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Temperatur-Regeleinrichtung zum Verhindern des Über- oder Untersteuerns
eines Verstellorgans Die Erfindung bezieht sich auf eine Temperaturregeleinrichtung
zum Verhindern des Über- oder Untersteuerns eines Verstellorgans (Drosselorgans)
durch Regler. die den Zustand von Medien. Massen o. dgl. mittels träge arbeitender
Temperiervorrichtungen regeln. Bei solchen Temperiervorrichtungen, wie z. B. Dampfheizkörpern,
tritt häufig der Übelstand auf, daß selbst nach Abstellen der Vorrichtung ihre Wirkung
noch weiter geht. und zwar teilweise in sehr starkem Maße, weil beispielsweise der
im Heizkörper vorhandene Dampf allmählich kondensiert und dabei große Wärmemengen
abgibt.
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Um diesen übelstand zu verhindern, werden mechanisch wirkende Rückstellvorrichtungen
verwendet, die nach Erreichen des gewollten Zustandes des geregelten Mediums das
Steuerorgan schließen bzw. abschalten oder gar auf die entgegengesetzte Wirkung
umschalten. Diese Regelung wirkt aber im :allgemeinen auch zu spät und führt zu
fortwährenden Umschaltungen des Steuerorgans.
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Bekannt sind auch Temperaturregeleinrichtungen, bei denen ein dem
zu temperierenden Medium, z.B. der Außenluft, ausgesetzter Impulsgeber oder Temperaturfühler,
ein der Temperiervorrichtung, z.13. Heizvorrichtung, ausgesetzter Impulsgeber oder
Fühler und ein dem temperierten Medium, z. B. der Raumluft. ausgesetzter Impulsgeber
oder Fühler auf eine einzige Steuervorrichtung; einer träge arbeitenden Temperiervorrichtung,
z. B.-Heiz- oder Kühlvorrichtung, unabhängig voneinander oder auch über ein gemeinsames
Galvanometer oder einen Verbundthermostaten wirken, um die Temperiervorrichtung
unter Berücksichtigung der Außen- und Innentemperatür zu steuern und dadurch ein
über-oder Untersteuern des Verstellorgans der träge arbeitenden Temperiervorrichtung
nach Möglichkeit zu verhüten. Diese bekannten Einrichtungen ermöglichen keine Anpassung
der Regelvorrichtung an verschiedene Temperiervorrichtungen und sind dabei im allgemeinen
auch nicht einfach.
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Bekannt sind auch Temperaturregler, deren Fühler zwei verschiedenen
Medien, z. B. der Außenluft und der Innenluft, oder der Außenluft und dem temperierenden
Medium, z. B. Heizwasser, ausgesetzt sind und unter Berücksichtigung dieser beiden_
Temperaturen ein Verstellorgan steuern. Auch hierbei ist eine Anpassung des Fühlers
des Impulsgebers an verschiedene Temperiervorrichtungen nicht möglich.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine ähnliche Temperaturregeleinrichtung
zum Verhindern eines Über- oder Untersteuerns eines Verstellorgans, und das Wesentliche
besteht
darin, daß der Fühler eines ersten Impulsgebers zu einem
nach Wahl veränderlichen Teil der Temperiervorrichtung bzw. dem temperierenden Medium,
z. B. Heizkörper oder Heizluft, und zum anderen veränderlichen Teil dem zu temperierenden
Medium, z. B. Frischluft, und der Fühler eines zweiten Impulsgebers dem temperierten
Medium, z. B. der erwärmten Luft, ausgesetzt ist, und daß beide Impulsgeber in Hinter-
oder Nebeneinanderschaltung auf ein gemeinsames Verstellorgan oder in Nebeneinanderschaltung
auf zwei hinter- oder nebeneinandergeschaltete Verstellorgane der Temperiervorrichtung,
z. B. Erhitzer, Sprühdüse, Feuchtluftleitung Mischventil, Kühlvorrichtung o. dg1.,
wirken.
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Hierdurch wird es auf einfachste Weise möglich, beispielsweise das
Verhältnis der Einwirkung zwischen Frischlufttemperatur und Heizkörpertemperatur
durch Verschieben des Temperaturfühlers zu ändern, so daß die Wirkung des ersten
Impulsgebers z. B. zur Anpassung an Dampfheizungen; Warmwasserheizungen oder Heißluftheizungen
nach Bedarf verändert werden kann. Der in seiner Wirkung veränderliche erste Impulsgeber
bewirkt dabei eine dem jeweiligen temperierenden Medium bzw. der Temperiervorrichtung
bequem anpaßbare Vorsteuerung des Verstellorgans, und der dahintergeschaltete zweite
Impulsgeber bewirkt eine genau regelnde -Nachsteuerung des Verstellorgans, die bei
Hintereinanderschaltung der beiden Impulsgeber beispielsweise unabhängig vom ersten
Impulsgeber das Verstellorgall schließt, um eine Überhitzung des zu temperierenden
Raumes mit Sicherheit zu verhüten. Die Einrichtung ist dabei besonders einfach und
dauerhaft, weil nur zwei Impulsgeber notwendig sind und keine gegen Beschädigung
empfindliche und kostspielige Galvanometer oder Verbundthermostaten benötigt werden.
` Eine vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn bei einer Heizanlage für Luft,
Wasser o. dgl. das Fühlrohr des ersten Impulsgebers teilweise in eine Bohrung eines
mit dem Heizkörper, Dampf- oder Wasserrohre, verbundenen Metallklotzes eingesteckt,
zum anderen Teil der zu erwärmenden Frischluft oder Frischwasser ausgesetzt ist
und die Tiefe der Einführung des Fühlrohres in den Metallklotz veränderbar ist,
gegebenenfalls) mittels Justierschraube. Der mit dem Heizkörper verbundene Metallklotz
leitet dabei die Wärme des Heizkörpers bis zum Fühlrohr weiter, so daß Anbohrungen
des Heizkörpers zur Aufnahme des Fühlrohres unnötig sind. Durch mehr oder -weniger
tiefes Einführen des Fühlrohres in die Bohrung des Metallklotzes läßt sich dann
eine Feineinstellung des Vcrhältnisses der beiden wirksamen Fühlerlängen auf einfachste
Weise ermöglichen.
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Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausführungsbeispiele, und zwar
zeigt: Fig. i eine Heizvorrichtung mit Regelung durch zwei hintercinandergeschaltete
Thermoregler, Fig.2 ein anderes Schaltschema dazu und Fig. 3 ein weiteres Schaltschema
dazu.
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Nach Fig. i ist in einem Gehäuse i ein Dampfheizkörper 2 mit einem
Steuerorgan (Drosselventil) 3 untergebracht, das durch einen Elektromotor 4. geöffnet
und geschlossen werden kann. Der Motor 4. Irrat eine Öffnungsspule 5 mit Netzschalter
6, der durch einen Elektromagneten 7 beeinflußt wird und eine Schließspule S mit
Netzschalter 9, der durch eine Magnetspule Io beeinflußt wird.
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In der Nähe der Ansaugöffnung i t des Gehäuses i ist am Heizkörper
2 ein Metallklotz, Aluminium, Kupfer o. dgl., 12 mit einer Bohrung 13 befestigt,
in die das Fühlrohr 1.1 eines ersten Reglers 15 mehr oder weniger tief cinführbar
ist. Das Fühlrohr 14. kann mittels einer Schraube in der Bohrung 13 in geeigneter
Lage festgeklemmt sein. Der Mctallklotz 12 kann auch mit einer justierschraube versehen
sein, durch die die Tiefe der Einführung des Fühlrohres in den Metallklotz regelbar
ist. Der Regler i 5 enthält einen vom Fühler 14 bewegten Schalthebel 16 und zwei
Grenzkontakte 17 und 18. Ein -zweiter Regler Ig mit Fühlrohi 2o. Schaltliebel. 21
und Grenzkontakten 22 und 23 ist in der -Nähe des Ausgangskanals 2.1 des Gehluses
i oder in diesem Kanal selbst oder auch in dem Raum, in dem die Temperatur der Luft
(oder des Wassers) geregelt werden soll, untergebracht.
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Vom Netzleiter 25 führt eine Regelstromleitung 26 über die Magnetspüle
; nach dem Grenzkontakt 17 und vom Netzleiter 27 eine Leitung 28 nach dem Grenzkontakt
18 des Reglers 15. Vom Schalthebel 16 des Reglers 15 führt eine Leitung 29 zum Schalthebel
21 des Reglers ig; vom Grenzkontakt 22 führt eine Leitung 3o zum 'Netzleiter 27
und vom Kontakt 23 eine Leitung 31 über die Magnetspule io zum Netzleiter 25.
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Die Wirkung ist folgende: Wird durch einen, Ventilator durch den Kanal
i i Friscliluft von beispielsweise io' angesaugt und ist der Reizkörper 2 kalt,
so sind die Reglerkontakte r6, i7 und 21, 22 geschlossen. Es fließt dann ein Reglerstrom
vom Netzleiter 25 über Magnetspule 7, Leitung 26, Kontakt 17, Schalthebel 16, Leitung
29, Schalthebel 21, Kontakt 22, Leitung 30 zum Netzleiter 27. Der Kontakt
6 wird also durch die Magnetspule 7 angezogen und geschlossen, -woegen der Netzkontakt
9 durch Feder-e
kraft geöffnet erhalten bleibt. Das Dampföentil
3 wird daher durch den Motor 4 geöffnet und der Heizkörper 2 durch den Dampf erhitzt.
Hat der Heizkörper und der Metallklotz 12 beispielsweise :eine Temperatur von 6o'
erreicht, so öffnet der Schalthebel 16 den Kontakt 16, 17 unter der Einwirkung der
Dehnung des Fühlrohres 14,--und der Motor 4 wird dadurch stillgesetzt, d. h. das
Ventil 3 wird nicht weiter geöffnet. Die Temperatur des Heizkörpers 2 steigt- nun
allmählich weiter auf beispielsweise 70", und der Schalthebel 1.6 schließt nun den
Kontakt 16, 18, wobei die Kontakte 21, -22 noch geschlossen. sind, -weil -.am Fühlrohr
20 noch nicht die Solltemperatur von beispielsweise 20' erreicht ist. Da der Regelstromfluß
bei diesem.- Zustand vom Netzleiter 27 über Leitung 28, Kontakt 18, Schalthebel
16, Leitung 29, Schalthebel 21, Kontakt 22 nach dem Netzleiter 27 zurückgeht, erhält-der
Motor 4 keinen Strom. und das Venfil 3 bleibt in der bisherigen Stellung. - Steigt
nun die Temperatur am Fühlrohr 2o auf 20 bzw. 21', so wird Kontakt 21, 22 geöffnet
und dann 21, 23 geschlossen, so daß nunmehr.-die Magnetspule Io Strom erhalt und
den Netzkontakt 9 schließt und damit den Motor 4 auf Schließbewegung bringt. Das
Venti1 3 wird also nunmehr geschlossen.
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Sinkt die Temperatur in den Kanälen 11 und 24 und im Heizkörper 2
wieder, so schließen sich die Kontakte 16, 17 und 21, 22, und das Venti1 3 wird
wieder geöffnet.
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Ist die Außentemperatur beispielsweise minus i o', so wird das der
Luft ausgesetzte Stück des Fühlrohres 14 stärker zusammengezogen, und die Kontakte
16; 17 öffnen sich entsprechend später, d. h. der Heizkörper wird stärker beheizt.
Der erste Regler 14, 15 paßt sich also selbsttätig dem Zustand des zu regelnden
frischen Mediums an. Die richtige Tiefe der Eilführung des Fühlrohres in den Metallklotz
kann durch Versuche ermittelt oder berechnet werden.
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Die Regler 14, 15 und 19, 2o können auch je auf :eines von zwei zueinander
parallel geschalteten Ventilen 3 wirken, so daß jeder Regler den Zustand des Heizkörpers
2 nur teilweise beeinflußt. Die Regler sind in diesem Fall .ebenfalls parallel zueinander
geschaltet, erhalten also im Strom unabhängig voneinander von Netz und steuern jeweils
eines der Ventile 3 selbständig über getrennte Steuerorgane .1 bis Io. Gegebenenfalls
können auch die beiden Regler parallel zueinander geschaltet sein, während zwei
Steuerorgane 3 bis 1o hintereinandergeschaltet sind. In allen diesen Fällen ist
der Zustand der Temperiervorrichtung 2 beherrscht durch beide Regler. Nach Abb.
2 - fließt ein Regelstrom vom Netzleiter 25 über Leitung 26 und über den einfachen
Regelschalter 16, 17 eines Reglers 15 und- von dort- über Leitung 29 und den einfachen
Regelschalter 21, i2 eines Reglers 19 nach einer Magnetspule- 32 und Leitung 3o
zum Netz 27 zurück. Die Magnetspule 32 beherrscht einen Quecksilberkippschalter
33, die auf dem Wege 30, 34, 35, 36 die Öffnungsspule 5 und auf dem Wege 30, 34,
36, 26 die Schließspule S des Motors 4 mit Strom-versorgt, um das. Steuerorgan,-,
zu steuern.
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Sind- hierbei -die Kontakte beider Regler 15 und -19 geschlossen,
so wird der Motor 4 zum -öffnen .des Steuerorgans 3 bewegt; sind die Kontakte :eines
der beiden Regler 15, 19 geöfnet, so wird der Motor 4. zum Schließen des Drosselorgans
3 mit Strom versorgt. Da der Regler 14, 15 in den Metallklotz 12 so tief eingesteckt
wird, daß sein Kontakt 16, 17 früher geöffnet wird als der Kontakt 21, 22
des Reglers 19, so wird der Heizkörper 2 schon vor Erreichen der gewünschten Temperatur
des Mediums am Regler 19 abgestellt und erst wieder angestellt, wenn die Temperatur
bei beiden Reglern 19 und 15 unter das gewünschte Maß- sinkt.
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Nach Abb..3 fließt .ein Reglerstrom vom Netzleiter 25 über z6 und
37 und die Motoröffnungsspule 5, Leitung 38, Kontakte 16, 17 des ersten Reglers
15, Leitung 39 und Quecksilberkippschalter 40, Leitungen 41 und 42 zum Netzleiter
27. Ein zweiter Regelstrom gießt von 25 über 26 und 43 zu den Kontakten 21, 22 des
zweiten Reglers 19 und von dort über Magnetspule 32 und Leltung 42 zum Netz 27 zurück.
Die Magnetspule beherrscht den Kippschalter .1o, der über Netzleiter 27, Leitung
42, 41, Schalter 40, Leitung 39, Kontakt 17, 16 und Leitungen 38 und 37, 26 die
i5ffnungsspul.e 5 und über Leitungen 42, 41, Schalter 40 und Leitungen 44, 37, 26
die Schließspule 8 des Motors 4 mit Strom versorgt. Unterbricht hierbei der erste
Regler 15 die Stromleitung, so bleibt der Motor 4 stehen und ebenso das Steuerorgan
3 der Beeinflussungsvorrichtung 2; wird dann auch die Stromleitung durch Regler
19 unterbrochen, so wird die Quecksilberröhre 40 umgeschaltet und dadurch die Schließspule
8 des Motors mit Strom versorgt und das Steuerorgan geschlossen. Schließt darauf
der Regler 15 die Stromleitung wieder, so bleibt der Motor 4. trotzdem noch stehen.
Erst wenn der Regler 19 ebenfalls die Stromleitung schließt und das Schaltrohr 40
umschaltet, wird der Motor 4. zum Öffnen des Steuerorgans 3 wieder mit Strom versorgt.
Statt der Fühlrohre 14 können auch zwei hintereinandergeschaltete Thermoelemente
oder
Widerstandsthermometer -,ei wendet werden, die auf den Regler t 5. wirken. Bei geeigneter
Bemessung der Thermoelemente oder Widerstandsthermometer arbeiten diese ebenso -wie
das teils dem frischen Medium und teils der Beeinflussungsvorrichtung ausgesetzte
Fühlrohr.
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Um das Über- oder Untersteuern des Steuerorgans (Drosselorgans) noch
weiter zu vermindern, können in die Kraftflüsse zwischen Regler und Steuerorgan
zeitweise wirkende Unterbrecher eingeschaltet werdet.
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Die neue Einrichtung ist bei allen träge arbeitenden Temperiervorrichtungen
anwendbar, z. B. auch bei einer Trocken- und einer Feuchtluftleitung, die einen
Mischluftstrom von bestimmter Feuchtigkeit erzeugen soll, wobei die Feuchtluftleitung
etwa mit einer Sprühdüse oder einer Verdunstungsednrichtung versehen ist.