Einrichtung zur Steuerung eines Verstellgliedes einer Heizungsanlage Das Hauptpatent betrifft eine Einrichtung zur Steue rung eines Verstellgliedes einer Heizungsanlage, mit Temperaturfühlern in den Brückenzweigen einer elektri schen Messbrücke, deren erste Brückendiagonale von einem Wechselstromnetz gespeist ist und deren zweite Brückendiagonale einen ersten Spannungsteiler aufweist, dessen Abgriff mit dem Eingang eines elektronischen Schaltverstärkers verbunden ist, welch letzterer über einen gegengeschaltete Dioden aufweisenden Vollweg gleichrichter vom Wechselstromnetz gespeist ist, und bei welchem der gesteuerte Hauptstromkreis des Schaltver stärkers eine mit Schnappwirkung arbeitende Schaltvor richtung speist, deren Kontakte zur Steuerung des Verstellgliedes der Heizungsanlage vorgesehen sind.
Die dem Hauptpatent zu Grunde liegende Erfindung ist hierbei dadurch gekennzeichnet, dass vom Wechsel stromnetz ein zweiter Spannungsteiler gespeist ist, des sen Widerstände zusammen mit den Dioden des Voll weggleichrichters die Brückenzweige einer elektrischen Schaltbrücke bilden, deren Brückendiagonale den ge steuerten Hauptstromkreis des Schaltverstärkers auf weist, dass der Schaltverstärker derart ausgelegt ist, dass an seinem Eingang diejenige Wellenspannung wirksam ist, welche der Abgriff des ersten Spannungsteilers gegebüber dem Abgriff des zweiten Spannungsteiler hat, und dass wenigstens einer der Widerstände des zweiten Spannungsteilers als Heizwiderstand zur Beheizung eines ihm allein zugeordneten Bimetallschenkels ausge bildet ist, welch letzterer die Betätigung der Kontakte der Schaltvorrichtung bewirkt.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun eine Weiter entwicklung der Einrichtung gemäss dem Hauptpatent und diese Weiterentwicklung ist dadurch gekennzeich net, dass die -den gesteuerten Hauptstromkreis des Schaltverstärkers enthaltende Brückendiagonale des zweiten Spannungsteilers nicht am Wechselstromnetz anliegt, und dass die gesamte Ausbildung so getroffen ist, dass stets dann, wenn das Verstellglied beginnt, die Heizungsanlage auf wärmer zu reglen, an demjenigen Heizwiderstand des zweiten Spannungsteilers die elektri sche Heizleistung herabgesetzt wird, dessen zugeordne ter Bimetallschenkel vermittels der Scahltvorrichtung das Anschalten des Verstellgliedes der Heizungsanlage im genannten Sinne bewirkt hat.
Die Herabsetzung der Heizleistung am betreffenden Heizwiderstand wird dabei vorzugsweise dadurch verursacht, dass mit dem An schalten des Verstellgliedes im genannten Sinne die Phase des Wechselstromanteiles der Wellenspannung gewech selt wird, die der Abgriff des ersten Spannungsteilers gegenüber dem Abgriff des zweiten Spannungsteilers aufweist.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Einrichtung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert , welche ein vereinfachtes Schaltbild wiedergibt. Die für das Verständnis der Wirkungsweise nicht unbedingt erforderlichen Einzelheiten und insbe sondere die Mittel zur Erzielung einer Schnappwirkung der Schaltvorrichtung sind in der Zeichnung aus Grün den der übersichtlichkeit nicht näher veranschaulicht.
Das Verstellglied 37 der Heizungsanlage besteht meistens aus einem Rücklaufbeimischungsventil, dessen Ventilkörper vermittels eines hinsichtlich seiner Dreh richtung umschaltbarem Verstellmotors 38 betätigt sein können, Das entsprechende An- und Abschalten des Verstellmotors 38 erfolgt vermittels einer Schaltvorrich tung 1 bis 6, wobei das speisende Wechselstromnetz an die Klemmen 13 und 14 angeschlossen ist. Das bewegli che Glied der Schaltvorrichtung weist zwei einseitig miteinander verbundene Bimetallschenkel 2 und 5 auf, von welchen jeder mit einem ihm allein zugeordneten Heizwiderstand 3 bzw. 6 versehen ist.
Die Heizwider- stände können dabei in der Form einer elektrisch isolierten Heizwicklung unmittelbar auf den betreffen den Bimetallschenkeln aufgebracht sein. Beide Heizwi- derstände 3 und 6 liegen elektrisch in Reihe geschaltet am speisenden Wechselstromnetz 13-14 und bilden einen Spannungsteiler, der den Mittelabgriff 12 aufweist. In der dargestellten Ausführung der Schaltvorrichtung 1 bis 6 sind die beiden Bimetallschenkel 2 und 5 ebenfalls zur Stromleitung herangezogen. Dementsprechend liegt das eine verlängerte Ende des Bimetallschenkels 5 am Anschluss 13 des Wechselstromnetzes, während das andere korrespondierende Ende des zweiten Bimetall schenkels 2 unmittelbar den beweglichen Teil der Kontakte 1, 4 und 40 darstellt.
Die beiden Kontakte 1 und 4 sind Hauptkontakte, die zum An- und Abschalten des Verstellmotors 38 vorgesehen sind, während der Kontakt 40 einen Hilfskontakt darstellt, auf dessen Zweck weiter unten eingegangen wird.
Setzt man gleiche elektrische und thermische Eigen schaften der Heizwiderstände sowie gleiche mechanische und thermische Eigenschaften der Bimetallschenkel vor aus, so sollen bei gleicher Temperatur der Bimetall schenkel 2 und 5 die Kontakte 1, 4 und 40 alle geöffnet sein, sodass also der Verstellmotor 38 vom Netz 13-14 abgeschaltet ist und das Verstellglied 37 in Ruhe verbleibt. Ist ferner wegen vorangegangener stärkerer Beheizung durch den Heizwiderstand 6 die Temperatur des Bimetallschenkels 5 höher als diejenige des anderen Bimetallschenkels 2, dann sollen die Kontakte 4 und 40 geschlossen sein, wodurch der Verstellmotor 38 bei spielsweise im Gegenuhrzeigerdrehsinn anläuft und das Verstellglied 37 beginnt, die Heizungsanlage auf wär mer zu reglen.
Die Regelung auf wärmer ist dabei gleichbedeutend mit einer Verminderung der Rücklauf beimischung und einer dementsprechenden Erhöhung der Vorlauftemperatur. Wird umgekehrt am Heizwider stand 2 eine höhere elektrische Heizleistung wirksam und bekommt der Bimetallschenkel 2 eine höhere Temperatur als der Bimetallschenkel 5, dann schliesst der Kontakt 1, der Verstellmotor 38 läuft im Uhrzeiger- derlisinn an, und das Verstellglied 37 regelt auf käl ter , d. h. auf Vergrösserung der Rücklaufbeimischung bzw. auf eine Vermiderung der Vorlauftemperatur.
Das Schliessen und Wiederöffnen der Kontakte 4 und 40 einerseits sowie des Kontaktes 1 anderseits soll jedoch unter Schnappwirkung sprunghaft erfolgen und zu die sem Zweck kann das mit den beweglichen Kontaktteilen versehene Ende des Bimetallschenkels 2 noch mit einem Eisenanker versehen sein, der sich zwischen zwei festste liend angebrachten Permanentmagneten befindet. Diese Einzelheiten sind indessen aus Gründen der übersichtli cheren Darstellung in der Zeichnung nicht wiedergege ben.
Zusammen mit den gegeneinander gepolten Dioden 7 und 8 bilden die Heizwiderstände 3 und 6 die Zweige einer elektrischen Schaltbrücke, deren erste Brückendia- gonale 9-10 unmittelbar am Wechselstromnetz, d. h. an den Klemmen 13-14, liegt. Wegen der Gleichrich terwirkung der Dioden 7 und 8 entsteht in der zweiten Brückendiagonale 1.1-1.2 eine Wellenspannung, wobei der Verbindungsanschluss 11 der Dioden 7 und 8 gegenüber dem Verbindungsanschluss 12 der Heizwider- stände 3 und 6 positive Spannungswerte. annimmt.
In der zweiten Brückendiagonale 11-12 befindet sich der gesteuerte Hauptstromkreis eines Thyristors 15, dessen Starterelektrode gegenüber dem Verbindungsanschluss 12 jeweils nur positive Steuerspannungen erhalten soll. Zu diesem Zweck ist die Schutzdiode 1.6 vorgesehen, die zwischen der Starterelektrode des Thyristors 1.5 und dem Abgriff 12 eingeschaltet ist.
Schliesslich ist noch die übliche elektrische Mess- brücke vorgesehen, in deren Brückenzweigen ausser den beiden gleichgrossen Vergleichswiderständen 23 und 24 eine Mehrzahl von Temperaturfühlern 25 und 26 sowie mit dem letzterem in Reihe geschaltete Justierwiderstän- de 27 und 28 liegen. Alle Widerstände der Messbrücke sind Ohmsche Widerstände, wobei die Temperaturfühler 25 und 26 geeignet grosse Temperaturkoefizienten aufweisen. Dabei kann etwa der Temperaturfühler 25 die Vorlauftemperatur der Heizungsanlage und der Temperaturfühler 26 beispielsweise die Aussentempera tur oder eine Raumtemperatur abbilden.
Hierbei liegt die erste Brückendiagonale 29-30 der Messbrücke über zwei justierbare Reihenwiderstände 35 und 36 am Wechselstromnetz 13-14. Bei geschlossenem Kontakt 40 ist jedoch der Reihenwiderstand 35 noch durch den weiteren Einstellwiderstand 39 überbrückt, sodass dann an der Brückendiagonale 29-30 die Amplitude der an ihr wirksamen Wechselspannung entsprechend erhöht wird. In der zweiten Diagonale 31-32 der Messbrücke ist hingegen ein als Potentiometer 33 ausgebildeter Spannungsteiler eingeschaltet, dessen Abgriff 34 unmit telbar mit der Schutzdiode 16 und der Starterelektrode des Thyristors 15 verbunden ist.
Die ganze Einrichtung ist nun derart eingestellt, dass stets dann, wenn die Vorlauftemperatur der Heizungsan lage gegenüber der Aussen- und/oder Raumtemperatur den jeweiligen Sollwert aufweist, der Thyristor 15 nicht gezündet wird und stromlos bleibt. Dies setzt seinerseits voraus, dass die positiven Spitzenwerte der zwischen den Abgriffen 12 und 34 herrschenden Wellenspannung noch kleiner bleiben, als die zur Zündung des Thyristors 15 erforderliche Ansprechspannung. Bei stromlosem Thyristor 15 fliesst lediglich durch die Heizwiderstände 3 und 6 ein reiner Wechselstrom, der sie beide gleich stark erwärmt, so dass die Bimetallschenkel 2 und 5 gleiche Temperaturen behalten und die Kontakte 1, 4 und 40 der Schaltvorrichtung alle geöffnet sind, wie dies in der Zeichnung veranschaulicht ist.
Ist nun aus irgendwelchen Ursachen heraus die Vorlauftemperatur gegenüber dem jeweiligen Sollwert zu klein geworden, so wird zunächst die Amplitude der zwischen den Abgriffen 12 und 34 herrschenden Wel lenspannung entsprechend zunehmen. Die Phase des Wechselstromanteiles dieser Wellenspannung ist derart, dass der Thyristor 15 stets dann gezündet wird, wenn die Diode 7 stromführend ist. Es fliessen dementspre chend Gleichstromimpulse in der Form von Halbwellen durch die Diode 7, den Thyristor 15 und durch den Heizwiderstand 6. Dieser zusätzliche pulsierende Gleich strom erzeugt gegenüber vorher eine Erhöhung der Heizleistung im Heizwiderstand 6, die sich in einem fortschreitenden Temperaturanstieg im Bimetallschenkel 5 äussert.
Sobald dessen Temperaturunterschied gegen über dem anderen Bimetallschenkel 2 einen gewissen Schwellwert überschritten hat, setzt die Schnappwirkung an der Schaltvorrichtung ein und es werden sprunghaft die Kontakte 4 und 40 geschlossen. Mit dem Schliessen des Kontaktes 4 läuft der Verstellmotor 38 an und das Verstellglied 37 beginnt, die Vorlauftemperatur auf wärmer zu regeln. Das gleichzeitige Schliessen des Kontaktes 40 vermindert den vorher am Justierwider- stand 35 vorhandenen Spannungsabfall, sodass die Amplitude der an der Brückendiagonale 29-30 vor- handenen Wechselspannung ansteigt.
Dadurch wird ein Wechsel der Phase des Wechselstromanteiles der Wellenspannung herbeigeführt, die zwischen den Abgrif fen 12 und 34 herrscht. Dementsprechend wird nun der Thyristor 15 stets dann gezündet, wenn die andere Diode 8 stromführend ist und dies hat zur Folge, dass die zusätzlichen Gleichstromimpulse nunmehr über den anderen Heizwiderstand 3 fliessen. Mit dem vorerwähn ten Phasenwechsel findet ein Umschaltvorgang in der Schaltbrücke statt und es wird die vorher am Heizwider- stand 6 wirksame Heizleistung sprunghaft herabgesetzt, wobei gleichzeitig eine sprunghafte Erhöhung der Heiz- leistung am Heizwiderstand 3 einsetzt.
Der vorher wärmere Bimetallschenkel 5 kühlt sich somit ab, wäh rend gleichzeitig der vorher kältere Bimetallschenkel 2 zusätzlich erwärmt wird. Sobald sich die Temperaturen der beiden Bimetallschenkel 2 und 5 hinreichend angenährt haben, setzt wiederum die Schnappwirkung an der Schaltvorrichtung ein und es werden die Kontak te 4 und 40 geöffnet, sodass sich die in der Zeichnung veranschaulichte neutrale Stellung der Schaltvorrichtung ergibt. Erst jetzt wird der Verstellmotor 38 abgeschaltet und das Verstellglied 37 verbleibt in der neuen Lage. Durch Öffnen des Kontaktes 40 ist ferner der ursprüng lich am Widerstand 35 vorhandene Spannungsabfall und damit auch die normale Wechselspannungsamplitude an der Brückendiagonale 29-30 wieder hergestellt wor den.
Nach Ablauf des oben beschriebenen Schaltzyklus wird in der Regel die Vorlauftemperatur noch nicht den Sollwert erreicht haben, sodass derselbe Schaltzyklus gegebenenfalls mehrfach widerhohlt wird und sich die Vorlauftemperatur nur schrittweise dem Sollwert nähert. Ein überregem der Heizungsanlage ist daher auch bei vergleichsweise rasch sich verstellenden Verstellgliedern 37 vermieden. Dies ist insbesondere dann von Bedeu tung, wenn die Heizungsanlage auf wärmer geregelt wird, weil ein Überregeln bei wärmer die Gefahr von thermischen Überlastungen zur Folge haben kann.
Bei der Regelung der Heizungsanlage auf kälter sind indessen andere Erfordernisse von Bedeutung. Insbesondere hat dann ein Überregeln keine nachteiligen Folgen, sondern ist sogar erwünscht, wenn die Heizungs anlage mit einem Boiler für die Warmwasseraufberei tung kombiniert ist. Ist somit im Ausführungsbeispiel ge- mäss der Zeichnung die Vorlauftemperatur gegenüber dem geforderten Sollwert zu hoch geworden, so wird der Thyristor 15 stets dann gezündet, wenn die Diode 8 stromführend ist. Die zusätzlichen Gleichstromimpulse fliessen demnach durch den Heizwiderstand 3 und es wird der Bimetallschenkel 2 stärker aufgeheizt. Nach hinreichender Erwärmung desselben erfolgt mit Schnappwirkung das Schliessen des Kontaktes 1.
Der Verstellmotor 38 läuft im Uhrzeigerdrehsinn an und das Verstellglied beginnt, sukzessive auf kältere Vorlauftem peratur zu regeln. Dieser Schaltzustand bleibt nun erhalten, bis nach einem in der Regel längeren Zeitab schnitt die Vorlauftemperatur den Sollwert erreicht hat. Erst beim Erreichen des Sollwertes wird der Thyristor 15 nicht mehr gezündet, der Bimetallschenkel 2 beginnt sich abzukühlen, und es wird schliesslich der Kontakt 1 mit Schnappwirkung wieder geöffnet, wodurch sich die in der Zeichnung veranschaulichte neutrale Stellung der Schaltvorrichtung wiederum ergibt.
Sollte beim Errei chen dieser neutralen Stellung der Schaltvorrichtung das Verstellglied 37 bereits überregelt haben, sodass hernach die Vorlauftemperatur noch weiter absinkt, so setzt selbsttätig ein Umsteuern der Heizungsanlage auf wär mer ein, gemäss welchem in der bereits erläuterten Weise die Vorlauftemperatur wieder schrittweise an den Sollwert herangeführt wird.