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Thermostat mit einer durch einen Wärmefühler gesteuerten Heiz-oder
Abkühlvorrichtung Bei Thermostaten, die zur Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur
in einem Gefäß oder einer sonstigen Einrichtung bestimmt sind, ist es bekannt, eine
vorzugsweise elektrische Heizeinrichtung und ein Temperaturfühlorgan in den Flüssigkeitsumlauf
einzuschalten. Das Fühlorgan schaltet, sobald die Temperatur der in dem Gefäß befindlichen
Flüssigkeit unterhalb der gewünschten konstanten Temperatur liegt, die Heizeinrichtung
ein und schaltet sie wieder aus, wenn die gewünschteTemperaturerreicht oder überschritten
ist.
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Diese Thermostaten haben den Nachteil,, daß das Füblorgan für die
Temperatur eine gewisse Trägheit bat. Es vergeht also jedesmal eine wenn auch nur
kurze Zeit bis zum Einschalten bzw. bis zum Abschalten, so daß dadurch unvermeidliche
Temperaturschwankunggen entstehen. Auch die verwendeten Heizeinrichtungen besitzen
eine gewisse Wärmekapazität, die ein Nacheilen der Heizwirkung zur Folge hat. Hierdurch
werden die bereits erwähnten Temperaturschwankungen noch erheblich vergrößert, so
daß die erzielbare Temperaturkonstanz begrenzt ist und solche Thermostaten für Einrichtungen,
bei denen es auf die Einhaltung einer genauen Temperatur bis auf geringste Bruchteile
eines Grades ankommt, nicht verwendet werden können.
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Die vorliegende Erfindung beseitigt diesen Nachteil und schafft einen
Thermostaten, welcher eine Temperaturkonstanz mit geringster Toleranz sichert. Zu
diesem Zweck ist gemäß der Erfindung eine die Heiz- und Fühlvorricbtung enthaltende
Temperierkammer von verhältnismäßig kleinem Volumen an eine Ausgleichskammer von
verhälinismäßig großem Volumen angeschlossen, so daß die in der Temperierkammer
abwechselnd sich
ergebenden kleinen Flüssigkeitsmengen von einer
Über- bzw. Untertemperatur in der Ausgleichskammer entsprechend dem Verhältnis ,des
Volumens der beiden Kammern ausgeglichen werden.
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Die Zeichnung zeigt als Beispiel schematisch eine Ausführungsform
der Erfindung.
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In der Zeichnung ist a das zu temperierende Gerät, .d. h. ein Behälter,
der die auf genauer Temperatur zu haltende Flüssigkeit enthält. Die Flüssigkeit
fließt über die Leitung b nach dem Thermostaten hin. Letzterer besteht aus einer
Temperierkammer c, in der die Heizung d und :der Temperaturfühler e untergebracht
sind, und einer Ausgleichskammer f. Aus -der Ausgleichskammer wird :die Flüssigkeit
durch eine Umwälzpumpe g angesaugt und über die Leitung hin das zu temperierende
Gerät a hineingepumpt.
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Die Temperier- oder Vorkammer c des Thermostaten hat einen verhältnismäßig
sehr kleinen Rauminhalt, während die Ausgleichskammer fein im Verhältnis zu der
Kammer c großes Volumen aufweist. Die Arbeitsweise der Einrichtung ist folgende:
Die aus dem Gerät ca durch die Leitung b ausströmende Flüssigkeit gelangt
in die Temperierkammer. ' Ist die Temperatur zu niedrig, so schaltet der Fühler
e ,die Heizung d an. Die durch die Temperierkammer fließende Flüssigkeit
wird infolgedessen erwärmt und gelangt über die Ausgleichskammer zu dem zu temperierenden
Gerät zurück. Hat die durch die Temperierkammer fließende Flüssigkeit und damit
auch der Fühler die gewünschte Temperatur erreicht, dann schaltet der Fühler die
Heizung aus; kühlt infolge des Wärmeverlustes die Flüssigkeit in dem Gerät a unter
die .Solltemperatur ab, dann wird die Heizvorrichtung d wieder eingeschaltet. Es
werden demnach aus der Temperierkammer in die Ausgleichskammer abwechselnd kältere
und wärmere Flüssigkeitsströme hineinfließen, also abwechselnd solche, die über
bzw. unter der gewünschten Solltemperatur liegen. Die in. die Ausgleichskammer f
einfließenden verhältnismäßig kleinen Stöße warmer und kalter Flüssigkeit vermischen
sich mit der in derAusgleichskammer vorhandenen verhältnismäßig großen Flüssigkeitsmenge.
Bei vollkommener Vermischung verhalten sich dann die Temperaturschwankungen in der
Temperierkammer c zu denen in der Ausgleichskammer f reziprok zu den darin enthaltenen
Flüssigkeitsmengen, wobei in erster Annäherung zu der Flüssigkeit noch die während
einer Heiz- bzw. Abkühlperiode hindurchfließende Flüssigkeitsmenge hinzuzuziehen
bzw. abzuziehen ist. Es verhält sich also angenähert die Amplitude der Temperaturschwankungen
in der Temperierkammer zu der Amplitude der Temperaturschwankungen in der Ausgleichskammer
wie das Volumen der Ausgleichskammer abzüglich des Volumens der während der Heiz-
bzw. Abkühlperiode umgewälzten Flüssigkeit zu dem Volumen der Temperierkammer zuzüglich
des Volumens der während einer Heiz- bzw. Abkühlperiode umgesetzten Flüssigkeit.
Da sich das Verhältnis des Volumens der Temperierkammer zuzüglich des genannten
Umwälzvölumens zu dem Volumen der Ausgleichskammer -abzüglich des genannten Umwälzvolumens
beliebig klein machen läßt, so kann man erreichen, daß die Temperaturschwankungen
der aus .der Ausgleichskammer herausgepumpten Flüssigkeit nahezu gleich Null werden,
so daß sich eine beliebig weitgehende Temperaturkonstanz erzielen läßt: Diese Wirkung
wird dadurch verstärkt, @daß die Temperaturschwankungen in der kleinen Temperierkammer
sehr viel häufiger in der Zeiteinheit stattfinden, wodurch sich die nachfolgende
Dämpfung in der Ausgleichskammer und den ebenfalls wärmeträgen Apparateteilen sehr
viel stärker auswirkt.
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Die Einrichtung ist nicht nur für Thermostaten verwendbar, die eine
sieh bei der Arbeit abkühlende Flüssigkeit auf bestimmter Temperatur halten sollen,
sondern auch für solche, bei denen die Flüssigkeit sich bei der Arbeit erwärmen
kann und infolgedessen eine Abkühlung auf eine -gewünschte konstante Temperatur
erforderlich ist. Es muß dann an ;Stelle der Heizvorrichtung eine Kühlvorrichtung
treten.