquelle 5 verbunden. Durch seine Erwärmung wird das zuge­ hörige Ventil durch den Dehnstoffkörper 1 (Fig. 1) in seine Schließstellung bewegt, so daß die Wärmeabgabe gedrosselt wird. Gleichzeitig ist der Heizwiderstand 10 in Position b des Schalters 9 kurzgeschlossen, so daß er abkühlt. Wenn dann wieder Wärme angefordert wird, schaltet der Schalter 9 in Position a zurück und das Spiel beginnt von vorn.

Die Vorteile der Erfindung - weniger Montageaufwand und garantierter Anschluß der thermischen Rückführung - bestehen auch dann, wenn eine zusätzliche Nachtabsenkung vorgesehen ist. Im Gehäuse 8 ist dann ein weiterer Widerstand 13 in un­ mittelbarer Nähe des Schalters 9 vorhanden, der bei Anschaltung an die Stromquelle 5 erwärmt wird. Der Widerstand 13 ist so eingestellt, daß er dem Schalter 9 beispielsweise eine um 5°C erhöhte Raumtemperatur vortäuscht, so daß die Erwärmung des Raumes in den Nachtstunden deutlich unterhalb der Erwärmung während des Tages liegt.

Der Widerstand 13 kann mittels eines Umschalters 14 an die Strom­ quelle 5 angeschlossen werden. Der Anschluß erfolgt in Position a des Umschalters 14 von Hand. In dieser Position ist der Wider­ stand 13 einerseits direkt mit dem einen Pol der Stromquelle 5 und andererseits über das Heizelement 4 mit dem anderen Pol der Stromquelle 5 verbunden. Der Widerstand 13 ist hochohmig im Verhältnis zum Heizelement 4. Der Anschluß des Widerstands 13 kann aber auch automatisch mittels einer Schaltuhr 15 vorge­ nommen werden, wenn der Umschalter 14 sich in Position b be­ findet. Zum Anschluß der Schaltuhr 15 wird eine weitere Klemme 16 im Gehäuse 8 benötigt. Das gilt aber auch für bisherige Schaltungsanordnungen bzw. Geräte mit zusätzlicher Nachtab­ senkung.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird mit besonderem Vorteil bei der Beheizung von Räumen in Gebäuden eingesetzt, die eine Warmwasser-Heizungsanlage haben. Die Wärmezufuhr an die Räume wird durch steuerbare Ventile geregelt, die mit temperaturabhängigen Dehnstoffkörpern ausgerüstet sind. Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Anwendungsfall beschränkt. Sie ist auch bei Warmluft­ heizungen einsetzbar und es können auch andere Räume beheizt werden, wie beispielweise die Innenräume von Kraftfahrzeugen.

Als Stromquelle 5 ist im Vorangehenden nur das 220 V-Wechsel­ stromnetz erwähnt. Es kann aber auch jede andere geeignete Stromquelle verwendet werden, beispielsweise ein Akkumulator oder eine Autobatterie. Prinzipiell kann außerdem zur Span­ nungsreduzierung auch ein Transformator eingeschaltet sein.

Claims (3)

1. Schaltungsanordnung zur Betätigung eines steuerbaren Ventils einer Heizungsanlage, welches mit einem temperaturabhängigen, durch ein elektrisches Heizelement betätigbaren Dehnstoff­ körper mit Arbeitskolben ausgerüstet ist, bei welcher in dem von einer Stromquelle gespeisten Stromkreis des Heiz­ elements ein räumlich in einem zu beheizenden Raum ange­ ordneter temperaturabhängiger Schalter liegt, der einen zu­ geordneten Heizwiderstand aufweist und durch welchen das Heizelement des Dehnstoffkörpers beim Erreichen einer vor­ gegebenen Temperatur eingeschaltet wird, wodurch der Arbeits­ kolben des Dehnstoffkörpers in Richtung der Schließstellung des Ventils bewegt wird, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Heizwiderstand (10) einerseits unmittelbar an den gleichen Pol der Stromquelle (5) wie der Schalter (9) und andererseits unter Zwischenschaltung des Heizelements (4) an den anderen Pol der Stromquelle (5) angeschlossen ist und
• - daß das Heizelement (4) im Verhältnis zum Heizwiderstand (10) niederohmig ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Heizelement (4) ein PTC-Widerstand in den Stromkreis eingeschaltet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein für eine zusätzliche Nachtabsenkung vorge­ sehener Widerstand (13) einerseits direkt an den gleichen Pol der Stromquelle (5) wie Heizwiderstand (10) und Schalter (9) und andererseits entweder über eine Schaltuhr (15) oder über das Heizelement (4) an den anderen Pol der Strom­ quelle (5) anschließbar ist.