DE1073072B - Relais fur Schrittregulierung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

INTERNATIONALE KL.

G05f;g

S 45923VIIIb/21 c

ANMELDETAG: 4. OKTOBER 1955

BEKANNTMACHUNG
DERANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 14. JANUAR 19 60

Die Erfindung betrifft ein Relais für Schrittregulierungen, insbesondere als Schaltorgan in trägen Regelanlagen.

Es sind bereits Schrittschaltregler bekannt, die sowohl eine einstellbare Impulsdauer als auch einen einstellbaren Impulszyklus aufweisen. Diese bekannten Einrichtungen arbeiten jedoch mit zwei getrennten Laufwerkmotoren. Es ist auch .eine Einrichtung mit nur einem Verstellmotor bekannt, die mit steuerbaren, gasgefüllten Entladungsstrecken arbeiten. Bei dieser Einrichtung können jedoch nicht zwei Zeitintervalle unabhängig voneinander eingestellt werden, außerdem beginnt sofort ein neuer Zyklus, wenn nach Ende eines Impulses die Regelabweichung noch außerhalb des Sollbereiches liegt, was bei Anlagen mit großer Tragheit im allgemeinen vermieden werden soll. Die Zyklusdauer soll nämlich so groß sein, daß der Geber die Änderung, welche zu Beginn des Schaltzyklus während der Impulsdauer in der Anlage vorgenommen wird, wenigstens teilweise erfassen kann, bevor ein neuer Befehl an das Regelorgan erfolgt, die Zyklusdauer muß also der Trägheit der Regelstrecke angepaßt werden können.

Durch die Erfindung wird ein Relais für Schrittregulierung, insbesondere als Schaltorgan in trägen Regelanlagen, angegeben, bei dem nur ein Verstellmotor nötig ist und sowohl Impulsdauer als auch Impulszyklus unabhängig voneinander wählbar sind. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß. zwei an einer Zifferblattscheibe getrennt einstellbare, der Impulsdauer und dem Impulszyklus zugeordnete Winkel unter Benutzung eines gemeinsamen Antriebsmotors durchlaufen werden und dadurch die Dauer der Impulse und die Länge des Impulszyklus bestimmt wird-

In den Zeichnungen ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgedankens dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Schaltanordnung,

Fig. 2 schematisch ein Ausführungsbeispiel in Ansicht, -

Fig. 3 eine Draufsicht der Zifferblattscheibe zur Einstellung der Zykkisdauer,

Fig. 4 eine Draufsicht der unteren Umschaltscheibe mit Überbrückungselement,

Fig. 5 eine Draufsicht der Zifferblattscheibe zur Einstellung der Impulsdauer und

Fig. 6 eine graphische Darstellung einer Kombination des Relais für Schiittregulierung mit einem Zweipunktregler mit Mittelstellung.

Die in den Fig. 1 mit 7 und 8 bezeichneten Hilfsrelais sind über einen Transformator 9 mit Sicherung 10 an die Netzzuleitungen Il und 12 angeschlossen und weisen je einen dreifachen Kontaktfedersatz 13, 14 und 15 bzw. 16, 17 und 18 auf. 19 und 20 sind die Relais für Schrittregulierung

Anmelder:
Fr. Sauter A. G., Basel (Schweiz)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunäntstr. 6

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 11. August 1955

Johannes Pfister, Basel (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

Anschlußklemmen der Maximum- und Minimumkontakte eines beispielsweise als Thermostat ausgebildeten Gebers 21. Mit M ist ein Synchronmotor mit Rotorachse 22 bezeichnet, der über den Kontakt 14 oder 17 nach Empfang eines Geberimpulses in Betrieb gesetzt wird und beim Abfallen des Hilfsrelais am Ende der Schrittzeit von einem Umschaltkontakt 23 während der Dauer des Impulszyklus weiterhin in Betrieb gehalten wird. Es ist ebenfalls ein Haltekontakt 24 für die Impulsdauer -vorgesehen, der bei der Impulsgabe geschlossen ist und am Ende der Impulsdauer geöffnet wird. Dieser Haltekontakt 24 wird von einer in der Schaltanordnung nur schematisch dargestellten Scheibe 25 betätigt. Die Kontaktzunge des Gebers 21 ist mit der Klemme 26 verbunden, die zu einem Sperrkontakt 27 führt. Die mechanisch verbundenen Kontakte 23 und 27 werden von einer ebenfalls schematisch dargestellten Steuerscheibe 28 zwecks Einhaltung einer eingestellten Zyklusdauer betätigt. Die Klemme 29 verbindet die Schrittkontakte 15 und 18 der Hilfsrelais 7 und 8 mit den Klemmen 30 und 31 des zu steuernden Regelorgans 32.

In der in den Fig. 2, 3, 4 und 5 dargestellten Ausführungsform der Erfindung weist der vorzugsweise mit einem polarisierten Rotor ausgerüstete Synchronmotor M zwecks Änderung der Drehrichtung ein Reversierorgan auf, das aus dem Bolzen 33 und dem gabelförmigen Umschaltelement 34 besteht und über eine Welle 35 mit dem Hebelarm 36 verbunden ist.

Die Rotorachse 22 in Fig. 2 trägt, von unten angefangen, zwei Scheiben 25 α und 25 b, die für die Einstellung und Einhaltung der Impulsdauer, d. h. der Schrittdauer des ■ Regelorgans, vorgesehen sind. Die obere Scheibe 25 α läßt sich mittels einer Feder-

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J. U /

Rutschkupplung 37 gegenüber der mit einem Markierungszeiger 38 (vgl. Fig. 5) versehenen und mit der Rotorachse fest verbundenen unteren Scheibe 25 b verstellen. Auf der Rotorachse sind ein Zahnrad 39 und eine Steuerscheibe 28a befestigt; ein als Überbrükkungselement vorgesehener Mitläufer 40 ist drehbar auf der Rotorachse gelagert.

Über das Zahnrad 39 und zwei Zahnräder 41 und 42, die auf einer zur Rotorachse 22 parallel verlaufenden Welle 58 befestigt sind, wird ein auf einer Muffe 43 angebrachtes und mit ihr zusammen laufendes Zahnrad 44 angetrieben, welche seinerseits mit einer Steuerscheibe 28 b fest verbunden ist, die mit der unteren Steuerscheibe 28 α und dem Überbrückungselement 40 zusammenwirkt. Die Muffe 43 trägt ferner zwecks Einstellung des Impulszyklus eine Zifferblattscheibe 45, welche somit die gleiche Umfangsgeschwindigkeit wie die obere Scheibe 28 b aufweist. Da die beiden Zeiten, nämlich Impulszeit und Zyklusdauer, von sehr unterschiedlicher Dauer sein können, ist es wie im vorliegenden Falle vorteilhaft, wenn zwei durch ein geeignetes Reduziergetriebe miteinander gekuppelte Zifferblattscheiben 25 α und 45 vorhanden sind. Dies dient zugleich dem Zweck einer leichteren Einstellbarkeit.

Die Fig. 3 zeigt eine Draufsicht der Zifferblattscheibe 45 mit einem Zeiger 46, der mittels einer Arretiermutter 47 nach Einstellung der Zyklusdauer auf einer Skala 48 arretiert wird. Dieser Zeiger 46 trägt auf der dem Pfeil entgegengesetzten Seite einen zur Scheibe senkrecht stehenden Anschlagstift 49.

Ein zweiter Anschlagstift 50 befindet sich auf der Zifferblattscheibe45 selbst, direkt neben dem Hebelarm 36 des Reversierorgans des Synchronmotors M. Im vorliegenden Fall wind der Impulszyklus in zwei Hälften unterteilt. Am Ende der ersten Hälfte der eingestellten Zyklusdauer, bei der sich die Scheibe 45 im Gegenuhrzeigersinn bewegt, wird der Motor durch das Zusammenwirken des Hebelarmes 36 mit dem auf dem Zeiger 46 angeordneten Anschlagstift 49 reversiert. Damit nun der Motor immer die gleiche Anfangsstellung und den gleichen Anfangsdrehsinn aufweist, muß derselbe am Ende der zweiten Hälfte der eingestellten Zyklusdauer, bei der sich die Scheibe 45 im Uhrzeigersinne dreht, abermals reversiert werden. Nach der zweiten Reversierung, die durch den Anschlagstift 50 bewerkstelligt wird, wird der Motor durch Mittel abgestellt, die im nächsten Abschnitt beschrieben werden.

Die Einzelheiten der Elemente, die zur Einhaltung des auf der Zifferblattscheibe 45 eingestellten Impulszyklus vorgesehen sind, gehen aus der Fig. 4 hervor. Die mit dem Zahnrad 44 verbundene Steuerscheibe 28 b, die in der Fig. 4 nicht dargestellt ist, ist im Aufbau mit der unteren Steuerscheibe 28 α identisch. Beide Scheiben 28a und 28 & sind mit je einem Einschnitt 51 versehen, die sich bei Stillstand decken und nach beendetem Schaltzyklus wieder zusammenfallen. In diese Einschnitte fällt in dieser Anfangs- und Endstellung jedes Schaltzyklus eine Schaltlamelle 52 ein, welche die obenerwähnten Kontakte 23 und 27 betätigt. Läuft der Motor an, so drehen sich die Scheiben 28 α und 28 b mit voneinander verschiedenen Drehgeschwindigkeiten mit. Dies bewirkt, daß die Schaltlamelle 52 aus den Einschnitten herausgehoben wird, wodurch der Sperrkontakt 27 geöffnet, der Umschaltkontakt 23 dagegen geschlossen wird.

Zwischen den beiden Steuerscheiben 28 a und 28 δ befindet sich das Überbrückungselement 40, welches die gleiche Umfangsgeschwindigkeit wie die untere U /

Scheibe 28 α aufweist, aber nur eine Relativbewegung zwischen den auf der unteren Scheibe 28 a beiderseits des Einschnittes 51 angeordneten Anschlägen 53 und

54 ausführen kann. Das Überbrückungselement 40 hat einen etwas größeren Radius als die Steuerscheiben 28a und 28b und ist derart ausgebildet, daß es bei jeder im Uhrzeigersinn verlaufenden Umdrehung der unteren Steuerscheibe 28 a von der Schaltlamelle 52 über den Einschnitt der unteren Steuerscheibe geschoben wird. Hingegen wird bei jeder im Gegenuhrzeigersinn verlaufenden Umdrehung der zudeckende Teil des Überbrückungselementes 40 durch den Druck der auf dem Umfang der rotierenden Scheiben 28 a und 28 b schleifenden Lamelle 52 weggedrängt. Kurz vor und nach der zweiten Reversierung befindet sich der Einschnitt der oberen Steuerscheibe 28 & in der Nähe der Kontaktlamelle 52. Vor dieser Reversierung müssen die bei jeder Umdrehung der schnell rotierenden unteren Steuerscheibe 28 a zusammenfallenden Einschnitte zwecks Verhinderung einer frühzeitigen Unterbrechung der eingestellten Zyklusdauer überbrückt werden. Bei der ersten Umdrehung der unteren Scheibe 28 a im Gegenuhrzeigersinn nach der zweiten Reversierung fällt die Lamelle 52 in die Einschnitte hinein. Der Motor wird somit abgestellt.

Die Fig. 5 stellt eine Draufsicht der Zifferblattscheibe zur Einstellung und Einhaltung der Impulsdauer dar. Mit 24 ist wieder der schon bei Fig. 1 erwähnte Haltekontakt bezeichnet, der für die Einhaltung der eingestellten Impulsdauer eine Kontaktlamelle 55 aufweist, die mit einem Schaltnocken 56 der oberen Scheibe 25 a zusammenwirkt. Je weiter sich im Ruhezustand dieser Schaltnocken 56 von der Lamelle

55 entfernt befindet, desto länger ist die Impulsdauer, die durch Verstellung der mit einer geeichten Skala 57 versehenen oberen Scheibe 25 α gegenüber dem Markierungszeiger 38 der mit der Rotorachse fest verbundenen unteren Scheibe 25 & eingestellt wird.
Eine graphische Darstellung der Wirkungsweise einer Kombination eines erfindungsgemäßen Impulsgebers mit einem Zweipunktregler mit Mittelstellung zeigt die Fig. 6. Die allgemeine Funktionsweise eines Relais für Schrittregulierung mit einstellbarer Impulsdauer und einstellbarem Impulszyklus geht dar-

4-5 aus besonders anschaulich hervor. Die Arbeitsweise des oben beschriebenen Ausführungsbeispielss-wird in einem späteren Abschnitt behandelt.

Die schon beschriebenen Elemente der Fig. 6 haben dieselben Bezugszeichen wie in den vorangegangenen Zeichnungen. Mit / ist die Impulsdauer bezeichnet, die beispielsweise zwischen 0,5 und 8 Sekunden einstellbar ist, und mit T der Schaltzyklus, der sich beispielsweise im Bereich von 15 Sekunden bis 10 Minuten einstellen läßt.

Wenn der Geber 21 den Stromkreis über die Klemmen 26 und 19 schließt (untere, ausgezogen gezeichnete Lage der Kontaktzunge in Fig. 6), so werden Stromimpulse über 'die Klemme 30 abgegeben. Schließt hingegen der Geber 21 den Stromkreis der Klemmen 26 und 20 (obere, punktiert gezeichnete Lage der Kontaktzunge in Fig. 6), so werden Stromimpulse über die Klemme 31 abgegeben. Ist ein Grenzkontakt des Gebers nach beendetem Schaltzyklus noch berührt, so wird dem Regelorgan ein weiterer Regelimpuls erteilt.

Steht die Kontaktzunge des Gebers auf dem Sollwert, d. h. in der Mittelstellung, -so wird der Motor M nach beendetem Schaltzyklus stillgesetzt. Steuerbefehle des Gebers während des Schaltzyklus sind jedoch wirkungslos. Ein Steuerbefehl wird nur ausgeführt, wenn er nach beendetem Schaltzyklus noch wirksam ist.

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Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist nun die folgende:

Die Kontaktzunge des Gebers 21 bewegt sich zwischen dem Maximum- und Minimumkontakt des als Thermostat ausgebildeten Gebers. Wird der Sollwertbereich unter- bzw. überschnitten, so schließt das Relais 7 oder 8, und es wird über seinen Kontakt 15 bzw. 18 ein Regelimpuls an die Klemme 30 bzw. 31 gegeben. Das geschlossene Hilfsrelais bleibt über den Haltekontakt 24 vorerst erregt. Das zu steuernde Regelorgan, im vorliegenden Fall ein Motorventil, wird also über die Schrittkontakte 15 und 18 gesteuert. Die Kontakte 14 und 17 der Hilfsrelais 7 und 8 schalten den Motor M ein. Der Motor läuft entgegen dem Uhrzeigersinn an, d. h., die Zifferblattscheiben 25 a und 45 in Fig. 5 bzw. 3 und die Steuerscheibe 28 α in Fig. -1 beginnen sich entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen. Die Schaltlamelle 52 wird von den mitrotierenden Steuerscheiben28a und 28 & angehoben, so daß der geschlossene Sperrkontakt 27 geöffnet und der offene Umschaltkontakt 23 geschlossen wird. Sobald der Schaltnocken 56 der Scheibe 25 α die Lamelle 55 betätigt, wird der Haltekontakt 24 geöffnet, und das Hilfsrelais 7 bzw. 8 fällt also wieder ab. Der Motor dreht sich aber, da er über den Umschaltkontakt 23 weiterhin an Spannung liegt, entgegen dem Uhrzeigersinn weiter, bis der Hebelarm 36 vom Anschlagstift 49 berührt wird und den Motor reversiert. Nun dreht sich der Motor im Uhrzeigersinn, bis der Hebelarm 36 vom Anschlagstift 50 berührt wird und den Motor abermals reversiert. Anschließend wird, wie schon oben beschrieben, bei der ersten Umdrehung des Motors entgegen dem Uhrzeigersinn der Umschaltkontakt 23 wieder geöffnet, der Sperrkontakt 27 wieder geschlossen und der Synchronmotor ausgeschaltet. Wenn in diesem Zeitpunkt der Geber seinen Maximum- oder Minimumkontakt wieder berührt, so läuft der nächste Schaltzyklus unmittelbar ab. Liegt jedoch in diesem Zeitpunkt die Kontaktzunge noch nicht wieder an einem der Grenzkontakte an, so bleibt die Schaltungsanordnung vorläufig in Ruhe.

Man kann gegebenenfalls auch die Hilfsrelais 7 und 8 durch Kontaktfedersätze am Motor ersetzen, was eine rein mechanische Lösung darstellen würde. ■ Man müßte dann aber zwecks Sperrung der Durchgäbe eines Impulses während des Zyklus des vorhergehenden Impulses besondere mechanische Maßnahmen treffen. Obwohl .sich die Unterteilung des Zyklus als zweckmäßig erweist, kann der Zyklus auch ganz in der einen Drehrichtung des Motors ablaufen, wobei die Rückführung in die Ruhelage beispielsweise durch Federkraft bewerkstelligt werden könnte.

Es ist auch denkbar, die Impuls- und Zykluszeiten auf einer einzigen Zifferblattscheibe einzustellen, die die Umschaltkontakte betätigt. Es ist aber von Vorteil, wie bereits oben angedeutet wurde, zwei durch ein geeignetes Reduziergetriebe miteinander gekuppelte Zifferblattscheiben zu verwenden, und zwar nicht nur zum Zwecke einer leichteren Einstellbarkeit, sondern besonders auch dann, wenn die Impulsdauer und die Zyklusdauer stark verschiedene Längen haben sollen.

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Relais für Schrittregulierung, insbesondere als Schaltorgan in trägen Regelanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei an einer Zifferblattscheibe getrennt einstellbare, der Impulsdauer und dem Impulszyklus zugeordnete Winkel unter Benut-

zung eines gemeinsamen Antriebsmotors durchlaufen werden und dadurch die Dauer der Impulse und die Länge des Impulszyklus bestimmt wird.

2. Relais für Schrittregulierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Hilfsrelais (7, 8) vorgesehen sind, die je nach Ausschlag eines Gebers (21) einzeln geschlossen werden und somit den Motor (M) in Betrieb setzen und einem Regelorgan (32) einen Steuerimpuls erteilen.

3. Relais für Schrittregulierung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor ein Synchronmotor (M) mit polarisiertem Rotor ist and zwecks Einteilung des Impulszyklus in einen Hin- und einen Rückweg mit einem Reversierorgan (33,34) ausgerüstet ist.

4. Relais für Schrittregulierung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerscheiben (25, 28) auf einer durch den Synchronmotor angetriebenen Steuerwelle (22) drehbar gelagert und unabhängig voneinander einstellbar und arretierbar sind.

5. Relais für Schrittregulierung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei sehr unterschiedlicher Dauer der beiden Teile des Impulszyklus die Verdrehung der Schaltelemente zur Einstellung und Einhaltung des Schaltzyklus durch den Synchronmotor über ein Reduziergetriebe (39, 41, 42, 44) erfolgt.

6. Relais für Schrittregulierung nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerscheibe zur Einstellung und Einhaltung der Impulsdauer (25 a) auf ihrer Oberfläche eine Skala aufweist, mittels welcher sie gegenüber einer feststehenden Marke (38) einstellbar ist, und daß auf ihrer zylindrischen Mantelfläche ein Schaltnocken (56) vorhanden ist, der mit einer in dazugehörigen Ebene liegenden Schalteinrichtung (55, 24) zusammenarbeitet.

7. Relais für Schrittregulierung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zifferblattscheibe (45) zur Einstellung des Impulszyklus vorhanden ist, die mit zwei Anschlagstiften (49, 50), die mit dem Reversierorgan zusammenwirken, versehen ist, wobei der eine Stift (50) als Bezugspunkt fest ist, der andere (49) dagegen auf einem Zeiger (46) angebracht ist, so daß der Motor bei Zweiteilung des Impulszyklus zweimal reversiert wird und erst nach der zweiten Reversierung bei dem als Bezugspunkt bezeichneten Stift abgestellt wird, damit der Motor immer die gleiche Anfangsstellung und den gleichen Drehsinn aufweist.

8. Relais für Schrittregulierung nach den Ansprüchen 1, 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei S teuer scheiben (28 α, 28 b) zur Einhaltung des auf der Zifferblattscheibe eingestellten Impulszyklus vorgesehen sind, wobei der Antrieb der einen (28 a) direkt durch den Synchronmotor erfolgt, die andere (28 5) hingegen zusammen mit der Zifferblattscheibe (45) über ein Reduziergetriebe (39, 41, 42, 44) angetrieben wird.

9. Relais für SchrittreguMerung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuerscheiben (28 α, 28 b) an ihrem Umfange je einen Einschnitt (51) zur Aufnahme einer gemeinsamen Schaltlamelle (52) aufweisen, derart, daß beim Anlaufen des Motors, der beim Schließen des einen Hilfsrelais während der Impulsdauer über einen Relaiskontakt Netzspannung erhält und die Steuerwelle antreibt, die Schaltlamelle

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aus den Einschnitten hinausgleitet, worauf ein Umschaltkontakt geschlossen und ein Sperrkontakt geöffnet wird, so daß der Motor nach der Impulsbzw. Schrittzeit weiterläuft und Steuerbefehle des Gebers während des Schaltzyklus wirkungslos bleiben.

10. Relais für Schrittregulierung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überbrückungselement (40) zwischen den Steuerscheiben (28 α, 28 b) vorgesehen ist, welches die Umfangsgeschwindigkeit der schnell laufenden Steuerscheibe (28 b) aufweist, aber nur eine Relativbewegung zwischen zwei auf derselben beiderseits des Einschnittes angeordneten Anschlägen ausführen kann, so daß das mit der auf dem Umfang der rotierenden Steuerscheiben schleifenden Schaltlamelle (52) zusammenwirkende Überbrükkungselement den Einschnitt bei einer Drehung in der einen Richtung zudeckt, -denselben bei einer Drehung in der entgegengesetzten Richtung freigibt.

11. Relais für Schrittregulierung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Einschnitt (51) der langsam rotierenden Steuerscheibe (28 a) vor der zweiten Reversierung in der Nähe der Schaltlamelle befindet, so daß die bei jeder Umdrehung der schnell rotierenden Steuerscheibe zusammenfallenden Einschnitte durch das Überbrückungselement (40) überbrückt werden müssen.

12. Relais für Schrittregulierung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente (52) bei der ersten Umdrehung der schnell rotierenden Steuerscheibe (28 b) nach der zweiten Reversierung in die Einschnitte (51) hineinfällt und die beiden Umschaltkontakte betätigt, wodurch der Motor abgestellt wird und das Schaltorgan zur Aufnahme eines neuen Geberimpulses bereit ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 825 573, 915 366.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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