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Einrichtung zur selbsttätigen Temperaturregelung elektrischer Öfen
mit drei Schaltstufen mittels eines zweistufigen Temperaturreglers In der metallverarbeitenden
Industrie werden vielfach Öfen mit drei Stufen der Energiezufuhr verwendet. Bei
elektrischen Ofen haben sich u. a. auch die Ausführungen mit Sterndreieckschaltung
gut bewährt. Die Messung der Ofentemperatur erfolgt dabei fast ausschließlich mit
Hilfe des thermoelektrischen Verfahrens. Steht der Zeiger des Meßgerätes unter dem
einstellbaren Regelpunkt, so wird der betreffende Ofen beispielsweise in Dreieckschaltung
an das Netz angeschlossen. Wird dieser Punkt überschritten, so erfolgt die Umschaltung
auf Sternschaltung, bei welcher die Energiezufuhr ungefähr auf den dritten Teil
der Energiezufuhr in Dreieckschaltung zurückgeht. Bei der weiteren Erhöhung der
Meßtemperatur um einige Prozente erfolgt dann die Abschaltung des Ofens. In der
Praxis hat diese Art der Regelung gewisse Nachteile ergeben. Der Ofen wird dabei
mit voller Energiezufuhr hochgefahren und nach Erreichen eines Wertes, der
noch einige Prozente unterhalb des richtigen Regelwertes liegt, wird die Energiezufuhr
plötzlich stark herabgesetzt. Da die Charge noch nicht genügend durchwärmt ist,
beginnt die Temperatur in diesem Augenblick wieder zu sinken. Es erfolgt eine Wiedereinschaltung
der vollen Energiezufuhr. Jedenfalls dauert es eine ganze Zeit, bis die wiederholt
einsetzende volle Energiezufuhr die Ofentemperatur auf den richtigen Wert gebracht
hat. Bis zu dieseln Zeitpunkt wird der Ofen nicht mit der notwendigen Gleichmäßigkeit
gefahren. Auch die Anheizung dauert länger. Dies alles macht sich besonders bei
der Verarbeitiger
Materialien tinangenehrn ereits Einrichtungen
bekannt, diese N.icliteile vermieden wer-Bei einer solchen Einrichtung uleitungen
zu dem Ofen hinter ialter ein oder mehrere durch sinagnete betätigte Umschalter
"elclie nach erstmaliger Stromdurch den Hauptschalter die Ofenwiderstände derart
ändern, Ibsttätiger Wiedereinschaltung alters der Ofen nur noch eine lnlnlt, die
nur um ein geringes die W<irmeverlustleistung des ne andere bekannte Einrichtung
leitet ähnlich. Dort werden ein und ein Sternschütz durch >amen Temperaturregler
derart 3 das Dreieckschütz beim An-Ternperaturreglers endgültig wird und beim wiederholten
es Temperaturreglers nur noch tz ein- und ausgeschaltet wird. tun-en haben den Nachteil.
daß schaltunri der maximalen Ener-11 dann nicht erfolgt, wenn beiurch das längere
Öffnen der durch Einbringen einer neuen Wesentliches Absinken der Temt. In diesen
Fällen erfolgt der licht voll automatisch, sondern Rand aus eingegriffen werden.
er hei von Hand ein- und aus-Öfen, die mit Wechselstrom he-_n. bekannt, mittels
des Nulleiner Wechselstrombriicke mit iraunl angeordneten temperatur-Widerstand
in dein einen hei Überschreiten der Solltenlttätig von der höchsten Meiz-:ine niedrigere
Leistung lterahd bei Unterschreiten der Sollieder auf volle lleizleistung zu .n
dabei zwischen das den Ofen xliselstroninetz und den Ofen euerter Gleichrichter
geschaltet n negativ vorgespanntes Gitter gstroin der Brückenanordnung t1 läßt sich
eine stetige Regeizleistung des Ofens zwischen z Höchstwert erzielen.
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alle tritt auch beim Hochfahren clion eine Herabregelung der in Abhängigkeit
von der Teinifenraum'ein. In beiden Fällen Zwischenverstärkung des Null-, iln zweiten
Fall außerdem noch literaillage erforderlich, die beide ,11 Fällen nicht tragbare
Ver-Ofenanlage darstellen. Zweck der Erfindung ist es, finit einfachen Mitteln heim
Hochfahren des Ofens die volle Energiezufuhr his zur Irreichung der l-,egeltemperatur
aufrechtzuerhalten. Bei Erreichen der Solltemperatur wird dabei die Energiezufuhr
ganztabgeschaltet. Heini Wiedereinschalten des Ofens jedoch setzt eine verringerte
Energiezufuhr ein, uni ein Cberpendeln des Regelvorganges zu vermeiden. Erst nach
einer bestimmten einstellbaren Zeit wird dann selbsttätig auf volle Energiezufuhr
urngeschaltet. Die Erfindung beruht also auf dein Gedanken, beim Hochfahren des
Ofens die 'Mittelstufe stets zu übergehen. nach Erreichen der Solltemperatur und
darauffolriendem Ab-
sinken derselben jedoch zunächst eine Zwischenstufe einzuschalten
und erst bei weiterem Absinken der Temperatur die Unischaltung auf volle Energiezufuhr
vorzunehmen.
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Die Erfindung bezieht sich sotnit auf eine Einrichtung zur selbsttätigen
Temperaturregelung elektrischer Ofen mit drei Schaltstufen mittels eines zweistufigen
Temperaturreglers und besteht darin, daß der eitle Stelierkontakt des temperatureripfndlichen
Teiles des Temperaturreglers all der Schaltspule eines als Umschaltrelais tnit Zeitverzögerung
ausgebildeten Zeitrelais und der andere Kontakt an dein Mittelkontakt des Umschaltrelais
liegen, dessen i@rbeitsl<cltitzilcte je finit einem Schaltschutz des Ofens in
der Weise verbunden sind, daß nach Ablauf des Zeitrelais die Einschaltun- des Scltaltschü.tzes
für die höchste Heizstufe vorbereitet ist.
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Die Erfindung besitzt noch einen weiteren Vorteil: Es ist nicht nurmöglich,
an Stelle der üblichen komplizierten dreisttiligen Regler finit zweistiltigen Re-lern
(las :Auslangen zu finden, sondern es besteht die Miiglichl<eit, durch Aufteilung
der Funktion eines dreistufigen Reglers auf eillt@n -r.tceistutigcn Itrg_ ler und
ein getrenntes hulais vorlt;indene Aitlzlgen durch einfache Ilinztifii;#ung eines
Relais zu erweitern.
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In den i11111. i und 2 wird eine der möglichen Ausführungen der 1@rfitldting
dargestellt. Die Temperatur der Wicklungen i eines Ilektroofells wird durch das
Therilloelement 2 überwacht. All die Klcininen des letzteren ist die Drehspule 3
angeschlossen, die Stellung des Zeigers., der voll der Drehspule 3 verstellt wird,
ergibt somit ein Maß für die all der Wicklung herrschende T ernperatur. Der Markierzeiger
5 lii.ßt sich von Ifail<l aus auf den gewütiscliten Regelwert einstellen. Stellt
der "Zeiger - finit dein Zeige rklotz 6 links vom Markierzeiger, so wird die Schaltröhre
7 in der in A11. i dargestellten
Weise gekippt. Es sind die 'leiden rechts
befindlichen Kontakte der dreipoligen Rühre miteinander verbunden. Ein Pol der n@tcchsilberschaltröhre
7
wird an das Wechselstromnetz angeschlossen, die beiden anderen stehen in Verbindung
mit dem Schaltrelais 9. Das Schaltrelais 9 besitzt drei Teile, die Zugspule io,
welche bei Erregung den Quecksilberkippschalter i i umschaltet, das Hemmwerk 12,
welches nach Abschalten der Zugspule io vom Netz bewirkt, daß die Ouecksilberschaltröhre
ii erst nach einer einstellbaren Zeit, beispielsweise io -Minuten, in die eingezeichnete
Stellung zurückfällt. Je nach der Stellung der Quecksilberschaltröhre i i wird das
Dreieckschütz 13 oder das Sternschütz 1.4 eingeschaltet. Bei Betätigung des Dreieckschützes
liegt die Heizwicklung i in Dreieckschaltung am Netz, bei Betätigung des Sternschützes
14. wird die Energiezufuhr durch Sternschaltung auf etwa den dritten Teil herabgesetzt.
Ist keines der beiden Schützen eingeschaltet, so ist die Energiezufuhr ganz unterbrochen.
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Die dargestellte Einrichtung arbeitet folgendermaßen: Es sei zunächst
angenommen, daß der Zeiger .4 links von der Marke 5 steht. Dies ist der Fall, solange
die eingestellte Solltemperatur im Ofen noch nicht erreicht ist. Die Quecksilberschaltröhre
7 ist nach rechts gekippt. Es besteht eine leitende Verhindun- zwischen dem Netz
S über die Oueck silberschaltröhre 7, der Ouecksilberschaltröhre i i, dem Dreieckschütz
13 und zurück zum Netz S. Dadurch ist das Dreieckschütz 13 angezogen. Die Heizwicklung
i liegt in Dreieckschaltung am Netz. Durch die volle Energiezufuhr steigt die Temperatur
in der Wick- i Jung i so lange, bis der Zeiger 4. den Markierzei-er 5 erreicht und
schließlich ein wenig überschreitet, wie dies in Abb. a dargestellt r ist. Durch
einen entsprechenden Regelmechanismus wird die Schaltröhre 7 umgelegt, so daß die
beiden links gelegenen Kontakte miteinander verbunden werden. Dadurch fließt ein
Strom von der Stromquelle S über Ouecksilberschalter 7, die Regelspule io des Relais
9 zurück zum Netz. Die Ouecksilberschaltröhre i i wird umgelegt. Da keiner der beiden
Schützen 13 oder 14 erregt ist, wird die Heizwicklung i des Ofens vollständig abge=
schaltet. Es ist besonders darauf hinzuweisen, daß beim Anheizen des Ofens bis zum
letzten Augenblick die volle Energiezufuhr erfolgt, welche nach Erreichung der Temperatur
plötzlich unterbrochen wird. Anders arbeitet das Relais 9, wenn durch die Unterbrechung
der Energiezufuhr die Temperatur allmählich sinkt und der Zeiger in der Abb. a sich
nach einiger Zeit wieder links vom Markierzeiger 5 einstellt. Die Quecksilberschaltröhre
7 wird dann augenblicklich in die in Abb. i dargestellte Lage zurückgebracht. Das
Hemmwerk i= verhindert das gleiche bei der Schaltröhre i i, je nach der Einstellung
des Verzögerungsrelais 9 dauert das Abfallen desselben etwa bis io Minuten. Während
dieser Zeit bleibt die Ouecksilberschaltröhre i i in der in Abb. 2 I dargestellten
Lage. Da das Relais 9 jedoch den 'Mittelleiter mit dem Leiter rechts außen verbindet,
erhält das Sternschütz Spannung, und der Heizwicklung i des Ofens wird ein Drittel
der vollen Energie zugeführt. Genügt diese Energie, um die Solltemperatur im Ofen
wiederherzustellen, so wird die Ouecksilberschaltröhre 7 wieder umgeschaltet, wie
dies in Abb. z dargestellt ist, und das Spiel kann von neuem beginnen. Genügt die
verringerte Energie nicht zur Wiederherstellung der Temperatur, so wird schließlich
nach Ablauf der eingestellten Frist die Schaltung der Abb. i wiederhergestellt und
die volle Energiezufuhr wiederaufgenommen.
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Die neue Regeleinrichtung zeichnet sich durch besonders große Einfachheit
aus. Trotz Verwendung eines Zweistufenreglers mit einfacher Umschaltröhre gelingt
es, nicht nur einen dreistufigen Ofen zu betreiben, die Arbeitsweise der gesamten
Einrichtung ist auch hervorragend günstig, und zwar wesentlich günstiger als bei
Betrieb mit einem gewöhnlichen dreistufigen Regler, dessen Aufbau wesentlich komplizierter
ist als desjenigen der dargestellten Einrichtung.
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Die neue Einrichtung kann stets verwendet werden, wenn drei Regelstufen
notwendig sind, gleichgültig in welcher Art die Abstufung erfolgt und ob Sterndreieckschaltung,
Anzapftransformatoren o. dgl. verwendet werden.