DE408443C - Vorrichtung zur Regelung elektrisch gesteuerter Thermostaten fuer elektrisch beheizte Apparate - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN
AM 19. JANUAR 1925

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- JVe 408443 KLASSE 21h GRUPPE

(A 3S556

Aktiebolaget Birka Regulator in Stockholm.

beheizte Apparate.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 7. Oktober 1922 ab.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Regelung elektrisch gesteuerter Thermostaten, insbesondere solcher, die den Speisestrom elektrisch beheizter Apparate zu regeln haben. Durch die Erfindung soll eine automatische Überwachung des Steuerstromes des Thermostaten erzielt werden, derart, daß der Thermostat durch einen starken Strom rasch zum Ansprechen gebracht und danach durch einen kleinen Energiebetrag in Arbeitsstellung gehalten wird, so daß er nicht überhitzt wird und Energieverluste vermieden werden. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Thermostatsteuerstrom durch einen thermostatischen Hilfsschalter überwacht wird, welcher beim Schließen des Steuerstromes in Wirksamkeit tritt und dazu dient, die dem Thermostaten zugeführte Energie zu schwächen. Dieser Hilfsschalter soll indessen erst nach Ablauf einer gewissen Zeit zu wirken beginnen, welche ausreichend ist, um den Thermostaten sicher anzusteuern, derart, daß der Thermostat, nachdem er einmal in Tätigkeit getreten ist, nur noch mit so viel Energie versorgt wird, als zur Aufrechterhaltung seiner Arbeitsstellung erforderlich ist.

Die Erfindung kann auf alle möglichen Arten elektrischer Stromverbraucher-Apparate angewandt werden, wenn sie auch besonders für Apparate gedacht ist, die auf elektrischem Wege AVärme erzeugen. Der Ausdruck »elektrische Heizapparate«, welcher in Beschreibung und Ansprüchen mehrfach vorkommt, ist dabei in weitestem Sinne zu verstehen und umfaßt allgemein alle Apparate, welche elektrische Energie in Wärme umsetzen, gleichgültig" zu welchem besonderen Zwecke, z. B. Kochapparate, Radiatoren, Bügeleisen, Lötkolben usw.

Auf den Zeichnungen zeigen:

Abb. ι die Anwendung der Erfindung auf einen elektrischen Radiator,

Abb. 2 im Querschnitt die untere Hälfte eines elektrischen Kochapparates, welcher mit einem Temperaturrelais ausgestattet ist, das für verschiedene Temperaturen einstellbar ist, Abb. 3 den Kochapparat von unten mit ab-

genommenem Heizwiderstand und Temperaturrelais,

Abb. 4 einen Wandstecker zum Anschluß

eines Kochapparates nach Abb. ι und 2 an eine Hauptspeiseleitung; dieser Wandstecker enthält einen Thermostatschalter und einen überwachenden Temperaturschalter.

In Abb. ι ist der elektrische Radiator 1 an die Hauptleitung2 über einen Thermostatschalter 3 angeschlossen, welcher aus einem bimetallischen Streifen besteht und dessen Heizspirale 4 in einen Steuerstromkreis eingeschaltet ist. Letzterer enthält ein Temperaturrelais 5, das an geeigneter Stelle des zu heizenden Raumes aufgestellt ist, und eine Heizspirale 6 für einen überwachenden Temperaturschalter 7, welcher aus einem temperaturempfindlichen Teil besteht, dessen Außenende sich senkrecht gegen eine Kontaktfeder 8 anlegen kann. In ähnlicher Weise gelangt der temperaturempnndliche Teil 3 des Thermostaten in Kontakt mit der Kontaktfeder 9. Das Temperaturrelais 5 besteht ebenfalls aus einem bimetallischen Streifen, der so angeordnet ist, daß er bei einer gewissen Raumtemperatur einen Kontakt der Kontaktfeder 10 schließt, welche mittels einer Anschlag-Regelschraube 11 einstellbar ist und die Raumtemperatur zu regeln gestattet.

Sobald das Temperaturrelais 5 den Steuerstromkreis des Thermostatschalters schließt, geht durch dieHeizspirale4 des Thermostaten 3 zuerst ein verhältnismäßig starker Strom, durch den der Thermostat rasch erwärmt wird, den Kontakt 3, 9 unterbricht und so den Radiator ι abschaltet. Danach wird der Thermostat 3 nur noch von intermittierendem Steuerstrom gespeist, herrührend von dem wiederholten öffnen und Schließen des Hilfsschalters 7, der so gebaut ist, daß er den Steuerstrom nicht füher öffnet, als bis der Thermostat 3 mit demjenigen Energiebetrag gespeist istj welcher zur Unterbrechung des Hauptstromes ausreicht. Infolge des öffnens und Schließens des S teuer Stromkreises empfängt der Thermostat 3 nunmehr nur noch den Betrag von Energie, der nötig ist, um ihn in seiner angesteuerten Stellung zu erhalten. ■ Der Hilfsschalter wirkt auf diese Weise wie eine Sicherungsanordnung gegen Überlastung und zu starke Erwärmung des Thermostaten 3 \ und gestattet doch, einen großen Energiebetrag , in dem Thermostaten unmittelbar nach er- 1 folgter Schließung des Steuerstromkreises · aufzuspeichern und dadurch den Thermostaten j rasch zur Wirkung zu bringen. Das gleiche ' Ergebnis kann natürlich auch dadurch erzielt werden, daß man den Hilfsschalter 7 einen | Zusatzwiderstand in den Steuerstromkreis ' einschalten läßt, ohne Stromunterbrechung, und so den Strom auf einen Wert schwächt, der ausreicht, um dei Thermostaten 3 in seiner angesteuerten Unterbrecherstellung weiterhin zu erhalten.

Die Heizspirale des Hilf sschalters 7 braucht nicht notwendigerweise in den Steuerstromkreis eingeschaltet zu sein, sie kann auch einem davon getrennten Stromkreis angehören, der von dem Thermostaten 3 überwacht wird und geschlossen wird, wenn letzterer angesprochen hat und wirkt.

Zur Verminderung der Funkenbildung bei der Unterbrechung des Hauptstromes und zum Schütze der Unterbrecherkontakte kann der Thermostat 3 in einem Gefäß oder Gebluse 12 untergebracht werden, welches entweder evakuiert oder mit einem indifferenten Gase gefüllt ist; die Unterbrecherkontakte werden zweckmäßig aus widerstandsfähigem Material, wie Wolfram, Molybdän oder Tantal hergestellt. Auch der Thermostat 7 wird vorteilhaft in einem evakuierten oder gäserfüllten Gefäße 13 untergebracht.

Die Anbringung der Thermostaten im Vakuum hat auch die Wirkung, daß eine sehr kleine Bewegung des Thermostatkontaktes ausreicht, um den etwa gebildeten Lichtbogen zu unterbrechen, was zur Folge hat, daß die Größe des Thermostaten vermindert werden kann. Dies wiederum hat den Vorteil, daß der zur Steuerung der Thermostaten nötige Energiebetrag entsprechend vermindert werden kann, was besonders für die Erhaltung des Unterbrecherkontaktes des Temperaturrelais 5 von Bedeutung ist, welcher außerhalb in der Luft angebracht werden muß, um für verschiedene Temperaturen einstellbar zu sein. Das Vakuum ermöglicht es, auch die regulierende Energie zu reduzieren, indem es eine effektive Wärmeisolierung für die Heizwicklung des Thermostaten bildet und dadurch die Energieverluste vermindert. Bei Verwendung eines Hilfsschalters des Unterbrechertyps, wie in dem dargestellten Beispiel, wird der Kontakt des Temperaturrelais 5 ferner dadurch geschützt, daß der Kontakt sich meistens in Perioden öffnet, in welchen der Steuerstrom bei dem Kontakte des Hilfsschalters 7 schon unterbrochen ist.

Eine Lampe 14 im Steuerstromkreis zeigt no an, daß die gewünschte Temperatur erreicht ist. Sämtliche Apparate können durch einen Hauptschalter 15 abgeschaltet werden.

In genau derselben Weise können auch beliebige andere Regelapparate, zum Beispiel Anlaßventile für Radiatoren, überwacht werden. An Stelle eines bimetallischen Körpers oder eines anderen geeigneten ausdehnungsfähigen festen Körpers können auch Flüssigkeiten oder Gase Anwendung finden, welche durch den elektrischen Strom erhitzt werden, und eine mechanische Bewegung im Sinne der

Erfindung auslösen. Der Überwachungskreis des Thermostaten kann selbstverständlich auch auf andere Weise als durch ein Temperaturrelais überwacht werden, z. B. auf rein mechanischem Wege.

Die Abb. 2 bis 4 zeigen die Anwendung der Erfindung auf einen elektrischen Kochapparat. Das Temperaturrelais ist hierbei am Boden des mit einem Heizwiderstand 18 ausgestatteten Kochgefäßes angeordnet. Dieser Widerstand 18 ist mit dem 'femperaturrelais in ein Gehäuse 19, welches den Beden des Kochgefäßes umgibt, eingebaut. Die verschiedenen Teile des Temperaturrelais sind auf eie Metallplatte 20 aufmontiert, welche mit dem Bodenteil 16 in Verbindung steht und zweckmäßig mit ihm verlötet ist, um eine gut wärmeleitende Vereinigung zu erzielen. Das Temperaturrelais besteht aus einem bimetallischen Streifen 21, der an seinem einen Ende mit einem vorspringenden Teil 22 an der Platte 20 verlötet und an seinem anderen Ende mit einem Kontaktstück 23 versehen ist, das von dem Streifen elektrisch isoliert ist und mit den zwei Kontaktfedern 24, 25, die sich gegen einen Anschlagteil 26 anlegen, in Kontakt kommen kann.

Der Anschlagteil 26 und die Kontaktfedern 24, 25 sind mittels .Schrauben 27 an einem Hebel 28 befestigt, der sich um einen Zapfen 29 drehen kann. Das eine Ende des Hebels wird durch eine Feder 30 betätigt, durch deren Einwirkung der Hebel gegen ein Exzenter 32 angepreßt wird, unter Zwischenschaltung einer Stellschraube 31. Dieser Exzenter ist am Ende einer Achse 33 befestigt, deren anderes Ende durch das Gehäuse 19 hindurchragt; diese Achse kann sich in einem \'orsprug 34 der Platte 20 drehen. Am äußeren Achsenende ist ein Kopfstück 35 angebracht, das einen Zeiger 36 trägt, der auf einer empirisch festgestellten Skala 37 einstellbar ist; diese Skala gibt die verschiedenen Temperaturen an, auf welche die Stromzufuhr eingeregelt werden soll. Durch eine Drehung des Exzenters 32 wird der Hebel 28 gedreht, und dadurch werden die Federn 24, 25 je nach der Einstellung des Zeigers in verschiedenen Abständen von dem Kontaktstück 23 eingestellt; diese Abstände entsprechen den verschiedenen Stellungen, in welchen dieses Kontaktstück mit den Federn 24, 25 für die verschiedenen auf der Skala angegebenen Temperaturen Kontakt zu machen hat. Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, sind die elektrischen Kontakte mittels einer Isolation 38 und mittels eines Isolierstückes 39 an dem temperaturempfindlichen Streifen sowohl von letzterem als auch von dem Kochkessel isoliert.

Der Heizwiderstand 18 ist in der üblichen Weise mit Steckerkontaktstücken 40, 41 am Kochkessel angeschlossen. Zwischen den hierfür vorgesehenen Kontakten ist ein dritter Steckerkontakt 42 zum Anschluß des Temperaturrelais \Orgesehen, dessen eine Kontaktleitung mit dem Anschlußkontaktstift 42 und die andere mit dem Anschlußkontaktstift 40 in Verbindung steht.

Der Thermostatschalter (Abb. 4) besteht aus zwei Kontaktgebern 43, 44, von denen der letztere 44 aus einem bimetalhschen Streifen besteht, der von einer Heizspirale 45 umgeben ist. Der Schalter ist in einer Glasrohre 46 untergebracht, die zum Zweck der Funkenitntercrückung am Unterbrecherkontakt und zum Schütze der Kontakte gegen Oxydierung entweder evakuiert oder mit einem indifferenten Gase gefüllt ist. Die Heizspirale 45 ist an einem Ende mit dem temperaturempfindlichen Streifen 44 verbunden und am anderen Ende mit der Heizspirale 47 eines temperaturempfindlichen Hilfsschalters, der aus zwei Kontaktgebern 48, 49 besteht, deren letzterer 49 aus einem bimetallischen Streifen besteht, und welche dti ganz gleicher Weise in eine evakuierte oder gaserfüllte Röhre 50 eingeschlossen sind. Die beiden Röhren 46, 50 sind im Grundkörper bzw. Gehäuse eines VVandsteckers 51 eingebaut, welcher Anschluß-Kontaktstifte 52, 53 zum Anschluß des Stöpsels an eine Wanddose o. dgl. besitzt. Auf der den Anschlußkontaktstiften 52, 53 entgegengesetzten Seite des Stöpselkörpers siind drei Kontakthülsen 54, 55 und 56 vorgesehen, in welche die Anschlußkontaktstifte 40, 41 und 42 des Kochapparates passen. DieKontakthülse 54 ist unmittelbar mit dem Anschlußkontaktstift 52 verbunden, während zwischen die Verbindung der Hülse 55 und des Stiftes 53 der Schalter 43, 44 zwischengeschaltet ist. Die Kontakthülse 56 ist an den Kontaktgeber 48 für den Hilfsschalter angeschlossen, der normalerweiise über seinen Unterbrecherkontakt mit der Heizspirale 45 des Thermo-" statschalters 46 verbunden ist.

Der Kochapparat \vird an die ihn speisende Leitung durch Einstecken des Steckers 51 in die Wanddose und durch Verbindung der Kontaktstifte 40, 41 und 42 mit den Hülsen 54, 55 und 56 durch eine Stöpselschnur angeschal- „no tet. Die Kontakthülsen 54, 55 und 56 können auch wegfallen, wenn die StöpsSlschnur unmittelbar an den Wandstecker 51 angeschlossen ist und nur an einem Ende Anschlußkontakte besitzt. Ebenso kann der Stecker 51 auch unmittelbar mit den Kontaktstiften 40, 41, 42 des Kochapparates in Verbindung stehen; die Verbindung mit der Speiseleitung kann dann mittels einer Schnur erfolgen, die mit den Kontaktstiften 52, 53 verbunden ist.

Aus der Zeichnung äst zu ersehen, daß die Heizspiralen 45 und 47 miteinander in Reihe

.4

geschaltet sind und daß sie auch mit dem Unterbrecherkontakt des Hilfsschalters in Reihe liegen, und zwar zwischen den Kontaktstiften 52, 53, sobald das Kontaktstück 23 des Temperaturrelais mit den Kontaktfedern 24, 25 Kontakt macht. Wenn der Heizstromkreis des Kochapparates unterbrochen ist, dann unterbricht und schließt der Hilfsschalter abwechselnd seinen Kontakt 48, 49, so daß die ' ίο Heizspirale 45 danach nur noch mit demjenigen Energiebetrag versorgt wird, der erforderlich ist, um den Häuptkontakt 43, 44 geöffnet zu halten. Das geht so lange fort, als ' das Kontaktstück 23 des Temperaturrelais ig noch mit den Kontaktfedern 24, 25 in Kon- · takt ist. Sobald sich aber der Kochapparat etwas abgekühlt hat infolge der Stromunterbrechung, äff net sich der Kontakt 23, 24, 25 wieder und der Thermostatschalter schließt ' dann den Kontakt 43, 44, wodurch der Heiz- · widerstand 18 des Kochapparates wieder unter Strom gesetzt wird, bis das Spiel der Regelung wieder von neuem einsetzt.

Durch die beschriebene Anschlageinstellung des Temperaturrelais kann das Einsetzen des Spiels der Regelungsvorrichtung auf beliebige i Temperaturen des Kochapparates oder seines Inhaltes eingestellt werden. La ferner die Kontakte 24, 25 nachgiebig federn, so wird der temperaturemphndiiche Teil 21 keinen Biegungsbeanspruchungen ausgesetzt, durch die sich die Temperaturempnndlichkeit infolge stattfindender Strukturänderungen ihrem Grade nach ändern könnte, so daß die Temperatureinstellung unrichtig würde. An Stelle von zwei Kontaktfedern 24, 25 kann auch nur eine einzige vorgesehen werden, die mit dem Anschlußkontaktstift 42 zu verbinden wäre, ■ während der Anschlußstift 23 mit dem Stift 40 verbunden werden müßte.

Der Thermostatschalter und der Hilfsschalter können, wenn erforderlich, leicht ausgewechselt werden; sie können zu diesem Zwecke äußere Klemmen erhalten, welche zur Kontaktgebung mit Hilfe von Kontaktfedern im Innern des Wandsteckers eingerichtet sein können. Die Überwachungsapparatur kann ferner, wenn erforderlich, mit besonderen Klemmen für das Temperaturrelais ausgeg₀ stattet werden, derart, daß Separatanschluß und Anschaltung desselben ermöglicht wird. Obgleich die Erfindung in der Hauptsache für die Überwachung elektrischer Heizapparate gedacht ist, kann sie ebensogut auf beliebige andere elektrische Apparate angewandt werden, bei welchen aine Überwachung der Arbeitsweise durch eine von dem Apparate .

selbst unmittelbar oder mittelbar abhängige überwachungsvorrichtung in Frage kommt. So kann beispielsweise, wenn es sich um einen Pumpenmotor handelt, der Steuerstromkreis des Thermostatschalters durch einen Schwimmer überwacht werden oder durch eine ähnlich gearbeitete Vorrichtung, derart, daß der Strom für den Motor bei verschiedenen Niveauständen der zu pumpenden Flüssigkeit geöffnet oder geschlossen wird. In demselben Sinne kann die Erfindung auch für andere Anwendungsgebiete mit elektrischer Überwachung herangezogen werden.

Claims (5)

1. Patent-An Sprüche:

   i. Vorrichtung zur Regelung elektrisch gesteuerter Thermostaten, insbesondere solcher, die den Speisestrom elektrisch beheizter Apparate zu regeln haben, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstromkreis des Thermostaten durch einen mit Verzögerung arbeitenden zweckmäßig in einem evakuierten Gefäß eingeschlossenen thermostatischen Hilfsschalter überwacht wird, welcher mit seiner Überwachungswirkung auf den Thermostat-Steuerstrom erst nach Ablauf einer zur wirkungsvollen Ansteuerung des Thermostaten ausreichenden Zeit einsetzt und durch welchen die dem Steuerstromkreis zugeführte Energie geschwächt wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, da- go durch gekennzeichnet, daß der Thermostat von einem konstanten Strome angesteuert und danach unter dem Einfluß eines vom Hilfsschalter erzeugten intermittierenden Stromes in Wirkung erhalten wird.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand des Hilfsschalters vom Thermostat-Steuerstrome durchflossen wird und mit dem Unterbrechungskontakt des Hilfsschalters in Reihe geschaltet ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3 für elektrische Heizapparate, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Hilfsschalter übenvachte Steuerstromkreis durch ein ^₅ Temperaturrelais geschlossen wird, welches von der Temperatur des erhitzten Apparates oder Mediums beeinflußt wird.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in evaku- no ierten Gefäßen eingeschlossenen Thermostatschalter in einen Anschlußkörper (Stecker, Steckdose o. dgl.) für die Stromquelle eingebaut sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.