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Selbsttätiger elektrischer Regler, insbesondere Temperaturregler
Bei den bekannten, handelsüblichen Temperaturreglern, bei welchen mittels eines temperaturabhängigen Steuerorgans, wie Aethermembran, Bimetallstab, Flüssigkeitsfühler u. dgl., ein elektrischer Stromkreis geöffnet und geschlossen wird, ist die Schalthäufigkeit bzw.
Schaltgenauigkeit abhängig von der Güte und Empfindlichkeit des Steuerorgans, dem Übersetzungsverhältnis und den Reibungsverlusten des Übertragungsmechanismus und, bei Verwendung einer Quecksilberschaltröhre, auch noch von dem Neigungswinkel und der Länge der Schaltröhre.
Alle bekannten Konstruktionen weisen den Nachteil auf, dass dem veränderlichen Drehmoment des Steuerorgans ein unveränderliches Drehmoment entgegenwirkt, so dass eine Kompensation der Trägheit des Steuerorgans nicht erfolgen kann.
Bei Verwendung einer Quecksilber-Schaltröhre, wie dies am häufigsten der Fall ist, liegen die Verhältnisse noch ungünstiger, da bei geneigter Schaltröhre, infolge Verlagerung des QuecksilberSchwerpunktes, das Gegendrehmoment sogar noch kleiner wird und daher das Schliessen des Heizstromkreises noch zögernder erfolgt. Diese Eigentümlichkeiten der bekannten Regler sind im folgenden an Hand der schematischen Zeichnung erläutert, die auch gleichzeitig den Erfindunggedanken in einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
Unter der Annahme, dass das Gegengewicht Gi den Einfluss der Gewichte des Gehäuses, des Übertragungsgestänges und der leeren Quecksilberschaltröhre ausgleicht, besteht bei geschlossenem Stromkreis die Gleichgewichtsbedingung : G2. r2 = G3. r3, wobei G2 die Zugkraft der Äthermembrane Mund G 3 das Gewicht der Quecksilberfüllung Hg bedeutet. Bei ge- öffnetem Stromkreis, also geneigter Schaltröhre, lautet die Gleichgewichtsgleichung : G2. r2 =
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geworden, wodurch zur Herstellung des ursprünglichen Gleichgewichtszustandes eine grössere Abkühlung der Membrane M notwendig ist, als die vorhergehende Temperatursteigerung betrug, wobei ausserdem noch der Einfluss der Membranträgheit zu berücksichtigen ist.
Bei den bisherigen Konstruktionen war es daher nicht möglich, die Schaltgenauigkeit über ein bestimmtes Mass hinaus zu steigern und es war ausserdem praktisch unmöglich, auch nur zwei Regler mit genau der gleichen Schaltgenauigkeit zu erzeugen.
Die vorgenannten Nachteile sind erfindunggemäss dadurch vermieden, dass mit Hilfe eines Elektromagneten S, in Verbindung mit zugeordneten Kontakten K, ein periodisch einsetzendes Drehmoment erzeugt wird, welches dem Drehmoment des Steuerorgans M nach Öffnen des Hauptstromkreises H entgegenwirkt und nach Schliessen des Hauptstromkreises zu wirken aufhört. Dadurch wird erreicht, dass sowohl der Einfluss der Trägheit des Steuerorgans, als auch die Drehmomentsverringerung infolge Verlagerung des Quecksilbers, durch die periodisch einsetzende Zugkraft Go eines Elektromagneten S vollständig kompensiert bzw. sogar überkompensiert werden kann, wodurch es möglich ist, jede gewünschte Schalthäufigkeit zu erreichen. Zu diesem Zwecke ist beispielsweise an dem, der Zugkraft Go entgegenwirkenden Hebelarm eine Zugfeder F befestigt, welche an ihrem freien Ende einen Eisenkern E trägt.
Dieser Eisenkern wird zum Teil von einer Solenoidspule S umschlossen, welche über ein Kontaktpaar K an Spannung gelegt wird. Von diesem Kontaktpaar ist der eine Kontakt fix, während der zweite Kontakt mit dem beweglichen Hebelarm verbunden ist. Bewegt sich dieser Hebelarm nach oben, so wird der Stromkreis des Elektromagneten geschlossen, der Eisenkern E in die Spule hineingezogen und dadurch über die Feder F ein zusätzliches Drehmoment G4. r4 ausgebildet, welches bestrebt ist, den Hebelarm in seine ursprügliche Lage zurückzudrehen.
Die Einstellung des Kontaktpaares K erfolgt so, dass die Magnetspule S erst dann Spannung erhält, wenn die Quecksilber-Schaltröhre Hg den Heizstromkreis unterbrochen hat und erst dann wieder spannungslos wird, wenn der Heizstromkreis wieder geschlossen ist. Zweckmässigerweise kann der Anschluss der Magnetspule anstatt über die Kontakte K über die strichliert gezeichneten Verbindungsleitungen erfolgen, wodurch der Zeitpunkt des Ein-und Ausschaltens auch ohne besondere Justierung gewährleistet ist.
Die Art (d. h. harter oder weicher Einsatz) und Grösse
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des periodisch wirkenden Drehmomentes G4. r4 kann durch entsprechende Wahl der Federspannung, Federlänge, Hub des Eisenkerns und Stärke der Magnetspule in weiten Grenzen variiert und damit eine bisher nicht erreichte Schaltungsgenauigkeit gesichert werden. Es ist ersichtlich, dass es das periodisch einsetzende Drehmoment ermöglicht, die spezifische Schalthäufigkeit und damit die Schaltgenauigkeit des Reglers in weiten Grenzen willkürlich zu ver- ändern bzw. die Schaltdifferenz auf ein bisher nicht erreichbares Kleinstmass zu verringern, wobei gleichzeitig der Einfluss der Trägheit der elektrischen Heizvorrichtung weitgehend herabgesetzt wird, da die Heizströme impulsartigen Charakter annehmen.
An Stelle der temperaturempfindlichen Membrane M könnte auch eine druckempfindliche Vorrichtung etwa nach Art einer Barometerkapsel oder ein feuchtigkeitsempfindliches Organ od. dgl. treten, falls der Regler auf Druck oder sonstige Schwankungen ansprechen soll.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Selbsttätiger elektrischer Regler, insbesondere Temperaturregler, bei welchem durch ein schwankungsabhängiges, insbesondere temperaturabhängiges Steuerorgan ein elektrischer Hauptstromkreis geöffnet bzw. geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe eines Elektromagneten (S) in Verbindung mit zugeordneten Kontakten (K) ein periodisch einsetzendes Drehmoment erzeugt wird, welches dem Drehmoment des Steuerorgans (M) nach Öffnen des Hauptstromkreises (H) entgegenwirkt und nach Schliessen des Hauptstromkreises zu wirken aufhört.