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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Steuern der Höhe
von Material in einer Kammer, der das Material selbsttätig zugeführt wird und aus
der es abgenommen werden kann, wobei eine Lichtquelle ein Lichtbündel durch die
Kammer zu einem lichtempfindlichen Schalter richtet, der bei Empfang des Lichtes
eine Materialzufuhr zu der Kammer bewirkt und der, wenn das Material eine Höhe erreicht,
bei welcher es das Lichtbündel durchsetzt, die Beendigung der Materialzufuhr bewirkt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Einrichtung
zu verbessern, und zwar hinsichtlich der Dauer der Zeitperioden zwischen den Schaltvorgängen
für Beginn und Beendigung der Materialzufuhr.
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Gemäß der Erfindung ist eine Einrichtung der einleitend genannten
Art dadurch gekennzeichnet, daß der lichtempfindliche Schalter mit der Lichtquelle
so verbunden ist, daß deren Intensität immer dann verringert, wenn das Lichtbündel
durchsetzt ist, und immer dann erhöht wird, wenn das Lichtbündel von dem lichtempfindlichen
Schalter empfangen wird.
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Zufolge der Erhöhung der Intensität des Lichtbündels während derjenigen
Zeitperiode, während welcher Material angesammelt wird, und der Verringerung der
Intensität während derjenigen Zeitperiode, während welcher kein Material angesammelt
wird, muß ein vergleichsweise großer Bereich der Bahn des Lichtbündels von dem angesammelten
Material durchsetzt werden, bevor ein Schaltvorgang zur Beendigung der Materialzufuhr
erfolgt. Demgemäß ist eine beträchtliche Änderung in der Höhe des z. B. in einem
Vorratsbehälter angesammelten Material erforderlich, um das Arbeiten der Einrichtung
hervorzurufen, und die das Material zuführende Einrichtung wird in Perioden betätigt,
die eine ausreichende Dauer bzw. Länge haben, so daß langes und störungsfreies Arbeiten
der Einrichtung erhalten wird. Im Gegensatz hierzu sind bei einer Einrichtung, bei
der die Lichtintensität konstant ist, diese Perioden beträchtlich kürzer, so daß
sich ein viel öfteres Schalten für Beginn und Beendigung der Materialzufuhr ergibt,
wodurch die Lebensdauer der Einrichtung verkürzt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorteilhaft, daß die
Lichtquelle durch eine Wechselspannung erregt ist, die an sie über einen Gleichrichterstromkreis
angelegt ist, mit welchem der lichtempfindliche Schalter so verbunden ist, daß,
wenn der lichtempfindliche Schalter das Lichtbündel empfängt, vollweggleichgerichtete
Spannung, und, bei Durchsetzen des Lichtbündels, halbweggleichgerichtete Spannung
an die Lichtquelle angelegt wird. Vorzugsweise kann diese Ausführung so getroffen
sein, daß ein Anschluß der Lichtquelle an die Mitte einer Sekundärspule eines Transformators,
und der andere Anschluß über einen Gleichrichter und den lichtempfindlichen Schalter
in Reihe an ein Ende der Sekundärspule des Transformators und über einen weiteren
Gleichrichter an das gegenüberliegende Ende der Transformatorsekundärspule geschaltet
ist.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist es vorteilhaft,
daß der lichtempfindliche Schalter ein Zeitverzögerungsrelais in Form eines erhitzten
Bimetalls steuert, welches seinerseits die Materialzufuhr zu der Kammer steuert.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise
erläutert.
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F i g. 1 ist eine senkrechte Schnittansicht eines einer Eiserzeugungsmaschine
zugeordneten Eisbehälters, in welchem eine Lichtquelle und ein durch Licht aktivierter
Schalter angeordnet sind; F i g. 2 ist eine schematische Darstellung eines photoelektrischen
Steuerstromkreises, an welchem die Erfindung verkörpert ist.
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In der Zeichnung ist eine Eismaschine 10 zum Erzeugen partikelförmigen
Eises, beispielsweise Eiswürfel, dargestellt, die eine Rutsche 11 aufweist, welche
mit einem isolierten Eisbehälter 12 verbunden ist, in welchem das partikelförmige
Eis 13 angesammelt und für weitere Verwendung gelagert werden kann. Die Eismaschine
10 kann von bekannter elektrisch gesteuerter Art sein. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
weist die Eismaschine 10 eine elektrisch betätigbare aus Motor und Kompressor bestehende
Einheit 14 und einen Kondensator 15 auf, die über eine zweckentsprechende Rohrleitung
mit einem in der Maschine 10 angeordneten Verdampfer verbunden sind, um einen üblichen
Kompression-Kondensation-Expansion-Kreis zu bilden.
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Wenn der Motorkompressor 14 erregt ist, erzeugt die Maschine 10 Eis
in Partikelform, welches durch die Rutsche 11 hindurch in den Behälter 12 abgegeben
wird. Auf einer Seite des Behälters 12 ist eine Lichtquelle in Form einer Glühlampe
20 vorgesehen, die in einer zweckentsprechenden elektrischen Fassung 21 angeordnet
ist, welche mit einem das Licht sammelnden Reflektor 22 versehen ist. Die Lampe
20 und der Reflektor 22 bilden ein Lichtbündel 23 (F i g. 2), welches quer durch
den Behälter 12 gerichtet ist, so daß es eine durch eine unterbrochene Linie angedeutete
Höhe A und wenigstens einen Teil einer ebenfalls mit einer unterbrochenen Linie
angedeuteten Höhe B durchsetzt, und welches in einem Lichtkondensator bzw. Lichtsammler25
empfangen wird, der es auf einen durch Licht aktivierten Schalter 24 konzentriert,
der in dem Sammler 25 angeordnet ist. Der durch Licht aktivierte Schalter 24 ist
eine gewöhnlich nicht leitende gesteuerte Halbleitervorrichtung, die jedoch durch
Lichtenergie und nicht durch eine Sperrspannung in einen in einer Richtung leitenden
Zustand ausgelöst bzw. gebracht werden kann. Der durch Licht aktivierte Schalter
24 kann von bekannter Art sein.
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Die Lampe 20 und der durch Licht aktivierte Schalter 24 bilden einen
Teil eines elektrischen Stromkreises 30 für die Eismaschine 10, welcher an der gegenüberliegenden
Seite des Behälters 12 angeordnet und nachstehend beschrieben wird, welcher eine
Erregung des Motorkompressors 14 der Eismaschine 10 hervorruft, wenn das Lichtbündel
23 im wesentlichen ungestört ist, beispielsweise wenn der Behälter 12 entleert oder
die Ansammlung von Eis durch normales Abschmelzen auf die durch die unterbrochene
Linie angedeutete niedrige Höher verringert ist, und welcher die Erregung des Motorkompressors
14 der Eismaschine 10 aufrechterhält, bis das angesammelte Eis das Lichtbündel 23
durchsetzt und im wesentlichen unterbricht, was dann auftritt, wenn das Eis die
durch die unterbrochene Linie angedeutete Höhe A erreicht, die merkbar über der
Höhe B liegt.
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Wie aus F i g. 2 ersichtlich, weist der Steuerstromkreis 30 einen
Speisetransformator 31 auf, dessen Primärwicklung 32 über einen Leitungsschalter
33 mit Wechselstromenergieleitungen L1 und L 2 verbunden
ist, an
welche eine Wechselspannung, beispielsweise 115 Volt, angelegt ist.
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Der Transformator 31 verringert die Spannung auf eine Höhe, welche
für billige Halbleiterelemente zulässig ist, beispielsweise auf 24 Volt, die zwischen
Endanschlüssen 35 und 36 der Sekundärwicklung 37 des Transformators 31 liegt. Die
Sekundärwicklung 37 hat eine mittlere Anzapfstelle 38, durch welche ein Wechselstrom
mit einer Spannung von 12 Volt mit Bezug auf jeden der Endanschlüsse 35 und 36 erhalten
wird.
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Die Lampe 20, die zum Arbeiten mit 12 Volt ausgebildet ist, wird
gewöhnlich durch einen Stromkreis erregt, welcher von der mittleren Anzapfstelle
38 über einen Leiter 41, einen veränderbaren Widerstand bzw. einen Rheostat 42 zum
Einstellen der Helligkeit, einen Leiter 43, die Lampe 20, einen Leiter 44, einen
Diodengleichrichter 45 und einen Leiter 46 zu dem Endanschluß 36 des Transformators
31 verläuft.
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Während derjenigen Halbperioden, während welcher der Endanschluß 36
mit Bezug auf die mittlere Anzapfstelle 38 positiv ist, läßt der Gleichrichter 45
gleichgerichteten Halbwellenstrom zu der Lampe 20 fließen, die dadurch gewöhnlich
mit der halben zulässigen Energie erregt ist. Die Lampe 20 sendet gewöhnlich ein
verhältnismäßig schwaches Lichtbündel 23 gegen den durch Licht aktivierten Schalter
24, wobei die Intensität des Lichtbündels 23 mittels des die Helligkeit einstellenden
Rheostates42 aus einem nachstehend zu beschreibenden Grund etwas geändert werden
kann.
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Der durch Licht aktivierte Schalter 24 steuert einen Relaisstromkreis,
welcher von dem Endanschluß 35 des Transformators 31 über einen Leiter 50, den durch
Licht aktivierten Schalter 24, einen Leiter 51, ein Widerstandsheizelement 52 eines
Zeitverzögerungsrelais 53, welches ein erhitztes Bimetall aufweist, und über den
Leiter 46 zu dem Endanschluß 36 des Transformators 31 verläuft. Wenn der durch Licht
aktivierte Schalter 24 in leitenden Zustand gebracht worden ist, läßt er während
derjenigen Halbperioden Strom hindurchfließen, während welcher der Endanschluß 35
des Transformators 31 mit Bezug auf den Endanschluß 36 positiv ist. Das Heizelement
52 des Relais 53 ist daher mit gleichgerichtetem Halbwellenstrom einer Spannung
von 24 Volt erregt, die zwischen den Transformatorendanschlüssen 35 und 36 vorhanden
ist, was ausreicht, um das Relais 53 zu betätigen. Das Relais 53 kann von bekannter
Art sein, beispielsweise ein erhitztes Bimetall-oder ein elektromagnetisches Relais,
es ist jedoch vorteilhaft ein Zeitverzögerungsrelais, wenn die gesteuerte Einrichtung
einen Kompressor aufweist, bei welchem eine Druckentlastung während einiger Minuten
möglich sein sollte, bevor der Kompressormotor wieder erregt wird. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel weist das Relais 53 Belastungssteuerkontakte 56 auf, die, wenn
sie geschlossen sind, einen Stromkreis schließen, der von der Energieleitung L 1
über einen Leiter 57, die Kontakte 56, einen Leiter 58, den Motorkompressor 14 und
einen Leiter 59 zu der Energieleitung L 2 verläuft.
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Ein zweiter Gleichrichter 60 ist zwischen zwei Verbindungsstellen
61 und 62 geschaltet, von denen die Verbindungsstelle 61 zwischen dem durch Licht
aktivierten Schalter 24 und dem Relais 53, und die Verbindungsstelle 62 zwischen
der Lampe 20 und dem Gleichrichter 45 liegt. Der Gleichrichter 60 ist dem
Gleichrichter
45 entgegengesetzt orientiert, so daß während derjenigen Halbperioden, während welcher
der Gleichrichter 45 den Stromfluß zur Lampe 20 absperrt, und wenn der durch Licht
aktivierte Schalter 24 in leitfähigen Zustand gebracht ist, der Gleichrichter 60
und der durch Licht aktivierte Schalter 24 zusammenarbeiten, um einen gleichgerichteten
Halbwellenstrom mit einer zwischen dem Endanschluß 35 und der mittleren Anzapfstelle
38 vorhandenen Spannung von 12 Volt zu der Lampe 20 fließen zu lassen.
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Dementsprechend wird, wenn der durch Licht aktivierte Schalter 24
sich in leitfähigem Zustand befindet, die Lampe 20 durch gleichgerichteten Vollwellenstrom
von annähernd 12 Volt erregt, wodurch die Intensität des von der Lampe 20 gegen
den Schalter 24 gerichteten Lichtbündels 23 erhöht wird.
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Ein Kondensator 65 ist vorzugsweise zu der Primärwicklung 32 des
Speisetransformators 31 parallel geschaltet, um den durch Licht aktivierten Schalter
24 und die Gleichrichter 45 und 60 vor Ausgleichs-oder Übergangsströme oder -spannungen
zu schützen, die in dem Transformator31 erzeugt werden, wenn der Steuerstromkreis
an- oder abgeschaltet wird.
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Die Einrichtung arbeitet wie folgt: Wird angenommen, daß der Vorratsbehälter
12 leer und der Leitungsschalter 33 offen ist, so befindet sich das Relais 53 in
entregtem Zustand, und der Motorkompressor 14 läuft leer. Bei Schließen des Leitungsschalters
33 und bei Einstellen des Helligkeitsrheostates 42 auf seinen maximalen Widerstand
wird die Lampe 20 durch gleichgerichteten Halbwellenstrom erregt, der während derjenigen
Halbperioden durch den Gleichrichter 45 hindurchtritt, während welcher der Transformatorendanschluß
36 mit Bezug auf die mittlere Anzapfstelle 38 positiv ist. Der Rheostat 42 kann
dann so eingestellt werden, daß die Helligkeit der Lampe 20 zunimmt, bis die Intensität
des Lichtbündels 23 bei Halbwellenerregung bzw. bei Erregung mit halber Energie
ausreichend ist, daß die Lampe 20 den durch Licht aktivierten Schalter 24 in seinen
Strom gleichrichtenden, leitenden Zustand bringt. Die Aktivierung des durch Licht
aktivierten Schalters 24 führt dazu, daß ein zusätzlicher gleichgerichteter Halbwellenstrom
durch die Lampe 20 hindurch gegen den durch Licht aktivierten Schalter 24 und den
Gleichrichter 60 während derjenigen Halbperioden gerichtet wird, während welcher
der Transformatoranschluß 35 mit Bezug auf die mittlere Anzapfstelle 38 positiv
ist. Dementsprechend wird die Erregung der Lampe 20 durch die kombinierten Wirkungen
der Gleichrichter 45 und 60 gemäß der Änderung von gleichgerichtetem Halbwellenstrom
zu gleichgerichtetem Vollwellenstrom erhöht.
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Dadurch wird eine größere Helligkeit der Lampe 20 hervorgerufen,
wodurch die an dem durch Licht aktivierten Schalter 24 einfallende Lichtenergie
und damit das Bestreben des durch Licht aktivierten Schalters 24 erhöht wird, den
aktivierten, d. h. leitenden Zustand beizubehalten.
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Durch die Aktivierung des durch Licht aktivierten -Schalters 24 wird
weiterhin der oben erwähnte Stromkreis über das Heizelement 52 des Relais 53 geschlossen,
wodurch die Kontakte 56 des Relais 53 geschlossen werden, um den Motorkompressor
14 zu erregen und eine Eiserzeugungsperiode der Maschine 10 einzuleiten. Die Eismaschine
10 arbeitet so lange, bis das Eis 13 in dem Behälter 12 sich zu einer Höhe
ansammelt,
auf welcher zufolge das Lichtbündel23 durchsetzenden Eises das an dem durch Licht
aktivierten Schalter 24 einfallende Licht unter dessen Abschaltschwelle fällt, wobei
diese Höhe A des Eises in Fig. 1 durch die obere unterbrochene Linie angedeutet
ist, die merkbar über der die HöheB andeutenden unterbrochenen Linie liegt.
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Zufolge des Unwirksamwerdens des durch Licht aktivierten Schalters
24 wird der über den Gleichrichter 60 durch die Lampe 20 hindurchfließende gleichgerichtete
Halbwellenstrom durchbrochen, wodurch die Lampe 20 nur noch mittels des von dem
Gleichrichter 45 kommenden gleichgerichteten Halbwellenstromes mit halber Energie
erregt wird, so daß die Lampe 20 verdunkelt wird. Gleichzeitig mit der Verdunkelung
der Lampe 20 wird durch das Unterbrechen des Stromflusses durch den durch Licht
aktivierten Schalter 24 das Heizelement 52 des Relais 53 vollständig entregt, wodurch
die Kontakte 56 des Relais 53 geöffnet werden und die Erregung des Motorkompressors
14 und damit die Eiserzeugungsperiode der Eismaschine 10 beendet wird.
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Da die Lampe 20 wiederum mit halber Energie arbeitet und die Intensität
des Lichtbündels 23 verringert ist, verhindert das Vorhandensein von Eis 13 eine
Reaktivierung des durch Licht aktivierten Schalters 24, bis die Höhe des Eises 13
sich durch Entnahme aus dem Behälter 12 oder durch normales Abschmelzen auf eine
untere Höhe gesenkt hat, beispielsweise die durch die unterbrochene Linie angedeutete
Höhe. Zu diesem Zeitpunkt wird der durch Licht aktivierte Schalter 24 wiederum in
leitenden Zustand gebracht, so daß die Helligkeit der Lampe 20 zunimmt und das Relais
53 zum Einleiten einer weiteren Eiserzeugungsperiode erregt wird.
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Da die Helligkeit der Lampe20 nach der Einleitung jeder Eiserzeugungsperiode
zunimmt und bei Beendigung jeder Eiserzeugungsperiode abnimmt, ergibt sich ein merkbarer
Unterschied zwischen der AbschalthöheA und der EinschalthöheB, wodurch ein kurzes
zyklisches Schalten der EismaschinelO zufolge gewöhnlichen Abschmelzens oder der
Entnahme einer kleinen Eismenge verhindert wird, und außerdem erzeugt die Zunahme
und die Abnahme der Helligkeit der Lampe 20 einen konvulsiven bzw. regenerativen
Effekt bei der Einleitung und der Beendigung einer Eiserzeugungsperiode, wodurch
ein Flackern des Lichtes verhindert wird und ein zwangläufiges Arbeiten der Eismaschine
gewährleistet ist.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem
der Steuerstromkreis 30 verwendet wird, um einen Motor-Kompressor einer Kühl- oder
Eiserzeugungseinrichtung zu betätigen, ist das Relais 53 vorzugsweise ein Zeitverzögerungsrelais,
bei welchem eine Erregung von zwei oder drei Minuten erforderlich ist, bevor die
Belastungssteuerkontakte 56 sich schließen, um ein Entlasten des Kompressorteiles
des Motor-Kompressors zu ermöglichen und dadurch eine Beschädigung des Kompres-
sors
für den Fall zu vermeiden, daß der Behälter 12 unmittelbar nach dem zufolge der
Ansammlung des Eises bis zu der Höhe A erfolgenden Abschalten geleert wird.
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Der bei der Erfindung verwendete Steuerstromkreis kann selbstverständlich
dazu verwendet werden, die Ansammlung anderen Materials als Eis zu steuern, und
in denjenigen Fällen, in welchen keine Zeitverzögerung zwischen dem Abschalten und
der Erregung der Belastung erforderlich ist, kann an Stelle des bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel verwendeten Relais 53 ein gewöhnliches magnetisches Relais verwendet
werden.