Regeleinrichtung zur ILonstanthaltung einer Zustandsgrösse, wie beispielsweise Temperatur, Druek, Feuchtigkeit. Die Erfindung bezieht sieh auf eine Regeleinrichtung zur Konstanthaltung einer Zustandsgrösse, wie beispielsweise Tempera tur, Druck, Feuchtigkeit, bei welcher auf dem Zeiger eines Messinstrumentes ein Steuerglied vorgesehen ist.
Die Erfindung besteht -darin, dass mittels des Steuergliedes einem als Heizdraht aus- gebildeten, mit konstanter Energie geheizten Heizkörper in Abhängigkeit der Zeigerstel lung Wärme derart entzogen wird, dass die durch diesen Wärmeentzug bedingte Tempe raturänderung eine Längenänderung,des Heiz drahtes hervorruft, die zur Betätigung des Regelgliedes dient und dass hierbei im ein zelnen die Anordnung so getroffen ist,
da.ss .das Mittel des Wärmeentzuges keine störende Rückwirkung auf die Bewegungsrichtung des Zeigers ausübt.
Wesentlich für die Erfindung ist also, dass der mit konstanter Energie gespeiste Heizkör per, dem mittels des auf dem Zeiger ange- ordneten Steuergliedes Wärme entzogen wird, als Heizdraht ausgebildet ist.
Dies ist des halb von ausschlaggebender Bedeutung, weil man nur auf ,diesle Weise den Heizdraht als Steuardraht benutzen kann, .@da man nur so eine äusserst kleine Masse für den Heizkörper erhalten kann, die wenig Trägheit besitzt, dem Regelimpuls rasch folgt und weil man trotzdem durch die Längenänderung des Heizdrahtes eine grosse Steuerkraft erhält.
Die Erfindung ist nicht mit einem elek trischen Hitzdrahtinstrument zu verwechseln, bei welchem der zu messende unbekannte, veränderliche elektrische Strom durch einen Draht geleitet und die auftretende, nach Mass gabe des Stromes verschieden grosse Längen änderung auf ein Zeigerwerk übertragen wird.
Es kann auf verschiedene Weise dem Heizdraht Wärmeentzogen werden, beispiels weise dadurch, dass eine mit dem Zeiger vex- bundene Hilfsdüse vorgesehen ist, durch die konstant der Luftstrom austritt.
Es kann an Stelle von Luft jedes andere gasförmige Medium zur Anwendung kom men. Es empfiehlt sich, in die ortsfeste Zu führung der Luft oder des gasförmigen Me diums zur genauen Einstellung der Durch flussmenge eine Handregulierung einzubauen, mittels derselben der Druck auf etwa 0,1 mm Wassersäule einreguliert wird.
Um -den Luftdruck minimal zu halten und damit die äusserste Gewähr zur Vermei dung von Reaktionskräften zu bieten, kann Luft, die wärmer als die Umgebungsluft ist, zum Ausströmen durch die Hilfsdüse zuge führt werden.
Es kann auch vorgesehen werden, dass Heizdraht und Hilfsventil an einer Platte befestigt sind, die in der Instrumentenachse drehbar angeordnet ist und an ihrem von der Instrumentenachse abgewandten Ende als Zeiger für die Sollwerteinstellung ausgebil det ist.
Eine weitere Möglichkeit, dem mit kon stanter Energie gespeisten Heizdraht Wärme nach Massgabe der Zeigerstellung zu entzie hen, besteht darin, dass auf dem Zeiger des galvanometrischen Instrumentes eine Folie von Metallen grosser Wärmeleitfähigkeit (Sil ber) angebracht ist.
Da es erfindungsgemäss darauf ankommt, dass dem Heizdraht eine konstante Heizener- gie zugeführt wird, so kann man für den Fall von sehr starken Schwankungen zum Beispiel einer lokalen Energiequelle für die sen Heizstrom diese Schwankungen kompen sieren oder besondere Mittel zur Erzielung einer konstanten Spannung vorsehen, beispiels weise einen in einer Wasserstoffatmosphäre angeordneten Eisenwiderstand vorschalten.
Für den Fall der Anordnung einer metalli schen Absorptionsfläche auf dem Zeiger des galvanometrischen Instrumentes kann man auch dafür sorgen, dass innerhalb des Instru mentes stets die gleiche Raumtemperatur herrscht, beispielsweise dadurch, dass das Gehäuse des galvanometrisehen Instrumentes ganz oder teilweise eine doppelte Wand er- hält, deren Zwischenraum etwa durch Anschluss an die als Steuerventil dienende Druckluft gelüftet wird.
Die Erfindung wird an Hand :der Zeich nung an einem Ausführunsbeispiel näherer- In läutert: Die Figur zeigt einen Schnitt durch den galvanometrischen Regler und schematisch die Wirkungsweise der gesamten Anordnung.
Im einzelnen ist der zu überwachende gas beheizte Ofen mit 1 bezeichnet, dessen Tem peratur mit Hilfe der Thermoelemente 2 ab genommen wird. Die Drähte 3 und 4 dieses Thermoelementes führen zu der im Innern des Magnetsystems 5 gelagerten Spule 6 des galvanometrischen Instrumentes 7, dessen Skala 8 im vorliegenden Falle in Temperatur g o eeicht ist.
Wie weiter ersichtlich, sitzt in an sich bekannter Weise auf der Spule 6 der Zeiger 9, während unabhängig vom Zeigersystem im Innern des Gehäuses der Heizdraht 10 be festigt ist, der mittels der Drähte 11 und 12 am Netz in geeigneter Schaltung angeschlos sen ist.
Der Heizdraht 10 findet zur Steuerung des Hilfsventils 16 Verwendung, das seiner seits das Steuermittel auf das Regelventil 17 zur Einwirkung bringt. Dies geschieht da durch, da.ss der Heizdraht 10 am einen Ende im Innern des Instrumentengehäuses befestigt ist und über eine Rolle 36 zu einem Ende des doppelarmigen Hebels 3 7 geführt ist, an dem der Schieber 38 des Hilfsventils angreift.
Weiter ist aus der Figur ersichtlich, da.ss der Heizdraht 10, der Schieber 38 und die mit diesem Schieber zusammenarbeitende Düse 16 an einer Platte 39 befestigt sind, die in der Instrumentenachse drehbar angeordnet ist und an ihrem von der Instrumentenachse abge wandten Ende 39a als Zeiger für die Soll- werteinstellung ausgebildet ist.
Im Ausführungsbeispiel ist die Hilfsdüse 40 als<B>U</B> ausgebildet und mit der Galvano- meterspule 6 fest verbunden, wobei das Ende des freien Schenkels,dem Heizdraht 10 gegen über zu liegen kommen kann und dem Ende des andern Sehenkels in der Instrumenten- ochse das Luftzufuhrrohr 41 gegenübersteht. Die Düse macht also die Bewegungen der Spule 6 zwangsläufig mit.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist der Heizdraht 10 als<B>U</B> ausgebildet. Der Scheitel des U ist die Rolle 36.
Zur Gewährleistung der erfindungsgemäss angestrebten Wirkung, @dass das Mittel des Wärmeentzuges keine etörende RückwirktÄng auf die Bewegungsrichtung des Zeigers aus übt, d. h. also, :dass in vorliegendem Falle :der aus der Düse 40 ausströmende Luftstrom die Stellung des Zeigers 9 nicht beeinflusst, ist die Anordnung,derart getroffen, dass:
die Düse 40 als in einer radialen Ebene ausgerichtetes <B>U</B> ausgebildet ist, dessen innerer Schenkel in der Instrumentenachse ausmündet. Auf diese Weise ist es unmöglich, dass,der aus der Hilfs- düse 40 ausströmende Luftstrom die Stellung des Zeigers 9 beeinflusst. Es kommt hierb dgrauf an, d@aZ der Luftstrom den Zeiger nicht einseitig anbläst.
Ein Vorteil der U-förmigen Ausbildung des Heizdrahtes 10 besteht darin, dass auf :diese Weise ein. ;grösserer Heizdraht auf mög lichst kleinem Raum untergebracht werden kann. Dies ist zur Erzielung einer grossen Steuerkraft wichtig.
Wie beschrieben, wirkt die Steuerkraft auf ein Hilfsventil, das im vorliegenden Aus führungsbeispiel aus dem Schieber 38 und der diesem Schieber gegenüberstehenden Düse 16 besteht. Die aus dieser Düse austretende Druckluft wird je nach Stellung des .Schiebers 38 in :der folgenden Weise umgelenkt: Die Leitung 42 führt nämlich Drwekluft von 1 atü. Sie ist mit :dem Regelglied 17 durch die Leitung 43 verbunden. Von :der Lei tung 43 ist die Leitung 49 abgezweigt, die bei der Düse 16 ins Freie mündet. Die Leitung 42 ist von der Leitung 43 durch eine einstellbare Drossel 45 getrennt.
Mit Hilfe der Drossel 45 wird die :durchtretende Luftmenge so einge- stellt, :dass der Druck in den Leitungen 43 und 49 bei geöffneter Düse 16 etwa 0,1 atü be trägt. Wird die Düse 16 durch den Schieber 38 mehr oder weniger geschlossen, so wird da durch der Luftaustritt mit der Wirkung ge- drosselt, dass der Druck in den Leitungen 49 und 43 ansteigt. Dies hat zur Folge, dass das Regelglied 17 entsprechend dem Druckanstieg mehr oder weniger :geschlossen wird.
Es kann zur Betätigung :des Regelgliedes, in vorlie gendem Fall des Regelventils 17, jedes ge eignete Hilfsventil dienen.
Während es im Falle ,des Wärmeentzuges durch einen Luftstrom zur Vermeidungeiner störenden Rückwirkung :dieses Luftstromes auf die Bewegungsrichtung :des Zeigers einer besonderen Anordnung der Hilfedüse, aus welcher der Luftstrom austritt, in hezug auf den Zeiger bedarf, erhält man diese Wirkung ganz von selbst, wenn zur Wärmeentziehung auf dem Zeiger :
des Instrumentes eine Folie aus Metallen grosser Wärmeleitfähigkeit an gebracht ist. Zweckmässig wird in diesem Falle die Anordnung so getroffen, dass .das in der unmittelbaren Nähe des Heizdrahtes schwingende, als Abkühlungsglied wirkende Steuerglied, das zweckmässig grossflächig, beispielsweise als Folie ausgebildet ist, auf der :dem Heizdraht zugewandten Seite :
ein Ab- sorptionsvermö:gen besitzt, welches grösser als das des Heizdrahtes ist und dass der Heiz draht eine ;so ,geringe Wärmekapazität hat, dass sich seine Temperatur in Abhängigkeit von der Stellung des Steuergliedes möglichst stark ändert. Auch in :diesem Falle wird der Heizdraht zweckmässig als<B>U</B> ausgebildet.
Die Anordnung kann im einzelnen, wie in, der Figur .gezeigt, @getroffen werden; hierbei: hat man ,sich lediglich die Hilfsdüse 40 wegzuden ken und sich vorzustellen, dass der U-förmig über die Rolle 36 geführte Heizdraht 10 sich in der Höhe des Zeigers befindet, an dem die wärmeabsorbierende Folie befestigt ist.
Sowohl im Falle einer Hilfsdüse 40 als auch im Falle :einer wäirmeabsorbierenden Folie ist die Wirkung des Wärmeentzuges bezw. :der Wärmeabsorption @de#shalb von der Stellung :des Zeigers abhängig, weil sowohl die Hilfsdüse als auch die Folie am Zeiger befestigt ist, während der Heizdraht ortsfest angeordnet oder zur Einstellung des Sollwer tes willkürlich, also unabhängig von der Zei gerstellung einstellbar ist.
Wise gestrichelt angegeben, kann die<B>U-</B> förmige Düse zur Ausbalancierung doppelsei tig ausgebildet werden; es steht indessen nichts im Wege, in an sich bekannter Weise durch Gegengewichte die Ausbalancierung vorzunehmen.
Control device to keep a state variable such as temperature, pressure, humidity constant. The invention relates to a control device for keeping a state variable constant, such as temperature, pressure, moisture, for example, in which a control element is provided on the pointer of a measuring instrument.
The invention consists in that, by means of the control member, heat is extracted from a heating element designed as a heating wire and heated with constant energy, depending on the pointer position, in such a way that the temperature change caused by this heat extraction causes a change in length of the heating wire, which leads to Actuation of the control element is used and that the arrangement is made so in each individual case,
da.ss .das means of heat extraction have no disruptive effect on the direction of movement of the pointer.
It is therefore essential for the invention that the heating element supplied with constant energy, from which heat is extracted by means of the control element arranged on the pointer, is designed as a heating wire.
This is of crucial importance because you can only use the heating wire as a control wire in this way,. @ Because you can only get an extremely small mass for the radiator that has little inertia, follows the control pulse quickly and because you nevertheless receives a large control force due to the change in length of the heating wire.
The invention is not to be confused with an electric hot wire instrument in which the unknown, variable electric current to be measured is passed through a wire and the change in length that occurs according to the measurement of the current is transmitted to a pointer mechanism.
Heat can be extracted from the heating wire in various ways, for example by providing an auxiliary nozzle connected to the pointer, through which the air flow constantly exits.
Instead of air, any other gaseous medium can be used. It is advisable to install a manual control in the stationary air or gaseous medium supply for precise setting of the flow rate, by means of which the pressure is regulated to about 0.1 mm water column.
In order to keep the air pressure to a minimum and thus to offer the utmost guarantee of avoiding reaction forces, air that is warmer than the ambient air can be supplied to flow out through the auxiliary nozzle.
It can also be provided that the heating wire and auxiliary valve are attached to a plate which is rotatably arranged in the instrument axis and is designed as a pointer for the setpoint adjustment at its end remote from the instrument axis.
Another possibility to withdraw heat from the heating wire supplied with constant energy according to the pointer position is that a foil of metals with high thermal conductivity (silver) is attached to the pointer of the galvanometric instrument.
Since it is important according to the invention that a constant heating energy is supplied to the heating wire, in the event of very strong fluctuations, for example a local energy source for this heating current, these fluctuations can be compensated for or special means can be provided to achieve a constant voltage, for example, upstream an iron resistor arranged in a hydrogen atmosphere.
In the event that a metallic absorption surface is arranged on the pointer of the galvanometric instrument, it is also possible to ensure that the same room temperature always prevails within the instru ment, for example by giving the housing of the galvanometric instrument wholly or partially a double wall , the space between which is ventilated, for example, by connecting it to the compressed air serving as a control valve.
The invention is illustrated with reference to: the drawing on an exemplary embodiment in more detail: The figure shows a section through the galvanometric controller and schematically the mode of operation of the entire arrangement.
In detail, the gas-heated furnace to be monitored is designated by 1, the temperature of which is taken with the aid of the thermocouples 2 from. The wires 3 and 4 of this thermocouple lead to the coil 6 of the galvanometric instrument 7, which is mounted in the interior of the magnet system 5, the temperature of which is calibrated in the present case.
As can also be seen, sits in a known manner on the coil 6 of the pointer 9, while independent of the pointer system inside the housing of the heating wire 10 is fastened, which is ruled out by means of wires 11 and 12 on the network in a suitable circuit.
The heating wire 10 is used to control the auxiliary valve 16, which in turn brings the control means to the control valve 17 to act. This happens because the heating wire 10 is fastened at one end in the interior of the instrument housing and is guided via a roller 36 to one end of the double-armed lever 37 on which the slide 38 of the auxiliary valve engages.
It can also be seen from the figure that the heating wire 10, the slide 38 and the nozzle 16 cooperating with this slide are attached to a plate 39 which is rotatably arranged in the instrument axis and at its end 39a facing away from the instrument axis as Pointer is designed for setting the setpoint.
In the exemplary embodiment, the auxiliary nozzle 40 is designed as a U and firmly connected to the galvanometer coil 6, the end of the free leg being able to lie opposite the heating wire 10 and the end of the other leg in the Instrument shaft facing the air supply pipe 41. The nozzle therefore necessarily follows the movements of the coil 6.
As can be seen from the drawing, the heating wire 10 is designed as a <B> U </B>. The vertex of the U is the roll 36.
To ensure the desired effect according to the invention, @that the means of heat removal does not have any disruptive retroactive effect on the direction of movement of the pointer, i.e. H. So: that in the present case: the air flow flowing out of the nozzle 40 does not influence the position of the pointer 9, the arrangement is made such that:
the nozzle 40 is designed as a <B> U </B> aligned in a radial plane, the inner leg of which opens out in the instrument axis. In this way it is impossible for the air flow flowing out of the auxiliary nozzle 40 to influence the position of the pointer 9. It depends on the fact that the air flow does not blow the pointer on one side.
One advantage of the U-shaped design of the heating wire 10 is that in this way a. ; larger heating wire can be accommodated in the smallest possible space. This is important for obtaining a large steering force.
As described, the control force acts on an auxiliary valve, which in the present exemplary embodiment consists of the slide 38 and the nozzle 16 opposite this slide. The compressed air emerging from this nozzle is, depending on the position of the slide 38, deflected in the following way: The line 42 leads namely Drwekluft of 1 atm. It is connected to: the control element 17 by the line 43. From: the Lei device 43, the line 49 is branched off, which opens into the open at the nozzle 16. The line 42 is separated from the line 43 by an adjustable throttle 45.
With the help of the throttle 45, the amount of air that passes through is set so that: the pressure in the lines 43 and 49 is about 0.1 atmospheres when the nozzle 16 is open. If the nozzle 16 is closed more or less by the slide 38, the air outlet is throttled with the effect that the pressure in the lines 49 and 43 increases. This has the consequence that the control element 17 is more or less closed in accordance with the pressure increase.
It can be used to actuate: the control element, in the present case the control valve 17, any suitable auxiliary valve serve.
While in the case of the extraction of heat by an air stream to avoid a disturbing reaction: this air stream on the direction of movement of the pointer requires a special arrangement of the auxiliary nozzle, from which the air stream emerges, in relation to the pointer, this effect is obtained quite automatically, if for heat extraction on the pointer:
of the instrument is a foil made of metals of high thermal conductivity. In this case, the arrangement is expediently made in such a way that .the control element, which vibrates in the immediate vicinity of the heating wire and acts as a cooling element, which is expediently designed over a large area, for example as a film, on the side facing the heating wire:
has an absorption capacity that is greater than that of the heating wire and that the heating wire has such a low heat capacity that its temperature changes as much as possible depending on the position of the control element. In this case too, the heating wire is expediently designed as a <B> U </B>.
The arrangement can be met in detail, as shown in the figure; Here: one has to ken away only the auxiliary nozzle 40 and imagine that the U-shaped heating wire 10 guided over the roller 36 is at the level of the pointer to which the heat-absorbing film is attached.
Both in the case of an auxiliary nozzle 40 and in the case of a heat-absorbing film, the effect of heat extraction is resp. : the heat absorption @ de # depends on the position: of the pointer, because both the auxiliary nozzle and the foil are attached to the pointer, while the heating wire is fixed in place or can be set arbitrarily, i.e. independently of the pointer position, to set the setpoint.
Wise indicated by dashed lines, the <B> U </B> -shaped nozzle for balancing can be double-sided; however, nothing stands in the way of balancing in a manner known per se using counterweights.