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Wechselstromgeheizte Thermostatenanordnung Die Erfindung betrifft
die konstruktive Ausbildung einer Thermostatenanordnung, bei welcher ein zweckmäßigerweise
wärmeisoliertes Gehäuse einen auf konstanter Temperatur zu haltenden Körper einschließt.
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Es wurde bereits vorgeschlagen, einen solchen Thermostaten mit zwei
Wicklungen auszurüsten, von denen die eine durch einen elektrischen Strom, vorzugsweise
einen Wechselstrom, geheizt wird, um die nie ganz zu vermeidenden, durch Strahlung
und Ableitung bedingten Wärmeverluste zu ersetzen. Der Heizstrom wird derart eingeregelt,
daß der Körper sich stets auf der gewünschten Temperatur befindet. Die andere Wicklung
dient zur Temperaturmessung in der Weise, daß ihr elektrischer Widerstand z. B.
in einer Brückenanordnung gemessen wird. Sobald sich die Temperatur innerhalb der
Thermostatenanordnung ändert, tritt auch eine Zu- oder Abnahme des Widerstandes
der Meßwicklung ein, die zu einer Störung des Brückengleichgewichts führt. Diese
kann entweder zur Betätigung eines Anzeigegerätes oder zur Einleitung einer entsprechenden
Heizstromänderung benutzt werden. Zweckmäßig werden die Heiz- und die Meßwicklung
unmittelbar aufeinander angeordnet.
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Erfindungsgemäß wird zwischen den beiden Wicklungen ein metallischer
Leiter, beispielsweise eine kurzgeschlossene Wicklung, die zweckmäßig geerdet wird,
angeordnet. Durch diese Maßnahme wird eine Entkopplung des Heizkreises und des Temperaturindikatorkreises
erzielt. Dieses Ergebnis ist von besonderer Bedeutung, wenn es sich um selbstregelnde
Thennostatenanordnungen handelt. In diesem Falle werden vielfach Verstärker angewendet,
deren Ausgangskreis entweder der Heizstrom selbst oder die zur Regelung desselben
erforderlichen Leistungen entnommen werden, während die Gleichgewichtsstörung der
Brückenschaltung auf _ den Eingangskreis einwirkt. Ein stabiles Arbeiten
einer derartigen Vorricbtung ist nur dann zu erreichen, wenn eine Rückkopplung zwischen
Heiz- und Meßwicklung sorgfältig vermieden wird.
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Neben der kapazitiven Abschirmung, welche durch die erfindungsgemäß
angeordnete metallische Zwischenlage erzielt wird, ist auch eine möglichst weitgehende
Herabsetzung der Wicklungsinduktivitäten für die Stabilität der Regelschaltung von
Belang. Erfindungsgemäß werden deshalb die temperaturabhänggigen Widerstände, gegebenenfalls
auch das Heizelement, in an sich bekannter Weise bifilar gewickelt.
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Ein Ausführungsbeispiel des Thermostaten zeigt Abb. i a ist ein Gehäuse
aus Kupfer oder irgendeinem anderen Material mit guter Wärmeleitfähigkeit. Durch
die gute Wärmeleitfähigkeit
wird erreicht, daß die Temperatur an
allen Punkten der Oberfläche praktisch gleich hoch ist. Das Gehäuse ist ebenso groß,
daß es z. B. für die Zwecke der Steuerung eines Hochfrequenzgenerators einen oder
mehrere Quarzkristalle aufnehmen kann. Getrennt durch eine Isolierschicht
b ist auf dem Gehäuse die vVicklungd angebracht. Diese Wicklungd ist bifilar
gewickelt zur Vermeidung von Selbstinduktionen in den Brückenzweigen.
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Die Wicklung d erfüllt die folgenden Zwecke: i:. die elektrostatische
Abschirmung der Wick-lung c von der Wicklung f, wodurch eine Rückkopplung
des Verstärkers auf dem elektrostatischen Wege verhindert wird, 2. die elektromagnetische
Abschirmung der Wicklung c von der Wicklung f, die zu dem gleichen Zwecke
dient, falls die Wicklung c nicht bifilar ausgeführt ist.
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Zu dem unter i und ?, genannten Zwecke ist die Wicklung
d kurzgeschlossen und geerdet. Drittens dient die Wicklung d zur Erhöhung
der Wärmekapazität von der Wicklung c. Hierdurch wird verhindert, daß die Temperatur
der Wicklung c am Ende der Anheizpieriode über die Solltemperatur steigt. Bei den
sehr kurzen Anheizzeiten (bis 5 Minuten), die diesem Thermostaten eigen sind,
nimmt die Wicklung f eine beträchtlich höhere Temperatur an als die Wicklung
c, so daß bei Erreichen der Solltemperatur der Wicklung c und dem dadurch erfolgten
Abschalten des Heizstromes die Temperatur der Wicklung c sich weitersteige## infolge
der in der Wicklung f anwesenden Ubertemperatur. Durch Vergrößerung der Wärmekapazität
mittels der Wicklung d aus verhältnismäßig stärkerem Metalldraht wird diese
ErscheinuDg auf ein unschädliches Maß herabgedrückt. Durch eine elektrisch und wärmemäßig
isolierende Schicht c von geringer Stärke wird die Heizwicklung
f getrennt von der Wicklung d. Als Wärmeisolation wird vorteilhaft
unmittelbar an der Wicklung f eine -Luftkammer angebracht, die in der Abbildung
durch die Schnüre g verursacht wird. Die äußere Kupferhülle h, die zusammen
mit dem Gehäuse a und der Schutzwicklung d an Erde gelegt ist, kann außerdem
noch in wärmeisolierender Substanz eingebettet. sein.