DE659888C - Elektrisches Mess- oder Regelgeraet als Kontaktinstrument mit mechanisch betaetigten Buegeln fuer mehrere Schaltstufen - Google Patents

Description

Das Hauptpatent hat ein elektrisches Meß- oder Regelgerät zum Gegenstand, bei welchem Schaltvorgänge durch unmittelbare mechanische Einwirkung des bügelbetätigten Zeigers auf eine Quecksilberschaltröhre eingeleitet werden. Die Schaltröhre ist auf einem Waagebalken befestigt, der nur eine einzige Berührungsplatte für den Zeiger besitzt. Ferner sind zwei übereinander angeordnete, sich zangenartig gegeneinander bewegende Bügel vorgesehen, von denen der untere, nach aufwärts wirkende Bügel mit Hilfe des Zeigers die Berührungsplatte für die Umschaltung auf Maximalkontakt betätigt und der obere, nach abwärts wirkende Bügel die Umschaltung der Quecksilberschaltröhre im entgegengesetzten Sinne bewerkstelligt, sobald der Zeiger seitlich der Berührungsplatte steht. Im Hauptpatent wird lediglich die Aufgabe gestellt und gelöst, Regler mit zwei Schaltstufen (Nullstellung eingeschlossen) zu betätigen. In der Regeltechnik sind jedoch häufig diese beiden Schaltstellungen nicht ausreichend, beispielsweise bei Sterndreieckschaltschützen, bei welchen drei Schaltstellungen (Aus, Stern, Dreieck) notwendig sind. Sterndreieckregler werden für Elektroofen, Motorantriebe usw. verwendet. Auch für die Steuerung von Stufentransformatoren und anderen Einrichtungen ist häufig die Verwendung mehrstufiger Kontakte erforderlich. Durch die Anordnung gemäß der Erfindung ist es nun unter Verwendung einer Mehrfachqiiecksilberschaltrohre möglich geworden, den Verwendungsbereich des Regelgerätes nach dem Hauptpatent zu erweitern und das Regelgerät für alle vorkommenden mehrstufigen Regelungen zu verwenden. Das wird dadurch erreicht, daß die am Regelgerät vorgesehenen zwei Berührungsplatten erfmdungsgemäß einander überlappen.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, der betätigten Berührungsplatte einen stufenartigen Ansatz mit einem solchen Abstand zwischen seiner Unterkante und der Unterkante der Berührungsplatte zu geben, daß der Zeiger beim Berühren der Unterkante dieses Ansatzes die Quecksilberschaltröhre in eine waagerechte Mittelstellung- bringt. Es ist ferner eine Einrichtung an Fallbügelreglern bekannt, bei welcher der Fallbügel unter Mitwirkung des Zeigers eine Schaltwippe umlegt, wobei der Kontakt durch eine mit Zeigeranschlag versehene Wippe betätigt wird, die

zwar das Einschwingen des Zeigers in den Bereich der Wippe gestattet, den Weg zum Ausschwingen des Zeigers nach der anderen Seite aber erst freigibt, wenn der Kontakt iift' Sinne der Zeigerbewegung betätigt ist. Dis&e Vorrichtungen wurden für Apparate mit zwei; Schaltstellungen verwendet; dagegen ist es bisher nicht gelungen, mehr als zwei Schaltstelhingen zu beherrschen.

ίο Es ist ferner eine Einrichtung bekannt, bei welcher der Zeiger durch ein Triebwerk je nach seiner Stellung gegen einen von zwei Winkelhebeln gedruckt wird. Diese beiden Winkelhebel betätigen miteinander eine is Schaltröhre, welche je nach der Stellung des Zeigers und damit der Winkelhebel verschiedene Stellungen im Raum einnehmen kann. Die Winkelhebel sind mit dem Träger der Schaltröhre nicht unmittelbar gekuppelt, sondem verstellen vermittels verschiedener Abwälzflächen den Tragarm. Eine derartige Abwälzung verursacht jedoch nicht nur eine umständliche Konstruktion und Arbeitsweise des Gerätes, sondern auch einen beträchtlichen Leistungsverbrauch am Triebwerk. Für das Triebwerk stehen j edoch bei modernen Konstruktionen nur geringfügige Kräfte zur Verfugung, welche nicht genügen, um den Abwälzmechanismus der bekannten Einrichtung anzutreiben. -Demgegenüber hat sich die Erfindung zur Aufgabe gesetzt, dasselbe Ziel wie die vorgeschriebene Konstruktion mit möglichst geringen Kräften zu erreichen. Dementsprechend mußte beim Gegenstand der Erfindung jegliche Abwälzung verschiedener Hebel aufeinander fortgelassen werden.

In Abb. ι wird eine Einrichtung nach der Erfindung beschrieben, wobei als Beispiel die Steuerung eines durch Anschluß in S'tern- oder Dreieckschaltung regelbaren Ofens gewählt wurde.

Ein Ouecksilberschaltrohr α sitzt auf einem nach Art eines Parallelogramms ausgebildeten Doppelwaagebalken, b, der zwei Berührungsplatten C₁ und c₂ besitzt. Dem Druckbügel d ist eine nicht dargestellte Kurvenscheibe zugeordnet, die durch ein Uhrwerkoder einen Synchronmotor -angetrieben wird. Der Fallbügel e wird von einer weiteren Kurvenscheibe angetrieben. Die Bewegung der beiden Bügel erfolgt dergestalt, daß sie sich •zangenartig öffnen und schließen. Zeiger / wird von einer Drehspule / betätigt, deren Stellung· von der EMK des Thermoelementeswz verändert wird. Der Zeiger f trägt den Kontaktklotz n, der die Druckplatten C₁ oder C₂ mit den Ansätzen J₁ und I₂ ■ verstellt, während er vom Druckbügel d gehoben wird. Der Markierungszeiger k ist gleichzeitig als Träger für die Kontaktwippe b ausgebildet. Die Kontaktplatte.C₂ trägt außerdem noch einen'Ansatz i_a, der vom Fallbügel e heruntergedrückt werden kann. In der Abb. ι ist wei-...ter die Ofenwicklung o, ferner das Stern-Väehütz p und das Dreieckschütz q dargestellt, "ifSe'dazu dienen, die Ofenwicklung 0 j e nach •der Stellung des Zeigers / in Stern oder Drei- -•eck zu schalten. Die ganze Einrichtung arbeitet folgendermaßen:

Es sei zunächst angenommen, daß der Ofen 70· kalt ist. Der Zeigerklotz' n' befindet sich dann in der Lage, welche in Abb. 3, Γ gestrichelt dargestellt ist. Der Klotz steht seitlich der Kontaktwippe und vermag daher dieselbe in keiner Weise zu beeinflussen. Durch das Schließen der Bügel e, d wird der Ansatz i₃ von dem Fallbügel e heruntergedrückt, die Berührungsplatte C₁ bei der Bewegung des Zeigers nach rechts vom Zeigerklotz n' gehoben, und das Schaltrohr nimmt die in der Abb. ι eingezeichnete Stellung ein. Da Schaltrohr und Wippe symmetrisch ausgebildet sind, behält die Quecksilberschaltröhre ihre Stellung auch nach dem öffnen der Bügel e, d bei. Bei der dargestellten Röhre macht die Gewichtsverlagerung des Quecksilbers überdies eine Änderung der Schaltstellung unmöglich. In der Mittelstellung des Klotzes« (Abb. 3, III) kann eine mechanische Verriegelung vorgesehen werden, um nach dem öffnen der Bügel ein seitliches Umkippen der Schaltröhre mit Sicherheit auszuschließen. Durch die in Abb. 1 dargestellte Lage des Quecksilbers im Schaltrohr wird die Erregerwicklung des Dreieckschützes q über die gemeinsame Mittelleitung an Spannung gelegt, das Schütz wird angezogen, und die Heizwicklung 0 des Ofens liegt an der vollen Spannung. Dadurch steigt die Temperatur des Ofens, der Zeiger/ wandert weiter nach rechts. An der Stellung des Ouecksilberschaltrohres wird durch das Schließen der Bügel bei der in Abb. 3,1 dargestellten Zeigerlage nichts geändert. Der Druckbügel d drückt nämlich den Zeigerklotz«' gegen die PIaUeC₁ aufwärts, während der Fallbügel e den Ansatz, i_a der Berührungsplatte C₂ hinunterzudrücken bestrebt ist. Das Schaltrohr α nimmt daher eine Lage ein, welche möglichst weit nach rechts gekippt ist. Es ist besonders zu beachten, daß der Zeigerklotz «' nur bei geschlossenen Bu-. geln die eingezeichnete Stellung einnimmt. Werden die Bügel geöffnet, so nimmt er seine natürliche Stellung ein, welche in Abb. 3,1 punktiert dargestellt und mit«" bezeichnet ist, In dieser Stellung wird der Zeiger / durch die Lager der Drehspule / frei schwebend ge-: halten.

Die Temperatur steigt weiter, da sich an der Schaltstellung· des Schützes q nichts .geändert hat Schließlich nimmt der Kontaktklotz η die in Abb. 3, II eingezeichnete.St.elr

lung ein. Beim Schließen der Bügel e, d wird der Kontaktklotz η nach oben gedrückt, so daß die Berührungsplatten C₁, C₂ die in der Abb. 3, II dargestellte Lage einzunehmen gezwungen. sind. . Auch das- Niedergehen, des Fallbügels.e vermag an dieser Lage, welche durch den Dr_uckbügel d -erzwungen wird, nichts zu ändern. Eine Änderung der Schaltstellung der Schützen ist bei Anwendung der

ίο eingezeichneten Dreifachröhre in dieser Stellung noch nicht erfolgt.

Diese Zwischenstellung· ergibt sich aus der Konstruktion der gesamten Anordnung;- und ermöglicht einen großen Schaltwinkel zwisehen der Mittelstellung und den beiden Außenstellungen. Ohne diese Zwischenstellung würde der Schaltwinkel wesentlich kleiner ausfallen, und es ist bekannt, daß bei Ouecksilberschaltröhren ein großer Schaltwinkel beträchtliche Vorzüge besitzt.

Beim abermaligen Öffnen der Bügel in Abb. 3, II sinkt der Zeiger senkrecht wieder etwas ab, ebenso wie dies in i\.bb. 3, I eingezeichnet ist, vermag jedoch die äußerste Stufe der Berührungsplatte c₂ auch beim Ansteigen der Temperatur nach Öffnen der Bügel nicht zu überschreiten. Er wird vielmehr gezwungen, zunächst in einer Mittelstellung entsprechend Abb. 3, III beim Hochdrücken durch den Druckbügel d den Waagebalken b parallel zum Druckbügel zu stellen. Die Abb. 2 zeigt dies besonders deutlich.

Auch in dieser Lage (Abb. 3, III) wird die Stellung der Schaltröhre ausschließlich durch den Druckbügel d und den Kontaktklotz η bedingt; der Fallbügel e ändert nichts mehr an dieser einmal vorgeschriebenen Stellung. .Beim Öffnen der Zange sinkt der Zeigerklotz n' gerade so weit ab, daß er unter der Berührungsplatte C₂ nach rechts weiterwandern kann, wenn die Temperatur weiter ansteigt. Über die Zwischenstellung der Abb. 3, IV wird schließlich die Endstellung der Abb. 3, V eingenommen, in welcher die Schaltröhre α die entgegengesetzte Lage einnimmt wie in Abb. 3, I.

In der Mittelstellung der Abb. 3, III werden die beiden mittleren Kontakte der Schaltröhre α miteinander verbunden, so daß das Dreieckschütz q ausgeschaltet und das Steruschütz/; eingeschaltet ist. Die Energiezufuhr zum Ofen sinkt dadurch auf etwa ein Drittel. Die- weitere Erwärmung geht in verlangsamtem Tempo vor sich, um schließlich in der Stellung der Abb. 3, IV ganz unterbrochen zu werden, da nur die beiden linken Kontakte der Schaltröhre durch das Quecksilber miteinander verbunden sind und der Kontakt links außen blind ist. Die Stellung der Abb. 3, V ist eine Sicherheitsstellung, in der die Röhre noch weiter im angedeuteten: Sinne.;;; nach links gekippt wird. Auch bei dickflüssigem Quecksilber, wie es bei alten Röhren, vorkommt, wird auf diese Weise eine sichere Abschaltung erreicht. '

•Wird die Energiezufuhr zur Ofenwicklung 0 gänzlich unterbrochen, so sinkt die Temperatur, des Ofens, und der Zeigerklotz ti' wandert nach links. Beim Öffnen der Bügel sinkt der Zeiger stets so tief, daß er unterhalb der nächsten Stufe der Berührungsplatte C₁ zu liegen kommt; beim jeweiligen Schließen der Bügel betätigt der Druckbügel schrittweise die Schaltröhre, bis die Ausgangsstellung der Schaltröhre wieder erreicht ist.

Bei raschem Absinken der Temperatur nach dem Ausschalten in Stellung 3, IV oder 3, V kann es niemals zu einer Betätigung des Dreieckschützes nach vorheriger Ausschaltstellung kommen. Die jeweils niedergedrückte Berührungsplatte im vorliegenden Fall C₁ wirkt als selbsttätige Verriegelung, so daß jeweils die Mittelstellung (Sternstellung) betätigt werden muß, ehe von einer Endstellung (Ausschaltstellung) zur, anderen Endstellung (Dreieckstellung) übergegangen wird. Diese selbsttätige Verriegelung ist für die Elektrizitätswerke besonders wichtig, da allzu große Schaltstöße wirksam vermieden werden; auch für den Ofen ist eine allmähliche Änderung der Energiezufuhr zweckmäßig. Wenn die Platten C₁ und c₂ ohne die Überlappung I₁, I₂ ausgeführt wären und einander einfach gegenüberstehen würden, könnte die dargestellte Anordnung zwar auch einwandfrei arbeiten, aber in diesem Fall würde jedoch die Sternstellung nur während einiger weniger Temperaturgrade aufrechterhalten werden, um bei der kleinsten Änderung der Temperatur sofort in die andere Endstellung überzugehen. Je nach der Bauart des Ofens ist es nun wichtig, daß die Sternstellung während eines engeren oder weiteren Bereiches (1,5 bis 5%) der Gesamtskala eingeschaltet bleibt und erst dann auf die andere Endschaltung übergegangen wird. Um dies zu erreichen, wurden die beiden Berührungsplatten C₁ und C₂ in der dargestellten Ausführungsform überlappt, und je nach der Länge dieser Überlappung ist es nun möglich, die Mittelstellung (Sternstellung) über einen beliebig großen Bereich aufrechtzuerhalten.

Tritt an Stelle der "vierfachröhre eine Röhre mit mehr Kontaktstellungen, so ist es möglich, sämtliche in Abb. 3, I bis V dargestellten Lagen auszunutzen, so daß an Stelle von drei auch fünf Schaltstufen (einschließlich der Ausschaltstellung) ausgeführt werden können. ' iao

. Die neue Konstruktion zeichnet sich be- -.sen.der.s. d-urx-h ihren übersichtlichen und ein-

fachen Aufbau aus, so daß keinerlei Fehlschaltungen oder Versagen des Reglers vorkommen können.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Elektrisches Meß- oder Regelgerät nach Patent 628 374 mit zwei Berührungsplatten, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsplatten einander überlappen.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich überlappenden Teile der Berührungsplatten stufenförmig abgesetzt sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen