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Einrichtung zur Kontrolle der übereinstimmenden Stellung zweier beweglicher
Organe in bezug auf feststehende Organe mit Hilfe einer Wheatstoneschen Brücke Die
Erfindung betrifft Einrichtungen zur Kontrolle der übereinstimmenden Stellung zweier
in einem gewissen Abstand auseinanderliegender Organe, die in bezug auf feste Organe
beweglich sind.
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Bei gewissen Industrieanlagen mit mindestens zwei voneinander unabhängigen
Organen, Geräten oder Maschinen, die sich an festen Organen vorbeibewegen, jedoch
durch einen ziemlich großen Abstand oder ziemlich große Hindernisse voneinander
getrennt sind, muß eine Einrichtung vorgesehen werden, die die Übereinstimmung zwischen
den Verstellungen der beweglichen Organe in bezug auf die besagten festen Organe
aus einer gewissen Entfernung kontrolliert. Es handelt sich dabei also um eine Einrichtung,
die eine Kontrolle darüber gestattet, daß die beiden beweglichen Organe gleichzeitig
bestimmte, ,einander entsprechende Stellungen einnehmen, z. B. gleichzeitig einem
bestimmten Paar fester Organe gegenüberstehen.
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Die Notwendigkeit derartiger Kontrolleinrichtungen besteht beispielsweise
bei Kokereianlagen mit zu einer Batterie aneinandergereihter Öfen, bei denen der
die Koksausdrückmaschine führende Arbeiter vor Beginn der Ofenentleerung eine Kontrolle
darüber haben muß, daß er sich tatsächlich vor der Tür eines Ofens befindet, dessen
andere Tür vom Bedienungsmann der Koksschurre gerade entfernt worden ist. In diesem
Falle muß die Kontrolleinrichtung eine Zulassungs-)der Freigabevorrichtung haben,
die dem Bedienungsmann des einen beweglichen Organs gestattet, dem Bedienungsmann
des anderen beweglichen Organs anzuzeigen, daß es sich in der richtigen Stellung
befindet, was allerdings nur möglich ist, wenn die Kontrolleinrichtung den Gleichlauf
gewährleistet.
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Es gibt bekanntlich schon elektrische Vorrichtungen zur Kontrolle
der übereinstimmenden Stellung zweier beweglicher Organe in bezug auf feststehende
Organe, bei denen der Kontrollkreis in Reihe geschaltete Widerstände aufweist, die
den feststehenden Organen entsprechen und Zweige einer Wheatstoneschen Brücke bilden,
der ein derart ausgebildetes Relais zugeordnet ist, daß es bei Gleichgewichtszustand
der Brücke einen Kontakt schließt. Diese Vorrichtungen besitzen dabei eine Anzahl
von Kontakten, die je mit einem der festen Organe zusammenhängen und je einen entsprechenden
Widerstand bzw. eine bestimmte Gruppe von entsprechenden Widerständen des festen
Kontrollkreises kurzschließen, sowie diese Kontakte schaltende Mittel, die je mit
einem der beweglichen Organe zusammenhängen und derart ausgebildet sind, daß sie
die besagten Kontakte betätigen, wenn die beweglichen Organe vor die entsprechenden
festen Organe rücken.
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Die Vorrichtungen dieser Art bieten den Vorteil, daß sie für den Kontrollkreis
keinerlei elektrische Verbindung aufweisen, somit also keinen Gleitkontakt erfordern,
der sich verschmutzen könnte.
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Die mit den beweglidhen Organen zusammenhängenden Schaltmittel für
die mit den festen Organen zusammenhängenden Kontakte können von magnetischer Art
sein, so daß alsdann jegliche, selbst mechanische Verbindung zwischen diesen beiden
Organgruppen in Fortfall kommt. Die beweglichen Organe tragen alsdann beispielsweise
je einen Magnet und die festen Organe einen anderen entsprechenden Magnet, der mit
dem entsprechenden Kontakt zusammenhängt und um eine Achse verschwenkbar ist.
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In einer besonderen Ausführungsart der Schaltung des Kontrollkreises
wird von jedem einzelnen Kontakt einer der Widerstände der Brückenzweige kurzgeschlossen.
In diesem Falle müssen die den entsprechenden festen Organen zugeordneten Widerstände
gleich groß sein, doch schwankt dieser gemeinsame Wert von einem Paar zum anderen.
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In einer anderen Schaltungsart ist jeder einzelne Kontakt derart angeordnet,
daß er einen der Widerstände des Kontrollkreises an Masse legt, was zur Folge hat,
daß die ganze Gruppe der nächstfolgenden Widerstände des Brückenzweiges kurzgeschlossen
wird. Damit sich also in diesem Falle das Gleichgewicht der Brücke nur dann einstellt,
wenn die den entsprechenden festen Organen zugeordneten Kontakte betätigt werden,
müssen die Widerstände paarweise
luich sein. Sie können gegebenenfalls
für alle Paare g i z# den gleichen Wert haben.
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Die Steuerung des empfindlichen Relais für die Gleichlauflcontrolle
erfolgt entweder ganz einfach durc:i unmittelbare Anlegung der Relaisspule an die
I >iaoaale der Brücke oder aber durch eine in Differential,chaltung liegende sättigbare
Drosselspule mit z«-ucl@inäßig zwei Steuerwicklungen, in welcher der ununterbrochene
Fluß nur bei abgeglichener Brücke \iill ist. Selbstverständlich kann in der Diagonale
der Lriche jeder andere zur Betätigung des Relais geeigiiu-tu Verstärker und namentlich
ein Elektronengerät, z. L. ein Thyratrongerät, vorgesehen sein.
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aber die erwähnten Einrichtungen mit aller 7.ucerlässigl;eit arbeiten,
muß einerseits die Deteh tionsvorrichtung einfach und stabil, also verhältnismäf,igwenig
empfindlich sein, und andererseits dürfen die Werttoleranzen der die Brücke bildenden
Widerstände nicht in allzu engen Grenzen liegen, damit im Betrieb der Vorrichtung
durch die normalen, in der Zeit möglichen Schwankungen dieser Werte keinerlei Störungen
eintreten.
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Durch diese Erwägungen werden an den Klemmen des Kontrollkreises beim
Übergang von einem Kontakt der Brücke zum nächsten Kontakt ziemlich erhebliche und
zweckmäßig gleiche Spannungsschwankungen vorgesehen, wodurch eine nahezu gleichbleibende
Empfindlichkeit erreicht wird.
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Um diesen Bedingungen gerecht zu werden, muß die Größe der Widerstände,
wie die Berechnung zeigt, sehr rasch ansteigen. Die zu verwendenden Widerstände
müssen nun Werte aufweisen, die praktisch in bestimmten Grenzen liegen. Sie dürfen
nämlich an der unteren Grenze nicht einen Wert unterschreiten, der merklich höher
als ein Kontaktwiderstand liegt, und an der oberen Grenze müssen sie merklich unterhalb
des Wertes des Isolationswiderstandes bleiben. Die Zahl der Widerstände in jedem
Brückenzweig und demnach die Zahl der hinsichtlich der Übereinstimmung ihrer Stellungen
überwachten Organpaare, d. h. die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung, ist auf diese
Weise begrenzt.
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Die Erfindung ist nun darauf abgestellt, die Leistungsfähigkeit und
die Betriebszuverlässigkeit miteinander in Einklang zu bringen. Zu diesem Zweck
ist erfindungsgemäß eine Anzahl von Kontrollkreisen vorgesehen, bei denen die Kontakte
der empfindlichen Relais am »Zulassungs«-Kreis in Reihe liegen und von denen jeder
je eine Ziffer der Einheiten einer gegebenen Ordnung der Schlüsselnummer für die
Stellung der festen Organe überwacht, wobei das Numerierungssystem beliebig sein
kann.
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Wird beispielsweise angenommen, daß das Numerierungssystem das Dezimalsystem
ist, dann kann unter Verwendung zweier Stromkreise der angegebenen Art, von denen
jeder höchstens zehn verschiedene Widerstandswerte aufweist und die Ziffer der Einer
bzw. die Ziffer der Zehner in der die Stellungen versinnbildlichenden Schlüsselnummer
überwacht, ein Gesamtkreis erzielt werden, der eine Gesamtleistung von 100 Stellungen
aufweist. Ebenso würde eine Gesamtschaltung von drei Kreisen dieser Art eine Leistung
von 1000 Stellungen ergeben usw.
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Für jede Stellung der festen und der beweglichen Organe müssen alsdann
ebenso viele Kontakte vorgesehen sein, wie die Schlüsselnummer der Stellungen Ziffern
aufweist. Für eine Gesamtleistungsfähigkeit von 100 Stellungen ist die Schlüsselnummer
zweistellig ; es müssen somit zwei Kontakte, also Doppelsclialter, vorgesehen sein.
Zur Vereinfachung der Verdrahtung kann es vorteilhaft sein, für den Kontrollkreis
der Einheiten bestimmter Ordnung in der Schlüsselnummer ebenso viele identische
Gruppen von in Reihe geschalteten Widerständen vorzusehen, wie es in der besagten
Schlüsselnummer unmittelbar höhere Einheiten oder Stellen gibt.
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So ist es bei einem Gesamtkreis für 100 Stellungen angebracht, den
Kreis der Einer mit zehn identischen Widerstandsleitungen auszubilden, die miteinander
in Reihe liegen und alle an denselben Scheitelpunkt der den besagten Kreis bildenden
Brücke angeschlossen sind.
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In der Zeichnung sind drei Schaltbilder einer Kontrollvorrichtung
für 99 nach dem Dezimalsystem mit 1 bis 99 numerierte Stellungen beispielshalber
dargestellt.
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Es sei angenommen, daß die Kontrollvorrichtung für eine an einer Koksofenbatterie
entlangwandernde Ausräum- und Koksabführvorrichtung bestimmt ist, obwohl diese Kontrollvorrichtung
selbstverständlich auch für jede andere Kombination zweier beweglicher Organe geeignet
ist, deren übereinstimmende Stellungen in bezug auf eine bestimmte Reihe feststehender
Organe überwacht und gewisse Schaltvorgänge nur bei Erreichung dieser Übereinstimmung
zugelassen werden sollen.
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Auf der Bahn der beweglichen Schlitten der Koksabfuhr- und der Ofenausräumvo-rrichtung,
d. h. der beweglichen Organe, deren übereinstimmende Vorschubbewegung gegenüber
den Öfen, d. h. den feststehenden Organen und an den einzelnen Öfen vorbei erfolgen
soll, sind Doppelschalter angeordnet, die gleichzeitig einen der Kontakte des Einerkontrollkreises,
der der Einerziffer der Schlüsselnummer entspricht, und einen der Kontakte des Zehnerkontrollkreises,
der der Zehnerziffer dieser Schlüsselnummer entspricht, schließen.
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Im Schaltbild der Fig. 1 sind die Kontrollkreise der Einer und der
Zehner identisch ausgebildet und bestehen je aus einer Wheatstoneschen Brücke, bei
welcher zwei Zweige von gleichen Widerständen R, R' und die beiden anderen von zehn
in Reihe liegenden, je einem dererstgenannten Widerstände gleichwertigen und nacheinander
durch die Kontakte Co, Cl . . . C9 und Co , Cl' ... C9' in
die Brückenzweige in Reihe schaltbaren Widerstände R., R1 . . . R9 und R Ri
... R9 für die Einerbrücke und zehn über die Kontakte Coo, Cio . . . C90
und Coö , CioJ . . . Csö in Reihe schaltbaren Widerstände Roo, Rio ... Rso
und Roo , Rio'. . . Rsö für dite Zehnerbrücke gebildet werden. In die Diagonalen
jeder Brücke sind Relaisspulen 18 bzw. 18' eingeschaltet, die die Kontakte 19 bzw.
19' schalten. Diese: Kontrollkontakte 19, 19' sind in ein und denselben Melde- oder
Zulassungskreis in Reihe geschaltet. Die Stromversorgung der beiden Brücken erfolgt
von ein und derselben Stromquelle 14 aus.
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In diesem Schaltbild isst angenommen, daß die Ofenbatterie 99 Ofen
aufweise bzw. höchstens diese Zahl erreichen könne. Den 99 Zugangstüren der Öfen
entsprechen 99 Doppelschalter mit der Numerierung 01,02,03 ... 98, 99. Diese
Doppelschalter steuern je einen der Kontakte Co, C1 . . . C9, der ihrer Einerziffer
entspricht, und einen der Zehnerziffer entsprechenden Kontakte Coo, Cio . . . C90.
So kann der Doppelschalter der Zugangstür des Ofens Nr. 34 den Kontakt C4 und C3,
schließen. Desgleichen entsprechen den 99 Ausgangstüren der Ofen 99 Doppelschalter,
die ebenfalls entsprechend der Ofennummer 01, 02 ... 99 numeriert
sind
und je einen der Kontakte C,', Cl' . . . C9 entsprechend seiner Einerziffer und
je einen der Kontakte Coo" Clö ... Coö entsprechend seiner Zehnerziffer steuern.
Auf diese Weise schließt z. B. der Doppelschalter der Ausgangstür des Ofens Nr.
3-1 den Kontakt C4 und den Kontakt C.,', Wenn die beiden Wagen, Schlitten oder beweglichen
Organe, deren Stellungen in Übereinstimmung gebracht werden sollen, beiderseits
der Ofen oder festen Organe entsprechende Stellungen einnehmen, z. B. wenn diese
Wagen oder Schlitten den entsprechenden Gliedern mit der Schlüsselnummer 21 gegenüberliegen,
bewirken die Schaltglieder für die Kontakte, die sich auf den besagten Wagen oder
Schlitten befinden und die beispielsweise aus magnetischen Pedalen bekannter Bauart
bestehen, die Schließung der Kontakte, die C1, C; der ersten Brücke und C." C2'
der zweiten Brücke entsprechen, schalten somit in die entsprechenden Zweige der
ersten Brücke die beiden gleichwertigen Widerstandsreihen R., R1 und Ro , R1' und
in die entsprechenden Zweige der z ~veiten Brücke die beiden gleichwertigen Widerstandsreihen
Roo, Rio, R2o und Roo , Rio" R20' ein. Die beiden Brücken sind ausgeglichen, und
die von den Relais 18, 18' geschalteten Kontakte 19, 19' bleiben haften, der Zulassungskreis
schließt sich. Eine Schließung des Zulassungskreises kann übrigens nur dann eintreten,
wenn die beiden Brücken ausgeglichen sind, d. h. wenn die beweglichen Organe in
bezug auf die festen Organe übereinstimmende Stellungen einnehmen.
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Wie ersichtlich, ist die ganze Kontrollausrüstung für 99 Ofen, d.
h. die 99 Stellungen der beweglichen Organe in bezug auf die festen Organe entspricht,
im vorliegenden Falle nur mit neun verschiedenen Arten von wachsenden Widerständen
verwirklicht, und die durch die Kontrollwicklungen fließenden Stromstärkeschwankungen
können ziemlich bedeutend und zweckmäßig gleich groß sein, wenn man von einem Kontakt
zum nächstfolgenden übergeht.
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Im Schaltbild der Fig. 2 sind für die Einerbrücke zehn identische
Gruppen von in Reihe liegenden Widerständen Roi bis R09, Ril bis R19 . . . und R91
bis R"3 für den einen Brückenzweig und zehn gleiche Gruppen R.1' bis Roo , R1 bis
Rio . . . und R9i bis Rio für den anderen Brückenzweig vorgesehen, wobei alle diese
in Reihe liegenden Widerstandsgruppen an einem Scheitel der Brücke angeschlossen
und je nach der Zehnerziffer der Schlüsselnummer der festen Organe gegeneinander
austauschbar sind. Im vorliegenden Falle wird der eine Knotenpunkt der Brücke an
Masse gelegt.
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Die Zehnerbrücke besitzt zwei Gruppen von je neun in Reihe liegenden
Widerständen Rio, R20 . . . R9o und Rlö ' R2ö ... Roö " die fortschreitend
zunehmen und an jedem Brückenzweig paarweise gleich sind.
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Wie im Beispiel der Fig. 1 sind in die Diagonalen der beiden Wheatstoneschen
Brücken Relaisspulen 18 und 18' eingeschaltet, die die Kontakte 19 bzw. 19' schalten.
Die Kontakte 19, 19' sind in ein und denselben Meldekreis in Reihe geschaltet. Die
beiden Brücken werden von den beiden Umformern 14, 14' gespeist.
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Den zu überwachenden Ofen bzw. festen Organen sind Doppelschalter
S.,1 Sog . . . S99, Soll , Soä - - - Sss zugeordnet, von denen jeder gleichzeitig
einen Kontakt der Einerbrücke und einen Kontakt der Zehnerbrücke schließt.
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Auf diese Weise führt die Schließung der entsprechenden Doppelschalter
S21, S21' in die entsprechenden Zweige der ersten Brücke die gleichwertigen Widerstände
R21 und R21' und in die entsprechenden Zweige der zweiten Brücke die beiden Gruppen
von gleichwertigen Widerständen Rio, R2, und Rio , R."o ein. Die beiden Brücken
sind alsdann ausgeglichen, und die Kontakte 19, 19' bleiben haften; der Zulassungskreis
ist also geschlossen.
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Auch in diesem Falle benötigt die Kontrollvorrichtung für 99 Ofen
nur neun verschiedene Typen von wachsenden Widerständen, denn es konnte angenommen
werden Roi = Rii = R21= . . . = Roi = Rio, Rot = R12 = R22 = . . . = Rot = R20,
Roo = Rio = R29 = . . . = R39 = R9o* In diesem Beispiel sind ferner am Ende
jedes Zweiges der Brücke Widerstände mit verschiedenen Werten (Rd und R'd) eingeschaltet
worden. Diese Widerstände verursachen eine dauernde Gleichgewichtsstörung, die bei
Betätigung eines Kontaktes durch die beweglichen Organe aufgehoben wird.
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Selbstverständlich kann in der Diagonale jeder Einer- und Zehnerbrücke
irgendein Verstärker und namentlich ein Magnetverstärker mit sättigbarer Drosselspule
für die Betätigung des Relais 18 vorgesehen sein.
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Im Beispiel der Fig. 3 werden die Schaltrelais 18, 18' für die Kontrollkontakte
19, 19' durch ein Elektronengerät betätigt.
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In den Diagonalen der beiden Wheatstoneschen Brücken (Einer- und Zehnerbrücke)
sind in Brücke geschaltete Zellen 40, 40' vorgesehen, deren negative Austrittspole
41, 41' an die Gitter 42, 42' der Thyratrons 43, 43' eine Vorspannung anlegen. Die
die in Reihe geschalteten Widerstände tragenden Zweige der Einerbrücke sind bei
44,45 an die Enden der Widerstände R und R' dieser Brücke und die Zweige der Zehnerbrücke
bei 44', 45' an die Enden der Widerstände R, R' dieser zweiten Brücke angeschlossen.
Der Umformer 46, dessen Primärkreis an die Klemmen einer Wechselstromquelle 14 angelegt
ist, besitzt einen Sekundärkreis mit drei Wicklungen 47, 48 und 48'. Die Sekundärwicklung
47, die mit dem einen Ende Körperschluß hat, ist mit dem anderen Ende an den beiden
Brücken gemeinsamen Schalter 49 der Zweige R, R' angeschlossen. Die beiden anderen
die in Reihe geschalteten Widerstände tragenden Zweige der Brücken sind in derselben
Weise wie in Fig. 2 angeordnet. Die Wicklungen 48 und 48' gewährleisten die Stromversorgung
der Anoden 50 und 50' der Thyratrons 43 bzw. 43'.
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Bei gestörtem Gleichgewichtszustand der Brücken sperrt die negative
Spannung der Gitter 42, 42' die Thyratrons 43, 43'. Sind die Brücken im Gleichgewichtszustand,
dann ist das Potential an den Gittern gleich Null, die Thyratrons sprechen an und
speisen die Relaisspulen 18, 18', deren Einschaltkontakte 19, 19' mit dem Zulassungs-
oder Freigabekreis in Reihe geschaltet sind.
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Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die nur beispielsweise
dargestellten und beschriebenen Ausführungseinzelheitenbeschränkt. Sokönntenamentlich
in jeder Brücke jeder einzelne Kontakt einen der Widerstände kurzschließen, anstatt
eine Gruppe in Reihe liegender Widerstände an Masse zu legen. Es könnte an Stelle
mehrerer Gruppen der gleichen Widerstände auch nur eine einzige Gruppe von Widerständen
vorgesehen sein, die den Einern der Schlüsselnummern entspricht. In jeder Gruppe
von Widerständen könnte die Steigerung der Widerstandswerte
unregelmäßig
sein, und gewisse aufeinanderfolgen.de Widerstände könnten auch den gleichen Wert
haben. Der die empfindlichen Relais betätigende Verstärker könnte endlich von jeder
beliebigen Bauart sein oder auch ganz fortfallen.