CH300165A - Vorrichtung zur stufenlosen Regulierung einer physikalischen Grösse. - Google Patents

Description

      Vorrichtung    zur stufenlosen Regulierung einer     physikalischen    Grösse.    Gegenstand vorliegender Erfindung ist  eine Vorrichtung zur stufenlosen Regulie  rung einer physikalischen Grösse mittels min  destens eines     intermittierend    ein- und auszu  schaltenden     Grössenbeeinflussungsorgans,    bei  spielsweise eines Ofens oder eines Kühlorgans,  eines     Luftbefeuchters    oder eines Lufttrockners.  



  Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist da  durch gekennzeichnet, dass eine kontinuierlich  angetriebene Steuerwalze vorhanden ist, deren  Oberfläche erhabene und vertiefte Partien auf  weist, wobei sich das Verhältnis der in einer  zur Walzenachse senkrechten Ebene auf dieser  Oberfläche gemessenen Längen .dieser Par  tien über einen Teil der Walzenlänge stetig  ändert;

   ferner ist die Vorrichtung gekenn  zeichnet durch ein in Richtung der Walzen  achse verschiebbares, an der Walzenoberfläche  stets anliegendes     Tastrad,    dessen     Radialbewe-          gungen    in bezug auf die sich drehende Steuer  walze auf mindestens ein Schaltorgan zur       intermittierenden    Ein- und     Ausschaltung    des       Grössenbecinflussungsorgans    übertragen wer  den.  



  Dabei kann die Verschiebung des     Tastrades     längs der Steuerwalze von Hand oder durch  automatisch wirkende     Verstellorgane    vorge  nommen werden.  



  Es können zur Beeinflussung der zu regeln  den physikalischen Grösse zwei einander ent  gegenwirkende Organe vorhanden sein, welche  durch je ein elektrisches Schaltorgan einge  schaltet und ausgeschaltet werden, wobei diese    Schaltorgane     abwechslungsweise    bei der Ra  dialbewegung des     Tastrades    betätigt werden.  



  Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung  ist in der beiliegenden Zeichnung schematisch  dargestellt. Es bezieht sich auf die Beeinflus  sung einer Raumtemperatur unter Benützung  eines Ofens und eines     kompressorbetätigten     Kühlaggregates als     Temperaturbeeinflussungs-          or        gane.     



  Die in der Zeichnung dargestellte Steuer  walze 1, die     vom:    Motor 2 angetrieben wird,  weist zwei erhabene     Oberflächenpartieteile    A  und B auf, welche durch die Mäntel von zwei  am einen Ende schräg zur Walzenachse     ab-          ,yeschnittenen    Zylindern     a,    b, deren Spitzen<I>d</I>  einander gegenüberliegen, gebildet werden.  Eine zwischen den Teilen A, B befindliche,  vertiefte     Oberflächenpartie    ist mit C bezeich  net und bildet den Mantel eines beidseitig  schräg abgeschnittenen Zylinders C. Die Zy  linder     a,   <I>b, c</I> bilden zusammen die     einstückige     Walze 1.

   Das Verhältnis der in einer zur  Walzenachse senkrechten Ebene auf den Ober  flächen A, C bzw. B, C gemessenen Längen  der Partien A, C bzw. B, C über die die Ab  schrägungen der Zylinder     a,    b enthaltenden  Teile der Walzenlänge ändert sich somit über  diese letztere stetig. Ein     Tastrad    3, das am  freien Ende eines Trägers 30 gelagert ist,  liegt der Aussenfläche der Steuerwalze 1 stets  an. Der Träger 30 ist auf zwei zur Achse  der Walze 1 parallelen, miteinander starr  verbundenen Führungsstangen 6 und 60 in           Richtung    der Achse der Walze 1 verschiebbar.  Zwei Verlängerungen 61 und 62 der Füh  rungsstange 6 bilden gelagerte Wellenzapfen,  so dass die Teile 60, 30 und 3 um die Achse  6     geschwenkt    werden können.

   Der Wellen  zapfen 61 trägt einen     Kontakt-Betätig@ingsarm     63, der mit den beiden Schaltorganen 7 und  8 so zusammenarbeitet, dass der Schalter 7  geschlossen und der Schalter 8 offen ist,  wenn das     Tastrad    3 den erhabenen Ober  flächenpartien A und B anliegt, während der  Schalter 8 geschlossen und der Schalter 7  offen ist, wenn das     Tastrad    der vertieften  Oberflächenpartie C anliegt.  



  Eine mit dem Träger 30 starr verbundene  Strebe 31 trägt an ihrem obern Ende eine       Führungsmutter    5, deren Innengewinde mit  dem     Gewinde    einer ebenfalls zur Walze 1 par  allel angeordneten Leitspindel 4 in Eingriff  steht. Diese Leitspindel kann mit Hilfe einer  Kurbel 40 gedreht werden, wodurch eine     Ver-          schiebimg    der Führungsmutter 5 längs der  Spindel 4 und gleichzeitig eine Verschiebung  des     Tastrades    3 längs .der     Steuerwalze    1 be  wirkt wird.  



  Wenn sich das     Tastrad    in der gezeichneten  Stellung gegenüber der Walze 1 befindet, ver  lässt sie bei der Drehung der Walze deren  erhabene Oberflächenpartie. A nie, und der  Schalter 7 bleibt dauernd geschlossen, der  Schalter 8 dauernd offen. Eine Verschie  bung des     Tastrades    nach rechts gegen die  Längsmitte der     Steuerwalze    hat zur Folge,  dass während jeder Umdrehungsperiode  das     Tastrad    3 über ein stetig grösser  werdendes     Zeitintervall    in die     verstiftete     Partie     'C    einfällt, so dass die durch  schnittliche     Schliessungszeit    des Schalters 7  stetig kürzer wird,

   während die durchschnitt  liche Schliessungszeit des Schalters 8 dem  entsprechend länger wird, bis bei Einstellung  des     Tastrades    3 auf eine     Längsmittelzone    der  Walze 1 der Schalter 8 dauernd geschlossen  bleibt, während der Schalter 7 dann über  haupt nie geschlossen     wird.    Eine weitere  Rechtsverschiebung des     Tastrades    3 längs  der Walze 1 hat wieder eine Verlängerung  der     Schliessungszeit    des Schalters 7 zur Folge,    und in der rechten Endlage bleibt dieser wie  der dauernd geschlossen.  



  Oberhalb der Leitspindel 4 ist eine Kon  taktanordnung 10 mit den Kontaktfedern 100,  101     Lind    102 angeordnet. Die Kontaktfeder  101 bildet einen Federnocken     a,    der     reehts     von der Stelle angeordnet, ist,     welehe    ein     Nok-          ken    50 der Mutter 5 einnimmt, wenn das       Tastrad    3 sich in der Längsmitte der Walze 1  befindet. Die Kontaktfeder 102 bildet. einen  Federnocken     b,    der links von der genannten  Mittelstellung angeordnet ist.  



  Diese Federnocken a. und     b    arbeiten mit  dem Nocken 50 der Führungsmutter 5 so zu  sammen, dass bei einer     Rechtsversehiebung    der  Führungsmutter 5 aus der gezeichneten Aus  gangsstellung zuerst die Kontaktfeder 102  von der Kontaktfeder 100 abgehoben wird  und dann wieder zurückfällt und dass nachher  die Kontaktfeder 101 an die Kontaktfeder<B>100</B>  angedrückt wird und dann wieder zurück  fällt, während bei der     Rückwärtsbeivegutig     der Mutter zuerst die Kontaktstelle 101-100       kurzzeitig    geschlossen und dann die Kontakt  stelle 100-102 kurzzeitig geöffnet wird. Die  Schaltungen finden in der Mittelzone statt.  



  Ein Schaltmagnet 16-19 verschiebt bei  der Erregung seiner Spule 16 die drei Kon  taktbrücken 17, 18     Lind    19 aus der     gezeieh-          neten    Ruhestellung nach links in die Arbeits  stellung.  



  Einem Heizorgan 15, beispielsweise einem  Ofen, ist ein Schaltrelais 9 mit dem Arbeits  kontakt 90 zugeordnet, so dass der Ofen von  der     Netzspannungsquelle        N    aus beheizt wird,  wenn das Relais 9 erregt ist und ausgeschal  tet wird, wenn das Relais 9 abfällt.  



  Ein Kühlaggregat 14, das demselben Raum  wie der Ofen 15 zugeordnet ist und im Betrieb  also den Raum abkühlt, wird von einem Kom  pressor 13 aus mit Kühlmittel versorgt, sofern  dieser vom Motor 11 aus angetrieben wird.  



  Im Speisestromkreis des Motors 11 ist die  Kontaktbrücke 17 angeordnet, die diesen Mo  torstromkreis nur so lange schliesst, als die  Magnetspule 16 unter Strom steht.  



       Zwischen    dein Kompressor 13 und dem  Kühlaggregat 14 ist in einem Nebenschluss-      kreis des     Kompressors    ein Ventilorgan 120  angeordnet, das bei Erregung des Magneten  12 zwischen der Saugleitung und der Druck  leitung des Kühlkompressors teilweisen     Druck-          ausgleieh    schafft und damit die Kühlwir  kung des Aggregates 14     vermindert,    obwohl  der Motor 11 unter Strom steht.  



  In der gezeichneten Ausgangsstellung des       Tastrades    3 ist folgender Speisestromkreis für  das Relais 9 geschlossen:  1. +, Schalter 7, Schaltbrücke 19, Relais       9,-.     



  Der Schaltkontakt 90 des Relais 9 wird  also geschlossen, und der Ofen 15 wird beheizt.  1n der gezeichneten Stellung bleibt der Schal  ter 7 dauernd geschlossen, weil das     Tastrad    3  die erhabene Oberflächenpartie A der Steuer  walze nie verlässt.  



  Wenn die Temperatur des Raumes, auf  welchen der Ofen 15 und das Kühlaggregat  7.4 einwirken, den     gewünschten    Wert über  schreitet, kann durch Drehung der Kurbel 40  die Mutter 5 und damit das Schaltrad 3 nach  rechts verschoben werden. Dann ergibt sich bei  jeder Umdrehung der Walze 1 eine zeitweilige  Öffnung des Schalters 7 und eine zeitweilige  Schliessung des Schalters B.  



  Die Öffnung des Schalters 7 hat jeweils  eine Unterbrechung des     Stromkreises    1. und  damit eine Unterbrechung der     Ofenbeheizung          zur    Folge, so dass die pro Zeiteinheit erzeugte  Wärmemenge im Masse der Rechtsverschie  bung der Mutter 5 abnimmt, bis das     Tastrad    3  die Längsmitte der Walze 1 erreicht hat, bei  welcher Stellung der Schalter 7 überhaupt  nicht mehr geschlossen wird. Die jeweilige  Schliessung des Schalters 8 während der Zeit  abschnitte, in welchen der Schalter 7 ge  öffnet ist, bleibt ohne Wirkung, weil die     Kon-          trollbrücke    17 offen ist und das Kälte  aggregat somit nicht in Betriebsbereitschaft  steht.  



  Auch die vorher eintretende zeitweilige  Unterbrechung der Kontaktstelle zwischen den  Federn 100 und 102 infolge     Anhebens    des       Federnockens        b    durch den Nocken 50 bleibt  ohne Wirkung, da die Kontaktbrücke 18 offen  ist.    Sofern auch bei dauernder Ausschaltung  des Ofens 15 die zu regelnde Raumtempera  tur noch zu hoch bleibt, wird durch Weiter  drehen der Kurbel 40 das     Tastrad    3 noch  weiter nach rechts verschoben, so dass der     Nok-          ken    50 durch Einwirkung auf den     Federnok-          ken        a    die Kontaktstelle zwischen den Federn  100 und 101 schliesst.  



  Dadurch wird folgender Erregerstromkreis  für die     Schaltmagnetspule    16 geschlossen:  2. +, Kontaktfeder 100; Kontaktfeder 101,  Spule 16, -.  



  Die     Kontaktbrücken    17, 18 und 19 wer  den also nach links verstellt, so dass durch  die Kontaktbrücke 18 folgender Haltestrom  kreis für die     Schaltmagnetspule    16 aufgebaut  wird       2a.    +,     Kontaktfeder    100 Kontaktfeder  102,     Kontaktbrücke    18, Spule 16, -.  Solange dieser Haltestromkreis     2a.    nicht  unterbrochen wird, bleiben die Schaltbrücken  17, 18 und 19 in der Arbeitsstellung, wobei  die     Kontaktbrücke    17 den Speisestromkreis  für den Motor 11 geschlossen hält, so dass  das Kühlaggregat 14 in Betrieb gesetzt und  die Temperatur des Raumes erniedrigt wird.  



  Vorläufig ist aber die Kühlwirkung noch  klein, weil während jeder Umdrehung der  Walze 1 fast dauernd der Schalter 8 ge  schlossen ist, wodurch jeweils folgender Er  regerstromkreis für den     Wechselstrommagne-          ten        12_    geschlossen wird:  3. Netz     N,    Kontaktbrücke 17, Schalter 8,  Magnet 12, Erde bzw. Netz     w.     



  Dabei wird das Ventilorgan 120 in dem  Sinne betätigt, dass zwischen Saug- und  Druckleitung des Kompressors 13 teilweiser  Druckausgleich geschaffen wird.  



  Die Schliessung des Schalters 7 bleibt je  weils     wirkungslos,    weil bei Erregung der       Schaltmagnetspule    16 deren Kontaktbrücke 19  dauernd geöffnet ist und deshalb der Strom  kreis 1. nicht aufgebaut     werden        kann.     



  Wenn das Schaltrad 3 ganz an das rechte  Ende der Walze 1 verstellt wird, bleibt der  Schalter 8 jeweils während der ganzen Um  drehungszeit der Walze 1 dauernd geöffnet,  und der Stromkreis 3. kommt nie     zustande.         In dieser Einstellung arbeitet also das Kühl  aggregat 13 mit voller Wirkung.  



  Wenn die zu regelnde Raumtemperatur zu  tief wird, kann das Schaltrad 3 zurückver  stellt werden. Bevor es die Längsmitte der  Walze 1 von rechts her wieder erreicht hat,  nimmt lediglich die mittlere Kühlleistung des  Kühlaggregates 1.4 ab, weil die Schliessungs  zeiten des Schalters 8 länger werden, bis in  der Mittelstellung der Schalter 8 dauernd ge  schlossen bleibt, so dass dann die Kühlwirkung  dauernd vermindert bleibt.  



  Sofern aber die Raumtemperatur unter  diesen Verhältnissen immer noch zu tief bleibt,  wird das Schaltrad aus der Mittelstellung  nach links verschoben, wobei der Haltestrom  kreis     2a.    der     Schaltmagnetspule    16 durch  Anheben des Federnockens b unterbrochen  wird. Die     Kontaktbrücken    17, 18, 19 des  Schaltmagneten fallen also wieder in die ge  zeichnete     Ruhestellung    zurück, so dass der  Motor 11 dauernd ausgeschaltet bleibt und  auch der     Stromkreis    3 nicht mehr aufgebaut  werden kann.  



  Hingegen wird nun während der Schlie  ssung des Schalters 7 jeweils wieder der  Stromkreis 1. aufgebaut, das heisst der Raum  wird wieder durch den Ofen 15 beheizt.  



  Je nach der Stellung der     Mutter    5 auf der  Spindel wird also durch die gezeichnete Ein  richtung bewirkt, dass der Raum mit grösserer  oder geringerer Heizleistung beheizt oder mit  grösserer oder geringerer Kühlleistung gekühlt  wird, so dass durch stufenlose     Anpassung    an  die gegebenen Verhältnisse eine gewünschte  Temperatur unverändert beibehalten werden  kann.  



  Es ist ohne weiteres möglich, an Stelle der  Kurbel 40 einen durch einen Thermostaten ge  steuerten, Servomotor anzubringen, so dass dann  die Verstellung der Mutter 5 automatisch ge  steuert wird. Weil die beiden Federnocken       a    und<I>b</I> voneinander distanziert sind und  dementsprechend eine Umsteuerung der     Schalt-          magnetspule    16 von Heizbetrieb auf Kühl  betrieb     und    umgekehrt jeweils einen entspre  chend langen Verschiebungsweg der Mutter 5    zur     Voraussetzung    hat, werden     unerwünsehte          Pendelungen    vermieden.  



  Es können auch andere physikalische Grö  ssen durch eine der     gezeichneten        AusführLings-          form    entsprechende     Reguliervorrichtung    ge  regelt werden, wenn die sieh entgegenwirken  den     Temperaturbeeinflussungsorgane    15 und  14 durch sich ebenfalls entgegenwirkende Be  einflussungsorgane anderer Grössen ersetzt  werden.  



  Als Beispiel kann die Regulierung der  Luftfeuchtigkeit durch     Verwendung    eines       Luftbefeuchters    an Stelle des Ofens 15 und  eines Lufttrockners an Stelle des Kühlaggre  gates 14 genannt werden.  



  Die gezeichnete und beschriebene Regulier  vorrichtung kann auch in dem Sinne verein  facht werden,     da.ss    nur ein einziges Beein  flussungsorgan für die zu regulierende Grösse,  beispielsweise nur ein     Ofen    15, vorgesehen  wird.  



  Es könnten also dann der Schaltmagnet  16, 17, 18, 19, die     Kühlvorrichtungsorgane     11, 12, 13, 14, der Schalter 8 und die Kon  taktanordnung 10 wegfallen und die rechte  Hälfte der Steuerwalze 1 könnte ebenfalls       weggelassen    werden, so dass einfach die Zeit,  während welcher der Ofen 15 beheizt würde,  stufenlos auf Null verkleinert werden könnte.  



  Ein Hauptvorteil derartiger Einrichtun  gen liegt in der Möglichkeit, deren Standort  frei wählen zu können, und in der Verwend  barkeit zur     Regulierung    verschiedenartiger  Grössen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Vorrichtung zur stufenlosen Regulierung einer physikalischen Grösse mittels mindestens eines intermittierend ein- und auszuschalten den Grössenbecinfhissungsorgans, gekenn zeichnet durch eine kontinuierlich angetrie bene Steuerwalze, deren Oberfläche erhabene und vertiefte Partien aufweist, wobei sich das Verhältnis der in einer zur Walzenachse senkrechten Ebene auf dieser Oberfläche ge messenen Längen dieser Partien über einen Teil der Walzenlänge stetig ändert, ferner gekennzeichnet durch ein in Richtung der Walzenachse verschiebbares, an der Walzen- oberfläche stets anliegenden Tastrad,

   dessen Radialbewegungen in bezug auf die sich dre hende Steuerwalze auf mindestens ein Schalt organ zur intermittierenden Bin- und Aus seha.ltung des Grössenbeeinflussungsorgans übertragen werden. UNTERANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass zur Beeinflussung der zu regelnden physikalischen Grösse zwei einander entgegenwirkende Organe vorhanden sind, welche durch je ein elektrisches Schalt organ eingeschaltet und ausgeschaltet werden, wobei diese Schaltorgane abwechslungsweise bei der Radialbewegung des Tastrades betätigt werden. 2.

   Vorrichtung nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die Steuerwalze zwei die Form von schräg zur Walzenachse abgeschnittenen Zylindern besitzende Teile, deren Mäntel die erhabene Oberflächenpartie darstellen; aufweist, wobei die Spitzen dieser Zylinder einander gegenüberliegen und zwi- sehen den Spitzen eine rings um die Walze laufende, zur vertieften Partie gehörende Mittelzone frei bleibt, so dass das Tastrad, wenn es in diesem Axialabschnitt der Walze anliegt, bei der Drehung der Walze nicht ge hoben wird.

   B. Vorrichtung nach Ünteranspruch 2, ge kennzeichnet durch Mittel, welche bewirken, dass beim Durchgang des Tastrades durch diese Mittelzone das eine der Grössenbeeinflussungs- organe in Bereitschaft gestellt wird, um bei jeder Schliessung des ihm zugeordneten, durch das Tastrad betätigten Schaltorgans in Wirk samkeit zu treten, während das vorher in Be reitschaft gewesene andere Grössenbeeinflus- sungsorgan bei diesem Übergang ausser Be reitschaft gestellt wird. 4.

   Vorrichtung nach Unteranspruch 3, zur Regelung einer Raumtemperatur, die von einem Heizgerät und einem Kühlaggregat be einflusst werden kann, dadurch gekennzeich net, dass im Nebenschlusskreis eines Kälte- kompressors ein magnetgesteuertes Ventil organ so angeordnet ist, dass es im Betriebs zustand des Kompressors bei Erregung des zugeordneten Steuermagneten den Kühleffekt des vom Kompressor gespeisten Kühlaggre gates vermindert und bei iuierregtem Steuer magnet den vollen Kühleffekt wieder her stellt,

   dass der Speisestromkreis des genann ten Steuermagneten durch den einen der vom Tastrad intermittierend betätigten Schalter abwechslungsweise ein- und ausgeschaltet wird, wenn das Tasträd in derjenigen Axial zone der Steuerwalze sich befindet, in der der betreffende Speisestromkreis vorbereitet ist.