Elektrische Regeleinrichtung mit elastischer Rückführung. Es sind bereits Regeleinrielltungen mit elastischer Rückführung bekannt, bei denen gleichzeitig mit der Betätigung des Regel- organes die feststehenden Kontakte eines von der Regelgrösse beeinflussten Messwerkes ver stellt werden und dadurch das Regelorgan nach kurzer Laufzeit wieder abgeschaltet wird. Die Verstellung der Kontakte wird ent weder durch einen elektrischen Antrieb oder durch ein wärmeempfindliches Organ, z. B. einen Bimetallstreifen, bewirkt.
In beiden Fällen werden die Kontakte nach Unterbre chung derselben verzögert wieder in ihre Ruhelage zurückgeführt. Solche elastischen Rückführungen können für astatisch wir kende Regeleinriehtungen gute Dienste lei- qten, sind aber für statische Regelsysteme nicht geeignet.
Für statische Regelsysteme anderseits sind elastische Rückführeinrich- tungen bekanntgeworden, bei denen ein in einem Messkreis liegender Regelwiderstand oder ein Potentiometer durel-i einen Jektri- sehen Antrieb oder ein wärmeempfindliches Organ gleichzeitig mit dem Regelorgan ver stellt und hierauf selbsttätig in die Rulielage zurückgeführt wird.
Die Einrichtungen haben den Nachteil, dass sie einen weiteren Schleif- oder Abgreifkontakt in den Messkreis einfüh ren, dessen Übergangswiderstand und mecha nische Reibung die Regelgenauigkeit'ungün- stig beeinflussen.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht, eine äusserst einfache und betriebssieliere ela- stisehe Rückführung für statische Regel- systeme zu schaffen, die die genannten Nach teile nicht aufweist.
Die elektrische Regel vorrichtung mit elastischer Rückführung ist dadurch gekennzeichnet, dass in die zwei Messstromkreise eines ein Regelorgan beherr schenden Steuergerätes<B>je</B> ein temperaturab hängiger, elektrischer Widerstand einge schaltet ist, von denen der eine beim lüffnen und der andere beim Schliessen des Regelor- ganes beheizt wird, und zwar derart, dass innerhalb eines vorbestimmten'Regulierbe- reiches das Steuergerät infolge der durch diese Beheizung entstehenden Widerstands zunahme.
in dem einen Messkreis in seine Mittellage zurückkehrt, bevor der Sollwert der Regelgrösse erreicht ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele der Erfindung dargestellt.
Fig. <B>1</B> zeigt das Schaltungsschema einer Temperatur-Regelanlage; Fig. 2 zeigt ein weiteres Schaltungs schema für denselben Zweck mit anderer Schaltung der Heizwiderstände; Fig. <B>3</B> zeigt den Aufbau eines Heizele mentes.
Im Schema Fig. <B>1</B> bedeuten 31 ein Mess- gerät, <B>D</B> ein Differentialrelais, <B>B</B> ein Regel ventil,<I>HI,</I> H2 Heizelemente und Ea, Eb die Stromquelle. Das als Steuergerät dienende Differen-halrelais <B>D</B> weist einen um den Punkt<B>1</B> schwenkbaren Magnetanker 2 auf, an dem eine zwischen zwei Kontakten<B>3,</B> 4 bewegliche Kontaktzunge <B>5</B> befestigt ist.
Die beiden Schenkel des Magnetankers 2 tauchen in<B>je</B> eine Erregerspule, von denen die eine <B>6</B> mit einem temperaturabhängigen Wider stand<B>8</B> und mit dem Geberwiderstand<B>15</B> des Messgerätes M und die andere<B>7</B> mit einem zweiten temperaturabhängigen Widerstand <B>11</B> und einem Einstellwiderstand 14 in Reihe geschaltet und an die Stromquelle Ea, Eb angeschlossen ist. Die beschriebenen Strom kreise sind die zwei Messkreise des Differen tialrelais.
Das Messgerät M weist im übrigen einen Wärmefühler<B>16,</B> einen Federbalg<B>17</B> und einen um den Punkt<B>18</B> schwenkbaren Kontaktarm<B>19</B> auf, der in Abhängigkeit von der Temperatur am Wärmefühler auf und ab bewegt wird. Die beiden Heizelemente Hl, H2 werden durch Heizwiderstände<B>9,</B> 12 be heizt, deren Heizströme durch Regelwider stände<B>10, 13</B> einstellbar sind.
Das Regelventil R ist mit einem Antriebs- Motor 20 versehen, der vorwärts oder rück wärts läuft,<B>je</B> nachdem die Erregerwicklung 21 oder 22 eingeschaltet ist.<B>23</B> und 24 sind Endsch-,dier, die in den Endlagen des Regel- organes den Antriebsmotor abschalten.<B>25</B> ist das eigentliche Ventil, das den Heiss- wasserzufluss regelt.
Die Wirkungsweise der RegeleinricUtung nach Fig. <B>1</B> ist die folgende: Der Anker 2 des Differentialrelais<B>D</B> befindet sieh beim Sollwert der Regelgrösse in der eingezeiehne- ten Mittellage, -wobei die Ströme in den bei den Erregerspulen<B>6</B> und<B>7</B> gleich gross sind. Die Kontaktzunge<B>5</B> berührt hierbei keinen der beiden Kontakte<B>3</B> oder 4 und der Regel antrieb<B>B</B> sowie die Heizwiderstände <B>9</B> und 12 sind stromlos.
Ist die Temperatur am Wärmefühler<B>16 zu</B> hoch, so ist der Wider stand<B>15</B> grösser als es dem Sollwert ent spricht, wodurch der Strom in der Erreger spule<B>6</B> kleiner als der in der Spule<B>7</B> ist und der Kontakt<B>3</B> geschlossen wird. Hier durch wird der Motor 20 des Regelventils R eingeschaltet und das Ventil im Sehliesssinne verstellt.
Gleichzeitig wird auch der Ileiz- widerstand 12 des Ileizelementes 1:12 einge schaltet und der Widerstand von<B>11</B> nach kurzer Aufheizzeit erhöht, bis das Gleichge- wiellt der Ströme in den Erregerspulen<B>6</B> und<B>7</B> des Differentialrelais wieder hergestellt ist und der Kontakt<B>3</B> geöffnet wird. Das Regelventil kommt also infolge Zunahme des Widerstandes<B>11</B> nach kurzer Verstellzeit selbsttätio- wieder zur Ruhe.
Durch entspre chende Einstellung der Widerstände<B>10</B> und <B>13</B> kann die Aufheizzeit und die Aufheiz- temperatur der Ileizelemente HI und<B>H-9</B> und damit auch der Bereich der Rückführung den Verhältnissen angepasst werden. Durch Ver ändern der Masse und der Abkühlungsver hältnisse (Wärnieisolierung) der Heizele mente ist eine weitere Beeinflussung der Chara,1-,teristil-, der Rückführung möglich.
Die Regeleimichtung nach Fig. <B>1</B> ist mit zwei Endschaltern <B>23'</B> und 24' ausgerüstet, die den Zweek haben, bei Erreiehung der einen oder der andern Endstellung des Ven tils den Antriebsmotor ausser Betrieb zu setzen.
Dies kann aus Sieherheitsgründen dann notwendig werden, wenn die Abwei chung der Regelgrösse vom Sollwert abnormal gross ist, so dass das Gleichgewicht der Ströme im Differentialrelais durch die Widerstands zunahme an einem der Widerstände<B>8</B> oder<B>11</B> erst dann wieder eintritt, wenn die Abwei chung der Regelgrösse vom Sollwert auf Werte, die innerhalb eines normalen vorbe stimmten Regulierbereiches, dem seinerseits ein vorbestimmter Belastungsbereich der zu regelnden Anlage entspricht, liegen, zurück geführt ist.
Die Regeleinrivlitung nach Fig. 2 arbeitet im Prinzip gleich wie diejenige nach Fig. <B>1,</B> mit dem Untersehied, dass die Heizwider- stände <B>9'</B> und 12' nicht wie in Fig. <B>1</B> parallel zu den Motorwicklungen 21' und 22', sondern in Reihe zu diesen geschaltet sind.
Dies hat zur Folge, dass wenn bei abnormal grossen Abweichungen der Regelgrösse vom Sollwert die Endstellungen des Ventils erreicht wer den, also der vorbestimmte, normale Bela stungsbereich unter- oder überschritten wird, nicht nur der Antriebsmotor, sondern auch die Heizwicklungen<B>9'</B> oder 12' abgeschaltet wer den.
Somit wird die normale Regaliertätig- keit der Anordnung erst dann wieder möglich, wenn die Regelgrösse den Sollwert durchlau- èn hat, im Gegensatz zu der Einrichtung nach Fig. <B>1,</B> bei der die normale Regulier tätigkeit<B>-</B> wie beschrieben<B>-</B> bereits be ginnt, wenn die Grösse der Abweichung den einen oder andern Grenzwert des normalen Regulierbereiches erreicht hat. Die Anord nung nach Fig. <B>1</B> bietet in den meisten Fällen Vorzüge, da hierdurch einem Überregulieren vorgebeugt werden kann.
Gegenüber den bekannten, eingangs der Beschreibung bereits erwähnten Einriahtun- gen haben die beschriebenen Anordnungen den wesentlichen Vorteil, dass die temperatur abhängigen Widerstände<B>8</B> und<B>11</B> bezw. <B>8'</B> und 11' im abgekühlten Zustande bei gleicher Umgebungstemperatur stets auf den genau gleichen Widerstandswert zurückkehren, wo durch eine sehr genaue Regelung bezw. ge naue Einhaltung des Sollwertes möglich ist.
Werden bei der Rückführung Kontaktbür sten verstellt, so ergibt sich infolge Reibung stets eine gewisse meclianische, Hysterese und damit-eine Ungenauigkeit in der Einhaltung des Sollwertes.
Das in Fig. <B>3</B> dargestellte Heizelement besitzt ein emailliertes Metallrohr<B>26,</B> in wel chem ein schraubenlinienförmig gewickelter Heizwiderstand<B>27 (9,</B> 12,<B>9,</B> N') unterge bracht ist. Auf die Aussenseite des Rohres<B>26</B> ist<B>-</B> in die Emaille eingeschmolzen<B>-</B> der tempera,tura.bhängige Widerstand<B>28 (8, 11,</B> <B>8',</B> ll) gewickelt. Hierdurüh ergibt sich eine gut wärmeleitende Verbindung zwischen diesem und dem Metallrohr.
Zwecks guter Wärmeisolierung ist das Ganze in einem Glasrohr<B>29</B> untergebracht, wobei die Enden <B>30</B> und<B>31</B> des Heizwiderstandes<B>27</B> und die Enden<B>32</B> und<B>33</B> des temperaturabhängigen Widerstandes<B>28</B> in das Glas eingeschmolzen sind und die Röhre mehr oder weniger eva kuiert sein kann. Durch diese Anordnung wird die notwendige Heizleistung auf ein Minimum beschränkt und die Abkühlungs zeit verlängert.
Die beschriebene elaetische Rückführung mit beheizten Widerstandselementen kann natürlich. nicht nur in der in Fig. <B>1</B> und 2 dargestellten Schaltung, sondern z. B. auch in einer Brücken- oder Potentiometerschal- tung, wie solche für elektrische Regeleinrich tungen üblich sind, verwendet werden. Sie eignet sieli grundsätzlich zur Regelung irgendeiner physikalisch-technischen Grösse, wie Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, Menge usw., wobei die Konstanten der Heizelemente und übrigen Elemente der Regeleinrichtung natürlieh den Verhältnissen anzupassen sind.