DE1215274B

DE1215274B - Device for limiting the temperature of fluids to be heated, especially for hot water devices

Info

Publication number: DE1215274B
Application number: DEST16397A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Theodor Stiebel
Original assignee: MARGRET STIEBEL GEB SCHUEDDEKO
Current assignee: MARGRET STIEBEL GEB SCHUEDDEKO
Priority date: 1960-04-22
Filing date: 1960-04-22
Publication date: 1966-04-28
Also published as: DE1274763B

Description

Vorrichtung zur Temperaturbegrenzung von aufzuheizenden Flüssigkeiten, insbesondere für Warmwassergeräte Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, zur Temperaturbegrenzung von aufzuheizenden Flüssigkeiten, deren temperaturempfindliches Organ in Form eines temperaturempfindlichen Widerstandes ausgebildet ist und über eine Relaisröhre (Kaltkathodenröhre) die Spule eines Relais oder Schaltschützes beeinflußt, dessen Schaltkontakte in dem zu schaltenden Verbraucherstromkreis angeordnet sind.Device for limiting the temperature of liquids to be heated, in particular for hot water devices The invention relates to a device to limit the temperature of liquids to be heated, their temperature-sensitive Organ is designed in the form of a temperature-sensitive resistor and about a relay tube (cold cathode tube) the coil of a relay or contactor affects whose switching contacts are arranged in the consumer circuit to be switched are.

Bei einer diese Bauelemente in vorstehender Zuordnung enthaltenden, bekannten und erprobten Schaltung, die in vielfältiger Weise zu Temperatursteuerzwecken benutzt werden kann, ist der temperaturempfindliche Widerstand Teil einer Wheatstonesehen Brücke, welche diesen bei Temperaturänderungen aus dem Gleichgewicht bringt und über ein Thyratron das Relais betätigt.In the case of one of these components in the above assignment, known and proven circuit used in a variety of ways for temperature control purposes can be used, the temperature-sensitive resistor is part of a Wheatstone vision Bridge, which brings it out of balance when the temperature changes and the relay is actuated via a thyratron.

Ferner ist ein elektronischer Einschalter bekannt, bei welchem durch Betätigen eines Einschalttasters die Zündspannung einer Kaltkathodenröhre erhöht wird, indem der Einschalttaster einen am Zündelektrodenpfad angeordneten Spannungsteilerwiderstand überbrückt. Auch hier wird durch das -Zünden der Kaltkathodenröhre das Relais zum Ansprechen gebracht. Letzteres ist als Selbsthalterelais ausgebildet, dessen Haltekontakte in einer die Kaltkathodenröhre kurzschließenden Umgehungsleitung angeordnet sind. Die Verbraucher werden bei dieser zweiten Anordnung lediglich von Hand -auf elektronischem Wege eingeschaltet, die Abschaltung derselben muß hingegen durch eine völlig getrennte Vorrichtung aus# gelöst werden. Die Kaltkathodeniöhre ist nur für die Dauer des kurzzeitigen Einschaltvorganges in Betrieb, damit aber dem hohen Einschaltstromstoß, ausgesetzt.Furthermore, an electronic power switch is known in which by Pressing a switch-on button increases the ignition voltage of a cold cathode tube by the switch-on button having a voltage divider resistor arranged on the ignition electrode path bridged. Here, too, the relay is switched to by igniting the cold cathode tube Addressed. The latter is designed as a self-holding relay, its holding contacts are arranged in a bypass line short-circuiting the cold cathode tube. With this second arrangement, the consumers are only manually operated electronically Ways switched on, the switch-off of the same must, however, by a completely separate one Device can be released from #. The cold cathode tube is only for the duration of the brief switch-on process in operation, but with the high inrush current, exposed.

Schließlich sind noch Relaisverstärkerschaltungen bekannt. Diese arbeiten wie die bereits an erster Stelle als bekannt geschilderte Schaltung in Form einer Regelvorrichtung, jedoch tritt hier an die Stelle der Wheatstoneschen Brücke wie in der letztgenannten Anordnung ein am Zünderkreis einer Kaltkathodenröhre befindlicher Spannungsteiler. Der eine Zweig desselben enthält wie zuvor einen Arbeitswiderstand, der andere hingegen,den Meßwertgeber in Form eines veränderlichen Widerstandes - bzw. einer Fotozelle oder eines Kontaktes.Finally, relay amplifier circuits are also known. These work like the circuit already described as known in the first place in the form of a control device, but here the Wheatstone bridge is replaced by a voltage divider located on the igniter circuit of a cold cathode tube as in the last-mentioned arrangement. One branch of the same contains a working resistor, as before, the other, however, the measuring transducer in the form of a variable resistor - or a photocell or a contact.

Gegenüber der Erfindung, die sich im engeren und eigentlichen Sinne auf die, Schaffung eines wählbaren Temperaturbegrenzers mit ausschließlicher Wiedereinschaltmöglichkeit von Hand bezieht, wie dieser als solcher, d. h. in mechanischer Ausführung beispielsweise in unisolierten Elektroheißwasserboilem zur Anwendung gelangt, liegen den bekannten Anordnungen andere Aufgaben und auch Lösungen zugrunde. Insbesondere haftet allen bekannten Schaltungen der grundlegende Nachteil an, daß der für den Ankeranzug des Relais bzw. Schaltschützes gegenüber dem Ankerhaltestrom ungleich größere (Luftspalt-) Induktionsstrom durch die Relaisröhre geleitet wird und. letztere folglich entsprechend groß ausgelegt werden muß, wenn eine normale Lebensdauer derselben vorausgesetzt wird.Compared to the invention, which relates in the narrower and proper sense to the creation of a selectable temperature limiter with the exclusive possibility of restarting by hand, as this as such, d. H. In mechanical design, for example, in uninsulated electric hot water boilers, the known arrangements are based on other tasks and solutions. In particular, all known circuits have the fundamental disadvantage that the (air gap) induction current for the armature pick-up of the relay or contactor compared to the armature holding current is passed through the relay tube and. the latter must consequently be designed to be correspondingly large if a normal service life of the same is assumed.

Die Erfindung knüpft an die an letzter Stelle genannte, zum Stand der Technik zählende Anordnung an. . The invention is based on the arrangement mentioned last and belonging to the prior art. .

Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß die Erregerspule des Schützes über eine Kaltkathodenröhre an der Steuerspannung liegt, wobei die Erregerspule des Schützes durch einen Tasterkontakt vorübergehend unter Umgehung der Kaltkathodenröhre, an Spannung gelegt und durch einen zweiten Steuerkontakt. desselben Tasters die Kaltkathodenröhre über eine Zündelektrode gezündet wird, deren Potential für das selbsttätige Abschalten durch eine Spannungsteilerkette, die einen veränderbaren Widerstand als-Temperaturmeßfühler enthält, gesteuert wird.The invention is characterized in that the excitation coil of the Contactor is connected to the control voltage via a cold cathode tube, the excitation coil the contactor by means of a button contact temporarily bypassing the cold cathode tube, connected to voltage and through a second control contact. of the same button Cold cathode tube is ignited via an ignition electrode, whose potential for the automatic shutdown by a voltage divider chain, which is a changeable Resistance as a temperature sensor contains, is controlled.

Abgesehen davon, daß bei Beachtung dieser Schalt- und Konstruktionsmerkmale durch die Kaltkathodenröhre nur der notwendige,geringe Haltestrom für das Relais bzw. Schaltschütz fließt und das Leuchten der Kaltkathodenröhre im Einschaltzustand zur optischen Betriebsanzeige ausgenutzt werden kann, wird beim Einschaltvorgang durch das überbrücken der Kaltkatli#dehröhre dem -Relais. . bzw. Schaltschütz' äie' vo'Ile Netzspannung zugeführt; so daß mit Sicherheit, gin Flattern des Relais bzw. Schaltschützes vermieden und folglich.nach dem Anziehen desselben ein' einwandfreies und schüdlles, wirkungsvolles Zünden der Kaltkathodenröhre gewährleistet ist.Apart from the fact that, when these switching and construction features are observed, only the necessary, low holding current for the relay or contactor flows through the cold cathode tube and the glowing of the cold cathode tube can be used for visual status display when switched on. dehröhre the relay. . or contactor is supplied with full mains voltage; so that fluttering of the relay or contactor is avoided with certainty and consequently, after the same has been tightened, a proper and reliable, effective ignition of the cold cathode tube is guaranteed.

All dies wird auch dann erreicht, wenn man den Einschalttaster direkt auf das Relais, d. h. ibi-ebhä-' nisch auf den Anker desselben einwirken läßt, notfalls den Anker von Hand in Einschalt- bzw. Haltestellung bringt. All of this is also achieved if you press the power button directly on the relay, i.e. H. ibi-ebhä- nisch can act on the armature of the same, if necessary brings the armature by hand into the on or hold position.

Im "Rabiüdn - der kann -man noch. ein übriläc#S -tuh# durch- eine 1 von- der netzseitigen Anodenzuleitung zur Hilfsanode führende - Direktleitung nebst ebenfalls manuellem Einschalttaster; letzterer muß jedoch mit dem ersten, in der Kaltkathodenröhrenkurzschlußleitung -angeordneten Einschalt-: taster mechanisch und gleichsinnig gekoppelt sein sowie zeitlich später öffnen als der erste Einschalttaster, z. B. durch-"#3pgipsgujig"-eines 'größeren Ausschaltweges.In the "Rabiüdn - can -Man another übriläc # S -tuh # transit a 1 of- the network-side anode supply line to the auxiliary anode leading - direct line in addition also a manual slide switch;. However, the latter has the first, -angeordneten in the cold cathode tube short-circuit line switch- : button must be mechanically coupled in the same direction and open later than the first switch-on button, e.g. by - "# 3pgipsgujig" - a 'larger switch-off distance.

Durch diese Teilmaßnahme wird erreicht,. daß das an der Hilfsanode vor der Zündung herrschende maximal mögliche Potential, d. h. Netzpotential, während des Zühdens -(olfn'e daß- vorerst ein Anodenstrom fließt) aufrechterhalten bleibt und beim Loslassen des in der Kaltkathodenkurzschlußleitung befindlichen Einschalttasters, aber noch eingeschaltetem Einschalttaster in der Direktleitung zwischen netzseitiger Anodeawleitung und - Hilfsanode, der Anodenstromfluß mit Sicherheitausgelöst wird.This partial measure is achieved. that the maximum possible potential prevailing at the auxiliary anode before ignition, d. H. Mains potential, during the Zühdens - (olfn'e that- initially an anode current flows) maintained remains and Einschalttasters located in the cold-cathode short-circuit line when released, but still on, slide switch in the direct line between the line-side Anodeawleitung and - auxiliary anode, the Anodenstromfluß safely triggered.

Ein so eingeleiteter Anodenstromfluß hält sich dann auch nach Öffnen des zweiten Einschalttasters, d.h. trotz des durch Zuschalten des Arbeitswiderstandes an der Hilfsanode bedingten Potentialabfalles> welcher,als solcher erst im abschaltenden Sinne wirksam wird, wenn, d8i Temperaturanstieg am tem" peraturempfindlichen Widerstand seinen Sollwert erreicht hat.An anode current flow introduced in this way then persists even after opening of the second switch-on button, i.e. despite the switching on of the working resistor at the auxiliary anode caused potential drop> which, as such, only in the disconnecting Meaning takes effect when, d8i temperature rise at the tem "temperature-sensitive resistor has reached its setpoint.

Fernerhin wird bei Beachtung der Erfindungsmerkmale ein selbständiges neues Zünden- der Röhre nach Temperaturabfall am temperaturempfindlichen Widerstand, d. h. eine - Teinperaturregelung, mit Sicherheit -vermieden, da nach Abfall des Relais der den Arbeitswiderstand enthaltende Zweig des Spannungsteilers einpolig abgeschaltet wird und folglich an Hilfsanode und Kathode . Potentialgleichheit herrscht.Furthermore, if the features of the invention are observed, the tube will be automatically re-ignited after the temperature has dropped at the temperature-sensitive resistor, i. H. a - temperature control, certainly - avoided, since after the relay has dropped, the branch of the voltage divider containing the load resistance is switched off with one pole and consequently at the auxiliary anode and cathode . Equal potential prevails.

Die erfindungsgemäße Temperaturschalt#örrichtung soll aber auch voreinstellbar sein. Dies kann verwirklicht werden, indem ein veränderlicher Widerstand, vorzugsweise ein Drehwiderstand, mit dem temperaturempfindlichen Widerstand im gleichen Zweig des Spannungsteilers in Reihe geschaltet wird.However, the temperature switching device according to the invention should also be preset be. This can be accomplished by using a variable resistor, preferably a rotary resistor, with the temperature-sensitive resistor in the same branch of the voltage divider is connected in series.

Es versteht, sich, daß mit Hilfe dieses veränder-: lichen Widerstandes der Gesamtwiderstand im zugehörigen Zweig des Spannungsteilers auch so weit verändert werden kann, daß die zur Aufrechterhal# tung des Einschaltzustandes notwendige Brennspannung zwischen Hilfsanode und Kathode u nter den Sollwert sinkt, d. h. die Kaltkathodenröhre gelöscht und damit der Verbraucher abgeschaltet wird. Im folgenden wird der Gegenstand nach den Ansprüchen. an Hand eines Prinzipschaltbildes näher erläutert.It goes without saying that with the help of this variable resistance, the total resistance in the associated branch of the voltage divider can also be changed to such an extent that the operating voltage between auxiliary anode and cathode required to maintain the switched-on state falls below the nominal value, i.e. H. the cold cathode tube is extinguished and the consumer is switched off. The following is the subject matter according to the claims. explained in more detail using a basic circuit diagram.

Einem (etwa maximal als 7-kW-Heizkörper ausgebildeten) Verbraucher 1, der bei überschreiten einer bestimmten Temperatur abgeschaltet werden und nur von Hand wiedereinschaltbar sein soll, ist ein temperature#npfindliches Organ in Form eines NTC-Wider-Standes 2 züg6ordhdt, welcher in Reihe mit einem von Hand veränderlichen Drehwiderstand 3 den Zweig 4 eines Spannungsteilers 5 bildet, in dessen anderem Zweig 6 ein von Hand einstellbarer Trimmwiderstand 7 angeordnet ist. Der Abgriff 8 des Spannuiigsteilers'5 führt zu*rIEUsanode 9 einer sich durch lange Lebensdauer auszeichnenden Kaltkathodenröhre- 10, deren. Kathode 11 gleich dem Zweig 4 des Spannungsteilers 5 mit dem einen Pol 12. einer Spanhungsquelle 13 verbunden - ist, während der andere Zweig 6 des Spannungsteilers 5 an den über Unterbrechungskontakte 14 a, 14 b eines zweipoligen Relais 15 -abschaltbaren Verbraucher-1 angeschlossen ist. Die Spule 16 des Relais Ü liegt einerseits an der Anode 17 der Kaltkathodenröhre 10 und andererseits am anderen Pol 18 der Spannungsquelle 13. A consumer 1 (designed as a maximum of 7 kW radiator), which is switched off when a certain temperature is exceeded and should only be able to be switched on again by hand, is a temperature-sensitive organ in the form of an NTC resistor 2 , which is included in Row with a manually variable rotary resistor 3 forms the branch 4 of a voltage divider 5 , in the other branch 6 of which a manually adjustable trimming resistor 7 is arranged. The tap 8 of the voltage divider 5 leads to the anode 9 of a cold cathode tube 10 which is distinguished by its long service life. Cathode 11 is equal to the branch 4 of the voltage divider 5 to the one pole 12 connected to a tensioning Hung source 13 - is, while the other branch 6 b of the voltage divider 5 to the above interruption contacts 14 a, 14 a two-pole relay 15 is connected -abschaltbaren consumer-1 . The coil 16 of the relay U is on the one hand at the anode 17 of the cold cathode tube 10 and on the other hand at the other pole 18 of the voltage source 13.

Weiterhin ist die Widerstandsstrecke »Kathodell Anode 17« durch eine Kurzschlußleitung 19, enthaltend einen manuellen Einschalttaster 20, über,-brückbar; desgleichen der Trimmwiderstand 7 ein-' schließlich U ' nterbrechungskontakt14a durch eine ebenfalls einen manuellen Einschalttaster21 enthaltende Direktverbindung22 zwischen Pol 18 und Hiffsanode9. Die beiden Einschalttaster20 und 21 sind miteinander mechanisch gekoppelt; der Einschalttaster21 besitzt jedoch einen größeren Schaltweg.bis zum öffnen als der Einschalttaster 20.Furthermore, the resistance path “cathode anode 17” can be bridged via a short-circuit line 19 containing a manual switch-on button 20; Similarly, the trimming resistor 7 switched 'finally U' nterbrechungskontakt14a also by a manual Einschalttaster21 containing Direktverbindung22 between pin 18 and Hiffsanode9. The two switch-on buttons 20 and 21 are mechanically coupled to one another; The switch-on button 21, however, has a longer switching path to open than the switch-on button 20.

Auf die Einbeziehung von Schaltbausteinen, die nur bekannten Verfeinerungen dienen, nicht aber zum besseren Verstehen dei Erfindung beitragen, wie Schutzwiderstände, Entbrummkondensator für das Relais 15, im Hilfsanodenkreis übliche Gleichrichterröhren bei Wechselstrombetrieb usw., wird hier der Einfachheit halber verzichtet.For the sake of simplicity, the inclusion of switching modules, which are only used for known refinements, but do not contribute to a better understanding of the invention, such as protective resistors, hum capacitor for the relay 15, in the auxiliary anode circuit common rectifier tubes for AC operation, etc., is omitted here.

Die Anordnung arbeitet nun wie folgt: Bei Betätigen der miteinander gekoppelten Einscbalttaster 20, 21 wird zum einen die Kurzschlußleitung 19 geschlossen. Es fließt ein Strom durch die dann an voller Netzspannung liegende Spule 16 des Relais 15. Letzteres zieht an,. d. h." seine Unterbrechungskontakte 14 a, 14 b schließen - den Stromkreis des Verbrauchers 1, dessen daraufhin ansteigende Temperatur unter anderem den NTC-Widerstand 2 (negativ) verändert.The arrangement now works as follows: When the interconnected switch-on buttons 20, 21 are actuated, on the one hand the short-circuit line 19 is closed. A current flows through the coil 16 of the relay 15, which is then at full mains voltage. The latter picks up. d. that is, "its interruption contacts 14 a, 14 b close - the circuit of the load 1, the temperature of which then increases, among other things, changes the NTC resistor 2 (negative)."

Bevor jedoch. die Unterbrechungskontakte 14 a, 14b schließen, wird durch den angekoppelten Einschalttaster21- zum anderen die Hilfsanode9 über die Direktverbindung 22 ebenfalls an volle Netzspannung gelegt und zündet. Die volle Netzspannung an der Spule 16 des Relais 15 und an der Hilfsanode 9. bleibt so lange aufrechterhalten, wie sich die Ein-. schalttaster 20, 21 in Einschaltstellung befinden. Bei Loslassen der Einschalttaster 20, 21 öffnet zunächst der Einschalttaster 20. Dadurch -wird der die Spule 16 des Relais 15 durchfließende Strom gezwungen, seinen Weg über die vorgezündeteKaltkathodenröhre, 10 zu nehmen. Die Kaltkathodenröhre 10 leuchtet auf und zeigt damit den Einschaltzustand auch optisch an. Änderungen des NTC-Widerstandes. 2 in Abhängigkeit von -der Verbrauchertemperatur oder, Veränderungen des Drehwiderstandes 3 von Hand können aber erst die Spannung an der Hilfsanode 9 beeinflussen, wenn auch der dem Einschalttaster 20 nacheilende Einschalttaster 21 geöffnet hat.Before, however . the interruption contacts 14a, 14b close, the auxiliary anode9 is also connected to full mains voltage via the direct connection 22 through the connected switch-on button21- on the other hand, and ignites. The full mains voltage on the coil 16 of the relay 15 and on the auxiliary anode 9 is maintained as long as the on. Switch buttons 20, 21 are in the on position. When the on-button 20, 21 is released, the on-button 20 opens first. As a result, the current flowing through the coil 16 of the relay 15 is forced to take its path via the pre-ignited cold cathode tube 10 , 10. The cold cathode tube 10 lights up and thus also shows the switched-on state optically. Changes in the NTC resistance. 2 as a function of the consumer temperature or changes in the rotary resistance 3 by hand can only influence the voltage at the auxiliary anode 9 when the switch-on button 21, which is lagging the switch-on button 20, has also opened.

Wird die Spannung an der Hilfsanode 9 durch Verstellen des Drehwiderstandes 3 oder Aufheizen des NTC-Widerstandes 2 vom Verbraucher 1 her so weit verringert, daß die zur Aufrechterhaltung des Anodenstromflusses notwendige Brennspannung unterschritten wird, so wird die Kaltkathodenröhre 10 gelöscht und damit die Spule 16 des Relais 15 stromlos, d. h., die Unterbrechungskontakte 14 a, 14 b öffnen den Verbraucherstromkreis. Der Verbraucher 1 kühlt ab und verändert damit den NTC-Widerstand 2 im positiven Sinn. Da aber der Hilfsanodenpfad nach öffnen der Unterbrechungskontakte 14 a, 14b ebenfalls strom- und spannungslos ist, bleibt die Änderung des NTC-Widerstandes 2 in bezug auf eine neue Zündung wirkungslos.If the voltage at the auxiliary anode 9 is reduced by adjusting the rotary resistor 3 or heating the NTC resistor 2 from the consumer 1 so far that the operating voltage required to maintain the anode current flow is undershot, the cold cathode tube 10 is extinguished and thus the coil 16 of the Relay 15 de-energized, d. That is, the interruption contacts 14 a, 14 b open the consumer circuit. The consumer 1 cools down and thus changes the NTC resistor 2 in a positive way. However, since the auxiliary anode path is also de-energized and de-energized after the interruption contacts 14a, 14b have opened, the change in the NTC resistor 2 remains ineffective with regard to a new ignition.

Im geschilderten Zusammenhang kann der Drehwiderstand 3 sowohl als Abschalttemperatureinstellvorrichtung als auch als Handausschaltvorrichtung benutzt werden.In the context described, the rotary resistor 3 can be used both as a switch-off temperature setting device and as a manual switch-off device.

Patentschutz wird nur begehrt für die Vereinigung der Merkmale der einzelnen Ansprüche.Patent protection is only sought for the union of the characteristics of the individual claims.

Claims

1. A device for limiting the temperature of be heated liquids, in particular for water heaters, d a d u rch g e k hen - characterized in that the exciter coil (16) of a contactor or relay (15) via a cold-cathode tube (10) to the control voltage, at the same time Consumer voltage (18, 12) is that the excitation coil of the contactor or relay, (16) is temporarily connected to voltage by a button contact (20) bypassing the cold cathode tube (10) and by a second control contact of the same button (21) the cold cathode tube via a Ignition electrode (9) is ignited, the potential of which is controlled for automatic shutdown by a voltage divider chain (5) which contains a variable resistor (2) as a temperature sensor.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the temperature sensor is designed as an NTC resistor. 3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the button contact (21) for igniting the cold cathode tube od by dimensioning a larger switch-off. The like. Opens later than the button contact to bypass the cold cathode tube. 4. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that a rotary resistor (3) for preselecting the target temperature (switch-off temperature) is arranged with the temperature sensor in the same branch of the voltage divider (4).