DE3618910A1 - Stromversorgungs-anordnung mit zwei unterschiedlichen betriebsspannungen - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE SPÖ^:TTfüiN.D>-POSCHMANN

Domnick Hunter Filters Limited ' ♦- München, 02.06.1986 Durham Road, Birtley, Pu/ho

Co. Durham DH3 2SF, P 1408/86

Großbritannien

Stromversorgungs-Anordnung mit zwei unterschiedlichen Betriebsspannungen

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungs-Anordnung in einem oder für ein Elektrogerät mit einem Zweirichtungs-Leistungsschalter zur Zuführung eines Wechselstromes an eine Last, insbesondere eine Anordnung für die Versorgung eines elektrischen Gerätes mit zwei unterschiedlichen Betriebsspannungen, wobei diese Anordnung im Gerät selbst eingebaut oder ein getrenntes Aggregat sein kann, insbesondere für Elektro-Heizgeräte in einer beispielsweise führenden Druckluft-Zuleitung.

Im allgemeinen ist die Stromversorgung für Elektrogeräte für eine Betriebsspannung ausgelegt, oder, falls diese wahlweise mit einer von zwei unterschiedlichen Betriebsspannungen betrieben werden sollen, so sind die hier erforderlichen Umschalteinrichtungen entweder äußerst kompliziert oder großbauend und enthalten in der Regel einen Transformator.

& Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber bekannten Stromversorgungseinrichtungen für Elektrogeräte verbesserte StromversDrgungseinrichtung zu schaffen, die in schaltungstechnisch einfacher Weise mit zwei unterschiedlichen Betriebsspannungen zu arbei ten in der Lage ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die gekennzeichneten

Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Anordnung zur Stromversorgung mit unterschiedlichen Spannungen ist insbesondere in Verbindung mit einem temperaturgeregelten Elektro-Heizgerät, vorzugsweise in einem Elektro-Heizgerät mit proportionaler Temperaturregelung vorteilhaft. Bei einer solchen Anordnung wird das TRIAC entweder bei jeder Halbschwingung oder wechselweise bei jeder zweiten Halbschwingung durchgeschaltet, je nach der ausgewählten Spannungsversorgung, sobald ein Temperaturfühler Wärme anfordert. Eine besonders vorteilhafte Verwendung findet die Anordnung für die Stromversorgung für die Abgabe zweier unterschiedlicher Spannungen bei einem Filter-Heizgerät, das mit einer beispielsweise Druckluft führenden Zuleitung verbunden ist.

Die erfindungsgemäße Anordnung für die Versorgung eines Elektrogerätes mit zwei unterschiedlichen Betriebsspannungen bietet große Vorteile und erweist sich in der Ausbildung gemäß der Erfindung als besonders wirksam und einfach.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

JR Figur 1 eine Seitenansicht eines Filter-Heizgerätes,

Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie H-II in Figur 1, Figur 3 eine Draufsicht auf das Filter-Heizgerät und Figur 4 einen Schaltplan einer in ein Filter-Heizgerät eingebauten Anordnung für die Stromversorgung mit zwei Spannungen.

In den Figuren 1 bis 3 ist ein Fi lter-Heizgerä"t zur Filterung und

zum Aufheizen einer Einrichtung zur Druckluftversorgung gezeigt. Das Filter-Heizgerät umfaßt ein Kopfteil 10 aus Aluminium mit einer Einlaßöffnung 12 und einer Austrittsöffnung 14 für Druckluft auf einander gegenüberliegenden Seiten des Filter-Heizgerätes. Der untere Teil des Kopfteils 10 nimmt einen aus Aluminium bestehenden Behälter 16 auf, wobei beide Teile über eine dazwischenliegende O-Ring-Dichtung 17 gegeneinander abgedichtet und miteinander verschraubt sind. Im Behälter 16 befindet sich ein zylindrisches Filter-Element 18 und am Boden eine Ablaufeinrichtung 20. Die Oberseite des Filters ist in eine mit der Einlaßöffnung 12 in Verbindung stehende Leitung 22 unter Zwischenschaltung eines 0-Ringes 21 eingesetzt. Ein Schraubbolzen 24 des Filterelementes ist am Teil 25 mit dem Kopfteil verschraubt. Ein "Schrader"-Ventil 26 ist in einen den Boden des Behälters 16 durchsetzenden Durchlaß eingesetzt.

Ein ebenfalls aus Aluminium bestehender oberer Behälter 28 ist in die Oberseite des Kopfteiles 10 eingeschraubt, wobei zwischen beiden eine O-Ring-Dichtung 29 vorgesehen ist. Das Heizaggregat ist in diesem Behälter 28 vorgesehen und wird nunmehr beschrieben.

Eine Stirnplatte 30 des Heizaggregates liegt in einer ringförmigen Ausnehmung des Kopfteils unter Zwischenschaltung einer O-Ring-Dichtung 31. Ein Gehäuse 32 für das Heizaggregat liegt mit seiner Kante auf der Stirnplatte 30 auf und die Kante des Behälters 28 stützt sich auf einem radialen Flansch 33 des Gehäuses 32 ab. Wenn also der Behälter 28 festgeschraubt wird, drückt er die Stirnplatte 30 über die Kante des Gehäuses des Heizaggregates gegen ihren Sitz im Kopfteil 10. Eine gesinterte Bronzescheibe 34 ist auf der Oberseite der Stirnplatte 30 vorgesehen. Das Heizaggregat weist drei Heizelemente 36 und Messing-Elektroden 38 auf und wird zwischen nach innen weisenden Rippen 39 des Gehäuses des Heizaggregates und der Scheibe 34 unter Zwischenschaltung eines O-Ringes 37 gehalten. Ein elektrisches Kabel 43 ist über eine Stopfbuchse

durch die Oberseite des Behälters 28 hindurch- und damit in das Heizaggregat eingeführt und über einen Silikongummi 41 abgedichtet. Das Kabel enthält mit den Elektroden 38 verbundene Leiter 42 sowie Leiter, die an einen der Oberseite des Mantels des Heizaggregates benachbarten Thermistor TH1 angeschlossen sind.

Durch die Einlaßöffnung 12 eintretende Druckluft strömt zur Mitte des Filterelementes durch dessen Oberseite und durchströmt danach das Filterelement radial und gelangt in den das Filterelement umschließenden Zwischenraum im unteren Behälter 16. Danach strömt die Luft durch eine Leitung 11 im Kopfteil 10 zur Stirnplatte 30, durch die in dieser vorgesehenen öffnungen und schließlich durch die Sinterscheibe 34 zu den Heizelementen. Diese Heizelemente bestehen jeweils aus einer Scheibe aus Halbleiter-Keramikmaterial mit Sechskantöffnungen nach Art einer Bienenwabe. Die Luft strömt also nach oben durch diese Öffnungen und durch die Elektroden in Form von Ringen und gelangt schließlich in den oberen Bereich des Mantels 32 des Heizaggregates. Die Luft durchströmt sodann Öffnungen im Mantel 32 und gelangt in den Zwischenraum zwischen diesem Mantel und dem oberen Behälter 28 und schließlich durch eine Passage 13 im Kopfteil 10 zur Austrittsöffnung 14.

Die Heizelemente bestehen vorzugsweise aus dotiertem Barium Titanat mit sprunghaft ansteigendem elektrischen Widerstand bei einer Temperatur, die oberhalb des normalen für das Gerät geltenden Temperaturbereichs liegt. Sobald die Heizelemente diese Umschalt-Temperatur erreicht haben, steigt der elektrische Widerstand sprunghaft an und die Stromentnahme wird von selbst begrenzt, so daß ein Durchbrennen vermieden wird.

Das Filter-Heizaggregat weist ein Paar Montageflansche 44 (Figuren 1 und 3) auf sowie einen weiteren Flansch 45 zur Befestigung eines Schaltkastens 46 auf der Vorderseite des Aggregats. Auf der Frontplatte des Schaltkastens sind ein Temperatur-Einstellknopf 47 und LED Anzeigen L1 und L2 vorgesehen.

In dem Schaltkasten 46 ist die Stromversorgungsschaltung für die Abgabe zwei verschiedener Versorgungsspannungen untergebracht, deren Aufbau in Figur 4 gezeigt ist.

Die Heizelemente 36 sind in Reihe angeordnet, aber untereinander parallel geschaltet und in Reihe mit einem TRIAC TR. Die Leuchtanzeige L2 ist mit einem Widerstand R4 in Reihe und mit den Heizelementen parallelgeschaltet und eine Schutzdiode D3 ist mit der LED Anzeige L2 parallelgeschaltet. Der Steuerkreis für das TRIAC enthält eine integrierte Schaltung IC1, in diesem Fall ein SL441c Chip (von Plessey Semiconductors). Eine geregelte Spannung liegt am Pin 5 des IC1 an und ein Thermistor TH1 ist vom Pin 5 mit einem veränderlichen Abgriff eines Potentiometers VR1 verbunden, und zwar über den Wahlschalter 47 gesteuert, das mit einem Widerstand R6 in Reihe geschaltet ist. Der Abgriff des Potentiometers ist mit Pin 8 von IC1 verbunden. Das ICl-GIied beinhaltet einen Rampengenerator, der eine zeitlinear ansteigende Spannung erzeugt, die dann abfällt. Die Zeitspanne wird durch einen Widerstand R3 und einen Kondensator C4 eingestellt, die vom Pin 3 aus in Reihe an Erde gelegt sind, wobei ihre Verbindung mit dem Eingangspin 7 verbunden ist. Das Pin 8 liefert ein Eingangssignal an einen Komparator im PC1. Ist die vom Thermistor detektierte Temperatur niedrig (beispielsweise beim Einschalten), liegt am Pin 8 ein hohes Potential an, das mit der Rampenspannung verglichen wird; ist die Thermistorspannung höher als die Rampenspannung 30 erzeugt das IC 1 -Glied einen Spannungsimpuls bestimmter Dauer am Pin 4, über den das Tor des TRIAC angesteuert wird, so daß aus dem Wechselstromnetz ein Impuls an die Heizelemente 36 angelegt wird. Weitere Impulse werden in ähnlicher Weise ausgelöst, bis die Temperatur - entsprechend der Einstellung am Schalter 47 - erreicht ist. Aufgabe des IC1-Gliedes ist es, sicherzustellen, daß die Netzspannung mit den Heizelementen beim Nulldurchgang verbunden wird, so daß ein ungewünschtes Zünden des TRIAC aufgrund von HF-Störungen vermieden ist. Die LED-Anzeige L1 ist mit einem Widerstand R5 von Pin 5 des IC1-Gliedes aus in Reihe geschaltet und zeigt an, wenn der Strom im Schaltkreis eingeschaltet ist.

Ein zweipoliger Schalter mit Kontakten SWa, SWb dient zur Umschaltung der Schaltungsanordnung für eine Netzspannungsversorgung von 240 V oder 110 V.

Bei einer Netzspannung von 240 V ist der Kontakt SWb offen und der Kondensator C1 unterbrochen: Widerstand R2 und Kondensator C2 liefern die gewünschte Spannung (14 V) an Pin 3 des ICI-Gliedes. Der Kontakt SWa ist ebenfalls geöffnet, so daß das Gatter des TRIAC (von Pin 4 des IC1) über einen einstellbaren Widerstand VR2 angesteuert wird. Dieser einstellbare Widerstand wird werksseitig auf einen bestimmten Strom eingestellt, so daß das TRIAC nur (beim Nulldurchgang der Spannung) bei positiven Halbschwingungen der Netzversorgung zündet. Bei einer 110 V-Versorgung sind beide Kontakte SWa und SWb geschlossen: der Kondensator C1 ist nun parallel mit Kondensator C2 geschaltet und liefert die an Pin 3 geforderten 14 V aus der 110 V-Versorgung. Der einstellbare Widerstand VR2 wird nun kurzgeschlossen, so daß das Gatter des TRIAC derart angesteuert wird, daß dieses nun sowohl bei den positiven als auch bei den negativen Halbwellen der Netzversorgung zündet.

Die vorstehend beschriebene Schaltungsanordnung ermöglicht eine proportionale Temperaturregelung der Heizelemente. Das Filter-Heizaggregat kann Druckluft mit konstanter Wärme (entsprechend der Einstellung über den Schalter 47) liefern, unabhängig vom Druckluftdurchsatz und die Schaltungsanordnung wirkt mit geringerer Hysterese und ist daher gegenüber den bekannten Schaltungsanordnungen wesentlich verbessert. Die Möglichkeit des Anschlusses entweder an eine 240 oder 110 V Versorgung macht das Aggregat besonders vielseitig einsetzbar, wobei die Umschaltanordnung für die Einstellung auf die gewünschte Spannung-einfach und sehr wirksam ist. Das Aggregat ist in jedem Fall das gleiche (einschließlich der Heizelemente) und lediglich der Umschalter SWa, SWb wird werksseitig vor dem Verschließen des Steuerkastens und dem Versand des Aggregats entsprechend eingestellt.

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Ars eile eines kombinierten Filters mit einem Heizaggregat, kann der Filter auch als getrennte Einheit vorgesehen werden, wobei die Luft zuerst den Filter durchströmt und dann das Heizaggregat (das dann keinen Filter außer nach Möglichkeit die Sinterscheibe 34 enthält).

Da das TRIAC sowohl bei den positiven als auch bei den negativen Halbwellen durchgeschaltet ist, wenn auf die höhere der beiden Versorgungsspannungen eingestellt und nur abwechselnd für eine der Halbwellen durchgeschaltet ist, wenn auf die niedrigere der beiden Spannungsversorgungen eingestellt, ist sichergestellt, daß die elektrischen Heizelemente bei jeder der Bedingungen mit dem geforderten Leistungspegel versorgt werden.

- Leerseite -

Claims (8)

PATENTANWÄLTE SMTTfU?ND;::P£JBCHMANN '"■''"' '"""' '""··' 3618910 Domnick Hunter Filters Limited München, 02.06.1986 Durham Road, Birtley, Pu/ho Co. Durham DH3 2SF, P 1408/86 Großbritannien PATENTANSPRÜCHE

1. Stromversorgungs-Anordnung in einem oder für ein Elektrogerät mit einem Zweirichtungs-Leistungsschalter zur Zuführung eines Wechselstromes an eine Last, dadurch gekennzeichnet , daß ein Schaltmittel (SWa, SWb) zur Einstellung der Stromversorgungs-Anordnung auf eine von zwei das Elektrogerät versorgende Spannungsquellen vorgesehen ist, daß über das Schaltmittel der Zweirichtungs-Leistungsschalter (TR) nur wechselweise aufeinanderfolgende Halbwellen des Wechselstromes durchschaltet, wenn die Stromversorgungs-Anordnung auf die höhere der beiden Spannungen eingestellt ist, und sowohl positive als auch negative Halbwellen durchschaltet, wenn die Stromversorgungs-Anordnung auf die niedrigere der beiden Spannungen eingestellt ist.

2. Stromversorgungs-Anordnung für den Anschluß an zwei Betriebsspannungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net , daß ein von der Wechselstromquelle gespeister Stromkreis (IC1) vorgesehen ist, daß das Schaltmittel einen Wahlschalter (SWb) zur Steuerung des Stromflusses in den Stromkreis (IC1) aufweist, so daß dieser unabhängig von der jeweiligen Einstellung der Stromversorgungs-Anordnung auf die höhere oder die niedrigere der beiden Betriebsspannungen ist.

3. Stromversorgungs-Anordnung für den Anschluß an zwei Betriebsspannungen nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeichnet , daß das Schaltmittel einen Wahlschalter (SWa)

zur Steuerung des Stromflusses zum Zweirichtungs-Leistungsschaiter (TR) aufweist in Übereinstimmung mit der Einstellung der Stromversorgungs-Anordnung auf die höhere oder auf die niedrigere der beiden Versorgungsspannungen.

4. Stromversorgungs-Anordnung für den Anschluß an zwei Betriebsspannungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Zweirichtungs-Leistungsschalter (TR) ein TRIAC ist.

5. Stromversorgungs-Anordnung für den Anschluß an zwei Betriebsspannungen nach den vorhergehenden Ansprüchen g e k e η η zeichnet durch die Verwendung als Stromversorgungs-Anordnung für das elektrische Heizelement eines temperaturgeregelten Elektro-Heizgerätes.

6. Stromversorgungs-Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4 in Veroindung mit einem temperaturgeregelten Elektro-Heizgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein temperaturunabhängiger Widerstand (TH1) vorgesehen ist, der den oder einen Stromkreis (IC1) steuert, welcher seinerseits diesen Zweirichtungs-Leistungsschalter (TR) entsprechend der vom Widerstand ermittelten Temperatur regelt.

7. Stromversorgungs-Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4 in Verbindung mit einem temperaturgeregelten Heizgerät für die Luftzufuhr, mit einem eine Lufteintritts- und Luftaustrittsöffnung (12 bzw. 14) aufweisenden Gehäuse (16, 28), g e k e η η zeichnet durch ein Elektro-Heizgerät nach Anspruch 5 oder 6, wobei das elektrische Heizelement (36) innerhalb des Gehäuses und in einem zwischen der Lufteintritts- und Luftaustrittsöffnung liegenden Luftkanal angeordnet ist.

8. Stromversorgungs-Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4 in Ver-

bindung mit einem temperaturgeregelten Heizgerät für Luftzufuhr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß es als Filter-Heizgerät eingesetzt ist und daß ein Luftfilter innerhalb des Gehäuses und in dem Luftkanal vorgesehen ist.