CH537687A - Vorrichtung an einem elektrischen Widerstandsheizgerät zum Begrenzen der Heizkörpertemperatur auf einen bestimmten Wert - Google Patents

Description

  
 



   Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung an einem elektrischen Widerstandsheizgerät, z. B. an einem Warmwasserspeicher, Waschmaschine oder Raumheizkörper, zum Begrenzen der Temperatur des Heizkörpers auf einen bestimmten Wert, um z. B. den Heizkörper gegen Über hitzung beim Trockenkochen zu schützen, wobei der Heizkörper in einem zusammengepackten pulverförmigen Isoliermaterial mit negativem Temperaturkoeffizienten eingebettet liegt und die im Heizkörper entwickelte Wärme an die Umgebung übertragen wird.

  Die Heizkörper dieser Art, die in erster Linie in Frage kommen, sind Rohrheizkörper, die wie allgemein bekannt aus einem Metallrohr, wenigstens einem in diesem Metallrohr gleichachsig angeordneten schraubenförmig gewundenen Widerstandsdraht und einer im Rohr zusammengepackten und den Widerstandsdraht dicht einschliessenden Füllung eines pulverförmigen Isoliermaterials, wie Magnesiumoxyd, bestehen.



   Es ist allgemein gebräuchlich, elektrische Heizgeräte mit Hilfe von Thermostaten gegen Überhitzung zu schützen, die entweder auf die Temperatur des geheizten Mediums oder, betreffend derartiger Heizgeräte, die mit Rohrheizkörpern versehen sind, auf die Temperatur der letzteren ansprechen, z. B. durch Verwendung eines im Isoliermaterial der Rohrheizkörper eingebetteten Temperaturfühlers, der dann also die Temperatur des Isoliermaterials abfühlt. Ein derartiger Überhitzungsschutz mittels Thermostaten hat aber den Nachteil einer nicht vernachlässigbaren Trägheit, da diese mechanische Elemente einschliessen, bei welchen eine gewisse Bewegung beim Erreichen des eingestellten höchsten zulässigen Temperaturwerts ziemlich langsam ausgelöst wird, um die Stromzufuhr zu den Heizgeräten abzuschalten.



   Es ist auch bekannt bei gewissen Arten von elektrischen Widerstandsheizkörpern, wie elektrischen Bettdecken und dergleichen, einen Schutz gegen   Überhitzung    zu erzielen durch Begrenzung ihrer Temperatur auf ein bestimmtes Maximum mit Hilfe eines in Berührung mit dem Isoliermaterial der Heizkörper befindlichen Leiters zum Herausnehmen eines vom Widerstandsdraht durch das Isoliermaterial passierenden Ableitungsstroms und einem als Steuergerät und auch als Abschaltgerät wirkenden Relais mit zwei Spulen, das einen im Stromkreis des Widerstandsdrahtes eingeschalteten Schliess- oder Arbeitskontakt hat und während des normalen Betriebs dadurch erregt gehalten wird, dass die eine seiner Spulen als eine parallel zum Widerstandsdraht eingeschaltete Haltespule dient.

  Die andere Spule des Relais ist eingerichtet, das Relais zum Abfall zu bringen und damit den Strom zum Widerstandsdraht in Abhängigkeit des bei örtlicher Überhitzung entstehenden erhöhten Ableitungsstroms durch das Isoliermaterial des Widerstandsheizkörpers auszuschalten.



   Die erfindungsgemässe Vorrichtung benutzt auch den bei Temperaturerhöhung vergrösserte Ableitungsstrom durch das Isoliermaterial von Widerstandsheizkörpern als die auslösende Grösse bei Überhitzung. Bei dieser Vorrichtung geschieht die Begrenzung der Temperatur des Heizkörpers auf einen bestimmten Wert mit Hilfe eines in Berührung mit dem Isoliermaterial des betreffenden Widerstandsheizkörpers befindlichen Leiters zum Herausnehmen eines vom Widerstandsheizkörper durch das Isoliermaterial passierenden Ableitungsstroms und eines Steuergeräts, das eingerichtet ist, zum Ausschalten des dem Widerstandsheizkörper zugeführten Stromes in Abhängigkeit davon wirksam zu werden, dass der Ableitungsstrom infolge des bei Temperaturerhöhung abnehmenden Widerstands des Isoliermaterials bis zu einem vorausbestimmten kritischen Wert steigt.

  Das für die Vorrichtung wesentlich Kennzeichnende, wodurch sie sich vor allem von den obengenannten bekannten Vorrichtungen unterscheidet, ist, dass das Steuergerät ein Einweg oder Doppelwegthyristor ist und dass es zwischen Widerstandsheizkörper und dem genannten Leiter zum Herausführen des Ableitungsstromes derart eingeschaltet ist, dass eine Triggerschaltung gebildet ist, bei der der Ableitungsstrom auf die Steuerelektrode des Steuergeräts wirkt, damit er beim Erreichen eines bestimmten Wertes die Ausschaltung des Stromes im Widerstandsheizkörper bewirkt
Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung einiger schematischen Ausführungsbeispiele unter Hinweis auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Fig.   list    ein   Längenschnitt    durch einen konventionellen Rohrheizkörper in einer stark schematischen Form.

  Fig. 2 ist ein Längenschnitt durch einen Rohrheizkörper mit einem Widerstandsdraht, dessen beiden Enden an demselben Ende des Körpers herausgenommen sind, und mit einem im Isoliermaterial eingeschlossenen Leiter zum Herausnehmen von Ableitungsstrom. Fig. 3 ist ein   L ngenschnitt    durch einen doppelisolierten Rohrheizkörper gleichfalls in einer stark schematischen Form. Fig. 4-6 sind vereinfachte Schaltbilder einer Vorrichtung nach der Erfindung bei einem Rohrheizkörper der im Fig. 1, 2 bzw. 3 gezeigten Art.



   Die Erfindung wird im folgenden anhand von Rohrheizkörpern beschrieben.



   Der Rohrheizkörper in Fig. 1 umfasst einen schraubengewundenen Widerstandsdraht 1, ein zusammengepacktes pulverförmiges Isoliermaterial (Magnesiumoxyd) 2, in dem der Draht 1 eingebettet ist, und ein metallisches Mantelrohr 3, das das Isoliermaterial 2 und den Draht 1 umschliesst. Die Enden des Mantelrohres 3 sind durch isolierende Pfropfen 4 dicht verschlossen, durch die an den Enden des Widerstandsdrahtes festgelötete oder festgeschweisste Endleiter austreten, um Anschlusskontakte des Rohrheizkörpers zu bilden.



  Fig. 4 zeigt diesen Rohrheizkörper an eine Wechselstromquelle 6 gelegt. Für das Mantelrohr 3 des Körpers wird in diesem Fall, der nur zum Erläutern des Grundprinzips der Erfindung bestimmt ist angenommen, dass es nicht geerdet (was praktisch das Vorhandensein eines vom Mantelrohr 3 isolierten und dieses umgebenden geerdeten Schutzmantels erfordern würde) und mit der Steuerelektrode 8 eines Thyristors 7 verbunden ist, während der Widerstandsdraht 1 durch den einen Endleiter 5 an die Anode 9 des Thyristors angeschlossen ist. (Im vorliegenden gedachten Fall, wo das Mantelrohr 3 nicht geerdet ist, ist es ohne Bedeutung, welcher der beiden Endleiter an die Steuerelektrode angeschlossen ist) Die Anode 9 ist somit auch unmittelbar mit dem einen Anschlusskontakt der Wechselstromquelle verbunden.



  Ein Relais (oder ein Schütz) 10 zum Ein- und Ausschaltung des Rohrheizkörpers hat seine Spule zwischen dem anderen Anschlusskontakt der Wechselstromquelle 6 und der Kathode 11 des Thyristors eingeschaltet, und sein Hauptkontakt 12 ist in der Leitung von der Wechselstromquelle zum anderen Endleiter 5 des Rohrheizkörpers (nach dem Anschlusspunkt der Relaisspule an dieser Leitung) eingesetzt.

 

  Der Hauptkontakt 12 ist, gegen die Gewohnheit, als ein Unterbrechungs- oder Ruhekontakt angeordnet, d. h. er unterbricht den Stromkreis, wenn das Relais erregt wird. Das Relais 10 hat weiter einen als Haltekontakt dienenden Schliessoder Arbeitskontakt 13, der zwischen dem mit der Thyristorkathode 11 verbundenen Ende und dem obengenannten einen Anschlusskontakt der Stromquelle 6 eingeschaltet ist, so dass das Relais erregt bleibt (der Stromkreis des Rohrheizkörpers ist gebrochen), nachdem es infolge eines kurzen Stromstosses durch den Thyristor erregt wurde.



   Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist im Prinzip wie folgt. So lange wie das Heizgerät (z. B. ein Warmwasserspeicher oder eine Waschmaschine oder ein Raumheizkörper), in dem der Rohrheizkörper eingebaut ist, sich im normalen Betrieb befindet, behält der Rohrheizkörper eine Tempera  tur, bei der der Ableitungsstrom durch das Isoliermaterial 2 unter einem einer zulässigen Maximumtemperatur entsprechenden Wert liegt. Dieser Ableitungsstrom bildet wie aus dem Schaltbild in Fig. 4 hervorgeht den Steuerstrom zur Steuerelektrode 8 des Thyristors 7. Wenn aus irgendeinem Grund, z. B.

  Trockenkochen einer Waschmaschine oder Überdecken eines Raumheizkörpers, die Temperatur des Isoliermaterials über diesen Wert hinaus steigen würde, wird der Ableitungsstrom infolge der negativen Widerstandskennlinie des Materials zunehmen, wobei er einen von der Anodenspannung des Thyristors, d. h. hier der Spannung der Wechselstromquelle 6, abhängigen Wert erreichen kann, bei dem der Thyristor eingeschaltet wird, so dass das Relais 10 erregt wird und der Verbraucherstromkreis des Rohrheizkörpers am Hauptkontakt 12 unterbrochen wird. Es soll bemerkt werden, dass obwohl der Thyristor 7, nachdem er während einer Halbperiode des Wechselstromes gezündet wurde, während der folgenden entgegengesetzt gerichteten Halbperiode infolge der Umkehr der Anodenspannung gelöscht wird, dies keinen Einfluss auf das Relais 10 hat, das über dem Haltekontakt 13 erregt bleibt.



   Der in Fig. 2 gezeigte Rohrheizkörper gehört zu der Art, deren Widerstandsdraht 1 sich hin und her in dem am einen Ende geschlossenen Mantelrohr 3 erstreckt, wobei beide Enden des Drahtes durch einen isolierenden Pfropfen 4 an dem anderen Ende des Rohrheizkörpers herausgenommen sind. Durch den Pfropfen 4 ist auch ein Leiter 14 zentral in das Mantelrohr 3 eingeführt und dicht im Isoliermaterial 2 eingebettet. Dieser Leiter 14 ist anstelle des Mantelrohres 3 an der Steuerelektrode 8 des Thyristors 7 in einer Schaltung nach Fig. 5 angeschlossen, die im übrigen der Schaltung in Fig. 4 ganz gleich ist. Das Mantelrohr 3 kann dabei selbst geerdet sein.

  Die Wirkungsweise der Schaltung in Fig. 5 ist wie man versteht dieselbe wie oben für Fig. 4 beschrieben wurde, indem der Steuerstrom zur Steuerelektrode 8 des Thyristors 7 von dem Ableitungsstrom zwischen dem Widerstandsdraht 1 und dem Leiter 14 dargestellt wird.



   Der doppelisolierte Rohrheizkörper in Fig. 3 kann angesehen werden, aus einem Rohrheizkörper nach Fig. 1 zu bestehen, der in seiner ganzen Länge ausser an den Enden von einer Schicht zusammengepacktes pulverförmiges Isoliermaterials 2a umgeben ist, das von derselben Art als das Isoliermaterial 2 sein kann und in einem   äusseren    Mantelrohr 15 eingeschlossen ist, das an den Enden durch isolierende   Durch-    führungspfropfen 16 für das innere Mantelrohr 3 abgeschlossen ist. 

  Bei dieser Ausführung des Rohrheizkörpers, der besonders bestimmt ist, als Wärmestrahler zur Lufterhitzung durch Anschluss an höhere Spannung als gewöhnliche Netzspannung verwendet zu werden, wird das innere Mantelrohr 3 an die Steuerelektrode 8 des Thyristors 7 angeschlossen, wie in Fig. 6 gezeigt wird, während das   äussere    Mantelrohr 15 geerdet wird. Im übrigen ist die Schaltung in Fig. 6 auch gleich derjenigen in Fig. 4 und die Wirkungsweise somit auch dieselbe.



   Anstelle des Thyristors 7 kann auch ein doppeltgerichteter Triodethyristor (sogenannter  Triac ) verwendet werden. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Vorrichtung an einem elektrischen Widerstandsheizgerät, bei dem ein Widerstandsheizkörper in einem zusammengepackten pulverförmigen Isoliermaterial mit negativem Temperaturkoeffizienten eingebettet liegt und die im Widerstandsheizkörper entwickelte Wärme an die Umgebung übertragen wird, zum Begrenzen der Temperatur des Heizkörpers auf einen bestimmten Wert mit Hilfe eines in Berührung mit dem Isoliermaterial des betreffenden Widerstandsheizkörpers befindlichen Leiters zum Herausführen eines vom Widerstandsheizkörper durch das Isoliermaterial fliessenden Ableitungsstroms und mit Hilfe eines Steuergerätes, das in Abhängigkeit vom Erreichen eines bestimmten Ableitungsstromes infolge des bei Temperaturerhöhung abnehmen- den Widerstands des Isoliermaterials das Ausschalten des dem Widerstandsheizkörper zugeführten Stromes bewirkt, da durch gekennzeichnet,

   dass das Steuergerät (7) ein Einwegoder Doppelwegthyristor ist und dass es (7) zwischen Widerstandsheizkörper (1) und dem genannten Leiter (3, 14) zum Herausführen des Ableitungsstromes derart eingeschaltet ist, dass eine Triggerschaltung gebildet ist, bei der der Ableitungsstrom auf die Steuerelektrode (8) des Steuergeräts (7) wirkt, damit er beim Erreichen eines bestimmten Wertes die Ausschaltung des Stromes im Widerstandsheizkörper bewirkt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Einweg- oder Doppelwegthyristor (7) ein Relais (10) oder Schütz steuert, das einen im Stromkreis des Widerstandskörpers eingesetzten Unterbrechungskontakt (12) zur Ausschaltung des Stromes im Widerstandsheizkörper durch Erregung des Relais oder Schützes aufweist.

   2. Vorrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einweg- oder Doppelwegthyristor in Reihe mit der Spule des Relais (10) oder Schützes an die selbe Wechselstromquelle wie der Widerstandsheizkörper parallel zu diesem, angeschlossen ist.