DE3742807A1

DE3742807A1 - Temperiereinrichtung

Info

Publication number: DE3742807A1
Application number: DE19873742807
Authority: DE
Inventors: Peter Huber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-12-17
Filing date: 1987-12-17
Publication date: 1989-07-13

Description

Die Erfindung betrifft eine Temperiereinrichtung mit einem in einem Thermostatbad befindlichen Wärmeträger, der über einen Vorlauf und einen Rücklauf einem externen Verbraucher zuführbar ist, sowie mit einer Temperaturmeßvorrichtung.

Es sind Temperiereinrichtungen mit Temperaturreglern zur Regelung von thermischen Arbeitsprozessen mit sehr hoher Genauigkeit bereits bekannt. Insbesondere bei Flüssigkeits- Thermostaten wird im Thermostatbad eine Temperaturkonstanz von wenigen hundertstel Grad erzielt. Selbst Lastwechsel die eine Temperaturdrift verursachen, können mit einer Genauigkeit von etwa 10^-4K pro Watt ausgeregelt werden. Wird eine solche Temperiereinrichtung zur Temperierung externer Verbraucher eingesetzt, entspricht die Vorlauf temperatur der genau geregelten Temperatur im Thermostat bad. Durch Wärmezufuhr oder Wärmeabgabe beim externen Objekt kann jedoch die Rücklauftemperatur über oder unter der Vorlauftemperatur liegen. Die mittlere Temperatur des Wärmeträgers (Temperierflüssigkeit) am externen Objekt entspricht also bereits nicht mehr der kontrollierten Temperatur im Thermostatbad. Die Abweichung ist unter schiedlich je nach Größenordnung der externen Last.

Man erhält somit bei der vorbeschriebenen Konfiguration zwar eine hochkonstante Vorlauftemperatur, jedoch können dabei Abweichungen zwischen Thermostatbad und Verbraucher und auch eine Temperaturdrift am Objekt bei Lastwechseln auftreten.

Um diese Mängel zu beseitigen ist es bereits bekannt, den Temperaturfühler des Thermostatbades am externen Objekt (Verbraucher) anzubringen. Hierbei führen jedoch Totzeiten und Zeitkonstanzen zu größeren Temperatur schwankungen. Die Temperaturkonstanz wird dadurch ver schlechtert. Unter ungünstigen Umständen kann das ge samte Temperiersystem schwingen.

Weiterhin ist es bereits bekannt, durch Anpassung der Vorlauftemperatur, also der Thermostatbad-Temperatur, die Temperaturdrift am externen Objekt zu verhindern. Dazu wird dem Temperaturregler der Temperiereinrichtung ein sogenannter Führungsregler übergeordnet. Dadurch bleibt die hohe Temperaturkonstanz des Thermostatbades auch am externen Objekt erhalten. Allerdings ist der Kosten aufwand erheblich und liegt mindestens in der Größenordnung eines hochgenauen Temperaturreglers. Auch bei dieser be kannten Lösung verbleibt jedoch der Nachteil, daß bei jeder Sollwertveränderung oder bei jedem Lastwechsel Temperaturschwankungen während der Ausregelzeit ent stehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Temperier einrichtung zu schaffen, welche an einem externen Objekt auch bei Lastwechseln innerhalb eines sehr kleinen Tole ranzbereiches die Temperatur konstant hält. Dabei soll der apparative Aufwand gering sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere vorgeschlagen, daß im Vorlauf und im Rücklauf für den Wärmeträger miteinander gekoppelte Meßfühler zur Erfassung der mittleren Arbeitstemperatur bei dem Verbraucher ange ordnet sind.

Durch die gekoppelte Messung der Vorlauf- und der Rücklauf temperatur erhält man eine Steuerinformation, von der auf die tatsächliche mittlere Arbeitstemperatur bei dem ex ternen Verbraucher geschlossen werden kann. Dabei kommt man meßtechnisch mit vergleichsweise geringem Aufwand aus, da komplizierte Führungsregler und Temperaturregler nicht erforderlich sind.

In weiterer Ausbildung der Erfindung sind die Meßfühler in Reihe geschaltet und bestehen aus Widerstands- Meßfühlern.

Mit Hilfe dieser in Reihe geschalteten Widerstandsmeßfühler kann in erwünschter Weise eine Messung des arithmetischen Mittels zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur erfolgen, was der mittleren Arbeitstemperatur entspricht.

Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematisierte Darstellung einer Temperiereinrichtung mit Thermostatbad und externem Verbraucher und

Fig. 2 ein Diagramm, wobei über der Wärmelast die Temperatur des Wärmeträgers aufgetragen ist.

Eine in Fig. 1 gezeigte Temperiereinrichtung 1 weist im wesentlichen ein Thermostatbad 2, ein über einen Vorlauf 3 und einen Rücklauf 4 angeschlossenes Externbad 5 sowie einen Temperaturregler 6 auf.

Erfindungsgemäß sind nun im Vorlauf 3 und im Rücklauf 4 mit einander gekoppelte Meßfühler 7, 7 a angeordnet. Diese sind, wie ebenfalls aus Fig. 1 ersichtlich, in Reihe geschaltet und bestehen vorzugsweise aus Widerstands-Meßfühlern. Dabei könnten in Anpassung an die üblicherweise als Widerstands- Meßfühler z. B. verwendeten PT 100-Meßfühler, Teil-Meßfühler 7, 7 a mit halben Widerstandswert, also dann Pt 50-Fühler verwendet werden. Der Temperaturregler 6 kann dann unverändert auch für die erfindungsgemäße Anordnung mit zwei in Reihe geschalteten PT 50-Fühlern verwendet werden.

Durch die Meßfühler 7, 7 a wird sowohl die Vorlauftemperatur als auch die Rücklauftemperatur erfaßt. Die Rücklauftempe ratur ist dabei davon abhängig, ob in dem Externbad 5 Wärmeenergie entnommen oder zugeführt wird. Als Verbraucher 8 ist im Ausführungsbeispiel ein Flüssigkeitsbehälter in das Externbad 5 eingetaucht.

Zur Umwälzung der den Wärmeträger bildenden Flüssigkeit ist bei dem Thermostatbad 2 noch eine mit dem Vorlauf 3 und dem Rücklauf 4 verbundene Umwälzpumpe 9 vorgesehen.

Die Meßfühler 7, 7 a sind bevorzugt bei den Anschlüssen für den Vorlauf 3 und den Rücklauf 4 am Thermostatbad 2 ange ordnet. Dadurch kann das Thermostatbad 2 zusammen mit dem Temperaturregler 6 und den weiteren Einbauteilen eine kompakte Einheit bilden, wobei das Externbad 5 praktisch unabhängig davon an beliebiger Stelle auch mit unter schiedlichen Leitungslängen angeordnet sein kann.

In dem Diagramm gemäß Fig. 2 ist der Verlauf der Vorlauf temperatur t _V, der Rücklauftemperatur t _R sowie der Arbeitstemperatur t _A in Abhängigkeit von der Wärmelast Q _L dargestellt. Die Wärmelast ist dabei von dem Wärmeverbrauch im Externbad 5 bestimmt.

Die Vorlauftemperatur t _V wird durch das Thermostatbad 2 unabhängig von der bestehenden Wärmelast Q _L zunächst konstant gehalten. Je nach Wärmeverbrauch im Externbad 5 kann sich die Rücklauftemperatur t _R erheblich ändern. Ändert sich die Wärmelast Q _L z. B. von einem Wert Q _L ₁ zu einer höheren Wärmelast Q _L ₂, so würde sich ohne Änderung der Vorlauftemperatur t _V eine Absenkung der Arbeitstempe ratur t _A von einem ersten Wert t _A ₁ zu einem niedrigeren Wert t _A ₂ ergeben. Da aber aus der gekoppelten Messung von Vorlauftemperatur und Rücklauftemperatur ein Rück schluß auf die dazwischenliegende Arbeitstemperatur möglich ist, kann entsprechend durch Veränderung, im vorliegenden Falle durch Erhöhung der Vorlauftemperatur t _V, ein Aus gleich geschaffen werden, so daß die Arbeitstemperatur t _A ₁ auch bei erhöhter Wärmelast Q _L ₂ nicht auf einen Wert t _A ₂ absinkt, sondern im wesentlichen konstant bleibt. Analoges gilt, wenn die Wärmelast vermindert wird.

Insgesamt ist bei der erfindungsgemäßen Temperiereinrich tung mit Externbad ein vereinfachter Aufbau vorhanden, da das Externbad weitgehend unabhängig an beliebiger Stelle angeordnet werden kann. Außer dem Vor- und dem Rück lauf 3, 4 sind keine weiteren Verbindungen nötig. In Versuchen hat sich gezeigt, daß praktisch kein Über schwingen bei Lastwechseln auftritt und daß auch kosten günstige Zweipunktregler bei guter Regelgenauigkeit ein setzbar sind.

Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeich nung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungs wesentlich sein.

Claims

1. Temperiereinrichtung mit einem in einem Thermostatbad befindlichen Wärmeträger, der über einen Vorlauf und einen Rücklauf einem externen Verbraucher zuführbar ist, sowie mit einer Temperatur-Meßvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß im Vorlauf (3) und im Rück lauf (4) für den Wärmeträger miteinander gekoppelte Meßfühler (7, 7 a) zur Erfassung der mittleren Arbeits temperatur bei dem Verbraucher (8) angeordnet sind.

2. Temperiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Meßfühler (7, 7 a) in Reihe geschaltet sind und aus Widerstands-Meßfühlern bestehen.

3. Temperiereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Abstand der Meßfühler (7, 7 a) vom Verbraucher (8) bzw. dem Externbad (5) etwa gleich ist.

4. Temperiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfühler (7, 7 a) bei den Anschlüssen für Vorlauf (3) und Rücklauf (4) am Thermostatbad (2) angeordnet sind.