DE1067542B

DE1067542B - Temperature-dependent, electrical control device for devices heated with electrical alternating current

Info

Publication number: DE1067542B
Application number: DEG24858A
Authority: DE
Inventors: George Charles Crowley
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1957-07-12
Filing date: 1958-07-03
Publication date: 1959-10-22

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine temperaturabhängige elektrische Steuereinrichtung für mit elektrischem Wechselstrom beheizte Geräte, insbesondere für elektrische Bettdecken u. dgl.The invention relates to a temperature-dependent electrical control device for with electrical Alternating current heated devices, especially for electric blankets and the like.

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.The control device according to the invention ensures reliable protection against overheating any point of the duvet, and a continuous, temperature-sensitive layer inside When overheating occurs, the duvet causes a current flow that is directed in such a way that the heating circuit is interrupted.

Es ist weiterhin nicht möglich, den Heizkörper an Spannung zu legen, bis die automatische Temperatursteuereinrichtung voll wirksam ist.It is still not possible to energize the radiator until the automatic temperature control device is fully effective.

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.The control device according to the invention contains a relay, on the core of which two work coils are provided are, the control circuit also contains a distributed heating conductor and a synchronous signal conductor, which is separated from the heating conductor by a temperature-sensitive layer, which is the case with normal Operating temperature is practically an isolator and to an extent sufficient for control at a becomes conductive at a certain higher temperature. The relay, which is equipped with two work coils, actuates one Switching device which is closed when the relay is energized and which opens when the magnetization of the Core falls below a certain waste value. The relay switch is usually through a Holding circuit kept closed, the one holding coil connected to the network and one holding contact contains. According to the invention, the control device is characterized by the work coil and the temperature-sensitive layer containing working circuit, which is connected so that the magnetization of the core is reduced below the dropout value of the relay when through the temperature sensitive layer a noticeable current flows.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, dabei bedeutetIn the drawings, an embodiment of the invention is shown, where means

Fig. 1 ein etwas schematisiertes Schaltbild eines Ausführungsbeispieles der Steuereinrichtung undFig. 1 is a somewhat schematic circuit diagram of an embodiment of the control device and

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispieles der Erfindung.Fig. 2 is a schematic representation of a second embodiment of the invention.

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 GeräteThe circuit according to FIG. 1 is supplied with power via a plug 1 which can be connected to a power source, for example a high-voltage network of 115 volts, 60 Hz. The relay contains a common core 2 on which two coils 3 and 4 are wound. The coil 3 can be connected to the network in series with a resistor 6 so that it works as a holding coil. In a typical embodiment, the value of the resistor can be 65,000 ohms, it is connected in series with a coil 3 , which has 600O turns. The relay temperature-dependent, electrical
Control device for with electrical
AC heated devices

Anmelder:Applicant:

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

Vertreter: Dr.-Ing. Ε. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6Representative: Dr.-Ing. Ε. Sommerfeld, patent attorney,
Munich 23, Dunantstr. 6th

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 12. Juli 1957Claimed priority: V. St. v. America July 12, 1957

George Charles Crowley, Asheboro, N. C (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt wordenGeorge Charles Crowley, Asheboro, N. C (V. St. A.),
has been named as the inventor

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. coil 4 is the working coil of the relay, it can contain about 21000 turns. The electric blanket has a distributed heating wire and a signal wire extending parallel to it, between the wires a layer of a temperature-sensitive material is provided. The temperature-sensitive material is practically an insulator at normal operating temperatures, while at a certain, higher temperature it is able to conduct a current sufficient for control. Such temperature-sensitive heating and measuring cables in one unit are known per se. In the drawings, such a temperature-sensitive working circuit is shown, which consists of a heating wire 7 and a signal wire 8 , which are separated by a temperature-sensitive layer 9 .

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. To put the control device into operation, a control device 10 is provided for a temporary energy supply, which contains a normally open switch 11 and a normally closed switch 12 . The circuit containing the switch 11 also contains a capacitor 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-When the switching device 10 is operated, the normally closed switch 12 opens while the normally open switch 11 is closed. This closes a control circuit from the power source through the capacitor 5, the normally open switch 11, the signal wire 8, the work coil 4 and the heating wire 7 . By closing this Strömkreises the working coil 4 is energized, so that the overall Reläiskontakte 14

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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.be closed. In this way the passage of both the heating wire and the control wire becomes 8 checked every time the switch is operated. During this time, however, will result the formation of the circuit to the heating wire 7 no significant power is supplied. To put the tension on to increase the coil 4 and to ensure that the relay responds and thus that the contacts 14 close, the capacitor 5 is provided in the power supply line. After closing switch 14 a glow lamp 15 receives voltage via the associated series resistor 16, which indicates that the control circuit is ready for operation. A holding circuit is also closed via the contacts 14, the consists of the holding coil 3 in series with a current limiting resistor 6. When the indicator glow lamp lights up the switch 10 can be released so that the switch 11 is opened again and the switch 12 is closed. When the switch 11 is opened, the work coil 4 is de-energized, however the holding coil 3 is energized, the relay contacts 14 remain closed.

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.During the normal operation of the duvet, the working group is closed and uninterrupted in operation. The working group contains the heating conductor of the electric blanket, also the relay contacts 14, an ambient temperature sensitive device 17 and the normally closed switch 12. The device 17, which is responsive to the ambient temperature, regulates the power supply to the Heater depending on the room temperature. In order to be able to switch off the duvet as desired, an off switch 18 is connected in parallel to the work coil 4. By closing the switch 18 is the work coil 4 shorted out, which is now a series of shorted windings on the common Magnetic core 2 acts. This causes the magnetization in the core 2 to fall below the value of the Re'ais decreased so that the contacts 14 open.

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.To protect against overheating at any point along the heating conductor 7, a switch-off circuit is provided which contains the heating conductor 7, the signal conductor 8 along the temperature-sensitive layer 9 and the work coil 4. If enough current flows through the temperature-sensitive layer at the lower end of the signal wire 8 in Fig. 1 , the work coil 4 acts as a series of short-circuit turns on the relay core 2. The short-circuit windings reduce the magnetic flux flowing through the work coil 4 so far that the relay drops out and contacts 14 are opened. If enough current flows through the temperature-sensitive layer at the other end of the signal wire, ie at the upper end in Fig. 1, the work coil 4 is excited in the opposite direction as the holding coil 3. The circuit leads from the lower connection of the power supply through the device 17, the switch 12 to the coil 4 and from the other connection of the coil 4 through the layer 9 to the heating wire and back to the other network pole. The magnetization of the work coil 4 is opposite to the magnetization by the holding coil 3 and causes the relay to drop out and thus the switch 14 to open described effects, ie the short-circuiting of the coil 4 and the opposite excitation of the coil 4 with respect to the coil 3, so that the relay drops out and the entire circuit is de-energized.

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.When the relay contacts 14 are open, neither the control device nor the heater can again be put into operation until the control device 10 is not pressed briefly, which then again, as already described, the holding coil 3 and the working circuit are energized.

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.Fig. 2 shows a second embodiment of a control device according to the invention. The same relay is used as in the circuit according to FIG. 1, it has a common core 2 on which two coils 3 and 4 are located. The coil 3 can be connected to the mains in series with a resistor 6 so that it acts as a holding coil for the relay during operation. The coil 4 is the working coil of the two-coil relay. The heating wire 7 can be connected to the network, while one end of the signal wire 8 is connected to the work coil 4, while the other end 23 is not electrically connected.

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.The device can be put into operation by briefly pressing the switch 20, whereby a normally closed switch 21 opened and at the same time the relay contacts 14 by hand getting closed. By closing the relay contacts 14, a hold circuit with the coil 3 and the resistor 6 closed. As long as the coil 3 is energized without any counteracting Influences from the coil 4 or the circuit breaker 22 are present, the relay contacts 14 remain closed. When the push button 20 is released, the normally closed switch closes 21 again, the circuit for the heating wire via relay contacts 14, which is normally closed Switch 21 and the device 17, which is responsive to the ambient temperature, closed will.

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.The power supply to the heating wire is controlled by the ambient temperature during operation Device 17 controlled as a function of the room temperature. To set up by hand To be able to switch off, the normally open switch 22 is pressed. By closing the Switch 22, the coil 3 is short-circuited, whereby the magnetization of the relay below the The drop-out value drops and the normally open relay contacts 14 are opened again. The circuit is completely de-energized and cannot be put back into operation before the "On button" 20 is pressed again.

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 derA shutdown circuit is provided to protect against excess temperatures in the working circuit. This shutdown circuit contains the relay contacts 14, the coil 4, the signal wire 8, the temperature-sensitive material 9 and the heating wire 7. The signal wire 8 floats electrically with its one end 23, while the other end is connected to the coil4. With a sufficient current flow through the temperature-sensitive Layer, for example at the upper end of the signal wire8, creates a circuit of the lower connection of the work coil 4 through the signal wire 8, the temperature-sensitive layer 9, the Heating wire 7, the thermal switch 17 and the switch 21 to the other connection of the coil 4. The coil 4 thereby acts like a series of short-circuit turns on the relay core 2, whereby the magnetization of the core is lowered below the dropout value, so that the contacts 14 open. If a stream is enough Size near the bottom of the signal wire due to the temperature sensitive Layer 9 flows, the work coil 4 is in one of the

Claims

Holding coil 3 energized opposite polarity. The circuit leads from the lower connection of the network to the heating wire 7, through the layer 9 to the lower end of the signal wire 8, through the coil 4 and the switch 14 to the other network pole. The flux generated by the working coil 4 is opposite to the flux generated by the holding coil 3, so that the relay drops out and the contacts 14 are opened. It can be seen that in the event of an excess temperature between the ends of the heating wire 7, a combination of the effects described becomes effective, so that the magnetization of the relay is again lowered below the drop value, so that the contacts 14 are opened and the device is switched off. In the embodiment according to FIG. 2, it is not possible to maintain overheating by continuously pressing the on switch 20. The circuit of Fig. 2 is designed so that actuation of the switch 20 opens the normally closed switch 21, whereby the circuit through the heating wire is interrupted. No damage can therefore occur even if the switch 20 jams and the relay cannot switch off in the event of excess temperature, since the switch 21 in the heating circuit is open. Patent claims:

1. Control device for devices heated by electrical alternating current with a heating conductor and using a signal conductor separated from this by a temperature-sensitive layer a relay with a working and a holding winding on a common magnetic core and a switching device which, when the core is excited via a certain drop magnetization

tion is actuated, characterized by the work coil and the temperature-sensitive Layer containing working circuit, which is connected so that the magnetization of the core below the dropout value of the relay is reduced when passing through the temperature sensitive layer noticeable current flows.

2. Control device according to claim 1, characterized by a temperature-sensitive Layer and the working winding containing the shutdown circuit, in which at a remarkable Current flow through the layer at one end of the signal conductor shorted the working winding and when there is an appreciable flow of current through the layer in the vicinity of the other end of the signal conductor the working winding is excited opposite to the holding winding.

3. Control device according to claim 1, characterized in that a device (17) responsive to the ambient temperature is connected in the working circuit in series with the relay switch (14), the normally closed contacts (12), the switching device (10) and the heating conductor (7) .

4. Control device according to claim 1, characterized by a manually operated switch-off device (18) with a switch containing a make contact, through which the work winding can be short-circuited.

5. Control device according to claim 1, characterized by a manually operated switching device (10) with a normally closed contact (12) and a normally open contact (11) for closing the relay switch, the normally closed contact being opened when the switching device is actuated.

Considered publications:
U.S. Patent No. 2,581,212.

1 sheet of drawings

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