DE461950C - Elektrische Steuervorrichtung - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
3JUU1928

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21c GRUPPE

S 76232 VIIIJ2IC* Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: 7. Juni

Siemens & Halske Akt-Ges. in Berlin-Siemensstadt*).

Elektrische Steuervorrichtung. Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. September 1926 ab.

Es ist bekannt, irgendwelche Größen, beispielsweise Temperaturen, in der Weise zu regeln, daß beim Überschreiten eines gewünschten Wertes die Energiequelle abgeschaltet, beim Unterschreiten eingeschaltet wird. Dabei entstehen aber auch bei gleichbleibendem Betriebszustande dauernde Pendelungen um den Normalwert herum. Diese können vermieden werden, wenn durch die to Regelvorrichtung nicht allein ein- und ausgeschaltet wird, sondern auch die Größe der zugeführten Energie eingeregelt wird. Derartige Regelvorrichtungen müssen also sowohl vergrößern oder verkleinern, als auch konstant halten. Bedient man sich elektrischer Regelvorrichtungen, so kann man ein Relais verwenden. Dieses hat den Vorteil, daß es sichere Kontaktschlüsse ergibt, aber den Nachteil, daß es nur ausschalten und einschalten, also nur pendelnd regeln kann. Man kann aber auch den Zeiger eines Meßinstrumentes zur Regelung verwenden, der bei Überschreitung eines oberen Grenzwertes einen elektrischen Kontakt schließt, bei Unteres schreitung einen anderen elektrischen Kontakt schließt, zwischen beiden Grenzwerten aber überhaupt keinen Strom zustande kommen läßt. Eine derartige Kontaktvorrichtung hat aber den Nachteil, daß der Zeiger in den Grenzstellungen selbst kein Drehmoment hat, um den erforderlichen Kontaktdruck aufzubringen, so daß unsichere Kontaktschlüsse entstehen.

Durch die Erfindung werden die beiden genannten Vorrichtungen in der Weise vereinigt, daß die Regelvorrichtung auch bei Ausübung der dreifachen Tätigkeit," nämlich Vergrößern, Verkleinern oder Konstanthalten, einen sicheren Kontaktschluß gewährleistet. Gemäß der Erfindung beeinflußt die zu steuernde Größe, die vergrößert, verkleinert oder konstant gehalten werden soll, sowohl den Zeiger des sie messenden Meßgerätes als auch eine Hilfskraft,· die den Zeiger zum Schließen elektrischer Kontakte veranlaßt. Die Hilfskraft, die zweckmäßiger-, aber nicht unbedingt notwendigerweise durch einen Relaismagneten geliefert wird, tritt dann in Tätigkeit, wenn die zu steuernde Größe ihren oberen oder unteren Grenzwert erreicht oder überschreitet.

Man hat versucht, die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch zu lösen, daß man den Zeiger des Meßgerätes durch eine in regelmäßigen Zeitzwischenräumen arbeitende Hilfskraft zu Kontaktschlüssen veranlaßte. Das erfordert aber eine dauernde Tätigkeit dieser Hilfskraft auch dann, wenn bei gleichbleibenden Betriebsverhältnissen Regeleingriffe gar nicht nötig wären und verursacht somit unnötigen Verschleiß. Andererseits können Betriebsänderungen, die einen sofortigen Eingriff der selbsttätigen Regelung unbedingt erfordern, so plötzlich eintreten, daß der ein für allemal eingestellte Takt der Hilfskraft zu langsam ist, um Gefahren zu

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Frit\ Eichler in Berlin,

vermeiden. Diese Nachteile treten bei der Erfindung nicht auf.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Abb. ι dargestellt. Ein elektrischer Strom, dessen Stärke als Maß für die zu steuernde Größe dienen möge, wird durch das Steuergerät hindurchgeleitet, dessen Klemmen mit 20 und 2i bezeichnet sind. Das bewegliche System des Meßgerätes besteht aus der Drehspule 9 und dem mit ihr verbundenen Zeiger 3. Dieser spielt über den Kontaktstücken 1 und 2. Er wird auf diese Kontaktstücke durch den Fallbügel 16 niedergedrückt, sobald der Elektromagnet 8 erregt ist. Eine nicht gezeichnete Feder sucht ihn in der angehobenen - Stellung festzuhalten. Der Elektromagnet wird gemäß der Erfindung durch denselben Strom erregt, der durch die Drehspule 9 hindurchfließt. Im Ruhezustande fließt kein Strom in deren Kreis 20, 8, 9, 21, und der Zeiger 3 steht in oder in der Nähe der Nullstellung zwischen beiden Kontaktstücken 1 und 2. Erreicht aber der in zwei verschiedenen Richtungen in den Kreis 20, 8, 9, 21 eintretende Strom in der einen oder anderen Richtung einen Grenzwert, der nicht überschritten werden soll, so zieht das Relais 8 den Fallbügel 16 an, und dieser drückt den Zeiger 3, der jetzt beispielsweise, wie in der Zeichnung dargestellt, über dem Kontaktstück ι steht, auf dieses Kontaktstück. Dadurch kommt ein Strom der Hilfsbatterie iy zustande, der über die Leitung 6, den Zeiger 3, das Kontaktstück 1 und die Relaisspule 5 fließt. Diese setzt eine Vorrichtung in Tätigkeit, durch welche die Energiequelle oder sonstige zu steuernde Größe verkleinert wird. Eine Relaisspule 4, die erregt wird, wenn der Zeiger 3 auf das Kontaktstück 2 niedergedrückt wird, veranlaßt eine Vergrößerung. Verkleinerung oder Vergrößerung dauern so lange an, wie der Elektromagnet 8 stark genug erregt ist, um den Fallbügel in seiner unteren Stellung festzuhalten. Sobald der Strom, der durch das Meßgerät fließt, dazu nicht mehr ausreicht, gibt der Fallbügel 16 den Zeiger 3 frei, der nun seine neue Lage einnehmen kann. Die Kontaktbahnen 1 und 2 müssen so weit an die Mittelstellung heranreichen, daß der Zeiger in den Grenzlagen, bei • denen die Regeltätigkeit einsetzen soll, mit ihnen sicher in Berührung kommt. In den meisten Fällen ist es ohne Belang, wie weit der Zeiger 3 über die Grenzlagen, bei denen die Regeltätigkeit einsetzen soll, hinaus ausschlägt. Es gibt jedoch auch Fälle, wo bei ungewöhnlich großen Abweichungen besondere Sicherheitsvorrichtungen in Tätigkeit gesetzt werden sollen, was durch weitere Kontaktstücke leicht zu erreichen ist.

Je nachdem, ob das Meßgerät den Strom oder die Spannung messen soll, wird man den Elektromagneten 8 und die Drehspule 9 hintereinander oder parallel schalten. Ist der Strom, der als Maß der zu regelnden Größe dient, sehr klein, so reicht er unter Umständen nicht aus, um durch den Fallbügel 16 den nötigen Kontaktdruck zu erzeugen. In diesem Falle wird, wie in Abb. 2 dargestellt, ein Relais 10 verwendet, welches dann, wenn der gemessene Strom einen Grenzwert überschreitet, anspricht, und den Strom einer Hilfsbatterie 11 durch den Fallbügelmagneten 8 sendet. Im übrigen arbeitet die Einrichtung ebenso wie die nach Abb. 1.

Bei Abb. 1 ist vorausgesetzt, daß in der Ruhelage kein Strom durch die Drehspule 9 fließt. Vielfach liegt aber die Aufgabe vor, die Steuereinrichtungen dann in Tätigkeit zu setzen, wenn der Strom von einem endlichen Wert um ein bestimmtes Maß abweicht. Für diesen Fall dient eine Vorrichtung gemäß Abb. 3. Der Nullpunkt der Skala liegt hier an der linken Seite. Wenn der Strom den Normalwert hat, steht der Zeiger 3 auf der Lücke zwischen den beiden Kontaktstücken 1' und 2'. Der Elektromagnet, der den Fallbügel niederzieht, besitzt zwei Spulen, nämlich eine Spule mit den Klemmen 8' und eine zweite Spule mit den Klemmen 8". Durch die erste Spule geht der Strom, der auch durch die Drehspule 9 fließt. Die Klemmen 8" der zweiten Spule liegen an einer Hilfsstromquelle 12 zweckmäßig unter Zwischenschaltung eines regelbaren Widerstandes 13. Dieser wird so eingeregelt, daß der Hilfsstrom dem Normalwert des zu messenden Stromes gerade das Gleichgewicht hält. Der Fallbügelmagnet tritt dann in Tätigkeit, sobald die Abweichung des zu messenden Stromes nach der einen oder anderen Seite den vorgeschriebenen Grenzwert überschreitet. Mit Hilfe des Widerstandes 13 kann der Fallbügel auch auf verschiedene Normalstärken eingestellt werden; in diesem Falle müssen auch die Kontaktplatten 1' und 2' entsprechend den Normalstromstärken einstellbar, also verschiebbar, angeordnet sein.

Falls die geringe Stärke des Meßstromes die Anwendung eines Relais wie in Abb. 2 erforderlich macht, ist die Kompensation durch den Hilfsstrom an der Spule dieses Relais anzubringen, wie in Abb. 4 dargestellt ist. Hier hat das Relais 10' eine zweite Spule 15, die von dem Strom der Hilfsbatterie 12 durchflossen w^rird und die Wirkung der Spule 14 aufhebt, solange in dieser der Normalstrom fließt.

Die Erfindung ist auch geeignet für Steuereinrichtungen, die vermittels einer Wheat- lau stoneschen Brückenschaltung arbeiten, wie Abb. 5 zeigt. Eine in dieser Abbildung nicht

dargestellte mechanische Einrichtung soll durch die Verbindungsstange 30 verstellt werden in Abhängigkeit von der Angabe eines Meßgerätes, dessen Zeiger mit 31 bezeichnet ist. Auf der Zeigerachse ist ein Ringrohr 32 befestigt, das etwa zur Hälfte mit Quecksilber angefüllt ist. Ein Widerstandsdraht 33 im Ringrohre 32 taucht in das Quecksilber ein, und je nach der Winkelstellung des Rohres werden Teile des Widerstandes durch das Quecksilber kurzgeschlossen. Die Enden des Widerstandes 33 führen zu einer Stromquelle, deren Pole mit + und — bezeichnet sind. Von dem im Quecksilber liegenden Teil des Widerstandes 33 führt eine Leitung 34 zu der Steuereinrichtung und von da eine Leitung 40 zu einem Schleifkontakt 35. Dieser ist an derselben Wandermutter 36 befestigt wie die Steuerstange 30. Die Wandermutter läuft auf einer Spindel 37, die vom Motor 38 in Bewegung gesetzt wird, und zwar ist die Bewegungsrichtung abhängig von der Stromrichtung des dem Motor zugeführten Stromes. Der Widerstand 39, auf dem der Gleitkontakt 35 läuft, und die vom Quecksilber nicht kurzgeschlossenen Teile des Widerstandes 33 bilden eine Wheatstonesche Brücke. Wird durch eine Bewegung des Zeigers 31 der Widerstand auf beiden Seiten der Quecksilbersäule verändert, so fließt im Diagonalzweig 34 ein Strom, der den Motor 38 in Tätigkeit setzt, bis der Gleitkontakt 35 an den Widerstand 39 eine entsprechende Änderung hervorgerufen hat. Das Relais im Diagonalzweig ist mit seiner Drehspule 9, seinem Zeiger 3, Fallbügel 16, Fallbügelmagneten 8 und Kontaktstücken 1 und 2 ebenso geschaltet wie in Abb. 1 dargestellt. Es tritt in Tätigkeit, sobald die Verschiebung des Gleichgewichtes der Wheatstoneschen Brücke so groß geworden ist, daß der Elektromagnet 8 anspricht. Der Motor 38 wird dann, je nachdem ob der Zeiger 3 auf den Kontakt 1 oder auf den Kontakt 2 niedergedrückt wird, mit der Batteriehälfte 42 oder 43 verbunden, die ihn in entgegengesetzter Richtung antreiben. Ist das Gleichgewicht wieder so weit hergestellt, daß der Elektromagnet 8 den Fallbügel losläßt, so kommt auch der Motor 3,8 wieder zum Stillstand.

Die Erfindung läßt sich nicht nur wie in den beschriebenen Beispielen mit Meßgeräten durchführen, deren Zeigerstellungen nur von einem einzigen Strom beeinflußt werden; das richtunggebende Gerät kann ebensogut beispielsweise ein Wattmeter sein, dessen Stromoder Spannungsspule mit dem Magneten des Fallbügels zusammen erregt wird, oder ein Frequenzmesser, beispielsweise nach Patent 711, dessen bewegliche Spule gemeinsam mit dem Fallbügelmagneten 8 erregt wird.

In den beschriebenen Beispielen wird der Fallbügel mittelbar oder unmittelbar durch denselben Strom oder dieselbe Spannung betätigt wie die Drehspule des Meßgerätes. 6g Das ist nicht unbedingt erforderlich. Ist der gemessene Strom beispielsweise das Maß für die Größe eines Dampfdruckes, so kann der Fallbügel auch durch mechanische Kräfte niedergedrückt werden, die dann auftreten, wenn der zu steuernde Druck seine Grenzwerte überschreitet. Überhaupt ist die Verwirklichung des Erfmdungsgedankens von der Art der verwendeten Kräfte unabhängig und kann auch ganz ohne Verwendung der Elektrizität durchgeführt werden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektrische Steuervorrichtung zur Vergrößerung, Verkleinerung oder Konstanthaltung von Betriebsgrößen, dadurch gekennzeichnet, daß die zu steuernde Größe nicht nur den Zeiger (3) eines Meßgerätes einstellt, sondern auch eine Hilfskraft (8) in Tätigkeit setzt, die den Zeiger (3) zum Schließen sicherer elektrischer Kontakte (1, 2) befähigt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein Fallbügel (16) durch einen Elektromagneten (8) betätigt wird und den Zeiger (3) des Meßgerätes auf eine unterteilte Kontaktbahn (1, 2) niederdrückt, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (8) unter dem Einfluß derselben elektrischen Größe steht wie der Zeiger des Meßgerätes selbst.

3. Vorrichtung nachi Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Meßgerät gemessene elektrische Größe den Elektromagneten (8) mit Hilfe eines Zwischenrelais (10) erregt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem vom Meßgerät gemessenen Strom im Elektromagneten (8) ein konstanter, zweckmäßig einstellbarer Hilfsstrom entgegenwirkt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem vom Meßgerät gemessenen Strom im Zwischenrelais (10') ein konstanter, zweckmäßig einstellbarer Strom entgegenwirkt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeiger (3) des Meßgerätes und die Hilfskraft (8) zum Schließen der Zeigerkontakte (1, 2) durch den Strom im Diagonalzweig einer Wheatstoneschen Brücke betätigt werden.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen