-
Zweipunktregler Die Erfindung bezieht sich auf einen Zweipunktregler
mit einem Schalter und mit einer mit einem Meßwerk gekuppelten Kurve, die zwei den
beiden Schaltzuständen des Schalters zugeordnete schaltende Kurvenstücke zum Betätigen
des Schalterbetätigungsgliedes aufweist, dessen Schaltwege sich überlappen.
-
Solche Regler werden für viele Regelaufgaben, beispielsweise zum Regeln
der Temperatur, verwendet. Das Meßwerk mißt dabei den Istwert und transformiert
ihn in eine Verschiebung seines Anzeigeteils, wodurch auch eine Verschiebung der
mit diesem gekuppelten, den Schalter betätigenden Kurve hervorgerufen wird.
-
Diese bekannten Regler weisen den Nachteil auf, daß ein Verstellen
des Reglers zum Verändern der Schwankungen der Regelgröße um den Sollwert nicht
möglich ist, da die Umschaltverzögerung, d. h. die zum Umschalten der Stellgröße
vom einen auf den anderen Wert notwendige Verschiebung der Kurve unveränderlich
ist.
-
Außerdem sind bekannte Regler dieser Art, bei denen die Kurve eine
Drehbewegung ausführt, noch mit dem Nachteil behaftet, daß ein Meßwerk mit einem
Ausschlag des Anzeigeteiles, der 180° überschreitet, nicht verwendbar ist, weil
bei solch einem Meßwerk Sollwerteinstellungen möglich wären, die ein Versagen des
Reglers zur Folge hätten. Vorausestzung dafür, einen beliebigen Sollwert innerhalb
des Meßbereiches unabhängig vom augenblicklichen Istwert einstellen zu können, ist
nämlich, daß die Länge beider schaltenden Kurvenstücke gleich der dem ganzen Meßbereich
des Meßwerkes entsprechenden Verschiebung des Anzeigeteiles, bei einem drehbaren
Anzeigeteil also gleich der dem ganzen Meßbereich entsprechenden Bogenlänge ist.
Da bei einer um eine Achse drehbaren Kurve für beide Kurvenstücke zusammen nur ein
Bogen von 360° zur Verfügung steht, kann für ein Meßwerk mit einem über 180° hinausgehenden
Drehbereich des Anzeigeteiles nur eines der beiden Kurvenstücke mit einer dem ganzen
Meßbereich entsprechenden, also sich über mehr als 180° erstreckenden Bogenlänge
versehen werden. Das andere Kurvenstück, für das die restliche Bogenlänge übrigbleibt,
ist deshalb zu kurz. Die Folge davon ist, daß nur in einer Änderungsrichtung der
Regelgröße jeder beliebige Sollwert einstellbar ist, während in der anderen Änderungsrichtung
nur solche Sollwerte einstellbar sind, deren Abweichung vom augenblicklichen Istwert
einer Drehung der Kurve um höchstens den Zentriwinkel des kürzeren Kurvenstückes
entspricht. Beim überschreiten dieser Grenze versagt der Regler. Die Verwendung
eines Meßwerkes mit einem Anzeigeteil, dessen Drehwinkel größer als 180° ist, ist
erwünscht, da die größere Empfindlichkeit bei gleichem Meßbereich eine genauere
Istwertmessung und Sollwerteinstellung ermöglicht, wodurch eine genauere Regelung
erzielbar ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Regler der in
Rede stehenden Art die Mög-
lichkeit zu schaffen, die Umschaltverzögerung
verändern und/oder ein Meßwerk mit einem Drehwinkel des Anzeigeteiles von mehr als
180° verwenden zu können. Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst,
daß die Kurve zwischen den beiden schaltenden Kurvenstücken mindestens ein Kurvenzwischenstück
aufweist, das das Betätigungsglied im Bereich der überlappung der Schaltwege des
Schalterbetätigungsgliedes hält.
-
Durch solch eine Ausbildung der Kurve wird in überraschender Weise
erreicht, daß dasselbe Kurvenstück, nämlich das Kurvenzwischenstück, in seiner ganzen
Länge als Verlängerung des einen oder des anderen schaltenden Kurvenstückes wirkt,
je nachdem, von welchem schaltenden Kurvenstück her der die Kurve abtastende Fühler
kommt. Bei einem Regler, bei dem die Kurve eine Drehbewegung ausführt, die tatsächliche
Länge der Kurvenstücke zusammen die Bogenlänge von 360° also nicht überschreiten
kann, ermöglicht daher das Kurvenzwischenstück, die wirksame Länge jedes der beiden
schaltenden Kurvenstücke über eine Bogenlänge von 180° hinaus bis in die Nähe von
360° zu vergrößern, so daß Meßwerke mit einem Drehwinkel des Anzeigeteiles, der
kleiner als 360° ist, verwendbar sind.
-
Gleichzeitig wird durch das Kurvenzwischenstück die Möglichkeit geschaffen,
die Umschaltverzögerung verändern zu können. Es braucht dazu lediglich das Kurvenzwischenstück
gegenüber den schaltenden Kurvenstücken verschoben zu werden. Zu diesem
Zwecke
kann die Kurve aus zwei verstellbar miteinander verbundenen, eine Verstellbarkeit
des Kurvenzwischenstückes gegenüber den schaltenden Kurvenstücken ergebenden Teilen
zusammengesetzt sein, wobei diese beiden Teile so ausgebildet sein können, daß der
eine Kurventeil beide schaltende Kurvenstücke und der andere mindestens ein Kurvenzwischenstück
trägt.
-
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht die
Kurve aus zwei Kurvenscheiben, die auf einer gemeinsamen Welle relativ zueinander
drehbar und feststellbar angeordnet sind. Der auf der einen Seite zwischen den beiden
schaltenden Kurvenstücken wirksame Teil des Kurvenzwischenstückes bestimmt die Umschaltverzögerung,
während der auf der anderen Seite zwischen den beiden schaltenden Kurvenstücken
wirksame Teil ein Versagen des Reglers aus den angegebenen Gründen bei der Verwendung
eines Meßwerkes mit einem über 180° hinausgehenden Drehbereich des Anzeigeteiles
verhindert. Damit jeder Wert der Umschaltverzögerung einstellbar ist, ohne die Wirkung
des anderen Teiles des Kurvenzwischenstückes zu beeinträchtigen, wird zweckmäßigerweise
das Kurvenzwischenstück mit einem zwischen 270 und 360° liegenden Zentriwinkel ausgebildet.
-
Die Erfindung ist an Hand eines Ausführungsbeispiels eines Zweipunktreglers
im einzelnen erläutert. In der Zeichnung ist der den Schalter und die Kurve enthaltende
Teil dieses Ausführungsbeispiels dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine Ansicht des
den Schalter und die Kurve tragenden Teiles dse Reglers, in der Bewegungsrichtung
des ,Betätigungsgliedes des Schalters gesehen, F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie
II-II der F i g.1, F i g. 3 ein die beiden schaltenden Kurvenstücke tragendes Kurventeil.gemäß
F i g. 1 und 2, F i g. 4 das dem Kurventeil gemäß F i g. 3 zugeordnete, das Kurvenzwischenstück
tragende Kurventeil, F i g. 5 eine aus Kurventeilen gemäß den F i g. 3 und 4 bestehende
Kurve mit zwei verschiedenen Stellungen des Kurvenzwischenstückes, F i g. 6 a bis
6 e einen vergrößert dargestellten Ausschnitt der F i g. 2_ mit verschiedenen Stellungen
des Betätigungsgliedes des Schalters.
-
Wie die F i g. 1 und 2 zeigen, ist an der Innenseite der einen von
zwei parallelen, im Abstand mittels Bolzen 1 miteinander verbundenen Platten 2 ein
Schalter 3 mittels Schrauben 4 befestigt. Als dessen Betätigungsglied
ist ein in der Richtung seiner Längsachse bewegbarer Stift 5 vorgesehen. Die Bewegung
des Stiftes 5 in Richtung auf den Schalter 3 zu erfolgt entgegen einer Rücksstellkraft,
so daß der Stift 5 seine möglichst weit aus dem Schalter 3 herausragende Endstellung
gemäß F i g. 6 a und 6 e einzunehmen sucht. Der Schalter 3 ist als Momentschalter
ausgebildet. Es ist also innerhalb eines bestimmten Bereiches des Schaltweges des
Stiftes 5 der Schaltzutand des Schalters 3 nicht eindeutig der Stellung des
Stiftes 5 zugeordnet, sondern davon abhängig, welche Endstellung der Stift 5 vorher
eingenommen hat, so daß sich die Schaltwege des Stiftes 5 überlappen.
-
Der Stift 5 ist mittels des kürzeren Hebelarmes eines einarmigen,
mittels einer Hebelwelle 6 in den Platten 2 schwenkbar gelagerten Hebels
7 betätigbar. Das Ende seines langen Hebelarmes liegt an einer Kurve 8 an,
die aus Kurvenstücken 9', 9" und 10' zweier Kurvenscheiben
9 und 10 besteht, die auf einer gemeinsamen, parallel zur Hebelwelle
6 drehbar in den Platten 2 gelagerten Kurvenscheibenwelle 11 zwischen den
beiden Platten 2 relativ zueinander drehbar (F i g. 5) und mittels Schrauben
12 bzw. 12'
feststellbar angeordnet sind. Auf der einen Kurvenscheibe
9 sind, wie die F i g. 2 und 3 zeigen, zwei schaltende Kurvenstücke 9' und 9" mit
verschiedener, den beiden Stellungen des Stiftes 5 in den beiden verschiedenen Schaltzuständen
des Schalters 3 angepaßter Höhe vorgesehen. Das höhere Kurvenstück 9' weist einen
Zentriwinkel von weniger als 180° auf; das niedrigere, 9", erstreckt sich über den
restlichen Umfang der Kurvenscheibe 9. Auf der anderen Kurvenscheibe 10 ist,
wie beispielsweise die F i g. 2 und 4 zeigen, ein Kurvenzwischenstück
10'
vorgesehen, dessen Zentriwinkel zwischen 270 und 360° liegt. Seine Höhe
ist so gewählt, daß der Stift 5 im überlappungsbereich des Schaltweges gehalten
wird, der zwischen den Stellungen liegt, in denen der Schalter 3 bei den Bewegungen
des Stiftes 5 in den beiden Bewegungsrichtungen geschaltet wird und die in den F
i g. 6 b und 6 d dargestellt sind. Der restliche Umfang der Kurvenscheibe
10 weist dieselbe Höhe wie das niedrigere schaltende Kurvenstück
9" auf, kann aber auch niedriger sein.
-
Der Hebel 7 ist so breit, daß er immer auf demjenigen Kurvenstück
9' oder 9" oder 10' der beiden Kurvenscheiben 9 und 10 aufliegt, das an der Berührungsstelle
den größten radialen Abstand von der Drehachse der Kurvenscheibenwelle
11 aufweist. Obwohl es ohne Bedeutung ist, ob in der Stellung gemäß F i g.
6 a oder 6 e der Stift 5 mit der Kurve 8
kraftschlüssig verbunden ist,
ob also der Hebel 7 auf dem niedrigeren Kurvenstück 9" der Kurvenstück
9" der Kurvenscheibe 9 aufliegt oder nicht, ist dieser Teil der Kurve
ebenfalls als Kurvenstück bezeichnet, da er eindeutig einer Schaltstellung des Schalters
3 zugeordnet ist.
-
Die Kupplung der Kurvenscheibenwelle 11 mit der Welle des Anzeigeteiles
des Meßwerkes ist in der Zeichnung nicht dargestellt, da solche Kupplungen bekannt
sind.
-
Die Wirkungsweise des Reglers ist folgende: Beim Hineindrücken des
Stiftes 5 in den Schalter 3 aus der in F i g. 6 a gezeigten Stellung wird
der Schalter bei der in F i g. 6 b gezeigten Stellung und bei der entgegengesetzten
Bewegung des Stiftes aus dem Schalter aus der in F i g. 6 c gezeigten Stellung wird
der Schalter in der in F i g. 6 d gezeigten Stellung des Stiftes 5 geschaltet.
Der Sollwert wird durch Verdrehen der Kurvenscheiben 9 und 10 gegenüber der Welle
des Anzeigeteiles des Meßwerkes eingestellt. Dabei werden entweder die Kurvenscheiben
9 und 10 gegenüber der Kurvenscheibenwelle 11 oder diese gegenüber der Welle
des Anzeigeteiles des Meßwerkes verdreht. Es sei angenommen, daß bei einer Vergrößerung
des Istwertes die Welle bei einer Blickrichtung gemäß der F i g. 2 sich im Uhrzeigersinn
drehe. Ferner soll die Stellung der Welle 11 in der F i g. 2 dem Wert Null
des Istwertes entsprechen.
-
Die Stehgröße, die bei einer Stellung des Stiftes 5
gemäß den
F i g. 2, 6 a und 6 e wirksam ist, bewirkt eine Vergrößerung des Istwertes, wodurch
sich die
Welle 11 und die darauf uridrehbar angeordneten Kurvenscheiben
9 und 10 im Uhrzeigersinn drehen. Der Hebelarm 7 läuft zunächst auf das Kurvenzwischenstück
10' auf, wodurch der Stift 5 in eine Stellung verschoben wird, die zwischen
den in den F i g. 6 b und 6 d dargestellten liegt. Der Schalter 4 wird daher noch
nicht betätigt. Erst wenn der Hebel 7 auf das hohe Kurvenstück 9" der Kurvenscheibe
9 aufgelaufen ist, wird der Stift 5 über die in F i g. 6 b gezeichnete Stellung
hinaus in die in F i g. 6 c gezeichnete Stellung bewegt. Die dabei ausgelöste Schaltung
im Schalter 3 verursacht die Veränderung der Stellgröße auf einen Wert, der eine
Verkleinerung des Istwertes bewirkt. Daher dreht sich nun die Welle 11 im Gegenuhrzeigersinn.
Der Hebel 7 gleitet also von dem hohen Kurvenstück 9' der Kurvenscheibe 9 auf das
Kurvenzwischenstück 10' der Kurvenscheibe 10 herunter. Der Schalter 3 wird dabei
nicht betätigt, da dies erst bei einer Stellung des Stiftes 5 erfolgt, die der in
F i g. 6 d dargestellten entspricht. Erst wenn der Istwert so weit abgesunken ist,
daß der Hebel 7 auf dem niedrigeren Kurvenstück 9" der Kurvenscheibe 9 aufliegt,
kann sich der Stift 5 so weit aus dem Schalter 3 herausbewegen, daß
er die in F i g. 6 d dargestellte Stellung überschreitet und eine Stellung gemäß
F i g. 6 e einnimmt. Durch den dabei ausgelösten Schaltvorgang wird nun wiederum
die Stellgröße derart verändert, daß eine Vergrößerung des Istwertes und damit eine
Drehung der Welle 11 im Uhrzeigersinn eintritt.
-
Wird der Sollwert zunächst auf einen hohen Wert eingestellt, werden
also beispielsweise die Kurvenscheiben 9 und 10 in eine gegenüber der in F i g.
3 dargestellten Stellung um etwa 120° im Gegenuhrzeigersinn gedrehte Stellung gebracht,
dann vergrößert sich der Istwert so lange, bis die Welle 11
sich um mehr als
180° gedreht hat und der Hebel 7 auf das hohe Kurvenstück 9' der Kurvenscheibe 9
aufgelaufen ist. Die Einstellung eines kleineren Sollwertes von dieser Stellung
aus kann ohne weiteres vorgenommen werden, da bei der dazu notwendigen Verdrehung
der Kurvenscheiben 9 und 10 im Uhrzeigersinn im Schalter 3 keine Schaltung
ausgelöst wird, auch wenn der Hebel wieder von dem hohen Kurvenstück 9' herunter
auf das Kurvenzwischenstück 10' lutscht. Wäre in diesem Fall das Kurvenzwischenstück
10' der Kruvenscheibe 10 nicht vorhanden, so würde nach einer solchen
Drehung der Kurvenscheibe 9 der Schalter 3 geschaltet und dadurch
eine Stellgröße eingestellt, die eine weitere Erhöhung des Istwertes zur Folge hätte.
Der Regler würde also in der falschen Richtung regeln.
-
Wie das beschriebene Beispiel (vgl. F i g. 5) zeigt, ist der Winkel,
um den sich die Welle 11 zwischen den beiden Istwerten dreht, bei denen die
Umschaltung der Stehgröße erfolgt, von der gewählten Verschiebung zwischen dem hohen
schaltenden Kurvenstück 9' und dem Kurvenzwischenstück 10' abhängig und innerhalb
eines bestimmten Bereiches beliebig wählbar.