DE968497C - Temperaturabhaengige UEberwachungseinrichtung - Google Patents

Description

(VWGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 27. FEBRUAR 1958

INTERNAT. KLASSE H 05 b

I8roVIIId/2ih

ist als Erfinder genannt worden

Die Erfindung bezieht sich auf eine temperaturabhängige Überwachungseinrichtung mit einem Überwachungselement, bestehend aus einem zwischen zwei dicht beinander liegenden elektrischen Leitern angeordneten Überwachungsmaterial, das über einen bestimmten Temperaturbereich vorhersehbare Änderungen wenigstens eines Teils seiner elektrischen Eigenschaften aufweist und dadurch die einer Relaisanordnung zugeführte Spannung beeinflußt.

Überwachungseinrichtungen dieser Art können zur Überwachung der Temperatur von temperaturempfindlichen Einrichtungen verwendet werden, wobei das Überwachungselement über eine größere Fläche verteilt angeordnet wird. Damit kann beispielsweise die Temperatur einer Motorwicklung, eines elektrischen Heizkissens usw. überwacht werden. Das Überwachungselement kann auch in dreidimensionaler Anordnung in einem Behälter od. dgl. angeordnet werden, um auf die Temperatur von dessen Inhalt anzusprechen. Beim Überschreiten einer bestimmten Temperatur veranlaßt dann die Relaisanordnung entweder die Abschaltung des Verbrauchers bzw. die Herabsetzung der dem Ver-

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braucher zugeführten Energie oder die Auslösung eines Alarmsignals.

Bei bekannten Einrichtungen dieser Art wird ein temperaturabhängiger Widerstand in wärmeaustauschender Beziehung mit dem zu überwachenden Gegenstand angeordnet. Meist wird dann durch die Änderung des ohmschen Widerstands des temperaturabhängigen Widerstands die einer Relaisanordnung zugeführte Spannung beeinflußt, um das ίο Relais zum Abfallen zu bringen. Viele dieser bekannten Anordnungen haben den Nachteil, daß der temperaturabhängige Widerstand nur eine geringe Ausdehnung besitzt und daher die Temperatur nur an einer Stelle des zu überwachenden Elements prüfen kann. Aber selbst da, wo räumlich ausgedehnte Überwachungselemente verwendet werden, geschieht die Änderung des Widerstands in Abhängigkeit von der Temperatur im allgemeinen so allmählich, daß der Ansprechpunkt nicht mit Sicherao heit festgelegt werden kann und sich daher ein sehr unsicherer Betrieb ergibt.

Dagegen werden bei vorliegender Erfindung räumlich ausgedehnte Überwachungselemente verwendet, die an sich zwar bekannt sind. Diese Überwachungselemente bestehen aus zwei drahtförmigen Elektroden von beliebiger Länge, die durch eine ebenso lange Überwachungsschicht aus einem organischen Stoff, z. B. einem Polyamid, getrennt sind, das bei Temperaturänderung eine ausgeprägte, vorhersehbare und reversible Änderung von gewissen elektrischen Eigenschaften, darunter Widerstand und Impedanz, aufweist. Beispielsweise hat Nylon, ein typisches Polyamid, einen Widerstands-Temperaturkoeffizienten von solchem Verlauf, daß es bei Temperaturen in der Größenordnung von 38⁰ C für alle praktischen Zwecke ein Isolator ist, während es bei einer auf einen vorbestimmten Wert erhöhten Temperatur zwischen seinen Elektroden einen beträchtlichen Strom leiten wird. Die Änderung kann z. B. dazu dienen, die einem Relais zugeführte Spannung zu beeinflussen.

Die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein organisches Überwachungsmaterial, insbesondere ein Polyamid, z. B. Nylon, Verwendung findet, bei welchem sich nicht nur der Wirkwiderstand, sondern auch der kapazitive Blindwiderstand in Abhängigkeit von der Temperatur ändert, und daß die Überwachungseinrichtung eine Induktivität und eine Kapazität enthält, die zusammen mit der Kapazität des Überwachungselements einen Resonanzkreis bilden, der beim Überschreiten einer bestimmten Temperatur infolge der Scheinwiderstandsänderung des Überwachungsmaterials so stark verstimmt und gedämpft wird, daß die Relaisanordnung abfällt.

Die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung hat gegenüber früher bekannten Einrichtungen ähnlicher Art den Vorteil einer großen Empfindlichkeit. Sie spricht auf Temperaturänderungen selbst eines kleinen Stücks der Gesamtlänge eines solchen temperaturempfindlichen Elements an. Ferner ist der Ansprechbereich sehr klein, so daß ein sicheres und plötzliches Abschalten beim Überschreiten einer genau festlegbaren Temperatur erreicht wird.

Beispielsweise Ausführungen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin ist

Fig. ι ein Teilschnitt eines temperaturempfindlichen Überwachungselements der erwähnten Art,

Fig. 2 eine Kurvenschar, die in Abhängigkeit von der Temperatur die Änderung des Gleichstromwiderstandes R_DC, des Wechselstromwiderstands R_AC, der kapazitiven Reaktanz X_c und der Impedanz Z eines 60 m langen Stückes eines temperaturempfindlichen Elements der erwähnten Art darstellen,

Fig. 3 eine Schaltung, bei welcher die Schaltvorrichtung in einem beide Elektroden der temperaturempfindlichen Einrichtung enthaltenden Resonanzkreis angeordnet ist,

Fig. 4 einen Überwachungskreis, bei welchem eine zyklische Überhitzungskontrolle vorgesehen ist,

Fig. 5 eine Schaltung unter Verwendung eines thermischen Glimmschalters an Stelle eines elektromagnetischen Relais,

Fig. 6 und 7 Schaltungen, bei welchen der Verbraucher eine der Elektroden des temperaturempfindlichen Elements bildet, und

Fig. 8 eine Schaltung, bei der die Schaltvorrichtung ein Signal auslöst, um die Temperatursteige- go rung eines Gegenstandes oder einer Stoffmasse zu melden.

Wie die Ausführungsbeispiele zeigen, umfassen die Überwachungsschaltungen ein temperaturempfindliches Element, einen Schalter zur Überwachung eines Belastungskreises und Mittel, wie z. B. eine elektromagnetische Spule, .eine Glimmentladungseinrichtung od. dgl., zur Betätigung dieses Schalters. Der Verbraucherkreis kann einen Motor, ein Motoranlaßrelais, eine Heizwicklung od. dgl.-oder irgendeine andere elektrisch betriebene Einrichtung enthalten. In manchen Anlagen muß die Überwachung auf den anormalen Temperaturanstieg hin den Verbraucherkreis selbst abschalten, wie im Falle des Schutzes von Motor- oder Generatorwicklungen oder des Schutzes eines elektrischen Heizkissens od. dgl. gegen Schmortemperaturen. In anderen Fällen kann es erwünscht sein, z.B. ein Warnsignal oder eine Kühl- oder Ventilationseinrichtung in Gang zu setzen, falls die Lufttemperatür eines Behälters oder die Innentemperatur einer Materialmasse auf einen vorbestimmten Punkt ansteigt. In jedem Falle wird die temperaturempfindliche Einrichtung im Wärmeaustausch mit dem zugehörigen Gegenstand oder der Ausrüstung eingebaut.

Ein typisches temperaturempfindliches Element zur Verwendung bei den im folgenden beschriebenen Schaltungen besteht nach Fig. 1 aus einer flexiblen Isolierseele oder Litze 10, die mit einer bandartigen Elektrode 11 bewickelt ist. Über dieser Elektrode und in inniger Flächenberührung mit ihr befindet sich eine dünne Überwachungsschicht 12 aus einem organischen Stoff, z. B. Nylon, der bei Temperaturen zwischen 27 und 38⁰ C einen iolchen spezifischen Widerstand besitzt, daß er für

alle praktischen Zwecke ein Isolator ist, während bei den doppelten Temperaturen und darüber sein Widerstand und die Impedanz so weit absinken, daß bei den üblichen Haushaltsspannungen von 115 V Wechselstrom oder Gleichstrom eine erhebliche Stromleitung eintritt. Auf die Überwachungsschicht ist mit enger Flächenberührung eine zweite Elektrode 14 dicht aufgewickelt, die sich in gleicher Länge wie die erste erstreckt. Eine äußere Decklage 15 aus geeignetem Isolierstoff vervollständigt die Anordnung. Ein temperaturempfmdliches Element dieser Bauart kann in jeder gewünschten Länge hergestellt werden und besitzt in handelsüblicher Form einen größten Durchmesser in der Größenordnung von 0,25 cm.

Fig. 2 zeigt die Änderungen des Gleichstromwiderstands R_DC, des Wechselstromwiderstands R_AC, des kapazitiven Blindwiderstands X_c und der Impedanz Z der Nylonüberwachungsschicht eines 60 m langen Stückes eines Überwachungsdrahtes, wie er zur Verwendung in Heizkissen u. dgl. hergestellt wird. Wie ersichtlich, sinkt über einen Bereich von 24 bis 124⁰ C der Gleichstromwiderstand der Überwachungsschicht von etwa io⁹ Ohm auf etwa 6000 Ohm, während der Wechselstromwiderstand von etwa 3 Megohm auf etwa 4000 Ohm und die Impedanz von etwa 200000 Ohm auf etwa 4000 Ohm abfällt. Wie man sieht, ist in dem Bereich, in dem die Heizkissenüberwachung arbeiten soll, noch ein genügender Impedanzabfall zu verzeichnen. Wie ferner erkennbar ist, bleibt die Neigung der Kurven bei 124⁰ C nach abwärts gerichtet. Das Überwachungselement läßt sich also auch bei noch höheren Temperaturen verwenden, die natürlich unter dem Erweichungspunkt von Nylon liegen, der über 260⁰ C liegt.

Es ist vorgesehen, die Überwachungsschaltung mit Wechselstrom zu betreiben, und zwar wegen der überlegenen Ansprechcharakteristik, die sich aus der Verwendung von Resonanzkreisen ergibt, die so ausgelegt werden können, daß sie den gewünschten Überwachungseffekt innerhalb eines verhältnismäßig engen Temperaturbereiches erzeugen. Dies bedeutet jedoch nicht, daß Gleichstrom nicht anwendbar ist, da die Kurven der Fig. 2 zeigen, daß Nylon bei 124⁰ C einen verhältnismäßig niedrigen Gleichstromwiderstand besitzt. Bei Überwachungstemperaturen über 124⁰ C kann die Stromleitung durch die Überwachungsschicht bei normalen Spannungen leicht zur Erzeugung eines wirksamen Nebenschlusses ausgenutzt werden, beispielsweise um die Energie einer Relaiswicklung herabzusetzen und den Relaisanker zum Abfall zu bringen.

Fig. 3 zeigt eine temperaturabhängige Überwachungsanordnung unter Verwendung des in Verbindung mit Fig. ι und 2 beschriebenen Überwachungselements. Das im folgenden mit 20 bezeichnete temperaturempfindliche Element steht im Wärmeaustausch mit dem Verbraucher 21, der irgendeine elektrisch betriebene Einrichtung sein kann. Es ist unabhängig von dem Verbraucher 21, und die Elektroden 11, 14 dieses Elements sind in Reihe mit der Wicklung 33 eines Relais 34 geschaltet. Die Wicklung hat bekannte Anzug- und Abfallspannungswerte. Wenn die Wicklung erregt wird, zieht der Kern 24 den Anker 36 entgegen einer Feder an, um die in Reihe mit dem Verbraucherkreis liegenden Kontakte 37 zu überbrükken. Ein Begrenzungswiderstand 35 stellt eine normale Betriebsspannung her, die etwas unterhalb der Anzugsspannung der Wicklung liegt, wobei der Widerstand in dem Haltekreis für das Relais liegt. Da die Kontakte 37 normalerweise offen sind, ist ein von Hand bedienbarer Schalter 30 vorgesehen, um den Kreis der Relaiswicklung zu Beginn des Betriebes zu schließen. Ähnlich ist ein Handschalter 31 vorgesehen, der das Relais 34 kurzschließt, um die Erregung der Relaiswicklung im Bedarfsfalle zu unterbrechen. In Reihe mit der Wicklung 33 des Relais 34 liegt eine Kapazität 32. Diese Reihenschaltung Induktivität—Kapazität bildet einen Resonanzkreis, der eine induzierte Spannung von wesentlich höherem Wert als die Eingangsspannung erzeugt. Bei der üblichen Netzspannung von 115 V, 60 Hz, kann die Resonanzspannung in der Größenordnung von 150 V liegen. In einem solchen Kreis wird das Relais so gewählt, daß es bei einer etwas geringeren Spannung, z. B. 130 V, anzieht, während es abfällt, wenn die Impedanzänderung der Überwachungsschicht den Überwachungskreis belastet und den Scheitel der induzierten Spannung abflacht. Als Folge dieser Impedanzänderung und der sich ergebenden Verstimmung des Resonanzkreises kann die an der Relaiswicklung verfügbare Spannung in der Größen-Ordnung von 75 V sein, was ausreicht, um den Anker abfallen zu lassen. In dem Kreis nach Fig. 3 stellt der Widerstand 35 die induzierte Spannung auf eine gewünschte Haltespannung für die Wicklung, z. B. 130 V, ein. Der Belastungskreis wird an das Netz geschaltet, wenn der Anker 36 die Kontakte 37 überbrückt, und bleibt eingeschaltet, bis ein Stück der Überwachungsschicht 12 auf den Überwachungswert der Temperatur ansteigt, bei welchem der sich ergebende Abfall des Blindwiderstands und der Stromfluß zwischen den Leitern 11 und 14 den Resonanzkreis so belastet und verstimmt, daß dieser von der Resonanzlage abweicht. Dies hat zur Folge, daß der Resonanzscheitel sich bis unter die Haltespannung des Relais abflacht, so daß dieses abfällt.

Typische Kreiskonstanten für die Schaltung nach Fig. 3 sind 90000 Ohm Reaktanz für Wicklung 33, o,i μΈ für Kondensator 32 und weniger als 500 Ohm für jede Elektrode 11 und 14. Der Widerstand 35 kann in der Größenordnung von 12000 Ohm sein. Die Schaltung der Fig. 3 ist völlig fehlersicher, da bei Kurzschließung des Kondensators 32 der Kreis aus der Resonanzlage gebracht wird und daher das Relais 34 abfällt. Es ist ferner festzustellen, daß, wenn man den Schalter 30 absichtlich festhält, um die Überhitzungsüberwachung zu. umgehen, der Widerstand 35 in Reihe mit dem Verbraucher liegt und daher den Strom in dem Verbraucherkreis herabsetzt. Der Widerstand 35 kann in bezug auf den Verbraucher so bemessen werden, daß er den Ver-

braucher für den beabsichtigten Zweck unwirksam macht.

Fig. 4 ist eine Abänderung der Fig. 3, um eine zyklische Überwachung zu schaffen, bei welcher das Verbraucherrelais bei einem Überhitzungszustand abfällt und wieder anzieht, wenn die temperaturempfindliche Einrichtung auf normale Temperatur zurückkehrt. Ein Resonanzkreis, der die Elektroden 11 und 14 in Reihe mit dem Drosselspulenrelais 34 und dem Kondensator 32 enthält, erzeugt eine induzierte Spannung, die so hoch ist, daß sie das Relais betätigt und den Anker 36 zur Überbrückung der Kontakte 37 des Verbraucherkreises veranlaßt. Wenn die Impedanz der Überwachungsschicht 12 bei steigender Temperatur abnimmt, vermindert die sich ergebende Belastung und Verstimmung des Resonanzkreises den Spannungsscheitel auf einen Wert, der nicht mehr ausreicht, um das Relais festzuhalten, worauf der Anker 36 durch seine Federvorspannung von den Kontakten 37 abgeht. Der Überwachungskreis ist so mit Masse verbunden, daß eine Wiederherstellung der Resonanz bei der Temperatursenkung der Überwachungsschicht die Relaiswicklung wieder bis auf den Anzugwert erregt. Ein Handschalter 38 kann vorgesehen werden, um den Verbraucher von Hand von der Kraftstromquelle abzuschalten. Die Schaltung der Fig. 5 verwendet ein Glimmentladungsrelais 40 an Stelle des oben beschriebenen elektromagnetischen Relais und erfordert daher eine getrennte Reaktanz, wie die Drossel 41 mit 75 Henry, die in Reihe mit den Elektroden 14 und 11 liegt, sowie den Kondensator 42 mit 0,1 μ F. Das Relais besteht aus einer gasgefüllten Hülle 43, in der eine Entladungselektrode 44, eine Bimetallelektrode 45 mit einem Kontakt 46 und ein mit dem geerdeten Leiter des Netzes verbundener fester Kontakt47 eingeschlossen sind. Wenn die Bimetallelektrode kalt ist, zieht sich ihr Kontakt 46 von dem festen Kontakt 47 zurück und öffnet den Verbraucherkreis. Das Bimetall muß daher auf eine Temperatur gebracht werden, die so hoch ist, daß die Kontakte zur Berührung kommen, und es muß auf dieser Temperatur gehalten werden, um den Verbraucherkreis geschlossen zu erhalten. Die erforderliche Temperatur kann durch eine Glimmentladung zwischen den Elektroden 44 und 45 erreicht werden. Wie ersichtlich, wird die Überwachung des Verbrauchers 21 durch Überwachung der Spannungsgrenze der Elektrode 44 bewirkt. Vorteilhafterweise wird dies dadurch erreicht, daß man diese Elektrode in einen Resonanzkreis schaltet, • in welchem die induzierte Spannung bei Resonanz die Entladung bewirkt und aufrechterhält. Der Überwachungskreis wird in Tätigkeit gesetzt, indem man den normalerweise offenen Schalter 48 schließt, wodurch der Stromkreis von der Kraftstromquelle über die Elektrode 11, den Kondensator 42, die Elektrode 14, die Drossel 41 und den Schalter 48 geschlossen wird. Die Konstanten des Kreises sind so gewählt, daß eine Scheitel-Resonanzspannung von 150 V bei einem Eingang von 115 V, 60 Hz, erzeugt wird. Die mit der Drosselspule 41 verbundenen Elektroden 44 und 45 befinden sich dann an der Resonanzspannung, und zwischen ihnen tritt die Entladung ein. Nach einer gewissen Zeitspanne wird sich die Bimetallelektrode 45 bis zu einem Punkt erwärmen, bei welchen ihr Kontakt den festen Kontakt 47 berührt und den erwähnten Verbraucherkreis schließt. Das Schließen des Verbraucherkreises kann durch eine Neonlampe 50 angezeigt werden, die über den Bimetallstreifen 45 und die Kontakte 46, 47 mit dem Netz verbunden ist. Wenn die Neonlampe aufleuchtet, kann der Schalter 48 losgelassen werden. Solange wie die Lampe 50 aufleuchtet, ist der Bedienungsmann der Schaltung unterrichtet, daß der Verbraucher 21 an das Netz geschaltet ist.

Die Resonanz wird so lange aufrechterhalten, wie die Temperatur der Überwachungsschicht 12 sich wesentlich unterhalb des Überwachungspunktes befindet. Sollte indessen ihre Temperatur so weit ansteigen und in Verbindung damit die Impedanz sich entsprechend so weit vermindern, daß durch die Überwachungsschicht zwischen den Elektroden 11 und 14 eine Stromleitung eintritt, dann wird der Kondensator 42 wirksam überbrückt, und die Resonanzspannung wird von ihrem Scheitelwert auf einen Wert abfallen, der nicht mehr ausreicht, um den Glimmentladungsschalter im gezündeten Zustand zu halten. Nach einer Zeitspanne werden durch Abkühlung des Bimetallelements 45 die Kontakte 46 und 47 außer Berührung kommen, und der Verbraucherkreis wird unterbrochen. Wie ersichtlich, bewirkt das Glimmrelais eine Überhitzungsüberwachung mit Aussperrung, da der Resonanzkreis sich nicht selbst wiederherstellt, wenn die Temperatur der Überwachungsschicht auf den normalen Wert zurückkehrt. Der Verbraucherkreis kann nur durch erneutes Schließen des Schalters 48 wieder eingeschaltet werden und bleibt nach dem Loslassen dieses Schalters nur dann eingeschaltet, wenn die Temperatur der Überwachungsschicht genügend weit unter die Abschalttemperatur abgesunken ist. Wenn der Verbraucher 21 von Hand abgeschaltet werden soll, braucht nur der normalerweise offene Schalter 51 geschlossen zu werden, der die Drosselspule 41 überbrückt und den Resonanzkreis wirksam unterbricht. Offensichtlich ist die Fehlersicherheit bei Unterbrechung oder Kurz-Schluß irgendeines Teiles des Überwachungskreises gegeben. Solange der Zustand andauert, der die hohe Temperatur erzeugt, wird die Überwachungseinrichtung den Verbraucherkreis öffnen, sobald die Temperatur der Überwachungsschicht auf den Punkt ansteigt, bei welchem die Abschaltung gewünscht wird. Als Schutz gegen den Versuch des Benutzers, die Überwachung zu umgehen, indem er den Schalter 48 von Hand geschlossen hält, ist ein Widerstand 52 vorgesehen, der in Reihe mit dem Verbraucher liegt, wenn der Schalter 48 geschlossen ist. Der Widerstand 52 soll viel größer sein als der Verbraucherwiderstand, so daß der. Strom in dem Verbraucherkreis so weit herabgesetzt wirdf daß im Verbraucher keine wesentliche Temperaturerhöhung entstehen kann. Bei einem elektrischen

Heizkissen, wo der Verbraucher den Heizdraht bildet, wird dieser etwa 60 Ohm haben und der Widerstand 52 in der Größenordnung von 30000hm liegen.

Die genaue Natur des Verbrauchers 21 der oben beschriebenen Schaltungen wurde absichtlich unbestimmt gelassen, sp daß er.ejbi anderes Relais, einen Motoranlaßschalter oder irgendeine Einrichtung oder Maschine darstellen kann, die elektrischen

if Strom innerhalb der Belastbarkeit der betreffenden Überwachungsrelais aufnimmt. Der Verbraucher als solcher braucht nicht für den Temperaturanstieg verantwortlich zu sein oder wird es meistens nur indirekt sein.

Die Schaltungen nach Fig. 6 und 7 sind typische Beispiele für die Anwendung der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung als Überhitzungsschutz für elektrische Heizkissen od. dgl. Bei jeder dieser Schaltungen wird der innere Leiter 11 des temperaturempfmdlichen Elements als Heizdraht für das Kissen benutzt, und er stellt daher den Verbraucher dar, während der äußere Leiter 14 der Signaldraht ist. Der Strom des Heizdrahtes des Kissens wird normalerweise in Abhängigkeit von der Raumtemperatur durch eine zyklische Überwachungseinrichtung 60 überwacht. In einem Heizkissen wird das kombinierte, temperaturempfindliche und heizende Element 20 vorzugsweise in einer Reihe von Windungen über die zu erhitzende Kissenfläche verteilt. Wie dargestellt, ist das elektrische System in dem Kissen B durch den Vielfachstecker

61 an das Überwachungssystem anzuschließen, das in einem geeigneten (nicht dargestellten) Überwachungskasten untergebracht sein kann. Der Stecker P bildet die Verbindung zu der Kraftstromquelle, z. B. zu dem üblichen Stromversorgungsnetz mit 115 V, 60 Hz. In Fig. 6 ist der Verbraucherleiter 11, wie dargestellt, in zwei Abschnitten angeordnet, die parallel an die äußere Stromquelle anzuschließen sind. Der Widerstand des Verbraucherkreises wird in der Größenordnung von 60 Ohm sein. Der äußere Leiter ist der Signaldraht für den Überhitzungsschutz, und die Überwachungsschicht kann ein Film von 0,15 mm eines der in der erwähnten deutschen Patentschrift 958 945 angeführten organischen Stoffe, vorzugsweise Nylon, sein. Der Überhitzungsschutz wird durch Ausnutzung der Impedanzänderung des organischen Stoffes als die bei der Überwachungstemperaturgrenze ansprechende elektrische Eigenschaft erzielt und durch das Abschaltrelais 62 durchgeführt. Die zyklische Überwachung, die auf Raumtemperatur anspricht, wird durch den Bimetallschalter 63 bewirkt, der einen passenden äußeren Einstellknopf 64 besitzt. Die Erregungswicklung des Relais 62 ist an eine Impedanzbrücke angeschlossen, die aus dem Kondensator 65 mit 0,1 [iF in einem Resonanzkreis mit einer Drossel 66 von 75 Henry besteht, wobei die beiden anderen Brückenzweige die Widerstände 67, 68 von je etwa 6800 Ohm sind. Die Wicklungsimpedanz des Relais

62 soll in der Größenordnung von 90000 Ohm liegen. Die induzierte Spannung des Resonanzkreises, die an dem Relais 62 verfügbar ist, beträgt annähernd 130 V. Dieses Relais wird etwas unterhalb dieser Grenze anziehen, jedoch bei etwa 75 V abfallen. Angenommen, daß die Überwachungseinrichtung 60 eine Erwärmung verlangt und ihre Kontakte geschlossen sind, kann dem Heizkissendraht 11 Strom zugeführt werden, indem der normalerweise offene Schalter 70 momentan geschlossen wird. Dadurch wird der Resonanzkreis von der Kraftstromquelle über den Signaldraht 14 hergestellt, der in diesem Falle vorzugsweise einen Widerstand von etwa 400 Ohm besitzt und in der Mitte zwischen der Spule 66 und dem Kondensator 65 in Reihe mit dem Resonanzkreis liegt. Die sich ergebende induzierte Spannung wird das Relais 62 erregen, so daß es seine Kontakte 72 überbrückt und den Arbeitskreis für den Heizdraht schließt. Die Widerstände 67, 68 mit 6800 Ohm bilden einen Spannungsteiler, so daß beim Auftreten eines vollständigen Kurzschlusses an den Enden der Leiter 11, 14 bei eingeschaltetem Relais 62 die Spannung in der Relaisspule etwa auf die halbe Netzspannung absinken und darauf das Relais abfallen und den Verbraucherkreis öffnen würde. Bei normalem Betrieb werden sowohl der Resonanzkreis als auch der Verbraucherstromkreis durch die Relaiskontakte 72 hergestellt. Der Widerstand 71 zur go Spannungsbegrenzung befindet sich jetzt in dem Resonanzkreis, welcher die Haltespannung des Relais erzeugt. Die Neonlampe 73 wird über einen Kreis erregt, der einen Widerstand 74 von 200 000 Ohm enthält, und zeigt an, daß das Heizkissen in Betrieb ist. Das Heizkissen wird dann in Betrieb bleiben, wobei es nur dem periodischen Zyklus des Thermostaten 63 unterworfen ist, solange wie die Temperatur der Überwachungsschicht 12 unter der Abschalttemperatur bleibt. Die Resonanz des Überwachungskreises wird durch den Betrieb des Thermostaten 63 nicht beeinträchtigt, und das Relais 62 bleibt angezogen. Ein Temperaturanstieg der Überwachungsschicht ist begleitet von einem Abfall der Impedanz in dem Bereich der Temperaturerhöhung (vgl. Fig. 2), wodurch der Überwachungskreis belastet und außer Resonanz gebracht wird. Infolge der Verstimmung wird die Spannung an dem Relais 62 unter den Wert absinken, der erforderlich ist, um es zu halten, und uo der Verbraucherkreis wird unterbrochen. Der normale Betrieb kann wiederhergestellt werden, indem man den Schalter 70 erneut anschließt, vorausgesetzt jedoch, daß die -Temperatur der thermostatischen Vorrichtung genügend unter die Überwachungsgrenze gefallen ist. Um den Verbraucherkreis absichtlich zu öffnen, ist ein normalerweise offener Schalter 75 vorgesehen, der das Relais 62 überbrückt. Wenn der Schalter 75 geschlossen ist, wird die Erregung der Relaiswicklung unterbrochen, und die Relaiskontakte 72 werden geöffnet. Es wird darauf hingewiesen, daß ein Fehler irgendeines Teiles des Überwachungskreises die Erregung der Relaiswicklung 62 durch Beseitigung der Resonanz unterbrechen wird. Der Widerstand 71, der in Reihe mit dem Verbraucherdraht 11

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liegt, wenn der Schalter 70 von Hand geschlossen wird, bewirkt eine Herabsetzung des Stromes in dem Verbraucherleiter in solchem Ausmaß, daß keine nennenswerte Erhitzung des Kissens eintreten würde, selbst wenn man den Schalter 70 dauernd' geschlossen hielte, um eine Umgehung des" Überwachungskreises zu versuchen.

Fig. 7 zeigt eine zyklische Überhitzungsüberwachung. Der innere Leiter 11 des thermostatischen Elements umfaßt die Heizelektrode für das Kissen. Wie in Fig. 6 ist die Heizelektrode 11 an die Kraftquelle über den thermostatischen zyklischen Schalter 60 und ein Relais 80 geschaltet, dessen Anker in bezug auf einen Kontakt 82 durch eine Feder 83 od. dgl. normalerweise offen gehalten wird. Die Wicklung des Relais 80 liegt in Reihe mit dem Signalleiter 14 und der Kapazität 84. Die Reaktanz der Relaiswicklung und die Impedanz des Kondensators sind so abgestimmt, daß sie bei normaler Temperatur der Überwachungsschicht 12 in Resonanz sind. Ein von Hand bedienbarer Schalter 85 stellt anfangs den Resonanzkreis her, worauf die induzierte Scheitelspannung an dem Relais 80 den Anker anzieht, so daß er mit dem Kontakt 82 in Berührung kommt und den Verbraucherkreis schließt. Die Neonlampe 86 wird an die Kraftquelle angeschlossen, wenn das Relais 'anzieht, und zeigt an, daß das Kissen eingeschaltet ist. Wenn irgendein Punkt des Kissens überhitzt wird, so daß die Temperatur der Überwachungsschicht 12 auf einen festgelegten Wert ansteigt, wird die sich ergebende Belastung und Verstimmung des Resonanzkreises die Spannung an dem Relais 80 bis unter die Haltegrenze vermindern, und der Anker wird von seinem zugehörigen Kontakt abgezogen, wodurch der Kreis zu der Heizelektrode 11 unterbrochen und gleichzeitig die Glimmlampe 86 zum Erlöschen gebracht wird.

Fig. 8 ist ein typisches Beispiel für einen Alarmkreis und wurde absichtlich gewählt, um eine An- ■"' lage zu zeigen, bei welcher der Verbraucher nur aus einem Signal 5" besteht, das in Tätigkeit gesetzt wird, wenn die Überwachungsschicht 12 des temperaturempfindlichen Elements 20 eine vorbestimmte Temperatur erreicht. Das Element 20 kann z. B. um die Wände eines Raumes oder Trockenofens verlegt oder in einem Kohlenhaufen oder Getreidebehälter angeordnet sein, um auf den Temperaturanstieg darin anzusprechen. Das Drosselrelais 90 und der Kondensator 91 liegen in einem die Windungen 11 und 14 enthaltenden Reihenresonanzkreis. Das Relais 90 wird durch Gewicht abfallen, wenn seine Erregung unter seine Haltegrenze sinkt, und sein Anker 92 wird dann die Kontakte 93 überbrücken und das Signal 5" erregen. Der Stromkreis wird anfänglich durch Schließen eines Handschalters 94 hergestellt, worauf die induzierte Spannung des Resonanzkreises den Relaisanker anziehen und den Signalkreis öffnen wird. Solange wie die Temperatur der Überwachungsschicht in dem normalen Bereich bleibt, ist der Kreis in Resonanz, und das Relais 90 hält sich. Wenn die Temperatur der Überwachungsschicht auf einen bestimmten Wert ansteigt, wird der Resonanzkreis so sehr belastet und verstimmt, daß der Kreis außer Resonanz gelangt, und die Spannung an dem Relais 90 wird unter den Haltewert abfallen und so den Signalkreis schließen.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Temperaturabhängige Überwachungseinrichtung mit einem Überwachungselement, das aus einem zwischen zwei dicht beieinanderliegenden elektrischen Leitern angeordneten Überwachungsmaterial besteht, das über einen bestimmten Temperaturbereich vorhersehbare Änderungen wenigstens eines Teils seiner elektrischen Eigenschaften aufweist, wodurch die einer Relaisanordnung zugeführte Spannung beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein organisches Überwachungsmaterial, insbesondere ein Polyamid, z. B. Nylon, Verwendung findet, bei welchem sich nicht nur der Wirkwiderstand, sondern auch der kapazitive Blindwiderstand in Abhängigkeit von der Temperatur ändert, und daß die Überwachungseinrichtung eine Induktivität (33; 41; 66; 80; 90) und eine Kapazität (32; 42; 65; 84; 91) enthält, die zusammen mit der Kapazität des Überwachungselements (11, 12, 14) einen Resonanzkreis bilden, der beim Überschreiten einer bestimmten Temperatur infolge der Scheinwiderstandsänderung des Überwachungsmaterials so stark verstimmt und gedämpft wird, daß die Relaisanordnung abfällt.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung eine Wicklung mit merklicher Induktanz aufweist, die mit einem Kondensator in Reihe liegt und mit diesem einen Resonanzkreis bildet, wobei die Leiter und das Überwachungsmaterial in bezug auf diesen Resonanzkreis so angeordnet sind, daß dieser je nach dem Temperaturzustand des Überwachungsmaterials in oder außer Resonanz gebracht wird, so daß die Relaisanordnung erregt wird, wenn dieser Kreis in Resonanz, dagegen nicht erregt wird, wenn der Kreis außer Resonanz ist,
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch ge- no kennzeichnet, daß die Relaisanordnung ein Glimmröhrenrelais mit Elektroden aufweist, die die Induktanzwicklung überbrücken, wobei eine Entladung herbeigeführt wird, wenn der Kreis in Resonanz ist, und daß eine der Elektroden ein Bimetall-Schaltelement bildet, das von der Entladung erwärmt und dadurch betätigt wird.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung eine an die Energiequelle geschaltete Impedanzbrücke aufweist und zwei Zweige dieser Brücke zwei Widerstände enthalten, während die beiden anderen Zweige in Reihe eine Reaktanz, einen der beiden Leiter und einen Kondensator aufweisen, und daß die Relaisanordnung zwischen

   den gemeinsamen Punkt der Widerstände und eine Klemme des einen der beiden Leiter geschaltet ist.
5. 5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Leiter auch ein Element des Verbrauchers bildet.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 436 009, 590 714, 172, 637 009; britische Patentschriften Nr. 453 929, 499 219, 128;

   USA.-Patentschriften Nr. 1934 531, 2 023 118,

   2413 125.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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