Elektromechanische Vorrichtung zur selbsttätigen Regulierung physikalischer Vorgänge. Die bisher bekannten automatischen elek tromechanischen Reguliervorrichtungen, wie beispielsweise Thermostaten, benutzen durch wegs die durch die dabei auftretende Fun kenbildung schädliche Kontaktschaltung, welche die Betriebssicherheit und Lebens dauer stark herabsetzt.
Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Übelstände und bewirkt eine im Ver gleich mit den bekannten Vorrichtungen gleichzeitig erheblich gesteigerte Feinfühlig keit in bezug auf die Zustandsänderungen und dadurch eine besonders hohe Regulier genauigkeit.
Die Erfindung verwendet die an sich be kannte Erscheinung, dass in einem Induk tionskreis, zum Beispiel in einer Drosselspule, bei Speisung mit Wechselstrom bezw. mit pulsierendem Gleichstrom ein verschiedener induktiver Widerstand auftritt, je nachdem sich der magnetische Widerstand im Kraft fluss ändert.
Diese Verschiedenheit des induktiven Wi derstandes wird dadurch erzielt, dass man den zwischen Magnet- und Ankerpolen auftreten- ten Luftspalt, also den Abstand zwischen Anker- und Magnetpolen, beeinflusst. Hier durch wird ein die Windungen durchfliessen der Wechselstrom bezw. pulsierender Gleich strom mehr oder weniger gedrosselt. Durch diese Stromänderungen werden dann Vor gänge zur Regulierung des Primärvorgangs ausgelöst.
In gewissen Grenzen (erfahrungsgemäss bis etwa 1 % des Eisenweges) ist der Einfluss des Luftspaltes auf den induktiven Wider stand nahezu proportional der Luftspalt weite, da die Streuung praktisch gleich Null ist. Anderseits erzielt man bei dieser Art der Beeinflussung relativ grosse Stromänderun gen im Magnetspulenkreise durch kleinste Abstandsänderungen bis zu Bruchteilen eines Tausendstel Millimeters mit grösster Ge nauigkeit. Es empfiehlt sich, die Vorrich tung innerhalb der genannten Proportionali- tätsgrenze arbeiten zu lassen.
In der Zeichnung sind mehrere Ausfüh rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt, Die Fig. 1 zeigt eine Temperaturregler- anlage; Fig. 2 zeigt eine Wasserstandsregulie- rungseinrichtung, Fig. 3 einen Drehzahlregler für eine Was serturbine.
In Fig. 1 bezeichne'G 1 den Kern des Elek tromagnetes, dessen beide Schenkel mit den Spulen 2 und 3 versehen sind. Vor den Polen ist ein Hebel 4 um die Schneide 6 drehbar angeordnet, der den Anker 5 trägt. Seine Lage gegenüber den Polen wird durch einen am Punkt 7 angreifenden, infolge Erwär mung sich ausdehnenden Stab 8 verstellt, auf den der Hebel 4 mittelst der Zugfeder 9 am Punkte 7 gedrückt wird.
Beaufschlagt man die Magnetspule 2 und 3 mit Wechselstrom bezw. pulsierendem Gleichstrom beispielsweise aus dem Kraft netz, so wird der die Spulen durchfliessende Strom durch die Wärmeausdehnungen des Fühlstabes 8 und die hierdurch bedingten Stellungen des Ankers 5 gesteuert. Die Stromänderungen sind besonders gross, wenn man innerhalb des praktisch streuungslosen Luftspaltbereiches der proportionalen Strom drosselung arbeitet. Dieser so selbsttätig ge steuerte Strom wird, wie noch dargelegt wird, Regelzwecken dienstbar gemacht.
An ,Stelle der in Fig. 1 dargestellten Be- festigung des Ankers 5 in Verlängerung des Hebels 4 kann auch das Magnetsystem um einen Winkel von 90 zur Bildebene gedreht angeordnet werden. Ferner kann der Anker 5 feststehen und der Magnet 1 mit dem He bel 4 in einer der vorbeschriebenen Lagen verbunden werden.
Die F'ig. 1 bringt einen üblichen Queck silberkippschalter, bei dem ein Magnet 10 mit einer Spule 11 versehen ist. Vor den Magnetpolen ist ein Anker 12 drehbar ange ordnet, der eine Schaltröhre 13 trägt. Bei Anwachsen des Stromes in der Spule 11 wird der Anker 12 angezogen und bringt dadurch die Röhre 13 zum Einschalten, wodurch ein zweiter Stromkreis geschlossen wird.
Die Fig. 1 stellt zusammengenommen eine selbsttätige Temperaturregulierung für elektrische Beheizung dar. 'Nach Abglei- chunr" der I@änge des Fühlstabes 8 auf eine bestimmte einzuhaltende Temperatur, bei spielsweise für elektrische Raumbeheizung, arbeitet der Regler folgendermassen:
Beim Einheizen ist der Fühlstab 8 entsprechend der niedrigen Temperatur kürzer, so dass zwi schen Magnet 1 und Anker 4 Luftspalte be stehen. Hierdurch wird der die Spulen 2, 3 und 11 durchfliessende Messstrom wenig ge drosselt, so dass der Anker 12 angezogen wird und den Heizstrom einschaltet. Dieser Zustand bleibt bis zur Erreichung der ge wünschten Temperatur bestehen. Dann lie gen die Pole des Ankers 5 an den Magnet polen an, der Messstrom wird stark gedrosselt und lässt den Anker 12 von dem Magneten 10 abfallen, so dass die Röhre 13 den Heizstrom ausschaltet. Die Raumtemperatur fällt dar aufhin, der Fühlstab 8 verkürzt sich und ent fernt den Anker 5 wieder von den Magnet polen-.
Der Messstrom wächst an und schaltet die Heizung mittelst der Röhre 13 wieder ein, wodurch sich das Arbeitsspiel wiederholt.
Die Fig. 2 bringt ein Beispiel für eine Flüssigkeitsstandsregulierung. Vor den Po len des Elektromagnetes 14 mit den Spulen 15 und 16 bewegt sich ein um das Schneiden lager 17 drehbarer, einarmiger Hebel 18, der den Anker 19 und den Schwimmer 20 trägt. Dieser taucht in einen Flüssigkeitsbehälter 21 ein, dessen Spiegel konstant zu halten ist. Bei Entnahme sinkt der Schwimmer 20 nach unten, wodurch der Anker 19 vom Magneten 14 entfernt wird.
Hierdurch wächst der Mess- strom an und stärkt die Zugkraft des Sole noides 22, das einen Eisenkern 2,3 in sich hineinzieht und einen zweiten Stromkreis durch den Schalter 24 schliesst, der in Fig. 3 geöffnet gezeichnet ist. Dieser zweite Strom greis beaufschlagt den mit der Pumpe 25 ge- kuppelten Elektromotor 26, wodurch solange Flüssigkeit in den Behälter 21 durch das Rohr 27 gefördert wird, bis der einzuhaltende Flüssigkeitsspiegel erreicht ist.
In ähnlicher Weise können im Zusam menbau mit den in der Elektrotechnik übli chen Apparaten auch Absperrorgane, wie Ventile, Schieber und andere Einrichtungen unmittelbar oder mittelbar betätigt oder bei Bedarf grosser Regelkräfte Anlasser, Kon- troller und dergleichen automatisch bedient werden.
Unter Benutzung der durch die Drossel spule hervorgerufenen Phasenverschiebung in Verbindung mit nichtphasenverschobenem bezw. andersphasigem Strom wird mit Hilfe von 3Sla.gneten ein in seiner Feldstärke wech selndes Drehfeld erzeugt, das zum Beispiel unter Verwendung von Apparaten nach Art der Asynchron- oder Induktionsmotore eben falls selbsttätige Regulierungsvorgänge aus löst bezw. ausführt.
So bringt Fig. 3 einen Wasserturbinen regler, bei dem die Aufgabe auf elektrischem \Wege gelöst ist, die Drehzahl bezw. die Lei stung in Abhängigkeit von der Tourenzahl durch Beeinflussung der Wasserbeaufschla- gung mittelst Verstellung des Regulierringes der Turbine<B>28</B> zu regeln. Dies geschieht durch eine Fliehkraftvorrichtung 29, die mit der Welle<B>30</B> der Turbine verbunden ist und den Luftspalt eines Doppelrelais verändert. Sie hebt zum Beispiel bei sinkender Drehzahl den Anker 31.
Die Vorrichtung hat zwei Elektromagnete 32 und 3.3 in verschiedener Lage zueinander, die einstellbar sind. Bier bei kann der Anker zum festen Magnet oder der Magnet zu einem festen Anker bewegt werden. Hierdurch wird der den Magneten :32 umfliessende Strom gestärkt, der Strom des zweiten Magnetes 33 dagegen geschwächt.
Der den Magneten 32 umfliessende, in seiner Phase um<B>900</B> gegenüber dem Netz verscho bene Strom wird der Feldspule 34 zugeleitet, die im Zusammenwirken mit der dauernd di rekt vom Netz gespeisten Feldspule 35 dem Rotor 36 ein beispielsweise rechts drehendes Moment erteilt und ihn im Uhrzeimersinne in Bewegung setzt. Hierdurch wird die Steuer- w elle 37 gedreht und betätigt so durch den Schneckentrieb 38 den an der
Steuerwelle Regulierring 39 der Turbinenleit- schaufeln derart, dass der Wasserausfluss ver- grössert und die Drehzahl der Turbine her aufgesetzt wird.
In sinngemässer Umkehrung des Arbeits vorganges wird bei zunehmender Drehzahl das links drehende Moment der Feldspule 35 und 40 das entgegengesetzt drehende Moment der Feldspule 34 überwinden, dadurch eine Linksdrehung der Steuerwelle hervorrufen und mittelst des Leitschaufelregnlierringes die Wasserzufuhr verringern, so dass die Drehzahl sinkt.
In der Fig. 3 ist das Reglerrelais gleich zeitig mit einer Rückstellvorrichtung ver sehen, um eine Überregulierung zu vermeiden. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeich net, dass die beiden Magnete 32 und<B>3</B>3 in ihrer Lage gegenüber dem Anker 31 verän dert werden können.
Wenn also, wie ange nommen, der Anker 31 um eine gewisse Strecke gehoben ist, sich demnach um ein bestimmtes Mass aus der Mittellage entfernt hat, werden durch eine auf der Steuerwelle 37 sitzende starre oder elastische Kupplung 41 in Verbindung mit Schraubenspindel 42 und Keil 43 die Magnete 32. und 33 gehoben, wodurch der Anker 31 in eine Mittellage zu ihnen kommt. Dies ergibt gleiche Strom stärke bei beiden Magneten, die beiden Dreh felder heben sich gegenseitig auf und der Rotor 36 bleibt stehen. Nunmehr kann sich der Rotor erst wieder in der einen oder andern Richtung drehen, wenn der Anker 31 von der Fliehkraftvorrichtung 2,9 einen neuen Impuls erhält.