DE3505062A1 - Glockenlaeutemaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Glockenläutemaschine der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 näher bezeichneten Art.

Bei solchen Glockenläutemaschinen, wie sie u.a. aus der deutschen Patentschrift 1 007 673 bekannt sind, variiert man die Länge oder die Dauer der AntriebsSektoren pro Halbschwingung oder Schwingung der Glocke, um einerseits während der Hochläutephase ein schnelles Hochläuten zu erreichen und andererseits im eingeschwungenen Zustand eine optimale Intonation der Glocke zu erzielen. Dabei würde grundsätzlich die dem Antriebsmotor während der Hochläutephase zugeführte elektrische Energie ausreichen, um einen höheren Ausschwungwinkel der Glocke zu erreichen, wie er für eine optimale Intionation optimal ist. Die Reduzierung der dem Antriebsmotor für den eingeschwungenen Zustand pro Periode zugeführte elektrische Energie erfolgt empirisch nach dem Gehör, womit eine bestimmte Antriebsenergie pro Periode entsprechend der einmal vorgenommenen Intonation

der Glocke fest vorgegeben wird.

2:

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Die Glockenläutemaschinen der vorgenannten Art haben deshalb den Nachteil, daß sich im Laufe der Zeit und unter unterschiedlichen Bedingungen die Intonation der Glocke wieder ändert. Infolge mechanischer Beeinträchtigungen insbesondere durch Witterungseinflüsse, wie durch warme und kalte Temperaturen, kann sich eine relative Leicht- oder Schwergängigkeit der gesamten Glockenläutemaschine ergeben, was zumindest im eingeschwungenen Zustand zu unterschiedlichen Ausschwungwinkeln und damit zu der veränderten Intonation der Glocke führt.

Darüber hinaus kommt es bei schwereren Glocken zu sehr langen Hochläutezeiten, in Grenzfällen erreicht die Glocke nie den gewünschten Ausschlagwinkel, da die zugeführte Energie zwar die Verlustenergie im eingeschwungeneη Zustand kompensieren würde, aber nicht ausreicht, um die notwendige potentielle Energie der Glocke zuzuführen.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Glockenläutemaschine der eingangs genannten Art dadurch zu verbessern, daß der der optimalen Intonation entsprechende Ausschwungwinkcl der Glocke im eingeschwungenen Zustand unabhängig von den jeweiligen Betriebsverhältnissen stets eingehalten v/ird.

Diese Aufgabe wird bei einer Glockenläutemaschine der gattungsgemäßen Art nach der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der besondere Vorteil der Erfindung liegt also darin, daß mit dem Erreichen des Sollwertes des Ausschwungwinkels dem Motor nur noch diejenige Verlustarbeit zugeführt wird, die bei den jeweils auftretenden Betriebsbedingungen erforderlich ist, um den vorgegebenen Ausochwungwinkel beizubehalten. Dies ist unabhängig davon, wie groß die Überschußenergie ist, die dem Antriebsmotor während der Hochläutephase zugeführt wird, um die Glocke schnell auf einen vorgegebenen Ausschwungwinkel hochzuläuten.

Die Bestimmung der Verlustenergie oder der Differenzenergie, die dem Motor beim Übergang von der Hochläute-

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phase in den eingeschwungenen Zustand entzogen werden muß, läßt sich mittelbar über die jeweiligen Ausschwungwinkel bestimmen, die sich unter den nachstehenden Bedingungen ergeben und die in einem üblichen Rechner gespeichert, verabeitet und in Steuergrößen für den Antriebsmotor umgewandelt werden können.

Beim erstmaligen Überschreiten des Sollwertes des Ausschwungwinkels wird der tatsächlich erreichte Winkel und der bei der vorherigen Halb- oder Vollschwingung erreichte Ausschwungwinkel ermittelt und gespeichert. Von diesen beiden Winkeln wird dann eine Differenzgröße gebildet, die der Energiedifferenz proportional ist, die sich aus denjenigen Energien ergibt, die dem Schwingungssystem in der betrachteten letzten Periode und der vorangehenden, vorletzten Periode zugeführt worden sind. Auf der mechanischen Seite schlägt sich diese Energiedifferenz in einer Zunahme der potentiellen Energie durch Höhen- j.

gewinn nieder, wobei allerdings ein Teil der Energiedifferenz von den Verlusten des Schwingungssystems aufgezehrt wird. Letztlich ist also die Differenz des maximalen Ausschwungwinkels zu dem des vorherigen Ausschwungwinkels der Summe der Verlustenergie und der dem Schwingungssystem zugeführten potentiellen Energie während der letzten Periode proportional und kann entsprechend als Regel- oder Stellgröße verwertet werden.

Eine weitere Differenz zweier Ausschwungwinkel, die am Beginn und am Ende einer Leerlaufperiode des Schwingungssystems ermittelt werden, kann als proportionale Größe für die während dieser Periode aufgetretene Verlustenergie erfaßt werden. Man läßt dazu, sobald der Sollwert des Ausschwungwinkels erreicht ist, das System > über eine Halb- oder eine VoI!schwingung leer durch- : schwingen, wobei sich naturgemäß infolge der auftretenden ; Verluste zu Beginn und am Ende dieser Periode unter- !

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schiedliche Ausschwungwinkel ergeben. Diese Winkeldifferenz kann als Operationsgröße unmittelbar für die Steuerung des Antriebsmotors ausgewertet werden; man kann diese Größe jedoch auch in Relation zu der weiter oben beschriebenen Winkeldifferenz setzen, um aus der dazu proportionalen Energiedifferenz die dem System zugeführte potentielle Energie eliminieren zu können, um die dann die dem Antriebsmotor zugeführte elektrische Energie vermindert werden muß, um unter Deckung der Verluste das eingeschwungene System mit dem Sollwert des Ausschwungwinkels pendeln zu lassen.

In guter Annäherung kann die Einschaltdauer oder der Einschaltweg für den Antriebsmotor, die pro Periode für die Hochläutephase festgelegt ist, beim Wechsel in den Haltezustand im Verhältnis der Ausschwungwinkeldifferenz, die sich aus der letzten Periode des Hochläutevorgangs ergibt, im Verhältnis zu der Ausschwungwinkeldifferenz verkürzt werden, die in der eingeschobenen Leerlaufphase ermittelt wird. Das setzt natürlich voraus, daß während der Einschaltphasen der Antriebsmotor mit zumindest annähernd konstanter Leistung betrieben wird, was bei Glockenläutemaschinen, bei denen die Glocke von einem schlupffrei angekuppelten Asynchronmotor angetrieben wird, in der Regel der Fall ist. Dann vermindert sich nämlich die pro Halbschwingung oder Schwingung dem System zugeführte elektrische Energie beim Wechsel in den Haltezustand gerade in dem Maße, daß potentielle Energie zur Erlangung eines höheren AusschwungwinkeIs der Glocke nicht mehr zugeführt und unter Deckung der Verluste der erreichte Ausschwungwinkel beibehalten wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung anhand eines Rechenbeispiels weiter erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung schematisch das Pendelsystem einer Glocke mit den zugehörigen Ausschwungwinkeln.

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Im einzelnen verdeutlicht die Zeichnung diejenigen
Ausschwungwinkel, die sich an einem der Umkehrpunkte des
Glockenweges beim Wechsel von der Hochläutephase in den
eingeschwungenen Haltezustand ergeben. Dabei soll die
Glocke den Sollwert ας des AusschwungwinkeIs erreichen.

In der letzten Schwingungsperiode vor Erreichen des
Sollwertes O- erreicht die Glocke lediglich den
Ausschwungwinkel OL . Während der letzten Schwingungsperiode in der Hochläutephase wird dem Schwingungssystem
soviel Energie zugeführt, daß sich der Schwingungswinkel OC - um den DifferenzwinkelJXoC . vergrößert.

Die während dieser letzten Schwingungsperiode zugeführte
Energie ist dann

^{= G}G1 ' 2

cos

G1 '
Dabei bedeuten:

^GGi ⁼ Glockengewicht
~7 - ideelle Pendellänge

Im Verhältnis zur gespeicherten Gesamtenergie E ergibt sich:

cos (OC₁ /1

1 - cosQL

Die zuletzt zugeführte Energie Δ E ist ferner darstellbar ,

Δ U ;

als i

wobei C eine Konstante für die mittlere Motorleistung und j /It₁ die Einschaltdauer des Antriebsmotors während der ! letzten Schwingungsperiode ist. i

6: ,

_ _j

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-JS^-

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Für den Ausgleich der Verluste beträgt die zuzuführende Verlustenergie im eingeschwungenen Zustand während der Leerlaufperiode Δt„
= C . ^t₁(ZiOC₂)

Wie dazu die Zeichnung zeigt, verringert sich während der Leerlaufperiode der Ausschwungwinkel von dem Wert OO auf den Wert ^y. Die Differenz des Ausschwungwinkels während dieser Periode beträgtA(L₂*

Am besten bestimmt man die im eingeschwungenen Zustand noch zuzuführende Energie aus dem Verhältnis A E._T : ΔΈ_στΊ.

V L U

Da dann für beide Phasen, die Hochläutephase und den Haltezustand, die Motorkonstante C gleich ist, muß gelten:

Daraus folgt:

^ΔΕ

. Δ

ζυ

cos OX₁ -4OL₂) - COsOl₁

- cos

Solange4&₂ < Λ 01

ist, läßt sich weiter

vereinfachen

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Die Schlußfolgerung ist:

Wenn man die Winkeländerung Δ&. der letzten Schwingungsperiode der Hochläutephase und die Verminderung 4 GL ₂ des Schwingungswinkels der ersten, antriebsfreien Schwingungsperiode mißt, dann kann man das Zeitintervall für die Einschaltung des Antriebsmotors der Läutemaschine, das für die Hochläutephase festgelegt ist, für die eingeschwungene Phase im Verhältnis Δ Ot : Δ 3ν ., verkürzen und wird damit bei guter Näherung die Glocke auf dem Sollwert des Ausschwungwinkels halten können.

Leerseite -

Claims (4)

Patentansprüche

1. Glockenläutemaschine mit einem reversierbaren Antriebsmotor für eine pendelnd anzutreibende Glocke und mit einer Steuervorrichtung, die während einer oder beider Halbschwingungen der Glocke den Antriebsmotor über variable Zeit- oder Wegabschnitte ein- und ausschaltet, wobei nach dem Hochläuten der eingeschwungene Zustand der Glocke durch Verminderung der dem Antriebsmotor zugeführten, elektrischen Energie mittels Verkürzung der Einschaltdauer oder des Einschaltweges pro Schwingung gehalten wird,

dadurch gekennzeichnet, daß für den eingeschwungenen Zustand ein Sollwert für den Ausschwungwinkel vorgegeben wird, bei dessen Erreichen die vom Schwingungssystem zum Halten des Ausschwungwinkel-Sollwertes benötigte Verlustenergie ermittelt und darauf die dem Antriebsmotor zugeführte, verminderte elektrische Energie eingestellt wird.

2. Glockenläutemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlustenergie des Schwingungssystems pro Schwingung oder HaIbschwingung aus der Differenz (ZiOC₂) des letzten Ausschwungwinkels (cc), den die Glocke mit der Beendigung der Hochläutephase erreicht, und des nächstfolgenden, dagegen verminderten Ausschwungwinkels (Ct₂) ermittelt wird, den die Glocke nach Durchlaufen einer antriebsfreien Halb- oder Vollschwingung vor der Einstellung des Haltezustandes erreicht.

2:

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3. Glockenläutemaschine nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet/ daß zunächst für die letzte Schwingung oder Halbschwingung der Hochläutephase die Summe der Verlustenergie und der dem
Schwingungssystem zugeführten potentiellen Energie aus der Differenz (/IcX₁) des letzten Ausschwungwinkels ((X) und des vorangehenden, vorletzten
Ausschwungwinkels (OL₁) ermittelt, davon die
anschließend ermittelte Verlustenergie abgezogen und die dem Antriebsmotor zugeführte Energie
während der letzten Schwingung bzw. Halbschwingung der Hochläutephase um die als Differenz verbleibende potentielle Energie beim Übergang in den Haltezustand vermindert wird.

4. Glockenläutemaschine nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß in Annäherungslösung die Einschaltdauer oder der Einschaltweg für den Antriebsmotor pro Schwingung oder Halbschwingung der Hochläutephase beim Wechsel in den Haltezustand im Verhältnis der Ausschwungwinkeldifferenzen
/iOi-2 ^: Ja 1 verkürzt wird.