DE2933072A1

DE2933072A1 - Heizstromkreis

Info

Publication number: DE2933072A1
Application number: DE19792933072
Authority: DE
Inventors: Graham Malcolm Cole
Original assignee: Dreamland Electrical Appliances PLC
Current assignee: Dreamland Electrical Appliances PLC
Priority date: 1978-08-24
Filing date: 1979-08-16
Publication date: 1980-03-06
Also published as: IE791459L; NZ191174A; JPS5532497A; ZA793906B; FR2434542A1; NL7906369A; AU5003179A; FR2434542B1; AU516187B2; IE48305B1; US4278874A; BE878381A

Description

Heizstromkreis

Die Erfindung bezieht sich auf einen Heizstromkreis mit Eingangsklemmen für die Verbindung mit einem Wechselstromnetz, einem ersten, an die Eingangsklemmen angeschlossenen länglichen Leiter für Heizzwecke, einem zweiten länglichen Leiter von im wesentlichen gleicher Länge wie der erste Leiter, bei dem zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter ein diese trennendes Material angeordnet ist, das wenigstens bei normaler Arbeitstemperatur einen relativ hohen Wechselstromwiderstand hat, jedoch dieser Wechselstromwiderstand bei Überschreitung der Arbeitstemperatur auf einen relativ niedrigen Wert absinkt und/Oder schmilzt und dadurch zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter einen Kontakt herstellt, so daß der Wechselstromwiderstand praktisch Null wird.

Derartige Heizstromkreise werden insbesondere bei elektrisch geheizten Decken, elektrisch geheizten Kissen, aber auch für andere Zwecke verwendet.

Heizstromkreise ähnlicher Art sind in der DOS 28 43 907 und in der DE PS (Patentanmeldung P 29 03 418.2) beschrieben.

Ein Nachteil der bekannten Anordnung ist darin zu sehen, daß dann Schwierigkeiten auftreten, wenn die Fehlerstelle, welche z. B. eine örtliche Überhitzung verursacht, nahe einem Ende des Heizleiters liegt. Frühere Versuche, diese Schwierigkeiten zu überwinden, haben zu verhältnismäßig umfangreichen und aufwendigen Schaltkreisen und/oder elektromagnetischen Bauteilen geführt.

030010/0739

_ 5 —

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, einen Heizstrom— kreis derart auszubilden, daß mit verhältnismäßig einfachen Mitteln und ohne großen zusätzlichen Aufwand bei Auftreten einer unzulässigen Überhitzung der Stromkreis verläßlich abgeschaltet wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Heizstromkreis der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein erster Halbwellengleichrichter und ein erster Widerstand in Reihe zwischen ein Ende des ersten Leiters und ein Ende des zweiten Leiters geschaltet sind und bei einer ersten Polarität der zugeführten Netzwechselspannung einen Stromfluß freigeben, daß ein zweiter Halbwellengleichrichter und ein zweiter Widerstand in Reihe zwischen das andere Ende des ersten Leiters und ein Ende des zweiten Leiters geschaltet sind und bei einer zweiten entgegengesetzten Polarität der zugeführten Netzwechselspannung einen Stromfluß durch den zweiten Halbwellengleichrichter und den zweiten Widerstand freigeben, und daß eine den Heizstromkreis unterbrechende Vorrichtung vorgesehen ist, und/die Bauelemente derart angeordnet und bemessen sind, daß dann, wenn als Folge einer Verringerung des Wechselstromwiderstandes bei Überschreiten der normalen Arbeitstemperatur der Strom durch einen oder beide der Widerstände entsprechend zunimmt, die den Heizstromkreis unterbrechende Vorrichtung anspricht und den Stromfluß vom Wechselstromnetz durch den Heizstromkreis unterbricht.

Die erfindungsgemäß ausgebildeten Heizstromkreise können für die Erwärmung verschiedenartiger Gegenstände oder Materialien angewendet werden; sie können beispielsweise verwendet werden zur Erwärmung von Röhren, zur Erwärmung des Erdbodens für industrielle Zwecke oder auch für Raumheizungen, beispielsweise für Deckenheizungen oder Fußbodenheizungen. Die Erfindung ist jedoch besonders gut geeignet zur elektrischen Erwärmung von Decken, wobei diese Bezeichnung nicht nur elektrisch beheizte

030010/0739

Zudecken, sondern auch elektrisch beheizte Schlafunterlagen und elektrisch beheizte Kissen umfaßt.

Fortbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und werden nachstehend in Verbindung mit den Ausführungsbeispiele darstellenden Figuren erläutert. Einander entsprechende Teile sind in den zum Teil schematisch vereinfacht gezeichneten Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Schaltbild eines erfindungsgemäß ausgebildeten Heizstromkreises,

Fig. 2 ein Schaltbild einer gegenüber Fig. 1 etwas abgeänderten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Heizstromkreises,

Fig. 3 ein Schaltbild einer weiteren gegenüber Fig. 1 etwas abgeänderten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Heizstromkreises.

Der in Fig. 1 dargestellte Heizstromkreis enthält ein Heizkabel 1, welches beispielsweise in eine elektrisch beheizbare Decke oder in ein Heizkissen in an sich bekannter Weise eingebaut ist. Das Heizkabel 1 besteht aus einem Heizleiter 2 und einem Sensorleiter 3, die durch ein Material 4 voneinander getrennt sind, welches in der Zeichnung durch schräge Schraffierung angedeutet ist. Der Heizleiter 2 besteht aus Widerstandsdraht. Der Sensorleiter 3 führt bei dieser Ausführungsform der Erfindung keinen Heizstrom und kann deshalb aus einem Material mit niedrigem Widerstand, beispielsweise Kupfer, hergestellt sein. Das Heizkabel 1 ist zweckmäßigerweise derart ausgeführt, daß der Heizleiter 2 und der Sensorleiter 3 koaxial zueinander angeordnet sind. Hierbei ist der Heizleiter 2 innen angeordnet und um einen Kern aus Isoliermaterial gewickelt. Das Material 4 umgibt den Heizleiter 2 und der Sensorleiter 3 ist um das Material 4 ge-

030010/0739

wickelt. Eine äußere Hülle bedeckt den Sensorleiter 3. Das Material 4 ist derart ausgebildet, daß sein Wechselstromwiderstand mit zunehmender Temperatur fällt, vorzugsweise logarithmisch. Polyvinylchlorid (PVC) ist ein geeignetes Material. PVC kann in an sich bekannter Weise einen Zusatz enthalten, welcher seine Leitfähigkeit erhöht, aber es ist im allgemeinen vorzuziehen, ein PVC-Material zu verwenden, welches keine derartigen Zusätze enthält. Das Heizkabel 1 kann so hergestellt sein, wie es in den UK-Patentschriften Nr. 746 017 und 841 604 beschrieben ist.

Der Heizleiter 2 ist in Reihe mit einer thermischen Sicherung F zwischen zwei Eingangsklemmen 5 und 6 geschaltet, zwecks Verbindung mit dem spannungführenden Leiter L und mit Nullpotential führenden Leiter N einer (nicht dargestellten) Wechselstromquelle. Die thermische Sicherung F ist ein nicht wieder einschaltbares Verbindungsglied und enthält einen stromführenden Leiter (üblicherweise aus einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt) , der in Abhängigkeit von einer von außen zugeführten Übertemperatur den Strom endgültig unterbricht, also auch bei nachfolgender Abkühlung keinen neuerlichen Stromfluß ermöglicht.

Eine Reihenschaltung eines Widerstandes Rl von 10 kohm und einer Diode Dl ist zwischen ein Ende des Heizleiters 2 und das entsprechende Ende des Sensorleiters 3 geschaltet, wobei der Widerstand Rl die Diode Dl und der Wechselstromwiderstand (im folgenden Z bezeichnet) des Materials 4 zwischen die Eingangsklemmen 5 und 6 der Wechselstromzuführung in Reihe geschaltet sind.

Die Diode Dl ist derart gepolt, daß nur während der positiven Halbwellen der zugeführten Wechselspannung - also wenn die Klemme 5 positiv gegenüber Klemme 6 ist -, Strom zwischen den Klemmen 5 und 6 durch den Widerstand Rl, die Diode Dl und den Wechselstromwiderstand Z fließen kann.

030010/0739

Die Reihenschaltung eines Widerstandes R2 von IO kohm und einer Diode D2 liegt zwischen dem anderen Ende des Heizleiters 2 und dem entsprechenden Ende des Sensorleiters 3, wobei der Widerstand K2, die Diode D2 und der Wechselstromwiderstand Z zwischen den einzelnen Klemmen 5 und 6 in Reihe geschaltet sind. Die Diode D2 ist derart gepolt, daß nur während der negativen Halbwellen der zugeführten Wechselspannung - also wenn die Klemme 5 negativ gegenüber Klemme ist -, Strom zwischen den Klemmen 5 und 6 durch den Widerstand R2, die Diode D2 und den Wechselstromwiderstand Z fließen kann.

Jeder der Widerstände Rl und R2 ist mit der Sicherung F thermisch leitend verbunden, wie dies durch die gestrichelte Linie 8 bzw. 9 angedeutet ist. Wenn der Stromfluß durch einen oder durch beide der genannten Widerstände so groß wird, daß er eine bestimmte Wärmemenge erzeugt, dann wird die Sicherung ansprechen und den Heizstromkreis vom Wechselstromnetz trennen.

Der vorstehend beschriebene Heizstromkreis arbeitet in folgender Weise:

Wenn die Eingangsklemmen 5 und 6 mit dem Wechselstromnetz verbunden werden, dann fließt Strom durch den Heizleiter 2 und erwärmt die Decke oder das Kissen. Während der positiven Halbwellen der Wechselspannung fließt der Strom auch von der Klemme durch den Widerstand Rl, die Diode Dl und den Wechselstromwiderstand Z der Materials 4 zur Klemme 6. Bei normalen Arbeitstemperaturen ist der Wechselstromwiderstand Z hoch, so daß der Strom vernachlässigbar ist und nur eine vernachlässigbare Erwärmung des Widerstandes Rl bewirkt. In ähnlicher Weise fließt während der negativen Halbwellen der Wechselspannung Strom von der Klemme 6 durch den Widerstand R2, die Diode D2 und den Wechselstromwiderstand Z zur Klemme 5. Da der Wechselstromwiderstand Z sehr hoch ist, ist auch in diesem Fall der Stromfluß vernachlässigbar und es wird nur eine vernachlässigbare Er-

030010/0739

wärmung des Widerstandes R2 bewirkt. Wenn sich das Heizkabel 1 erwärmt, nimmt der Wechselstromwiderstand logarithmisch ab, so daß die vorstehend erwähnten Ströme durch diesen Wechselstromwiderstand und durch die Widerstände Rl, R2 und die Dioden Dl, D2 zunehmen. Der Stromkreis ist jedoch derart dimensioniert, daßunter allen normalen Arbeitstemperaturen der Stromfluß durch die Widerstände Rl und R2 zu gering ist, um eine Erwärmung zu erzeugen, welche die thermische Sicherung F zum Ansprechen bringt. Es könnte jedoch der Fall eintreten, daß eine allgemeine Überhitzung des Heizkabels 1 erfolgt, also das PVC-Material entlang der Länge des Kabels auf eine Temperatur erwärmt wird, welche sich dem Schmelzpunkt von ungefähr 160 nähert. Das Material 4 hat eine derartige logarithmische Wechselstromwiderstand-Temperaturcharakteristik, daß oberhalb etwa 140 ° C der Wechselstromwiderstand stark abfällt, das Material also nicht mehr wie ein guter Isolator wirkt. Infolgedessen werden die durch die Widerstände Rl und R2 in die positiven bzw. negativen Halbwellen fließenden Ströme eine erhebliche Größe erreichen, wenn die Temperatur des Materials 4 in die Nähe von dessen Schmelzpunkt kommt, nämlich in den Temperaturbereich von ungefähr 140 bis 160 ° C. Der Heizstromkreis ist so dimensioniert, daß dann, wenn die Temperatur des Materials 4 einen Wert im genannten Bereich erreicht, die Ströme durch die Widerstände Rl bzw. R2 groß genug werden, um den betreffenden Widerstand so weit zu erhitzen, daß die thermische Sicherung F anspricht und dadurch die Stromzufuhr zum Heizstromkreis unterbricht.

Es könnte auch der Fall sein, daß statt einer Überhitzung des Heizkabels 1 entlang seiner ganzen Länge, es nur örtlich überhitzt wird, beispielsweise infolge einer Falte in der Decke oder dem Heizkissen, einer Verdrehung oder Schleifen¹"¹ ^dung des Heizkabels oder einer Bündelung bzw. Berührung der Drähte des Heiskabels. Es sei angenommen, daß die Überhitzung an einer Stelle X entlang der Länge des Heizkabels erfolgt, wobei der

030010/0739

Wechselstromwiderstand Z des Materials 4 an der Stelle X auf einen niedrigen Wert sinkt. Da Strom durch den Heizleiter 2 fließt, wird ein Spannungsabfall entlang dessen Länge auftreten. Bezogen auf die Nullpotential führende Zuleitung wird die Spannung V(x) an der Stelle X im wesentlichen linear schwanken zwischen einem maximalen Wert, wenn die Stelle X nahe dem in der Figur links gezeichneten Ende des Heizleiters 2 ist und einem minimalen Wert, der Null beträgt, wenn die Stelle X am äußersten rechten Ende des Heizleiters ist.

Während der positiven Halbwellen der zugeführten Wechselspannung wird ein Spannungsunterschied V-V(x) an der Serienschaltung des Widerstandes Rl, der Diode Dl und dem örtlich verringerten Wechselstromwiderstand Z des Materials 4 auftreten. Während der negativen Halbwellen der zugeführten Wechselspannung wird die Spannung V(x) an der Reihenschaltung des Widerstandes R2, der Diode D2 und dem örtlich verringerten Wechselstromwiderstand Z des Materials 4 auftreten. Es wird deshalb - unabhängig von der Lage der überhitzten Stelle - während der positiven Halbwellen ein erheblicher Strom durch den Widerstand Rl und/oder während der negativen Halbwellen durch den Widerstand R2 fließen, so daß der Widerstand Rl und/oder der Widerstand R2 genügend Wärme erzeugt, um die thermische Sicherung F zum Ansprechen zu bringen und dadurch die Stromzufuhr zum Heizstromkreis zu unterbrechen. Wenn beispielsweise bei halber Länge des Heizkabels sich die überhitzte Stelle befindet, dann werden die vorstehend erwähnten Spannungsunterschiede, welche einen Stromfluß durch die Widerstände Rl und R2 bewirken, jeder halb so groß sein wie die Spannung der zugeführten Netzwechselspannung V. Wenn die überhitzte Stelle am linken Ende des Kabels ist, wird kein Strom durch den Widerstand Rl fließen, aber die volle Netzwechselspannung V wird während der negativen Halbwellen an der Reihenschaltung des Widerstand R2, der Diode D2 und des örtlich verringerten Wechselstromwiderstandes Z des

030010/0739

Materials 4 liegen. In analoger Weise wird, wenn die überhitzte Stelle am rechten Ende des Heizkabels ist, während der positiven Halbwellen die volle Netzwechselspannung V an der Reihenschaltung des Widerstandes Rl, der Diode Dl und des örtlich verringerten Wechselstromwiderstandes Z des Materials 4 liegen.

Infolgedessen ist ein verläßlicher Schutz sowohl gegen allgemeine Überhitzung und auch gegen örtliche Überhitzung gewährleistet, denn der Heizstromkreis wird vom Wechselstromnetz getrennt, wenn das PVC-Material 4 eine Temperatur von 160 oder etwas weniger erreicht, wobei eine Brandgefahr noch nicht besteht.

In manchen Fällen ist es möglich, daß im Falle einer Überhitzung das Material 4 schmilzt, so daß der äußere Sensorleiter 3 den inneren Heizleiter 2 berührt. Der sich ergebende Kurzschluß ist äquivalent dem Fall, daß der Wechselstromwiderstand Z des Materials 4 örtlich auf Null absinkt und der Strom, welcher durch einen der beiden Widerstände Rl bzw. R2 fließt, ausreichend ist, um die thermische Sicherung F zum Ansprechen zu bringen. Wenn ein solch plötzlicher Abfall des Wechselstromwiderstandes auf etwa Null infolge Schmelzens des Materials 4 als genügend angesehen wird, um eine örtliche Überhitzung anzuzeigen, dann kann man für das Material 4 auch eine Substanz verwenden, deren Wechselstromwiderstand sich bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes nicht wesentlich ändern muß; beispielsweise könnte ein plastisches Material, wie Polyäthylen, verwendet werden.

Der vorstehend beschriebene Heizstromkreis hat eine hohe Sicherheit gegen auftretende Fehler. Kein Fehler bzw. Ausfall eines Bauteiles kann einen fehlerhaften Zustand hervorrufen, in dem die Wärmeabgabe des Heizstromkreises zunimmt. Wenn eine der Dioden Dl bzw. D2 durch Kurzschluß ausfällt, kann - je nachdem

030010/0739

welche Diode ausgefallen ist - während positiver oder negativer Halbwellen der Netzwechselspannung Strom vom Netz durch die Reihenschaltung von Widerstand Rl, Diode Dl, Sensorleiter 3, die Diode D2 und den Widerstand R2 fließen. Dies würde eine Überhitzung der Widerstände Rl und R2 bewirken, wodurch die thermische Sicherung F anspricht. Wenn eine der Dioden Dl oder D2 durch Unterbrechung der Stromleitfähigkeit ausfällt, dann würde trotzdem noch ein Schutz gegen eine örtliche Überhitzung gewährleistet sein, wenn die Stelle der örtlichen Überhitzung nicht weiter als etwa 75 % der Länge des Heizkabels 1 von der fehlerhaften Diode entfernt ist. Da die Dioden Dl und D2 stets einen Strom führen, der viel geringer ist als der durch den Heizleiter 2 fließenden Strom, können hierfür verhältnismäßig billige Erzeugnisse verwendet werden. Es ist auch unwahrscheinlich, daß die Dioden Dl bzw. D2 ausfallen, denn im normalen Betriebszustand fließt nur ein sehr geringer - praktisch vernachlässigbarer - Strom durch sie und sie sind durch die Widerstände Rl bzw. R2 gegen Schaden durch entgegengesetzt ihrer Durchlaßrichtung auftretende Störspannungen geschützt.

Die Erfindung kann selbstverständlich auch anders ausgewertet werden als vorstehend anhand eines Beispiels beschrieben. So könnte beispielsweise die abgegebene Wärme des Heizstromkreises durch irgendeinen Schalter verändert werden, der in Reihe zu dem Heizleiter 2 geschaltet ist. Der Schalter kann elektronischer oder mechanischer Art sein und in der jedem Fachmann bekannten Weise könnte eine Thermostat-Steuerung der Wärmeabgabe des Heizstromkreises in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur vorgesehen sein. Es wäre außerdem möglich, noch eine zusätzliche Schaltvorrichtung vorzusehen, durch welche eine weitere Diode in Reihe mit dem Heizleiter 2 geschaltet werden kann, wobei die Kathode der Diode beispielsweise der Klemme 6 zugewendet ist. Durch Einschalten dieser Diode würde die Wärmeabgabe der Decke halbiert werden, da eine Halbwellen-Gleichrichtung des durch den Heizleiter 2 fließenden

030010/0739

Stromes erfolgt. In diesem Fall würden der Widerstand Rl, die Diode Dl und die Diode D2 überflüssig sein und könnten ausgeschaltet v/erden. Eine örtliche oder eine allgemeine Überhitzung würden dann dadurch entdeckt werden, daß diese zusätzliche Diode den Spannungsabfall entlang des Heizleiters während der Halbwellen, bei denen die Diode sperrt, verhindert, wobei im Falle einer Überhitzung ein Strom durch den verringerten Wechselstromwiderstand des Materials 4 und den Widerstand R2 fließen würde und der Strom während dieser Halbwellen unabhängig von der Lage der überhitzten Stelle wäre, so daß die thermische Sicherung F anspricht. Eine derartige Schaltanordnung ist in mehr Einzelheiten im deutschen Patent

(Patentanmeldung P 29 03 418.2) beschrieben. Eine derartige Schaltanordnung könnte auch in andere Varianten des Heizstromkreises eingeschaltet werden, wie dies ebenfalls in der genannten Patentschrift beschrieben ist, bei welcher der Sensorleiter 3 statt des Heizleiters 2 für Heizzwecke benutzt wird oder der Heizleiter 2 und der Sensorleiter 3 für Heizzwecke parallel geschaltet sind. Wenn z. B. der Heizleiter 2 eine Leistung von 120 W und der für Heizzwecke benutzte Sensorleiter 3 eine Heizleistung von 25 W abgibt, dann könnte man auf die dort angegebene Weise eine Heizleistung von 60 W erzielen, wenn eine Diode in Reihe mit dem Heizleiter 2 geschaltet ist oder eine Heizleistung von 25 W, wenn der Sensorleiter 3 anstelle des Heizleiters 2 einen Heizstrom führt oder schließlich eine Heizleistung von 85 W, wenn Heizleiter 2 und Sensorleiter 3 parallel geschaltet sind. In der dort dargestellten Schaltanordnung würde ein Schutz gegen Überhitzung entsprechend den vorstehenden Ausführungen erzielt werden. Bei anderen Schaltzuständen würde eine Schutzwirkung dadurch erzielt werden, daß der durch den Widerstand R2 und den verringerten Wechselstromwiderstand des Materials 4 fließende Strom den Widerstand R2 erhitzt; dieser Strom ist unabhängig von der örtlichen Lage der überhitzten Stelle jener Halbwellen der zugeführten Wechsel-

030010/0739

spannung, wenn die zusätzliche Diode den Stromfluß sperrt, denn dann tritt ja kein Spannungsabfall entlang des Heizleiters oder anderer eingeschalteter Leiter auf.

Der Nachteil der in Fig. 1 dargestellten Schaltanordnung ist darin zu sehen, daß im Falle einer, allerdings recht unwahrscheinlichen, gleichzeitigen Überhitzung im Bereich beider Enden des Heizkabels 1 oder eines Kurzschlusses im Bereich beider Enden des Kabels 1 die beiden Reihenschaltungen aus Widerstand Rl und Diode Dl bzw. Widerstand R2 und Diode D2 überbrückt sind und die vorstehend beschriebene Schutzwirkung gegen Überhitzung nicht wirksam wird. Dieser Nachteil kann dadurch überwunden werden, daß die in Fig. 1 dargestellte Schaltanordnung modifiziert wird, und zwar entweder in der in Fig. 2 oder in der in Fig. 3 dargestellten Art.

Die in Fig. 2 dargestellte Schaltanordnung entspricht der in Fig. 1 dargestellten, jedoch mit der Ausnahme, daß die Diode D2 an das selbe Ende des Sensorleiters 3 angeschlossen wird (also nicht an das andere Ende) wie die Diode Dl. Dies beeinflußt die Arbeitsweise der Schaltanordnung nur insofern, als dadurch sichergestellt wird, daß bei gleichzeitiger Überhitzung bzw. Kurzschluß an beiden Enden des Heizkabels 1, während der negativen Halbwellen der Wechselspannung ein Strom durch Widerstand Rl, Diode D2 und Wechselstromwiderstand Z fließt und die thermische Sicherung F zum Ansprechen bringt, obwohl die Reihenschaltung aus Widerstand Rl und Diode Dl überbrückt ist.

Ebenso wie die Schaltanordnung gemäß Fig. 1 kann auch die Schaltanordnung gemäß Fig. 2 in verschiedene Schaltzustände zwecks Abgabe verschieden hoher Heizleistungen geschaltet werden, wie dies in der Patentanmeldung P 29 03 418.2 beschrieben ist.

Die in Fig. 3 dargestellte Schaltanordnung entspricht der in Fig. 1 dargestellten, jedoch mit der Ausnahme, daß die Diode Dl

030010/0739

und D2 mit dem Ende des Sensorleiters 3 verbunden ist, welche von dem Ende des Heizleiters 2 entfernt sind, an welches die zugehörigen Widerstände Rl bzw. R2 angeschlossen sind. Wenn ein Kurzschluß oder eine örtliche Überhitzung gleichzeitig an beiden Enden des Heizkabels 1 erfolgt, dann werden bei einer Schaltanordnung gemäß Fig. 3 beide "Sensorarme¹¹ Rl Dl und R2 D2 wirksam und die thermische Sicherung F spricht an.

Auch die Schaltanordnung gemäß Fig. 3 kann ebenso wie die Schaltanordnung gemäß Fig. 2 in verschiedene Schaltzustände zwecks Abgabe verschieden hoher Heizleistungen geschaltet werden, wie dies in der Patentschrift P 29 03 418.2 beschrieben ist.

Wenn aber eine Diode in Reihe mit dem Heizleiter 2 geschaltet werden soll - wie vorstehend erwähnt - dann sollte diese Diode zwischen die thermische Sicherung F und den Wechselstromwiderstand Z geschaltet werden (also nicht zwischen Klemme 6 und Heizleiter 2), um einen Kurzschluß zwischen den Klemmen 5 und zu vermeiden, falls bei einer Überhitzung des linken Endes des Heizkabels 1 der Widerstand R2 und die Diode D2 durch eine weitere Diode überbrückt sind - wie dies in einem Schaltzustand für geringe Heizleistungsabgabe möglich wäre.

Jede der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung kann modifiziert werden, indem die thermische Sicherung durch ein wieder einschaltbares, thermisch auslösbares, den Stromfluß unterbrechendes Schaltelement ersetzt wird, insbesondere ein einfaches selbstregelndes Widerstandselement mit positivem Temperatur-Koeffizienten (PTC), wie es beispielsweise in der UK-Patentanmeldung 1 529 354 beschrieben ist. Der Ausdruck selbstregelndes Widerstandselement mit positivem Temperatur-Koeffizienten soll ein Widerstandselement bezeichnen, das in Reihe mit dem elektrischen Verbraucher geschaltet wird, um die Leistung zum Verbraucher zu begrenzen, wobei das Wider-

030010/0739

standselement einen positiven Temperatur-Koeffizienten bezüglich des Widerstandes hat und eine Anomalie in der Widerstands/ Temperatur-Charakteristik hat, indem bei Erreichen einer vorgegebenen abnormalen Temperatur bzw. Schalttemperatur der Widerstand stark zunimmt, so daß das Widerstandselement von einem niedrigen Widerstandswert in einen hohen Widerstandswert übergeht; hierbei regelt sich das Widerstandselement selbst, indem es seinen hohen Widerstand behält, bis der Stromfluß abgeschaltet wird, und zwar als Folge der durch den höheren Spannungsabfall in dem Widerstandselement bewirkten stärkeren Erwärmung und dieses Widerstandselement hat die Tendenz, in dem Zustand zu bleiben, bei welchem sein Widerstandswert hoch ist. Mit anderen Worten, das Widerstandselement wird in den Zustand mit höherem Widerstandswert getriggert, auch wenn die Ursache der Überhitzung wegfällt, bis der Strom abgeschaltet wird und das Widerstandselement abkühlen kann. Durch Erhitzen eines oder beider Widerstände Rl oder R2 wird das Widerstandselement in den Zustand mit höherem Widerstand getriggert.

030010/0739

Claims

DREAMLAND ELECTRICAL.APPLIANCES LIMITED, Shipyard Estate, Hythe, Southampton, Hampshire SO4 6YE, England

Patentansprüche

/l. \Heizstromkreis mit Eingangsklemmen für die Verbindung mit —einem Wechselstromnetz, einem ersten, an die Eingangsklemmen angeschlossenen länglichen Leiter für Heizzwecke und einem zweiten länglichen Leiter von im wesentlichen gleicher Länge wie der erste Leiter, bei dem zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter ein diese trennendes Material angeordnet ist, das wenigstens bei normaler Arbeitstemperatur einen relativ hohen Wechelstromwiderstand hat, jedoch dieser Wechselstromwiderstand bei Überschreitung der Arbeitstemperatur auf einen relativ niedrigen Wert absinkt und/oder schmilzt und dadurch zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter einen Kontakt herstellt, so daß der Wechselstromwiderstand praktisch Null wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Halbwellengleichrichter (Dl) und ein erster Widerstand (Rl) in Reihe zwischen ein Ende des ersten Leiters (2) und ein Ende des zweiten Leiters (3) geschaltet sind und bei einer ersten Polarität der zugeführten Netzwechselspannung einen Stromfluß freigeben, daß ein zweiter Halbwellengleichrichter (D2) und ein zweiter Widerstand (R2) in Reihe zwischen das andere Ende des ersten Leiters (2) und ein Ende des zweiten Leiters (3) geschaltet sind und bei einer zweiten entgegengesetzten Polarität der zugeführten Netzwechselspannung einen Stromfluß durch den zweiten Halbwellengleichrichter (D2) und den zweiten Widerstand (R2) freigeben, und daß eine den Heizstromkreis unterbrechende Vorrichtung vorgesehen ist, und die Bauelemente derart angeordnet und bemessen sind, daß dann, wenn als Folge einer Verringerung des Wechselstromwiderstandes bei Überschreiten der normalen Arbeitstemperatur der Strom durch einen oder beide der Widerstände (Rl bzw. R2) entsprechend zunimmt, die den Heizstromkreis unterbrechende Vorrichtung (F) anspricht und den Stromfluß vo.n Wechelstromnetz durch den Heizstromkreis unterbricht.

030010/0739
2. Heizstromkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Halbwellengleichrichter (Dl) und der erste Widerstand (Rl) in Reihe zwischen den einander zugeordneten Enden des ersten Leiters (2) und des zweiten Leiters (3) geschaltet sind und der zweite Halbwellengleichrichter (D2) und der zweite Widerstand (R2) in Reihe zwischen die anderen Enden des ersten Leiters (2) und zweiten Leiters (3) geschaltet sind (Fig. 1).
3. Heizstromkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Halbwellengleichrichter (Dl) und der erste Widerstand (Rl) in Reihe zwischen den einander zugeordneten Enden des ersten Leiters (2) und des zweiten Leiters (3) geschaltet sind und der zweite Halbwellengleichrichter (D2) und der zweite Widerstand (R2) in Reihe zwischen die anderen Enden des ersten Leiters (2) und des zweiten Leiters (3) geschaltet sind (Fig. 2).
4. Heizstromkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Halbwellengleichrichter (Dl) und der erste Widerstand (R2) in Reihe zwischen ein Ende des ersten Leiters (2) und das davon entfernte Ende des zweiten Leiters (3) geschaltet sind und der zweite Halbwellengleichrichter (D2) und der zweite Widerstand (R2) in Reihe zwischen die anderen Enden des ersten Leiters (2) und des zweiten Leiters (3) geschaltet sind (Fig. 3).
5. Heizstromkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung und Anordnung der den Heizstromkreis unterbrechenden Vorrichtung, daß diese auf Erwärmung anspricht und mit jedem der Widerstände (Rl, (R2) derart in wärmeleitender Verbindung steht, daß im Falle einer Überschreitung der vorgegebenen zulässigen Arbeitstemperatür

030010/0739

des Heizleiters (2) die dadurch erfolgende Erwärmung wenigstens eines der beiden Widerstände die den Heizstromkreis unterbrechende Vorrichtung auslöst und dadurch den Stromfluß unterbricht.
6. Heizstromkreis nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Heizstromkreis unterbrechende Vorrichtung als thermische Sicherung (F) ausgebildet ist.
7. Heizstromkreis nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Heizstromkreis unterbrechende Vorrichtung als selbstregelndes PTC Widerstandselement ausgebildet ist.
8. Heizstromkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Leiter (2) und der zweite Leiter (3) und ein zwischen den beiden Leitern befindliches Material mit im normalen Betriebszustand hohem, bei Überhitzung jedoch stark vermindertem Wechselstromwiderstand zu einem gemeinsamen Heizkabel (1) vereinigt sind.
9. Heizstromkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er in einer elektrisch beheizbaren Decke oder einem elektrisch beheizbaren Kissen angeordnet ist.

030010/0739