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Selbsttätige Regelvorrichtung für elektrische Verbraucher Die Erfindung
bezieht sich auf eine selbsttätige Regelvorrichtung für elektrische Verbraucher
mit einer im Verbraucherstromkreis angeordneten Kontaktvorrichtung, die durch zwei
Bimetallstrei.fen beeinflußt wird, von denen Ader eine der Wirkung einer stromdurchflossenen
Heizwicklung ausgesetzt ist und als Au:slösestreifendient, während der andere den
Einflu3 der Raumtemperatur kompensiert.
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Die bekannten selbsttätigen Regelvorrichtungen dieser Art haben verschiedene
Nachteile, die insbesondere mit der gegenseitigen Anordnung der Bimetallstreifen
sowie mit der Anordnung und: Ausbildung der Kontaktvorrichtung zusammenhängen. Die
Kontaktvorrichtung besteht aus offenen Kontakten in einer solchen: Verbindung mit
den Bimztallstreifenl, daß bei ihrer Öffnungs- und Schließbewegung verhältnismäßig
große Kräfte an den Bimetallstreifen auftreten. Beispielsweise ist bei einer bekannten,
Ausführung der eine Konrtiakt an dem einen Bimetallstreifen angeordnet, während
der Gegenkontakt von; einer die Enden der beiden parallel zueinander sich erstreckenden
Bimetallstreifen verbindenden Blattfeder getragen wird, deren Durchbiegung bei einer
Relativbewegung der beidem Bimetallstreifen sich ändert und' dadurch das Öffnen
und Schließen der Kontakte bewirken soll. Bei einen anderen bekannten Ausführung
sind die beiden Bimetall'streifen in paralleler Anordnung an; einem drehbaren Joch
befestigt. Der beheizte Bimetallstreifen stützt sich in der Nähe seines freien Endes
gegen einen, einstellbaren Anschlag, während der unbeheizte Bimetal.lstredfen gegen
eine Kontaktfeder wirkt. Diese bekannten. Vorrichtungen besitzen nicht. die für
manche Verwendungszwecke notwendige Ansprechennpfindlichkeit, Genauigkeit und. Betri.ebs:sicherheit,
da die offenen Kontakte störanfällig sind und unkontrollierbare
Veränderungen
dadurch eintreten können, daß von dem beheizten Bn.mnetallstreifen durch Strahlung
undLeitung eine Wärmeübertagung auf dem unbeheizten Bimetallstreifen und auf die
Kontaktfeder stattfindet.
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Es ist auch bekannt, bei einem selbsttätigen Tomperaturragler für
elektrisch beheizte, Räume als Kontaktvorrichtung einen im Heizstromkreis liegenden
Quecksilberkippschalter zu verwenden, der durch zwei Bimetallstreifen beeinfiußt
wird, von denen, der eines der Wirkung einer vom Heizstrom durchflossenen Heizwicklung
und der ändere der Temperatur des beheizten Raumes ausgesetzt ist. Durch die, Bewegung
des der Temperatur des beheizten Raumes ausgesetzten Bimetallstrei.fe s soll bei
Überschreitung -der vorgeschriebenen Höhe dieser Temperatur der Heizstrom mittels
des Quecksilberkippschalters unterbrochen werden. Der elektrisch beheizte Bimetallstreifen
dient dazu, dien Temperaturspanne, die nötig ist, um den Kippwinkel des Quecksilberkippschalters,
zu überwinden, zu verkleinern, d. h. den Schaltv oirgang zeitlich eher auszulösen.
Durch einstellbare Anordnung des elektrisch beheizten Bimetallstreifens und des
davon gesteuerten Quecksilberkippschalters; ist hierbei die Möglichkeit geschaffen,
die Temperaturgrenze, bei der die Schaltung erfolgt, zu verändern.
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Ausgehend von der eingangs bezeichneten Bauart einer selbsttätigen
Regelvorrichtung und der an sich bekannten Verwendung eines Quecksilberkippschalters
sind nach der Erfindung die Bimetallstreifen der Länge nach hintereinander, mit
ihren freien Enden einander zugewendet angeordnet, wobei der unbeheizte Bimetallstreifen
den Quecksilberkippschalter im Bewegungsbereich des elektrisch beheizten Bimetallstreifens
trägt. Dadurch ergibt sich ein besonders einfacher und übersichtlicher Aufbau der
Regelvorrichtung. Die, geschilderten Nachteile der bekannten Vorrichtungen werden
vermieden. Die neue Anordnung gestattet es, unmittelbar die Leistung eines Verbrauchers
mit größter Empfindlichkeit und Genauigkeit zu regeln. Zugleich ergeben sich einfachste
Möglichkeiten, um die denn Verbraucher zugeführte Euergie feinfühlig und stufenlos
- zwischen Null und eineins Höchstwert einzustellen. Beispielsweise kann zu diesem
Zweck der den Quecksilberkippschalter tragende Bimetallstreifen mit Betzug auf das,
freie Ende; des anderen Bimetallstreifens schwenkbar sein, wobei als Mittel zum
Einstellen des schwenkbaren Bimetallstreifens eine mit einem Hebelarm dieses :Streifens
im Eingriff befindliche drehbare Schnecke dienen kann.
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Eine andere denn gleichen Zweck d'ienend'e, Möglichkeit besteht in
der Anwendung von Mitteln zur Regelung,der elektrischen Beheizung des, einen Bimetallstreifens.
Beispielsweise kann dem Heizwiderstand ein regelbarer zusätzlicher Widerstand im
Haupt- Inder Nebenschluß zugeordnet sein, oder es kann: der Heizwiderstand selbst,
z. B. durch stufenweise Anzapfung, veränderbar- sein. In diesen Fällen bedarf es
keiner gegenseitigen mechanischen Einstesllbarkeit der Bimetallstreifen. Die erstere
Lösung bietet z. B. bei der Vervi"end:ung des Gerätes als. Energieregler für Elektroherde
u. dgl. besonderee Vorteile insofern, als es möglich ist, den zusätzlichen regelbaren
Widerstand räumlich von dem Regler zu trennen, so daß der Widerstand mit seinen
Betätigungsmitteln mit kleinstem Raumbedarf an der Schaltleiste des Elektroherdes
angebracht werden kann, während für die Unterbringung der übrigen Teile des Reglers
jede beliebige andere Stelle, wo genügend Platz ist, gewählt werden kann.
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Im allgemeinen wird es möglich sein, die ge!geinseitigei Abstimmung
der Bimetallstreifen entsprechend den praktisch vorkommenden Bedingungen bei der
Herstellung des Gerätes festzulegen. Es ist jedoch vorteilhaft, Vorkehrungen zu
treffen, daß diese: Abstimmung nachträglich geändert und den besonderen Bedingungen
des Einzelfalles angepaßt werden kann. Zu diesem Zweck ist nach der Erfindung die
wirksame Länge des einen Bimetails.treifens, vorzugsweise des den Quecksilberkippschalter
tragenden unibeheizten Bimetallstreifens, beispielsweise durch gegenseitiges Verschieben
dieses Bimcitallstreifens und seiner Halterung veränderbar. Die Veränderbarkeit
der wirksamen Länge des einen Bimetallstreifens ist auch für dein Fall von Bedeutung,
daß die Regelvorrichtung zum genauen Einstellen und Konstanthalten der Temperatur
eines Wärmet erzeugenden Verbrauchers, z. B. eines Ofens, nutzbar gemacht werden:
sohl. Durch Verändern der wirksamem Länge des Bimetallstreifens kann bei Anordnung
der Regelvorrichtung und des Verbrauchers im selben Temperaturraum der Einfluß der
Schwenkungen der Raumtemperatur auf den Verbraucher ausgeschaltet werden. Wenn durch
gleiche Bemessung der beiden B metallstreifen der Einflluß der Temperaturschwankungen
auf dieRegelvorrichtung kompensliert wird, so beideutet dies, daß der Regler de!m
Verbraucher, z. B. einem elektrischen Ofen, stets dieselbe Leistung zuführt. Bei
konstanter i Raumtemperatur wird daher auch die Ofentemperatur konstant sein, während
bei schwankender Raumtemperatur eine Änderung der Ofentemperatur um den Betrag der
Änderung der Raumtemperatur eintreten. wird. Es steigt und fällt also die Ofentemperatur
in der Änderung der Raumtemperatur. Würde man den zur Kompensation der Raumtemperaturschwankungen
dienenden Bimetallstreifen: ganz weglassen, so würde sich die Ofentemperatur im
umgekehrten Sinne wies die, Raumtemperatur- ändern. Zwischen diesen beiden Fällen
gibt es, eine wirksames Länge des Kompensationsstreifens, bei der der Einfluß der,
umgerbenden Raumtemperatur auf den Verbraucher gänzlich ausgeschaltet ist. Diese
Länge kann erfindungsgemäß eingestellt werden.
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Ausführungsbeispinele sind in der Zeichnung dargestellt.
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Abb. i zeugt schematisch einem. Energieregler, bei dem der denn Quecksilberkippschalter
tragende Bimetallstreifen einstellbar ist;
Abb. 2 zeigt eine schaltungsmäßige
Abwandlung des Reglers nach Abb. i ; Abb. 3 bis 6 zeigen verschiedene Schaltschemen
von Energiereglern, bei denen die Einstellung der zum Verbraucher durchgelassenen
Leistung auf elektrischem Wege erfolgt.
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Bei dem Beispiel nach Abb. i sind' ,in einem räumlich unabhängig von
dem zu steuernden Verbraucher angeordneten Gehäuse G in etwa waagerechter Lage zwei
Bimetallstreifen Bi und B2 ver-
setzt übereinander angeordnet. Der Bimetallstreifen
B1 ist in dem Gehäuse bei P1 befestigt, während der Bimetallstreifen B2 um den Punkt
P2 schwenkbar ist und mit einem Hebelarm A in eine mittels eines Handrades R drehbare
Schnecke; S eingreift, so da.ß der Bim.etallstreifen durch Drehen des Handrades
R in jede, -Schwenklage zwischen x und z eingestellt werden kann. Der Bimeta;llst:reifen
B2 trägt am freien Ende den Quecksilberkippschalter Qu, beistehend aus einem um
den Punkt P3 nach oben kippbaren Halter H und' der eigentlichen Quecksillberschalträhre
mit zwei Kontakten KI und K2, .die im Stromkreis des Verbrauchers liegen. Der eine
Kontakt K2 ist mit. einem dem Bimetallstreifen B1 zugeordneten Heizwiderstand W
verbunden, der entweder, wie Abb. i zeigt, als niederohmiger Widerstand in Reihe
mit dem Verbraucher oder gemäß Abb.2 als hochohmiger Widerstand parallel dazu liegt.
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Die beiden B.imetalistrei en sind in ihrer Bemessung und Anordnung
so zueinander abgestimmt, daß die Schwankungen der Raumtemperatur keinen Einfluß
auf die Temperatur des Verbrauchers haben.
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Würde der Birnetallstreife@n B2 fehlen, so würde die Steuerleistung
und damit die Temperatur des Verbrauchers mit zunehmender Raumtemperatur absinken.
Wird -der B;imetallstreifen B1 durch dein B.imetallutreifen B2 vollkommen auskompe@n@siert,
so daß die Raumtemperatur keinen Einfluß auf d-ie Steuerleistung hat, so addiert
sich bei der meistens gegebenen Anordnung des Verbrauchers und des Energiereglers
in demselben Temperaturraum eine etwa während des Betriebes auftretende Änderung
der Raumtemperatur zur Temperatur des Ve@rbrauchers. Will man den Einflu.ß der Raumtemperatur
bzw. ihrer Änderung auf die Temperatur deis Verbrauchers vollständig ausschalten,
dann darf der Bimetallstreifen BI durch B2 nicht vollständig auskompen,siert sein.
Im allgemeinen muß das Längenverhältnis von BI zu B2 auf den jeweiligen Verbraucher
abgestimmt sein, damit d!ie leitztgenanute Bedingung erfüllt wird. Der, Birnetallstreifen
B2 braucht in seiner Bemessung und Zusammensetzung mit dem Bimeta,llstreifen BI
nicht übereinzustimmen. Er kann, wenn er, aus Material mit größerer Krümmung pro
Grad Temperaturerhöhung als B2 besteht, entsprechend kleiner sein, oder umgekehrt.
Zweckmäßig ist die Länge des einen Bwmetallstreifens veränderbar.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende: Wenn der
Stromkreis des Verbrauchers V geschlossen ist, wird der Bimetallstreifei Bi durch
den Widerstand W erwärmt. Das Ende des Bimetallstreifens, biegt sich nach oben durch,
bis es mit dem Quecksilberkippschalter Qu in Berührung kommt und diesen nach oben
kippt, wodurch die leitende Verbindung der beiden Kontakte K1 und K2 unddamit der
Stromfluß im Verbraucherkreis und in dem Widerstand W unterbrochen wird. Der Bimetallstreifen
kühlt sich ab und biegt sich nach unten zurück, wodurch der Stromkreis mittels des
Quecksilberkippschalteirs wieder geschlossen wird. Danach wiederholt sich das gleiche
Spiel. Das Verhältnis der Stromflußdauer zur Unterbrechungzeit hängt von der Winkeleinstellung
des Bimetallstreifens B2 ab. In der Stellung x des Bimetallstreifens B2 ist die
Unterbrechungszeit gleich unendlich, in der Stellung z gleich Null, so d@aß es möglich
ist, den Energieverbrauch zwischen Null und einem Höchstwert beliebig zu regeln.
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Bei den Ausführungsbeispielen nach den, Abb. 3 bis 6 wird diese Wirkung
unter Verzicht auf die Einstellba.rkeit -des Bimetallstreifens B2 dadurch -erzielt,
daß die Beheizung des Bimetallstreifens BI geregelt wird'. Das geschieht nach Abb.3
und 4 mittels eines zusätzlichen regeilbaren Widerstandes W1. Dieser ist nach Abb.
3 parallel zu dem Heizwiderstand des Bimetallstreifens geschaltet, der seinerseits
mit dem Verbraucher in Reihet angeordnet ist. Nach Abb.4 liegt die Bimetallbeheizung
parallel zu dein Verbraucher, ist aber in Reihe mit dem Regelwiderstand geschaltet.
Die Beeinflussung der Heizung durch den Regelwiderstand erfolgt im umgekehrten Sinne
wie bei. dem Beispiel nach Abb. 3.
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Bei den Beispielen nach Abb. 5 und 6 ist der Heizwiderstand W selbst
mittels eines Stufenschalters veränderbar, so daß ein Regelung in festen Intervallen
möglich ist. Die Schaltungen nach Abb. 5 oder 6 können auch mit dienen nach Abb.
3 oder 4 kombiniert werden.
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Die Beispiele nach Abb. 3 bis 6 können noch dahin weiter ausgebildet
werden, daß die Regelung der Behcizun@g des Bimetallstreifens B1 selbsttätig, z.
B. durch Druck oder mittels eines Temperaturreglers erfolgt.