NL8400920A - Van een beveiligingsschakeling tegen oververhitting voorziene elektrische verwarmde inrichting met een verwarmingskabel. - Google Patents

Description

* — -£ -t- 23836/JF/ts + ♦

Korte aanduiding: Van een beveiligingsschakeling tegen oververhitting voorziene elektrische verwarmde inrichting met een verwarmingskabel.

De uitvinding heeft betrekking op een-verwarmingsinrichting, 5 omvattende een van een door isolatiemateriaal met een omgekeerd evenredige temperatuurafhankelijkheid voor de elektrische weerstand van elkaar gescheiden verwarmingsdraad en aftastdraad voorziene verwarmingskabel, ten minste één met een respectief einde van de verwarmingsdraad verbonden smelt-veiligheidsorgaan, via welk(e) in bedrijf aan de verwarmingsdraad stroom wordt 10 toegevoerd en een na het smeltveiligheidsorgaan of de smeltveiligheidsorganen geschakeld en met de aftasdraad verbonden beveiligingsorgaan voor het in geval van oververhitting, waarbij althans een gedeelte van de aan de verwarmingsdraad toegevoerde stroom als lekstroom optreedt op de aftastdraad, onderbreken van de stroomtoevoer aan de verwarmingsdraad.

15 Een inrichting van de bovengenoemde soort is bekend uit de Britse octrooiaanvrage 2.028.607.

Bij deze bekende inrichting is het beveiligingsorgaan een elektrisch met de aftastdraad verbonden en thermisch met een smeltveiligheidsorgaan gekoppelde weerstand.

20 Voor het in geval van oververhitting vernietigen van het smeltvei ligheidsorgaan dient door de weerstand de nodige hoeveelheid warmte te worden opgewekt, waarvoor een evenredig grote stroom is vereist. Dit houdt in, dat de aftastdraad dan deze grote stroom dient te geleiden, hetgeen alleen het geval kan zijn, wanneer de weerstand van het isolatiemateriaal zeer 25 laag is, of een kortsluiting optreedt tussen de verwarmings- en aftastdraad door het als gevolg van een hoge temperatuur smelten van het isolatiemateriaal.

In het geval van zeer plaatselijke oververhitting, zal het bij deze inrichting tot een kortsluiting tussen de verwarmingsdraad en de af-30 tastdraad moeten komen, wil de aftastdraad voldoende stroom geleiden voor het zodanig opwarmen van de weerstand, dat het smeltveiligheidsorgaan wordt vernietigd, aangezien, wanneer de isolatie niet smelt, als gevolg van de geïntegreerde werking van de aftastdraad de daardoor vloeiende stroom te gering is. Dit houdt in, dat wanneer in het geval van een'zeer plaatse-35 lijke oververhitting de stroomtoevoer pas zal worden onderbroken, wanneer de verwarmingskabel onherstelbaar is beschadigd. Aangezien nu de verwarmingskabel vaak is opgenomen in bijvoorbeeld een elektrisch verwarmde bed-bedekking, wordt door het onherstelbaar beschadigen van de verwarmingskabel eveneens de bedbedekking onbruikbaar en zal in zijn geheel dienen 8400920

3 C

φ -2- 23836/JF/fcs te worden vervangen, hetgeen de nodige kosten met zich mee brengt.

Technisch gezien vormt de noodzakelijke thermische koppeling van de weerstand met het smeltveiligheidsorgaan een beperkende factor bij het ontwerpen van de verwarmingsinrichting in kwestie.

5 De uitvinding beoogt ten minste één van de genoemde nadelen op te heffen en voorziet daartoe in een inrichting van de in de aanhef genoemde soort, die het kenmerk heeft, dat het beveiligingsorgaan ten minste één parallel aan de verwarmingsdraad verbonden schakelorgaan omvat en ten minste één tussen de aftastdraad en ten minste één einde van de verwarmingsdraad 10 verbonden stroomaftastorgaan, dat bij detectie van een lekstroom het res pectieve schakelorgaan bedient, waardoor de verwarmingsdraad wordt kortgesloten .

Bij voorkeur worden als gecombineerd'' stroomaftast- en schakelorgaan reed-relais toegepast,, waarbij de schakelcontacten het schakelorgaan 15 vormen en de bekrachtigingsspoel ervan het stroomaftastorgaan vormt. De bekrachtigingsspoel is daarbij met één einde op de aftastdraad aangesloten en aan het andere einde door middel van telkens een diode met een respectief einde van de verwarmingsdraad verbonden. De eventueel op de aftastdraad optredende lekstroom als gevolg van oververhitting, zelfs zeer plaatsëlijke 20 oververhitting, behoeft slechts een amplitude in de orde van grootte van enkele mA te hebben om de bekrachtigingsspoel van het reed-relais de schakelcontacten daarvan te doen sluiten. Door de genoemde dioden wordt de lekstroom dubbelfasig gelijkgericht. Door het sluiteman de schakelcontacten van het reed-relais, zal de verwarmingsdraad worden kortgesloten, waar-25 door de stroomtoevoer door vernietiging van een smeltveiligheidsorgaan in de vorm van een stroomzekering zal worden onderbroken.

Bij voorkeur wordt het beveiligingsorgaan dubbel uitgevoerd, dat wil zeggen, dat er twee stroomaftastorganen en twee schakelorganen, oftewel twee reed-relais worden toegepast.

30 De keuze van de componenten, dat wil zeggen reed-relais en diodes is zodanig, dat als gevolg van de kortsluitstroom geen abnormaal hoge temperaturen in de schakeling kunnen optreden.

Gezien de relatief eenvoudige en derhalve goedkope opbouw van het beveiligingsorgaan vormt het verder geen bezwaar dat door de kortsluit-35 stroom eventueel de schakelcontacten van de reed-relais zullen vastlassen, omdat dan het beveiligingsorgaan tegen geringe kosten kan worden vervangen.

Een groot voordeel van de uitvinding is · dat de beveiliging snel aanspreekt op storingen, waardoor de kans dat een storing de vernietiging van de verwarmingskabel tot gevolg heeft klein is ,en niet louter brandge- 8400920 0k -3- 23836/JF/ts vaar wordt vermeden. De verwarmingsinrichting, bijvoorbeeld omvattende de elektrisch verwarmde bedbedekking, kan na het vervangen van één of twee _ smeltveiligheidsorganen en desnoods het beveiligingsorgaan na het opheffen •van de oorzaak van'de storing weer in bedrijf worden genomen. v 5 De uitvinding zal nu nader worden beschreven aan de hand van een mogelijke uitvoeringsvorm van de uitvinding en onder verwijzing naar de tekening, bevattende een enkele figuur, die een eenvoudig schakelschema toont, van een thans de voorkeur verdienende uitvoeringsvorm van de verwarmingsinrichting volgens de uitvinding.

De in de verwarmingsinrichting, in het bijzonder omvattende een elektrisch verwarmde deken, kassen of dergelijke, toegepaste verwarmings-kabel kan een coaxiale verwarmingskabel zijn. Op een kern, die stevigheid geeft aan de verwarmingskabel, is dan de verwarmingsdraad of aftastdraad gewikkeld, terwijl hierover een huls van isolatiemateriaal is aangebracht, 15 waarop respectievelijk de aftastdraad of de verwarmingsdraad is aangebracht, welk geheel wordt omsloten door een huls van isolatiematerialen.

Het isolatiemateriaal tussen de verwarmingsdraad en aftastdraad heeft een omgekeerd evenredige temperatuurafhankelijkheid voor de elektrische weerstand. Door het in het bijzonder plaatselijk ontoelaatbaar warme;·, worden 20 van de verwarmingsdraad, als gevolg bijvoorbeeld van onoordeelkundig gebruik van de deken, wordt het isolatiemateriaal tussen de verwarmingsdraad en de aftastdraad warmer en derhalve neemt de elektrische weerstand van het isolatiemateriaal af. Bij een bepaalde temperatuur van het isolatiemateriaal zal derhalve een lekstroom op de aftastdraad optreden, welke lekstroom ten 25 minste een gedeelte van de aan de verwarmingsdraad toegevoerde stroom is.

De uitvinding is overigens niet beperkt tot dit speciale type verwarmingskabel. Ook zcu een aparte verwarmingskabel en aparte aftastkabel kunnen worden toegepast, zolang de twee kabels maar thermisch met elkaar zijn gekoppeld. De aftastkabel kan daarbij bestaan uit twee aftastdraden, die 30 door het genoemde isolatiemateriaal van elkaar zijn gescheiden. De coaxiale kabel heeft echter de voorkeur. Bovendien wordt opgemerkt, dat dergelijke verwarmingskabels op zich tot de stand van de techniek behoren, met het oog waarop de verwarmingskabel niet in de tekening is getoond.

Verder is het op zich bekend in de stand van de techniek tussen 35 een voedingsorgaan of een aansluitorgaan op het net en de verwarmingsdraad onder tussenkomst van een smeltveiligheidsorgaan een stroomtoevoer-regel-orgaan op te nemen. Met de hand kan dan een potentiometer van het stroom-toevoer-regelorgaan in een bepaalde stand worden gezet, waarna in bedrijf de gewenste temperatuur door bijvoorbeeld traploze instelling wordt ingesteld, 8400920 Ο *ζ.

-4- 23836/JF/ts waarbij het stroomtoevoer-regelorgaan ten minste afhankelijk van de stand van de potentiometer in opeenvolgende intervallen met een bepaalde tijdsduur steeds een respectief aantal, kleiner of gelijk aan een maximum aantal, afwisselende halve perioden van een wisselstroom naar de verwarmingsdraad 5 zendt. Het aantal halve perioden bepaalt daarbij de door de venwarmings-draad te bereiken temperatuur.

De aftastdraad kan tegelijk ook regeldraad zijn, wanneer deze niet is vervaardigd uit een goede geleider, zoals koper, maar uit een materiaal met een positieve temperatuurafhankelijkheid voor de elektrische weer-10 stand, zoals nikkel, waarbij de weerstand van de aftastdraad een maat is voor de temperatuur van de verwarmingskabel en indirect de elektrisch verwarmde bedbedekking,' waarin deze wordt toegepast. De aftast/regeldraad kan dan worden opgenomen in een terugkoppellus van het stroomtoevoer-regelorgaan, waardoor de stroomtoevoer zo kan worden geregeld, dat de ingestelde, 15 gewenste waarde blijft behouden. De aftast zegeldraad biedt dan tevens op zich een bescherming tegen oververhitting, omdat bij oververhitting de temperatuur van de aftast/regeldraad zal toenemen, waardoor de stroomtoevoer wordt verminderd. Hierbij wordt ppgemerkt, dat bij zeer plaatselijke oververhitting de weerstandsverandering over een zeer klein gedeelte van de 20 aftast/regeldraad door de integrerende werking van deze draad geen optimale beveiliging kan bieden.

Ook is het mogelijk voor de aftastdraad een goede geleider toe te passen, maar op een bepaalde geschikte plaats in de elektrisch verwarmde bedbedekking, waarin de verwarmingskabel is aangebracht een weerstand met 25 een positieve temperatuurscoëfficiënt aan te brengen en in de aftastdraad op te nemen.

In de figuur van de tekening zijn met de verwijzingscijfers 1 en 2 voedingsaansluitpunten voor aansluiting op een voedingsbron of het openbare elektriciteitsnet aangegeven, terwijl met de verwijzingscijfers 3 30 en 4 aansluitpun^en voor aansluiting op respectievelijk een niet getoond stroomtoevoer-regelorgaan of de verwarmingsdraad. Met het vèrwijzingscijfer 5 is een aansluitpunt voor aansluiting op bij voorkeur beide einden van de aftastdraad getoond. Het voordeel dat het aansluitpunt 5 met beide einden van de aftastdraad is verbonden is, dat bij een onderbreking tussen 35 de: plaats van het optreden van de lekstroom en een einde van de aftastdraad de lekstroom via een niet onderbroken gedeelte van de aftastdraad naar het andere einde ervan kan vloeien. Direkt met de aansluitpunten 1 en 2 zijn respectievelijk een smeltveiligheidsorgaan, in dit geval een stroomzekering,F1 en F2 verbonden. Dit kunnen de normaal in conventionele elektrisch verwarmde 8400920 -£ 'S.

-5- 23836/JF/ts * ♦ bedbedekkingen toegepaste zekeringen zijn, waarbij wordt opgemerkt, dat eventueel met één zo een smeltveiligheidsorgaan kan worden volstaan. !

Si de schakeling van de figuur van-de tekening, oftewel in het beveiligingsorgaan zijn twee topologisch identieke subschakelingen respec-tievelijk Dl,-D2, L1, S'1, en D3, D4, L2, S2 opgenomen, teneinde ook bij * een enkele fout in een component, zoals doorslag of onderbreking de beveiliging werkzaam te laten blijven. Deze dubbele uitvoering.is dus niet noodzakelijk, maar verdient wel de voorkeur. Aangezien de werking van de genoemde subschakelingen identiek is, zal nu slechts de werking van één daarvan nader worden toegelicht.

ΐ0 In het geval van oververhitting, treedt zoals gezegd een lekstroom tussen de verwarmingsdraad en aftastdraad op, die in het geval van zeer plaatselijke oververhitting in de orde van grootte van enkele mA zal liggen.

•Deze lekstroom treedt dan op aan de aansluitklem 5 en vloeit of vanaf aan- sluitklem 1, smeltveiligheidsorgaan F1, diode D1 en stroomaftastorgaan of 15 3 zelfinductie L1 of van aansluitklem 2 via smeltveiligheidsorgaan F2, diode D2 en stroomaftastorgaan of zelfinductie L1. Bij voorkeur spreekt het stroomaftastorgaan aan op stromen in de orde van grootte van enkele mA, zodat het beveiligingsorgaan een bescherming biedt tegen de zogenaamde "hot*spots". In feite wordt de lèkstroom dus dubbelfasig door de dioden D1, D2 gelijkgericht. Noodzakelijk is dit niet, maar het verschaft wel een betere, datWLl zeggen zekerdere beveiliging. In feite zou zelfs het stroomaftastorgaan L1 alleen via één van de smeltveiligheidsorganen Ft, F2 met het respectieve aansluitingspunt kunnen zijn verbonden.

Het stroomaftastorgaan L1 bekrachtigt in responsie op het aftasten 25 - van een stroom het schakelorgaan S1,_..dat_.bijvoorbeeld ook. een-geschikte door · het aftastorgaan LN bediende elektronische schakelaar kan zijn, welk sluiten vanjSchakelorgaan_S1 tot gevolg heeft, dat ten minste_é!njvan de smeltvei-ligheden F1, F2 de verbinding tussen de aansluitpunten 1 en 3 of 2 en 4 onderbreekt

In een voorkeursuitvoeringsvorm worden het stroomaftastorgaan L1 30 en het schakelorgaan S3 gevormd door een reed-relais, waarvan de spoel het stroomaftastorgaan L1 is en de schakeltongen het schakelorgaan S1 vormen.

Het voordeel van de toepassing van reed-relais is dat deze goedkoop zijn en er typen beschikbaar zijn, die aanspreken op stromen van in de orde van grootte van enkele mA. Het kan zo zijn, dat door de kortsluitstroom de 35 J contacten van het reei-relais_________vastlassen. Dit zou voorkomen kunnen worden door de kortsluitstroom afhankelijk van dë gewenste responsietijd te begrenzen of een type reed-relais te kiezen, dat groteresstromen kan j jSchakelen. Het vastlassen op zich behoeft echter geen bezwaar te zijn omdat 8400920 i . ._. _ ____:-———^ -6- 23836/JF/ts Z‘ v * het beveiligingsorgaan eenvoudig en goedkoop vervangbaar kan worden gemaakt, gezien de toepassing daarin van een s-zeer gering aantal betrekkelijk goed- i * · kope componenten. Verder is de keuze van de componenten zodanig, dat als gevolg van de kortsluitstroom er geen abnormaal hoge temperaturen in de cj beveiligingsschakeling kunaen optreden.

Samenvattend voorziet de uitvinding dan ook in een verwarmings-inrichting met een'goedkope en veilige, zekere en makkelijk te vervangen beveiligingsschakeling, die ook na het optreden van zelfs zeer plaatselijke oververhittingen garandeert, dat de eigenlijke verwarmingsinrichting 1q niet onherstelbaar zal worden beschadigd. Verder Voldoet althans de voorkeursuitvoeringsvorm aan de op dit gebied geldende veiligheidsvoorschriften en *is derhalve veilig voor de gebruiker.______ _ __ 8400920

Claims (6)

1. 4 V _7_ 23836/JF/ta Conclusies.
2. 1. Verwarmingsinrichting, omvattende een van een door isolatiemateriaal met een omgekeerd evenredige temperatuurafhankelijkheid voor de elektrische 5 weerstand van elkaar gescheiden verwarmingsdraad en aftastdraad voorziene verwarraingskabel, ten minste één met een respectief einde van de verwarmingsdraad verbonden smeltveiligheidsorgaan, via welk(e) in bedrijf aan de verwarmingsdraad stroom wordt toegevoerd en een na het smeltveiligheidsorgaan of de smeltveiligheidsorganen geschakeld en met de aftastdraad verbonden 10 beveiligingsorgaan voor het in geval van oververhitting, waarbij althans een gedeelte' van de aan de verwarmingsdraad toegevoerde stroom als ^.ekstroom optreedt op de aftastdrhad,onderbreken van de stroomtoevoer aan de verwarmingsdraad, met het kenmerk, dat het beveiligingsorgaan ten minste één parallel aan de verwarmingsdraad verbonden schakelorgaan omvat en ten minste één tussen 15 de aftastdraad en ten minste één einde van de verwarmingsdraad verbonden stroomaftastorgaan. _ dat bij detectie van een lekstroom het respectieve schakelorgaan bedient, waardoor de verwarmingsdraad wordt kortgesloten. 2. · .* Verwarmings inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat in de verbinding tussen het of een stroomaftastorgaan en het respectieve einde 20 van de verwarmingsdraad een gelijkrichtdiode_is opgenomen.
3. 3. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 1 of conclusie 2, met het kenmerk, dat het stroomaftastorgaan van èen type is, dat aanspreekt op een stroom van enkele mA.
4. 4. Verwarmingsinrichting volgens één van de voorgaande conclusies, 25 met het kenmerk, dat het stroomaftastorgaan een reeö-relais is en het schakelorgaan de schakelcontacten van het reed-relais.
5. 5. Verwarmingsinrichting volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de verwarmingskabd in een bepaald patroon is aangebracht in een elektrisch verwarmde deken, kussen of dergelijke.
6. 6. Beveiligingsorgaan volgens één van de conclusies 1-4, dat kenne lijk is bestemd voor toepassing in samenhang met een elektrisch verwarmde de''en, kussen of dergelijke. Eindhoven, maart 1984. 8400920