DE1067542B - Temperaturabhaengige, elektrische Steuereinrichtung fuer mit elektrischem Wechselstrom beheizte Geraete - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine temperaturabhängige elektrische Steuereinrichtung für mit elektrischem Wechselstrom beheizte Geräte, insbesondere für elektrische Bettdecken u. dgl.

Die Steuereinrichtung nach der Erfindung gewährleistet einen sicheren Schutz gegen Überhitzung an einem beliebigen Punkt der Bettdecke, und eine durchgehende, temperaturempfindliche Schicht innerhalb der Bettdecke bewirkt beim Auftreten einer Überhitzung einen so gerichteten Stromfluß, daß der Heizkreis unterbrochen wird.

Es ist weiterhin nicht möglich, den Heizkörper an Spannung zu legen, bis die automatische Temperatursteuereinrichtung voll wirksam ist.

Die Steuereinrichtung nach der Erfindung enthält ein Relais, auf dessen Kern zwei Arbeitsspulen vorgesehen sind, der Steuerkreis enthält ferner einen verteilten Heizleiter und einen gleichlaufenden Signalleiter, der vom Heizleiter durch eine temperaturempfindliche Schicht getrennt ist, die bei normaler Betriebstemperatur praktisch ein Isolator ist und die in einem zur Steuerung ausreichenden Maße bei einer bestimmten höheren Temperatur leitend wird. Das mit zwei Arbeitsspulen bestückte Relais betätigt eine Schaltvorrichtung, die bei erregtem Relais geschlossen ist und die sich öffnet, wenn die Magnetisierung des Kernes einen bestimmten Abfallwert unterschreitet. Der Relaisschalter wird normalerweise durch einen Haltekreis geschlossen gehalten, der eine an das Netz angeschlossene Haltespule und einen Haltekontakt enthält. Die Steuereinrichtung ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen die Arbeitsspule und die temperaturempfindliche Schicht enthaltenden Arbeitskreis, der so geschaltet ist, daß die Magnetisierung des Kernes unter den Abfallwert des Relais verringert wird, wenn durch die temperaturempfindliche Schicht ein merklicher Strom fließt.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, dabei bedeutet

Fig. 1 ein etwas schematisiertes Schaltbild eines Ausführungsbeispieles der Steuereinrichtung und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispieles der Erfindung.

Der Schaltung nach Fig. 1 wird die Leistung über einen Stecker 1 zugeführt, der an eine Stromquelle, beispielsweise ein Starkstromnetz vonll5 Volt, 60 Hz, angeschlossen werden kann. Das Relais enthält einen gemeinsamen Kern 2, auf den zwei Spulen 3 und 4 gewickelt sind. Die Spule 3 kann in Serie mit einem Widerstand 6 an das Netz angeschlossen werden, so daß sie als Haltespule arbeitet. In einem typischen Ausführungsbeispiel kann der Wert des Widerstandes 65 000 Ohm betragen, er ist in Serie mit einer Spule 3 geschaltet, die 600O Windungen aufweist. Die Relais-Temperaturabhängige, elektrische
Steuereinrichtung für mit elektrischem
Wechselstrom beheizte Geräte

Anmelder:

General Electric Company,
Schenectady, Ν. Υ. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. Ε. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 12. Juli 1957

George Charles Crowley, Asheboro, N. C (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

spule 4 ist die Arbeitsspule des Relais, sie kann ungefähr 21000 Windungen, enthalten. Die elektrische Bettdecke besitzt einen verteilten Heizdraht und einen sich gleichlaufend mit diesem erstreckenden Signaldraht, zwischen den Drähten ist dabei eine Schicht eines temperaturempfiridlichen Materials vorgesehen. Das temperaturempfindliche Material ist bei normalen Betriebstemperaturen praktisch ein Isolator, während es bei einer bestimmten, höheren Temperatur einen zur Steuerung ausreichenden Strom zu leiten in der Lage ist. Derartige temperaturempfindliche Heiz- und Meßkabel in einer Einheit sind an sich bekannt. In den Zeichnungen ist ein derartiger temperaturempfindlicher Arbeitskreis dargestellt, der aus einem Heizdraht 7 und einem Signaldraht 8 besteht, die durch eine temperaturempfindliche Schicht 9 getrennt sind.

Zur Inbetriebsetzung der Steuereinrichtung ist eine Steuereinrichtung 10 für eine vorübergehende Energiezufuhr vorgesehen, die einen normalerweise offenen Schälter 11 und einen -normalerweise geschlossenen Schalter 12 enthält. Der den Schalter 11 enthaltende Stromkreis enthält ferner noch einen Kondensator 5.

Wenn die Schaltvorrichtung 10 betätigt wird, öffnet sich der normalerweise geschlossene Schalter 12, während der normalerweise offene Schalter 11 geschlossen wird. Dadurch wird ein Steuerkreis von der Stromquelle durch den Kondensator 5, den normalerweise offenen Schalter 11, den Signaldraht 8, die Arbeitsspule 4 und den Heizdraht 7 geschlossen. Durch das Schließen dieses Strömkreises wird die Arbeitsspule 4 unter Strom gesetzt, so daß die Reläiskontakte 14 ge-

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schlossen werden. Auf diese Weise wird der Durchgang sowohl des Heizdrahtes als auch des Steuerdrahtes 8 jedesmal geprüft, wenn der Schalter betätigt wird. Während dieser Zeit wird jedoch infolge der Ausbildung der Schaltung dem Heizdraht 7 keine wesentliche Leistung zugeführt. Um die Spannung an der Spule 4 zu erhöhen und ein Ansprechen des Relais und damit ein Schließen der Kontakte 14 zu gewährleisten, ist der Kondensator5 in der Stromversorgungsleitung vorgesehen. Nach Schließen des Schalters 14 erhält eine Glimmlampe 15 über den zugehörigen Vorwiderstand 16 Spannung, wodurch angezeigt wird, daß der Steuerkreis betriebfertig ist. Über die Kontakte 14 wird ferner ein Haltekreis geschlossen, der aus der Haltespule 3 in Serie mit einem Strombegrenzungswiderstand 6 besteht. Beim Aufleuchten der Anzeigeglimmlampe kann der Schalter 10 freigegeben werden, so daß der Schalter 11 wieder geöffnet und der Schalter 12 geschlossen wird. Beim öffnen des Schalters 11 wird die Arbeitsspule 4 stromlos, da jedoch die Haltespule 3 erregt ist, bleiben die Relaiskontakte 14 geschlossen.

Während der normalen Arbeitsweise der Bettdecke ist der Arbeitskreis geschlossen und ununterbrochen in Betrieb. Der Arbeitskreis enthält den Heizleiter der elektrischen Bettdecke, ferner die Relaiskontakte 14, eine Einrichtung 17, die auf die Umgebungstemperatur anspricht, und den normalerweise geschlossenen Schalter 12. Die Einrichtung 17, die auf die Umgebungstemperatur anspricht, regelt die Stromzufuhr zu dem Heizer in Abhängigkeit von der Zimmertemperatur. Um die Bettdecke nach Wunsch abschalten zu können, ist ein Ausschalter 18 parallel zur Arbeitsspule 4 geschaltet. Durch Schließen des Ausschalters 18 wird die Arbeitsspule 4 kurzgeschlossen, die nun als eine Reihe von kurzgeschlossenen Wicklungen auf dem gemeinsamen Magnetkern 2 wirkt. Dadurch wird die Magnetisierung im Kern 2 unter den Abfallwert des Re'ais verringert, so daß sich die Kontakte 14 öffnen.

Zur Sicherung gegen eine Überhitzung an irgendeiner Stelle entlang des Heizleiters 7 ist ein Abschaltkreis vorgesehen, der den Heizleiter 7, den Signalleiter 8 entlang der temperaturempfindlichen Schicht 9 und die Arbeitsspule4 enthält. Wenn genügend Strom durch die temperaturempfindliche Schicht beim unteren Ende des Signaldrahtes 8 in Fig. 1 fließt, wirkt die Arbeitsspule 4 wie eine Reihe von Kurzschlußwindungen auf dem Relaiskern 2. Die Kurzschlußwicklungen verringern den Magnetfluß, der durch die Arbeitssnule 4 fließt, so weit, daß das Relais abfällt und die Kontakte 14 geöffnet werden. Wenn genügend Strom durch die temperaturempfindliche Schicht beim anderen Ende des Signaldrahtes fließt, d. h. beim oberen Ende in Fig. 1, wird die Arbeitsspule 4 in entgegengesetzter Richtung erregt wie die Haltespule 3. Der Stromkreis führt dabei vom unteren Anschluß der Stromversorgung durch die Einrichtung 17, den Schalter 12 zur Spule 4 und vom anderen Anschluß der Spule 4 durch die Schicht 9 zum Heizdraht und zurück zum anderen Netzpol. Die Magnetisierung von der Arbeitsspule 4 ist der Magnetisierung durch die Haltespule 3 entgegengerichtet und bewirkt ein Abfallen des Relais und damit ein öffnen des Schalters 14. Wenn eine Überschreitung der zulässigen Temperatur an irgendeinem Punkt zwischen den Enden des Heizdrahtes 7 auftritt, ergibt sich eine Kombination der beschriebenen Effekte, d. h. des Kurzschließens der Spule 4 und der entgegengesetzten Erregung der Spule 4 in bezug auf die Spule 3, so daß das Relais abfällt und der gesamte Kreis stromlos wird.

Wenn die Relaiskontakte 14 geöffnet sind, kann weder die Steuereinrichtung noch der Heizer wieder in Betrieb genommen werden, bis nicht die Steuereinrichtung 10 kurzzeitig gedrückt wird, wodurch dann wieder, wie bereits beschrieben wurde, die Haltespule 3 und der Arbeitskreis unter Strom gesetzt werden.

Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Steuereinrichtung nach der Erfindung. Dabei findet dasselbe Relais Verwendung wie in der Schaltung nach Fig. 1, es besitzt einen gemeinsamen Kern 2, auf dem zwei Spulen 3 und 4 liegen. Die Spule 3 kann in Serie mit einem Widerstand 6 an das Netz angeschaltet werden, so daß sie als Haltespule für das Relais während des Betriebs wirkt. Die Spule 4 ist die Arbeitsspule des zweispuligen Relais. Der Heizdraht 7 kann an das Netz angeschlossen werden, während ein Ende des Signaldrahtes 8 an die Arbeitsspule 4 angeschlossen wird, während das andere Ende23 elektrisch nicht angeschlossen ist.

Die Einrichtung kann durch einen kurzen Druck auf den Schalter 20 in Betrieb gesetzt werden, wodurch ein normalerweise geschlossener Schalter 21 geöffnet und gleichzeitig die Relaiskontakte 14 von Hand geschlossen werden. Durch das Schließen der Relaiskontakte 14 wird ein Haltekreis mit der Spule 3 und dem Widerstand 6 geschlossen. Solange die Spule 3 erregt ist, ohne daß irgendwelche gegenwirkenden Einflüsse durch die Spule 4 oder den Ausschalter 22 vorhanden sind, bleiben die Relaiskontakte 14 geschlossen. Wenn man den Druckknopf 20 freigibt, schließt sich der normalerweise geschlossene Schalter 21 wieder, wobei der Stromkreis für den Heizdraht über die Relaiskontakte 14, den normalerweise geschlossenen Schalter 21 und die Einrichtung 17, die auf die Umgebungstemperatur anspricht, geschlossen wird.

Die Stromzufuhr zum Heizdraht wird während des Betriebs durch die auf die Umgebungstemperatur ansprechende Einrichtung 17 als Funktion der Raumtemperatur gesteuert. Um die Einrichtung von Hand abschalten zu können, wird der normalerweise offene Ausschalter 22 gedrückt. Durch das Schließen des Schalters 22 wird die Spule 3 kurzgeschlossen, wodurch die Magnetisierung des Relais unterhalb des Abfallwertes sinkt und die normalerweise offenen Relaiskontakte 14 wieder geöffnet werden. DieSchaltung wird dadurch vollständig stromlos und kann nicht wieder in Betrieb genommen werden, bevor nicht der »Ein-Knopf« 20 wieder gedrückt wird.

Zum Schutz gegen Übertemperaturen im Arbeitskreis ist ein Abschaltkreis vorgesehen. Dieser Abschaltkreis enthält die Relaiskontakte 14, die Spule 4, den Signaldraht 8, das temperaturempfindliche Material 9 und den Heizdraht 7. Der Signaldraht 8 schwimmt elektrisch mit seinem einen Ende 23, während das andere Ende an die Spule4 angeschlossen ist. Bei einem ausreichenden Stromfluß durch die temperaturempfindliche Schicht, beispielsweise am oberen Ende des Signaldrahtes8, entsteht ein Stromkreis vom unteren Anschluß der Arbeitsspule4 durch den Signaldraht 8, die temperaturempfindliche Schicht 9, den Heizdraht 7, den Thermoschalter 17 und den Schalter 21 zum anderen Anschluß der Spule 4. Die Spule 4 wirkt dadurch wie eine Reihe von Kurzschlußwindungen auf dem Relaiskern 2, wodurch die Magnetisierung des Kerns unterhalb des Abfallwertes gesenkt wird, so daß die Kontakte 14 öffnen. Wenn ein Strom genügender Größe in der Nähe des unteren Endes des Signaldrahtes durch die temperaturempfindliche Schicht 9 fließt, wird die Arbeitsspule 4 in einer der

Claims (5)

Haltespule 3 entgegengesetzten Polarität erregt. Der Stromkreis führt dabei vom unteren Anschluß des Netzes zum Heizdraht 7, durch die Schicht 9 zum unteren Ende des Signaldrahtes 8, durch die Spule 4 und den Schalter 14 zum anderen Netzpol. Der durch die Arbeitsspule 4 erzeugte Fluß ist dem durch die Haltespule 3 erzeugten Fluß entgegengerichtet, so daß das Relais abfällt und die Kontakte 14 geöffnet werden. Es ist ersichtlich, daß im Falle einer Ubertemperatur zwischen den Enden des Heizdrahtes 7 eine Kombination der beschriebenen Effekte wirksam wird, so daß wieder die Magnetisierung des Relais unterhalb des Abfallwertes gesenkt wird, so daß die Kontakte 14 geöffnet und die Einrichtung abgeschaltet werden. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist es nicht möglich, eine Überhitzung durch ein dauerndes Drücken des Ein-Schalters 20 aufrechtzuerhalten. Die Schaltung nach Fig. 2 ist so ausgebildet, daß ein Betätigen des Schalters 20 den normalerweise geschlossenen Schalter 21 öffnet, wodurch der Stromkreis durch den Heizdraht unterbrochen wird. Es kann also auch dann kein Schaden auftreten, wenn der Schalter 20 klemmt und das Relais bei einer Übertemperatur nicht abschalten kann, da der im Heizkreis liegende Schalter 21 offen ist. Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für mit elektrischem Wechselstrom beheizte Geräte mit einem Heizleiter und einem von diesem durch eine temperaturempfindliche Schicht getrennten Signalleiter unter Verwendung eines Relais mit einer Arbeits- und einer Haltewicklung auf einem gemeinsamen Magnetkern und einer Schaltvorrichtung, die bei Erregung des Kernes über eine bestimmte Abfallmagnetisie-

rung betätigt wird, gekennzeichnet durch einen die Arbeitsspule und die temperaturempfindliche Schicht enthaltenden Arbeitskreis, der so geschaltet ist, daß die Magnetisierung des Kernes unter den Abfallwert des Relais verringert wird, wenn durch die temperaturempfindliche Schicht ein merklicher Strom fließt.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen die temperaturempfindliche Schicht und die Arbeitswicklung enthaltenden Abschaltkreis, bei welchem bei einem merkenswerten Stromfluß durch die Schicht am einen Ende des Signalleiters die Arbeitswicklung kurzgeschlossen und bei einem merklichen Stromfluß durch die Schicht in der Nähe des anderen Endes des Signalleiters die Arbeitswicklung entgegengesetzt zur Haltwicklung erregt wird.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Arbeitskreis in Serie mit dem Relaisschalter (14), den Ruhekontakten (12), der Einschaltvorrichtung (10) und dem Heizleiter (7) eine auf die Umgebungstemperatur ansprechende Einrichtung (17) geschaltet ist.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine von Hand zu betätigende Ausschaltvorrichtung (18) mit einem einen Arbeitskontakt enthaltenden Ausschalter, durch den die Arbeitswicklung kurzgeschlossen werden kann.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine von Hand zu betätigende Einschaltvorrichtung (10) mit einem Ruhekontakt (12) und einem Arbeitskontakt (11) zur Schließung des Relaisschalters, wobei der Ruhekontakt bei der Betätigung der Einschaltvorrichtung geöffnet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 581 212.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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