DE588852C - Vorrichtung zur Verminderung der Regelpendelungen - Google Patents

Description

Es sind schrittweise arbeitende Regler bekannt, bei denen durch Bimetallstreifen die durch die Kontaktgabe des Steuergerätes, meist ebenfalls eines Bimetallstreifens, ausgelöste Regelung in einzelne Regelimpulse umgewandelt wird, deren Zeitdauer von der Einstellung der Bimetallzeitschalter abhängt. Die Bime'tallzeitschalter wirken bei einer bekannten Ausführung dieser Art dabei auf eine Verkleinerung der Dauer der Regelimpulse hin.

Es sind andere schrittweise wirkende Regler bekannt, bei denen mechanische oder ebenfalls bimetallische Zeitschalter so wirken, daß eine vom Steuergerät, z.B. einem Quecksilberthermometer, bewirkte-Kontaktgabe eine vorgeschriebene Zeit lang aufrechterhalten wird.

Sämtliche bisher bekannten Regler, einschließlich der oben geschilderten, neigen nun zur Überregelung bzw. Unterregelung derart, daß Regelpendelungen entstehen. Man könnte an sich geneigt sein, solche Regelpendelungen dadurch zu vermeiden, daß man das Steuergerät mit recht langzeitigen Schritten arbeiten läßt. Indessen ~ist diese scheinbar naheliegende Lösung für die Praxis ungeeignet. Es ist dabei nämlich zu bedenken, daß bei langen Pausen des Arbeitens des Steuergerätes zwischen den Schritten liegende Änderungen der zu regelnden Größe, z. B. bei schrittweise arbeitenden Temperaturreglern, ein plötzliches Ansteigen, oder Absinken der Temperatur zu spät von dem Regler erfaßt werden, so daß dieser nicht mehr folgen kann, oder aber es eine viel zu lange Zeit dauert, bis er wieder folgen kann.

Die Erfindung beschreitet daher einen anderen Weg zur Lösung der Aufgabe, Regelpendelungen bei schrittweise ■ wirkenden Reglern weitgehend zu vermindern. Gemäß der Erfindung sind in jedem der beiden durch die an sich bekannten Maximal- und Minimalkontakte am Steuergerät gesteuerten Regelstromzweige zwischen dem mit intermittler ender Impulsgabe arbeitenden Steuergerät und den Schaltorganen für die zu steuernde Antriebsmaschine wahlweise einstellbare Verzögerungsmittel eingeschaltet, durch die erst nach einer Impulsgabe in dem einen Regelstromkreis eine oder mehrere weitere gleichartige Impulsgaben unwirksam gemacht werden, während etwaige Impulsgaben in der anderen Richtung sowie das Arbeiten des Steuergerätes ungestört bleiben. Die Erfindung läßt also das Steuergerät an sich unberührt, d. h. sie verwendet ein Steuergerät mit einer schrittweise wirkenden Kontaktgabe von hinreichend kurzzeitiger Dauer, um die betriebsmäßig auftretenden Änderungen der zu regelnden Größe, z. B. Temperatur, ausreichend schnell zu erfassen. Durch die Wirkung der Verzögerungsmittel nach einer Regelimpulsgabe des Steuergerätes wird der betreffende Regelstromzweig für eine bestimmte Sperrzeit für gleichartig wirkende Regelimpulsgaben aus dem Grunde unwirksam gemacht, um zunächst einmal den Effekt der Regelimpulsgabe in der betrachteten Richtung abzuwarten. Handelt es sich

beispielsweise um einen Temperaturregler für gasbeheizte öfen, so ist durch die vor der Sperrzeit liegende Regelimpulsgabe eine Verstellung eines Ventils o.dgl. in der Gaszuführungsleitung bewirkt worden. Es dauert nun eine gewisse Zeit, bis infolge der vorerwähnten Ventilverstellung eine geänderte Gaszusammensetzung bzw. eine geänderte Gasgemischmenge verbrannt wird ίο und die infolge der Gasänderung auftretende Temperaturänderung sich im Ofen bemerkbar macht. Diese Zeit hängt naturgemäß von der zu überwachenden Anlage wesentlich ab. Sie wird hauptsächlich zur Einstellung der Verzogerungsmittel auf eine bestimmte Sperrzeit mitberücksichtigt.

Wesentlich ist, daß durch die Wirkung der Verzögerungsmittel bei der neuen Einrichtung nach erfolgter Impulsgabe ausschließlich der dieser Impulsgabe zugeordnete Regelstromzweig, nicht aber der Regelstromzweig für die entgegengesetzt gerichtete Impulsgabe und auch nicht das Arbeiten de,s Steuergerätes irgendwie beeinträchtigt wird. Würde also während der Sperrzeit infolge ungewöhnlicher Betriebsverhältnisse eine starke Änderung der zu regelnden Größe im anderen Sinne als die durch die Impulsgabe bedingte Änderung eintreten, so wird diese Änderung ohne weiteres von dem Regler erfaßt, indem durch den anderen Regelstromzweig eine der Änderung der zu regelnden Größe entgegengesetzt wirkende Regelung vorgenommen wird,

Die praktische Erprobung der neuen Einrichtung hat ergeben, daß sie tatsächlich einerseits Regelpendelungen sehr weitgehend vermindert und dabei andererseits auch jederzeit die Gewähr dafür bietet, daß der Regler auch bei während der Sperrzeit auftretenden Änderungen der zu regelnden Größe hinreichend schnell folgen kann.

Als Verzögerungsmittel kann man zwei auf die Sperrzeit einstellbare Bimetallzeitschalter verwenden, durch die während der Sperrzeit gleichartige Regelimpulse unwirksam gemacht werden. Die Einstellung der Sperrzeit an diesen Bimetallzeitschaltern kann insbesondere mit Hilfe von Regelwiderständen erfolgen, welche in den Heizstromkreisen der Bimetallzeitschalter vorgesehen sind. Nach einer anderen, besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung wird als Verzögerungsmittel ein von dem Steuergerät bei jedem Impuls schrittweise bewegter Schalter benutzt.

In den Abbildungen sind zwei Ausführungsbeispiele der neuen Einrichtung dargestellt.

In der Zeichnung wird die Temperatur eines Ofens 1 mittels eines Thermoelementes 2 laufend durch ein elektrisches Meßgerät 3 gemessen. Der Zeiger 4 des Meßgerätes 3 wird in periodischen Zwischenräumen durch einen Fallbügel 5 niedergeschlagen. Die Bewegung des Fallbügels 5 erfolgt durch einen Elektromagneten 6, dessen Stromkreis durch einen Bimetallzeitschalter 7 in gleichmäßigen Zeitabständen, z. B. alle 20 Sekunden, geschlossen und unterbrochen wird. Der An-Schluß der Wicklung des Elektromagneten 6 und der Wicklung des Bimetallzeitschalters 7 an ein Netz 8 erfolgt mittels der Leitungen 9 und 10. Unterhalb der Bahn des Zeigers 4 sind ein Maximaikontakt 11 und ein Minimalkontakt 12 angeordnet, die durch den Fallbügel 5 dann geschlossen werden, wenn der Zeiger 4 gerade über ihnen steht. Außerdem ist noch ein durch einen Ansatz 14 des Fallbügels 5 betätigter Normalkontakt 13 vorgesehen, der mit der Regelung an sich nichts zu tun hat. In dem Stromkreis dieses Normalkontaktes 13, der immer dann von dem Fallbügelansatz 14 betätigt wird, wenn der Zeiger 4 nicht über einem der Regelkontakte

11 und 12 steht, kann z.B. eine Glühlampe liegen, deren Aufleuchten das Vorhandensein einer Spannung in dem Netz 8 erkennbar macht. Durch die Kontaktgabe bei 11 oder

12 wird der Stromkreis für Rechts- oder Linkslauf eines Motors 15 gesteuert, der ein Ventil 16 verstellt. Das Ventil liegt in der Brennstofrzuführungsleitung 17 zum Brenner 18.

Die bisher beschriebene Schaltungsanordnung ist an sich bekannt. Gemäß der Erfindung sind nun an die Kontakte 11 und 12 die Wicklungen zweier Schaltelektromagnete 32 und 33 angeschlossen. Der als Hebel ausgebildete Anker 34 dieser Elektromagnete dient als Antrieb für ein Schaltrad 35, das auf einer Welle 36 befestigt ist. Die Welle 36 trägt außerdem einen Kontaktarm 37, der bei Drehung der Welle 36 über einer Kontaktreihe 38 gleitet. Die einzelnen Kontakte dieser Kontaktreihe sind mit a, b, c, d, e und / bezeichnet. Die Bewegung der Welle 36 erfolgt entgegen der Kraft einer Feder 39. Von dem Normalkontakt 13 wird der Stromkreis eines Elektromagneten 40 gesteuert, »« dessen Anker 41 als Sperre für das Schaltrad 35 ausgebildet ist. Von den einzelnen Kontakten α bis / der Kontaktreihe 38 sind nun zur Einstellung der gewünschten Zeitdauer für die Auswirkung jeder Regelimpulsgabe "5 eine Anzahl als Leer kontakte und die übrigen als Arbeitskontakte ausgebildet. In dem dargestellten Beispiel sind die Kontakte a, d und / die Arbeitskontakte, welche mittels einer Leitung 42 unter sich und mit dem Anker des Elektromotors 15 verbunden sind. Der Kontaktarm 37 gelangt somit beim Über-

streichen der einzelnen Kontakte α bis f der • Kontaktreihe 38 von dem Arbeitskontakt α zunächst auf die beiden Leerkontakte b und c, darauf wieder auf einen Arbeitskontakt d, weiter wieder auf einen Leerkontakt e und schließlich auf den Arbeitskontakt /. Die Zeit, die zwischen der Betätigung zweier Arbeitskontakte, z. B. der Arbeitskontakte a und d bzw. d und /, liegt, ist die Sperrzeit, id d. h. die Zeit, während welcher nachfolgende gleichartige Regelimpulse keinen Einfluß auf die Regelung haben. Es erfolgen in dem Beispiel zwei wirksame Impulse in der gleichen Richtung, wenn der Kontaktarm 37 die Arbeitskontakte α und d berührt, zwischen denen zwei Leerkontakte b und c und die Sperrzeit liegen, während der zwei Impulse unwirksam bleiben. Durch Veränderung der Anzahl der Kontakte der Kontaktreihe 38 und der Zahl der zwischen zwei Arbeitskontakten liegenden Leerkontakte läßt sich die jeweils gewünschte Sperrzeit einstellen. Die Wirkungsweise der in Abb. 2 dargestellten Einrichtung ist wie folgt:

Steigt die Temperatur in dem Ofen über den normalen Wert, so wird bei dem nächstfolgenden Herabgehen des Fallbügels der Maximalkontakt 11 geschlossen. Infolgedessen kommt folgender Stromkreis zustande: Netz 8, Leitung 10, 28, Kontakt 11, Leitung 31,44, Motorwicklung 15", Anker des Motors 15, Leitung 42, Kontakt a, Kontaktarm 37, Leitung 45, zurück zum Netz 8. Der Motor 15 ist eingeschaltet und verstellt das Regelventil 16 so, daß eine geringere Brennstoffmenge durch die Zufuhrleitung 17 fließt. Gleichzeitig ist aber auch folgender Stromkreis zustande gekommen: Netz 8, Leitung 10,28, Kontakt Ίΐ, Leitung 46, Magnetwicklung 32, Leitung 47 zurück zum Netz 8. Der über diesen Stromkreis erregte Elektromagnet 32 zieht seinen Anker 34 an, so daß das Schaltrad 35 und damit der Schaltarm 37 um einen Schritt weiter bewegt wird. Der Kontaktarm 37 steht also damit nach Beendigung des betrachteten Regelinipulses auf dem ersten Leerkontakt b der Kontaktreihe 38. Wird nun beim nächsten Herabgehen des Fallbügels wiederum der Kontakt 11 geschlossen, so kommt zwar der vorher. beschriebene Stromkreis des Elektromagneten 32 wiederum zustande, aber nicht der Stromkreis für den Motor 15, weil dieser Stromkreis jetzt am Kontakt b der Kontaktreihe 38 unterbrochen ist. Die durch die erste Impulsgabe bedingte erhöhte Brennstoffzufuhr hat nunmehr Zeit, sich im Ofen auszuwirken. Stellt sich nun der Zeiger zwischen die Kontakte 11 und 12, so wird beim nächstfolgenden Abwärtsgehen des Fallbügels der Normalkontakt 13 geschlossen. Dadurch kommt folgender Stromkreis zustande: Netzleitung 8, Leitung 10., 28, Kontakt 13, Magnetwicklung 40, Leitungen 48, 47, zurück zum Netz 8. Der in diesem Stromkreis liegende Elektromagnet 40 zieht seinen Anker 41 an und gibt damit die Sperre für das Schaltrad 35 frei, so daß die Welle 36 unter der Einwirkung der Rückstellfeder 39 in die Ausgangsstellung zurückschnellt, in welcher, wie dargestellt, der Kontakt 37 auf dem ersten Arbeitskontakt α der Kontaktreihe 38 steht. Entsprechend spielen sich die Regelvorgänge ab, wenn der Minimalkontakt •12 geschlossen wird. Nur wird in diesem Falle nicht die Motorwicklung 15", sondern die Motorwicklung 15' mit Strom gespeist und damit der Motor in entgegengesetztem Sinne wie zuvor eingeschaltet.

Es versteht sich von selbst, daß das an Hand der beiden Ausführungsbeispiele geschilderte neue Regelprinzip sich auch sinngemäß bei andersgebauten Regeleinrichtungen verwirklichen läßt. Wesentlich ist dabei, daß sich die neue Einrichtung ohne jedwede Beeinträchtigung des Aufbaues und der Wirkungsweise des Steuergerätes anwenden läßt.

Es ist schließlich noch ein Fallbügeltemperaturregler bekanntgeworden, bei welchem dann, wenn der Zeiger des Temperaturmeßgerätes zu lange Zeit größere oder kleinere Werte als die gewünschte konstante Temperatur anzeigt, eine zusätzliche Zeitverzögerung in Tätigkeit tritt. Diese besteht darin, daß statt des normalerweise das Regelorgan des Ofens verstellenden Motors ein Hilfsmotor eingeschaltet wird, der eine Mutter längs einer Schraubenspindel zwischen zwei in einstellbarem Abstand voneinander angeordneten Schaltern verstellt.

Diese bekannte Einrichtung ist weder dazu bestimmt noch geeignet, die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe zu lösen, welche darin besteht, bei jeder Steuerimpulsgabe durch die Wirkung der Verzögerungsmittel die Regelung für eine gleichartige Steuerimpulsgabe zu sperren und nur für eine Steuerimpulsgabe in entgegengesetzter Richtung offen zu halten. Dies geht schon daraus hervor, daß die bekannte Einrichtung ausschließlieh dazu dienen soll, um die bei Pyrometern meist vorhandene Anzeigeverzögerung nach Möglichkeit nicht in die Regelung eingehen zu lassen.

Claims (2)

1. "5 Patentansprüche:

   i. Vorrichtung zur Verminderung der Regelpendelungen bei schrittweise durch Steuerimpulse mit Maximal- und Minimalkontakten wirkenden Reglern, insbesondere bei Fallbügelreglern, wobei zwi-

   sehen dem mit intermittierender Impulsgabe arbeitenden Steuergerät und den Schaltorganen für den zu steuernden Antriebsmechanismus wahlweise einstellbare Verzögerungsmittel eingeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß durch diese nach einer Impulsgabe in dem einen Regelstromzweig eine oder mehrere weitere gleichartige Impulsgaben unwirksam gemacht werden, während etwaige Impulsgaben in entgegengesetzter Richtung sowie das Arbeiten des Steuergerätes ungestört bleiben.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsmittel ein von dem Steuergerät (ii, 12, 13) bei jedem Impuls schrittweise bewegter Schalter (37, 38, 42) ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen