Einrichtung zur selbsttätigen Regelung von Temperaturen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die selbsttätige Regelung von Tempera turen.
Im allgemeinen besitzt eine Einrichtung zur selbsttätigen Regelung von Temperaturen eine Wärmeregelungsvorriehtung und ein Thermometer, das so eingeschaltet ist, dass die Regelungsvorrichtung betätigt wird, sobald das Thermometer mehr oder weniger als eine bestimmte Temperatur anzeigt.
Bei den meisten Einrichtungen wird nicht die Temperatur beständig auf einer bestimmten Höhe gehalten, sondern sie schwankt ledig lich zwischen Grenzen.
Die Anmelderin hat gefunden, dass man eine weit bessere An näherung an eine konstante Temperatur er hält, wenn man darauf ausgeht, dass die Temperatur gemäss der folgernden Gleichung
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geregelt wird, wobei -V die durch die Wir- kung eines @Steuerorganes ' hervorgebrachte A.usgleichwirkung,
O die Abweichung der Temperatur von einem gewünschten Wert im Zeitpunkt <I>t,</I> und k1, k2 und -kg Konstanten bedeuten, von welchen k3 Null sein kann, wenn äusserste Genauigkeit nicht verlangt wird. Eine Regelung gemäss obiger Glei chung ist von besonderem Wert in F'äslen,
wo eine Verzögerung zwischen der Wirkung des Steuerorganes und seiner E.influssnahme auf die Temperatur vorhanden ist.
Vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung einer Einrichtung zur Regelung von Temperaturen, welche ermöglichen soll, die Ausgleichwirkung (Regelwirkung) durch die augenblickliche Abweichung der Tempe ratur im .Sinne der Gleichung (1) zu beein flussen.
Diese Einrichtung besitzt ein Steuer organ für die Wärmemittelzufuhr, das durch einen umsteuerbaren Servomotor betätigt wird, der durch ein Relais beherrscht wird, das auf Potentialunterschiede zwischen zwei entgegengesetzten Punkten einer das Wider- standsthermometer enthaltenden Brücke an spricht.
Erfindungsgemäss ist eine Kupplung vor gesehen zwischen dem Steuerorgan bezw. dem Servomotor und der Brücke, durch wel- ehe Kupplung das Gleichgewicht der Brücke nach jeder Bewegung des Steuerorganes zeit weilig wiederhergestellt wird und welche Kupplung ferner imstande ist, Änderungen des Potentialgefälles über einen Ausgleich widerstand herbeizuführen, die proportional sind den gleichzeitigen 3,nderungen der Aus- gleiehwirkung, und ferner zu bewirken,
dass das Potentialgefälle einem vorbestimmten Werte zustrebt, der der gewünschten Tem peratur entspricht. Unter Kupplung soll sowohl eine mechanische wie eine elektrische verstanden werden.
Die Zeichnung veranschaulicht verschie dene Ausführungsbeispiele der Einrichtung nach der Erfindung.
Fig. 1 ist ein Schema einer Temperatur- regelungsvorriehtung, welches eine "Flüssig keitsspiegel"-Vorrichtung der in der bri tischen Patentschrift Nr.440115 beschriebe nen Art benutzt.
Fig. 2 zeigt einen Teil einer Temperatur- regelungzsvorrichtung, welcher einen zugehö rigen Teil des in der britischen Patentschrift Nr.45-8176 beschriebenen hydraulischen Sy stems benutzt.
Fig. 3 zeigt einen Teil einer Temperatur- regelungsvorrichtung, welcher einen zugehö rigen Teil des mechanischen .Systems nach dem britischen Patent Nr. 488786 benutzt.
Fig. 4 zeigt einen Teil eines elektro- mechanischen Systems, bei welchem die kon tinuierliche Änderung des veränderlichen Widerstandes gegen einen vorgesetzten Wert durch ein elektrisches Mittel vollzogen wird.
Fig. 5 zeigt eine Temperaturregelungsvor- riohtung, bei welcher eine thermionisehe Röhre benutzt wird, und zeigt Mittel zum Aufheben von Leergang zwischen dem Steuerorgan und seiner Kupplung mit dem veränderlichen Widerstand, ähnlich den in der britischen Patentschrift Nr.453602 be- schriebenen.
Fig. 6 zeigt die zusätzlichen Elemente, die der Vorrichtung von Fig. 5 zugesetzt sind, um eine bessere Regelung zu erreichen.
Fig. 7 zeigt die Verbindungen eines typischen, thermionische Röhren benutzenden Relaissystems.
Nach Fig. 1 ist der Widerstandsthermo meter 1, welcher irgend eine der üblichen Formen, z. B. jene eines Metalldrahtes, Sta bes, Röhre, Tafel oder eines Niederschlages annehmen kann, in jenen Teil des Heiz- systems eingesetzt, welcher auf der erforder lichen Temperatur erhalten werden soll.
Der Widerstand 2 ist so eingestellt, da.ss er wenig unter dem Wert des Widerstandes 1 bei dieser Temperatur liegt, und der Wider stand 3 ist von einem Wert, der mindestens das Doppelte des Unterschiedes zwischen den Widerständen 1 und 2 ist.
Die Widerstände 1 und 2 und der bis zum Gleitkontakt 50 hinaufreichende Teil des Widerstandes 3 sind über die Zufuhrklemmen <B>8</B>, S'" in Serie geschaltet, während in Parallelstellung züx ihnen zwei weitere Widerstände 5 und 6 an geordnet sind. Zwischen dem Verbindungs- punkt a der Widerstände 1 und 2 und b von 5 und 6 ist ein Relaissystem 7 angeordnet. Das Relais kann verschiedene Formen an nehmen, z.
B. ein bewegliches @Spulenrelais, ein Quadrant-Elektromesser mit positiven und negativen Richtkontakten, eine Anord nung von thermioni@schen Röhren, oder eine einzige thermionische Röhre mit einem Diffe- renzialrelais im Anodenstromkreis sein. Es schliesst entweder die Kontakte 8, 9 oder 8', 10, je nachdem das Potential bei a grösser oder kleiner als das Potential bei b ist.
Wenn a und<I>b</I> gleiches Potential aufweisen, so ist keiner der Kontakte geschlossen. Je nach dem die Kontakte 8, 9 oder 8', 10 für eine von der Grösse der Temperaturabweichung abhängige Zeitspanne geschlossen sind, wird die Feldwicklung 11 oder 12 und der Anker 13 des Spaltfeldserienmotors erregt, und es läuft ,der Motor in der einen oder andern Richtung, um das Steuerorgan zu bewegen,
welches hier als ein Dampfschieberventil 16 veranschaulicht ist. Der Anker 1'3 treibt über ein ortsfestes Reduktionsgetriebe 14 einen Zahnkolben 17, welcher in eine Zahn stange 15 greift, um die Kurvenscheibe 51 und das Dampfventil 16 zu bewegen. :
Statt des Spaltfeldserienmotons 11, 12 und 13 kann auch ein umsteuerbarer Nebenschlussmotor oder ein hydraulisch oder durch Luft an- treibbarer Servomotor angewandt werden. Ferner kann bei elektrischer Heizung das Ventil 16 -durch einen Rheostaten ersetzt werden, welcher direkt oder indirekt, z. B.
über ein Thyratron oder durch einen Induk- tionsregler, auf,die zugeführte Wärme wirkt, wobei eine solche Vorrichtung .geeignet ist, den dem nicht dargestellten Heizwiderstand zugeführten Strom kontinuierlich zu regeln.
Die Kurvenscheibe 51 ist so gestaltet, dass sie bei jeder Stellung ,der Rolle 52 eine verti kale Verschiebung ergibt, welche der A.us- gleichwirkung des Ventils 16 bei dieser Stel lung proportional ist. Die Rolle 52 hebt eine Stange 53, deren oberes Ende ein mit Flüs sigkeit 56 gefülltes Gefäss 54 trägt. Auf dem Spiegel der genannten Flüssigkeit liegt ein Schwimmer 55, welcher den Gleitkontakt 50 hebt oder senkt.
Mit dem Gefäss 54 ist ein Gefäss 58 von :grossem Querschnitt durch eine Kapillarröhre 57 verbunden, dessen .Spiegel 59 auf einer solchen Höhe eingestellt ist, dass, wenn die Flüssigkeit im Gefäss 54 dieselbe Höhe erreicht hat, der Gleitkontakt 50 den richtigen Betrag des Widerstandes 3 in Serie mit dem Widerstand 2 .genau ein- schaltet, um die Summe dieser beiden dem Betrag des Widerstandes 1 :gleich zu machen.
Im vorstehenden wurde angenommen, dass die Widerstände 5 und 6 einander ,gleich ge macht sind; dies ist jedoch nicht notwendig, vorausgesetzt, dass die Bedingung erfüllt ist.
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wobei R, der Widerstand,des Thermometers 1 bei der erforderlichen Temperatur ist und RB(") jenen Teil des Widerstandes 3 im Stromkreis bei der erforderlichen Temperatur darstellt,
wenn die Zastände stabil sind. Es ist ferner nicht notwendig, dass der Wider stand 3 in den den Arm enthaltenden Wider stand \2 eingeschaltet ist; er kann auch in einen der andern drei Arme .geschaltet sein.
Die Wirkungsweise,der durch Fig. 1 dar gestellten Vorrichtung ist,die folgende: Angenommen, die Temperatur steige; dann erhöht ,sich der Wert des Wider standes 1, das Potential bei a übersteigt @das- jenige bei b, dadurch wird das Relais 7 be tätigt, das den Motor 1<B>ss</B> anlässt und zur Be tätigung des Ventils 16 in dem Sinne ver anlasst, dass der Dampfdurchfluss verringert wind.
Die Bewegung des Ventils 16 senkt die Stange 53 und das Gefäss 54, so,dass der Gleitkontakt 50 dem Widerstand 3 entlang abwärts gleitet. Dies erhöht den Widerstand des Armes 2, 3 und verringert das Potential bei a, um das Gleichgewicht der Brücke wie der herzustellen. Das Relais kehrt dann in seine unwirksame Stellung zurück, und der Motor 13 steht still.
Eine ähnliche Folge tritt auf, wenn die Temperatur fällt und das Potential bei<I>b</I> dasjenige bei<I>a</I> übersteigt, der Motor,13 in der entgegengesetzten Rich tung läuft, um den D!ampfdurchlass zu er höhen.
Die bisher beschriebene Tätigkeit der Vorrichtung ergibt ein Regelungsgesetz -V <I>=</I> k2 <I>0,</I> das wie folgt dargestellt wer den kann:
Die Änderung,des Potentials bei a oder b ist proportional dem @dieselbe bewirkenden Temperaturwechsel und ebenfalls proportio nal der Änderung des Widerstandes 3, die zum Ausgleich des Wechsels erforderlich ist. Die Änderung des Widerstandes 3 ist pro portional der Bewegung der Stange 53,
die proportional ist der Anderung der Aus- gleiohwirkung. Daher ist die Änderung der Ausgleicliwirkung proportional dem Tempe raturwechsel, das heisst -V = k2 <I>O.</I>
Die Wirkung :des Gefässes 5:8 und der Kapillarröhre 57 ergibt den Zusatz eines weiteren Ausdruckes zum Regelunigsgesetz, nämlich
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Angenommen, die Tempe- ratur sei gestiegen und das Ventil 16 sei nach links bewegt, dadurch da,s Gefäss 54 ge senkt und der Widerstand 3 zur Wieder herstellung des Gleiehgewichtes der Brücke erhöht worden,
so bewirkt der Höhenunter- schied zwischen der Fläche 59 und dem Flüssigkeitsspiegel im Gefäss 54 ein Strömen von Flüssigkeit durch die Röhre 57. Das Durchflussmass ist zu jeder gegebenen Zeit proportional dem Höhenunterschied, also der -Inderung des Widerstandes 3, die proportio nal ist der Temperaturveränderung. Daher steigt der Schwimmer 55 um einen dein augenblicklichen Fehler entsprechenden. Be trag.
Die Bewegung des Schwimmers führt den Widerstand 3 allmählich auf seinen nor malen Wert zurück, der dem gewünschten Temperaturbetrag entspricht. Auf diese Weise wird das Ventil<B>16</B> Schritt um Schritt bewegt, bis die Temperatur auf ihren rich tigen Wert zurückgeführt ist.
Das i@ta,ss der Bewegung des Schwimmers 55 ist auch ab hängig vom Betrage der Bewegung der Stange 53, das heisst proportional dem Be trage der -Inderung der Ausgleichwirkung. Daher
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oder durch Integration,
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Durch Kombination der zwei Wirkungen erhält man
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was ein Ziveiglied-Reglergesetz darstellt.
Fig. 2 veranschaulicht eine Vorrichtung. bei welcher die Elemente 54--59 von Fig. 1 durch hydraulische Elemente ersetzt sind.
Die durch die Kurvenscheibe betätigte Rolle 52 bewegt die Stange 53, um den eine Flüssigkeit 61 enthaltenden Federbalg 60 zusammenzudrücken oder zu entspannen. Ein zweiter Federbalg 62 ist direkt mit dem Balg 60, und ein dritter Balg 66, welcher den Gleitkontakt 50 hebt und senkt, ist über teilweise geschlossene Drosselklappen 63 und 64 mit dem Balg 60 verbunden,
während ein dritter Weg über teilweise geschlossene Drosselklappen 63 und 6'5 nach einem Kon- stantdruclzgefäss 67 mit Kolben 68 und ein stellbaren Gewichten 69 führt.
Letztere sind so bemessen, dass, wenn das System für einige Zeit in Ruhe ist, der Federbalg 66 den C,Ieitkontakt 50 veranlasst, im Widerstands arm (\? -I- 3) gerade genug Widerstand ein zuschalten, um die Brücke auszugleichen.
Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende: Angenommen, die Temperatur sei gestiegen; dadurch sei das Relais 7 (Fig. 1) betätigt, daher das Ventil 16 (Fig. 1) nach links bewegt, die Stange 53 gesenkt und der Druck im Balg 60 vermindert worden. Dies vermindert den Druck in den Bälgen 66 um einen proportionalen Betrag und senkt den Gleitkontakt 50, um das Gleichgewicht der Brücke wiederherzustellen. Dieser Vorgang entspricht der Gleichung<I>-V =</I> 7c, <I>O.
Der</I> Druck in den Bälgen 66 ist jetzt niedriger als der im Konstantdruekgefäss 67, und Flüs sigkeit strömt durch die Drosselklappe 65 in die Bälge 66 in einem Betrage proportional dein Druckunterschiede, das heisst der Tem peraturänderung. Die Wirkung des Gefässes 67 und .der Drosselklappe 65 entspricht also der Gleichung
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Eine Ver- minderung des Druckes in den Bälgen 60 verringert auch den Druck in den Bälgen 6?, der durch den Durchfluss von Flüssigkeit durch die Drosselklappe 63 allmählich wieder hergestellt wird.
Die Wirkungsweise des Balges 6'2 und der .I:lrosselklappen 63 und 64 entspricht der Gleichung
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Die ganze Vorrichtung gehorcht also dem durch die Gleichung (1) ausgedrückten Gesetz.
Fig.3 veranschaulicht eine Einrichtung. bei welcher die Elemente 54-59 von Fig. 1. durch mechanische Elemente ersetzt sind. Die durch die Kurvenscheibe 51 betätigte Rolle 52 bewegt die Stange 53, um durch ein Kupplungssystem 70-79 den Gleit- kontakt 50 auf dem Widerstand 3 zu ver schieben. Die Stange 53 hebt das Gewicht 70, um die Druckzugfeder 71, welche mit dem einen Ende des Hebels 74 verbunden ist, zu spannen.
Das andere Ende der Feder 71 wird an das obere Ende der hohlen Stanale <B>53,</B> welche der Stange des Kolbens 72 als Führung dient, angeschlossen. Eine rasche Bewegung des Hebels 74 wird durch den Kolben 72 und den Bremszylinder 73 ver hindert. Der Hebel 74 ist an der Stange des im Bremszylinder 76 verschiebbaren Kolbens 75 drehbar gelagert. Der Bremszylinder 7-6 besitzt eine einstellbare Nebenleitung 77.
Das der Stange 53 gegenüberliegende Ende des Hebels 74 wird durch zwei Federn 78, 79 gezwungen, in eine gewisse Stellung zurück zukehren, bei welcher der veränderliche Widerstand 3 den richtigen Wert zum Aus gleichen der Brücke 1, 2, 3, 5, 6 (Fig. 1) hat, wenn,die Temperatur des Widerstandes 1 auf -dem richtigen Wert ist.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Angenommen, die Temperatur sei gestiegen; dadurch sei das Relais 7 in Tätig keit gesetzt, das Ventil 16 (Fig. 1) nach links bewegt, die Stange 53 gesenkt und der Hebel 74 um seinen durch die Stange des Kolbens 75 @getragenen Drehzapfen gedreht worden.
Das rechtsseitige Ende des Hebels 74 wird daher aufwärts bewegt und der Gleitkontakt gehoben, um das Gleichgewicht der Brücke wieder herzustellen. (In Fig. 3 ist der Wider stand 3 seiner in Fig. 1 und 2 dargestellten Lage gegenüber umgekehrt.) Diese Bewe gung entspricht der Gleichung -V = k2 0.
Die Federn 78 und 79, die auws ihrer Gleich gewichtsstellung verschoben sind, zwingen dann den Kolben 75 zu einer allmählichen Bewegung, so,dass ,das rechtsseitige Ende des Hebels (und der Gleitkontakt 50)
in seine Normallage zurückkehrt. Diese Bewegung entspricht der Gleichung
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Die Bewegung des linksseitigen Endes des Hebels 74 wird durch die Feder 71 herbei geführt und durch den Bremszylinder 73 be einflusst und entspricht der Gleichung
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Die ganze Vorrichtung ge horcht also einem Reglergesetz, das der Glei chung (1) entspricht.
Wird nur ein Regler gesetz
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verlangt, so werden die Feder 71 und der Bremszylinder 78 weggelassen, und es wird das linksseitige Ende des Hebels 74 unmittelbar an die Stange 53 aasgelenkt.
Fig.4 veranschaulicht eine Vorrichtung, bei welcher die Elemente 54-r59 von Fig. 1 durch mechanische und elektromagnetische Elemente ersetzt sind. Die Kurvenscheibe 51 verschiebt die Rolle 52, die Stange 53 und das Gewicht 70. Der obere Teil der Stange 53 ist als Zahnstange ausgebildet und. greift in ein Zahnrad 80, welches ein Differential- getriebe 81 antreibt.
Eine Bewegung in ent gegengesetzter Richtung wird dadurch einer Welle 90 mit Gleitkontakten 50 und 82 er teilt, welche sieh auf den Widerständen 3 und 82 verschieben. Der aufgefangene Wert des Widerstandes 3 wird in die Brücke ein geschaltet.
Der Widerstand 83 ist so an ,geordnet, ,dass er um die Welle 90 als Age ,drehbar ist, und es wird dieser Widerstand von der Sekundärwicklung 84,des Transfor mators 85 gespeist, wobei die Mittelabzapf- stelle der Wicklung 84 durch Reihenschluss- spulen 87 mit,dem Gleitkontakt 82 verbun den ist.
Der Widerstand 83 besitzt die Form eineu halbkreisförmigen Reifens aus Wider- standsmaterial, das heisst einer in die Form eines Halbkreises gebogenen Spule, die um ,die Welle 90 als Mittelpunkt schwingen kann, von der aus der Arm 82 sich erstreckt, um sich am Widerstand anzulegen.
Der Reif selbst kann so gedreht werden, düss der Mittelpunkt des Widerstandes 83 (auf den ,der Arm 8,2 zurückzukehren trachtet) irgend- welcher gewünschten Stellung im ortsfesten Widerstand 3 entsprechen kann,
je nach dem Betrage der zu regelnden Temperatur. Für eine .gegebene Stellung des Widerstandes 8'3 führen die Reihenschlussspulen 87 einen der momentanen Abweichung der Temperatur proportionalen Strom. Mittels der von :
der Primärwicklung 85 gespeisten Nebenschluss- spule 86 wird dieser Strom wie in einem Wattstundenmesserelement durch die Zwischenwirkung der magnetischen Flüsse auf,die treibende Scheibe 88 integriert. Diese treibende Scheibe wirkt durch ein leicht aus wechselbares Reduktionsgetriebe 89 auf das Sonnenrad des Differentialgetriebes 81 und treibt dieses in der entsprechenden Richtung, um den Kontakt 50 in seine ursprüngliche Stellung,
und zwar mit einer durch den Momentanwert der Abweichung von der ge nannten Stellung beherrschten Geschwindig keit zurückzubringen. Wenn jedoch nur Gleichstrom verfügbar ist, so kann die Sekundärwicklung 84 durch einen zentral a,b- gezapften, mit Gleichstrom gespeisten Widei-- stand ersetzt werden.
Der Wattstunderimesser wird dann durch einen Quecksilber-Motor- amperestundenmesser ersetzt, wobei die I\Tebensehlussspule 86 durch einen permanen ten Magnet ersetzt wird und die Reiheri- sehlussspulen 87 wegfallen.
Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist die folgende: Angenommen, die Tempera tur sei gestiegen, das Relais 7 dadurch be - tätigt worden und habe das Ventil 16 (Fig. l) zu einer Bewegung nach links veranlasst, wo durch die Stange 53 gesenkt und das Rad 80 gedreht wurde. Diese Bewegung dreht über :das Differentialgetriebe 81 die Welle 90 und bewegt den Kontakt 50 über den Widerstand. 3, bis das Gleichgewicht der Brücke wieder hergestellt ist.
Diese Bewe gung entspricht der CTleichung <I>-V = k, 0.</I> Eine Drehung der Welle 90 verursacht auch eine Bewegung des Armes 82 dem Wider stand 83 entlang, was eine Potentialdifferenz zwischen dem Arm 82 und dem Anzapf- punkte 84 verursacht. Daher fliesst Strom durch die Wicklungen 87, und die Scheibe 8.8 wird gedreht, wodurch das Sonnengetriebe des Differentialgetriebes in der der ursprüng lichen entgegengesetzten Richtung getrieben wird.
Auf diese Weise wird die Welle 90 allmählich gedreht, so dass der Kontakt 50 in seine ursprüngliche Lage zurückgeführt wird. Diese Bewegung entspricht: der Glei ehung
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Die ganze Vorrich tung gehorcht also einem durch .die Glei <B>Chung
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</B> ausgedrück- ten Reglergesetze.
In Fig. 5 bezeichnet 1 den Widersta.nds- tliermometer, welcher a.n jener Stelle an gebracht ist. wo die Temperatur durch Regu lierung des Ventils 16 geregelt werden soll, und welcher frei Punkt a endet, mit welchem ein Widerstand 2 von etwas niederem \Vert als jener des Widerstandes 1 bei der ge wünschten Temperatur verbunden ist.
In Serie geschaltet mit dein Widerstand 2 ist der weitere Widerstand 3, welcher mit einer positiven Zufuhrklemnie S verbunden ist.
Mit einem zwischen den Widerständen 2 und 3 liegend cri Punkt ist die Anode einer ther- mionischen Röhre 4 verblinden, dessen Ka- tliodo mit; der negativen Klemme S', der Brücke, oder auch, wenn der Strom von Akkuniulatoreri der Brücke zugeführt. wird, finit der negativen Zufuhrklemme allein ver bunden ist.
Das Ventil 4 arbeitet auf dem geradlinigen Teil seiner charakteristischen Kurve.
Zwischen der negativen Klemme<B> & </B> und der positiven Zufuhrklemme <B>8</B> sind zwei Widerstände 5 und 6 in Serie miteinander und parallel mit den Widerständen 1, 2 und 3 geschaltet, wobei der Widerstand 5 ein stellbar ist. .so dass das Potential des Zwischenpunktes b für irgend eine Einstel lung des Widerstandes 5 konstant ist.
Die Anordnung ist, :so getroffen, dass, wenn der Thermometer 1 die gewünschte Temperatur anzeigt, das Potential bei<I>a</I> jenem bei<I>b</I> gleich ist, wobei der Widerstand der Röhre 4, welcher mit den Widerständen 1 und 2 parallelgeschaltet ist. einen gleichbleibenden Wert hat, so lange die Potentialgleichheit aufrecht erhalten bleibt.
Zwischen den Punktcri c, und<I>b</I> ist ein empfindliches Relaissystem eingeschaltet, welches in Fig. 5 als ein Kondensator<B>7</B> dar gestellt ist, welcher als Schaubild irgend eines Relaissystems genommen werden kann.
(Eine neuartige Ausführung eines solchen Relaissystems ist mit Bezug auf Fig. 7 be schrieben.) Das Relaissystem 7 betätigt einen Kontaktarm 8 (Fig.5), welcher eine Null stellung einnehmen oder je einen von zwei ortsfesten Kontakten 9 oder 10 berühren kann, wodurch ein Stromkreis von der lin- ken, unabhängigen Wechsel- oder Gleich stromklemme S,. über den Kontakten 8, den ortsfesten Kontakt 9 oder 10, die Feldwick lung eines Spalt-Feldseriemotors und den Anker 1,3 des ,
genannten Motors und zurück zur rechten: Klemme SZ geschlossen wird. Der Anker 13 treibt daher durch das Reduk tionsgetriebe 14 und die Welle 15 das Steuerorgan 16 in der einen oder andern Richtung.
Durch die Drehung der Welle 15 wird auch die auf ihr befestigte Gabel 17 mit gedreht. Diese Gabel trägt an ihren äussern Enden einstellbare Anschlagschrauben 18 und 19, zwischen denen ein loser Arm 2-0 spielt. Die Anschlagschrauben 118 und 10 sind so eingestellt,,dass sie .dem Arm 20 zwi schen ihnen in begrenztem Masse freie Be wegung gestatten, welches dem Leergang zwischen .der Welle 15 und dem Regulier ventil 16 gleich ist, so dass die Bewegung ,
des Armes 20 während wiederholter oder umgesteuerter Bewegungen der Welle 15 jederzeit mit der Bewegung des Ventils 1,6 übereinstimmt.
Das Ende des Armes 20 bildet einen Gleitkontakt auf einem so eingeteilten Potentiometer 21, dass sich ,gleiche Potential änderungen für gleichwirkende Bewegungen des Armes '20 und des Regulierventils 16 er geben, da in der Regel ein solches Ventil nicht eine Ausglei.chwirkung hat, welche dem Öffnungswinkel bei allen Stellungen einfach proportional ist.
Das Potentiometer 21 wird von den in Serie geschalteten Bat terien 24, 25 und 2,6 gespeist, und das durch den Kontaktarm 20 abgezapfte Potential wird an eine Platte des Grosskapazitätskon- densators 22 angelegt, so dsass jede Potential änderung der einen Platte eine entsprechende Potentialänderung auf der andern Platte be wirkt, welche mit dem Gitter der Röhre 4 verbunden ist.
Ein Widerstand 28 ist zwi schen dem Gitter des thermionischen Ven- tils 4 und der negativen Klemme der Bat terie 25 eingeschaltet und gestattet eine lang- same Entladung des durch den Kontaktarm 20 angelegten Potentials, wobei das Gitter- potential immer zu einem bestimmten, dem negativen Pol,der Batterie 25 entsprechenden Wert zurückzukehren sucht,
welcher dem gewünschten Wert der zu regelnden Tempe ratur entspricht. Die Batterie 24 speist ,den Heizleiter des thermionischen Ventils 4, und die Batterien 25 und 26 sind mit der Bat terie in Serie verbunden, um den verteilten Potentiometer 211 zu speisen.
Fig.,6 zeigt einen Teil des den Wider stand 3 und die Röhre 4 einschliessenden Stromkreises"derart abgeändert, um die Au s- gleichwirkung auch von dem zeitlichen Dif ferential (d0/dt) abhängig zu machen.
Dies wird durch die Verwendung des ;Grund stromkreises nach Fig. 5, soweit er den Kon- densator 22 .betrifft, und .durch Abänderung der Gitterseite dieses Kondensators durch ,die Verwendung von zwei Widerständen 27., 29 in Serie zwischen dem Kondensator und dem Gitter der Triode 4 und eines dritten Widerstandes 2,8 erreicht, welcher den Ver bindungspunkt von 27 und 29 mit der nega tiven Klemme,der Batterie 25 verbindet.
Ein Kondensator 30 von derselben Kapazitätsord nung wie der Kondensator 22 ist zwischen dem Gitter und Erde eingeschaltet und be wirkt, dass sich ändernde Werte der Tem peratur dem Ventil 16 weitere Bewegungen proportional der Grösse der Änd-erungss- geschwindigkeitder Temperatur erteilen. Der Kondensator 30 hat dieselbe Wirkung wie der Kondensator 11 bei der Vorrichtung im Patent Nr.
19,3741. (Für näheres über die Wirkung dieses Kondensators siehe das ge- nannte Patent.) Fig. 7 zeigt ein Beispiel eines zur - Aus- gleichung des Potentials bei a gegen .das konstante Potential bei b eingerichtete Re laissystem.
Zwei Pento,denröhren 31, 32 von hoher Verstärkungsfähigkeit sind so an geordnet, dass Idas Gitter und die Kathode von 3,1 .respektive mit<I>a</I> und<I>b</I> verbunden sind. Trockenbatterien.33, 34 sind zwischen geschaltet, um die Gitter normal auf einem solchen Potential zu halten, @dass ein Durch fliessen von in Betracht fallendem Anoden strom verhindert wird, während ;
die Wider- stä.ndo der zwei zwischen a und b parallc@l- gescha.lteten Gitter-Kathode-Stromlireise von sehr hoher Ordnung sind, so dass kein Ab senken der Potentialdifferenz zwischen a und b infolge des zivi,sehen ihnen fliessenden Stromes sstattfindet.
Die Pentode 31 hat ihren Anodenstroin- kreis über die @@'iclilun; des empfindliehen Relais 35 bis zu einem Ende der Sekundär- ivicklung 37 des Transformators 43 geschlos sen, dessen Primärwicklung 44 von einer EVeclisel-stromquelle gespeist wird. Das lin dere Ende der Wicklung 37 ist über die Kä- thode der Pentode 31_ mit dem Punkt b ver bunden.
Ähnlich ist die Pentode 3'2 über das mit dem Relais 35 identische Relais 36 mit einem Ende der Wicklung 38 verbunden, deren anderes Ende über die Kathode der Pentode 32 mit dem Punkt a verbunden ist. Es sind somit zwei getrennte Stromkreise vorhanden.
Die Relais 35 und 36 sind so eingestellt, da.ss 35 arbeitet, wenn der Punkt a positiver als b ist, und 36 arbeitet, wenn der Punkt a negativer als<I>b</I> ist.
Bei Durchfluss von genügend Strom von der Pen- tode 31 vera.nlasst das Relais 35 die Relais kontakte 39 zu .schliessen, und entweder direkt oder, -wenn das Ventil 16 (Fig. 5) schwer ist, über weitere Relais den Strom kreis von der Wechselstromquelle durch die Feldwicklung 11 und den Anker des Servo motors zu schliessen. Ähnlich bewirkt das Relais 36 das Schliessen der Kontakte 40,
wodurch die Umsteuerfeldwicklung 12 und der Anker 1.3 zweck. Antriebes des Motors in der entgegengesetzten Richtung erregt werden.
Wenn dieser Stromkreis in Verbindung mit dem Grundstromkreis von Fig.5 ver wendet wird, wobei der Heizkörper, die Gittervorspaunung und die Potentiometer- stromkreise von andern Sekundärwicklungen des Transformators 43 gespeist werden, kommt ein anderes Verfahren der Einfüh rung des Gliedes
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zur Verwendung.
Hierbei ist zwisehen dem Verbindungspunkt von<B><U>')</U></B> und 3 und So ein p.irallel abgeschalteter Kondensator 45, wie in Fig. 7 gezeigt., ein zuschalten.
Dieser Kondensator ersetzt den Kondensator 30 und die Widerstände '27, 29 in Fig. f. :Seine Wirkungsweise ergibt sich aus dem, was in der schweiz. Patentschrift Nr. 193741 über die des Kondensators 11 ge sagt ist.
Da, wie in der Fig. 5 gezeigt ist, der Ver bindungspunkt von 2 und 3 mit der Anode der the:rinionischen Röhre 4 verbunden ist, wird der Kondensator 45 zwischen der Anode dieser Röhre und einer welle konstanten Potentials (So) eingeschaltet.
Gleichzeitig wird die Gleichstromzufuhr für die Widerstände 1, 2 und 3 - von denen 1 und 2 mit der Triode 4 (Fig. 5) parallel geschaltet sind, wobei alle drei Widerstände mit den Widerständen 5 und 6 parallel geschaltet sind - durch das Teilstück 41 der Sekundärwicklung des Transformators 43, gleichgerichtet mittels des Metallgleichrieh- t,ers 42, erhalten.
Dies hat einen zusätzlichen Vorteil gegenüber der Speisung der Wider- standsthermometerstroinkrerzse mit Gleich strom, in dem ,die Spannung über den Wider stand 1 leichter eingestallt werden kann, um sie dem Wert des Widerstandes anzupassen,
und das Anodenpotential für die Triode 4 kann ebenfalls auf -den gewünschten Arbeits wert eingestellt werden. Das Teilstück H der Sekundärwicklung des Transformators 43 speist die Heizkörper der Röhren 31 und 32 (die Verbindungen sind der Einfachheit hal ber in der Zeichnung weggelassen).
An Stelle des in Fig. 7 dargestellten Re lais kann aueh ein anderes Relaissystem ver wendet werden, bei welchem System eine einzige Pentodenröhre mit ihrem Gitter an a und mit ihrer Kathode an b oder umgekehrt, mit mindestens einem Differentialrelais in ihrem Anodenstromkreis verbunden ist, wo bei, wenn<I>a</I> positiver ist als<I>b,
</I> ein Paar Kon- tri.kte den Servomotor in der einen Richtung eteuert, während, wenn<I>b</I> positiver als<I>a</I> ist, ein anderes Kontaktpaar denselben in der andern Richtung steuert.
Bei allen Ausführungsformen der Erfin dung kann etwaiger Leergang zwischen dem Steuerorgan und seiner Kupplung mit dem Servomotor dadurch aufgehoben werden, dass man Mittel vorsieht, um ein Zeitintervall vor dem Beginn der Änderung der Potential abnahme über dem veränderlichen Wider stande zu gewährleisten.
Dieses Intervall soll jedoch nur während jener Bewegung des Steuerorganes eintreten, welche zur voran gehenden Bewegung entgegengesetzt ge richtet ist. Ferner soll dieses Intervall jenem Intervall gleich sein, während welchem das Steuerorgan den Leergang aufnimmt. Dieser Zweck wird dadurch erreicht, dass man einen gleichen Leergang in -der Kupplungsvorrich tung einschaltet und, wenn. nötig, eine Bremse vorsieht, um zu sichern, dass der Leergang in der einen oder andern Richtung für gewöhnlich ganz aufgenommen wird.
Wenn die sich der Bewegung,der Kupplungs- vorrichtung entgegengesetzte Reibung gross genug ist, ist die Bremse nicht erforderlich.
Ein. Beispiel von Mitteln zum Ausglei- sshen von Leergangwirkung ist oben mit der Beschreibung von Fig. 5 .gegeben. Als wei teres Beispiel kann das nach Fig.1 be trachtet werden.
Leergang im Betriebe des Ventils 16 kann herrühren von Abnützung in ,den zwischen der Kurvenscheibe 15 und ,dem Ventil liegenden, in der Zeichnung nicht dargestellten Bestandteilen. Zur Sicherheit dafür, dass sich ,die Stange 53 nur bei Bewe gung des Ventils 16 bewegt, kann im Leer gang, der ,gleichwertig ist dem, der im Be triebe des Ventils 16 vorliegt, in die Kupp lungsglieder eingeführt werden, indem man die Kurvenscheibe 51 durch eine ,geschlitzte Kurvenscheibe ersetzt.
Die Rolle 52 läuft ,dann in .dem Schlitz, dessen Weite so ge wählt ist, dass die Rolle denselben Betrag von freier Bewegung (in lotrechter Richtung) besitzt, wie der im Betriebe des Ventils 16 vorhandene. Auch ist eine auf die Stange 573 wirkende Bremse vorgesehen, um zu sichern, dass der Leergang im Schlitz auf dem einen oder andern Wege voll aufgenommen wird.
Die erfindungsgemässe Einrichtung kann auch Mittel in sich schliessen, um die Wir kung von Änderungen einer Betriebsgrösse, das heisst einer Grösse, deren Änderungen er wartet werden können, vorwegzunehmen, um die Änderungen der unter Kontrolle stehen den Temperatur zu leiten. Eine solche Be triebsgrösse kann zum Beispiel,der Druckdes Heizmittels sein.
Die Wirkung von Ände rungen einer Betriebsgrösse wird vorweg genommen durch Änderung des Spannungs gefälles über den veränderlichen Widerstand durch Mittel,,die auf Änderungen im Werte der Betriebsgrösse ansprechen und welche vom Steuerorgan unabhängig sind. Dies lässt sich anhand von Fig. 2 erläutern unter 7der Annahme, das Steuerorgan sei ein Dampf ventil wie in Fig. 1.
Die Wirkung von Änderungen des Dampfdruckes kann vorweg genommen werden durch Anbringen eines zusätzlichen Federbalges, der mit der Ver bindung zwischen den Federbälgen .60 und 62 verbunden ist.
Dieser zusätzliche Federbalg ist in. einem Zylinder eingeschlossen, der mit einem vor dem Ventil in. der Dampfleitung liegenden Punkte verbunden ist, so dass der Dampfdruck, das heisst die Betriebsgrösse, die genannten Federbälge beeinflusst und damit auch die den Gleitkontakt 50 beherrschenden Federbälge 6,6.
Es ist möglich, den vorbestimmten Wert ,des Potentialgefälles über ,den veränderlichen Widerstand so einzurichten,,dass er in Über- einstimmung mit einer Zeittabelle verscho- ben werden kann, wobei das genannte Poten tialgefälle für die in der Zeittabelle angege benen Zeiten eine Reihe verschiedener Werte erhält.
Wahlweise kann der Wert eines andern veränderlichen Widerstandes im Brückenstromkreis in entsprechender Weise verändert werden, um denselben Zweck zu erreichen. Die erste Methode lässt sich unter Bezugnahme auf Fig. 3 darstellen, wobei der vorbestimmte Wert des Widerstandes 3, der durch Feder 78 und 79 eingestellt wird,
in Übereinstimmung mit irgendeinem ge- wünschten Verhalten der Temperatur ver schoben werden kann durch Anordnung einer passend geformten, umlaufenden Hubscheibe, .gegen die sich eine lotrechte Stange anlegt, die zwei starre Arme trägt, die bezüglich an die dem Hebel 74 abgewendeten Enden der Federn 78 und 79 angeschlossen sind.
Die Hubscheibe wird durch irgendeinen pas- ..enden Mechanismus angetrieben, und ihre Bewegung erzeugt lotrechte Verschiebungen der Feder 78 und 79, die die verschiedenen gewünschten Gleichgewichtslagen des Gleit kontaktes 50 ergeben.
Eine zweite Methode lä.sst sieh anhand von Fig. 1 darlegen, wobei eine passend ge formte umlaufende Hubscheibe vorgesehen werden kann, die .eine Stange bewegt, die mit einem Gleitkontakt oder dergl. verbun den werden kann, der den wirksamen Werl des Widerstandes 5 verändert.