Elektrische Reguliereinrichtung. Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Reguliereinriehtung zur Regulierung einer Zustandsgrösse mit mindestens einem von einer variablen Grösse beeinflussten Steuerorgan, einem mit Rückführelement versehenen Regulierorgan sowie einem durch ein Steuerorgan und das Regulierorgan beein flussten, das Regulierorgan beherrschenden Differenzsteuergerät.
Diese Einrichtung ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuerorgan und das Regulierorgan elektrische Widerstände beherrschen und dass das Differenzsteuergerät zwei Erregerspulen aufweist, von denen mindestens die eine mit mindestens einem der elektrischen Wider stände und einer Stromquelle und die andere mindestens mit dieser Stromquelle in Serie geschaltet ist.
Die beiliegende schematische Zeichnung veranschaulicht mehrere Ausführungsbei spiele des Erfindungsgegenstandes.
Fig. 1 stellt das Schaltungsschema einer Reguliereinrichtung zur Regelung einer Tem peratur dar mit Steuerorgan a, Regulier- Organ b, Rückführelement b', Differenz steuergerät c und Stromquelle d; Fig. 2 zeigt dieselbe Einrichtung wie Fig. 1, jedoch mit veränderter Schaltung der einzelnen Organe; Fig.3 stellt wiederum die gleiche Ein richtung dar wie Fig.l und 2, jedoch mit; einer weiteren Art der Schaltung.
Die Einrichtungen gemäss Fig. 1, 2 und 3 besitzen die folgenden Teile: Steuerorgan cc mit von der zu regelnden Temperatur beein flusstem Dehnungsrohr 1, am untern Rohr ende befestigtem Übertragungsstab 2, regu lierbarem elektrischem Widerstand 3 sowie drehbarem, auf dem Widerstand 3 schleifen dem Kontaktarm 4, der mit dem Stab 2 ge lenkartig und elektrisch isoliert verbunden ist; ferner besitzen sie ein Regulierorgan b mit reversierbarem Motor (Anker 6, Erreger wicklungen 7 und S), Welle 9 und Regulier ventil 28, das den Heizmittelstrom in der Leitung 29 regulieren kann.
Das am Regu lierorgan<I>b</I> angebaute Rückführelement <I>b'</I> besitzt einen verstellbaren Widerstand 10 mit einem auf der Welle 9 isoliert befestigten Kontaktarm 11; ferner ist ein Differenz steuergerät c vorhanden, das einen um die Achse 30 schwenkbaren Magnetanker 12, zwei Erregerspulen 13 und 14, eine am Magnetanker befestigte Kontaktzunge 15 mit Steuerkontakten 16 und 17 sowie einen Ein stellwiderstand 18 besitzt; schliesslich ist eine Stromquelle d, bestehend aus einem durch Kraftnetz 19 gespeisten Transformator mit Primärwicklung 20 und Sekundärwicklung 21, vorgesehen.
Die in Fig. 1 gebildeten Stromkreise sind die folgenden: Erregerstromkreise des Differenzsteuer gerätes: Sekundärwicklung 21. Leitung 22, Regulierwiderstand 18, Spule 14, Leitung 23 und zurück zum Transformator. Trans formatorwicklung 21, Leitung 22, Spule 13, Kontaktarm 4, Widerstand 3, Leitung 24, Widerstand 10, Kontaktarm 11, Leitungen 25 und 23 und zurück zum Transformator. Motorstromkreise zur Verstellung des Regu- lierorganes: Kraftnetz 19, Leitung 26, Kon taktzunge 15, Steuerkontakt 16 oder 17, Wicklung 7 oder 8, Motoranker 6, Leitung 27 und zurück zum Kraftnetz.
Die Reguliereinrichtung gemäss Fig. 1 hat die Aufgabe, die Temperatur eines Mediums durch Steuerung des Heizmittelflusses in der Leitung 29 zu regulieren. Die Temperatur des Mediums, das heisst die zu regulierende Grösse wirkt auf das Steuerorgan a und damit auf die Grösse des elektrischen Wider standes 3 und auf den Strom in der Erreger spule 13 ein. Entspricht die zu regulierende Grösse dem Sollwert, so sind die beiden Ströme in den Erregerspulen 13 und 14 gleich gross, und der Magnetanker 12 befin det sich in einer Mittellage. Die Kontakt zunge 15 steht hierbei ebenfalls in der Mittel stellung und berührt keinen der Steuerkon takte 16 oder 17.
Ist die Temperatur des Mediums zu hoch, so ist der Widerstand 3 infolge des sich ausdehnenden Rohres 1 zu niedrig und der Erregerstrom in Spule 13 zu hoch. Hierdurch dreht sich der Magnet- anker im Sinne der thrzeigerbewegung, Zunge 15 kommt mit Steuerkontakt 16 in Berührung und setzt Erregerwicklung 7 unter Strom, wodurch der Motor zum Anlau fen kommt und das Ventil 28 im Schliess sinne verstellt. Gleichzeitig mit der Ver drehung der Welle 9 wird auch der Kon taktarm 11 verstellt, und zwar so, dass der Widerstand 10 vergrössert wird.
Da Wider stand 10 mit Widerstand 3 und Erreger spule 13 in Serie geschaltet sind, wird nach einer bestimmten Drehung der Welle 9 das Gleichgewicht am Magnetanker 12 wieder hergestellt. Der zwangsläufig mit dem Regu lierventil 28 verstellte Widerstand 10, der auch als Rückführwiderstand bezeichnet wird, dient also dazu, das Regulierorgan b nach einer bestimmten Verstellung wieder zur Ruhe zu bringen. Diese Verstellung muss um so grösser sein, je grösser die Abweichung der zu regulierenden Grösse vom Sollwert ist.
Nähert sich diese infolge der erfolgten Ven tilverstellung dem Sollwert, so wird auch infolge Störung des Gleichgewichtes am Magnetanker 12 das Ventil 28 und Kontakt arm 11 langsam gegen die Mittellage gedreht, bis der Wärmefluss in Leitung 29 gerade aus reicht, um den Sollwert der zu regulierenden Grösse aufrechtzuerhalten. Eine zu niedere Temperatur des Mediums würde den um gekehrten Reguliervorgang hervorrufen, das heisst infolge zu grossen Widerstandes 3 würde der Magnetanker im Gegenuhrzeiger sinne geschwenkt, Steuerkontakt 17 geschlos sen und das Ventil 28 im Offnungssinne be wegt.
Der Regulierwiderstand 18, mit wel chem der Strom in Spule 14 abgeglichen wird, dient dazu, den gewünschten Sollwert der zu regulierenden Grösse einzustellen. Eine Spannungsänderung am Transformator d be einträchtigt die Lage des Magnetankers 12 nicht, da sich die Ströme in den Spulen 13 und 14 in gleichem Masse ändern.
Die Reguliereinrichtungen nach Fig. 2 und 3 arbeiten grundsätzlich nach dem für Fig. 1 beschriebenen Prinzip; der Unterschied besteht lediglich in der Zusammenschaltung der Erregerspulen 13 und 14 mit den Wider- ständen 3 und 10 des Steuerorganes bezw. Rückführelementes b.
In Fig.2 liegen. die Erregerstromkreise 21, 22, 18, 14, 33, 10, 11, 34, 32, 21 und ferner 21, 22, 13, 4, 3, 31, 32, 21 vor. In jedem der beiden Erregerstromkreise ist also ein durch das Steuerorgan a oder das Regu lierorgan b beeinflusster Widerstand in Serie geschaltet. Gegenüber der Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. 1 besteht der Unter schied, dass z. B. beim Überschreiten des Sollwertes durch die zu regulierende Grösse, also bei zu kleinem Widerstand 3, der Wider stand 10 verkleinert und nicht vergrössert werden muss, um das Gleichgewicht am Magnetanker 12 wieder herzustellen; dem entsprechend ist auch der Widerstand 10 um gekehrt geschaltet als in Fig. 1.
In Fig.3 liegen die Erregerstromkreise 21, 22, 18, 14, 23, 21 und ferner 27., 22, 13, von wo aus sich der Strom in zwei Zweig ströme, nämlich über 4, 3, 35 und über 36, 10, 11, 37 aufteilt und über Leitung 23 nach 21 zurückfliesst, vor. Die Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. 3 ist genau die gleiche, wie für Fig. 1 beschrieben. Der Unterschied besteht nur darin, dass die Widerstände 3 und 10 parallel anstatt in Serie geschaltet sind. Gleich wie bei Fig. 1 muss eine Ver grösserung des einen Widerstandes eine Ver kleinerung des andern herbeiführen, um das Gleichgewicht am Differenzsteuergerät wie der herzustellen.
Die verschiedenen Schaltungen gemäss Fig. 1, 2 und 3 wirken sich auf die Emp findlichkeit der Regulierung sowie hinlicht- lieh des Verhältnisses der Ventilverstellung zu der Abweichung der zu regulierenden Grösse vom Sollwert verschieden aus. Die Schaltung nach Fig.1. arbeitet mit konstan tem Strom in den Widerständen des Steuer- organes und des Rückführelementes,wodurch sich für jede Stellung derselben, das heisst für jede Sollwertabweichung konstante Regu lierempfindlichkeit ergibt.
Im weiteren be steht zwischen Änderung des Widerstandes 3 bezw. der Temperaturänderung und der Ver stellung des Regulierorganes bezw. des Widerstandes 10 eine genau lineare te- ziehung.
Die Schaltung nach Fig. 2 arbeitet nicht mit konstantem Erregerstrom in den Spulen 13 und 14, weshalb die Regulierempfindlich keit je nach Stellung des Kontaktarmes 4 verschieden ist. Eine lineare Beziehung zwi schen Änderung des Widerstandes 3 und der Verstellung des Regulierorganes b kann hin gegen aufrechterhalten werden.
Die Schaltung gemäss Fig. 3 ergibt weder konstante Empfindlichkeit noch eine lineare Beziehung zwischen Widerstandsänderung im Steuerorgan a und Verstellung des Regu- lierorganes b über den ganzen Regulier bereich.
Die Schaltung nach Fig.1 ist aus den genannten Gründen die vorteilhafteste. Die Vorteile wirken sich besonders da aus, wo der Sollwert, auf den das Steuerorgan a zu regulieren hat, über einen grösseren Bereich verstellbar sein. muss, sei es durch Verstel lung des Widerstandes 18 von Hand oder durch Einbau eines weiteren, in den Zeich nungen nicht angegebenen Steuerorganes in den Stromkreis der einen oder der andern Er regerspule des Differenzsteuergerätes c.
Durch den Einbau eines zweiten Steuerorganes mit verstellbarem Widerstand ist es nämlich möglich, den Sollwert der zu regulierenden Grösse automatisch in Abhängigkeit einer weiteren Grösse oder eines Zustandes zu ver ändern. Wird dieser Widerstand des zweiten Steuerorganes in Fig.l mit Steuerorgan a in Serie geschaltet, so ergibt sich über den ganzen Verstellbereich sowohl eine konstante Regulierempfindlichkeit als auch eine lineare Beziehung zwischen der Veränderung des Widerstandes im zweiten Steuerorgan und der Veränderung des Sollwertes der zu regu lierenden Grösse.
Die Verstellung des Regulierorganes in Fig.1 bis 3 durch Reversiermotor kann unter Umständen vorteilhaft impulsweise mit kür zeren oder längeren Unterbrüchen erfolgen. Dies kann durch Einbau eines in der Zeich nung nicht angegebenen Impulskontaktes in den Motorstromkreis erzielt werden, der durch einen ständig laufenden, ebenfalls nicht eingezeichneten Motor periodisch ge öffnet und geschlossen wird. Die Geschwin digkeit, mit der das Regulierorgan verstellt wird, kann sowohl bei kontinuierlicher als auch bei impulsweiser Verstellung des Mo tors weitgehend den Verhältnissen angepasst werden.
Die beschriebene Reguliereinrichtung kann grundsätzlich zur Regulierung irgendeiner physikalischen Grösse oder eines Zustandes auf einen gewünschten einstellbaren Wert oder auf einen variablen, von einer andern Grösse oder einem Zustand, abhängigen Wert dienen. Die Steuerorgane können hierbei durch Temperatur, Feuchtigkeit, Druck, Strom, Leistung usw. beeinflusst sein, und die Regulierorgane können Ventile, Drossel klappen, Leistungsregler usw. steuern.