DE2554383A1

DE2554383A1 - Temperatursteuervorrichtung und verfahren zur temperatursteuerung

Info

Publication number: DE2554383A1
Application number: DE19752554383
Authority: DE
Inventors: Arnold Gordon Bowles; Donald Eli Witkin
Original assignee: National Forge Co
Current assignee: National Forge Co
Priority date: 1974-12-26
Filing date: 1975-12-03
Publication date: 1976-07-08
Also published as: FR2296216A1; BE836939A; BR7508553A; US3922527A; JPS5192988A; US4066868A

Description

NATIONAL FORGE COMPANY, Irvine, Warren County, Pennsylvania, USA

Temperatursteuervorriehtung und Verfahren zur Temperatursteueruna

Die Erfindung betrifft eine Temperatursteuervorrichtung und ein Verfahren sowie insbesondere eine Temperatursteuervorrichtung und Verfahren zur Verwendung in Verbindung mit vielgliedrigen, in temperativer Wechselwirkung miteinander stehenden Anlagen, die eine große, thermische Masse aufweisen und in denen die Temperaturfühlvorrichtungen genügend weit von der Heizquelle entfernt angeordnet sind, so daß eine ausgeprägte Zeitverzögerung zwischen dem Zeitpunkt an dem die Wärme eingegeben wird und dem Zeitpunkt, wenn diese zuerst durch die Fühlvorrichtung wahrgenommen oder angezeigt wird, gegeben ist.

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Temperatureteuervorrichtungen und Verfahren dafür sind allgemein bekannt. Üblicherweise werden dabei ein oder mehrere Temperaturmeßfühler verwendet, deren Ausgänge auf einen elektrischen Steuerkreislauf gegeben werden, der die Ausgänge der Fühler mit einem vorbestimmten Wert vergleicht. Als Ergebnis dieses Vergleichs wird mehr oder weniger Energie auf einen mit • dem Temperaturmeßfühler verbundenen Temperaturelement gegeben. Mehrere verschiedene Arten von Temperatursteuerkreisen und Meßfühlern sind für eine Vielzahl von Anwendungen im Handel verfügbar.

In den Fällen aber, bei denen die Temperatursteuervorrichtung zur Steuerung der Temperaturen von zumindest zwei verschiedenen Stellen im selben System verwendet wird, erwachsen verschiedene Schwierigkeiten. Als erstes können sich,- wo zumindest ein Regler mit jeder Stelle verbunden ist, diese Regler gegenseitig beeinflussen. Auf diese Weise beeinflußt ein Anwachsen der Wärmeenergie an einer Systemstelle das Betriebsverhalten eines Reglers an einer anderen Systemstelle. Obwohl dies in die Temperatursteuervorrichtung eine zusätzliche Komplexität einbringt, hält in den meisten Fällen die im Handel verfügbare Vorrichtung die richtige Temperatursteuerung aufrecht und bewirkt das Mehrfachsteuersystem die richtige Temperaturverteilung und Steuerung.

In bestimmten Fällen sind jedoch die im Handel verfügbaren Systeme ungenügend, z. B. dort, wo die Temperatursteuerung in einem Hochdruckkessel für das Wachstum hochqualitativer Quarzkristalle verwendet wird. In dem speziellen Quarzwachstumverfahren ist der Druckkessel in oiiere und untere Abschnitte unterteilt. Im unteren Abschnitt wird eine gesättigte Quarzlösung aufrechterhalten. Im oberen Abschnitt des Kessels werden in die Quarzlösung Keimkristalle, auf die sich der Quarz ablagert, gegeben. Die gesättigte Quarzlösung bewegt sich durch Konvektion in den oberen Abschnitt. Dadurch wird die Lösung übersättigt, was die

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Quarzablagerung auf den Keimkristallen verursacht. Die beiden kritischsten Temperaturparameter', die das Wachstum hochqualitativer Kristalle beeinflussen, sind die Temperatur im oberen Abschnitt des Kessels (Wachstumszone) und der Temperaturunterschied zwischen oberen und unteren Kesselabschnitten. Da der Wachstumsprozeß einen bedeutenden inneren Wärmeübergang vom .unteren zum oberen Abschnitt mit sich bringt, da sich die gesättigte Flüssigkeit nach oben bewegt, resultiert daraus für die im Handel verfügbaren Steuersysteme ein unerträgliches Maß an gegenseitiger Beeinflussung zwischen den im oberen und unteren Abschnitt auf die Temperatur einwirkenden Regelglieder.

Eine zusätzliche Schwierigkeit im Quarzwachstumsprozeß ist das extrem langsame Ansprechen des thermodynamisehen Systems. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Temperaturmeßfühler entlang der Mittelachse des Kessels in die Flüssigkeit gegeben werden, welches aber die bevorzugte Temperaturmeßstelle ist, da dort die tatsächlichen Temperaturen vorherrschen, die auf den Prozeß einwirken. Die Zeit für einen Zyklus dieses Systems, die von der "Kesselkonstruktion abhängig ist, kann bis zu 24 oder 48 Stunden betragen. Unter diesen Umständen ist die benötigte Zeit bei Verwendung käuflicher Systeme ohne manuelles Eingreifen zur Erreichung eines stabilen Gleichgewichts untragbar, da die dabei entstehenden Kristalle nicht von genügend hoher Qualität sind.

Das entstehende Kristall ist unakzeptabel, da sich das Kristall fortwährend von der Lösung ablagert, während der Temperaturregler versucht, das Gleichgewicht herzustellen. Da sich die Temperatur ändert, so ändert sich auch die Qualität und der Aufbau des Kristalls. "Um das Problem der langen Zykluszeiten zu lösen, wird der Stellfaktor des Temperaturregelgliedes auf einen Wert herabgesetzt, der der langen Zykluszeit oder der thermischen Zeitverzögerung entspricht. Dies ist eine Funktion

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sowohl der Meßfühlerlage als auch der thermischen Masse. Zusatzlich zur Herabsetzung des Regelstellfaktors, haben diese Regelglieder oft eine Rückstelleigenschaft, die nach Meinung der Anmelder die Steuerschwierigkeit weiter vergrößert. Dazu ist dann ein manuelles Eingreifen zur Nachstellung des Reglers erforderlich, um die Zeit zu vermindern, die zur Erzie-.lung des Gleichgewichts benötigt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, in einem Temperatursteuersystem, in dem die Temperaturregelglieder sich gegenseitig beeinflussen und ein langsames thermodynamisches Ansprechen vorherrscht, eine Temperatursteuervorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung eines Temperaturunterschiedes zwischen zumindest zwei Systemstellen zu schaffen, das, wenn notwendig, in einem Mini- <mum an Zeit automatisch Gleichgewichtsbedingungen herstellt.

Insbesondere soll nach Maßgabe der Erfindung eine Temperatursteuervorrichtung zur Steuerung einer Temperaturdifferenz

/.wischen zumindest zwei Stellen in einem System geschaffen werden, gekennzeichnet durch einen ersten Temperaturmeßfühler an einer ersten Stelle und einen zweiten Temperaturmeßfühler an einer zweiten Stelle, die die Ausgangsgrößen für eine Temperaturanzeige abgeben, durch Temperaturregelglieder, die in Reaktion auf die Ausgangsgrößen der beiden ersten und zweiten Temperaturmeßfühler ein Ausgangssignal geben, durch Triebglieder, die in Reaktion auf das Ausgangssignal der Temperatur— regelglieder einen ersten regelbaren'Energiebetrag auf ein erstes mit der ersten Stelle verbundenes Heizelement und einen zweiten regelbaren Energiebetrag auf ein zweites mit der zweiten Stelle verbundenes Heizelement geben, sowie durch Triebglieder, die im wesentlichen unabhängig von der Ausgangssignalgröße der Temperaturregelglieder einen Gesamtenergiebetrag auf das erste und zweite Heizelement geben.

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In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Temperaturmeßglieder Thermoelemente und das Temperaturregelglied spricht auf den zwischen einer ersten und zweiten Stelle angezeigten Temperaturunterschied an. Zusätzlich ist die Ausgangsgröße eines jeden Triebgliedes proportional zum Ausgangssignal des Regelgliedes- Es ist weiter vorteilhaft den auf die Heizelemente gegebenen Gesamtenergiebetrag konstant zu halten.

Ein weiterer Askpekt der beanspruchten Erfindung betrifft zwei zusätzliche Temperaturregelglieder, von denen jedes auf die Temperatur in einem System mit langer Zeitverzögerung oder langer Zykluszeit anspricht. Das erste Regelglied ist so eingestellt, daß sein Einstellwert vom oberen Rand seines Proportionalbereiches weggesetzt ist, das ist, wo die durch ein Triebglied auf dessen daran angeschlossenes Heizelement gegebene Energie deutlich unter ihrem Maximalwert liegt. Um einen -großen Energiebetrag aufzubringen, arbeitet das zweite Temperaturregelglied mit seinem angeschlossenen Triebglied, solange, bis die Temperatur über ein vorbestimmtes Maß hinausgeht, von dem ab die Energieabgabe verringert wird. In vorteilhafter Weise arbeitet der erste der beiden zusätzlichen Regelglieder mit einem hohen Vergrößerungsfaktor und ohne Rückstellung. Auf diese Weise wird mit minimalem Überschwingen der Gleichgewichtszustand relativ schnell erreicht.

Die drei oben beschriebenen Regelglieder sind in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorteilhaft kombiniert. Eine Anlage dieser Art wird nachfolgend beschrieben. In dem Fall,.bei dem die Temperaturregelvorrichtung an einem Druckkessel mit einer hochfesten Kammer, die durch eine Zwischenwand in obere und untere Abschnitte geteilt wird, verwendet wird, weist die Erfindung weiter obere und untere Isolierwän-

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de auf, die nach außen in einem Abstand von den eingeschlossenen oberen und unteren Abschnitten der Kammer angeordnet sind. ,Die obere Isolierwand ist so konstruiert, daß sie grössere Wärmeverluste bewirkt als normalerweise zu erwarten ist, da Zuglöcher, durch die die Wärme entweichen kann, vorgesehen sind und die oberen Isolierwände eine geringere Dicke als die unteren Isolierwände aufweisen.

Das Verfahren zur Temperatursteuerung an zwei Stellen eines in Wechselwirkung stehenden Systems, umfaßt die Temperaturregistrierung an einer ersten und zweiten Stelle, die Abgabe einer Ausgangsleistung an die Heizelemente aufgrund der
Differenz zwischen den angezeigten Temperaturen und die Aufrechterhaltung einer im wesentlichen konstanten Gesamtenergie, die auf die Heizelemente gegeben wird.

Das erfjLndungsgemäße Verfahren kann auch zur Temperaturregistrierung in einem System mit einer wesentlichen Zeitverzögerung verwendet werden, indem Energie aufgrund der angezeigten Temperatur auf zwei Heizelemente gegeben wird. Die
in ein Heizelement eingegebene Energie wird bei einer vorbestimmten Temperaturanzeige vermindert und die in das andere Heizelement eingegebene Energie so gesteuert, daß die Energieeingabe bei der Gleichgewichtstemperatur minimal ist.

Vorteilhaft können diese Verfahren in einem kombinierten System zur Temperatursteuerung an zwei Stellen eines in Wechselwirkung stehenden Systems sowie, um ein System mit einer langen thermischen;.=Zeitverzögerung auf eine Gleichgewichtstemperatur zu bringen, verwendet werden.

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Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt eines Druckkessels, der in Verbindung mit der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung betrieben wird,

Fig. 2 ein schematisches Blockbild des elektrischen Kreislaufes nach Maßgabe der Erfindung und

Fig. 3A, 3B und 3C

ein elektrisches Schaltbild einer Regelvorrichtung gem. der Erfindung.

Die Temperaturregelvorrichtung und das Verfahren zur Temperaturregelung der vorliegenden Erfindung wird insbesondere vorteilhaft zur Regulierung der Temperaturverteilung in einem Hochdruckkessel 10, in dem Quarzkristalle wachsen sollen, verwendet . Der Hochdruckkessel 10 nach Fig. 1 hat eine zylindrische, dicke Wand 12, die vorzugsweise aus Stahl ist und eine zylindrische Kammer 14 einschließt. Die zylindrische Wand 12 ist an drei Seiten durch eine untere isolierende Wand 16 und eine obere isolierende Wand 18, die an der Spitze einen isolierenden Abschnitt 19 aufweist, umgeben. In dieser Ausführungsform sind die isolierenden Wandschichten konform zur Außenwand 12 ausgebildet und in einem Abstand dazu angeordnet und an der Außenseite mit einer dünnen Aluminiuraabstützung 20 und an der Innenseite mit einer dickeren Stahlabstützung 22 versehen. Aus den nachfolgend angegebenen Gründen ist die untere Isolierwand 16 dicker als die obere Isolierwand 18 ausgebildet. Eine untere Luftkammer 24 und eine obere Luftkammer 26 sind zwischen einer dicken Wand 12 und den jeweiligen Isolierschichten 16 und 18 vorgesehen. Gebläse 28 und 30, die in vorteilhafter Weise als Zentrifugalgebläse

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ausgebildet sind, sind zur Kühlung des Außenbereichs der dikken Wand 12 jeweilig mit der unteren und oberen Luftkammer 24 und 26 verbunden. Der Kessel 10 ruht auf einem gemauerten Fundament 32.

Ungefähr auf halbem Weg zwischen oberem und unterem Bereich der Kammer 14 ist eine Zwischenplatte 40 angeordnet. Die unteren Heizelemente 42, 43 und die oberen Heizelemente 44, 45, die durch einen elektrischen Steuerkreislauf geregelt werden, schaffen eine für den Quarzwachstumsprozeß geeignet temperierte Umgebung. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Heizelemente als Heizbänder ausgebildet, die um die Außenseite der dicken Wand 12 angeordnet sind und in Thermokontakt dazu stehen,

Der durch die Wand 12 begrenzte Raum, also die Kammer 14, ist an der Spitze durch einen verschraubten Stahlaufsatz 46, der drei Bohrungen 47, 48 und 50 aufweist, abgeschlossen. Ein Hohlrohr 51, das sich über die Länge der Kammer 14 erstreckt (und durch ein Loch, in der Zwischenwand 40 reicht), iöt mit dem Deckelaufbau so verschweißt, daß es mit der zentralen Bohrung 47 ausgerichtet ist. In die zentrale Bohrung 47 und das Rohr 51 wird ein erster und ein zweiter Temperaturmeßfühler (nicht gezeichnet) eingeführt und befestigt, um die Temperatur entlang der Mittellinie eines oberen Abschnittes 58 und eines unteren Abschnittes 60 der Kammer 14 zu messen. Die zweite Bohrung 48 dient als Zugang für einen Druckmeßwertwandler (nicht gezeichnet), um den Druck innerhalb der Kammer 14 zu messen und den Druck auf ein Meßwerk 61 aufzunehmen. Ein Überdruckventil 62 ist mit der dritten Bohrung 50 verbunden, um einen übermäßigen Druckaufbau in der Kammer 14 zu verhindern.

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Der obere Abschnitt 19 der oberen isolierenden Wandschicht 18 weist Löcher 63, 64 und 65 auf. Die Löcher 63 und 64 dienen, um einen vorbestimmten Betrag an zusätzlichem WMrmeverlust für die geeignete Arbeitsweise des Systems^ wie nachfolgend beschrieben,zu bewirken. Die Leitungen der Temperaturmeßfühler zum elektrischen Steuerkreislauf reichen durch das Loch 65.

Eine Bohrung 66 in der Wand 12 und ein Zugangsloch 67 durch die Wand 16 am Boden des Druckkessels sind für einen dritten Temperaturmeßfühler (nicht gezeichnet) vorgesehen, der die Temperatur der Kesselwand angibt.

Das Blockschaltbild nach Fig. 2 zeigt eine Zusammensetzung von Elementen zur Temperatursteuerung, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellen. Ein Temperaturregelglied 70 steuert über einen proportionalen Lastantrieb 72 den Energiebetrag, der auf das untere Heizelement 42 gegeben wird. In der bevorzugten Ausführungsform weist das untere Heizelement 42 fünf der zehn zylindrischen Heizbänder auf, die die unteren Heizelemente 42, 43 beinhalten. Diese Bänder stehen im Thermokontakt mit einem unteren Abschnitt 75 der Wand 12. Um eine gleichförmige Beheizung im unteren Abschnitt aufrechtzuerhalten, sind die fünf Heizbänder über die Länge des Abschnittes 75 verteilt. Zählt man die fünf Heizbänder des Heizelementes 42 von unten ab, so sind sie das erste, dritte, fünfte, siebente und neunte Heizband.

Ein Temperaturregler 76 an der Spitze spricht auf die Ausgangsgröße eines Temperaturmeßfühlers 78 an der Spitze an und steuert über einen proportionalen Lastantrieb 80 die

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Energieabgabe auf das obere Heizelement 44. Das Heizelement 44 an der Spitze weist in der besonderen Ausführungsform fünf der zehn Heizbänder auf, die die Heizelemente und 45 im oberen Abschnitt 84 der Wand 12 beinhalten. Um über die Länge des Abschnittes 84 eine gleichförmige Beheizung zu gewährleisten, sind diese fünf Bänder so über die Länge des Abschnittes verteilt, daß sie von der Spitze abgezählt das erste, dritte, fünfte, siebente und neunte Heizband ergeben.

Ein Differenz-Temperaturregler 88 reagiert auf den Temperaturunterschied, der durch die Temperaturmeßglieder angezeigt wird, das sind in dieser Ausführungsform der Meßfühler 78 an der Spitze und der Meßfühler 90 im unteren Bereich. Der Differenz-Regler 88 steuert über seine angeschlossenen Triebglieder, das sind proportionale Lastantriebe 92 und 94, die Energie, die auf jeweilig ein Differenz-Heizelement 45 und 43 gegeben wird. Um eine genaue Arbeitsweise zu gewährleisten, wird die kombinierte Energieabgabe der proportionalen Lastantriebe 92 und 94 konstant oder im wesentlichen konstant gehalten, ohne Rücksicht auf den Wert des Temperaturunterschiedes zwischen den Temperaturmeßfühlern an der Spitze und im unteren Bereich. Die Differenz-Heizelemente 45 und 43 beinhalten die restlichen fünf Heizbänder, die jeweilig mit den oberen und unteren Abschnitten der Wand 12 verbunden sind.

Bei Inbetriebnahme vom Kaltstart ab stellt das Regelglied 70 das Triebteil 72 und das Regelglied 76 das Triebteil auf einen Wert mit hoher Energieabgabe und das Regelglied 88 stellt die Triebglieder 92 und 94 auf einen Energiewert, der von der Differenzeingangsgröße der Temperaturmeßfühler 78, 90 abhängig ist. Die Summe der Energieabgabewerte der

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Triebglieder 92 und 94 ist in dieser bevorzugten Ausführungsform auf einen vorbestimmten mäßigen Wert abgestellt.

Bei Erwärmung des Systems und Annäherung an seine gleichgewichtige Temperaturverteilung wird von dem Erwärmungszyklus auf einen Wachstumszyklus geschaltet. Diese Schaltung findet bei einer vorbestimmten Temperatur des oberen Abschnittes der Kammer 14 statt, nämlich der Umschalttemperatur. Wenn diese Temperatur erreicht wird, wird dies durch den Meßfühler 78 registriert und auf das Regelglied 76 gegeben. Ein Wechsel der Signalgröße vom Regelglied 76 auf das Regelglied 70 über die Leitung 99 verursacht, daß die Energieabgabe zum unteren Heizelement 42 vom Lastantrieb 72 auf einen niedrigeren Wert verringert wird. Die Energieabgabe auf das obere Heizelement 44 wird ebenfalls abnehmen, wie die Temperatur des oberen Abschnittes der Kammer 14 ansteigt und in den Proportionalbereich des Regelgliedes 76 eintritt. Die differierende Abgabe der Triebglieder 94, 92 auf die Heizelemente 43, 45 kann abhängig von den angezeigten Temperaturdifferenzen variieren, der Gesamtbetrag 5^e<3och, der auf die Differenz-Heizelemente gegeben wird, ist vorzugsweise konstant. Durch die Aufrechterhai tung des konstanten Gesamtenergiebetrags, der auf die differenziellen Heizelemente gegeben wird (obwohl der Energiebetrag, der auf ein individuelles Heizelement gegeben wird sich ändern kann), wird die gegenseitige Beeinflussung zwischen den Temperaturregelgliedern 76 und 78 auf ein Minimum reduziert.

Die Wechselwirkung zwischen den Regelgliedern 76 und 88 wird sogar weiter verringert, indem absichtlich eine zusätzliche Wärmeverlustmöglichkeit der oberen Kesselhälfte vorgesehen wird. In der bevorzugten Ausführungsform des

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Druckkessels sind die Löcher 63 und €4 dazu bestimmt, einen bestimmten Wärmeverlust mit der natürlichen Zirkulation der Luft zu bewirken, die in den Luftraum 26 durch das Gebläse 28 (Zentrifugalgebläse) geleitet wird und über die Löcher 63, 64 abströmt. Die Größe der Löcher 63 und 64 bestimmt den Betrag des zusätzlichen Wärmeverlustes. Ein weiterer Wärmeverlust wird durch die verringerte Isolierung der oberen isolierenden Wandschicht 18 bewirkt. Im Quarzwachstumsprozeß ist der zusätzliche Wärmeverlust des oberen Kesselabschnitts 10 insbesondere vorteilhaft, da während des Wachstumsprozesses der obere Kammerabschnitt auf einer niedrigeren Temperatur als der untere Abschnitt der Kammer 14 gehalten wird.

Die Schwierigkeit einer langen Zykluszeit oder langen Zeitverzögerung, die aus der großen thermischen Masse und der Anordnung der Temperaturmeßfühler im Druckkessel nach Fig, 1 resultiert, wird erfindungsgemäß wie folgt gelöst. Das Regelglied 76 ist so gewählt, daß es einen großen Stellfak— tor, keine Nachstellung und einen Einstellwert, der vom oberen Rand des Proportionalbereiches abgesetzt ist, aufweist· Auf diese Weise ist die bei Gleichgewichtstemperatur durch das Triebglied 80 zugeführte Energie minimal und liegt bedeutend unter ihrem maximalen Wert. Die Betriebsparameter sind dann so gewählt, daß die während des Auf wärm Vorganges dem Kessel durch alle Triebelemente zugeführte maximale Energie 'die' Zeit für die Aufwärmung auf ein Minimum reduziert; jedoch sind die Parameterwerte eingegrenzt, da die Energieeingabe eine Erhöhung der Kesseltemperatur weit über den Gleidhgewlchtswert verursachen kann, sogar wenn die Energieeingabe auf das Heizelement 44·(gesteuert durch Regelglied 76) 'auf den Nullpunkt gedrosselt wird* Um das Problem

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des möglichen Überschießens zu lösen, wird die Energieeingabe in den Kessel bei Umschalttemperatür auf einen Betrag reduziert, der es erlaubt, den Kessel "im Leerlauf" auf den gewünschten Gleichgewichtspunkt zulaufen zu lassen, wobei der Betrieb der Regelglieder 76 und des Triebteiles 80 in Betracht gezogen wird. Für jedes besondere System kann die Wahl der Energiewerte und Umschal ttemperaturen sehr leicht durch Versuch und Erprobung ermittelt werden.

Die Fig. 3A, 3B und 3C zeigen den detaillierteren Aufbau des elektrischen Schaltbildes der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Temperaturregelvorrichtung. Die Eingangsleistung ist von einer 220 V Quelle zwischen den Leitungen 100 und 102 (Fig. 3C) verfügbar. Die Eingangsspannung wird durch einen Transformator 104 auf 120 V transformiert . Das System wird durch eine Schmelzsicherung 106 geschützt und das 120 V Potential zwischen den Leitungen 108 und 110 aufgebaut.

Die Temperatursteuervorrichtung wird durch Druck auf einen normalerweise offenen Momentandruckschalter 112 eingeschaltet, der dadurch ein Relais 114 erregt. Das Relais 114 hat fünf normalerweise offene Rela&ortäde 114a, 114b, 114c, 114d, 114e. Die normalerweise offenen Relaiskontakte 114a werden durch Betätigung des Relais 114 geschlossen und bewirken dadurch, daß das Relais 114 erregt bleibt, sogar wenn der Druckschalter 112 losgelassen wird. Durch Erregung des Relais wird die 120 V Leistung durch die Relaiskontakte 114b und 114c jeweilig über die Leitungen 117 und 118 auf den elektrischen Steuerkreislauf 116 (Fig. 3A und 3B) gegeben. Die 120 V Leistung wird auch auf einen Alarm und System überwachenden Kreis 119 und auf den Nachstellkreis 120 durch die Relaiskontakte 114d und 114e gegeben. Ein Notausschalter, nämlich der

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normalerweise geschlossene Schalter 120a dient dazu, das Relais 114 abzuerregen.

Wenn die Leistung auf den elektrischen Steuerkreis 116 gegeben wird,durch Ausschalter 121 und über Leitungen 122 und 118,wird die Ausgangsgröße eines jeden Temperaturmeßfühlers 78 und 90, in der bevorzugten Ausführungsform sind das Thermoelemente, jeweilig durch Regelglieder 76 und 80 aufgenommen und die Energie wird jeweilig durch Lastantriebe 80 und 92, 94 jeweilig auf die Heizelemente 44 und 45, 43 gegeben. Da beim AnI auf Vorgang die Temperatur weit unter dem normalen Gleichgewichtspunkt liegt, gibt das Regelglied 76 mit seinem Ausgangssignal über die Leitungen 130 und dem Lastantrieb 80 den Befehl, einen maximalen Energiebetrag auf das Heizelement 44 zu geben. In ähnlicher Weise befiehlt das Temperaturregelglied 70 dem Triebglied 72, eine maximale Abgabeenergie auf das Heizelement 42 zu geben. Die gesamte oder kombinierte Energieabgabe der Lastantriebe 92, 94 ist, wie oben angegeben, festgelegt.

Die Lastantriebe. 72, 80, 92 und 94 werden über die Leitungen 134, 136, 138, 140 durch ein 380 V starkes, dreiphasiges, geerdetes System gespeist. Bevorzugte Lastantriebe sind SCR Proportionalleistungsregler, die durch die Firma Cross Electronics of Warrendale, Pa., unter dem Warenzeichen "thyrisTROL" hergestellt werden. Jeder der Lastantriebe wird durch einen Ausschalter 142, 144, 146, 148 gesichert.

Wenn die Temperatur des gesteuerten Systems anwächst, wird schließlich die Umschalttemperatur erreicht, ab der der Aufwärmzyklus beendet ist und der Wachstumszyklus beginnt. In dieser besonderen Ausführungsform ist die Umschalttemperatur

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eine vorbestiewte Temperatur am oberen Abschnitt der Kammer 14, die durch den Temperaturmeßfühler 78 gemessen wird. An der Umschalttemperatur, die durch den Proportionalbereich des Regelgliedes 76 bestimmt wird, verursacht ein Wechsel der Signalgröße die Erregung eines Relais 152 über eine Leitung 150. Das Relais 152 hat normalerweise zwei geschlossene Kontakte 152a, 152d und drei normalerweise offene Kontakte 152b, 152c, 152e. Vor der Erregung des Relais 152 war eine Leuchte 154 entzündet worden, die von den Leitungen 122, 118 durch die Relaiskontakte 152a gespeist wird und angibt, daß sich das System im Aufwänazyklus befindet. Wenn das Relais 152 erregt wird, wird die Leuchte 154 gelöscht und eine Leuchte 156 wird entzündet, die durch die nun geschlossenen Relais— kontakte 152b gespeist wird und angibt, daß sich das Systern im Wachstumszyklus befindet.

Während des Aufwannzyklus erhält das untere Heizelement volle Leistung vom Lastantrieb 72. Die Abgabe des Triebes 72 wird durch die Zusammensetzung des Regelgliedes 70 bestimmt. Während des Aufwärmzyklus war das Relais 158, das durch normalerweise offene Relaiskontakte 152c gesteuert wird, nicht erregt. Das Relais 158 weist einen normalerweise offenen Relaiskontakt 158a und einen normalerweise geschlossenen Relaiskontakt 158b auf. Wenn das Relais nicht erregt ist, wird die volle Spannung über ein Potentiometer 160 von der Quelle 161 über die Leitungen 162 und 164 geführt. Dies verursacht die maximale Energieabgabe des Lastantriebes 72 auf das untere Heizelement 42. Wenn das Relais 152 erregt ist und das Ende des Aufwärmzyklus und den Beginn des Wachstumszyklus, anzeigt, wird das Relais 158 in ahnlicher Weise erregt und verursacht, daß die normalerweise offenen Kontakte 158a schließen und die nor-

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malerweise geschlossenen Kontakte 158b öffnen. In dieser Stellung des Wachstumszyklus wird nur ein Teil des Potentials über das Potentiometer 160 über die Leitungen 162 und 164 geführt. Der Lastantrieb 72 reagiert auf diese Konfiguration des Wachstumszyklus, indem ein geringeres Energiemaß auf das untere Heizelement 42 gegeben wird. In der bevorzugten Ausführungsform beträgt das an das untere Heizelement 42 abgegebene Energiemaß 12 Kilowatt, während der während des Wachstumszyklus an das untere Heizelement 42 abgegebene Energiebetrag 7 1/2 Kilowatt beträgt.

Das Differenz-Temperaturregelglied 88 spricht auf die Signale der beiden Temperaturmeßfühler 78 und 90 an, die in · der bevorzugten Ausführungsform Thermoelemente sind. In der in Fig. 3 gezeigten Reihenschaltung der Meßfühler 78 und 90 widerspiegelt die auf das Temperaturregelglied 88 gelegte Eingabe den durch die Temperaturmeßfühler 78 und 90 im oberen und unteren Kammerabschnitt aufgezeigten Temperaturunterschied. Das elektrische Ausgangssignäl des Differenz-Temperaturregelgliedes 88, das den Temperaturunterschied zwischen den Meßfühlern 78 und 90 angibt, wird über die Leitungen 166.und 168 auf die differenziellen Lastantriebe 92 und 94 gegeben. Die Verbindungen zu den Triebgliedern 92 und 94 sind so gemacht, daß das auf das Triebglied 92 gegebene Signal den Ausgang des Regelgliedes 88 in einem ersten Sinn, einem positiven Sinn, angibt und daß das auf das Triebteil 94 gegebene Signal den Ausgang des Regelgliedes-88 in einem zweiten Sinn, einem negativen Sinn, angibt, und zwar ist die Leitung 166 mit der positiven Eingangsklemme 169 des Triebgliedes 92 und die Leitung 166 mit der negativen Eingangsklemme 170 des Triebteiles

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verbunden. Die Triebglieder 92 und 94 sind so eingebaut, daß die Summe ihrer Ausgangsleistungen als ein Ergebnis der obigen Konfiguration der Eingangssignale festgelegt ist. Für dieses besondere System wurde die Summe auf 5 Kilowatt festgelegt. Wenn beispielsweise die Größe des Signals in den Leitungen 166 und 168'niedrig ist, kann das Triebglied 92 den wesentlichen Teil der 5 Kilowatt auf das Heizelement 45 abgeben, während das Triebglied 94 praktisch keine Energie auf das Heizelement 43 gibt. Wenn andererseits die Signalgröße in den Leitungen 166 und 168 relativ hoch ist, kann das Triebglied 94 den wesentlichen Anteil an den 5 Kilowatt auf das Heizelement 43 geben, während das Triebglied 92 praktisch keine Energie auf das Heizelement 45 gibt. Zwischen diesen extremen Signalgrößen gibt es einen konstanten Bereich der beiden auf die Heizelemente 45 und 43 durch die jeweiligen Triebglieder 92 und 94 gegebenen Energiebeträge. Die Summe der auf die Heizele-• mente 45 und 43 geleiteten Energie ist in der bevorzugten Ausfuhrungsform eine festgelegte Konstante.

Die Temperaturregelglieder 76 und 88 können beispielsweise vom Typ "ELECTROMAX III" sein, die durch Leeds & Northrup hergestellt werden. Diese Einheiten sind mit verschiedenen Zusatzeinrichtungen verfügbar; z. B.: Ein Proportionalbereich, der in Reaktion auf eine äußere Signalgröße geändert werden kann, einen eingebauten variablen Einstellwert, Nachstellung, einen Ausgangssignalgrößenwechsel, wenn der Meßfühlerausgang über einen vorbestimmten maximalen Wert hinausschießt, und einen Ausgangssignalgrößenwechsel, wenn der Meßfühlerausgang sich außerhalb der Proportionalbereichgrenzen befindet, etc.

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In der bevorzugten Ausführungsform ist für das Regelglied 88 ein Typ gewählt, der einen automatisch einstellbaren Stellwert aufweist; der Stellwert des Regelgliedes 88 wird also automatisch verändert, und zwar in Abhängigkeit davon, ob sich das System im Aufwärm- oder Wachstumszyklus befindet. Wenn sich das System im Aufwärmzyklus befindet, ist der Einstellwert oder auch Sollwert für das Regelglied 88 geringer als wenn sich das System im Wachstumszyklus befindet. Der Stellgrößenwechsel des Regelgliedes 88 wird durch einen Kreis 174 bewirkt. Die Größe des Stellwertes des Regelgliedes 88 wird geändert, wenn das Relais 152 bei der Umschalttemperatur erregt wird. Die Relaiskontakte 152d und 152e ändern ihre Stellung und ändern dadurch die Schaltverbindung zur Leitung 176, um den Einstellwert zu wechseln.

Die folgende Parameterzusammenstellung ist für die oben beschriebene Temperatursteuerung des Druckkessels vorteilhaft:

Für Regelglied 76 und Triebglied 80:

Stellwert 360⁰C

Proportionalbereich 14°C

Rückstellung keine

Vorhalt (rate) keiner

Maximale Abgabeleistung 13 KW

Stellgrößenausgleich 1,25 KW

bei Stellgröße

Minimale Leistungsabgabe 0 KW

Umschalttemperatur 340° - 355°C

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Für das Differenz-Regelglied 88 und die Triebglieder 92, 94:

Stellgröße 15°C (Aufwärmzyklus)

30 C (Wachsturnszyklus)

Proportionalbereich 30⁰C

Nachstellung 1 Wiederholung pro Min.

Vorhalt (rate) keiner

Maximale Ausgangsleistung 5 KW/Triebglied

Gesamte maximale Ausgangsleistung ' festgelegt auf 5 KW

Gesamte minimale Ausgangsleistung festgelegt auf 5 KW

Für Regelglied 70 und Triebglied 72:

Ausgangsleistung während des
Aufwärmzyklus 12 KW

Ausgangsleistung während des

Wachsturnszyklus 7,5 KW

Für andere Systeme gelten entsprechend geänderte Parameterwerte '.

Die Temperatursteuervorrichtung besitzt auch eine Alarm- und Warnvorrichtung, um den normalen und genauen Betrieb des Systems zu sichern. Wenn z. B. die dutch den Meßfühler 78 angezeigte Temperatur außerhalb des Proportionalbereiches des Regelgliedes 76 liegt, verursacht eine in die Leitung 176 gegebene Signalgrößenänderung die Erregung eines Relais 178 und Entzündung einer Leuchte 180. Das Relais 178 hat einen normalerweise geschlossenen Relaiskontakt 178b und zwei normalerweise offene Relaiskontakte 178a und 178c. Die Relaiskontakte 178a des Relais 178 bedingen die Umschaltung des Relais 178 in seinen erregten Zustand. Auf diese Weise bleibt das Relais 178 erregt, sogar wenn die anregende Signalgröße von der Leitung 176 genommen wird und die Leuchte 180 bleibt somit ent-

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zündet. Die Erregung des Relais 178 ruft ein Alarmzeichen hervor, indem die Ladung eines Kondensators 184 über die Leitung 185 und durch einen Widerstand 190 in ein Steuer— gatter 186 eines Siliziuragleichrichters 188 geführt wird· Während derzeit, in der kein Alarmzustand vorliegt, wird der Kondensator 184 durch eine Diode 192 und die normalerweise geschlossenen^;Kontakte 178b des Relais 178 aufgeladen. ' ■

Wenn die Ladung des Kondensators durch die Relaiskontakte 178c in das Gatter 186 des Siliziumgleichrichters 188 gegeben wird, ist der Gleichrichter 188 eingeschaltet und erregt dadurch ein Relais 194 durch den normalerweise geschlossenen Druckknopf 196. Die Erregung des Relais 194 schließt dessen normalerweise offene Relaiskontakte 194a und schaltet damit Hein Aiarmhorn 20Ö an. Das Hornzeichen kann durch ein kurzzeitiges Öffnen des Druckknopfes 196 abgestellt werden, wodurch der Siliziuragleichrichter abgeschaltet und das Relais 194/ 'aberregt wird. Der siliziumgesteuerte Gleichrichter wird^rerst dann wieder eingeschaltet, wenn die Ladung des Kondensator^·-184 abfließt.

In der gleichen "Weise wird, wenn der zwischen den Meßfühlern 78 und 9Ό' angezeigte Temperaturunterschied außerhalb des Pro— portiorialbereicnes^des"Differenz—Temperaturregelgliedes 88 liegt, eine äi'gn'algroße auf die Leitung 202 gegeben, um ein Relais 2Ü4 'zu erregen und eine Leuchte 206 zu entzünden. Das Relais 204 hat zwei normalerweise offene kontakte 204a, 204b und einen normalerweise geschlossenen Kontakt 204c. Das Relais 204 ist in einer selbstschaltenden Stellung durch seine Kontakte 204a geschaltet, die bedingen, daß das Relais 204 in Erregung bleibt, wenn die anregende Signalgröße von der

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Leitung 202 genommen wird. In der zu oben identischen Reihenfolge, die nach der Erregung des Relais 178 stattfindet, wird die auf den Kondensator 208 aufgebaute Ladung durch eine Diode 210 und normalerweise geschlossene Relaiskontakte 204c durch die nun geschlossenen Relaiskon·«· takte 204b über Leitung 207 in ein Gatter 208 eines siliziumgesteuerten Gleichrichters 210 durch einen Widerstand 212 gegeben. Dies bewirkt die Einschaltung des Gleichrichters 210, der das Relais 194 erregt, wodurch durch die geschlossenen Relaiskontakte 194a das Horn 200 eingeschaltet wird.

Die siliziumgesteuerten Gleichrichter 188 und 210 sind in einen Gleichstromkreis geschaltet. Der Gleichstrom wird durch einen Abwärtstransformator geliefert, dessen Ausgang durch eine Diode 222 in einer Halbwelle gleichgerichtet und .durch einen Kondensator 224 geglättet wird. Der Alarmkreis wird durch eine Schmelzsicherung 226 geschützt.

War der Alarm gegeben und abgeschaltet, so können die erregten Relais 178, 204 durch kurzzeitiges Drücken eines Nachstellknopfes 227, wodurch ein Nachstellrelais 228 erregt wird, abgeregt werden. Das Relais 228 hat zwei normalerweise geschlossene Relaiskontakte 228a und 228b. Wenn das Relais 228 erregt wird, öffnen die Kontakte 228a und 228b und bewirken die Aberregung der entsprechenden erregten Relais 178 und 204 (außer die erregende Größe liegt noch auf einer der beiden Leitungen 176, 202). Die Leuchten 180, 206 würden auch ausgelöscht werden.

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In der bevorzugten Ausführungsform ist zudem ein Band— schreiber 230 vorgesehen, der die durch die Meßfühler 78 und 90 angegebenen Temperaturen aufzeichnet. Dadurch kann eine dauernde Aufnahme der im System während des Wachstumsprozesses herrschenden Temperaturen gemacht werden, so daß die Genauigkeit der Temperatursteuerung und somit die Qualität der Kristalle andauernd überwacht werden können. Der Schreiber 230 ist über einen Anschluß— block 240 in den elektrischen Steuerkreis geschaltet. .

Es ist weiter vorteilhaft, in den elektrischen Kreis zusätzlich Sicherungen einzubauen, um den Druckkessel vor übermäßigen Temperaturen und Drücken zu schützen. Dieser Kreislauf kann, wenn die Temperatur oder der Druck zu groß wird, das Alarmsystem auslösen.

— Patentansprüche -

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Claims

P a,, t e η t a η s ρ r ü c h e :

l.jTeraperafcursteuervorrichtung zur Steuerung einer Temperaturdifferenz zwischen zumindest zwei Stellen eines Systems, gekennzeichnet durch einen ersten und zweiten Temperaturmeßfühler (78, 90), die die Ausgangsgrößen für eine Temperaturanzeige an einer ersten und zweiten Stelle geben, durch TemperatürregeIglieder (88), die in Reaktion auf die Ausgangsgrößen der beiden ersten und zweiten jTexnperaturmeßfühler (78, 90) ein Ausgangssignal geben, durch Triebglieder (92, 94), die in Reaktion auf das Ausgangssignal der Temperaturregelglieder (88) einen ersten regelbaren Energiebetrag auf ein erstes mit der ersten Stelle verbundenes Heizelement (45) und einen zweiten regelbaren Energiebetrag auf ein zweites mit der zweiten Stelle verbundenes Heizelement (43) gebön, .savfie .durch Triebglieder (72, 80) die im wesentlichen unabhängig von der Ausgangssignalgröße der Temperaturregelglieder einen Gesamtenergiebetrag auf das erste und zweite Heizelement geben.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturregelglieder (88) auf den durch den ersten und zweiten Temperaturmeßfühler angezeigten Temperaturunterschied anspricht.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Triebglieder ein erstes Triebglied (92) sowie ein zweites Triebglied (94) beinhalten, wobei das erste Triebglied (92) aufgrund eines Ausgangssignals des Temperaturreglers einen ersten regelbaren Energiebetrag auf das erste Heizelement (45) und das zweite Triebglied (94) aufgrund des Ausgangssignals des Temperaturreglers einen zweiten regelbaren Energiebetrag auf das zweite Heizelement (43) gibt.
4. Vorrichtung nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Temperaturmeßfühler (78, 90) Thermoelemente sind und die auf die ersten und zweiten Heizelemente gegebene Gesamtenergie konstant ist.
5. Vorrichtung nach jedem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieabgabe eines jeden der ersten und zweiten Triebglieder proportional zum Ausgangssignal des Temperaturreglers (88) ist.
6. Vorrichtung nach jedem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Temperaturregler (76) in Reaktion auf die Ausgangsgröße eines ersten Temperaturmeßfühlers (78) ein Ausgangs'signal abgibt, daß ein drittes Triebglied (80) in Reaktion auf dieses Ausgangssignäl des zweiten Temperaturreglers (76) Energie auf ein drittes Heizelement (44), das an die erste Stelle angeschlossen ist, abgibt, und daß der zweite Regler (76) eine Stellgrößenversetzung an einem Ende des Proportionalbereiches des Reglers aufweist, an der die auf das zweite Heizelement (43) abgegebene Energie bedeutend unter der maximalen Energieabgabe des dritten Triebgliedes (80) ist.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Regler (76) einen hohen Stellfaktor und keine Rückstellung aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Temperaturregler (70) einen Signalausgang aufweist, der auf die Temperatur anspricht, die an einer der beiden Stellen angezeigt wird, daß ein viertes Triebglied (72) in Reaktion auf den Signalausgang des dritten Temperaturreglers (70) Energie auf ein viertes an die zweite Stelle angeschlossenes Heizelement (42) gibt, und daß der dritte Temperaturregler (70) und das vierte Triebglied (72) einen ersten vorbestimmten Energiebetrag abgibt, wenn die Temperatur an einer Stelle unter einen vorbestimmten Wert fällt, und einen zweiten vorbestimmten Energiebetrag, der geringer als der erste vorbestimmte Energiebetrag ist, abgibt, wenn die Temperatur an der einen Stelle über den vorbestimmten Wert steigt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine. Lufttetrnmer(26), ein Gebläse (28) und Löcher (63, 64) mit der ersten Stelle verbunden sind, um einen Wärmeverlust des Systems zu bewirken.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß, um bei großen thermischen Zeitverzögerungen beschleunigt das Temperaturgleichgewicht zu erreichen, der zweite Regler (76) eine Stellgrößenversetzung in der Nähe des oberen Endes seines Proportionalbereiches aufweist, so daß im Gleichgewichtszustand die auf das dritte Heizelement (44) gegebene Energie bedeutend geringer als die maximale Abgabeenergie des dritten Triebgliedes (80) ist, und daß das Ausgangssignal des dritten Temperaturreglers (70) einen ersten und einen zweiten Größenwert aufweist, wobei der erste Größenwert dann gegeben wird, wenn die Temperatur unter einem vorbestimmten Stand liegt und der zwei-

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te Wert dann, wenn die Temperatur über einem vorbestimmten Stand liegt, und daß das vierte Triebglied (72) einen ersten Energiebetrag auf das vierte Heizlement (42) in Reaktion auf den ersten Größenwert des Ausganges des dritten Temperaturreglers und einen zweiten Energiebetrag auf das vierte Heizelement (42) in Reaktion auf den zweiten Größenwert des Ausgangssignals gibt.
11. Vorrichtung nach jedem der vorhergehenden Ansprüche zur Steuerung der Temperaturverteilung eines Druckkessels mit einer großen thermischen Zeitverzögerung, gekennzeichnet durch eine eingeschlossene, mit hochfesten Wänden umgebene Kammer (58), die durch ein Zwischenstück (40) in einen oberen und einen unteren Abschnitt geteilt wird, wobei erste (45) und dritte (44) Heizelemente mit dem oberen Abschnitt und zweite (43) und vierte (42) Heizelemente mit dem unteren Abschnitt verbunden sind, und ein erster Temperaturmeßfühler (78) eine Temperatur angebende Ausgangsgröße im oberen Abschnitt gibt und ein zweiter-TemOraturmeßfühler (90) eine Temperatur angebende Ausgangsgröße im unteren Abschnitt gibt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Temperaturregler (70) aufgrund der Temperatur im oberen Kammerabschnitt ein Ausgangssignal gibt, und daß das vierte Triebglied (72) aufgrund dieses Ausgangssignales Energie auf das vierte Heizelement (42) im unteren Kesselabschnitt gibt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,^x daß die Heizelemente Bänder sind, die in Thermokontakt mit den Wänden der Kammer stehen.

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14. Vorrichtung nach jedem der Ansprüche 11 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Temperaturregler (76) ein Signal für eine Umschalttemperatur gibt, wenn die Temperatur im oberen Kammerabschnitt, die durch den ersten Temperaturmeßfühler (44) angezeigt wird, über einen vorbestimmten Wert hinausgeht.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenz-Temperaturregler (88) aufgrund des Temperatursignales seinen Stellgrößenwert anhebt.
16. Vorrichtung nach jedem der Ansprüche 12 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Temperaturregler aufgrund des Temperatursignales die Energieabgabe des vierten Triebgliedes verringert. .
17. Vorrichtung nach jedem der Ansprüche 12 - 16, gekennzeichnet durch eine obere (18) und eine untere (16) isolierende Wandschicht, die den oberen und unteren Abschnitt der Kammer einschließt und in einem Abstand dazu nach außen angeordnet ist, wobei die obere isolierende Wandschicht eine geringere Wärmeisolierung als die untere isolierende Wandschicht hat.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die obere isolierende Wandschicht (18) weniger dick als die untere isolierende Wandschicht (16) ist.

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19. Verfahren zur Steuerung des Temperaturunterschiedes zwischen zwei Stellen in einem sich gegenseitig beeinflussenden System, dadurch gekennzeichnet, daß an der ersten Stelle eine erste Temperatur und an der zweiten Stelle eine zweite Temperatur angezeigt wird, daß aufgrund des Unterschiedes zwischen der ersten und zweiten angezeigten Temperatur auf ein erstes und zweites jeweilig mit der ersten und zweiten Stelle verbundenes Heizelement jeweilig ein erster und zweiter Energiebetrag gegeben wird, und daß die auf das erste und zweite Heizelement gegebene Gesamtenergie im wesentlichen konstant ist.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Energiebetrag in Reaktion auf die erste angezeigte Temperatur auf ein drittes Heizelement gegeben wird, und daß eine vierte Energieabgabe mit einer aufgrund der ersten angezeigten Temperatur begrenzten Anzahl von Abgabewerten auf ein viertes Heizelement gegeben wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20,dadurch gekennzeichnet, daß die begrenzte Anzahl der Abgabewerte zwei beträgt.
22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der auf das vierte Heizelement (42) gegebene Energiebebetrag verringert wird, wenn die zuerst angezeigte Temperatur ein vorbestimmtes Maß überschreitet.
23. Verfahren nach jedem der Ansprüche 19 - 22, dadurch gekennzeichnet, daß in Bezug auf die erste Stelle ein grösserer Wärmeverlust als üblich bewirkt wird.

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24. Verfahren nach einem jeden der Ansprüche 19 - 23, dadurch gekennzeichnet, daß das sich gegenseitig beeinflussende System auf eine Gleichgewichtstemperatur gebracht wird, indem die dritte Energieabgabe in so einer Weise auf das dritte Heizelement gegeben wird, daß die Abgabeenergie bei Erreichung der- Gleichgewichtstemperatur bedeutend geringer ist, als die maximal verfügbare Abgabeenergie, und indem die vierte Abgabeenergie verringert wird, wenn die Temperatur ein vorbestimmtes Maß überschreitet.
25. Eine Temperatursteuervorrichtung, um ein System mit einer großen thermischen Zeitverzögerung auf eine gewünschte Gleichgewichtstemperatur zu bringen, mit Temperaturmeßfühlern, um eine Ausgangsgröße zu schaffen, die die Systemtemperatur anzeigt, gekennzeichnet durch einen ersten Temperaturregler (76) zur Schaffung eines Ausgangssignals als Reaktion auf die Ausgangsgröße der Temperaturmeßfühler, durch ein erstes Triebteil (80), das in Reaktion auf das Ausgangssignal des Reglers (76) Energie auf ein erstes Heizelement (44) zur Heizung des Systems gibt, durch einen ersten Temperaturregler (76), der eine Stellgrößenversetzung in der Nähe des oberen Endes seines Proportionalbereiches hat, wodurch im Gleichgewichtszustand die au.f das erste Heizelement (44) gegebene Energie bedeutend geringer als eine maximale Abgabeenergie des ersten Triebgliedes (80) ist, durch einen zweiten Regler (70) zur Schaffung eines zweiten Ausgangssignales aufgrund der Systemtemperatur, wobei das zweite Signal einen ersten Grössenwert dafür hat, wenn die Temperatur unter einem vorbestimmten Stand liegt, und einen zweiten Größenwert dafür besitzt, wenn die Temperatur über einen vorbestimmten Stand hinausgeht, und durch ein zweites Triebglied (72), das aufgrund des ersten Größenwertes des zweiten Signales einen ersten Energiebetrag auf ein zweites Heizelement (42) gibt

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und aufgrund des zweiten Größenwertes des zweiten Signales einen zweiten Energiebetrag auf das zweite Heizelement gibt, wobei der zweite Energiebetrag geringer als der erste Energiebetrag ist.
26. Temperatursteuervorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine . Lufticamme: (26) ein Gebläse (28) und Löcher (63, 64) beinhaltet, die einen Wärmeverlust des Systems bewirken, und daß der erste Regler einen hohen Stellfaktor und keine Rückstellung hat.
27. Verfahren, um ein System mit einer langen thermischen Zeitverzögerung auf eine Gleichgewichtstemperatur zu bringen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte aus Systemtemperaturmessung , erste Energieäbgabe aufgrund der angezeigten Temperatur auf ein erstes Heizelement, Drosseln der Abgabeenergie in der Nähe des Gleichgewichtszustands auf einen Wert, der bedeutend geringer als der maximal verfügbare Wert der Abgabeenergie ist, zweite Energieabgabe auf ein zweites Heizelement aufgrund der angezeigten Temperatur und Verringerung der zweiten Energieabgabe_f sobald die Temperatur einen vorbestimmten Wert übersteigt»bestehen.

Starnberg, den 27. 11. 1975/1059

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