CH402338A - Regeleinrichtung - Google Patents

Description

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    Regeleinrichtung   Die    Erfindung      betrifft   eine Regeleinrichtung    mit   einem unstetigen Regler mit Rückführung und zwei symmetrisch zu einer    gemeinsamen      Neutralzone   liegenden Regelbereichen, für zwei    Stellorte   mit je    einem   Stellglied. 



  Regeleinrichtungen dieser Art finden unter anderem in    wärmetechnischen      Regelkreisen   Anwendung. Die    Erfindung   ist im Zusammenhang mit der Entwicklung von Regeleinrichtungen    für      Klimaanlagen   entstanden und wird daher hier im gleichen Zusammenhang besprochen; eine Abgrenzung des Anwendungsgebietes ist damit jedoch nicht beabsichtigt. Zur    Klimatisierung   eines geschlossenen Raumes wird    im   allgemeinen Luft mit bestimmter Temperatur und Feuchtigkeit durch eine Lochdecke in den Raum eingeblasen.

   Nach einer sogenannten    Vorklimatisierung   (Reinigung, Mischung, Einstellung der Feuchtigkeit) strömt die Luft durch zwei    Wärmeaustauscher,   deren einer von Heizwasser und deren anderer von Kühlwasser durchflossen ist, je nachdem ob die Luft aufgeheizt oder abgekühlt werden soll. 



  In der Heizwasserleitung und in der Kühlwasserleitung befindet sich dabei bekanntlich je ein Drosselventil mit Regelkonus, deren jedes über einen Elektromotor durch einen Regler der eingangs definierten Art betätigt wird. Die Ventilantriebe sind gegenseitig elektrisch verriegelt, das heisst, dass jeweils eines der Drosselventile ganz geschlossen bleibt, solange das    andere   eine    beliebige      Offen-Stellung   einnimmt. Im jeweiligen    Regelbereich   erfolgen schrittartige Änderungen der    Stellgrösse,   die jeden beliebigen Wert zwischen festliegenden Grenzen    einnehmen   kann. 



  Gegenüber dieser bekannten Art der Regelung wird nun eine andere Möglichkeit vorgeschlagen, die erlaubt,    mit   wesentlich einfacheren Mitteln ein ver-    gleichsweise   ebenfalls sehr gutes Regelergebnis zu erzielen. 



  Eine Regeleinrichtung gemäss der    Erfindung,   mit einem unstetigen Regler mit Rückführung und zwei symmetrisch    zu   einer gemeinsamen    Neutralzone   liegenden Regelbereichen, für    zwei      Stellorte      mit   je einem    Stellglied,   ist dadurch    gekennzeichnet,      dass   jedes der    Stellglieder   nur zwei    stabile   Arbeitsstellungen aufweist, und dass der    zeitliche      Mittelwert   der    Stellgrösse   stetig veränderlich ist.

   Demgemäss    können   an Stelle der bisher zum Antrieb der Ventile    erforderlichen   teuren    Stellmotoren   mit Getriebe, Kupplung und elektrischer    Verriegelung   nunmehr einfache und robuste elektromagnetische oder elektrothermische Antriebe in Verbindung    mit   Ventilen ohne Regelcharakteristik verwendet werden. Die Rückführung für den Regler ist vorteilhaft als thermische oder rein elektrische Rückführung ausgebildet, weist also keine betriebsmässig    beweglichen   Teile auf. 



  In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die    einzelnen   Komponenten der im folgenden näher beschriebenen Regeleinrichtung sind durchwegs    bekannte   Bauelemente; es wurde daher eine symbolische Darstellungsweise    gewählt.   



  Die Figur zeigt ein Schema eines    Temperatur-Re-      gelkreises   für eine Klimaanlage. 



  Ein zu klimatisierender Raum 1    erhält      Zuluft   2 aus einem    Zuluftkanal   3 durch eine Lochdecke 4. Aus dem Raum 1 über einen    Abluftkanal   5 abgesaugte Abluft 6 wird nach einer Zwischenbehandlung und nach Zusatz von Frischluft dem    Zuluftkanal   3 als    vorklimatisierte   Luft 7 wieder zugeführt und tritt nach Durchströmen eines im    Zuluftkanal   3 eingebauten Luftkühlers 8 und eines Lufterhitzers 9 als    Zuluft   2 erneut in den Raum 1 ein. 

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 Der Luftkühler 8 ist über ein gewöhnliches Absperrventil 10 mit einem elektromagnetischen Antrieb 11 an eine Kaltwasserleitung    angeschlossen;

     ein Pfeil 12 bedeutet den    Kaltwasserzulauf,   ein Pfeil 13 den    Kaltwasserablauf.   Der    mit   einem Heizkreislauf    verbundene   Lufterhitzer 9 weist in seinem durch einen Pfeil 14 bezeichneten    Heizwasserzulauf   ein gewöhnliches Absperrventil 15 mit einem elektrothermischen Antrieb 16 auf, bei dem die Wärmeausdehnung eines durch eine elektrische Widerstandsheizung 17    erwärmten   Mediums 18 eine Ventilbetätigung bewirkt. Der    Heizwasserablauf   ist durch einen Pfeil 19 angedeutet. 



  Im Raum 1 befindet sich ein Temperaturfühler 20, der über eine Messleitung 21 mit einem Regler 22 in Verbindung steht. Der Regler 22 bildet mit einer thermischen    Rückführung   23    zusammen   eine    Baueinheit   24. Vom Regler 22 führen Steuerleitungen 25 und 26 zu den Ventilantrieben 11 und 16. Der Temperaturfühler 20 kann auch in die Baueinheit 24 einbezogen sein; diese befindet sich dann im Raum 1. 



  Besitzt die    vorklimatisierte   Luft 7 bereits eine Temperatur, die mit dem    Sollwert   der    Lufttemperatur   im Raum 1 übereinstimmt, so    nimmt   das Messwerk des Reglers eine Stellung    innerhalb   der    Neutralzone   ein und die beiden Absperrventile 10 und 15 sind    geschlossen.   Sobald nun der    Temperaturfühler   eine Abweichung der Raumtemperatur vom Sollwert    an   den    Regler   meldet, so steuert der Regler -    falls   die    Regelabweichung   genügend gross ist - den betreffenden    Ventilantrieb   und das zugehörige Absperrventil    wird      voll   geöffnet.

   Die Ventilbetätigung    erfolgt   beim    elektromagnetischen   Ventilantrieb sofort nach Erregung des Ventilantriebes, beim elektrothermischen    Ventilantrieb      verzögert.   



  Gleichzeitig mit dem Steuerbefehl  Auf  des Reglers an den Ventilantrieb wird die thermische Rückführung 23 eingeschaltet. Diese erzeugt nun eine    Rückführgrösse,   die der Regelabweichung entgegenwirkt, so dass der Regler nach einer durch die Zeitkonstante der    Rückführung      bestimmten   Zeit an den    Ventilantrieb   den Befehl  Zu     erteilt.      Gleichzeitig   wird auch die Rückführung 23 wieder abgeschaltet und die    Rückführgrösse      klingt   entsprechend der    Ab-      kühlungskurve   der    Rückführung   ab.

      Falls   nun der    Temperaturfühler   20 nach wie vor eine Regelabweichung feststellt, wiederholt sich der eben beschriebene Schaltzyklus in einem von den    Eigenschaften,   der Rückführung    bestimmten   Takt. 



  Ist die vom    Temperaturfühler   20 gemeldete Regelabweichung klein, so erzeugt die    Rückführung   schon bereits nach kurzer Einschaltdauer eine    Rück-      führgrösse,   die ausreicht, um den Regler wieder zum Abschalten zu veranlassen; für die Rückführung ergeben sich dabei kurze    Aufheiz-   und lange    Abkühl-      zeiten.   



  Bei grossen Regelabweichungen nähert sich die Temperatur der Rückführung    asymptotisch   der    für   die    Rückführung   charakteristischen Endtemperatur, die Aufhetzung der    Rückführung   dauert in diesem Fall    verhältnismässig   lange, während die    Abkühlung   rasch erfolgt. Aus dem Gesagten geht hervor, dass die Einschaltdauer eines Ventilantriebes (und damit auch der    Rückführung)   in gewissen Grenzen annähernd proportional dem Betrag der Regelabweichung ist. 



  Bei sehr grossen Regelabweichungen erreicht die Rückführung ihre    Endtemperatur,   bevor die    Rück-      führgrösse   einen Wert    annehmen   kann, bei dem sie die Regelabweichung bis    zur   Erreichung des Ausschaltpunktes des Reglers kompensiert.

   Das betreffende Ventil bleibt dann so lange voll geöffnet, bis der    Temperaturfühler   20 einen Rückgang der Regelabweichung meldet und dadurch bei    anstehender      maximaler      Rückführgrösse   der    Ausschaltpunkt   des Reglers erreicht    wird.   Von da an setzen die beschriebenen, von der    Rückführung      bestimmten   Schaltzyklen ein und wiederholen sich    fortwährend   so lange,    wie   eine Regelabweichung besteht. 



  Wenn die    Rückführungszeitkonstante   und damit die Zyklusdauer    hinreichend   klein ist, was sich z. B. auch    mit   einer aus    RC-Gliedern   gebildeten rein elektrischen    Rückführung   gut    verwirklichen   lässt, so erfolgt die    übertragung   der    Wärmeleistung      im   Luftkühler bzw.

   Lufterhitzer    annähernd      gleichmässig.   Das Einschaltverhältnis, das ist der Quotient, gebildet aus der Einschaltdauer und der Zyklusdauer, ist ein Mass für die im    Mittel   übertragene    Wärmeleistung.   Das    Einschaltverhältnis      nimmt,   wie bereits erwähnt,    mit   zunehmender    Regelabweichung   bis zum Wert Eins    (=dauernd   eingeschaltet)    annähernd   proportional zu; es liegt somit ein Regler    mit      Proportionalver-      halten   vor, der eine    Neutralzone   aufweist und selbsttätig von einem Arbeitsbereich (Heizung) auf einen anderen Arbeitsbereich (Kühlung) umschaltet. 



  In der Zeichnung sind die Absperrventile 10 und 15 zur Unterstützung der Beschreibung mit verschiedenartigen Antrieben dargestellt. Gewöhnlich weisen jedoch beide Absperrventile bei einer Regeleinrichtung gemäss der Erfindung    gleichartige,   also z. B. entweder nur elektromagnetische oder nur elektrothermische Antriebe auf. 



  Wie eingangs gesagt, ist die Anwendung der Erfindung nicht auf    Klimaanlagen   beschränkt, vielmehr können    mannigfache   Regelstrecken mit der beschriebenen Regeleinrichtung ausgestattet werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Regeleinrichtung mit einem unstetigen Regler mit Rückführung und zwei symmetrisch zu einer gemeinsamen Neutralzone liegenden Regelbereichen, für zwei Stellorte mit je einem Stellglied, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Stellglieder nur zwei stabile Arbeitsstellungen aufweist, und dass der zeitliche Mittelwert der Stellgrösse stetig veränderlich ist. UNTERANSPRÜUCHE 1. Regeleinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellglieder einen elektromagnetischen Antrieb aufweisen. <Desc/Clms Page number 3> 2.

   Regeleinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellglieder einen elektrothermischen Antrieb aufweisen. 3. Regeleinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführung als thermische Rückführung ausgebildet ist. 4. Regeleinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführung als rein elektrische Rückführung ausgebildet ist. 5. Regeleinrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführung eine kleine Zeitkonstante aufweist. 6.

   Regeleinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler mit der Rückführung zu einer Baueinheit vereinigt ist.