NL8501754A

NL8501754A - Immersion heater for domestic hot water - has inbuilt electronic temp. control and safety circuits

Info

Publication number: NL8501754A
Application number: NL8501754A
Authority: NL
Original assignee: Daalderop Bv
Priority date: 1985-06-19
Filing date: 1985-06-19
Publication date: 1987-01-16
Also published as: BE902929A

Abstract

The cylindrical tank (1) contains a vertical heating element (3), a pressure sensor (7) and a temp. sensing probe (6). The probe (6) contains two electric temp. sensors (4,5). The pressure switch (7) operates if the tank dries out. On the base of the tank are a mains connection box (9) and a temp. setting control (8). The output of one (5) of the sensors is compared with a reference voltage; the comparator disables the supply if the maximum safe temperature is exceeded. The other sensor (4) output is compared with the setting control (8) output; the second comparator output switches the supply to the element on and off via a triac. Both sensor outputs are fed to a circuit which disables the supply if the wiring to the sensors become open-circuit or short-circuit.

Description

ï · NL 32969-dV/kvn Boiler.ï · NL 32969-dV / kvn Boiler.

De uitvinding heeft betrekking op een boiler/ voorzien van tenminste een elektrisch verwarmingselement, een instelorgaan voor het instellen van de gewenste temperatuur van een medium in de boiler, een eerste thermostaat voor het 5 aan- en uitschakelen van het verwarmingselement in afhankelijkheid van de ingestelde gewenste temperatuur en de werkelijke temperatuur van het medium, en een tweede thermostaat, die het verwarmingselement uitschakelt wanneer de temperatuur van het medium een maximumtemperatuur overschrijdt.The invention relates to a boiler / provided with at least one electric heating element, an adjusting member for setting the desired temperature of a medium in the boiler, a first thermostat for switching the heating element on and off in dependence on the set desired temperature and the actual temperature of the medium, and a second thermostat, which switches off the heating element when the temperature of the medium exceeds a maximum temperature.

10 Bij een bekende boiler van deze soort zijn de ther mostaten van het mechanisch werkende type, waardoor een relatief onnauwkeurige regeling van de gewenste temperatuur van het medium in de boiler ontstaat. Bovendien zijn dergelijke mechanische thermostaten betrekkelijk zware onderdelen en bo-15 vendien volumineus, waardoor veel ruimte in beslag wordt genomen. Voorts is het onderhoud van dergelijke boilers lastig te verrichten.In a known boiler of this kind, the thermostats are of the mechanically operating type, whereby a relatively inaccurate control of the desired temperature of the medium in the boiler is obtained. In addition, such mechanical thermostats are relatively heavy parts and additionally bulky, taking up a lot of space. Furthermore, the maintenance of such boilers is difficult to perform.

De uitvinding beoogt een inrichting van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, waarbij deze nadelen op 20 eenvoudige, doch niettemin doeltreffende wijze zijn ondervangen.The object of the invention is to provide a device of the type mentioned in the preamble, wherein these drawbacks are obviated in a simple, but nevertheless effective manner.

Hiertoe heeft de boiler volgens de uitvinding het kenmerk, dat de beide thermostaten elk zijn uitgevoerd als een elektrische temperatuursensor, welke temperatuursensors zijn 25 opgenomen in een regelschakeling voor het aan- en uitschakelen van het verwarmingselement, waarbij de temperatuursensor voor de maximumtemperatuur is aangesloten op de ene ingang van een eerste comparator, waarvan de andere ingang een met de maximumtemperatuur overeenkomende referentiewaarde ontvangt, ter-30 wijl de uitgang via een eerste signaalweg een bistabiel relais bedient, waarmee de voeding van de regelschakeling uitschakel-baar is, waarbij de regelschakeling een monostabiel relais omvat, waarvan contacten in beide voedingsaansluitingen van het verwarmingselement zijn opgenomen, terwijl de temperatuur-35 sensors voorts zijn aangesloten op een vergelijkingsschake-ling, die de door de temperatuursensors geleverde signalen vergelijkt met twee referentiewaarden, die zodanig zijn gekold; ï S d ^ fi / }.< ^ ΛFor this purpose the boiler according to the invention is characterized in that the two thermostats are each designed as an electric temperature sensor, which temperature sensors are included in a control circuit for switching the heating element on and off, the temperature sensor for the maximum temperature being connected to the one input of a first comparator, the other input of which receives a reference value corresponding to the maximum temperature, while the output controls a bistable relay via a first signal path, with which the supply of the control circuit can be switched off, the control circuit being monostable includes relays, contacts of which are included in both power terminals of the heating element, while the temperature sensors are further connected to a comparison circuit, which compares the signals supplied by the temperature sensors with two reference values, which are curved; ï S d ^ fi /}. <^ Λ

V \j Λ V Sz) JV \ j Λ V Sz) J

- 2 - zen, dat de signalen van de temperatuursensors bij normaal bedrijf tussen deze referentiewaarden en bij kortsluiting of onderbreking in de temperatuursensors buiten het door de referentiewaarden bepaalde bereik zijn gelegen, waarbij de uitgang 5 van de vergelijkingsschakeling eveneens via de eerste signaal-weg het bistabiele relais bedient, en waarbij de temperatuur-sensor voor de maximumtemperatuur voorts op de ene ingang van een tweede comparator is aangesloten, waarvan de andere ingang een tweede met een hogere temperatuur dan de eerste referen-10 tiewaarde overeenkomende referentiewaarde ontvangt, terwijl de uitgang het monostabiele relais en via een tweede signaal-weg het bistabiele relais bedient.- 2 - that the signals from the temperature sensors during normal operation between these reference values and in the event of a short circuit or interruption in the temperature sensors are outside the range determined by the reference values, the output 5 of the comparison circuit also passing through the first signal path. bistable relays, and wherein the temperature sensor for the maximum temperature is further connected to one input of a second comparator, the other input of which receives a second reference value corresponding to a temperature higher than the first reference value, while the output monostable relay and operates the bistable relay via a second signal path.

Op deze wijze wordt een boiler verkregen, die met kleine, relatief goedkope temperaruursensors is uitgevoerd, 15 waarbij door toepassing van de regelschakeling geen gevaarlijke situaties kunnen ontstaan. Met behulp van eenvoudige componenten wordt een betrouwbare controle op de juiste werking van de temperatuursensors verkregen, waarbij in geval van een onderbreking in de aansluiting van een temperatuur-20 sensor of een kortsluiting onmiddellijk het verwarmingselement wordt uitgeschakeld. Het bistabiele relais is hierbij zodanig aangebracht, dat dit alleen voor de vakman toegankelijk is, zodat de boiler pas na het verrichten van deskundig onderhoud weer in bedrijf kan worden gesteld.In this way a boiler is obtained, which is equipped with small, relatively inexpensive temperature sensors, whereby no dangerous situations can arise due to the use of the control circuit. Simple components ensure reliable control of the correct operation of the temperature sensors, whereby the heating element is immediately switched off in the event of an interruption in the connection of a temperature sensor or a short circuit. The bistable relay is arranged in such a way that it is only accessible to a specialist, so that the boiler can only be restarted after expert maintenance has been carried out.

25 Bovendien is een extra beveiliging aangebracht, die, indien het verwarmingselement via de eerste signaalweg niet wordt uitgeschakeld, rechtstreeks het monostabiele relais uitschakelt en daarmede het verwarmingselement, zodat zelfs bij een niet functioneren van de temperatuurregeling en een niet in-30 grijpen van het bistabiele relais geen gevaar voor oververhitting ontstaat.In addition, an additional protection is provided, which, if the heating element is not switched off via the first signal path, directly switches off the monostable relay and thus the heating element, so that even if the temperature control does not function and the bistable does not intervene relay does not cause overheating.

Bij voorkeur is volgens de uitvinding een drukscha-kelaar aangebracht, die bij het overschrijden van een maximum-druk het monostabiele relais en via de tweede signaalweg het 35 bistabiele relais bedient.According to the invention, a pressure switch is preferably provided which, when a maximum pressure is exceeded, operates the monostable relay and the bistable relay via the second signal path.

Ten einde een eenvoudige en snelle onderhoudsinspectie te kunnen uitvoeren, is volgens de uitvinding bij voorkeur een contactdoos aangebracht voor het aansluiten van een meetapparaat voor het controleren van een aantal in de 8501754 - 3 - regelschakeling optredende signaalwaarden, zoals de werkelijke temperatuur van het medium, de ingestelde temperatuur, de ingestelde maximumtemperatuur en dergelijke.In order to carry out a simple and quick maintenance inspection, according to the invention a socket is preferably provided for connecting a measuring device for checking a number of signal values occurring in the 8501754 - 3 control circuit, such as the actual temperature of the medium, the set temperature, the set maximum temperature and the like.

De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan 5 de hand van de tekening, waarin een uitvoeringsvoorbeeld van de boiler volgens de uitvinding is weergegeven.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, in which an embodiment of the boiler according to the invention is shown.

Fig. 1 is een gedeeltelijk in doorsnede weergegeven schematisch aanzicht van een boiler volgens de uitvinding.Fig. 1 is a partly sectional schematic view of a boiler according to the invention.

Fig. 2 geeft het elektrische schakelschema van de TO boiler volgens fig. 1 weer.Fig. 2 shows the electrical circuit diagram of the TO boiler of FIG. 1.

In fig. 1 is een boiler 1 weergegeven, die een warmwatervoorraadvat 2 omvat, waarin een elektrisch verwarmingselement 3 is gemonteerd en waarin twee elektrische tempe-ratuursensors 4 en 5 door een drager 6 worden ondersteund.Fig. 1 shows a boiler 1, which comprises a hot water storage vessel 2, in which an electric heating element 3 is mounted and in which two electric temperature sensors 4 and 5 are supported by a carrier 6.

15 Voorts is een elektrische pressostaat 7 in het warmwatervoorraadvat 2 gemonteerd.Furthermore, an electric pressure switch 7 is mounted in the hot water storage vessel 2.

De boiler 1 is uitgerust met een instelorgaan 8 voor het instellen van de gewenste temperatuur van het water in de boiler 1, terwijl een contactdoos 9 is gemonteerd, waar-20 op een meetapparaat kan worden aangesloten voor het verrichten van een onderhoudsinspectie.The water heater 1 is equipped with an adjusting member 8 for setting the desired temperature of the water in the water heater 1, while a socket 9 is mounted, where 20 can be connected to a measuring device for carrying out a maintenance inspection.

Zoals uit het schema volgens fig. 2 blijkt, zijn de temperatuursensors 4 en 5 opgenomen in een regelschakeling voor het aan- en uitschakelen van het elektrische verwarmings-25 element 3. De temperatuursensor 4 voor de gewenste temperatuur is tezamen met het instelorgaan 8 voor het instellen van de gewenste temperatuur aangesloten op een comparator 10 waarvan de uitgang via een geschikte stuurschakeling 33 een triac 12 bestuurt, die in één van de voedingsaansluitingen van het ver-30 warmingselement 3 is opgenomen. Tijdens normaal bedrijf zijn in de respectieve voedingsaansluitingen van het verwarmingselement opgenomen contacten 13 en 14 van een monostabiel relais 15 gesloten, zodat het aan- en uitschakelen van het verwarmingselement 3 plaatsvindt in afhankelijkheid van de tempera-35 tuur van het water in de boiler 1.As can be seen from the diagram of Fig. 2, the temperature sensors 4 and 5 are included in a control circuit for switching the electric heating element 3 on and off. The temperature sensor 4 for the desired temperature is together with the adjusting element 8 for the setting the desired temperature connected to a comparator 10, the output of which controls a triac 12 via a suitable control circuit 33, which is included in one of the supply connections of the heating element 3. During normal operation, contacts 13 and 14 of a monostable relay 15 included in the respective power connections of the heating element are closed, so that the heating element 3 is switched on and off depending on the temperature of the water in the boiler 1.

De temperatuursensor 5 voor de maximumtemperatuur is aangesloten op de ene ingang van een comparator 11, waarvan de andere ingang een referentiespanning ontvangt, die overeenkomt met de toelaatbare maximumtemperatuur. De uitgang « y l /3¾ * % - 4 - van de comparator 11 bestuurt via twee trans istoren 16 en 17 een bistabiel relais 18, waarvan een wisselcontact 19 is opgenomen in de voedingsaansluiting van een voedingsschakeling 20. De voedingsschakeling 20 verzorgt de gelijkstroomvoeding van 5 de gehele regelschakeling.The maximum temperature temperature sensor 5 is connected to one input of a comparator 11, the other input of which receives a reference voltage corresponding to the allowable maximum temperature. The output «yl / 3¾ *% - 4 - of the comparator 11 controls, via two transistors 16 and 17, a bistable relay 18, of which a changeover contact 19 is included in the supply connection of a supply circuit 20. The supply circuit 20 supplies the DC power supply of 5 the entire control circuit.

Wanneer nu door een onjuiste werking de temperatuur van het water in de boiler de maximumtemperatuur zou bereiken, wordt het bistabiele relais 18 omgeschakeld,zodat de voedingsschakeling 20 wordt uitgeschakeld en het monostabiele relais 10 15 afvalt. Hierdoor worden de contacten 13, 14 geopend, zodat het verwarmingselement 3 buiten bedrijf wordt gesteld. Het wisselcontact 19 stelt een LED 21 in werking, zodat het uitschakelen van de boiler wordt gesignaleerd. Het bistabiele relais 18 is zodanig gemonteerd, dat dit relais alleen door 15 een deskundige service-monteur met de hand kan worden teruggesteld.Now if the temperature of the water in the boiler would reach the maximum temperature due to an incorrect operation, the bistable relay 18 is switched, so that the power supply circuit 20 is switched off and the monostable relay 10 drops out. The contacts 13, 14 are hereby opened, so that the heating element 3 is put out of operation. The changeover contact 19 activates an LED 21, so that the shutdown of the boiler is signaled. The bistable relay 18 is mounted in such a way that this relay can only be reset manually by an expert service technician.

Tussen de uitgang van de comparator 11 en de transistor 16 is nog een RC-netwerk, bestaande uit de weerstanden 22, 23 en de condensator 24 geschakeld, zodat korte storingen 20 niet het omschakelen van het bistabiele relais 18 tot gevolg hebben.An RC network consisting of resistors 22, 23 and capacitor 24 is connected between the output of comparator 11 and transistor 16, so that short disturbances 20 do not result in switching of the bistable relay 18.

De temperatuursensors 4 en 5 zijn beide aangesloten op een vergelijkingsschakeling 25, die de temperatuursensors op een juiste werking controleert. Hiertoe ontvangt de verge-25 lijkingsschakeling twee referentiespanningen V£ en V^, die zodanig zijn gekozen, dat de signalen van de temperatuursensors bij normaal bedrijf tussen deze referentiespanningen en bij kortsluiting of onderbreking buiten het door deze referentiespanningen bepaalde bereik zijn gelegen. De uitgang van de 30 vergelijkingsschakeling 25 is via dezelfde signaalweg als de uitgang van de comparator 11 met het relais 18 gekoppeld. Bij een defect van een van de temperatuursensors 4, 5 zal derhalve het verwarmingselement 3 op de bovenbeschreven wijze buiten werking worden gesteld.The temperature sensors 4 and 5 are both connected to a comparison circuit 25, which checks the temperature sensors for correct operation. For this purpose, the comparator circuit receives two reference voltages V1 and V1, which are chosen such that the signals of the temperature sensors during normal operation are between these reference voltages and in the event of a short circuit or interruption outside the range determined by these reference voltages. The output of the comparator circuit 25 is coupled to the relay 18 via the same signal path as the output of the comparator 11. In the event of a defect in one of the temperature sensors 4, 5, the heating element 3 will therefore be deactivated in the manner described above.

35 Wanneer een onderbreking tussen de uitgang van de vergelijkingsschakeling 25 of de uitgang van de comparator 11 en het bistabiele relais 18 aanwezig zou zijn, of wanneer het bistabiele relais 18 niet zou omschakelen, zou de temperatuur van het water in de boiler 1, bij een niet juist functioneren 8 5 9175 4 f ί - 5 - van de normale temperatuurregeling door middel van de tempera-tuursensor 4 en het instelorgaan 8, te hoog kunnen oplopen.Teneinde een dergelijke situatie te vermijden, is de temperatuur-sensor 5 nog aangesloten op de ene ingang van een comparator 26, 5 waarvan de andere ingang een referentiespanning ontvangt, die iets boven de referentiespanning ligt. De uitgang van de comparator 26 bedient via transistoren 27 en 28 het mono-stabiele relais 15. Bij een overschrijding van de maximumtemperatuur zal derhalve het monostabiele relais 15 worden uitge-10 schakeld, zodat de contacten 13 en 14 worden geopend en het verwarmingselement 3 buiten werking wordt gesteld. Via een RC-netwerk, bestaande uit de weerstanden 29 en 30 en de condensator 31, en een transistor 32 wordt tevens het relais 18 bedient. Wanneer het overschrijden van de door de comparator 11 15 bewaakte maximumtemperatuur het gevolg is van een onderbreking in de signaalweg tussen de uitgang van de comparator 11 en het relais 18 wordt op deze wijze alsnog het relais 18 omgeschakeld. Is het overschrijden van de maximumtemperatuur daarentegen het gevolg van een niet functioneren van het relais 18 dan 20 wordt weliswaar het verwarmingselement 3 niet definitief buiten bedrijf gesteld, maar komt de boiler 1 in een afkoel-ver-warmcyclus, zonder dat er gevaar voor oververhitting ontstaat.35 If an interruption was present between the output of the comparator 25 or the output of the comparator 11 and the bistable relay 18, or if the bistable relay 18 did not switch, the temperature of the water in the boiler 1 would be malfunction 8 5 9175 4 f ί - 5 - of the normal temperature control by means of the temperature sensor 4 and the adjusting element 8, may rise too high. In order to avoid such a situation, the temperature sensor 5 is still connected to one input of a comparator 26, 5 of which the other input receives a reference voltage slightly above the reference voltage. The output of the comparator 26 controls the monostable relay 15 via transistors 27 and 28. When the maximum temperature is exceeded, the monostable relay 15 will therefore be switched off, so that the contacts 13 and 14 are opened and the heating element 3 is outside. is put into operation. Relay 18 is also operated via an RC network consisting of resistors 29 and 30 and capacitor 31 and a transistor 32. If the exceeding of the maximum temperature monitored by the comparator 11 is the result of an interruption in the signal path between the output of the comparator 11 and the relay 18, the relay 18 is still switched in this way. If, however, exceeding the maximum temperature is the result of a failure of the relay 18, then the heating element 3 is not permanently put out of operation, but the boiler 1 enters a cooling-heating cycle, without risk of overheating. .

Ten slotte is in de emitterleiding van de transistor 28 nog de pressostaat 7 opgenomen. Indien de druk in het 25 warmwatervoorraadvat te hoog oploopt, wordt de schakelaar 7 geopend, zodat het relais 15 het verwarmingselement 3 buiten bedrijf stelt en via het RC-netwerk 29-31 en de transistor 32 het bistabiele relais 18 wordt omgeschakeld.Finally, the pressure switch 7 is also included in the emitter line of transistor 28. If the pressure in the hot water storage tank rises too high, the switch 7 is opened, so that the relay 15 deactivates the heating element 3 and the bistable relay 18 is switched via the RC network 29-31 and the transistor 32.

Uit het voorgaande blijkt, dat de boiler 1 door 30 toepassing van de beschreven regelschakeling aan strenge veiligheidseisen kan voldoen. De temperatuur kan door middel van de temperatuursensor 4 met grote nauwkeurigheid wordt geregeld, terwijl het tevens mogelijk is de boiler op afstand bedienbaar te maken.From the foregoing it appears that the boiler 1 can meet strict safety requirements by applying the described control circuit. The temperature can be controlled with great precision by means of the temperature sensor 4, while it is also possible to make the boiler remote controllable.

35 Het onderhoud van de boiler 1 is betrekkelijk een voudig. Op de contactdoos 9 kunnen diverse van belang zijnde punten uit de regelschakeling worden aangesloten,zodat op bijzonder eenvoudige wijze de werking van de boiler kan worden gecontroleerd. Op de contactdoos 9 kunnen bijvoorbeeld het 3!· Λ i "? ** 1 ii ; ƒ Λ Λ V ^ J < V s - 6 - instelorgaan 8 voor de gewenste temperatuur, de beide tempera-tuursensors 4 en 5, en de referentiespanning V^ zijn aangesloten.The maintenance of the boiler 1 is relatively simple. Various points of interest from the control circuit can be connected to the socket 9, so that the operation of the boiler can be checked in a particularly simple manner. For example, 3! · Kunnen i "? ** 1 ii; ƒ Λ Λ V ^ J <V s - 6 - adjuster 8 for the desired temperature, the two temperature sensors 4 and 5, and the reference voltage can be connected to the socket 9. V ^ are connected.

De uitvinding is niet beperkt tot het in het voor-5 gaande beschreven uitvoeringsvoorbeeld, dat binnen het kader der uitvinding op verschillende manieren kan worden gevarieerd.The invention is not limited to the exemplary embodiment described above, which can be varied in a number of ways within the scope of the invention.

85 0 1 73 485 0 1 73 4

Claims

1. Boiler, provided with at least one electric heating element, an adjusting member for setting the desired temperature of a medium in the boiler, a first thermostat for switching the heating element on and off in dependence on the set desired temperature and the actual temperature of the medium, and a second thermostat, which switches off the heating element when the temperature of the medium exceeds a maximum temperature, characterized in that the two thermostats are each designed as an electric temperature sensor, which temperature sensors are included in a control circuit for the switching the heating element on and off, the temperature sensor for the maximum temperature being connected to one input 15 of a first comparator, the other input of which receives a reference value corresponding to the maximum temperature, while the output via a first signal path a bi-stable relay bedi ent, with which the supply of the control circuit can be switched off, the control circuit comprising a monostable relay, contacts of which are included in both power supply lines of the heating element, while the temperature sensors are further connected to a comparison circuit, which supplies the signals supplied by the temperature sensors compares to two reference 25 values selected so that the signals from the temperature sensors in normal operation between these reference values and in the event of a short circuit or interruption in the temperature sensors are outside the range defined by the reference values, the output of the comparator The circuit also serves the bistable relay via the first signal path, and wherein the temperature sensor for the maximum temperature is further connected to one input of a second comparator, the other input of which a second corresponds to a temperature higher than the first reference value 35. receiving the reference value while the output operates the monostable relay and via a second signal path the bistable relay. a 3? μ 1 7 λ 4 - 8 -

2. Boiler according to claim 1, characterized by a pressure switch, which operates the monostable relay when the maximum pressure is exceeded and the bistable relay via the second signal path.

Boiler according to claim 1 or 2, characterized in that the temperature sensor for the desired temperature is connected to one input of a third comparator, the other input of which is connected to the associated adjusting member, the output of the third comparator controls a semiconductor switching element included in one of the two power supply leads of the heating element.

Boiler according to one of the preceding claims, characterized in that a socket is provided for connecting a measuring device for checking a number of signal values occurring in the control circuit, such as the actual temperature of the medium, the set temperature , the set maximum temperature and the like. 20 8501754