DE517931C - Einrichtung zum Regeln elektrischer Stromverbraucher, insbesondere elektrischer OEfen - Google Patents

Description

Kontaktzeigerinstrumente, beispielsweise Galvanometer von hoher Empfindlichkeit, werden häufig dazu, benutzt, z. B. bei Erreichung einer bestimmten Höchsttemperatur, deren Wert durch einen von Hand verstellbaren und bei Erreichung dieser Höchsttemperatur von dem am Zeiger sitzenden Gegenkontakt berührten Kontaktkörper ■ eingestellt wird, einen Ofen über verschiedene Zwischenrelais abzuschalten und bei Öffnung der beiden Kontakte wieder einzuschalten, um eine selbsttätige Temperaturregelung zu erzeugen.

Hierbei kommt es in erster Linie auf ein unbedingt sicheres Arbeiten des Kontaktzeigerinstrumentes an, das aber infolge seiner hohen Empfindlichkeit nur ein sehr kleines Drehmoment besitzen kann und mithin nur einen äußerst geringen Kontaktdruck auszu-

ao üben vermag.

Der große Nachteil dieser bei Berührung eines Maximalkontaktes durch den Zeigerkontakt des Kontaktzeigerinstrumentes abschaltenden Regelungseinrichtungen ergibt sich aus dem Umstand, daß das Abschalten des Xetzstromes erst erfolgen kann, wenn bei der Berührung des Maximalkontaktes und des Zeigerkontaktes ein Reglerstromkreis ordnungsmäßig zustande kommt. Desgleichen ist das Wiedereinschalten des Arbeitsstromkreises davon abhängig, daß der Zeigerkontakt an dem Maximalkontakt infolge der Bildung des Reglerstromkreises nicht klebengeblieben ist und sich von diesem wieder abzuschalten vermag. In diesem Fall besteht die Gefahr, daß wertvolles Glühgut überhitzt wird.

Gemäß der Erfindung besitzt das Kontaktzeigerinstrument neben dem mit dem Zeiger beweglichen und daher in seiner Einstellung von der Höhe der Temperatur abhängigen Kontakt einen von Hand einstellbaren, ebenfalls im Reglerstromkreis liegenden Minimalkontakt, gegen den sich der Zeigerkontakt in der Ruhelage sowie bis zur Überschreitung der Mindesttemperatur anlegt, und dabei einen Ruhestromkreis geschlossen hält, der den Schalter für den Hauptstromkreis über ein Thermorelais als Zwischenrelais geschlossen hält, so daß der Hauptstromkreis unterbrochen wird, sobald der Ruhestromkreis durch die Weiterbewegung des Zeigerkontaktes infolge Überschreitung der Temperatur geöffnet wird.

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dr. Ernst Haagn und Eduard Killius in Hanau a. M.

Infolge der Eigentümlichkeit des Erfindungsgegenstandes kann also ein Hauptstromkreis nur zustande kommen, wenn die Kontakte an dem Kontaktzeigerinstrument sich in solchem Zustand befinden, daß sie den Ruhestromkreis zu schließen vermögen. Bei etwaigen Störungen am Kontaktmeßinstrument wird ein Arbeitsstrom bzw. Heizstrom überhaupt nicht eingeschaltet, so daß keinerlei ίο Gefahr für die Arbeitsmaschine bzw. für den Ofen und das in ihm enthaltene Glühgut besteht.

Die Benutzung eines Ruhestromes in Verbindung mit Minimalkontakten ermöglicht aber auch, die zweite Gefahr bei solchen empfindlichen Kontakten zu vermeiden und zu beseitigen, nämlich das Klebenbleiben der Kontakte.

Gemäß der weiteren Erfindung wird zu diesem Zweck in den die Stellung des Zeigerkontaktes im Kontaktzeigerinstrument beeinflussenden elektrischen Stromkreis mit Hilfe eines Zeitlaufwerkes oder einer ähnlichen, in bestimmten kleinen Zeitabständen eine Veras stellkraft frei machenden Vorrichtung augenblicksweise aus einer Hilfsstromquelle ein zum Abheben der beiden Kontakte des Kontaktzeigerinstrumentes genügender Stromstoß hineingegeben.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In den Darstellungen ist Th das Thermoelement, das durch Beheizung in einem Ofen den zur Beeinflussung des Kontaktmeßinstrurnentes G erforderlichen Strom erzeugt. Z ist der Zeiger dieses Kontaktzeigerinstrumentes, der sich entsprechend der von dem Thermoelement Th erzeugten EMK verdreht. Der Zeiger Z wird indessen mit Hilfe des \'on Hand beweglichen Zeigers Z₁ in einer Stellung gehalten, die dieser ohne diese Abstützung erst bei Erreichung einer bestimmten Mindest-EMK von Seiten des Thermoelementes Th einnehmen würde. Der Zeiger Z löst sich erst dann von "der durch den Zeiger Z₁ gebotenen Abstützung, wenn die Mindest-EMK überschritten wird. Der durch das Kontaktzeigerinstrument bewegliche Zeiger Z und der von Hand \-erdrehbare Zeiger Z₁ berühren sich gegenseitig mit Hilfe der Kontakte K.

Mit Hilfe dieser Kontakte K und der Zeiger Z und Z₁ ist nun ein Ruhestromkreis gebildet, der von der Sekundärspule des von dem Netz auf der primären Seite gespeisten Transformators Tr abzweigt. Der Ruhestrom fließt von dem Zeiger Z durch die Sekundärspule des Transformators Tr nach der Spule eines Bimetallstabes und von diesem nach dem Zeiger Z₁. Diese Spule und der Bimetallstab sind Teile des Thermorelais ThR. Dieses Thermorelais ist so ausgebildet, daß der Bimetallstab bei Erhitzung verbogen wird und den Kontakt KThR schließt, diesen Kontakt aber öffnet, wenn der Bimetallstab sich abkühlt. Der Ruhestrom, der durch die Kon- takteE geschlossen gehalten wird, erwärmt also den Bimetallstab und schließt infolgedessen den Kontakt KThR. Durch den Schluß dieses Kontaktes wird ein Stromkreis zwischen der Lampe L und dem Netz geschlossen, der von dem einen Pol des Netzes durch den Bimetallstab hindurch nach dem geschlossenen Kontakt KThR geht und von dort durch die Heizwicklung der Lampe L nach dem anderen Pol des Netzes geführt ist. Durch die Einschaltung der Lampe L wird der Quecksilberschalter Q geschlossen und damit der Netzstrom auf das Arbeitsgerät, z. B. den elektrischen Ofen geschaltet, der dann das Thermoelement Th erhitzt. '

Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende.

Sobald das durch den Ofen erhitzte Thermoelement Th einen Gleichstrom von einem die eingestellte Mindest-EMK überschreitenden g_s Wert erzeugt, bewegt das Kontaktzeigerinstrument G den Zeiger Z von dem Zeiger Z₁ ab und öffnet damit den Kontakt K. Dadurch wird der von der sekundären Spule des Transformators Tr gespeiste Ruhestromkreis unterbrochen, so daß die Beheizung des Bimetallstabes im Thermorelais ThR unterbrochen ist. Sobald die Abkühlung entsprechend vorgeschritten ist, unterbricht der Bimetallstab den Kontakt KtIiR. Infolgedessen ist nunmehr die Lampe L des Quecksilberschalters Q ausgeschaltet, und dieser schaltet nunmehr den Netzstrom vom Ofen ab.

Ist die Abkühlung des Ofens so weit vorgeschritten, daß das Thermoelement Th eine entsprechend verkleinerte Spannung anzeigt, dann nähert sich der Zeiger Z dem Kontakt K und schließt diesen zuletzt wieder, so daß nunmehr das einleitend beschriebene Spiel von neuem beginnt.

In den Stromkreis zwischen dem Kontaktzeigerinstrument G und dem Thermoelement Th ist eine Kontaktunterbrechung F in Gestalt von Schleiffedern eingeschaltet. Solange die Schleiffedern F durch den darunter no befindlichen Kontakt elektrisch leitend verbunden sind, ist das Thermoelement Th auf das Zeigerinstrument G geschaltet. Die Schleif federn F liegen aber auf einem Unterbrecher U, der z. B. durch ein Uhrwerk langsam gedreht wird. Außer dem Thermoelement Th ist auf den Umschalter U noch der Thermoumformer ThU geschaltet. Dieser Thermoumformer leitet die erzeugte Thermokraft zu den Schleiffedern F, wo vsie in bestimmten Zeitabständen der vom Thermolement Th erzeugten EMK zu- bzw. abge-

schaltet wird. Durch diese in bestimmten Zeitabständen der Spannung des Thermoelementes Th zugeschaltete Spannung des ^Thermoumformers ThU bewegt sich der Zeiger Z in bestimmten Zeiten von dem Minimalkontakt des Zeigers Z₁ ab, während beim Kurzschließen der zusätzlichen EMK über die Walzen des Umschalters U der Zeiger Z wieder in die Anfangslage zurückbewegt wird. to Hierdurch wird verhütet, daß die Kontakte K an dem Zeiger Z und an dem Zeiger Z₁ klebenbleiben können.

Die Erfindung läßt sich sinngemäß allgemein zum Regeln elektrischer Stromverbraucher be· nutzen. Bei der Benutzung für elektrische öfen hat sich die Anwendung des Thermorelais ThR besonders bewährt, das gegenüber elektromagnetischen oder durch Verstärkerrohre gebildeten Relais Vorteile besitzt. Die elektromagnetischen Relais haben nämlich den Nachteil, daß ihre Anker zum Flattern neigen, wenn der Stromkreis nicht ganz fest geschlossen ist. Bei empfindlichen Kontaktinstrumenten wird besonders bei starken Gebäudeerschütterungen der Kontakt des beweglichen Zeigers des Kontaktzeigennstrumentes niemals vollkommen ruhig an dem von Hand einstellbaren Kontakt anliegen können. Ferner wird beim Anschluß an Wechselstromnetze der Anker des Relais entsprechend der Periodenzahl in Schwingungen kommen und infolgedessen ebenfalls eine zuverlässige Kontaktgabe erschweren. Bei Wechselstromrelais muß auch eine viel größere Stromstärke zum Betrieb des Relais in Kauf genommen werden, was natürlich auch nur nachteilig auf die Kontakte wirken kann und bei zuverlässigen Instrumenten unbedingt vermieden werden muß. Wenn dagegen Verstärkerrohre in an sich bekannten Schaltungen verwendet werden, so erfordern diese eine derartige Nebenapparatur bei einem Anschluß an Wechselstromnetze, daß die Betriebssicherheit sehr in Frage gestellt ist.

Vorteilhaft ist es, den Gegenkontakt des Bimetallstabs des Thermorelais ThR auf einem Streifen aus dem gleichen Material anzubringen, der jedoch eine etwas geringere Länge besitzt. Es besteht hierdurch eine gute Kompensation gegenüber den Raumtemperaturschwankungen.

Ein sehr empfindliches Thermorelais ergibt sich, wenn die Heizwicklung des Bimetallstabs so bemessen ist, daß eine Spannung von etwa 20 Volt genügt, um das Bimetall so weit •zu erwärmen, daß eine sichere Kontaktgebung erfolgt. Die niedere Spannung ist empfehlenswert, um eine statische Ladung der beiden Zeiger am Kontaktzeigerinstrument bei geöffneten Kontakten K möglichst klein zu halten. Bei den geringen Richtkräften, die derartige Instrumente besitzen, ist eine gegenseitige Anziehung unvermeidlich, wenn die Zeiger unter Spannung stehen. Diese Schwierigkeit kann nur durch Beschränkung auf eine möglichst kleine Spannung in erträglichen Grenzen gehalten werden.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zum Regeln elektrischer Stromverbraucher, insbesondere elektrischer öfen, mittels eines z. B. von einem Thermoelement beeinflußten Kontaktzeigerinstrumentes, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktzeiger meß instrument neben dem mit dem Zeiger beweglichen und von der Temperatur in seiner Einstellung abhängigen Kontakt einen von Hand einstellbaren ebenfalls im Reglerstromkreis liegenden Minimalkontakt (Z₁, K) besitzt, gegen den sich der Zeigerkontakt in der Ruhelage sowie bis zur Überschreitung der Mindesttemperatur anlegt und dabei einen Ruhestromkreis geschlossen hält, der den Schalter für den Hauptstromkreis über ein Thermorelais als Zwischenrelais geschlossen hält, so daß beim Versagen der Zeigerkontakte der Hauptstrom unterbrochen wird.
2. 2. Einrichtung zum Regeln elektrischer Stromverbraucher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Ruhestromkreis geschlossen gehaltene und beim Wegbleiben des Ruhestromes geöffnete Schalteinrichtung für den Hauptstromkreis mit einem Thermorelais als Zwischenrelais (ThR) betätigt ist, das aus einem federnden, von dem Relaisstromkreis durchflossenen Bimetallstreifen gebildet ist, der mit einer von dem Ruhe-Stromkreis gespeisten Heizwicklung und am freien Ende mit einem Kontakt versehen ist, derart, daß er bei eingeschaltetem Ruhestromkreis infolge der Wärmespannung verbogen wird und dabei den Relaisstromkreis schließt, diesen aber, entsprechend der Abkühlung des Bimetallstreifens bei der Unterbrechung des Stromkreises der Heizwicklung, durch selbsttätiges Zurückkehren aus der ver- no spannten Lage öffnet.
3. 3. Einrichtung zum Regeln elektrischer Stromverbraucher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den die Stellung des beweglichen Zeiger kontaktes im Kontaktzeigerinstrument beeinflussenden Reglerstromkreis mit Hilfe eines Zeitlaufwerkes oder einer ähnlichen, in bestimmten kleinen Zeitabständen eine Verstellkraft freigebenden Vorrichtung (UF) iao augenblicksweise eine Hilfsstromquelle ein- oder angeschaltet wird, so daß die

   Kontakte (K) im Kontaktzeigerinstrument zeitweilig voneinander abgehoben werden.
4. 4. Einrichtung zum Regeln elektrischer Stromverbraucher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsstromquelle bei Vorhandensein von Gleichstrom im Reglerstromkreis und Wechselstrom im Netz ein Thermoumformer (ThU) benutzt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen