DE610308C - Steuervorrichtung fuer elektromotorisch angetriebene, vorzugsweise in die Brennstoffzuleitungen zu technischen OEfen einschaltbare Ventile - Google Patents

Description

Es sind Steuereinrichtungen für technische öfen bekannt, bei denen dem Ofen einerseits eine der gewünschten Ofentemperatur unter normalen Verhältnissen entsprechende Brennstoffmenge zugeführt und anderseits die kleinen Schwankungen der Ofentemperatur infolge Wärmeaufnahme der Werkstücke, Öffnen der Ofentüren u. dgl. durch eine zusätzliche Brennstoffzufuhr mit Hilfe einer besonderen Feinregelung ausgeglichen werden. Um durch die Feinregelung infolge Trägheit der Regelorgane und der Ventile nicht eine Überoder Unterregelung der Brennstoffzufuhr und somit auch keine großen Temperaturschwankungen des' Ofens zu erhalten, hat man Drosselventile eingebaut, wodurch die Feinregelung bei den verschiedenen Regelprozessen auf einen bestimmten Prozentsatz der Normalbrennstoffmenge eingestellt wird. Die Einstellung des Ventils für die Normalbrennstoffmenge erfolgt von Hand oder durch einen Motor, die Feinregelung durch einen weiteren Motor.

Bei den bekannten Einrichtungen sind also zwei voneinander unabhängige Regelorgane vorhanden, so daß die Zwangsläufigkeit des Regelvorganges nicht gewährleistet ist. Dieser Übelstand wird gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß bei einer Steuervorrichtung für elektromotorisch angetriebene, vorzugsweise in die Brennstoffzuleitungenj zu technischen Öfen einschaltbare Ventile, deren Verstellmotor in Abhängigkeit von dem Zustand der von einem mit Maximum- und Minimumkontakt versehenen Instrument gemessenen ^3S Regelgröße bei Erreichung bestimmter Grenzwerte in Rechts- oder Linksdrehung versetzt wird, zwischen dem Verstellmotor und dem von diesem angetriebenen Ventil zwei mit verschieden großem Übersetzungsverhältnis ausgebildete, als selbsttätige Grob- und Feinregelung wirkende Getriebe angeordnet sind, die beide mit Hilfe eines Verstellhebels auf das Ventil wirken.

Hierdurch wird gleichzeitig der Vorteil er- *5 reicht, daß nur ein Ventil und ein Antriebsmotor benötigt werden und für jede an dem elektrischen Regelinstrument eingestellte Regelgröße die Grobregelung, also beispielsweise die Einstellung des Ventils auf die der Normaltemperatur entsprechende Normalbrennstoffmenge, und die Nach- oder Feinregelung vollkommen selbsttätig 'erfolgen. Die ganze Steuervorrichtung wird somit wesentlich vereinfacht und verbilligt, und es wird zugleich eine größere Regelgenauigkeit und damit eine Brennstoffersparnis erzielt.

Bei technischen Öfen ist es wünschenswert, die Regelung der Temperatur innerhalb sehr kleiner Grenzen um die Normaltem-

*) Von dem Patent sucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Conrad Himmler in Berlin-Siemensstadt.

peratur herum schnell, die Einstellung auf eine von der tirsprünglichen abweichende, neue Normaltemperatur dagegen langsamer erfolgen zu lassen. Zu diesem Zweck kann das für die Einstellung auf eine normale, dem am Regelinstrument einstellbaren Meßwert entsprechende Brennstoffmenge dienende Grobregelgetriebe dauernd im Sinne einer langsamen Verstellung des Ventils mit dem Ventilverstellhebel gekuppelt werden, während das im Sinne einer schnelleren Verstellung des Ventils wirkende Feinregelgetriebe nach einer einem Bruchteil des gesamten Ventilhubes entsprechenden Laufzeit selbsttätig ausgeschaltet wird. Dies hat den-Vorteil, daß kleine Schwankungen um die der jeweiligen Normaltemperatur entsprechende Ventilstellung herum durch die Wirkung des Feinregelbetriebes schnell, über diese Grenze hinausgehende Ver-Stellungen des Ventils der großen Wärmeträgheit des Ofens entsprechend dagegen langsamer erfolgen, so daß ein Überregeln mit Sicherheit vermieden wird.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist auf der Zeichnung in- Fig. 1 dargestellt, während Fig. 2 <ein zugehöriges Regeldiagramm zeigt.

Vor dem Ofen 2 ist in die Brennstoffzufiußleitung ein Regelventil 3 eingebaut. Ferner ist in dem Ofen 2 ein Thermoelement angeordnet, dessen Leitungen S zu einem Temperaturanzeigeinstrument 6 (z. B. einem Drehspulfallbügelinstrument) mit einstellbaren Maximum- und Minimumkontakten 24, 25 führen. Bei Berührung eines der beiden Kontakte 24, 25 durch den vom Fallbügel 1 niedergedrückten Anzeigehebel 26 wird der Motor 7 derart geschaltet, daß er entweder links oder rechts umläuft. Auf der Motorwelle 8 ist ein Zahnrad 9 und ein Schneckenrad 10 befestigt. Ersteres ist durch einen Riemen- oder Kettentrieb 11 mit einem auf einer Hilfswelle 12 befestigten Zahnrad 13 verbunden, während das Schneckenrad 10 mit einem Zahnrad 14 und dieses wiederum mit einem Zahnrad 15, dessen Verzahnung sich nur auf ein Viertel seines Umfanges erstreckt, in Eingriff steht. Das Zahnrad 15 besitzt einen Schlitz 17, in welchen ein vorspringender Stift 16 eines auf der Buchse 18 drehbar gelagerten Hebels 19 eingreift. Die Buchse 18 ist mit Innengewinde versehen und mit Hilfe der als Spindel ausgebildeten Hilfswelle 12 in axialer Richtung verschiebbar. Der Verstellhebel 19 ist durch die Zugstange 20 und den Hilf shebel 21 mit der Ventilstange 22 verbunden.

Die Arbeitsweise der neuen Steuervorrichtung ist folgende:

Nach Einstellung der gewünschten Regeltemperatur durch Verstellen der Maximum- und Minimumkontakte 24 und 25 am Temperaturanzeigeinstrument 6 und Einlegen des Netzschalters 23 wird beim Anheizen des Ofens 2 der Minimumkontakt 24 von dem Anzeigehebel 26 berührt und hierdurch der Motor 7 eingeschaltet. Das Ventil wird zunächst durch den Hebel 19 mittels des Schneckenrades 10 und der Zahnräder 14 und 15 um einen bestimmten Betrag geöffnet, da das Übersetzungsverhältnis des Schneckentriebes bedeutend kleiner als das des Riemen- oder Kettentriebes 9, 11, 13 ist. Sobald der Viertelzahnkranz des Zahnrades 15 in die Endstellung gelangt, ist die Öffnung des Ventils 3 vorerst beendet. Diese Ventilöffnung entspricht einem bestimmten Prozentsatz der dem Ofen normal zuzuführenden Brennstoffmenge, beispielsweise etwa 10 bis 20 o/_o der Nonnalbrennstoffmenge. Da der Minimumkontakt 24 weiter absatzweise mit dem Hebel 26 in Berührung kommt, läuft der Motor 7 in gleichem Drehsinn weiter und öffnet nun das Ventil durch Verschiebung der Buchse 18 mittels des Riementriebes 9, 11, 13 weiter, bis die zunehmende Brennstoffmenge eine mehr und mehr ansteigende Temperatur im Ofen hervorruft. Infolgedessen bewegt sich der Zeiger 26 des Temperaturmeßinstrumentes 6 von dem Minimumkontakt 24 weg in Riehtung nach dem Maximumkontakt 25. Bleibt der Zeiger zwischen beiden Kontakten stehen, so arbeitet die Regelung nicht, da der Motor abgeschaltet bleibt. Es herrscht in diesem Fall die gewünschte Regeltemperatur im Ofen. Sollte aber der Zeiger noch weiter ausschlagen, so daß er über dem Maximumkontakt 25 steht, so dreht sich der Motor 7 in entgegengesetzter Richtung wie zuvor, wodurch das Ventil über-den Schneckenantrieb 10, 14, 15 um einen bestimmten. Betrag geschlossen wird, und zwar so lange, bis die durch das Ventil fließende Brennstoffmenge (Normalmenge) die gewünschte Regeltemperatur aufrechterhält. Da der Zeiger 26 des Temperaturanzeigeinstrumentes jetzt wieder zwischen den Kontakten 24 und 25 steht, kommt der Motor und das Ventil zum Stillstand. Die im weiteren Verlaufe auftretenden Temperaturschwankungen des Ofens, hervorgerufen durch Öffnen desselben, Erwärmung der Arbeitsstücke usw., werden mit Hilfe des Schnekkentriebes 10, 14, 15 feingeregelt.

Aus dem Regeldiagramm nach Fig. 2 ist die beschriebene Arbeitsweise genau zu entnehmen. In diesem Diagramm ist die Zeitt als Abszisse und die im Ofen herrschende Temperatur T als Ordinate aufgetragen. Beim Anheizen des Ofens steigt die Temperatur durch Öffnen des Ventils über den Schneckentrieb 10, "14, 15 zunächst steil an, wie Teil« der Kurve des Regeldiagramms zeigt. Nach

Erreichung der Endstellung des Zahnrades 15 erfolgt die weitere Ventilöffnung durch den Riemen- oder Zahnradtrieb 9, 11, 13, und zwar wegen der verschiedenen Übersetzungs-Verhältnisse bedeutend langsamer als bei Verstellung des Ventils durch den Schneckentrieb (vgl. Teilö des Diagramms). Nach Erreichen der gewünschten Regeltemperatur c setzt der Motor aus. Temperaturschwankungen d werden dann mit Hilfe des Schneckentriebes 10, 14, 15 feingeregelt.

Die beschriebene Regeleinrichtung kann nicht nur für technische Öfen, sondern auch für viele andere technische Einrichtungen Verwendung finden. Es kann z. B. bei elektrischen Kraftanlagen, welche mit Öl oder Kohlenstaub betrieben werden, die Brennstoffzufuhr in bezug auf eine bestimmte gewünschte elektrische Leistung geregelt werden. Das Regelinstrument mit Maximum- und Minimumkontakten erhält seinen Impuls dann entweder von einem elektrischen Leistungszeiger oder von einem Dampfmeßinstrument.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Steuervorrichtung für elektromotorisch angetriebene, vorzugsweise in die Brennstoffzuleitungen zu technischen Öfen einschaltbare Ventile, deren VersteUmotor in Abhängigkeit vom Zustand der von einem mit Maximum- und Minimurnkontakt versehenen Instrument gemessenen Regelgröße bei Erreichung bestimmter Grenzwerte in Rechts- oder Linksdrehung versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verstellmotor (7) und dem von diesem angetriebenen Ventil (3) zwei mit verschieden großem Übersetzungsverhältnis ausgebildete, als selbsttätige Grob- und Feinregelung wirkende Getriebe angeordnet sind, die beide mit Hilfe eines Verstellhebels (19) auf das Ventil wirken, wobei das für die Einstellung des Ventils auf eine normale, dem am Regelinstrument (6) einstellbaren Meßwert entspre- *5 chende Brennstoffmenge dienende Grobregelgetriebe (9, 11, 13) dauernd im • Sinne einer langsamen Verstellung des Ventils (3) mit äem Verstellhebel (19) gekuppelt ist, während das im Sinne einer schnelleren Verstellung des Ventils wirkende Feinregelgetriebe (10, 14, 15, 16) nach einer einem Bruchteil des gesamten Ventilhubes entsprechenden Laufzeit selbsttätig ausgeschaltet wird.
2. 2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Einstellung des Ventils (3) auf eine normale, dem am Regelinstrument (6) -einstellbaren Meßwert entsprechende Brennstoffmenge der Verstellhebel (19) an <einer mit Innengewinde versehenen Buchse (18) gelagert ist, die auf einer als Spindel ausgebildeten, über einen Riemen- oder Kettentrieb (9, 11, 13) durch den Motor (7) angetriebenen Hilfswelle (12) in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist.
3. 3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwelle (8) neben dem Triebrad (9) für den Riemen- oder Kettentrieb eine Schnecke (10) trägt, die bei ihrer Drehung über ein Schneckenrad (14) und ein mit diesem kämmendes Zahnrad (15), dessen Verzahnung sich nur auf einen Teil seines Umfanges erstreckt, den Verstellhebel (19) um sein an der Buchse (18) befestigtes Lager verschwenkt.
4. 4. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellhebel (19) durch eine Zug- oder Druckstange (20) und einen Hilfshebel (21) mit der Ventilstange (22) des Ventils (3) verbunden ist.

   Hierzu"! Blatt Zeichnungen