DE618320C - Regeleinrichtung - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

» Peltry*-

AUSGEGEBEN AH
6. SEPTEMBER 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVS 618320 KLASSE 21c GRUPPE 46 so

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

Patentiert im Deutschen Reiche vom 8. Juli 1931 ab

Es sind selbsttätige Regeleinrichtungen, insbesondere für die Temperatur von öfen, bekanntgeworden mit einer durch ein elektrisches Meßgerät intermittierend gesteuerten Antriebsvorrichtung, durch welche z. B. ein Regelwiderstand für die Heizung eines elektrischen Ofens verändert wird. Bei dieser bekannten Einrichtung hat man auch bereits einen elektrischen Regelwiderstand zur Veränderung der Instrumentenkonstante des elektrischen Meßgerätes vorgesehen, der absatz- \veise verstellt wurde. Es handelt sich hier jedoch um einen nach der potentiometrischen Meßmethode arbeitenden Regler, bei dem die

Änderung der Instrumentenkonstante nötig ist, um den Regler ausschließlich bei der Solltemperatur zur Ruhe zu bringen. Einen Einfluß auf die Regelvorgänge selbst hat sie nicht.

Weiter sind selbsttätige Regeleinrichtungen mit einer durch ein elektrisches Meßgerät gesteuerten Antriebsvorrichtung bekanntgeworden, bei denen von der Antriebsvorrichtung aus ein zur Veränderung der Instrumenten-

konstante dienender elektrischer Widerstand verstellt wurde. Zu diesem Zweck war eine starre Verbindung zwischen der Antriebsvorrichtung und dem Regehviderstand vorgesehen.

Die erste der bekannten Einrichtungen weist den Mangel auf, daß ständig Pendelungen von verhältnismäßig großer Amplitude um den gewünschten Regelwert, z. B. die konstant zu haltende Temperatur, erfolgen, so daß sich die Teile des Reglers naturgemäß stark abnutzen, weil sie nur in seltenen Fällen zur Ruhe kommen. Die zweite Einrichtung ist wohl in der Lage, diese Pendelungen zu vermindern, da durch die Verstellung des Steuerorganes gleichzeitig die Instrumentenkonstante verändert wird, so daß der Regler zur Ruhe kommt. Sie ist aber praktisch nicht mit Erfolg durchführbar, weil der Regler dadurch auf einer neuen Temperatur dauernd zur Ruhe kommt, die aber nicht der Solltemperatur entspricht, weil die Instrumentenkonstante ja dauernd verändert ist. Dies ergibt dann eine wohl pendelfreie, aber nicht auf der Solltemperatur verlaufende Regelung.

Um diese Übelstände zu vermeiden, überträgt die Erfindung ein bisher nur bei rein mechanischen und kontinuierlich arbeitenden Reglern, insbesondere für Druck, bekanntes Merkmal, nämlich eine elastische Rückführung auf die an erster Stelle erwähnten bekannten elektrischen Regler in besonderer Weise. Demgemäß wird bei einer selbsttätigen Regeleinrichtung mit einer durch ein elektrisches Meßgerät intermittierend ge- ßo steuerten Antriebsvorrichtung und einem von der Antriebsvorrichtung zur Veränderung der

") Von dem Patenuuclier sind als die Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Max-Ulrich Buchung in Berlin-Kladow und Dipl.-Ing. Conrad Himmler in Berlin-Sietnensstadi.

Instrumentenkonstante verstellbaren Widerstand im Sinne der Erfindung zwischen Antriebsvorrichtung und Widerstand eine elastisch ausgebildete Rückführung derart angeordnet, daß sie die durch die Antriebsvorrichtung veränderte Instrumentenkonstante immer wieder selbsttätig auf die Normalkonstante zurückführt. Zweckmäßig wird der von der elastischen Rückführung verstellte ίο Regel widerstand als Ringrohnviderstand ausgebildet und parallel zum beweglichen System des elektrischen Meßgerätes geschaltet. Durch seine Verstellung durch die Antriebsvorrichtung wird dabei entweder der NuIlpunkt oder die Empfindlichkeit des elektrischen Meßgerätes geändert.

Die praktische Erprobung der neuen Einrichtung hat ergeben, daß durch sie die Neigung zu Pendelungen gegenüber den bekannten Einrichtungen dieser Art außerordentlich weitgehend herabgedrückt wird, derart, daß nur zeitweilig aperiodische Schwankungen kleiner Amplitude und großer Wellenlänge eintreten. Infolgedessen wird durch die. neue Einrichtung einerseits die in jedem Augenblick vorhandene Genauigkeit der Regelung gegenüber den bekannten Einrichtungen erhöht und außerdem der Vorteil erreicht, daß die Teile des Reglers während verhältnismäßig langer Zeiten in Ruhe sind, falls keine Änderung der Regelgröße, z. B. der konstant zu haltenden Temperatur, eintritt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch auf der Zeichnung mit Fig. 1 dargestellt.

In Fig. ι stellt 1 einen Ofen dar, dem durch das Rohr 2 mit eingebautem Regelventil 3 Brennstoff, z. B. Gas, zugeführt wird. Die Temperatur des Ofens 1 wird mit Hilfe eines in diesen eingebauten Thermoelementes 4 von dem Zeiger 5 eines Regelinstrumentes 6 angezeigt. Die gewünschte Regeltemperatur wird durch Verschiebung des Minimum- und Maximumkontaktes 7 bzw. 8 am Regelinstrument 6 derart eingestellt, daß der dieser Temperatur entsprechende Teilstrich in gleiche, geringe Abstände von den Kontakten zu stellen kommt. Der Fallbügel 9 des Regelinstrumentes wird von einer Hilfskraft periodisch niedergedrückt.

Befindet sich der Zeiger beim Abwärtsgehen des Fallbügels über einem der Kontakte 7 bzw. 8, so wird dieser geschlossen. Die Feldwicklung des am Netz 11 liegenden Ventilmotors 10 ist mit dem Regelinstrument derart verbunden, daß der Motor .bei geschlossenem Kontakt 7 das Brennstoffventil 3 öffnet und bei geschlossenem Kontakt 8 schließt. Die Welle 14 des Ventilmotors 10 steht außerdem über ein geeignetes Zwischengetriebe, z. B. über einen Kettentrieb 13, mit einer elastischen Rückführungsvorrichtung 14' in Verbindung, deren Zylinder 15 von dem Ventilmotor 10 über den Kettentrieb 13 mit Hilfe der Spindel 17 entgegen der Kraft der Federanordnung 18 in axialer Richtung verschiebbar ist. Im Teil 19 des Zylinders 15, der mit Öl gefüllt ist, befindet sich ein Kolben 20, dessen Stange 21 mit der Federanordnung 18 verbunden und am einen Ende 22 als Zahnstange ausgebildet ist. Die Zahn stange. 22 greift in ein Ritzel 25, auf dessen Achse 23 ein Ringrohrwiderstand 24 befestigt ist. Die Enden des Ringrohrwiderstandes 24 sind mit den Enden der Systemspule 26 des Regel Instrumentes 6 verbunden, zu denen auch die Leitungen des Thermoelementes 4 führen.

Mit Fig. 2 wird die Schaltung des Regelinstrumentes 6 unter Fortlassung der mechanischen Teile der Einrichtung dargestellt. Die Einzelteile tragen dieselben Bezugszeichen wie die der Fig. I.

Fig. 3 zeigt eine analoge Schaltung der Regeleinrichtung, wenn statt des Thermoelementes ein Widerstandsthermometer und statt des Drehspulinstrumentes als Regelinstrument ein Kreuzspuleninstrument zur Anwendung kommt. In dieser Figur bedeutet 2j das System des Kreuzspuleninstrumentes, 28 das Widerstandsthermometer, 30 die Stromquelle und 29 den von der elastischen Rückführungsvorrichtung zu verändernden Ringrohrwiderstand.

Die Wirkungsweise der Regeleinrichtung ist folgende:

Steigt die Temperatur des Ofens 1 über den Wert der Regeltemperatur an, so bewegt sich der Zeiger 5 des Regelinstrumentes aus der Normalstellung und stellt sich über den Kontakt 8. Bei Niederschlagen des Fallbügels 9 wird infolgedessen das Brennstoffventil 3 vom Ventilmotor 10 geschlossen und gleichzeitig die gesamte Rückführungsvorrichtung 14 nach rechts verschoben. Die Zahnstange 22 verdreht hierbei das Ringrohr 24, wodurch der zur Spule 26 des Regelinstrumentes parallel geschaltete Widerstand verringert und somit die Instrumeutenkonstante geändert wird. Der Zeiger 5 des Instrumentes kehrt durch die Veränderung des Ringrohrwiderstandes 24 in die Normalstellung zurück, ehe der Fallbügel nochmals heruntergedrückt wird, wodurch das Brennstoffventil 3 unter Umständen noch weiter geschlossen würde. Mit Aufhören der Schließbewegung des Ventilmotors 10 hört zugleich die Verstellung der Rückführungsvorrichtung auf. Während sich nun die verminderte Brennstoffzufuhr zum Ofen durch Sinken seiner Temperatur auswirkt, bewegt sich der Kolben 20 mit seiner Zahnstange 22 in dem

jetzt feststehenden Zylinder 20 durch die vorher gespannte Federanordnung 18 nach links, wobei das vor ihm befindliche öl durch eine Umlauf leitung 31 hinter ihn gedruckt wird. Die Geschwindigkeit der Kolbenbewegung kann durch Verstellen des in die Umlaufleitung 31 eingebauten Drosselventils geändert werden. Während dieser Kolbenbewegung wird der Ringrohrwiderstand in seine frühere Lage zurückgedreht und die ursprüngliche 1 nstrumentenkonstante wieder hergestellt. Dies geschieht in der Zeit, welche auch der Verzögerung des Steuer- und Meßorgans entspricht. Durch Verstellen des in der Umlaufleitung 31 befindlichen Drosselventils 32 kann die Rückführzeit des Regelinstrumentes zu seiner normalen Instrumentenkonstanten der Verzögerungszeit des Meß- und des Steuerorgans gleichgemacht werden.

In Fig. 4 ist der Regelvorgang in verschiedenen Diagrammen dargestellt. Auf den Abszissen des Koordinatensystems, welche zugleich die Xormallinien bedeuten, ist die Zeit abgetragen und auf den Ordinaten die Temperaturen bzw. die Bewegungen der Rückführungsvorrichtung. Kurve ι stellt die Temperatur eines Ofens dar, welche mit einer bekannten Regeleinrichtung ohne Rückführungsvorrichtung erzielt wird, während Kurve 2 die Temperatur einer mit dieser Vorrichtung versehenen Regeleinrichtung darstellt. Das Zustandekommen dieser Kurve ist ohne weiteres aus der oben beschriebenen Wirkungsweise der Regeleinrichtung durch den Einfluß der Rückführung, deren Bewegung mit Kurve 3 dargestellt ist, ersichtlich. Kurve 4 zeigt noch den Verlauf der Zeigerbewegung des' Regelinstrumentes. Die neue Einrichtung kann auch zur Regelung von Druck-, Dampfmengen usw. angewandt werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Selbsttätige 'Regeleinrichtung mit einer durch ein elektrisches Meßgerät intermittierend gesteuerten Antriebsvorrichtung und einem von der Antriebsvorrichtung zur Veränderung der Instrumentenkonstante \'erstellbaren Widerstand, gekennzeichnet durch eine zwischen Antriebsvorrichtung und dem Widerstand angeordnete elastisch ausgebildete Rückführung, welche die durch die Antriebsvorrichtung veränderte Instrumentenkonstante selbsttätig auf die Normalkonstante zurückführt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verstellbare, z. B. als Ringrohrwiderstand ausgebildete Widerstand parallel zum beweglichen System des Meßgerätes geschaltet ist, so daß durch seine Verstellung der Nullpunkt oder die Empfindlichkeit des Meßgerätes von der Antriebsvorrichtung geändert wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstellung des Ringrohrwiderstandes ein von der Antriebsvorrichtung verschiebbarer ölzylinder dient.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ölzylinder ein Kolben mit einer Zahnstange angeordnet ist, der nach erfolgter Verdrehung des Ringrohres dieses wieder zurückdreht.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am ölzylinder eine Umlaufleitung mit einem Drosselventil vorgesehen ist, durch welches die Geschwindigkeit der Zurückdrehung des Ringrohrwiderstandes regelbar ist.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen