EP1251718A2 - Elektrische, explosionsgeschützte Heizung, insbesondere zur Innenraumbeheizung eines Instrumenten-Schutzschranks - Google Patents

Elektrische, explosionsgeschützte Heizung, insbesondere zur Innenraumbeheizung eines Instrumenten-Schutzschranks Download PDF

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EP1251718A2 EP02003944A EP02003944A EP1251718A2 EP 1251718 A2 EP1251718 A2 EP 1251718A2 EP 02003944 A EP02003944 A EP 02003944A EP 02003944 A EP02003944 A EP 02003944A EP 1251718 A2 EP1251718 A2 EP 1251718A2
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    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0202—Switches
    • H05B1/0205—Switches using a fusible material

Definitions

  • the invention relates to an electrical, explosion-proof heater, in particular for interior heating of an instrument protection cabinet the preamble of claim 1.
  • a known, generic heater (DE 38 14 145 C2) includes one Radiator with a receiving opening, a heating element and one in series switched overtemperature protection with a certain response temperature, wherein the heating element is inserted and potted in the receiving opening is.
  • the heating element and the overtemperature protection connected in series are via electrical connection lines with a temperature controller connected to which an ambient temperature sensor as an actual value transmitter connected.
  • Such heaters must be adapted to the specific conditions of use and dimensioned so that in a temperature-controlled operation by the explosion protection does not exceed the specified limit temperatures become.
  • Boundary conditions are particularly in the case of overshoot temperature control without additional measures impermissible overheating on the heating cannot be excluded.
  • the electrical heating circuit So far reversible switching elements are used as overtemperature fuses, which can be reset after a response in their safety function are. Hand-changeable fuses are also known.
  • the object of the invention is to propose measures, with which such Complete replacement for the heater is usually avoidable.
  • a fuse temperature sensor is in the area of the fuse arranged and poured into the receiving opening.
  • the Fuse temperature sensor is with connection cables with the temperature controller connected. With this fuse temperature sensor the current Fuse temperature for comparison with one in the temperature controller determined switching temperature can be determined. This switching temperature is selected so that it is at a sufficient safety-temperature gap is below the response temperature of the fuse.
  • the temperature controller is designed to operate in a temperature range below the specified and can be determined with the fuse temperature sensor Switching temperature in the usual way in a first control algorithm including the ambient temperature sensor as an actual value transmitter is working. Reaching and / or exceeding this predetermined changeover temperature is used by the temperature controller by evaluating the sensor values of the fuse temperature sensor, whereupon the temperature controller in switches another second control algorithm and to protect the The fuse regulates the heating power of the heating element. After one then falling below the changeover temperature, if necessary with a shortfall distance that can be specified in the control algorithm then the temperature controller switches back to the first control algorithm.
  • the switchover temperature should be chosen so that even if the temperature is unfavorable Conditions, for example if the temperature control overshoots according to the first control algorithm during an initial heating phase with the temperature not yet settled, the response temperature the fuse due to the limitation of the heating power of the heating element is certainly not achieved.
  • the arrangement according to the invention can preferably in a radiator known per se can be installed, the elongated Body with an axial receiving space and radially protruding heating fins is trained.
  • Such a radiator according to claim 3 is preferred for good heat conduction made of metal. To do this, it is known to the radiator as a whole to produce as a cast part or as described in DE 38 14 145 C2, to produce the slats separately and to attach them to a base body.
  • a cost-effective fuse temperature sensor NTC resistor can be used.
  • the changeover temperature in the control circuit is sufficient to specify firmly.
  • the switching temperature on Temperature controller is adjustable. Even with such an adjustable switchover temperature becomes the overriding safety function of the cast The fuse has not been touched.
  • control algorithms can be predefined for normal applications become. According to claim 6, it is possible for further adjustments expedient, the control algorithm for the temperature range below the changeover temperature and / or the control algorithm for the range above the changeover temperature to make adjustable.
  • This heater comprises a radiator 2 with a Receiving opening 3, with the radiator 2 as an elongated body an axial receiving space as a receiving space opening and with radially protruding Heating fins 4 is formed.
  • the radiator 2 can be cast from metal, for example.
  • the electrical, explosion-proof heater 1 further includes a heating element 5 and a series-connected fuse as overtemperature protection 6 with a certain response temperature.
  • the heating element 5 and the overtemperature fuse 6 are in the receiving opening 3 used and cast there by means of a casting compound 7.
  • the single figure also shows that the heating element 5 with the overtemperature protection 6 connected in series via electrical Connection lines 8, 14 is connected to a temperature controller 9 which is also connected to an ambient temperature sensor 10 as an actual value transmitter is.
  • the fuse temperature sensor 11 With the fuse temperature sensor 11, the current temperature of the Overtemperature fuse 6 for a comparison with a predetermined changeover temperature can be determined, the changeover temperature with a Safety temperature difference below the response temperature of the overtemperature protection 6 is set.
  • the temperature controller 9 operates in a temperature range below predetermined and determinable with the fuse temperature sensor 11 Switching temperature in the usual way in a control loop with inclusion of the ambient temperature sensor 10 as an actual value transmitter, the temperature controller 9 when the switching temperature is reached and / or exceeded Taking into account the sensor values of the fuse temperature sensor 11 in switches another control algorithm and to protect the overtemperature protection 6 regulates the heating power of the heating element 5.
  • the changeover temperature at the temperature controller 9 is adjustable. It can also be provided that the control algorithm for the temperature range below the changeover temperature and / or the Control algorithm for a range above the changeover temperature on the temperature controller 9 can be set separately.

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  • Control Of Resistance Heating (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische, explosionsgeschützte Heizung (1), insbesondere zur Innenraumbeheizung eines Instrumenten-Schutzschranks, mit einem Heizkörper (2) mit einer Aufnahmeöffnung (3) sowie mit einem Heizelement (5) und einer in Reihe geschalteten Schmelzsicherung (6) als Übertemperatursicherung, wobei das Heizelement (5) und die Übertemperatursicherung (6) in die Aufnahmeöffnung (3) eingesetzt und dort vergossen sind. Das Heizelement (5) und die Schmelzsicherung (6) sind über Anschlussleitungen (8, 14) mit einem Temperaturregler (9) verbunden, an den zudem eine Umgebungs-Temperaturfühler (10) angeschlossen ist. Erfindungsgemäß ist zusätzlich im Bereich der Schmelzsicherung ein Sicherungs-Temperaturfühler (11) mit eingegossen, der ebenfalls mit dem Temperaturregler (9) verbunden ist. Mit diesem Sicherungs-Temperaturfühler (11) ist die aktuelle Temperatur der Schmelzsicherung (6) für einen Vergleich mit einer Umschalttemperatur ermittelbar und die Umschalttemperatur mit einem Sicherheits-Temperaturabstand unterhalb der Ansprechtemperatur der Schmelzsicherung (6) festgelegt. Der Temperaturregler (9) arbeitet in einem Temperaturbereich unterhalb der vorgegebenen und mit dem Sicherungs-Temperaturfühler (11) ermittelbaren Umschalttemperatur in üblicher Weise in einem Regelkreis unter Einbeziehung des Umgebungs-Temperaturfühlers (10) als Istwertgeber, wobei der Temperaturregler (9) bei Erreichen und/oder Überschreiten der Umschalttemperatur unter Berücksichtigung der Fühlerwerte des Sicherungs-Temperaturfühlers (11) in einen anderen Regelalgorithmus umschaltet und zum Schutz der Schmelzsicherung (6) die Heizleistung des Heizelements (5) abregelt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische, explosionsgeschützte Heizung, insbesondere zur Innenraumbeheizung eines Instrumenten-Schutzschranks nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Allgemein ist von einer solchen explosionsgeschützten Heizung zu fordern, dass sie bei guter Effektivität wenig Raum beansprucht, an unterschiedliche Gegebenheiten anpassbar ist, eine eingestellte Temperatur möglichst genau geregelt einhält und Schutzvorschriften hinsichtlich eines Berührungsschutzes und eines Explosionsschutzes eingehalten werden.
Eine bekannte, gattungsgemäße Heizung (DE 38 14 145 C2) umfasst einen Heizkörper mit einer Aufnahmeöffnung, ein Heizelement und eine dazu in Reihe geschaltete Übertemperatursicherung mit einer bestimmten Ansprechtemperatur, wobei das Heizelement in die Aufnahmeöffnung eingesetzt und vergossen ist. Das Heizelement und die in Reihe geschaltete Übertemperatursicherung sind über elektrische Anschlussleitungen mit einem Temperaturregler verbunden, an den zudem ein Umgebungs-Temperaturfühler als Istwertgeber angeschlossen ist.
Solche Heizungen sind den konkreten Einsatzbedingungen so anzupassen und so zu dimensionieren, dass bei einem temperaturgeregelten Betrieb durch den Explosionsschutz vorgegebene Grenztemperaturen nicht überschritten werden. Bei ungünstigen Gegebenheiten und einem Zusammenwirken ungünstiger Randbedingungen sind aber insbesondere bei einem Überschwingen der Temperaturregelung ohne Zusatzmaßnahmen unzulässige Überhitzungen an der Heizung nicht auszuschließen. Um dennoch Explosionsschutzvorschriften sicher einhalten zu können, unterbrechen in einem solchen Fall die vorstehend genannten Übertemperatursicherungen den elektrischen Heizkreis. Bisher werden als Übertemperatursicherungen reversible Schaltelemente verwendet, die nach einem Ansprechen in ihre Sicherungsfunktion wieder rücksetzbar sind. Es sind auch von Hand wechselbare Schmelzsicherungen bekannt.
Nach dem Ansprechen einer Übertemperatursicherung kann diese bisher einfach und schnell durch ein Rücksetzen der Sicherung oder einen Sicherungsaustausch in ihrer Funktion wieder hergestellt werden.
Gemäß neuer Richtlinien sind mit Übergangsfristen bei vergussgekapselten Heizungen nur noch Schmelzsicherungen als Übertemperatursicherungen zulässig. Im Anspruch 1 wird von einem solchen Stand der Technik ausgegangen.
Ersichtlich ist bei einer solchen miteingegossenen Schmelzsicherung nach deren Ansprechen ein Rücksetzen der Sicherung oder ein Austausch nicht mehr möglich, so dass dann ein kostenintensiver Komplettaustausch einer solchen Heizung erforderlich wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, Maßnahmen vorzuschlagen, womit ein solcher Komplettaustausch für die Heizung in der Regel vermeidbar ist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß Anspruch 1 ist im Bereich der Schmelzsicherung ein Sicherungs-Temperaturfühler angeordnet und mit in die Aufnahmeöffnung eingegossen. Der Sicherungs-Temperaturfühler ist mit Anschlussleitungen mit dem Temperaturregler verbunden. Mit diesem Sicherungs-Temperaturfühler wird die aktuelle Temperatur der Schmelzsicherung für einen Vergleich mit einer im Temperaturregler festgelegten Umschalttemperatur ermittelbar. Diese Umschalttemperatur wird so gewählt, dass sie in einem ausreichenden Sicherheits-Temperaturabstand unterhalb der Ansprechtemperatur der Schmelzsicherung liegt.
Der Temperaturregler ist so ausgelegt, dass er in einem Temperaturbereich unterhalb der vorgegebenen und mit dem Sicherungs-Temperaturfühler ermittelbaren Umschalttemperatur in üblicher Weise in einem ersten Regelalgorithmus unter Einbeziehung des Umgebungs-Temperaturfühlers als Istwertgeber arbeitet. Ein Erreichen und/oder Überschreiten dieser vorgegebenen Umschalttemperatur wird vom Temperaturregler durch Auswertung der Fühlerwerte des Sicherungs-Temperaturfühlers erkannt, worauf der Temperaturregler in einen anderen zweiten Regelalgorithmus umschaltet und zum Schutz der Schmelzsicherung die Heizleistung des Heizelements abregelt. Nach einem darauffolgenden Unterschreiten der Umschalttemperatur, gegebenenfalls mit einem im Regelalgorithmus vorgebbaren Unterschreitungsabstand, schaltet dann der Temperaturregler wieder auf den ersten Regelalgorithmus um.
Die Umschalttemperatur ist dabei so zu wählen, dass auch bei ungünstigen Verhältnissen, beispielsweise bei einem möglichen Überschwingen der Temperaturregelung nach dem ersten Regelalgorithmus bei einer initialen Aufheizphase mit noch nicht eingeschwungener Temperatur, die Ansprechtemperatur der Schmelzsicherung aufgrund der Abregelung der Heizleistung des Heizelements sicher nicht erreicht wird.
Damit wird auch bei ungünstigen Betriebsbedingungen ein Ansprechen und damit eine Zerstörung der eingegossenen Schmelzsicherung verhindert. Die Funktion der Heizung bleibt erhalten, wobei lediglich in der Regel unschädliche, etwas größere Aufheizzeiten auftreten können. Die Funktion der Schmelzsicherung als übergeordnetes Explosionsschutz-Sicherungselement wird durch den zusätzlichen Einsatz des Sicherungs-Temperaturfühlers und der modifizierten Regelung nicht angetastet und bleibt in jedem Fall erhalten, so dass bei besonders extremen Bedingungen durch ein Ansprechen der Schmelzsicherung die Explosionsschutzvorschriften in jedem Fall eingehalten werden.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass mit der erfindungsgemäßen Anordnung bei allen üblichen Bedingungen ein den Explosionsvorschriften genügender Heizungsbetrieb gewährleistet ist, da ein Ansprechen von vorgeschriebenen Übertemperatursicherungen schon im Vorfeld durch einen Abregelungsalgorithmus verhindert wird. Kontrollen, wie sie beim Stand der Technik bisher erforderlich sind, ob solche Übertemperatursicherungen angesprochen haben können weitgehend entfallen ebenso wie kostenintensive Austauschaktionen für komplette Heizungen. Die dazu erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen erfordern demgegenüber nur einen geringen Mehraufwand bei der Herstellung erfindungsgemäßer Heizungen.
Gemäß Anspruch 2 kann die erfindungsgemäße Anordnung bevorzugt in einem an sich bekannten Heizkörper installiert werden, der als langgestreckter Körper mit einem axialen Aufnahmeraum und radial abstehenden Heizlamellen ausgebildet ist.
Für eine gute Wärmeleitung wird ein solcher Heizkörper nach Anspruch 3 vorzugsweise aus Metall hergestellt. Dazu ist es bekannt, den Heizkörper insgesamt als Gussteil herzustellen oder wie in der DE 38 14 145 C2 beschrieben, die Lamellen separat herzustellen und an einem Basiskörper zu befestigen.
Nach Anspruch 4 kann als Sicherungs-Temperaturfühler ein kostengünstiger NTC-Widerstand verwendet werden.
Für übliche Einsätze ist es ausreichend die Umschalttemperatur in der Regelschaltung fest vorzugeben. Eine bessere Anpassung an unterschiedliche Gegebenheiten ist nach Anspruch 5 möglich, wenn die Umschalttemperatur am Temperaturregler einstellbar ist. Auch bei einer solchen einstellbaren Umschalttemperatur wird die übergeordnete Sicherheitsfunktion der eingegossenen Schmelzsicherung nicht berührt.
Für übliche Anwendungsfälle können die Regelalgorithmen fest vorgegeben werden. Nach Anspruch 6 ist es für weitere Anpassungen unter Umständen zweckmäßig, den Regelalgorithmus für den Temperaturbereich unter der Umschalttemperatur und/oder den Regelalgorithmus für den Bereich über der Umschalttemperatur einstellbar zu machen.
Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt schematisch eine elektrische, explosionsgeschützte Heizung, z. B. zur Innenraumbeheizung eines hier nicht dargestellten Instrumenten-Schutzschranks. Diese Heizung umfasst einen Heizkörper 2 mit einer Aufnahmeöffnung 3, wobei der Heizkörper 2 als ein langgestreckter Körper mit einem axialen Aufnahmeraum als Aufnahmeraumöffnung sowie mit radial abstehenden Heizlamellen 4 ausgebildet ist.
Der Heizkörper 2 kann beispielsweise aus Metall gegossen sein.
Wie dies der schematischen Darstellung der einzigen Figur weiter entnommen werden kann, umfasst die elektrische, explosionsgeschützte Heizung 1 ferner ein Heizelement 5 und eine in Reihe geschaltete Schmelzsicherung als Übertemperatursicherung 6 mit einer bestimmten Ansprechtemperatur.
Das Heizelement 5 und die Übertemperatursicherung 6 sind in die Aufnahmeöffnung 3 eingesetzt und dort mittels einer Vergussmasse 7 vergossen.
Der einzigen Figur kann zudem weiter entnommen werden, dass das Heizelement 5 mit der in Reihe geschalteten Übertemperatursicherung 6 über elektrische Anschlussleitungen 8, 14 mit einem Temperaturregler 9 verbunden ist, an den zudem ein Umgebungs-Temperaturfühler 10 als Istwertgeber angeschlossen ist.
Im Bereich der Übertemperatursicherung 6 ist ferner ein durch einen NTC-Widerstand gebildeter Sicherungs-Temperaturfühler 11 angeordnet und mit in die Aufnahmeöffnung 3 eingegossen, der ebenfalls mit Anschlussleitungen 12, 13 mit dem Temperaturregler 9 verbunden ist.
Mit dem Sicherungs-Temperaturfühler 11 kann die aktuelle Temperatur der Übertemperatursicherung 6 für einen Vergleich mit einer vorgegebenen Umschalttemperatur ermittelt werden, wobei die Umschalttemperatur mit einem Sicherheits-Temperaturabstand unterhalb der Ansprechtemperatur der Übertemperatursicherung 6 festgelegt ist.
Der Temperaturregler 9 arbeitet in einem Temperaturbereich unterhalb der vorgegebenen und mit dem Sicherungs-Temperaturfühler 11 ermittelbaren Umschalttemperatur in üblicher Weise in einem Regelkreis unter Einbeziehung des Umgebungs-Temperaturfühlers 10 als Istwertgeber, wobei der Temperaturregler 9 bei Erreichen und/oder Überschreiten der Umschalttemperatur unter Berücksichtigung der Fühlerwerte des Sicherungs-Temperaturfühlers 11 in einen anderen Regelalgorithmus umschaltet und zum Schutz der Übertemperatursicherung 6 die Heizungsleistung des Heizelements 5 abregelt.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Umschalttemperatur am Temperaturregler 9 einstellbar ist. Ebenso kann vorgesehen sein, dass der Regelalgorithmus für den Temperaturbereich unter der Umschalttemperatur und/oder der Regelalgorithmus für einen Bereich über der Umschalttemperatur am Temperaturregler 9 getrennt einstellbar sind.

Claims (6)

  1. Elektrische, explosionsgeschützte Heizung, insbesondere zur Innenraumbeheizung eines Instrumenten-Schutzschranks,
    mit einem Heizkörper mit einer Aufnahmeöffnung,
    mit einem Heizelement und einer in Reihe geschalteten Schmelzsicherung als Übertemperatursicherung mit einer bestimmten Ansprechtemperatur, wobei
    das Heizelement und die Übertemperatursicherung in die Aufnahmeöffnung eingesetzt und dort vergossen sind, und
    das Heizelement mit der in Reihe geschalteten Schmelzsicherung über elektrische Anschlussleitungen mit einem Temperaturregler verbunden sind, an den zudem ein Umgebungs-Temperaturfühler als Istwertgeber angeschlossen ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Schmelzsicherung (6) ein Sicherungs-Temperaturfühler (11) angeordnet und mit in die Aufnahmeöffnung (3) eingegossen ist, der mit Anschlussleitungen (12, 13) mit dem Temperaturregler (9) verbunden ist dergestalt,
    dass mit dem Sicherungs-Temperaturfühler (11) die aktuelle Temperatur der Schmelzsicherung (6) für einen Vergleich mit einer Umschalttemperatur ermittelbar ist und die Umschalttemperatur mit einem Sicherheits-Temperaturabstand unterhalb der Ansprechtemperatur der Schmelzsicherung (6) festgelegt ist, und
    dass der Temperaturregler (9)in einem Temperaturbereich unterhalb der vorgegebenen und mit dem Sicherungs-Temperaturfühler (11) ermittelbaren Umschalttemperatur in üblicher Weise in einem Regelkreis unter Einbeziehung des Umgebungs-Temperaturfühlers (10) als Istwertgeber arbeitet und der Temperaturregler (9) bei Erreichen und/oder Überschreiten der Umschalttemperatur unter Berücksichtigung der Fühlerwerte des Sicherungs-Temperaturfühlers (11) in einen anderen Regelalgorithmus umschaltet, und zum Schutz der Schmelzsicherung (6) die Heizleistung des Heizelements (5) abregelt.
  2. Elektrische, explosionsgeschützte Heizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper (2) ein langgestreckter Körper mit einem axialen Aufnahmeraum (3) und radial abstehenden Heizlamellen (4) ist.
  3. Elektrische, explosionsgeschützte Heizung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper (2) aus Metall gegossen ist.
  4. Elektrische, explosionsgeschützte Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungs-Temperaturfühler (11) ein NTC-Widerstand ist.
  5. Elektrische, explosionsgeschützte Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalttemperatur am Temperaturregler (9) einstellbar ist.
  6. Elektrische, explosionsgeschützte Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelalgorithmus für den Temperaturbereich unter der Umschalttemperatur und/oder der Regelalgorithmus für den Bereich über der Umschalttemperatur am Temperaturregler (9) getrennt einstellbar sind.
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