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Einrichtung zur selbsttätigen Regelung, insbesondere von Heizungsanlagen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur selbsttätigen Regelung, insbesondere
von Heizungsanlagen, mit einem-voneiner elektrischen Heizeinrichtung betätigten.
Regelventil, wobei der _ Stromkreis der Heizeinrichtung durch einen dem für die
Regelung maßgeblichen Zustand ausgesetzten Geber beeinflußt -wird.
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Es sind Regler für Heizungsanlagen berannt, bei wel'c'hen der Stromkreis
des Heizgliedes eines thermiadhen Schützes, welches) das die Heizmittelzufuhr regelnde
Ventil steuert, durch Kontaktthermometer; Zweimetallstreifen, mit Ausdehnungsflügsügkeit
gefüllte Federuxlgskörper oder ähnliche -a""uf Temperaturänderungen ansprechende,
der maßgeblichen Temperatur .ausgesetzte Kontaktgeber geschlossen wird; sobald die
leingestellte Regelgrenze erreicht wird. Es: ist auch bekannt, die Verdampfung des
In'hal'tes des thermischen Schützes dadurch hervorzurufen, daß dessen Inhalt durch
den von dem temperaturempfindlichen Geber gegebenen Regelstoß, beispielsweise mittels
eines elektromagnetisch gesteuerten Verdrängers; laus einem kaltliegenden Gefäßteil
in einen heißen, beispielsweise durch benachbarte iieizmittelleitungen erwärmten
Gefäßteil übergeführt wird. -Solche Regeleinrichtungen neigen wegen einer gewissen
Trägheit des thermischen Schützes leicht zu :einer Überregelung. Der RegelstoBgeber
,arbeitet als aussetzender Kontaktgeber, der bei überschreifeneines bestimmten Wertes
der für die Regelung maßgeblchen Temperatur die Stromzufuhr zum Heizglied des thermischen
Schützes, einschaltet, bei Unterschreiten dieses Wertes aus(-schaltet. Die Stromzufuhr
zum Heizglied des thermisdhen Schützes .dauert also, mit unverminderter Stärke ,an,
bis dieser Wert unterschritten ist. Die Folge ist, da))- das die Heizmittel'zufuhr
bestimmende, vom thermischen Schütz betätigte Regelventil weiter verstellt wird,
als zum Einhalten der gewünschten Temperatur. erforderlich ist. Erst nachdem die
Regeltemperatur eine .gewisse Zeit unterschritten ist, setzt die Gegenbewegung des
Steuergliedes ein. Auch diese schießt ;über das Ziel hinaus, da der vom Regelstoßgeber
bei Wiedererreichen der Regeltemperatur eingeschaltete Strom .erst eine gewisse
Zeit auf den Inhalt des thermischen Schützes ieinwirken muß, ehe dasselbe den zur
Verstellung des Steuergliedes. ;erforderlichen -Druck liefert. Die Regelung er-gibt
also nicht ,eine gleichmäßige Raum- bzw. Heizmitteltemperatur, sondern seine um
einen festen Wert schwankende Temperatur.
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Gemäß der Erfindung wird bei einer Einrichtung der eingangs. genannten
Art in den Stromkreis der Heizeinrichtung des thermischer
Schützes
ein veränderlicher Widerstand in Form einer KoblescheibensäuIe geschaltet, auf die
der Geber, der dem für die Regelung maßgeblichen Zustand ,ausgesetzt ist, einen
veränderlichen Druck ausübt.
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Hierdurch wird erreicht, daß bei Abweichung des maßgeblichen Zustandes
von. seinem Regelwert die Stärke des Regelstoßes verhältnisgleich dieser Abweichung
ist. Ist also beispielsweise bei einer Heizungsanlage die Regeltemperatur stark
überschritten, so wird von dem temperaturempfindlichen Geber ein starker Regelstoß
;gegeben und so eine rasche Verstellung des. Regelventils bewirkt. Nähert sich die
maßgebliche Temperatur infolgedessen dem Regelwert, so nimmt gleichzeitig damit
die Stärke ödes Regelstoßes ab, die Versteilung des Regelventils -wird dadurch gebremst,
und zwar um so stärker, je weiter die Temperatur sich dem Regelwert nähert: Ist
diese schließlich erreicht, so hat auch. der Regelstoß den Wert Nullerreicht, und
eine weitere Verstellung des Schaltgliedes findet nicht mehr statt. Es läßt sich
also durch Anwendung eines solchen Gebers bei Verwendung eines thermischen Schützes
eine Grenzregelung öder zumindest eine starke Dämpfung der bisher bei solchen Reglern
auftretenden Schwingungen erreichen.
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Bei der Regelung von Heizungsanlagen können erfindungsgemäß ein oder
mehrere den für die Regelung maßgeblichen Temperaturen ,ausgesetzte feste oder flüssige
Ausdehnungskörper vorgesehen werden, di° sich auf einem festen Lager abstützen und
mit ihrem freien Ende auf die Kohlenscheibensäule einwirken. Bei - der Regelung
von Heizungsanlagen für mehrere mit Kontaktthermometern versehene Abteile kann ein
Magnet vorgesehen sein, der bei stufenweiser Erregung durch Einschalten verschiedener
Widerstände mittels temperaturempfindlicher Kontaktgeber über seinen Dreb:anker
und ein Übertragungsgestänge einen veränderlichen Druck auf die Kohlenscheibensäule
ausübt. Bei einer derartigen Einrichtung kann sich das ;andere Ende der Kohlenscheibensäule
auf einem Ausdehnungskörper abstützen, auf den andere Temperaturen, wie Außenlufttemperatur,
Temperatur der erhitzten Luft, einwirken.
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In den Abbildungen ggind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegensendes
dargestellt, und zwar zeigen: Abb. weine Regeleinrichtung für eine Dampf- oder Luftheizungsanlage
mit einem festen Ausdehnungskörper als Geber, Abb.2 seinen mit Ausdehnungsflüssigkeit
gefüllten' Geber, Abb.3 eine Regeleinrichtung für eine Luftheizungsanlag e, - bei
welcher die Heizmittelzufuhr zum Lufterhitzer sowohl von der Raumtemperatur als
auch von der Temperatur der Heizungsluft bei Austritt aus dem Erhitzer und vorn
der Außentemperaturabhängig gemacht -"st.
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Bei dem- Ausführungsbeispiel mach Abb. i strömt Dampf .durch die Zuleitung
2 nach den im zu beheizenden Raum angeordneten Heizkörpern oder einem Lufterhitzer.
Ein Ventil mit seinem Kegel 4 in der Leitung 2 wird von einer Regeleinrichtung über
den Federungskörper 5 eingestellt. Dieser ist -durch die Leitung 6 mit dem Verdampfungsgefäß,
7 eines thermischen Schützes verbunden, in dem sich eine geringe Menge einer leicht
verdampfbaren Flüssigkeit; beispielsweise Azeton, befindet: im Verdampfungsgefäß,
7 ist das elektrische Heizglied 8 angeordnet, das, wenn es vom Strom durchflossen
wird, die Füllflüssigkeit des thermischen Schützes erwärmt und zum Verdampfen bringt.
Der entwickelte Dampfdruck wirkt auf den Boden des Federungskörpers 5, nähert den
Ventilkegel 4 seinem Sitz und,drosselt so die Heizmittelzdfuhr.
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In den Stromkreis des Heizgliedes 8 ist eine Kohlenscheibensäule-9
geschaltet. Diese Säule stützt sich einerseits auf ein festes Auflager und wird
andererseits über einen drehbar gelagerten Hebel io von einem festen an einem Ende
abgestützten Körper i i, je nach dessen Ausdehnung, stärker oder schwächer
zusammengedrückt. Der Körper ist der für die Regelung maßgeblichen Temperatur ausgesetzt.
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Ist der Sollwert dieser Temperatur stark überschritten, so dehnt sich
der Körper i i aus und drückt die Kohlenscheibensäule 9 zusammen, deren Widerstand
dadurch stark vermindert wird. Durch das Heizglied 8 fließt infolgedessen ein starker
Strom, der den Inhalt des Gefäßes 7 stark erwärmt. Der entwikkelte Dampfdruck nähert
daher den Ventilkegel 4 rasch seinem Sitz und drosselt die Heizmittelzufuhr. Infolge
der verminderten Heizmittelzufuhr sinkt die den Ausdehnungskörper i i beeinflussende
Temperatur; dieser zieht sich zusammen, entlastet die Kohlenscheibensäule 9 und
erhöht deren Widerstand; so daß die Wärmezufuhr zum Verdampfungsgefäß 7 herabgesetzt
wird. - Die Folge ist, daß der Anstieg des Dampfdruckes im thermischen Schütz gebremst
und die Abschlußbewegung des Ventilkegels 4 verzögert wird: Ist endlich der Sollwert
der Temperatur erreicht, so hat der Ausdehnungskörper die Kohlenscheibensäüle so
weit entlastet, daß durch ihren hohen Widerstand dem Heizglied nur--ein- so geringer
Strom und damit der Füllflüssigkeit des Verdampfungsgefäßes 7 so wenig Wärme zugeführt
wird, daß zwischen dieser- Wärmezufuhr und der Wärmeabgabe
des Gefäßes
7 an die Umgebung Gleichgewicht herrscht. Der Regler arbeitet also nicht ,absatzweise
-wie die bisher - bekannten Regler mit thermischem Schütz, sondern stetig, so daß
Schwingungen nicht auftreten oder wenigstens so stark gedämpft werden, daß sie nicht
störend wirken.
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Abb. 2 zeigt die Kohlenscheibiensäule 9 mit einem Geber, der :aus
einem der maßgeblichen Temperatur ausgesetzten, mit Ausdehnungs-oder Verdampfungsflüssigkeit
gefüllten Temperaturfühler 12 besteht. Dieser wirkt über einen Federungskörper 13
und den Hebel i o auf die Säule g !ein und ändert deren Widerstand bei Temperaturänderungen.
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Abb. 3 zeigt eine Einrichtung zur Regelung der Heizmittelzufuhr zu
dem Lufterhitzer der Luftheizung .eines Eisenbahnwagens. In der Heizmittelleitung
2 zu dem Lufterhitzer, in welchem die dem Wagen zugeführte Frischluft durch Wärmeaustausch
mit dem Heizmittel erwärmt wird, ist das Heizmittelventil 4 angeordnet, das in der
gleichen Weise wie die Heizungsventile .der vorher beschriebenem Ausführungsbeispiele
von dem thermischen. Relais 5 bis 9 betätigt wird.
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In den einzelnen Abteilen des beheizten Wagens sind Kontaktthermometer
angeordnet, und zwar beispielsweise je drei bei verschiedenen Temperaturen kontaktgebende
Thermometer 15, von denen mittels eines vom Reisenden zu betätigenden Schalters
16 das der jeweils gewünschten Temperatur entsprechende eingeschaltet werden kann.
Durch diese Kontaktthermometer werden bei Überschreiten der Kontakttemperatur die
Stromkreise der Spulen 17 geschlossen, die zur Verstellung der die Heißluftzufuhr
zu den einzelnen Abteilen steuernden Regelglieder dienen. Die Spulen 17 und die
Thermometer 15 der einzelnen Abteile sind sämtlich parallel geschaltet. In Reihe
mit ihnen ist die Erregerwicklung eines Drehmagneten 20 -geschaltet, die also von
der Summe der durch die Kontaktthermometer eingeschalteten Ströme durchflossen wird.
Der Drehanker 21 wird bei Erregung des Magneten entgegen einer Rückzugsfeder verstellt
und übt hierbei über das Gestänge 22 einen Druck auf die Kohlenscheibensäule 9 aus;
der verhältnisgleich der Anzahl der Abteile ist, in denen die Kontaktthermometer
15 Kontakt geben, die gewünschte Temperatur also überschritten ist.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel stützt sich die Kohlenscheibensäule
9 nicht auf ein feststehendes Auflager. Das Auflager wird hier vielmehr gebildet
durch den beweglichen Boden des einerseits fest angeordneten Federungskörpers 47,
der mit zwei Gefäßen 44 und 45 in Verbindung steht.' Die Federungskörper 47; die
Gefäße 44 und 45 und die sie verbindenden Leitungen sind vollständig mit einer sich
bei Temperaturerhöhung ausdehnenden Flüssigkeit gefüllt. Das Gefäß. 44 ist der Temperatur
der aus dem Lufterhitzer austretenden Heizungsluft und das Gefäß 45 der Außentemperatur
ausgesetzt. Bei Ausdehnung des Inhaltes eines der oder auch beider Gefäße 44 und
45 wird der Federungskörper 47 gelängt und so das Auflager der Kohlensc'heibensäule
9 verschoben. Diese- Verschiebung ist, wenn die Gefäße 44 und 45 gleich. groß sind,
von der Heizlufttemperatur und von der Außentemperatur in gleichem Maße abhängig.
Durch die Verschiebung des Auflagers wird erreicht, daß bei hoher Außentemperatur
oder Heizlufttemperatur bereits eine geringe Stärke des durch die Kontaktthermometer
15 ,eingeschalteten, die Erregerwicklung des Drehmagneten 2o durchfließenden
Stromes ausreicht, um gegen die Wirkung der Rückzugsfeder einen Druck auf die Kohlenscheibensäule
9 auszuüben und so das Heizmittelventil4 zu verstellen, während umgel@elirt bei
tiefen Außen- und Heizlufttemperaturen die Verstellung des Drehmagneten z i eine
stärkere Erregung des Magneten, d. h. das Einschalten einer größeren Anzahl der
Thermometer 15 in den Abteilen, voraussetzt.