-
Selbsttätige elektrische Regeleinrichtung für beliebig zu regelnde
Betriebsgrüßen Es ist bekannt, bei einem Regler eine vom Steuergerät verstellte
Blende vorzusehen, von deren Stellung die Einwirkung von Luftströmen auf eine thermisch-elektrische,
mit einem Gas- oder Dampfentladungsrohr verbundene Widerstandsschaltung abhängig
ist.
-
Es ist weiterhin ein Temperaturregler bekannt, bei dem ein von einem
temperaturempfindlichen Widerstand gesteuerter Brückendiagonalstrom über einen Transformator
zwei Verstärkerröhren steuert, die ihrerseits über zwei Widerstände auf einen Gleichrichter
arbeiten, der schließlich den durch die Ofenheizwicklung fließenden Strom beeinflußt.
-
Diese und ähnlich arbeitende Regler benötigen also sowohl vor als
auch hinter dem Gleichrichter verschiedene Zwischenglieder, die nicht nur die Schaltung
verkomplizieren und verteuern, sondern durch die auch eine unerwünschte Pendelung
in die Regelung eingebracht wird.
-
Die Erfindung bezieht sich nun auf eine selbsttätige elektrische Regeleinrichtung
für beliebig zu regelnde Betriebsgrößen, z. B. für Druck, Temperatur, Feuchtigkeit,
Flüssigkeits- oder Gasmengen, mit einer vom Steuergerät (Zeiger) verstellten Blende,
die die Einwirkung von Luftströmen auf eine Bolometeranordnung beeinflußt, unter
Verwendung einer oder mehrerer gittergesteuerter Gleichrichterröhren. Der neue Regler
zeichnet sich dadurch aus, .daß er vor und hinter dem Gleichrichter keine Zwischenglieder
besitzt und daß Änderungen des Ausschlages des Steuergerätes nach beiden Richtungen
eine pendelfreie und trägheitslose Beeinflussung des zu regelnden Organs in diesem
oder jenem Sinne mit hoher Genauigkeit gestatten. Dies wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, daß von der Zeigerstellung zu dem zu regelnden Glied ein kraftschlüssiges
System geschaffen wird, in dem die Bolorneteranordnung unter Einschaltung eines
Transformators auf das eine Gitterpaar der beiden Röhren arbeitet, in deren Anodenkreis
unmittelbar die zu regelnde Energie fließt, während dein anderen Gitterpaar zweckmäßig
eine um i8o° phasenverschobene Spannung aufgedrückt ist.
-
Die jeweils gewünschte Beeinflußbarkeit der thermisch-elektrischen
Widerstandsschaltung durch die Größe des Zeigerausschlages läßt sich bei der neuen
Einrichtung in einfacher Weise einstellen, beispielsweise durch Veränderung der
Form des Abdeckorgans, durch Veränderung des Abstandes der von dem Abdeckorgan gesteuerten
Bolometerwiderstände oder durch die Formgebung und Stellung von Luftdurchtrittsschlitzen,
die vor den Bolometerwiderständen angeordnet sind.
-
Auf der Zeichnung ist ein @usfiihrungsbeispiel der Erfindung in Fig.
i dargestellt, während das Diagramm nach Fig. 2 zur Erläuterung der Wirkungsweise
dieser Einrichtung dient.
-
hach Fi-g. i ist an dem Zeiger i eines nicht dargestellten Meßgerätes
für eine beliebige Betriebsgröße ein rechteckiges Ab.deckplättchen 2 vorgesehen.
Als Bolometeranordnung
dienen elektrische Widerstände 3 und 4.,
die mit zwei weiteren Widerständen 5 und 6 zu einer Brückenschaltung vereinigt sind.
Oberhalb der Widerstände 3 und .4 sind zwei Schlitze 7 und 8 in einer Platte 9 angeordnet,
durch welche ein in einer Einrichtung io ständig erzeugter Luftstrom hindurchtreten
kann. Die Einrichtung io besteht aus einer Membran i i, die durch einen mit Wechselstrom
gespeisten Elektromagneten 12 ständig in Schwingungen versetzt wird. Die Membran
i i befindet sich in einem Gehäuse 13, das mit zwei den Schlitzen 7 und 8 gegenüberstehenden
düsenförmigen Austrittsöffnungen 14 und 15 versehen ist. Diese Einrichtung erzeugt
in einigem Abstand von den Düsen id' und 15 einen Luftstrom, der zum Anblasen der
Bolorneterwiderstände 3 und 4 ausgenutzt wird, wenn die Düsen nicht durch das Abdeckplättchen
2 mehr oder weniger geschlossen sind.
-
Zur Erhöhung der Empfindlichkeit der Boloineteranordnung kann man
gewünschtenfalls auch noch die Widerstände 5 und 6 ebenso wie -die Widerstände 3
und d. aus temperaturabhängigem Widerstandsmaterial ausbilden und sie ebenfalls
unterhalb der Schlitze 7 und 8 anordnen, derart, daß die Widerstände 3 und 6 unterhalb
des Schlitzes 7 und die Widerstände .4 und 5 unterhalb des Schlitzes $ liegen. Weiterhin
kann man auch die Schlitze 7 und 8 nicht, wie dargestellt, schräg zueinander anordnen,
sondern parallel zueinander. In diesem Falle benutzt man zweckmäßig ein Abdeckorgan
2, das die Gestalt eines gleichseitigen Dreiecks hat.
-
Als zu regelndes Organ ist eine Wicklung 16 angedeutet, die beispielsweise
eine Elektromagnetwicklung oder die Heizwicklung eines elektrischen Ofens sein kann.
Weiterhin sind zwei gittergesteuerte Gleichrichterröhren 17 und 18 vorgesehen, um,die
zu regelnde Wicklung 16 bei Abweichungen des Zeigers i aus der gewünschten Normalstellung
mit elektrischer Energie zu speisen. Jede der beiden Röhren enthält ein Steuergitter
17" und 18" und ein Schutzgitter 17b und i8b. Die Kathoden und die Anoden der beiden
Röhren sind mit 17" 17,1 und, i8d bezeichnet. Die Heizung der Kathoden 17, und 18,
erfolgt 1nittels eines Heiztransformators i9 auf indirektemaWege. Die Anoden 17d
und 18d sind über einen Transformator 2o mit einer Wechselstroinquelle verbunden.
Zwischen der Mitte der Sekundärwicklung des Transformators 2o und den Kathoden 17,
und 18, ist als zu regelndes Organ die Wicklung 16 eingeschaltet.
-
Den Schutzgittern 17b und i8b wird über einen Transformator 21 eine
Wechselspannung aufgedrückt, die -in der Phase zweckmäßig um i8o° gegenüber den
anderen Wechselspannungen verschoben ist. Zur Erzeugung dieser Phasenverschiebung
dient eine an sich bekannte Kunstschaltung mit einem Kondensator 2? und einem Widerstand
23.
-
Die Bolometerbrücke wird über einen Transformator 24 mit Wechselstrom
gespeist. In den Diagonalzweig dieser Brückenschaltung ist ein Transformator 25
eingeschaltet, der dazu dient, den Steuergittern 17Q und 18" die im Diagonalzweig
der Brücke bei Abweichungen des Zeigers i aus der Normalstellung auftretenden Amplitudenänderungen
aufzudrücken.
-
Die Wirkungsweise .der Einrichtung nach Fig. i ist wie folgt: In .der
Normalstellung des Zeigers i deckt das Plättchen 2 von den beiden Schlitzen ; und
8 einen gleich .großen Teil ab, so daß die Anblasvorrichtung io die beiden Bolometerwiderstände
3 und q. gleich stark beeinflußt. Die Regelschaltung ist nun so abgeglichen, daß
in dieser Stellung des Zeigers die normale Energie in der Wicklung 16 fließt. Weicht
nun der Zeiger i aus der gezeichneten Stellung z. B. nach links ab, so ändert sich
die Größe des abgedeckten Teiles des Schlitzes 7 nicht, wohl aber wird ein größerer
Teil des Schlitzes 8 freigegeben, so daß durch die Anblasvorrichtung io ein größerer
Teil des Widerstandes q. angeblasen wird und damit die Abkühlung dieses Widerstandes
steigt. Da infolgedessen der Widerstandsbetrag des Bolom@eterwiderstandes 4. sich
ändert, so ändert sich auch die Stromverteilung in der Boloineterbrücke 3 bis 6,
und :die so entstehende Amplitudenänderung, die den Gittern 17" und 18" aufgedrückt
wird, hat zur Folge, daß sich auch,die der Wicklung 16 zugeführte Energie ändert.
-
Wesentlich ist nun, daß bei der dargestellten Einrichtung sich ohne
weiteres, und zwar in ganz kurzen Zeiten, durch eine Änderung der Zeigerstellung
eine bestimmte Änderung der Energie in der Wicklung 16 erreichen läßt. Die Änderung
der Energie bleibt in der Wicklung 16 so lange bestehen, bis der Zeiger i wieder
die dargestellte Normalstellung eingenommen hat. Handelt es sich z. B. um die Regelung
eines elektrischen Ofens, so zeigt der Zeiger i die Ofentemperatur an, und die Wicklung
16 stellt die Heizwicklung des Ofens dar. Wenn der Zeiger i nun eine Abnahme der
gewünschten Temperatur anzeigt, so wird durch die beschriebene Regeleinrichtung
die der Wicklung 16 zugeführte Heizenergie erhöht. Infolgedessen wird sich der Zeiger
nach einiger Zeit wieder in seine Norm.alstellung zurückstellen, und damit wird
wieder der Wicklung 16 die normale Heizenergie zugeführt. Wesentlich ist, daß die
Regelung
vollkommen pendelfrei erfolgt und daß außerdem sehr große Energien in ganz kurzer
Zeit gesteuert wenden können.
-
Die neue Einrichtung ermöglicht es auch, die jeweils gewünschte Abhängigkeit
der Änderung des Anodenstromes von der Zeigerstellung in einfacher Weise einzustellen.
Zur Erläuterung möge die Fig.2 dienen. In dieser ist auf der Abszissenachse der
Anodenstrom J in Prozenten aufgetragen und auf der Ordinatenachse die Spannung E
im DiagonalzweiigderBolorneterbrücke. DiezurAbszissenachse parallele Gerade a bezeichnet
den Sollwert der Spannung E, die der Normalstellung des Zeigers i entspricht. Die
Gerade b stellt ,lie Abhängigkeit ,des Zeigerausschlages vom Anodenstrom idar. Der
Schnittpunkt der Geraden a, und b läßt erkennen, daß in der Normalstellung des Zeigers
etwa 6o°11" des größtmöglichen Anodenstromes in der Wicklung 16 (Fig. i) fließt.
Weiterhin ist ersichtlich, daß bei Änderung :des Zeigerausschlages sich bis herab
zu o"/" oder bis herauf zu ioo"/" des Anodenstromes für die Regelung ausnutzen lassen,
wobei zu jeder Zeigerstellung ein und nur ein bestimmter Prozentsatz des Anodenstromes
gehört. Man kann nun bei der neuen Einrichtung durch Änderung des Abstandes des
Schlitzes 7 und 8 (Fig. i) und damit der Bolometerwiderstände 3 und q. oder auch
durch die anderen oben angegebenen Mittel die Lage der Geraden b so verändern, wie
dies den Betriebsverhältnissen jeweils entspricht. `Nenn man so etwa die durch die
gestrichelte Gerade b' veranschaulichte Gesetzmäßigkeit einstellt, so besagt das,
daß man z. B. den vollen Anodenstrom erst nach einer größeren Abweichung ,des Zeigers
aus der Normalstellung erreicht als bei Benutzung der Geraden b. Es ist selbstverständlich,
daß man statt -der betrachteten Änderung des Anodenstromes auch die von diesem ausgelöste
Wirkung in Betracht ziehen kann, z. B. bei Temperaturreglern für elektrische Öfen
die :Änderung der Heizenergie oder bei Verstellung eines Ventils in Abhängigkeit
von einem Druck .die Änderung :des Ventilhubes.
-
An Stelle von zwei Gleichrichterröhren können gewünschtenfalls auch
drei oder mehr benutzt werden. Auch die Anwendung von Röhren mit zwei Gittern ist
nicht unbedingt notwendig. Weiterhin kann auch der Zündeinsatz der Röhren nach anderen
bekannten Verfahren verändert werden, z. B. durch die Steuerung von Gas- oder Dampfentladungsröhren
mit einem Gitter und Phasenverschiebung der Gitterspannung u. :dgl. mehr. Schließlich
spielt es keine Rolle, von -,welcher Art das zu regelnde Glied 16 ist. Es kann sich
außer den bereits erwähnten Möglichkeiten um einen Drehzahlregler für -Motoren und
dadurch beeinflußte Zentrifugalregler, um Steuersolenoide oder um Magnetventile
handeln.
-
Will man nicht, wie dargestellt und beschrieben, mit einer starren
Rückführung arbeiten, so bietet ,die neue Einrichtung auch in einfacher Weise die
Möglichkeit, eine zeitabhängige Rückführung zu verwenden. Es ist zu diesem Zweck
nur notwendig, einen zusätzlichen temperaturabhängigen Widerstand zu verwenden,
dessen Widerstand erst nach einer gewissen Zeit seinen Normalwert annimmt, z. B.
eine elektrische Glühlampe. Schaltet man eine solche Glühlampe bei der Anordnung
nach Fig. i z. B. in -den Diagonalzweig der Brücke 3-6, so erreicht mau eine vorübergehende
Überregelung, indem die Veränderung des Steuerstrom-es dann den Zündeinsatz -der
Röhren zunächst stärker als notwendig verändert. Welche Rückführung im Einzelfalle
zweckmäßig ist, hängt im wesentlichen von den besonderen Betriebsverhältnissen ab.