DE1162461B

DE1162461B - Method for reversing electromagnetically generated lifting movements

Info

Publication number: DE1162461B
Application number: DEK37979A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing A Kofes
Original assignee: A KOFES DR ING
Current assignee: A KOFES DR ING
Priority date: 1959-06-15
Filing date: 1959-06-15
Publication date: 1964-02-06

Description

Verfahren zur Umsteuerung von elektromagnetisch erzeugten Hubbewegungen Elektromagnetisch erzeugte Hubbewegungen werden in der Technik vielfach angewendet und sehr oft tritt die Forderung auf, solche Bewegungen durch Umsteuerung in zwei bestimmten Punkten der Bahn periodisch zu machen. Zu diesem Zweck muß beispielsweise der Erregungsstrom einer Magnetspule in der unteren Ankerstellung ein- und in der oberen ausgeschaltet werden. Auf besondere Schwierigkeiten stößt diese Aufgabe, wenn sich der Anker, von außen unzugänglich, in einem geschlossenen Gehäuse befindet, wie das z. B. bei Magnetpumpen, Hochdruckrührautoklaven usw. der Fall ist und die Hubfrequenz und die Amplitude des Ankers je nach der Fördermenge bzw. dem zu bearbeitenden Gut veränderlich sein muß. Man muß die Umsteuerung des Ankers dann zweckmäßigerweise automatisch von seiner Stellung innerhalb der Erregungsspule abhängig machen. Gleichzeitig muß der Arbeitsmagnet mit Gleichstrom betrieben werden, um Wirbelströme zu vermeiden, wenn man große Leistungen und hohe Drücke anwenden will.Method for reversing electromagnetically generated lifting movements Electromagnetically generated stroke movements are widely used in technology and very often the requirement arises to convert such movements into two to make certain points of the path periodic. For this purpose, for example the excitation current of a solenoid in the lower armature position and in the upper to be turned off. This task encounters particular difficulties, if the armature is in a closed housing, inaccessible from the outside, like that z. B. is the case with magnetic pumps, high pressure stirred autoclaves, etc. and the Stroke frequency and the amplitude of the armature depending on the delivery rate or the one to be processed Must be changeable well. It is then expedient to reverse the armature automatically make it dependent on its position within the excitation coil. Simultaneously the working magnet must be operated with direct current in order to avoid eddy currents, if you want to use great powers and high pressures.

Es ist bekannt, zur Umsteuerung der Bewegung eines Arbeitskolbens am Ende seiner Bewegung besondere Steuerspulen anzuordnen, in denen durch den Arbeitswechselstrom Induktionsströme induziert werden, wenn der Kolben in sie hineinfährt und so eine magnetische Kopplung zwischen Arbeits- und Steuerspule herbeiführt.It is known to reverse the movement of a working piston at the end of its movement to arrange special control coils in which the working alternating current Induction currents are induced when the piston moves into them and so one brings about magnetic coupling between the work and control coil.

Es sind ferner bereits Verfahren beschrieben worden, bei denen die Bewegung des Eisenkerns eines Arbeitsmagneten die Resonanzlage eines aus der Magnetwicklung und entsprechenden Kapazitäten gebildeten Resonanzkreises verändert und so den Erregerstrom steuert. Diese bekannten Verfahren arbeiten nur mit Wechselstrom und sind damit auf verhältnismäßig kleine Leistungen und niedrige Drücke beschränkt, weil bei großen Leistungen und hohen Drücken die Wirbelströme im Anker und in den dicken Wandungen geschlossener Hochdruckgefäße unzulässig hohe Erwärmungen herbeiführen.There are also processes have already been described in which the Movement of the iron core of a working magnet, the resonance position of one of the magnet winding and corresponding capacitances formed resonance circuit and so changed the excitation current controls. These known methods only work with alternating current and are therefore limited to relatively small capacities and low pressures, because large Power and high pressures, the eddy currents in the armature and in the thick walls closed high-pressure vessels cause inadmissibly high temperatures.

Es ist weiter bekannt, den Lade- und Entladestrom eines mit Gleichspannung aufgeladenen Kondensators zur Erregung von Arbeitsmagneten für Schlaggeräte zu verwenden. Außer der Tatsache, daß derartige Schaltungen nur für hohe Frequenzen brauchbar sind, nicht aber für die niedrigen Hubzahlen bei Rührwerken, läßt sich mit den bekannten Schaltungen keine Veränderung des Arbeitshubs und der Hubfrequenz erreichen.It is also known that the charging and discharging current of a DC voltage charged capacitor to excite working magnets for impact devices. Except for the fact that such circuits are only useful for high frequencies are, but not for the low number of strokes in agitators, can be done with the known Switching operations do not change the working stroke and the stroke frequency.

Die Aufgabe, Hubfrequenz und -amplitude des Ankers mit Gleichstrom betriebenen Arbeitsmagneten in geschlossenen Hochdruckgefäßen veränderlich zu machen, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die durch die Bewegung des Ankers hervorgerufene Änderung der Selbstinduktion der Magnetspule oder einer besonderen Meßspule mittels eines Meßwechselstroms laufend gemessen und beim Durchlaufen bestimmter beliebig einstellbarer Werte zur Umschaltung des Erregergleichstroms benutzt wird.The task of stroke frequency and amplitude of the armature with direct current to make operated working magnets changeable in closed high-pressure vessels, is achieved according to the invention in that the caused by the movement of the armature Change the self-induction of the magnetic coil or a special measuring coil by means of a measuring alternating current measured continuously and when passing through certain arbitrary adjustable values for switching the excitation direct current is used.

Man erreicht dadurch gleichzeitig den Vorteil, daß die Umkehrpunkte der Ankerbewegung und damit der Hub während des Betriebs beliebig verstellt werden können. Dies hat besondere Bedeutung für den Betrieb von Rührautoklaven, bei denen große Hübe und große Leistungen bewältigt werden müssen, wenn z. B. bei exothermen Prozessen verhütet werden muß, daß die Temperatur zu stark ansteigt oder der Druck im Autoklav zu hoch wird. Das läßt sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch erreichen, daß die Intensität des Rührens durch Änderung der Hubamplitude der Temperatur- bzw. Druckänderung angepaßt wird.This also has the advantage that the reversal points the armature movement and thus the stroke can be adjusted as required during operation can. This is of particular importance for the operation of stirred autoclaves in which large strokes and large outputs have to be mastered when z. B. with exotherms Processes must be prevented that the temperature rises too much or the pressure becomes too high in the autoclave. This can be achieved in the method according to the invention achieve that the intensity of the stirring by changing the stroke amplitude of the temperature or pressure change is adapted.

Auf ähnliche Weise kann auch die Förderleistung einer Magnetpumpe beispielsweise vom Druck abhängig gemacht werden.The delivery rate of a magnetic pump can also be adjusted in a similar manner for example, be made dependent on pressure.

Um den Erfindungsgedanken näher zu erläutern, sei er an Hand einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Schaltung im einzelnen erklärt.In order to explain the idea of the invention in more detail, let him use one circuit suitable for carrying out the method according to the invention in detail explained.

Eine derartige Schaltung ist in A b b. 1 dargestellt. Die Arbeitsmagnetspule 1 bildet einen Zweig einer Brückenanordnung, deren andere Zweige beispielsweise durch einen induktiven Widerstand 2 und zwei Ohmsche Widerstände 3 und 4 gebildet werden. Die Betriebsspannung wird der Brückenschaltung an den Punkten a und b zugeführt. Sie kann dem Wechselstromnetz oder einem sonstigen Wechselstromgenerator entnommen werden. Im Meßzweig der Brücke befindet sich ein Phasendetektor 5, an den ein Relais 6 angeschlossen ist, das zwei Ruhestellungen hat und den Arbeitsgleichstrom für die Arbeitsspule 1 ein- und abschaltet, je nachdem, welche Spule erregt wird.Such a circuit is shown in A b b. 1 shown. The working magnet coil 1 forms one branch of a bridge arrangement, the other branches of which are formed, for example, by an inductive resistor 2 and two ohmic resistors 3 and 4. The operating voltage is fed to the bridge circuit at points a and b. It can be taken from the alternating current network or another alternating current generator. In the measuring branch of the bridge there is a phase detector 5 to which a relay 6 is connected, which has two rest positions and switches the working direct current for the working coil 1 on and off, depending on which coil is excited.

Die Brücke wird nun z. B. durch Veränderung des Widerstands 4 so abgeglichen, daß sie bei einer mittleren wählbaren Stellung des Arbeitsankers 7 in der Spule 1 im Gleichgewicht ist. Dann verschwindet die Spannung zwischen den Punkten c und d, und der Strom im Meßzweig wird Null. Steht nun der Anker 7 oben- bzw. unterhalb dieser Stellung, so entsteht zwischen den Punkten c und d eine Wechselspannung, deren Phase je nach der Ankerstellung gegenüber der Betriebsspannung vor- oder nacheilt. Diese beiden Spannungen werden im Phasendetektor 5 miteinander verglichen.The bridge is now z. B. adjusted by changing the resistance 4 so, that they are in a central selectable position of the working armature 7 in the coil 1 is in equilibrium. Then the tension between points c and disappears d, and the current in the measuring branch becomes zero. If the anchor 7 is now above or below in this position, an alternating voltage arises between points c and d, whose phase leads or lags behind the operating voltage depending on the armature position. These two voltages are compared with one another in the phase detector 5.

In A b b. 3 ist eine an sich bekannte Schaltung eines Phasendetektors gezeigt. Bei ihr werden durch den Meßwechselstrom abwechselnd die Längs- und Quergleichrichter geöffnet und je nachdem, welche Phasenlage die Ausgangsspannung der Meßbrücke an den Punkten c und d hat, d. h. ob die Selbstinduktion der Arbeitsspule 1 ober- oder unterhalb des Wertes liegt, für den die Brücke abgeglichen ist, entsteht an den Ausgangsklemmen des Phasendetektors eine Gleichspannung wechselnder Polarität für das Relais 6, bei dem die Spule anzieht, für die der vorgeschaltete Gleichrichter bei der gerade vorhandenen Polarität der Gleichspannung stromdurchlässig ist und einen bestimmten, einstellbaren Absolutwert erreicht hat.In A b b. 3 is a circuit of a phase detector known per se shown. With her, the line rectifier and transverse rectifier are alternated by the measuring alternating current open and depending on which phase position the output voltage of the measuring bridge has points c and d, d. H. whether the self-induction of the work coil 1 above or is below the value for which the bridge is calibrated, arises at the Output terminals of the phase detector a direct voltage of alternating polarity for the relay 6, in which the coil picks up, for which the upstream rectifier at the current polarity of the direct voltage is current-permeable and has reached a certain adjustable absolute value.

Beim Einschalten der Einrichtung steht der Anker unter dem Einfluß der Schwerkraft in der unteren Stellung, die Brücke ist also aus dem Gleichgewicht gebracht, der Kontakt des Relais 6 ist oder wird geschlossen und schaltet den Arbeitsgleichstrom für den Arbeitsmagneten 1 ein. Dies zieht seinen Anker 7 nach oben. Beim Erreichen der Stellung, in der die Brücke abgeglichen ist, wird der Meßzweig der Brücke stromlos, die Spule 1 bleibt aber eingeschaltet, und der Anker wird weiter in sie hineingezogen bis er den Punkt erreicht hat, an dem der Anker umgesteuert werden soll. Dann zieht die andere Spule des Relais 6 an, da sich beim Durchgang durch das Brückengleichgewicht die Phase im Phasendetektor und damit die Stromrichtung im Meßkreis umgekehrt hat. Der vorgeschaltete Gleichrichter sperrt jetzt den Strom für die Spule, die vorher angezogen hatte, und der andere Gleichrichter läßt den Strom durch die andere Spule fließen, so daß der Arbeitsgleichstrom für die Spule 1 abgeschaltet wird. Der Anker 7 wird losgelassen, fällt herab, und das Spiel beginnt von neuem.When the device is switched on, the anchor is under the influence gravity in the lower position, so the bridge is out of balance brought, the contact of the relay 6 is or is closed and switches the working direct current for working magnet 1. This pulls its anchor 7 upwards. Upon reaching the position in which the bridge is balanced, the measuring branch of the bridge is de-energized, but the coil 1 remains switched on and the armature is drawn further into it until it has reached the point at which the anchor is to be reversed. Then pulls the other coil of the relay 6 to, because when passing through the bridge equilibrium has reversed the phase in the phase detector and thus the direction of the current in the measuring circuit. The upstream rectifier now blocks the current for the coil, which was previously attracted, and the other rectifier lets the current through the other coil flow, so that the working direct current for the coil 1 is switched off. The anchor 7 is released, falls, and the game begins again.

Die Ansprechempfindlichkeit des Relais 6 kann z. B. durch den Widerstand 8 leicht geändert werden, so daß der Hub des Ankers 7 durch Änderung der Ein- und Ausschaltpunkte auch während des Betriebs einstellbar ist.The sensitivity of the relay 6 can, for. B. by the resistance 8 can be changed slightly so that the stroke of the armature 7 by changing the inputs and Switch-off points can also be set during operation.

Um zu verhindern, daß einerseits der Arbeitsgleichstrom die Brückenzweige 2, 3 und 4 und die Meßstromquelle durchfließt und andererseits die Meßwechselspannung durch die Arbeitsstromquelle belastet wird, sind beispielsweise Sperrkondensatoren 9, 10, 11 und der Sperrkreis 12 vorgesehen.In order to prevent on the one hand the working direct current from the bridge branches 2, 3 and 4 and the measuring current source flows through and on the other hand the measuring alternating voltage is loaded by the working power source, for example blocking capacitors 9, 10, 11 and the blocking circuit 12 are provided.

Der Erfindungsgedanke ist im vorstehenden der Einfachheit halber mit elektromechanischen Relais gezeigt, er kann aber ebensogut mit elektronischen Relais (Thyratrons, Transistoren, Magnetverstärkern u. dgl.) durchgeführt \-erden.The idea of the invention is included in the foregoing for the sake of simplicity electromechanical relay shown, but it can just as well with electronic relays (Thyratrons, transistors, magnetic amplifiers, etc.) carried out \ -erden.

Es ist zur Durchführung des Erfindungsgedankens nicht notwendig, die Selbstinduktion der Arbeitsmagnetspule - oder einer besonderen Meßspule -in einer Brückenschaltung zu messen. um die Um-Steuerung vorzunehmen. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind beispielsweise auch Meßschaltungen anwendbar, die nach dem Resonanzprinzip arbeiten und entweder die beiden Flanken der Resonanzkurve und die Phasenumkehr im Resonanzpunkt zur Festlegung der beiden Umsteuerungspunkte ausnutzen oder die mit zwei Meßfrequenzen arbeiten, die mit den zwei den verschiedenen Meßpunkten entsprechenden Selbstinduktionen und geeigneten Kondensatoren zur Resonanz kommen.It is not necessary to carry out the inventive concept that Self-induction of the working magnet coil - or a special measuring coil - in one Measure bridge circuit. to make the Um control. According to another Embodiment of the invention, for example, measuring circuits can also be used, which work according to the resonance principle and either the two flanks of the resonance curve and the phase reversal at the resonance point to determine the two reversal points exploit or who work with two measuring frequencies that work with the two different Self-induction corresponding to the measuring points and suitable capacitors for resonance come.

Eine für das letztere Verfahren geeignete Schaltung ist in A b b. 2 schematisch dargestellt: Aus der Arbeitsmagnetspule - oder einer besonderen Meßspule - ist mit den Kondensatoren 14 und 15 sowie der Röhre 16 ein Colpitts-Generator gebildet, der einen Meßwechselstrom liefert, dessen Frequenz sich in Abhängigkeit von der Stellung des Ankers 17 in der Spule 13 ändert. Zwei mit diesem Generator gekoppelte Resonanzkreise 18 und 19 sind auf die den Ein- bzw. Ausschaltpunkten entsprechenden Frequenzen abgestimmt. und die im Resonanzfall an ihnen entstehenden Spannungen liefern gleichgerichtet die Impulse zur Betätigung des Relais 20, das dem Relais 6 der A b b. 1 entspricht und den Arbeitsstrom ein- bzw. ausschaltet. Die übrigen Kondensatoren und Drosselspulen dienen in bekannter Weise analog zu denen der A b b. 1 zum Sperren des Gleich- bzw. Wechselstroms.A circuit suitable for the latter method is shown in A b b. 2 shows schematically: A Colpitts generator is formed from the working magnet coil - or a special measuring coil - with the capacitors 14 and 15 and the tube 16, which supplies an alternating measuring current, the frequency of which varies depending on the position of the armature 17 in the coil 13 changes. Two resonance circuits 18 and 19 coupled to this generator are tuned to the frequencies corresponding to the switch-on and switch-off points. and the voltages arising at them in the case of resonance supply the pulses for actuation of the relay 20, which the relay 6 of A b b. 1 and switches the working current on or off. The other capacitors and inductors are used in a known manner analogous to those of A b b. 1 to block direct or alternating current.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es, die Länge des Arbeitsweges sowie deren Lage innerhalb der Arbeitsspule auch während des Betriebs beliebig zu ändern und so den Arbeitsbedingungen anzupassen.The inventive method allows the length of the work path as well as their position within the work coil, even during operation change and thus adapt to the working conditions.

Ein weiterer Vorteil ist es, daß die Umsteuerung nicht von der Hubgeschwindigkeit des Magnetankers abhängt, sondern nur von dessen Stellung, so daß die Umschaltung stets an der Stelle des Hubes erfolgt, an der der für die Umschaltung eingestellte Selbstinduktionswert erreicht wird, so daß sie selbst bei kleinsten Ankergeschwindigkeiten betriebssicher erfolgt.Another advantage is that the reversal does not depend on the lifting speed of the armature depends, but only on its position, so that the switching always takes place at the point of the stroke at which the one set for the switchover Self-induction value is achieved, so that they even at the lowest anchor speeds safe to operate.

Bei der in A b b. 1 dargestellten Schaltung läßt sich eine automatische Abhängigkeit der Hubamplitude von einer Variablen, wie z. B. der Temperatur oder dem Druck, dadurch bewirken, daß als Regelwiderstand 8 der die Ansprechempfindlichkeit des Relais 6 und damit die Hubamplitude bestimmt, ein temperatur- oder druckabhängiger Widerstand gewählt wird, der als Temperatur- oder Druckfühler dient.In the case of the in A b b. 1 can be an automatic circuit Dependence of the stroke amplitude on a variable, such as B. the temperature or the pressure, thereby causing the response sensitivity as the variable resistor 8 of the relay 6 and thus the stroke amplitude is determined, a temperature or pressure-dependent Resistance is chosen, which serves as a temperature or pressure sensor.

Bei der Schaltung nach A b b. 2 wird der gewünschte Effekt erzielt dadurch, daß der eine Resonanzkreis (z. B. 18) durch die Temperatur bzw. den Druck automatisch so verstimmt wird, daß sich die Hubamplitude des Ankers entsprechend einstellt. Zu diesem Zweck kann man beispielsweise dem Kondensator dieses Resonanzkreises ein temperaturabhängiges Dielektrikum geben oder den Kapazitätswert durch einen Bimetallregler oder den Druck verstellen lassen.With the circuit according to A b b. 2 the desired effect is achieved in that the one resonance circuit (z. B. 18) by the temperature or the pressure is automatically detuned so that the stroke amplitude of the armature changes accordingly adjusts. For this purpose, for example, the capacitor of this resonance circuit can be used give a temperature-dependent dielectric or the capacitance value by a Have the bimetal regulator or the pressure adjusted.

Es ist gemäß der Erfindung auch ohne weiteres möglich, zwei Variable, z. B. Druck und Temperatur, auf die Hubamplitude einwirken zu lassen, indem man sowohl die obere als auch die untere Hubgrenze in Abhängigkeit von zwei verschiedenen Variablen verschiebt.According to the invention, it is also easily possible to add two variables, z. B. pressure and temperature to act on the stroke amplitude by both the upper and the lower stroke limit in dependence of shifts two different variables.

Andererseits kann man sogar mehrere Variable, die einen Einfluß auf die Hubamplitude erhalten sollen, auf einen Resonanzkreis parallel zueinander einwirken lassen, wobei sich ihr Einzeleinfluß leicht dosieren läßt, indem man verschieden große Kondensatoren parallel schaltet.On the other hand, you can even have several variables that have an influence on the stroke amplitude should receive, act on a resonance circuit parallel to each other let, whereby their individual influence can easily be dosed by different connecting large capacitors in parallel.

Claims

Claims: 1. Method for reversing magnetically generated Lifting movements in which direct current is used to move the working armature, in particular for closed high-pressure vessels, characterized in that the through The change in the self-induction of the magnetic coil caused by the movement of the working armature continuously measured by means of a measuring alternating current and when passing through certain, any adjustable values are used to switch the excitation direct current.

2. The method according to claim 1, characterized in that the setting of the reversal points the armature movement by changing variables such as pressure, temperature, etc., automatically being affected.

3. A circuit for performing the method according to claim 1, characterized characterized in that the working magnet coil is one arm of a bridge circuit represents, which is balanced at a middle position of the working anchor and which contains a relay in its measuring branch, which attracts and the excitation for the working magnet switches on when the armature switches off below a certain selectable and switches off, if it is above another selectable position.

4. Circuit according to claim 3, characterized in that the stroke length by changing the sensitivity of the Switching relay is selectable.

5. Circuit according to claim 3 and 4, characterized in that that the change in the sensitivity of the switching relay is automatically changed by a variable Size, e.g. B. pressure or temperature is determined.

6. Circuit according to claim 3, characterized in that the position of the working stroke within the solenoid by Changing the bridge adjustment is selectable.

7. Circuit for carrying out the procedure according to claim 1, characterized in that the working magnet coil is the frequency-determining Switching element of an alternator forms, the frequency of which changes accordingly the armature position changes and with which two resonance circuits are coupled to two frequencies corresponding to the switching points are tuned, so that their Operate the changeover relay at resonance voltages. B.

Circuit according to Claim 7, characterized characterized in that the resonance frequency of one or both control circuits is automatic can be determined as a function of one or more variable quantities.

9. Circuit according to Claims 3 and 4 or 7 and 8, characterized in that two different Variable such as B. pressure and tempe, temperature, to the upper or lower stroke limit act so that the stroke amplitude of several variables is determined at the same time will.

10. A circuit according to claim 1 to 9, characterized in that a special measuring coil is used instead of the working magnet coil. Considered publications: German Patent Nos. 645406, 686608, 713 085, 724 955, 529 477; German Auslegeschrift No. 1065 519; U.S. Patent No. 1974 262.