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Selbsttätiger Temperaturregler Die Erfindung bezieht sich auf einen
selbsttätigen Temperaturregler für elektrische Heizeinrichtungen mit einem im beheizten
Raum angeordneten Temperaturfühler, der einen Schalter im Heizstromkreis beeinflußt.
Sie bezweckt Verbesserungen, wodurch insbesondere die Regelgenauigkeit und die Betriebssicherheit
erhöht und die Anwendungsmöglichkeiten des Temperaturreglers erweitert werden.
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Bei bekannten Temperaturreglern der bezeichneten Art dient gewöhnlich
als Temperaturfühler in dem beheizten Raum ein auf Temperäturänderungen durch Formänderung
ansprechendes Organ, vorzugsweise ein Bimetallstreifen, dessen Bewegungen mechanisch
auf den im Heizstromkreis angeordneten Schalter übertragen werden. Die mechanische
Bewegungsübertragung bedingt die Anordnung des Heizstromschalters in unmittelbarer
Nähe des beheizten Raumes, was in vielen Fällen wegen des schädlichen Einflusses
der Hitze des beheizten Raumes und aus anderen Gründen unerwünscht ist. Das gilt
besonders dann, wenn dem Heizstromschalter zur Verminderung seiner Wärmeträgheit
zusätzlich zu dem Temperaturfühler ein weiteres der Wirkung eines Heizwiderstandes
ausgesetztes wärmeempfindliches Organ zugeordnet ist, welches im Zusammenwirken
mit dem Temperaturfühler ein früheres Schalten bewirkt. In diesem Falle bereitet
es besondere Schwierigkeiten, das zusätzliche wärmeempfindliche Organ gegen den
Einfluß der Temperatur des beheizten Raumes zu schützen, was aber zur Erzielung
einer ausreichenden Schaltgenauigkeit unerläßlich ist. Die mechanischen Übertragungsmittel
sind außerdem störanfällig und erleiden mit der Zeit durch Verschmutzung, Korrosion,
Ermüdung und andere Einflüsse schädliche Veränderungen, die sich auf die Schaltgenauigkeit
nachteilig auswirken.
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Die Erfindung beseitigt diese Nachteile. Das Neue besteht darin, daß
der Temperaturfühler aus einem temperaturabhängigen Widerstand in einem
finit
konstanter Energie versorgten, die elektrisch gesteuerten Antriebsmittel für den
Heizstromschalter enthaltenden Stromkreis besteht. Die als Folge einer Temperaturänderung
in dem beheizten Raum auftretende Widerstandsänderung des Temperaturfühlers wirkt
sich dabei in einer Änderung des Stromes und damit der denAntriebsmitteln für den
fleizstromschalter zugeführten elektrischen Energie und in einer entsprechenden
Betätigung des Heizstromschalters aus. Dieser kann unabhängig von dem Temperaturfühler
mit seinen Antriebsmitteln an beliebiger Stelle angeordnet sein und daher gegen
schädliche Einflüsse aller Art geschützt werden.
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Für die praktische Verwirklichung des Erfindungsgedankens gibt es
verschiedene Möglichkeiten. Bei einer bevorzugtenAusführungsform ist, ausgehend
von der bekannten Verwendung eines als Heizstromschalter dienenden Quecksilberkippschalters,
der von einem elektrisch beheizten Bimetallstreifen o. dgl. beeinflußt wird, der
Heizwiderstand des Bimetallstreifens als temperaturunabhängiger Widerstand getrennt
von dem beheizten Raum in dem Stromkreis des als Temperaturfühler dienenden temperaturabhängigen
Widerstandes, vorzugsweise parallel zu diesem, angeordnet. Die Heizwirkung des dem
Bimetallstreifen zugeordneten Widerstandes ändert sich nach Maßgabe der Widerstandsänderung
des Temperaturfühlers infolge jeder Temperaturänderung des beheizten Raumes. Damit
diese Widerstandsänderung mit möglichst geringer Verzögerung eintritt, muß dafür
gesorgt werden, daß der Temperaturfühler infolge des Stromdurchganges keine wesentlich
höhere Temperatur annimmt als der beheizte Raum und daß der Wärmeaustausch zwischen
dem Temperaturfühler und seiner Umgebung möglichst schnell erfolgt. Zu diesem Zweck
ist in Ausbildung der Erfindung der als Temperaturfühler dienende Widerstand großflächig
unter Verwendung von Material mit geringem spezifischem Widerstand und entsprechend
hohem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes ausgebildet.
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Eine weitere Ausbildung der Erfindung betrifft Maßnahmen zur Erhöhung
der Regelgenauigkeit. Da der zum Betätigen des Quecksilberkippschalters dienende
Bimetallstreifen für die öffnungs- und Schließbewegung des Schalters, d. h. für
die Überwindung des Kippwinkels, einen gewissen Durchbiegungsweg zurücklegen muß,
der einenTeilbetrag des der Temperatur des beheizten Raumes proportionalen Gesamtdurchbiegungsweges
ausmacht, ergibt sich ein Genauigkeitsgrad der Regelung, der abhängig ist von dem
Verhältnis des Teilbetrages zu dem Gesamtdurchbiegungsweg. Die Regelgenauigkeit
ist um so geringer, je größer der dem Kippwinkel des Schalters entsprechende Teilbetrag
im Verhältnis zu dem Gesamtdurchbiegungsweg des Bimetallstreifens ist. Gemäß der
Erfindung wird die Genauigkeit derRegelung dadurchwesentlich erhöht, daß der zum
Betätigen des Quecksilberkippschalters dienende Bimetallstreifen durch einen zweiten
mit ihm fest verbundenen und mit dem Quecksilberkippschalter zusammenwirkenden Biinetallstreifen
verlängert ist, der durch einen im Heizstromkreis liegenden Widerstand beheizt wird
und dessen Durchbiegungsweg etwa dem Kippweg des Schalters entspricht. Bei dieser
Anordnung sind nur geringe Durchbiegungswege des in Abhängigkeit von dem Temperaturfühler
beheizten Bimetallstreifens nötig, um den Quecksilberkippschalter zu betätigen,
da der Kippwinkel von dem zusätzlichen Bimetallstreifen überwundenwird, der auf
eine Unterbrechung bzw. Schließung des Heizstromes sofort anspricht, während der
in Abhängigkeit von dem Temperaturfühler beheizte Bimetallstreifen nur der Temperaturänderung
im beheizten Raum folgt, die mit Bezug auf den Zeitpunkt des Üffnens und Schließens
des Heizstromkreises mit um so größerer Verzögerung stattfindet, je größer die beheizten
Massen sind.
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Um den Temperaturregler auf verschiedene Heiztemperaturen einstellen
zu können und zugleich den Einfluß der in der Umgebung des Heizstromschalters und
der zugehörigen Bimetallstreifen herrschenden Temperatur auszuschalten, wird nach
einem weiteren Ausbildungsmerkmal der Erfindung der Quecksilberkippschalter von
einem einstellbaren unbeheizten Bimetallstreifen getragen, der zu den zur Betätigung
des Schalters dienenden Bimetallstreifen so abgestimmt ist, daß die Schwankungen
der Raumtemperatur kompensiert werden.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.
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Der durch einen Widerstand i zu beheizende Raum 2, z. B. ein Ofenraum,
enthält einen großflächigen temperaturabhängigen Widerstand 3, der beispielsweise
aus Nickelband besteht und in einem selbständigen Stromkreis liegt. Dieser Stromkreis
enthält außerdem einen Widerstand 4 und einen Energieregler 5, der den Stromkreis
mit konstanter Energie versorgt. Parallel zu dem im beheizten Raum 2 angeordneten
temperaturabhängigen Widerstand 3 ist der temperaturunabhängige Heizwiderstand 6
eines bei P1 befestigten Bimetallstreifens 7 geschaltet. Dieser Widerstand kann
beispielsweise aus Chromnickeldraht oder -band bestehen. Der Bimetallstreifen 7
ist an seinem freien Ende bei P2 mit einem zweiten BimetallstXeifen 8 fest verbunden,
der durch einen Widerstand 9 beheizt wird, welcher im Stromkreis des Heizwiderstandes
i für den Ofenraum liegt. Dieser Stromkreis enthält außerdem die beiden Kontakte
io und i i eines Quecksilberkippschalters 12, dessen Kippgelenk P5 von einem weiteren
unbeheizten Bimetallstreifen 13 getragen wird. Dieser Bimetallstreifen ist bei P4
schwenkbar gelagert und steht mittels eines Hebelarmes 13a mit einer Schnecke in
Eingriff, die durch ein Randrad 15 drehbar ist. Durch Drehen des Handrades kann
mithin der Bimetallstreifen in verschiedene Winkelstellungen eingestellt werden.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Wenn
die Temperatur in dem Ofenraum steigt, nimmt der Widerstand 3 zu. Entsprechend
wächst
der dem Heizwiderstand 6 des Bimetallstreifens 7 zugeführte Energiebetrag und der
Bimetallstreifen biegt sich stärker nach oben durch. Der mit ihm verbundene zusätzliche
Bimetallstreifen 8, welcher nach Maßgabe seiner Erwärmung durch den im Heizstromkreis
liegenden Widerstand 9 nach oben durchgebogen ist, nimmt bei dieserBewegung denQuecksilberkippschalteri2
mit, bis dieser nach Überwindung des Kippwinkels a in die gezeichnete Offnungsstellung
gelangt ist. Dadurch wird der Heizstromkreis unterbrochen, der Widerstand 9 wird
stromlos und der Bimetallstreifen 8 kühlt sich wegen seiner geringen Masse schnell
ab, so daß er sich nach unten zurückbiegt und dadurch den Quecksilberkippschalter
in seine Schließstellung gelangen läßt, sofern die Durchbiegung des Bimetallstreifens
7 sich auch nur um das geringste Maß vermindert hat. Wenn jedoch während dieser
Zeit der Bimetallstreifen 7 seine Durchbiegung beibehalten hat, was praktisch wegen
der großen Massen des Ofenraumes immer der Fall ist, so steht der Quecksilberkippschalter
unmittelbar vor dem Einschalten und schließt den Heizstromkreis sofort, wenn sich
der Bimetallstreifen zurückzubiegen beginnt. Auf diese Weise kann die Temperatur
bis auf wenige Grade genau geregelt werden. Die Höhe dieser Temperatur kann den
jeweiligen Bedürfnissen entsprechend durch Einstellen des Bimetallstreifens
13 festgelegt werden, der im übrigen die Schwankungen der Temperatur in der
Umgebung des Quecksilberkippschalters kompensiert.