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Einrichtung zur Steuerung von Schaltern, insbesondere zu Regelzweeken.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Steuerung von Schaltern, insbesondere zu Regelzwecken, in Abhängigkeit vom Ausschlag eines Messgerätes, wobei der Ausschlag des Messgerätes durch ein mechanisches, von einer Hilfskraft periodisch bewegtes Glied abgetastet wird und dem jeweiligen Hub des Tastgliedes entsprechend verschiedene Schalter betätigt werden. Dabei werden bei grösserem Tasterhub vorzugsweise ein oder mehrere Schalter betätigt, die eine grössere Regelwirkung hervorrufen und umgekehrt. Erfindungsgemäss wird durch das Tastglied eine mechanische, vorzugsweise auswechselbare Blende gesteuert, die je nach ihrer dem Hub des Tastgliedes entsprechenden Stellung die Betätigung einer beliebigen Anzahl von Schaltern zulässt oder verhindert.
Die neue Einrichtung findet besonders vorteilhafte Verwendung als Temperaturregler, wobei die Wärmezufuhr eines abgeschlossenen Raumes in Abhängigkeit vom Zeigerausschlag eines Temperaturmessgerätes verändert wird. Bei der neuen Regeleinrichtung kann mit jedem Tasterhub eine jeweils von dem Zeigerausschlag abhängige beliebige grosse Energiemenge zu-oder abgeschaltet werden, wobei die die Energie steuernden Schalter lediglich von der Blende gewählt, aber von einer besonderen Kraftquelle betätigt werden, die gleichzeitig zum Antrieb des Tastgliedes dienen kann.
Der technische Vorteil des neuen Temperaturreglers besteht in der bedeutenden Vereinfachung, hervorgerufen durch den Fortfall jeglicher Zwischenrelais zwischen Messgerät und Heizenergieschalter, sowie in einer grösseren Regelgenauigkeit infolge der vom jeweiligen Zeigerausschlag abhängigen zuoder abschaltbaren Heizenergie.
Ein Ausführungsbeispiel der neuen Steuereinrichtung als Temperaturregler ist in Fig. 1 dargestellt.
Die Drehspule 1 eines Temperaturmessgerätes ist mit den zu einem nicht dargestellten Ofen führenden Leitungen 2, 3 verbunden, in dem sich ein temperaturabhängiges Organ, z. B. ein Thermoelement, befindet, dessen elektromotorische Kraft der Drehspule 1 zugeführt wird. Der an der Achse 4 der Drehspule befestigte Zeiger 5 kann sich frei unter dem in seiner Lage nicht veränderbaren bügelartig ausgebildeten Anschlag 6 bewegen, sofern er nicht von der Hubbewegung des Tasters 7 daran gehindert wird. Der Taster ? ist um die Spulenachse 4 schwenkbar angebracht und kann auf einen beliebigen Wert der auf dem Anschlag 6 angebrachten Skala eingestellt werden, wozu das stufenartig ausgebildete Endstück 9 des Tasters y zweckmässig mit einer Marke 8 versehen ist.
Unterhalb des Tasters 7 ist ein Druckbügel ss angebracht, an dessen rechtwinklig mit ihm verbundenen Stäben 11 und 12 sich eine vorzugsweise auswechselbare Blende 13 mit Öffnungen 44 bis 48 befindet. Am Stab 12 ist ein mit einem Gleitstift 15 versehener Hebel 14 befestigt. Durch den Elektromotor 16 wird der Druckbügel 10 mittels einer auf der Motorwelle 17 befestigten Steuerscheibe 18 um in ihrer Lage nicht veränderbare Achsen 19, 20 periodisch auf-und abwärts bewegt. Hiebei wird der Gleitstift 15 durch eine Feder 21 auf die steuernde Kante der Scheibe 18 gedrückt. Entsprechend der Bewegung des Dmckbügels 10 wird auch die an ihm befestigte Blende 13 bewegt.
Auf der Welle/7, die sich über die ganze Länge der Blende 13 und parallel zu deren Längskanten erstreckt, befindet sich eine der Anzahl von Schaltern 22,23, 24, 25 entsprechende Anzahl Verstellvorrichtungen 39, 40, 41, 42, von denen nur die zu dem Schalter 25 gehörende Verstellvorrichtung 42 gezeichnet ist. Diese besteht aus einer Kurvenscheibe 26 und einem von ihr gesteuerten Hebel 43. Jedem der Schalter 22-25 kann z. B. eine bestimmte Heizenergie für den Ofen zugeordnet
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sein, zu diesem Zweck können die Schalter mit verschiedenen Stufen eines Heiztransformators verbunden sein. Auf der Steuerscheibe 26 der Verstellvorrichtung 42 gleitet ein an einem Arm 27 des Hebels 4. 3 befestigter Stift 28.
Der auf der Achse 29 gelagerte Hebel 43 besitzt noch einen Arm 30 und einen dem Arm 27 etwa parallel verlaufenden Arm 31. Der Gleitstift 28 des Hebelarmes 27 wird durch die Feder 32 auf die steuernde Kante der Steuerscheibe 26 gedrückt. Der z. B. als Quecksilberschalter ausgebildete Schalter 25 ist mittels eines an ihm befestigten Hebels 34 um die Achse 33 drehbar. Der Hebel, 34 besitzt zwei Stifte 35 und 36, auf deren einem der Hebelarm 30 liegt und deren anderer-sich innerhalb oder ausserhalb eines mit der Scheibe 26 fest verbundenen, mit Öffnung 37 versehenen Führungskranzes 38 befinden kann. Die übrigen Schalter 22,23, 24 sowie ihre Verstelleinrichtungen 39, 40, 41 sind ebenso ausgebildet wie der eben beschriebene Schalter 25 mit Verstellvorrichtung 42.
Unterhalb des Anschlages 6 befindet sich noch ein mit dem Druckbügel unmittelbar fest verbundener Ansatz 55, der in seiner Lage und Wirkung der höchsten Stufe des Endstückes 9 des Tasters 7 entspricht.
Fig. 2 zeigt eine Ausführung der Steuerblende, mit welcher Kontakte mit verschiedenen Schaltstellungen betätigt werden können. Der Schaltarm 31 der Verstellvorrichtung 42 befindet sieh hiebei unter dem in einem bestimmten Winkel herausgedrückten Teil 57 der Steuerblende. Je nach der Stellung des Hebels 31 unter dem Teil 57 wird der Kontakt 28 um einen bestimmten Winkel gekippt und hiedurch verschiedene Leiter kurzgeschlossen.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende : Der Motor 16 ist dauernd eingeschaltet und dreht über ein Übersetzungsgetriebe die Welle 17 und damit die Kurvenscheibe ; M mit einer passend gewählten Geschwindigkeit, so dass der Druckbügel 10 mittels des dem Umfang der Kurvenscheibe folgenden Stiftes 15 periodisch hin und her bewegt wird. Zweckmässig wird die Kurvenscheibe 18 so gestaltet, dass der Druckbügel und damit auch die mit ihm fest verbundene Blende 13 während eines erheblichen Teiles einer Umdrehung der Welle 17 stillsteht, während des übrigen Teiles der Umdrehung aber zunächst sich schnell vorwärts bewegt und sodann langsam wieder zurückgeht.
Befindet sich nun der Zeiger 5 ausserhalb des Bereiches des'Ansatzes JJ oder im Bereiche der niedrigsten Stufe des-endstückes 9, so kann der Druckbügel und damit auch die Blende 13 ungehindert den vollen Hub ausführen, so dass die Blende in ihrer äussersten Lage, entsprechend der Lage des Stiftes 15 in dem tiefsten Punkt der Einsattlung der Kurvenscheibe 18, so steht, dass der Hebel 31 der dem Schalter 25 entsprechenden Verstellvorrichtung 42 der Öffnung 44 und der Steuerhebel der dem Schalter 24 entsprechenden Verstellvorrichtung 41 der Öffnung 45 der Blende 13 gegenübersteht.
Bei der Weiterdrehung der Welle fällt zunächst der Gleitstift 28, der bisher auf dem äussersten Umfange der Kurvenscheibe 26 lag, in die Ausnehmung ein, so dass der Hebel 31 durch die Öffnung 44 hindurehtreten kann.
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weiterhin auf dem Führungskranz 38, wobei der Gleitstift 36. durch den heruntergedrückten Hebel- arm 30 am Einfallen in die Lücke 37 des Führungskranzes 38 gehindert wird. Ändert'sich der Zeigerausschlag und somit bei der nächsten Fallbügelbewegung die Stellung der Blende 13, so dass der Arm j'l
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Festklemmung des Tasters durch den Druckbügel erfolgt. Durch dieses Nacheinanderwirken werden Beschädigungen des.
Zeigers oder Störungen durch etwaiges Klemmen von Blende und Steuerhebel vermieden.
In der gleichen Weise wird der Schalter 24 gleichzeitig geschlossen, dass das dem Hebel 31 ent- sprechenden Eingriffsglied der nicht gezeichneten, dem Schalter 24 entsprechenden Verstellvorrichtung 41 in die Öffnung 45 der Blende 13 einfällt.
Befindet sich der Zeiger 5 in einer Stellung, die der unmittelbar vor der Marke 8 liegenden zweiten Stufe des Endstückes 9 entspricht, so kann der Druckbügel. M und damit auch die Blende 13 nicht den vollen Hub ausführen, da im letzten Teil des Hubes der Zeiger 5 gegen den Anschlag 6 gedrückt wird und damit den Hub entsprechend der Stufenhöhe begrenzt. Die Blende 13 kann sich daher in diesem Fall nur so weit vorwärts bewegen, dass der dem Schalter 24 zugeordnete Tasthebel in die Öffnung 46 der Blende 13 eingreifen kann. Infolgedessen wird bei dieser Stellung des Zeigers 5 nur noch der Schalter 24 geschlossen.
Wenn der Zeiger 5 sich in einer der nächsten unmittelbar rechts von der Marke 8 befindlichen Stufe entsprechenden Stellung befindet, so kann sieh die Blende nur so weit bewegen, dass das dem Schalter 23 entsprechende Eingriffsglied in die Öffnung 47 der Blende einfallen bzw. den Schalter 23 schliessen kann. Der höchsten Stufe des Endstückes 9 entspricht in ähnlicher Weise eine Schliessung des Schalters 22.
Der gleiche Vorgang tritt aber auch ein, wenn der Zeiger sich über dem dem Anfangspunkt der Skala entsprechenden Ansatz 5 befindete
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Um mit der beschriebenen Einrichtung die Temperatur eines elektrisch beheizten Ofens regeln zu können, kann man beispielsweise an die Schalter 24 und 25 je eine besondere Heizwicklung, an den
Schalter 2. eine Signallampe und an den Schalter 22 eine Alarmvorrichtung anschliessen. Wenn nun die Temperatur des Ofens auf einen bestimmten Wert geregelt werden soll, so wird der Taster 7 mittels eines nicht gezeichneten Handgriffes um die Drehachse des Messsystems so weit geschwenkt, dass die
Marke 8 in der auf dem Anschlagstück 6 angebrachten Temperaturskala dem einzuhaltenden Temperatur- wert entsprechend eingestellt ist.
Solange die Temperatur noch weit von dem Regelwert entfernt ist, spielt der Zeiger 5 ausserhalb des Bereiches des Ansatzes 55 oder im Bereich der niedrigsten Stufe des Endstückes 9. Infolgedessen werden einmal bei jeder Umdrehung der Achse 17 die beiden an die Schalter 24 und 25 angeschlossenen
Heizwicklungen eine gewisse Zeit hindurch gleichzeitig eingeschaltet, so dass die Temperatur des Ofens verhältnismässig schnell ansteigt. Hat der Zeiger 5 die zweite Stufe erreicht und sich somit der dem
Regelwert der Temperatur entsprechenden Stellung weiter genähert, so wird nur noch die an den Schalter 24 angeschlossene Heizwicklung allein einmal während jeder Umdrehung der Achse 17 eingeschaltet, so dass sich der Temperaturanstieg verlangsamt. Diese Anordnung hat den Zweck, ein Überregeln möglichst zu verhindern.
Steigt die Temperatur über den Regelwert hinaus, so dass der Zeiger 5 in den Bereich der nächsten Stufe gelangt, so wird keine der Heizwicklungen mehr eingeschaltet, vielmehr leuchtet die an den Schalter 33 angeschlossene Signallampe auf, zum Zeichen, dass der Regelwert überschritten wurde. Sollte die Temperatur, beispielsweise infolge Versagens der Regeleinrichtung, noch weiter ansteigen, so dass der Zeiger 5 in den Bereich der höchsten Stufe gelangt, so würde der Schalter 22 geschlossen und damit die Alarmvorrichtung eingeschaltet werden. Eine Weiterbewegung des Zeigers über die höchste Stufe hinaus kann durch einen Anschlag 50 verhindert werden. Das gleiche Alarmsignal ertönt, wenn der Zeiger, beispielsweise infolge Versagens der Messeinrichtung, sich während des Betriebes im Bereiche des Ansatzes 55 befinden sollte.
Die Verwendungsmöglichkeit der neuen Einrichtung ist nicht auf eine solche als Temperaturregler beschränkt. Die neue Einrichtung kann vielmehr überall dort Verwendung finden, wo in Abhängigkeit von dem Zeigerausschlag eines Anzeigegerätes Schalter betätigt werden sollen. So kann die neue Einrichtung auch z. B. als Ferngeber einer Fernanzeigevorrichtung ausgebildet werden. An Stelle der auf der Zeichnung dargestellten Queeksilberkontakte können auch andere Elemente, wie Widerstände, lichtempfindliche Zellen, mechanische Vorrichtungen zur Steuerung von Servomotoren od. dgl., sinngemäss betätigt werden.
Im Falle der Verwendung eines oder mehrerer Regelwiderstände an Stelle der Regelkontakte kann der Taster z. B. diese mit dem Tasterantrieb kuppeln und entkuppeln. Bei Anwendung eines Regelwiderstandes wäre dann die Kupplungszeit in Abhängigkeit von dem Tasterhub verschieden, während beim Vorhandensein mehrerer Widerstände diese verschiedene Grösse und Verteilung über den Verstellbereich haben und damit während einer konstanten Zeit einzeln nach Auswahl durch den Taster mit dem Tasterantrieb gekuppelt werden können. Natürlich ist es auch möglich, die Regelwiderstände ständig mit einem Antrieb zu verbinden und durch den Taster eine Sperre oder eine Bremse zu lösen.
PATENT-ANSPRUCHE :
1. Einrichtung zum Steuern von Schaltern, insbesondere zu Regelzwecken, in Abhängigkeit vom Ausschlag eines Messgerätes, wobei der Ausschlag durch ein periodisch bewegtes Glied abgetastet wird und dem jeweiligen Hub des Tastgliedes entsprechend verschiedene Schalter betätigt werden, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Tastglied eine mechanische, vorzugsweise auswechselbare Blende gesteuert wird, die je nach ihrer dem Hub des Tastgliedes entsprechenden Stellung die Betätigung einer beliebigen Anzahl von Schaltern zulässt oder verhindert.