DE2000332A1 - Steueranordnung - Google Patents

Description

Dr. Ing. E. BERKENFELD · Dipl.-lng. H. BERKEN FELD, Patentanwälte, Köln

Anlage Aktenzeichen

zur Eingabe vom 2. Januar 197ο VJl. Name d. Anm. Thomas Eroadbent & Sons Ltd,

Steueranordnung

Die vorliegende Erfindung betrifft Steueranordnungen und insbesondere Steueranordnungen, um einen schwingenden Körper mit unkonstantem Trägheitsvermögen auf Resonanz zu halten.

Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Steueranordnung, um einen schwingenden Körper mit nichtkonstantem Trägheitsvermögen auf Resonanz zu halten, die folgenden Teile: Einen gewobbelten Frequenzoszillator, mit dessen Ausgangsfrequenz die Schwingungsfrequenz des Körpers bestimmt wird; eine Vorrichtung, die ein Signal liefert, das einen Resonanzzustand des"Körpers anzeigt; und Einrichtungen, die eine Signaländerung feststellen und den Wobbeibereich des Oszillators entsprechend erhöhen, so daß jedes Mal, wenn- die der Resonanz des Körpers entsprechende Frequenz bei aufeinanderfolgenden Durchläufen durchfahren wird, das von dieser Vorrichtung abgegebene Signal den Wobbeibereich des Oszillators herabsetzt, bis ein vorgegebener B Wobbeibereich erreicht ist, der im wesentlichen zentrisch zu der Frequenz liegt, .die der Resonanz des Körpers entspricht.

Der gewobbelte Frequenzoszillator enthält vorzugsweise ein Integrierelement, das abwechselnd während im wesentlichen gleicher Perioden an ein positives und an ein negatives Potential angeschlossen wird, und einen Modulator, dessen Frequenz augenblickLich der Ausgangsspannung des Integrators proportional ist, ;jo daß dieaer während jeder Periode durch einen Frequenzbereich durchgefahren wird.

Die Z'.'itkonstante des Integrierelementer, inb so ausgebildet, daß sie jedes '-Tal abgesenkt wird, wenn das Signal der Vorrichtung größer oder kleiner als ein Standardsignal wird, so daß der Frequenzbereich, der von der Ausgangsspannung des Modulators Β 62/17 0 0 9 8 4 7/0927 _BAD ORIGINAL -1-

durchfahren wird, vergrößert wird.

Der Integrator hat zweckmäßig die Form einer Kapazität, die von dem abwechseln positiven und negativen Potential über eine Fotozelle aufgeladen wird, deren VJiderstand umgekehrt proportional zu der auf sie auffallenden Lichtmenge veränderlich ist. Die Einrichtung, die die Signaländerung feststellt, enthält eine Lampe, die bei Resonanz durch das Signal dunkler wird und die heller wird, wenn man sich vom Resonanzzustand entfernt.

Der Integrator enthält entweder ein induktives Element in Verbindung mit der Fotozelle, wobei die Fotozelle selbst durch einen Thermistor, ein spannungsabhängiges Element, durch ein vom Feld abhängiges Element oder dergleichen ersetzt v/erden kann.

Die das Signal erzeugende Vorrichtung erzeugt zweckemäßig ein Ausgangssignal, das der Amplitude der Schwingungen des Körpers proportional ist. Diese Schwingungen haben bei Resonanz ihre maximale Amplitude und die Ausgangsspannung der Vorrichtung befindet sich damit auf einem Maximum.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält eine Steueranordnung, um einen S schwingenden Körper mit nichtkonstantem Trägheitsvermögen im wesentlichen auf Resonanz zu halten, die folgenden Teile: Eine Vorrichtung, die ein Signal liefert, das proportional zu der Schwincungsamplitude des Körpers ist; eine Vergleichsstufe, die das Signal mit einem Standardsignal vergleicht und die Zeitkonstante eines Intejrrierelementes immer dann herabsetzt, wenn das Signal größer oder kleiner als das Standardsignal wird, wobei der Eingang des Integrierelementes so ausgebildet ist, daß er abwechselnd während im wesentlichen gleicher Perioden an ein positives und an ein negatives Potential angeschlossen wird; einen Modulator, der die Schwin^ungsfrequenz des Körpers steuert und dessen Ausgangsspannunp: der Ausgangs spannung des Integrators augenblicklich proportional ist, r>o daß er während Jeder Periode durch einen Frequenzbereich durchgefahren wird, so daß,

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wenn die der Resonanz des Körpers entsprechende Frequenz durchfahren wird, das von dem Detektor abgegebene Signal zeitweilig so wirkt, daß es die Zeitkonstante des Integrierelementes erhöht, so daß der während aufeinanderfolgender Perioden durchfahrene Frequenzbereich allmählich herabgesetzt wird, bis ein bestimmter Wobbeibereich erreicht ist, der im wesentliehen zentrisch zu der Frequenz liegt, die der Resonanz des Körpers entspricht.

Das Integrierelement enthält eine Kapazität, die ä während gleicher Perioden von einem positiven und einem negativen Potential über eine Fotozelle aufgeladen wird, deren Widerstand umgekehrt proportional zu der auf sie auffallenden Lichtmenge schwankt, wobei die Vergleichsstufe eine Lampe enthält, die dunkler wird, wenn das von der Vorrichtung kommende Signal abnimmt .

Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsformen wird die Erfindung nun weiter beschrieben. Dabei ist:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer schwingenden Schleudertrommel, deren Schwingbewegung durch eine Ausführungsform der B erfindungsgeroäßen Steueranordnung gesteuert wird,

Figur 2 ein Schaltbild eines Teiles der in Figur 1 gezeigten Steueranordnung,

Figur 3 bis Figur Io jeweils ein Schaubild, die in Abhängigkeit von der Zeit jeweils verschiedene Parameter der Steueranordnung zeigen, wie es im folgenden noch genauer beschrieben wird,

Figur 11 eine Darstellung der Schwingungamplitude gegenüber der Frequenz.

i.mir 1 zeigt eine Schleuderzentrifuge bekannter Konstruktion, deren Welle 1 in Lagern 2 und 3 gelarert ist und die an einem iCnde eine sich erweiternde Schleudertrommel k trägt, über einen B 6?/17

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Motor 5 und einen Riementrieb 6, 7 und 8 wird die Welle 1 mit im wesentlichen konstanten Drehmoment angetrieben. Die Schleudertrommel Ί wird über eine Leitung 9 mit Lauge gefüllt.

Ein geschichteter Rotor Io mit ausgeprägten Polen, die nicht dargestellt sind, ist an dem von der Trommel ¹I abgelegenen Ende der Welle 1 an dieser befestigt. Der Rotor Io rotiert in einem gewickelten Ständer 11, der an seinem Umfang mehrere Schlitze aufweist, die eine dreiphasige Erregerwicklung aufnehmen. Diese Wicklung erzeugt ein rotierendes Magnetfeld.

Die Kombination aus Rotor und Stator ist so ausgebildet, daß die Querachse des magnetischen Widerstandes gegenüber der direkten Achse um einen Winkel versetzt ist, der im wesentlichen dem halben Winkelabstand zwischen zwei ausgeprägten Polen des Rotors Io entspricht. Wenn daher der Rotor mit konstanter Geschwindigkeit in einer Richtung und das Statorfeld in der anderen Richtung oder mit einer anderen Geschwindigkeit in der gleichen Richtung rotiert, wird auf den Rotor ein wechselndes Drehmoment ausgeübt, das eine im wesentlichen sinusförmige Drehschwingung des Rotors Io bewirkt, die sich dessen normaler Drehbewegung überlagert.

Die Welle 1 mit dem an einem Ende befestigtem Korb 4 und dem am anderen oder nahe an anderen Ende befestigten Rotor Io stellt eine Anordnung dar, die im Betrieb gedreht wird, in diesem Fall mit w etwa 2oo U/min. Somit sind der Korb mit bekannter Masse und der Rotor ebenfalls mit bekannter Masse durch eine Welle miteinander verbunden, die bei Drehung wie eine Torsionsfeder wirkt. Diese Zusammenstellung aus trägen nassen und aus einer Feder hat eine Resonanzfrequenz, bei der die Amplitude der Drehschwingungen ein Maximum erreicht. Die ei Darstellung in Figur 11, die die Abhängigkeit der Schwingungsamplitude A von der Frequenz F zeigt, zeir.t die maximale Amplitude a^f, die Resonanzfrequenz F^f, bei der diese Amplitude eintritt, und c\en Frequen:;-baeich f, in dem die Maschine arbeitet.

Wenn der Korb und der Rotor in dienen Frequenzboreich f schwingen, d. h. auf oder nahe brJ der Resonanzfrequenz F¹, ist ::iun Aufrecht-

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erhalten der Schwingungen nur eine kleine Erregerkraft nötig. Zum Erzeugen des antreibenden Drehmomentes wird daher auch nur wenig elektrische Energie benötigt.

Die auf diese Weise in der Trommel 4 erzeugten Schwingungen bewirken damit eine Bewegung der in der Lauge enthaltenden Feststoffe in Richtung auf das offene Ende der Trommel und von dort in einen nicht dargestellten Sammelbehälter, der an diesem offenen Ende angeordnet ist. Die Schwingungsamplitude A bestimmt die Geschwindigkeit, mit der die Peststoffe die Trommel verlassen und damit die Zeitspanne, während der ein bestimmtes Feststoffteilchen der Fliehkraft ausgesetzt ist.

Die Amplitude der von dem Korb 4 ausgeführten Schwingungen 1st damit eine wichtige Größe, mit der der Benutzer der Zentrifuge eine bestimmte Abgabegeschwindigkeit einstellen kann,

Aus diesem Grunde ist es sehr erwünscht, die Erregerfrequenz auf einem Wert zu halten, der zur Resonanz der sich drehenden Anordnung führt. Falls die trägen Massen des Korbes und des Rotors konstant bleiben , würde das Problem lediglich darin bestehen, die Erregerfrequenz herauszufinden, bei der sich die Anordnung in Resonanz befindet, und diase Frequenz beizubehalten. In eier Praxis enthält der Korb jedoch eine sich ständig ändernde ."!enge von Lauge oder Inhalt, was zu dem Ergebnis führt, daß sich die träge Masse des Korbes ständig ändert oder in bezug auf die Zelt mindestens nicht konstant ist.

Bei einen Ansteigende» der wirksamen tränen Masse des Korbes :;inkt die Resonanzfrequenz des Syrsteino. Falls die W wirksame träft· -Iarsne des Korbes Im umgekehrten Fall abnimmt, z.B. infolge ulnor ß.'.nnhum der 2uf luß^erjehwInrllp-keLt an Lauge, steigt die I.'oüomm',:frequenz (Uns Systems. Falls die Rosnnanzfrequenz riLedrl {■■;«!· wird und faLLß die Erreßerfroquenz und rlle züge führ te [,Uli;Um;', korifjtarit bleiben, worden file uohwlngungsampLltuden η ic'ir· Lr^CT a Ln f'Hr don Fall, in dem die Hrror.erfrequenz der tieiionnnzfrequenz des Systems entspricht. Dies ist natürlich sehr B 62/17 -5-

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unerwünscht, da die Abgabegeschwindigkeit dann unter den Sollwert fällt.

In diesem Fall liegt die Funktion der Steueranordnung darin, die Erregerfrequenz auf einem Wert zu halten, die einen Betrieb der sich drehenden Anordnung auf oder nahe an Resonanz sicherstellt, d. h. innerhalb des Frequenzbandes f. Dabei gilt dies innerhalb von Grenzen unabhängig von der sich ändernden wirksamen trägen Masse des Korbes, die ihrerseits auf Änderungen der Zuströmgeschwindigkeit der Lauge zurückzuführen ist.

Figur 1 zeigt diesen Vorgang schematisch.. Der Detektor 12 bildet ein Signal, dessen Amplitude von der Schwingungamplitude des Rotors Io abhängt. Dieses Signal wird in einer Steuerschaltung 13 analysiert. Der Leistungsquelle I¹J der Erregerwicklung des Stators wird darauf ein weiteres Signal zugeführt, das die Erregerfrequenz berichtigt und auf einen Wert bringt, der wieder zur Resonanz der Anordnung führt.

Die Konstruktion der verschiedenen Teile der Steueranordnung wird nun im einzelnen beschrieben.

Der Detektor 12 hat die Form eines Generators, (drag cup generator), der auf die Änderung der Geschwindigkeit anspricht. Läuft die Welle 1 mit konstanter Winkelgeschwindigkeit ohne Schwingbewegung um, sind die Änderung der Geschwindigkeit und die Ausgangsspannung des Generators,der im folgenden Schwingungsübertrager genannt wird, ebenfalls Null. Schwingt der Körper auf Resonanzfrequenz und hat die Schuingungsamplitude ihr Maximum erreicht, so hat auch dLe Änderung der Geschwindigkeit ihr Maximum erreicht. In dLesern Zustand hat die Ausgangsspannung des Schv/lngungsübertragers el non großen Viert In Form eLner großen Amplitude erreicht und hat Im allgemeinen Sinus Torrn, Fall ü die Schwingungen Jedoch von der Resonanzfrequenz abweichen, fillLt die AmpLltude der Ausgang3spn.nnung dea. Schwlnßunpsübertrarors stark ab,

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Das in Figur 2 der Zeichnungen gezeigte Schaltbild zeigt die Bauteile des Kastens 13 aus Figur 1. Diese Schaltung liegt zwischen einer Leitung, die negatives Potential zuführt, und •einer Leitung, die positives Potential zuführt.

Die Ausgangsspannung des Schwingungsübertragers 12 wird unmittelbar einer Emitterfolgestufe 15 zugeführt. Die Ausgangsspannung der Emitterfolgestufe 15 wird in einer üblichen Verstärkerstufe l6 verstärkt und über einen Kondensator 17 einem Spitzenspannungsmesser 18 zugeführt. In diesem Spitzenspannungsmesser 18 werden die negativen Halbwellen der Eingangsspannung durch eine Diode 19 weggeschnitten, während die positiven Halbwellen durch eine Diode 3Lo gleichgerichtet werden, die mit der Diode 19 in Reihe liegt. Die Diode 2o lädt einen Kondensator 21 auf. Die gleichgerichtete Ausgangsspannung des Spitzenvoltmeters 18 wird auf eine Emitterfolgestufe 22 gegeben und in einem gewöhnlichen Verstärker 23 verstärkt. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 23 wird einem Eingang eines DifferentialVerstärkers 24 zugeführt. Der andere Eingang dieses Verstärkers wird auf einer festen Spannung gehalten, die durch ein voreingestelltes Potentiometer 25 bestimmt wird. Am Ausgang des Differentialverstärkers 24 liegt eine Lampe 26, FaHs die von dem Verstärker 23 zugeführte Spannung gleich der voreingestellten Spannung des Potentiometers

25 ist, fließt kein oder nur ein geringer Strom durch die Lampe

26 und diese ißt dunkel. Falls sich die von dem Verstärker 23 zugeführte Spannung jedoch von der voreingestellten Spannung des Potentiometers 25 unterscheidet, fließt ein stärkerer Strom durch die Larpe 26 und diese leuchtet auf. Die Lampe 26 leuchtet dabei unabhängig davon auf, ob die Ausgangsspannung des Verstärkere 23 größer oder kleiner als die Spannung des Potentiometers 25 ist.

Die Lampe 26 wirkt mit einer Fotozelle 27 zusammen. Der Widerstand dieser Fotozelle ändert .sich umgekehrt proportional zu der auf sie auffahrenden Lichtnenne, d. h. zu der Helligkeit der

ame Γ 6. Mit einem Pol ist die Fotozelle 27 an den Ausgang eines elektronischen Schalters 28 mit fester Frequenz angeschlossen, der während f-loi^-er Zeitperioden gleiche Werte positiver und nepativer Spannungen liefert.

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Der elektronische Schalter 28 ist ein üblicher astabiljTer Multivibrator 29. Der eine Ausgang des Multivibrators ist an eine negative Spannungsschiene 3o und der andere Ausgang ist an eine positive SpannunfTsschiene 31 angeschlossen. Zweckmäßig beträgt die Periode des Multivibrators 29 etwa eine Sekunde. Die Wellenform der Ausgangsspannung des Schalters 28 ist im gesamten Betrieb konstant und wird in Figur 6 der Zeichnungen dargestellt.

Mit ihrem anderen Pol ist die Fotozelle 27 sowohl an einen Kondensator 32 wie auch an den Eingang einer üblichen Emitterfolgestufe t 33 angeschlossen. Mit seinem anderen Ende liegt der Kondensator 32 über einen Widerstand 3²J an der negativen und über einen gleichen Widerstand 35 an der positiven Spannungsschiene. Die Bauteile, die die Fotozelle 27, den Kondensator 32 und die Widerstände 3^ und 35 bilden, v/erden aus Gründen der Zweckmäßigkeit "varislope integrator" genannt. Mit ihrem Ausgang ist die Emitterfolgestufe 33 über einen Widerstand t 36 an die Basis eines P-M-P Transistors 37 angeschlossen, dessen Emitter an die positive Spannungsschiene und dessen Kollektor über einen veränderlichen Widerstand und einen Kondensator ^o an die negative Spannungsschiene angeschlossen ist. Die Verbindungsstelle zwischen den Widerstand 38 und dem Kondensator 4o liegt an der Basis eines Flächentransistors 39.Mit der Ausgangsspannung diesen Transistors wird die Erregerfrequenz der Statorwicklunp beslii.rit Dieser letztere Tel] der Schaltung wirkt als Modulator. Der Kondensator ^l\o HUiI η Ich über den Widerstand 38 auf. I3ei einer bestimmten "pannurr zündet der Flächentransistor 39 und an seine"· Ausgang erscheint ein Impuls. Gleichzeitig wird der Kondensator ^o entladen. Wenn dann der fltrorfluP durch den Widerstand ;,Ή •ansteigt, steigt die Geschwind! M.ei 1., ni 1 der sich der Kond(?ns-a<M· auflädt. Die Zeitspanne zwischen zwei Aur-panj-Ginpul sen nirnit <κ;-nit ab. Damit wird eine /\us!-an<-:-r,nannunn erzielt, deren a I;\\<enblieksfrequenz 'ien durch den Widerni ;>n l 3Γ fliefenden K Lade ."I: · proportional ist und dar.iit der rpnni'.ui'.r de:.· Konden:;ators 3;¹ .u dessen an die Fctozol Ie ,?7 angeschl <:;-r,enem l'.nde.

Die /iusranrsimj.u 1 :·,«; des FlTtdientransi stors 39 werden von <?iner nicht darrestel 11 ( η 1 o>:i sclicn fcha 1 tun«-; überset ::1 , Pie K v.v «Uj U

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Spannung dient zum Betätigen einer Anzahl von Thyristor-Zündschaltungen. Diese Schaltungen liefern das dreiphasige rotierende Feld des Stators. Die Erregerfrequenz ist proportional zu der Ausgangsfrequenz des Transistors 39.

Die vorstehend beschriebene Steueranordnung arbeitet wie folgt. Im Ruhezustand, wenn z. B. keine Lauge zugeführt wird,(s. Fig. 3) und sich die rotierende Anordnung auf Resonanz befindet, gibt der übertrager 12 eine hohe Spannung ab. Dies ergibt sich bei einer Betrachtung der linken Hälfte von Figur ¹U Damit tritt auch am Ausgang des Verstärkers 23 eine hohe Spannung auf, die dem Differentialverstärker 2k zugeführt wird. Das Potentiometer ist so eingestellt, daß die Lampe 26 in diesem Zustand dunkel, aber nicht ausgeschaltet ist (s. Figur 5).

Bei dunkler Lampe ist der Widerstand der Fotozelle 27 sehr hoch. Die^ Fotozelle 27, die mit dem Kondensator 32 in Reihe liegt, wird abwechselnd-jeweils für eine halbe Sekunde an die positive und an die negative Spannungsschiene angeschlossen. Während einer halben Sekunde wird der Kondensator 32 daher in einer Richtung und während der nächsten halben Sekunde in der anderen Richtung aufgeladen. In der nächsten halben Sekunde lädt er sich wieder in der ersten Richtung auf usw. Bei hohem Widerstand der Fotozelle 27 liegt die Ladekurve sehr niedrig. Tn Figur 7 1st dleij ganz links zu sehen. Figur 7 zeigt hler die Spannung am £inp;anp; der Emitterfolgestufe 3 3.

Jede '■■'pc'i.rmurin; auf den nach oben odor nach unten verlaufenden Abschnitten der Ladekurvo führt au einem proportionalen Strom im Widerstand J'? und damit au einer proportionalen Aiuigangs- t;nz am Transistor ;9. Wenn damit die Spannung am

iator 2'f von einem niedrigem zu einem hohen Wert ansteigt, falls tie Fotozelle an die positive Spannurins schiene angeschlossen IrJt₁ stellt fHfc Frequenz der Ausgangs impulse den Transistors y) von HJnera nlädr-L'/in mif ^ inen hohen Wart an, Fällt, die r.punriur den Kond^niatoru Yl während der /,weiten Hälfte dc?r Lade■-kurv·;, /iüiin die Fot.oael.le 2'( an die negative Spannungsrjchiene anp:eachlonsen 1st, auf einen niedrigen Wert ab, sinkt die Frequenz

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erneut auf den niedrigen Wert zurück. 2 0UUoo2

Das heißt, daß die Ausgangsfrequenz einmal pro Sekunde durch ein Frequenzband durchläuft. Die Resonanzfrequenz der rotierenden Anordnung liegt in diesem Frequenzband. Im Ruhezustand sind die Ladekurven sehr flach. Wie Figur 9 zeigt, wird auch nur ein sehr schmales Frequenzband durchfahren, wobei der Abstand zwischen den Vertikallinien die Frequenz angibt. Das heißt, daß die Linien bei hohen Frequenzen enger aneinander liegen.

Wenn nun dem Korb ständig Lauge zugeführt und angenommen wird, daß die Zufuhrgeschwindigkeit konstant ist, nimmt die Schwingungsamplitude infolge der höheren Masse des Korbes ab. Damit verringert sich auch die Resonanzfrequenz des rotierenden Systems.

Figur 4 zeigt nun eine viel geringere Ausgangsspannung des , Übertragers 12. An einer Seite des DifferentialverstMrkers 2*1 erscheint damit eine v/elt geringere Spannung und die Lampe leuchtet hell auf (Figur 5).

Wie die Schaubilder zeigen, scheint dieses plötzliche Aufleuchten der Lampe mit einer Zustandsänderung des Schalters zusammenzufallen. Tatsächlich könnte dies Jedoch zu jedem Zeitpunkt stattfinden. Beim Aufleuchten der Lampe nimmt der Widerstand der Fotozelle 27 stark ab und die Ladekurve ändert ihre Form, wie dies bei Ho in Figur 7 gezeigt wird. Die Ausgangsfrequenz ties Flächentransistors 39 steigt daher nach oben an. In dienern Fall hat sLch die tr'!ge Masse des rotierenden Körpers erhöht, so daß die Resonanzfrequenz auf einen niedrigen Wert abfällt. Beim Ans tollen bLr. auf eine höhere Frequenz wird !Ie Resonanzfrequenz nicht durchlaufen. Am Punkt 'U ändert sich Jedoch die Polarität des Ladeströmes und die Auagangsspannuritf läuft auf einen Wert zu, der viel niedriger al3 der für die Resonanz erforderliche Wert 1st.

In den.lenlpi'in ZeiLtiUfrnibllck, In dem tile Ausgangs frequenz ;it der neuen Resonanzfrequenz des rotierenden Körpers (2. ü. ί ...ι ^t l\2 ) zusammenfällt, entsteht am übertrager ein AusganpasignaJ ,

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das zu einer zeitweiligen Verdunkelung der Lampe 26 führt. Dies führt zu einem vorübergehenden Anstieg des Widerstandes der Fotozelle 27. Dies verringert die Neigung der Ladekurve für den übrigen Zeitraum dieser Periode. Das heißt, daß die Breite des durchfahrenen Frequenzbandes etwas geringer als bei der vorhergehenden Periode ist.

Die Polarität ändert sich dann und die Frequenz läuft von ihrem neuen Btrginnpunkt wieder nach oben. Am Punkt 43 durchläuft sie wieder die Sollfrequenz. Am übertrager entsteht ein weiteres Signal. Dieses bewirkt eine weitere Herabsetzung der Neigung der Ladekurve und eine Herabsetzung des durchfahrenen Frequenzbandes.

Diese Herabsetzung des Frequenzbandes setzt sich über mehrere aufeinander folgende Perioden fort, bis das System nach mehreren Perloden um die neue Resonanzfrequenz / f2 (siehe Figur 8) schwingt. Figur 8 ist ein Schaubild und zeigt die Änderung der Ausgangsfrequenz in Abhängigkeit von der Zeit. Figur 8 zeigt weiter, daß die -Aus gangs frequenz niemals genau auf der Resonanzfrequenz verbleibt, sondern im Ruhezustand ständig in einen kleinen Bereich über sie hin-und herwandert.

Figur Io sei pt die Amplitude der Schwingungen des Korbes, Figur Io zeigt weiter, wie die Amplitude der Schwingungen beträchtlich abfällt, .wenn der Korb z. B. mit Lauge belastet wird.

In der Praxis ändert sich die Einlaufgeschwindigkeit der Lauge natürlich ständig. Damit ändert sich natürlich auch die Resonanzfrequena der rotierenden Anordnung ständig. Die Betriebsweise ist jedoch identisch mit der oben beschriebenen Betriebsweise, da das System zu jedem Zeitpunkt die zu diesem Zeitpunkt herrschende; Resonanzfrequenz -des rotierenden Körpers annehmen will.

En sei bemerkt, daß die Steueranordnunr die Ausgangs frequenz auf -Kin j en igen Vier υ zurückbringt, dar für die Resonanz des Körpers unabh.'ingip ν davon erforderlich JhL, ob die hierfür erforderliche

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Frequenz größer oder kleiner als die gerade herrschende Frequenz ist. Falls die erforderliche Frequenz größer als die gerade herrschende Frequenz Ist, liegt die erforderliche Frequenz in dem Bereich, der von der ersten vollen ins Positive gehenden Ladewelle durchfahren wird. Falls die erforderliche Frequenz unter der gerade herrschenden Frequenz liegt, so liegt die erforderliche Frequenz in dem Bereich, der von der ersten vollen ins Negative gehenden Ladewelle durchfahren wird. Anschließend wird sie bei jeder Welle durchfahren, bis sich der Schwingungsbereich bis auf diesen Wert herabgesetzt hat., falls sich die erforderliche Frequenz nicht wieder ändert.

In einer anderen Ausführungsform wird die Erregerfrequenz konstant gehalten. Die Steuerschaltung gemäß Figur 2 wird so abgeändert, daß eine veränderliche Gleichspannungsamplitude entsteht, mit der eine auf der Welle 1 sitzende elektromagnetische Bremse betätigt wird. Falls dann die Schwingungsamplitude des rotierenden Systems sinkt, Bird die Welle durch die Steueranordnung entweder abgebremst oder freigegeben, so daß die Winkelgeschwindigkeit der Welle auf denjenigen Viert zurückgeführt wird, der für die Resonanz der Anordnung erforderlich ist.

P a t e η t an s ρ r üc he;

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Claims (9)

1. Dr. Ing. E. BERKENFELD · Dipl.-lng. H. BERKENFELD, Patentanwälte, Köln

   Anlage Aktenzeichen

   zur Eingabe vom 2. Januar 197o Wi. Name d. Anm. Thomas Broadbent & Sons Ltd.

   Patentansprüche

   Ll)J Steueranordnung, um einen S schwingenden Körper mit nichtkonstanter träger Masse auf Resonanz zu halten, gekennzeichnet durch

   einen gewobbelten Frequenzoszillator (27 - ¹Jo), mit dessen Ausgangsfrequenz die Schwingungsfrequenz des Körpers (1,4) ermittelt wird, eine Vorrichtung (12), die ein Signal liefert, das iaden Resonanzzustand des Körpers (1,4) anzeigt, und einen Detektor (24), der eine Signaländerung feststellt und den von dem Oszillator (27 - 4o) durchfahrenen Frequenzbereich entsprechend erhöht, so daß Jedes Mal, wenn die der Resonanz des Körpers (1,4) entsprechende Frequenz während der aufeinander folgenden Zyklen durchfahren wird, das von der Vorrichtung (12) abgegebene Signal den Frequenzbereich des Oszillators (27 - 4o) herabsetzt, bis ein bestimmter Frequenzbereich, der im wesentlichen zentrisch zu der der Resonanz des Körpers (1,4) entsprechenden Frequenz liegt, erreicht worden ist,
2. 2) Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gewobbelte Frequenzoszillator (27,4o) ein Integrlerelement (27, 32, 34, 35) enthält, das abwechselnd während im wesentlichen gleicher Perioden an ein positives und an ein negatives Potential angeschlossen wird, und einen Modulator (36 - 4o), dessen Augenblicksfrequenz der Ausgangsspannung des Integrators (27, 32, 34, 35) proportional ist, so daß er während jeder Periode einen Frequenzbereich durchfährt,
3. 3) Steueranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, d-iß die Zeltkonsfcante des Integrierelementes (27,32, 34,35) p.euenkt wird, wenn da3 von der Vorrichtung (12) abge-

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   gebene Signal größer oder kleiner als ein Standardsignal wird, so daß der von der Ausgangsspannung des Modulators (36 - ¹Io) durchfahrene Frequenzbereich erhöht wird.
4. 4) Steueranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Integrierelement (27, 32, 34, 35) einen Kondensator (32) enthält, der während abwechselnder Perioden positiven und negativen Potentials über eine Fotozelle (27) geladen wird, deren Widerstand umgekehrt proportional zu der auf sie auffallenden Lichtmenge veränderlich ist, und der Detektor (24), der die Signaländerung feststellt, eine Lampe (26) enthält, die bei Resonanz durch das Signal abgedunkelt und bei Abweichen von der Resonanz aufgehellt wird.
5. 5) Steueranordnung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die das Signal erzeugende Vorrichtung (12) ein Ausgangssignal erzeugt, das proportional zu der Amplitude der Schwingungen des Körpers (1,4) ist, so daß die Ausgangespannung der Vorrichtung (12) bei Resonanz des Körpers (1,4) ein Maximum wird und die Schwingungsamplituden dann ebenfalls ihr Maximum erreichen.
6. 6) Steueranordnung, um einen 8 schwingenden Körper von unkonstanter Masse im wesentlichen auf Resonanz zu halten, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (12), die ein der Schwingungs· amplitude des Körpers (1,4) proportionales Signal liefert, eine Vergleichsvorrichtung, die dieses Signal mit einem Standardsignal vergleicht und die Zeitkonstante eines Integrierelementes (27>32,34,35) immer dann absenkt, wenn dieses Signal größer oder krfleiner als das Standardsignal wird, wobei der Eingang des Integrierelementes (27, 32, 34, 35) abwechselnd während im wesentlichen gleicher Perioden an positives und negatives Potential angeschlossen wird, und ein Modulator (36 - 4o) die Schwingungsfrequenz des Körpers steuert und dessen Ais gangs frequenz der Ausgangsspannung des Integrators (27,32,34,35) proportional ist, so daß er während Jeder Periode durch einen Frequenzbereich durchfährt, so daß das von der Vorrichtung (12) abgegebene Signal, wenn die der Resonanz des Körpere e (1,4) D 62/17 -14-

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   entsprechende Frequenz durchfahren wird, die Zeitkonstante des Integrierelementes (27, 32, 3¹I, 35) zeitweilig erhöht, so daß der Frequenzbereich, der während aufeinander folgender Perioden durchfahren wird, allmählich herabgesetzt wird, bis ein vorgegebener Frequenzbereich erreicht ist, der im wesentlichen zentrisch zu derjenigen Frequenz liegt, die der Resonanz des Körpers (1,¹I) entspricht.
7. 7> Steueranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Integrierelement (27, 32, 3¹J, 35) ein Kondensator (32) ist, der während gleicher Perioden positiven und negativen Potentials durch eine Fotozelle (27) aufgealden wird, wä deren Viiderstand umgekehrt proportional zu der auf ä sie auffallenden Lichtmenge veränderlich ist, und die Vergleichsvorrichtung (2¹J) eine Lampe (26) enthält, die bei Abnehmen des von der Vorrichtung (12) abgegebenen Signals dunkler wird.
8. 8) Steueranordnung nah Anspruch 1 bis I₃ dadurch gekennzeichnet, daß der schwingende Körper (1,¹I) eine Schleudertrommel ist.
9. 9) Steueranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleudertrommel eine sich drehende Vielle (1) aufweist, die an einen Ende einen Schleuderkorb (¹I) trägt und am anderen Ende der Welle (1) ein Rotor (lo) mit ausgeprägten Polen vorgesehen ist, der sich in einem gewickelten Stator dreht, der ein rotierendes Magnetfeld mit einer Frequenz erzeugt, die durch den gewobbelten Frequenzoszillator bestimmt wird, und der Stator(ll) so konstruiert ist, daß ein wechselndes auf den Rotor (lo) einwirkendes Drehmoment erzeugt wird, das zu einer im wesentlichen S sinusförmigen Drehschwingung des Rotors (lo) führt, die dessen normaler Drehbewegung überlagert ist.

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