DE597207C - Einrichtung zur selbsttaetigen Regelung von elektrischen OEfen o. dgl. - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 18. MAI 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21h GRUPPE 15 eo

Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. April 1931 ab

Bimetallkontaktinstrumente, bei denen die bimetallischen Organe als Wärmefühler dienen und in den Ofenraum eingeführt werden, können maximal bis 500 ° C verwendet werden.
Andere bekannte Vorrichtungen dieser Art, bei denen die Erwärmung der bimetallischen Organe durch eine besondere Heizwicklung erfolgt, gestatten nur dann ohne Verwendung von teuren und unbequemen Zusatzgeräten eine genaue Einhaltung der einmal eingestellten Temperatur, wenn eine konstante Spannungsquelle zur Verfügung steht. Bekanntlich hat man aber in der Praxis mit Schwankungen der Netzspannung von + io°/₀ zu rechnen.

Weiterhin sind Geräte bekannt, bei denen ein temperaturabhängiger Widerstand als Wärmefühlorgang vorgesehen ist. Dieser Widerstand ist als gesonderter Meßwiderstand aufzufassen, der mit einer künstlichen konstanten Meßspannung gespeist werden muß.

In der vorliegenden Erfindung ist nun anstatt dieses Meßwiderstandes die Heizwicklung eines elektrischen Ofens selbst als temperaturabhängiges Fühlorgan ausgenutzt und; die Netzspannung als Meßspannung verwandt. Es leuchtet ein, daß diese Methode wesentlich genauer arbeiten muß, da sie auf die Temperaturverteilung innerhalb des gesamten Ofenraumes reagiert, während der Meßwiderstand nur von der lokalen Temperatur eines Ofenteiles beeinflußt wird.

Abgesehen von dieser Sonderheit strebt die vorliegende Erfindung an, ein Bimetallkontaktinstrument zu schaffen, das mit einfachen Mitteln und selbst bei starken Netzspannungs-Schwankungen eine genaue Einhaltung von beliebig hohen Temperaturen ermöglicht. Zu diesem Zweck wird ein an sich bekanntes Bimetallkontaktinstrument mit zwei bei Erwärmung entgegengesetzt auf eine Schalteinrichtung wirkenden Bimetallstreifen in nachstehender Weise ausgebildet.

Die Erfindung besteht darm, daß zwei in Reihe mit einem Vorschaltwiderstand liegende Teilstromkreise vorgesehen sind, wobei jedem Teilstromkreis ein Bimetallstreifen zugeordnet ist, und zwar derart, daß der eine Bimetallstreifen in seiner Beheizung von einem temperaturabhängigen Widerstand beeinflußt wird und daß der andere Bimetallstreifen in seiner Beheizung unter dem Einfluß der Ofen- bzw. Netzspannung über einen Transformator steht, der in Reihe mit einem Vergleichswiderstand liegt.

In Verbindung mit dem Bimetallkontaktinstrument kann ein geeignetes Zwischenrelais zur Verwendung kommen, das die Heizleistung des Ofens steuert. Man verwendet zweckmäßigerweise hierzu einen Quecksilbergasausschalter, dessen Wirkungsweise darauf beruht, daß der von dem Kontaktinstrument gesteuerte Relaisstrom zum Heizen einer mit Gas gefüllten

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

Dipl.-Ing. lohann Grossinger in Hanau a. M.

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Glühbirne dient. Bei eingeschalteter Heizlampe dehnt sich deren Gasinhalt aus und drückt auf einen Quecksilberspiegel, so daß sich das Quecksilber bewegt und bei geeigneter An-5 Ordnung von zwei Kontakten einen mit ihnen verbundenen Heizstromkreis öffnet und schließt. Zum Heizen der Heizlampe ist nur eine sehr geringe Leistung notwendig, so daß die Kontakte des Bimetallkontaktinstrumentes außerordentlich geschont bleiben.

Abb. ι zeigt eine Ausführungsform, an der die Arbeitsweise erläutert werden soll.

Zwei Bimetallfedern 2 und 3 sind auf einer gemeinsamen Achse 1 derart angeordnet, daß sie sich bei gleicher Erwärmung in ihrer Wirkung aufheben. Die Achse 1 trägt den Zeiger 9, der seinerseits die isoliert an ihm befestigten Federn 7 und 8 mit den Kontakten 10 und 11 trägt und betätigt. Zwei Anschläge 12 und 13, die gegeneinander ein wenig versetzt sind, bewirken bei einer Drehung des Zeigers im Uhrzeigersinne zunächst durch Festhalten der Kontaktfeder 8 eine Unterbrechung des Kontaktes 10, später durch Festhalten der Feder 7 eine Unterbrechung des Kontaktes 11. Die den Kontakt 10 tragende Feder 8 ist direkt mit dem Netz, die den Kontakt 11 tragende Feder 7 ist mit einem Quecksilbergasschalter 20 derart verbunden, daß die Verbindung mit dem Netz nur bei geschlossenem Schalter 20 besteht. Die Betätigung des Quecksilbergasschalters 20 erfolgt, wenn der Strom vom Netz durch den Glühfaden des Schalters 20, den Zeiger 9, die Kontakte 10 oder 11 — durch Kontakt 11 nur bei geschlossenem Schalter 20 — zum Netz fließt.

Die Bimetallfeder 2, welche mit einem Nebenwiderstand 6 in dem Ofenstromkreis liegt, wird durch einen Strom erwärmt, der proportional ist dem durch die Heizwicklung 17 fließenden Strom. Die Bimetallfeder 3 wird über einen Transformator 15, der in Reihe mit einem einstellbaren Vergleichswiderstand 16 an der Ofenspannung liegt, von der Ofen- bzw. Netzspannung beeinflußt. Die Stromkreise der beiden Bimetallfedern liegen parallel zueinander hinter einem einstellbaren Vorschaltwiderstand 19 und sind über den Quecksilbergasschalter 20 an das Netz angeschlossen. Steigt die Temperatur des Ofens 18, so erhöht sich der Wider-So stand 17, die Stromstärke wird kleiner und die Spannung des Transformators 15 steigt entsprechend der Änderung der Spannungsverteilung an den Widerständen 17 und 19. Hierdurch wird die in der Bimetallfeder 2 erzeugte Stromwärme geringer und die in der Bimetallfeder 3 erzeugte Wärme größer. Entsprechend der Krümmungsänderung der beiden Bimetallfedern wird die Achse 1 im Uhrzeigersinne gedreht. Solange die auf der Skala 14 mittels der Anschläge 12 und 13 eingestellte Ofentemperatur nicht erreicht ist, bleiben die Kontakte 10 und 11 geschlossen. Selbst wenn durch den Anschlag 12 die Feder 8 vom Zeiger 9 abgehoben und der Kontakt 10 geöffnet wird, bleibt zunächst der Ofenstromkreis geschlossen, denn der Glühfaden des Quecksilbergasausschalters 20 ist durch den Kontakt 11 noch eingeschaltet. Die Richtkraft des Instrumentes ist groß genug, tun den Zeiger 9 gegen die Feder 8 etwas weiter im Uhrzeigersinne zu drehen. Dabei wird durch den Anschlag 13, der gegen den Anschlag 12 etwas versetzt ist, der Kontakt 11 unterbrochen. Jetzt sind beide Kontaktstromkreise offen, und die Heizwicklung 17 wird durch den Schalter 20 ausgeschaltet. Hierdurch werden die Bimetallstreifen 2 und 3 ebenfalls stromlos und haben das Bestreben, die Achse 1 gegen den Uhrzeigersinn zu drehen. Der Anschlag 13 gibt infolgedessen die Feder 7 frei, und der Kontakt 11 wird geschlossen. Da aber dieser Kontaktkreis durch den Schalter 20 noch unterbrochen ist, wird der Schalter 20 erst dann eingeschaltet, wenn bei der weiteren Drehung des Zeigers der Anschlag 12 die Feder 8 freigibt und der Kontakt 10 geschlossen ist. Der Stromkreis, Vorschaltwiderstand 19, Heizwiderstand 17, Zuleitungsspirale 4, Bimetallstreifen 2 sowie Vorschaltwiderstand 19, Vergleichswiderstand 16, Transformator 15, wird nun durch den Schalter 20 geschlossen. An der Sekundärwicklung des Transformators 15 ist durch die Zuleitungsspirale 5 der Bimetallstreifen 3 angeschlossen. Wenn der Schalter 20 eingeschaltet ist, werden die beiden Bimetallfedern durch den durchfließenden Strom erwärmt, und das Spiel beginnt von neuem.

Das Bimetallkontaktinstrument wird auf Änderungen der zu regelnden Ofentemperatur bzw. auf Schwankungen der Netzspannung ansprechen. Im allgemeinen können die folgenden Fälle dabei unterschieden werden:

1. Die zu regelnde Temperatur steigt an und die Netzspannung bleibt konstant. Dann wird die Bimetallfeder 2 schwächer und die Bimetallfeder 3 stärker geheizt werden. Da beide Bimetallfedern entgegengesetzt gewickelt sind, wird sich insgesamt eine Summierung der Drehmomente beider Spiralen ergeben.

2. Die zu regelnde Temperatur ist konstant, dagegen steigt die Netzspannung an. Dann werden beide Spiralen 2 und 3 stärker geheizt. Da sie entgegengesetzt gewickelt sind, ergibt sich eine Subtraktion der Drehmomente beider Spiralen, die bei geeignetem Abgleich zu einer Kompensation der Drehmomente führen kann.

3. Die zu regelnde Temperatur steigt gleichzeitig mit der Netzspannung, ein Fall, der in Wirklichkeit statt des Falles 2 auftritt. Berücksichtigt man die Fälle 1 und 2, so leuchtet ein, daß bei der Summierung aller Drehmomente im Falle 3 dasjenige Drehmoment übrigbleibt, das der Temperatursteigerung entspricht.

Bei Änderungen der Raumtemperatur oder bei Schwankungen der Netzspannung bewegt sich der Kontaktzeiger 9 nicht, denn die beiden Federn 2 und 3 wirken im entgegengesetzten Sinne und bei gleicher Erwärmung der Federn heben sich die Drehmomente, bezogen auf die Achse i, auf. Abb. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Der Bimetallstreifen 2 sitzt auf der Achse 21 ¹, die den Kontaktarm 9 trägt. Der Streifen 3 bewegt mit Hilfe der Achse 21 den Arm 22, auf dem die Trennstifte 12 und 13 befestigt sind. Die Temperatureinstellung erfolgt auf der Skala 23 durch Verstellung des Vergleichs-Widerstandes 16. Der Kontaktarm 9 wird bei der Erwärmung der Bimetallfeder 2 in dem gleichen Sinne gedreht wie der Arm 22 bei der Erwärmung der Bimetallfeder 3. Wenn der durch den Streifen 3 fließende Strom größer ist als der Strom, der durch den Streifen 2 fließt, dann werden die Kontakte 10 und 11 durch die Trennstifte 12 und 13 geöffnet. Sonst ist die elektrische Schaltung und Wirkungsweise der Vorrichtung ähnlich, wie bereits beim Ausführungsbeispiel 1 erläutert.

Ändert sich die Raumtemperatur oder schwankt die Netzspannung, so dreht sich der Arm 22 im gleichen Sinne und um den gleichen Winkel wie der Kontaktarm 9. Da es aber nur auf die relative Lage der Trennstifte 12 und 13 zu den Kontakten 10 und 11 ankommt, so hat die gleiche Drehung der beiden Systeme auf die Regelung der Temperatur keinen Einfluß.

Mit Hilfe des Vergleichswiderstandes 16 kann man die Heizung des Streifens 3 beliebig beeinflussen. Auch kann man die relative Lage der Trennstifte 12 und 13 zu den Kontakten 10 und 11 ändern. Damit ist eine bequeme Möglichkeit gegeben, die gewünschte Ofentemperatür genau einzustellen.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   I. Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Temperatur von elektrischen Öfen o. dgl.

   mit zwei bei Erwärmung entgegengesetzt auf eine Schalteinrichtung wirkenden Bimetallstreifen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in Reihe mit einem Vorschaltwiderstand (19) liegende Teilstromkreise vorgesehen sind, wobei jedem Teilstromkreis ein Bimetallstreifen zugeordnet ist, und zwar derart, daß der eine Bimetallstreifen (2) in seiner Beheizung von einem temperaturabhängigen Widerstand (17) beeinflußt wird und daß der andere Bimetallstreifen (3) in seiner Beheizung von der Ofen- bzw. Netzspannung über einen Transformator (15) beeinflußt ' wird, der in Reihe mit einem Vergleichswiderstand (16) liegt.
2. 2. Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Temperatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der Einstellung der gewünschten Ofentemperatur der Vergleichswiderstand (16) regelbar und mit einer geeichten Temperaturskala (23) versehen ist.
3. 3. Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Temperatur nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den beiden Bimetallstreifen (2 und 3) gemeinsame Drehachse (1) zwei Kontaktpaare (10 und ii)' besitzt, die durch zwei Anschläge (12 und 13) zeitlich nacheinander derart geöffnet werden, daß ein Ein- und Ausschalten des den beiden Kontaktstromkreisen gemeinsamen Relais (20) bzw. eine Beeinflussung des Ofenstromkreises nur durch Öffnen und Schließen beider Kontakte (10 und 11) möglich ist.
4. 4. Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Temperatur nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Bimetallstreifen (2 und 3) auf eine eigene Drehachse einwirkt, wobei die Anschläge (12 und 13) der einen Drehachse (21) und die Kontaktpaare (10 und 11) der zweiten Drehachse (21¹) zugeordnet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen