DE430830C - Elektrische Warmwasserheizung - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

fcur. Ind. ^El9^endom J^yi ausgegeben am

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- JVi 430830 KLASSE 21 h GRUPPE 9

(G 64202 VUIl'2 Ih¹J

Otto Graber in Luzern, Schweiz.

Elektrische Warmwasserheizung.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 1. Mai 1925 ab.

Der allgemeinen Verwendung des elektri- kosten entgegen. Einen Hauptgrund für diese

sehen Stromes zur Heizung von Wolinräumen hohen Betriebskosten bildet der Umstand,

stehen bisher, trotz den erheblichen Vorteilen «laß es bisher an einer solchen Regulicrungs-

<lcr elektrischen Heizung gegenüber allen möglichkeit gefehlt hat, welche mit Sicherheit

anderen Heizungsarten, die hohen Betriebs- die Wärmeerzeugung selbsttätig unterbricht,

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wenn die Erwärmung einen den persönlichen Ansprüchen entsprechenden Grad erreicht hat, und selbsttätig wieder bewirkt, wenn dieser Wärmegrad unterschritten wird, λλ'οΐιΐ sind elektrische öfen mit selbsttätigen Schaltern, von denen einer durch die Temperatur des zu heizenden Raumes, in welchem der Ofen aufgestellt ist, und ein anderer von der Temperatur des Ofens selbst beeinflußt wird, für ίο bakteriologische Zwecke bekannt, doch eignen sich solche öfen nicht für die Beheizung von Wohnräumen, Sälen, Werkstätten usw. Die elektrischen Trockenheizungsöfen erzeugen bekanntlich trockene Luft und verteilen die Wärme ungleichmäßig im Raum. Dieser Übelstand haftet den Zentralheizungen weniger an, welche außerdem geringere Betriebskosten haben als die bekannten elektrischen Öfen. Zentralheizungen haben jedoch ao unter anderem den Nachteil, daß sie große Anlagekosten und unter Umständen Schwierigkeiten in der Beschattung von geeignetem Brennmaterial verursachen,- infolge erheblicher Wärmeverluste in den Rohrleitungen einen im \^rergleich zur elektrischen Heizung geringen Nutzeffekt haben und eine sachverständige Bedienung erfordern. Um die Vorteile der beiden genannten Heizungsarten zu vereinigen und ihre Nachteile zu beseitigen und namentlich eine Reserve für j fehlendes Brennmaterial und die Möglichkeit der voneinander unabhängigen Beheizung einzelner Räume zu schaffen, ist schon vorgeschlagen worden, in die bekannten Warmwasserheizungskörper elektrische Heizwiderstände einzubauen. Die Aus- und Einschaltung des Heizstromes geschieht bisher meistens von Hand, wobei jedoch, wie bei der Lokalheizung durch Ofen für festes Brennmaterial, gewöhnlich mehr Wärmeeinheiten erzeugt werden, als für das Wärmebedürfnis der im Räume sich aufhaltenden Personen erforderlich ist. Da die Außentemperatur beständig Schwankungen unterworfen ist, ist es außerordentlich schwierig, ja sogar unmöglich, in den zu beheizenden Räumen fortwährend den gleichen Wärmegrad einzuhalten. Was aber unter Umständen, z. B. in Krankenhäusern, von großem Vorteil wäre. Um dem elektrischen Strom zu Heizzwecken besser Eingang zu verschaffen, ist schon der Vorschlag gemacht worden, zu Zeiten niedrigen Strompreise·; durch elektrische Kraft Wärme zu erzeugen und diese auf einen Wärmespeicher zu übertragen, welcher die aufgenommene Wärme zur Zeit hohen Strompreises au die zu beheizenden Räume abgibt. Zu diesem Zweck werden durch Uhrwerke gesteuerte Schalter verwendet, welche den Heizstrom zu den gegebenen Zeitpunkten ein- und ausschalten. Auf die Raumtemperatur nehmen aber solche Schalter keine Rücksicht. Es wird deshalb auch bei diesen Heizungseinrichtungen im allgemeinen mehr Wärme erzeugt, als erforderlich ist, und deshalb ist auch ein solcher Heizungsbetrieb zu kostspielig, um mit den anderen, bekannten Heizungseinrichtungen für feste Brennstoffe mit. Erfolg in Wettbewerb treten zu können. Die Verwertung von Ouecksilberkontaktthermometern zum Ein- und Ausschalten von Relais, die einen den Heizstrom steuernden Momentschalter betätigen, wurde zwar auch schon vorgeschlagen, um bei einem bestimmten Wärmegrad die Ausschaltung des Stromes , herbeizuführen. Es hat sich aber in der ] Praxis gezeigt, daß bei solchen Steuerungseinrichtungen, die infolge der erheblichen , Leistungen der ein- und auszuschaltenden [ Energie verhältnismäßig große Abschaltwege und deshalb bei momentan wirkenden Schaltern einen relativ großen Kraftaufwand erfordern, die Ouecksilberkontaktthermometer nicht unmittelbar an das Heizstromnetz, sondern im günstigsten Falle nur an einen Schwachstromkreis angeschlossen werden können, und selbst da führen die Unterbrechungsfunken zu einer baldigen Zerstörung des Thermometers. Praktisch werden go bisher gewöhnliche Ouecksilberkontaktthermometer unfehlbar zerstört, wenn sie in einen Starkstromkreis eingeschaltet sind, denn die Unterbrechungsfunken bewirken zuerst eine Unterbrechung der Quecksilbersäule und dann infolge Entstehens eines Überdrucks im Innern des Glaskörpers die Zerstörung des letzteren. Aus diesem Grunde, war es bisher nicht möglich, praktisch brauchbare, d. h. betriebssichere, mit Quecksilberkontaktthermometer arbeitende elektrische Heizeinrichtungen für Wohnräume zu schaffen, die ermöglichen, den fortwährenden Sclnvankungen der Außentemperatur in den Räumen fortwährend eine dem Zwecke der Räume entsprechende gleichbleibende oder beliebig veränderliche Wärme einzuhalten. Denn nur hierdurch ist es möglich, den Stromverbrauch genau dem Wärmeverbrauch anzupassen und die Erzeugung überschüssiger Wärme zu verhindern, welche natürlich auch unnützen Stromkonsum zur Folge hat. Die wirksame Verhinderung dieses unnützen Stromkonsums ermöglicht einen sparsamen Betrieb mit der elektrischen Heizungseinrichtung, so daß diese in bezug auf die Betriebskosten der anderen bisher gebräuchlichen Heizungsarten nicht ungünstiger gestellt ist, ja sogar mit zunehmender Verbilligung des Heizstromes noch vorteilhafter ist. Die Erlangung dieses Ergebnisses ist der Zweck der vorliegenden Erfindung.

Von besonderem Yorteil ist es, wenn beispielsweise in Hotels an einer einzigen Stelle die gewünschten Wärmegrade für die einzelnen Räume eingestellt und überwacht werden können. Eine derartige zentrale Überwachung ist jedoch nur bei Anwendung eines regelbaren Ouecksilberkontaktthermometers möglich.

Abb. ι tier Zeichnung zeigt schematisch

ίο eine beispielsweise Ausführungsform einer elektrischen Warmwasscrpräzisionsheizung für eine einzelne Lokalheizung.

Abb. 2 ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles einer Gebäudeheizungsanlage, bei welcher die Heizung jedes einzelnen Raumes von einer gemeinsamen Bedienungstelle aus geregelt werden kann.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 1 ist ein an einer geeigneten Stelle des zu beheizenden Raumes anzubringendes Thermometer 1 mit mehreren Kontaktdrähten 2 versehen, auf deren im Kreis verteilte Kontakte 3 ein drehbarer Schalter 4 eingestellt werden kann. Das Thermometer ist unten durch die Leitung 5 an einem Draht einer Hauptstromleitungo angeschlossen. Der Drehschalter 4 steht durch die Leitung 7 mit einem hochempfindlichen Relais 8, 9 bekannter Bauart in Yerbindung. Das andere Ende der Relaiswicklung ist durch die Leitung 10 mit dem anderen Draht der Hauptstromleitung 6 verbunden. Der Relaisanker 9 beherrscht zwei Kontakte π und 12 und ist durch die Leitung 13 mit einem Schleifkontakt 14 in Verbindung, an welchem der eine Draht der Hauptstromleitung 6 angeschlossen ist. Der andere Draht der letzteren ist mit einem Schleifkontakt 15 in Yerbindung. Die Schleifkontakte 14 und 15 befinden sich im Bereich je eines Kontakt-Segmentes 16 bzw. 17. Die Kontaktsegmente 16 und 17 ,sitzen elektrisch voneinander isoliert auf einer gemeinsamen Achse 18, die zwei leitend miteinander verbundene Schleifringe 19 und 20 trägt und unter Zwischenschaltung eines auf der Zeichnung nicht ersichtlichen Getriebes mit großer übersetzung ins Langsame von einem Elektromotor 21 angetrieben wird. Der Schleifring 20 ist an einer Stelle seines Umfanges unterbrochen.

Die Kontaktsegmente 17 und 16 verbinden in entsprechender Stellung die Kontakte 14 und 15 mit korrespondierenden Kontakten 22 und 23, an denen die Stromleitung 24 des elektrischen Heizkörpers Γ5 angeschlo.-sen ist, der in einem freistehenden Warmwasserheizkörper 26 mit Ausdehnungsgefäß 27 eingebaut ist. fm Bereich des Schleifringes 20 befinden sich zwei Kontakte 28, 29. Der Kontakt 28 hat mit dem Relaiskontakt 12 und der Kontakt 29 mit dem Relaiskontakt rr Yerbindung.

Ein am Schleifring 19 anliegender Kontakt 30 iVt an der einen Bürste des Elektromotors 2r angeschlossen, dessen andere Bürste mit dem Kontakt Γ5 in Yerbindung; steht.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Heizungseinrichtung ist folgende:

Der Drehschalter 4 des Thermometers 1 wird auf denjenigen Kontakt 3 eingestellt, welcher die Temperatur angibt, auf welcher der zu beheizende Raum erwärmt werden" soll. Steht das Quecksilber des Thermometers mit dem betreffenden Kontakt 3, auf den der Gleitkontakt 4 eingestellt ist, außer Verbindung, so ist die Relaisspule 8 stromlos. Der Hebelanker 9 Hegt selbsttätig am Kontakt 12 an. Die Kontaktsegmente 16 und 17 sind, so eingestellt, daß der Heizkörper 25 unter Strom steht, Jie Heizungseinrichtung also in Tätigkeit ist. Sobald infolge zunehmender Raumtemperatur die Quecksilbersäule des Thermometers mit dem Kontakt in Berührung kommt, auf den der Schalter 4 eingestellt ist, wird der Stromkreis der Relaisspule 8 geschlossen und deren Ankerhebel 9 auf den Kontakt π eingestellt. Der Ankerhebel 9 schließt nun beim Berühren des Kontaktes 11 den Stromkreis 6, 13, 9, 11, 29, 20, 19, 30, 21, 15, 6. Der Elektromotor 21 treibt die Welle 18 mit den Schleifringen 19 und 20 und den Segmenten 16 und 17 an, welch letztere beim Yerlassen der Kontakte 14 und 15 den Heizstrom unterbrechen. Der Antrieb wird nach einer halben Umdrehung der Welle 18. d.h. wenn die Unter- brechung des Schleifringes 20 den Kontakt 29 erreicht, unterbrochen. Infolge der Verwendung eines Elektromotors, der den Schalter unter Vermittlung einer hohen Übersetzung ins Langsame antreibt, die zur Umschaltung nötige Arbeit im Gegensatz zu den bisher bekannten Vorrichtungen mit momentan wirkenden Relais also auf einen größeren Zeitraum verteilt, genügt ein ganz schwacher Motor, der wiederum mit einem Relais mit so geringer Schaltleistung ein- und ausgeschaltet werden kann, daß bei infolge abnehmender Raumtemperatur sich senkender Quecksilbersäule im Thermometer die Entstehung eines Unterbrechungsfunkens normalerweise nicht möglich ist. Über der Quecksilbersäule ist in das Thermometer eine Gasfüllung eingebracht, welche keinen Unterbrechungsfunken aufkommen läßt oder einen solchen unschädlich macht. Hierfür hat sich z. B. das Stickitoffgas als geeignet erwiesen. Wird im Thermometer der Strom unterbrochen, so geht der Ankerhebel 9 selbsttätig auf den Kontakt 12 zurück und schließt den Stromkreis 6, 13, 9, 12, 2S, 20, 19, 30, 21,

15, 6. Der Elektromotor dreht den Schalter

16, 17 wieder um eine halbe Umdrehung und

-anließt dadurch den Heizstromkreis wieder. Hat die Wärme in dem zu beheizenden Raum den Grad erreicht, auf welchen das Thermometer eingestellt ist. so beginnt das beschrie-1-eiie Spiel von neuem.

Die elektrische Heizungseinrichtung kann nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 2 nach Art einer Zentralheizung λ on einer gemeinsamen Stelle aus bedient werden, wie ίο es beispielsweise für Gasthäuser. Anstalten r:id größere Gebäulichkeiten von besonderem Vorteil ist. In dem in Abb. 2 gezeichneten Alisführungsbeispiel sind sechs Räume α, b, c. J, e, f angenommen. In jedem dieser Räume ist ein freistehender Warmwasserheizkörper 31 mit elektrischem Einsatzheizk'7-rper. ein Motorschalter sowie ein Thermometer ι mit mehreren Kontaktanschlüssen, jedoch ohne Gleitkontakt angeordnet. Die Drehschalter 4 für die Thermometer aller Räume sind auf einer gemeinsamen Schalttafel 2>² vereinigt. Jeder Drehschalter 4 kann unabhängig von den andern auf eine in dem zugehörigen Raum gewünschte Temperatur eingestellt werden, indem die Kontaktdrähte jedes Thermometers durch je eine Leitung 33 ι für die verschiedenen. Leitungen ist der besseren Übersichtlichkeit wegen nur eine gezeichnet) mit einem Kontaktstück für den Drehschalter 4 in Verbindung stehen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß für jeden der verschiedenen Räume ein anderer Wärmegrad gewählt werden kann und leicht übersichtlich, sozusagen mit einem Blick, festgestellt werden kann, auf welchen Wärmegrad jeder Raum erwärmt wird bzw. eingestellt ist.

Die beschriebene elektrische Heizungseinrichtung arbeitet vollkommen selbsttätig, in-'lern sie ermöglicht, jeden einzelnen Raum eines Gebäudes trotz den fortwährenden Schwankungen der Wärme im Freien fortwährend auf dem der Zweckbestimmung des retrettenden Raumes entsprechenden Wärmegrad zu erhalten. Tn jedem Heizkörper werden mit größter Genauigkeit nur so viel Wärmeeinheiten erzeugt, als durch die Wärmeleitung der Mauern. Wände, Böden, Decken. Fenster, Türen usw. der betrettenden Räume fortwährend verlorengehen. Sinkt ■He äußere Temperatur, so wird er ganz •^bsttätig mehr Heizstrom brauchen, und umgekehrt ist der Stromverbrauch selbsttätig kleiner mit der Zunahme der Außentemperatur. Die vorliegende Heizungseinrichtung ist deshalb äußeret sparsam im Stromverbrauch. Gegenüber den bisher üblichen Zentralheizungen hat die vorliegende Heizungseinrichtung außer dem erheblichen Vorzug der beliebigen Regulierfähigkeit jedes Raumes den großen Vorteil, daß keine unnötige Wassermenge, die in Rohrleitungen von einem Heizkörper zum andern gefördert wird, erwärmt werden muß, die Arbeit für die Heizungsbedienung und deren Kosten wegfallen, die Beschaffung von Brennstoffen wegfällt. Bei Neuanlagen fallen auch der Lagerraum für die Brennstoffe, der Zentralheizungsraum und die Kamine weg. Die Anschafftings- und Betriebskosten einer solchen Heizungseinrichtung sind deshalb erheblich kleiner als bei den üblichen Zentralheizungen.

Claims (2)

1. P ATENT-AN SPRÜCHE:

   ι. Elektrische Warmwasserheizung, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis eines in einen freistehenden Warmwasserheizkörper (26) eingebauten elektrischen Heizkörpers (25) durch einen von einem über ein hochempfindliches Relais (S, 9) überwachten Elektromotor (21) unter hoher Übersetzung ins Langsame antreibbaren Schalter (16) gesteuert wird, welches Relais in den Stromkreis eines am Hauptstromnetz angeschlossenen, regulierbaren Kontaktquecksilberthermometers (1) eingeschaltet und so bemessen ist, daß in letzterem normalerweise keine Unter- - brechungsfunken von zerstörender Wirkung auftreten können, zum Zwecke, den Schwankungen der äußeren Temperatur Rechnung tragend, unter möglichster Einschränkung des Stromverbrauches eine gleichbleibende Raumtemperatur zu erzielen. .
2. 2. Elektrische Warmwasserheizung für eine größere Anzahl von zu heizenden Räumen nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Wärmeregulierung dienenden Stromschlußglieder ioo (3, 4) der verschiedenen thermischen Kontaktvorrichtungen (1) von diesen getrennt, auf einer gemeinsamen Tafel (32) angeordnet sind, zwecks Einstellung der verschiedenen Raumtemperaturen von einer Zentralstelle aus.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

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