DE710372C

DE710372C - Rapid temperature controller for automatic control of the temperature in ovens

Info

Publication number: DE710372C
Application number: DEL97023D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl-August Lohausen
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1939-02-03
Filing date: 1939-02-03
Publication date: 1941-09-11

Description

Temperaturschnellregler zum selbsttätigen Regeln der Temperatur in Öfen Die Erfindung bezieht sich auf einen Temperaturschnellregler zum selbsttätigen Regeln der Temperatur, insbesondere in elektrischen Öfen.Rapid temperature controller for automatic control of the temperature in Ovens The invention relates to a rapid temperature regulator for automatic Regulating the temperature, especially in electric ovens.

Die übliche Ausführung von Temperaturreglern hat als Fühlglied ein Thermoelement oder Meßwiderstand, dessen Thermospannung bzw. Widerstandsänderung von einem Meßglied aufgenommen wird. Beim Erreichen der Solltemperaturanzeige durch das M.eßglied tritt das Regelglied in Tätigkeit und schaltet die Heizenergie ganz oder teilweise ab bzw. beim Absinken.4er Temperatur wieder ein.The usual design of temperature regulators has a sensing element Thermocouple or measuring resistor, its thermal voltage or change in resistance is picked up by a measuring element. When the target temperature display is reached, through the measuring element starts the control element and switches the heating energy completely or partially from or when the temperature drops to 4.

Als Fühlglied kann auch ein Gesamtstrahlungspyrometer dienen, das ein Thermoelement enthält. Die bekannten Regelanordnungen weisen eine sehr große, in erster Linie durch die Wärmekapazität des Fühlgliedes hervorgerufene Trägheit auf, die Verzugszeiten von mehreren Sekunden zwischen Temperaturänderungen am Glühgut und den diesen entsprechenden Temperaturänderungen am Fühlglied bedingt. Dementsprechend betragen z. B: die Spielzeiten von Abtasten zu Abtasten bei den üblichen Fallbügelreglern 15 Sekunden. Die günstigstenfalls erreichbare untere Grenze der Verzugszeit liegt über r Sekunde.A total radiation pyrometer can also serve as a sensing element contains a thermocouple. The known control arrangements have a very large, Inertia caused primarily by the heat capacity of the sensing member on, the delay times of several seconds between temperature changes on the annealing material and the corresponding temperature changes on the sensing element. Accordingly amount to z. B: the playing times from scanning to scanning with the usual drop arm regulators 15 seconds. The lowest achievable lower limit of the delay time is about r second.

Für Erwärmungsvorgänge, bei denen dem zu erwärmenden Gut in kurzer Zeit sehr große Wärmemengen zugeführt werden sollen, was aus Gründen der Raumersparnis und Erhöhung der Fördergeschwindigkeit und -menge erstrdbenswert ist, reichen -die bekannten, oben geschilderten Temperaturregler nicht aus, weil in der Verzugszeit überhitzungen eintreten können.For heating processes in which the goods to be heated up in a short time Time very large amounts of heat should be supplied, which is for reasons of space savings and Increasing the conveying speed and volume is worthwhile is, the known temperature controllers described above are not sufficient because Overheating can occur during the delay time.

Um eine verzögerungsfreie Messung vier Temperatur zu erreichen, ist es an sich bekannt, Photozellen zu verwenden, deren von der Strahlung ausgelöster Strom dieser verzögerungsfrei folgt und nach Verstärkung die Heizenergiezufuhr steuert.In order to achieve a delay-free measurement four temperature is it is known per se to use photocells whose triggered by the radiation Electricity follows this without delay and, after amplification, controls the supply of heating energy.

Da jedoch die Photozelle über längere Zeiträume eine Veränderung der Abhängigkeit des Photostromes von der Strahlung zeigt und der in Anbetracht des geringen Stromes notwendige, meist mehrstufige Verstärker ebenfalls einen mit der Zeit veränderlichen Verstärkungsgrad aufweist, so ist von Zeit zu Zeit eine Berichtigung der Anzeige der Photozelle :erforderlich.However, since the photocell changes the Dependence of the photocurrent on the radiation shows and considering the low current, mostly multi-stage amplifiers also have one with the If the gain varies over time, a correction is required from time to time the display of the photocell: required.

Um Unabhängigkeit vom Bedienungspersonal zu erreichen, hat sich der Erfinder nun die Aufgabe gestellt, die Berichtigung selbsttätig vornehmen zu lassen, und zwar unter Zuhilfenahme eines in seiner Empfindlichkeit unveränderlichen hontrollmeßgerätes.In order to achieve independence from the operating personnel, the Inventors now set the task of having the correction carried out automatically, namely with the help of a hontrollmeßgerätes unchangeable in its sensitivity.

Die Erfindung bezieht sich deshalb auf einen Temperaturschnellregler zur selbsttätigen Regelung der Temperatur in Ofen, insbesondere in elektrischen Ofen, mit einer auf eine bestimmte Temperatur eingestellten Photozelle als Steuermeßgerät zum unmittelbaren Regeln der Heizleistung des Ofens. Das Neue wird nun darin gesehen, daß bei zusätzlicher Anordnung eines trägheitsbehafteten, f aber in seiner Empfindlichkeit unveränderlichen sowie der gleichen Strahlung wie die Photozelle ausgesetzten Kontrolimeßgerätes (insbesondere Thermoelementes) eine Vergleichseinrichtung vorgesehen ist, die einen von dem Photozellensteuerstrom abgezweigten Teilstrom und die von dem Kontrollmeßgerät :abgegebene Steuergröße nach entsprechender Umformung miteinander vergleicht sowie bei durch Alterungserscheinungen der Photozelle hervorgerufenen Abweichungen des Photozellenstromes von dem Vergleichswert die Steuereinrichtung entsprechend berichtigt. Es. fällt also der praktisch trägheitsfreien Photozelle die Aufgabe zu, schnell veränderliche Vorgänge sofort zu regeln, während das träbheitsbehaftete Thermoelement die langsamen Änderungen der Empfindlichkeit der Photozelle ausgleicht.The invention therefore relates to a rapid temperature regulator for automatic control of the temperature in ovens, especially in electric ones Furnace with a photocell set to a certain temperature as the control measuring device for direct control of the heating output of the furnace. The new is now seen in that with the additional arrangement of an inertia, but f in its sensitivity constant and the same radiation as the photocell exposed control measuring device (In particular thermocouple) a comparison device is provided, the one partial flow branched off from the photocell control flow and that from the control measuring device : compares the output control variable with one another after corresponding conversion and in the case of deviations in the The control device corrects the photocell current accordingly from the comparison value. It. So the task falls to the practically inertia-free photocell, quickly to regulate variable processes immediately, while the dull thermocouple compensates for the slow changes in the sensitivity of the photocell.

Gemäß der weiteren Erfindung erfolgt das Angleichen des abgezweigten Photozellenstromes an die zeitliche Trägheit des die Vergleichsgröße abgebenden Kontrollmeßgeräts durch Einschalten von Drosselspulen oder Kondensatoren zwischen der Vergleichseinrichtung und dem Photozellenverstärker. Durch diese Anordnung erhält der vom Verstärker abgezweigte Photozellenstrom einen verzögerten und langsamen Verlauf, wie ihn der Thermoelementenstrom bezüglich der Glühtemperatur aufweist.According to the further invention, the branched off is matched Photocell current to the temporal inertia of the output of the comparison variable Control measuring device by switching on inductors or capacitors between the comparator and the photocell amplifier. Obtained by this arrangement the photocell current branched off by the amplifier is delayed and slow Course, as it shows the thermocouple current with respect to the annealing temperature.

In vorteilhafter Weise regelt die Vergleichseinrichtung den Grad der Verstärkung des Photozellenstromes.The comparison device advantageously regulates the degree of Amplification of the photocell current.

Die Vergleichseinrichtung kann auch aus zwei gleichachsigen Meßsystemen bestehen, deren Zeiger senkrecht übereinander angeordnet sind, wobei eine Abtastvorrichtung auf Grund der Abweichungen der Zeigerstellungen voneinander die Empfindlichkeit der Photozelle regelt.The comparison device can also consist of two coaxial measuring systems exist, the pointers are arranged vertically one above the other, with a scanning device the sensitivity due to the deviations of the pointer positions the photocell regulates.

Gemäß der weiteren Erfindung kann die Vergleichseinrichtung aber auch die zeitlichen Mittelwerte der beiden Vergleichsgrößen heranziehen.According to the further invention, however, the comparison device can also use the mean values over time of the two comparative variables.

Äußerst vorteilhaft ist es fernerhin, daß die Vergleichseinrichtung die Empfindlichkeit des Steuerschaltgerätes unmittelbar regelt. Dies läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß die Vergleichseinrichtung die Ansprechempfindlichkeit eines mit -dem Steuerschaltgerät zusammen arbeitenden Relais regelt. Weitere vorteilhafte Einzelheiten sind im folgenden beschrieben.Furthermore, it is extremely advantageous that the comparison device directly regulates the sensitivity of the control switchgear. This can be done, for example achieve in that the comparison device the responsiveness of a with -the control switchgear cooperating relay regulates. More beneficial Details are described below.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht, und zwar zeigen Fig. i eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung eines Temperaturschnellreglers, Fig. 2 und 3 Temperaturkurven in Abhängigk eit von der Zeit.An exemplary embodiment is illustrated in the drawing, and although FIG. 1 shows a schematic representation of the arrangement according to the invention a temperature controller, Fig. 2 and 3 temperature curves as a function of currently.

Die von einer Stromquelle i über ein Steuerschaltgerät 2 gespeisten Heizkörper 3 oder das Glühgut selbst werden durch einen selbsttätig arbeitenden Temperaturschnellregler überwacht. Diese Überwachungseinrichtung besteht aus einer verzögerungsfreien Photozelle .1, die das Steuerschaltgerät 2 über einen Verstärker 5 betätigt. Vom verstärkten Photostrom wird ein Vergleichsstrom abgezweigt, der mit einer Vergleichseinrichtung 6 in Verbindung steht. Mit dieser Vergleichseinrichtung 6 ist außerdem noch ein Thermoelernent 7 verbunden. Entsprechend der in der Vergleichseinrichtung gemessenen Abweichung der Meßwerte der beiden Geräte q. und 7 wird der Regelwiderstand ß für den Verstärkungsgrad der Photozelle geändert, bis die Abweichungen der Photozellenempfindlichkeit ausgeglichen sind.The fed from a current source i via a control switching device 2 Heating element 3 or the material to be annealed itself are operated by an automatically Rapid temperature controller monitored. This monitoring device consists of one delay-free photocell .1, which control switching device 2 via an amplifier 5 actuated. A comparison current is branched off from the amplified photocurrent, the is connected to a comparison device 6. With this comparison device 6 a thermal element 7 is also connected. Corresponding to that in the comparison device measured deviation of the measured values of the two devices q. and 7 becomes the rheostat ß for the gain of the photocell changed until the deviations in the photocell sensitivity are balanced.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist nicht auf elektrische Ofen beschränkt, sondern auch bei Ofen beliebiger Beheizung anwendbar.The arrangement according to the invention is not limited to electric ovens, but can also be used with ovens with any heating.

Zur Veranschaulichung des Verlaufes der Anzeigen des Steuermeßgerätes und des Kontrollmeßgerätes dient Fig. 2 und 3. Die Kurve a stellt kden Temperaturverlauf des Glühgutes für .den einfachsten Fall einer in sehr kurzer Zeit stattfindenden Erhöhung auf einer dann gleichbleibenden Wert .dar. Der durch die Strahlung des, Glühgutes im Steuermeßgerät ausgelöste Strom, der durch die Kurve b veranschaulicht wird, folgt unter der Voraussetzung der Unveränderlichkeit der Empfindlichkeit dieses Gerätes trägheitslos. Die Anzeige des Kontrollmeßgerätes, die durch die Kurve c dargestellt wird, folgt dagegen mit Verzögerung.To illustrate the course of the displays of the control measuring device and the control measuring device is used in FIGS. 2 and 3. Curve a represents the temperature profile of the annealing material for the simplest case one in a very short time taking place increase to a then constant value .dar. The one through the Radiation of the incandescent material in the control measuring device triggered current through the curve b, under the assumption of immutability, follows the Sensitivity of this device inertia. The display of the control measuring device, which is represented by curve c, however, follows with a delay.

Um zu jedem Zeitpunkt eine Übereinstimmung zwischen der Anzeige des in seiner Empfindlichkeit sich ändernden, aber trä@gheitslos arbeitenden Steuermeßgerätes und dem in seiner Empfindlichkeit unveränderlichen, aber trägheitsbehafteten Kontrollmeßgerät zu erreichen, muß die Anzeige des Steuermeßgerätes gedämpft und/oder verzögert werden. Unter der Annahme der Unveränderlichkeit der Empfindlichkeit .des trägheitslos arbeitenden Steuermeßgerätes würde die Anzeige dieses Gerätes dann den Verlauf .gemäß Kurve d der Abb. a nehmen, .die mit c übereinstimmen muß.In order to achieve a correspondence at any time between the display of the control measuring device, which changes in its sensitivity but works without inertia, and the control measuring device which is unchangeable in its sensitivity but is subject to inertia, the display of the control measuring device must be dampened and / or delayed. Assuming the unchangeability of the sensitivity of the control measuring device working without inertia, the display of this device would then take the course according to curve d in Fig. A, which must coincide with c.

Da sich nun aber die Empfindlichkeit dieses verzögerungsfrei arbeitenden Steuerm.eßgerätes durch Alterung ändert, treten Verhältnisse .auf, wie sie in Abb. 3 dargestellt sind. Die Kurve d (Steuermeßgerät) folgt nicht mehr der Kurve c (Kontrollmeßgerät), sondern weicht von ihr ab. Ein Vergleich .der Anzeige c und d liefert also zu jedem beliebigen Zeitpunkt den Anzeigefehler f des Steuermeßgerätes. Die Kurve e stellt dann die Änderung .der Gesamtempfindlichkeit der Regeleinrichtung dar.But since now the sensitivity of this working without delay Meter changes due to aging, conditions occur as shown in Fig. 3 are shown. Curve d (control measuring device) no longer follows curve c (control measuring device), but deviates from it. A comparison of the display c and d therefore provides for each any point in time the display error f of the control measuring device. The curve e represents then the change in the overall sensitivity of the control system.

Claims

PATENT CLAIMS: r. Rapid temperature controller for automatic control the temperature in an oven, especially in an electric oven, with a certain Temperature set photocell as a control measuring device for immediate regulation the heating power of the furnace, characterized in that with an additional arrangement an inertial, but unchangeable in its sensitivity as well .the same radiation as the control measuring device exposed to the photocell (in particular Thermocouple) a comparison device (6) is provided, which one of de m * photocell control current branched off partial current and that of the control measuring device compares the output control variable with one another after corresponding conversion and in the case of deviations in the photocell caused by aging, The control device corrects the photocell current accordingly from the comparison value. z. Temperature regulator according to claim r, characterized in that the matching of the branched off photocell current to the temporal inertia of the reference value emitting control measuring device by switching on inductors or capacitors takes place between the comparison device and the photocell amplifier. 3. Temperature controller according to claim r and z, characterized by a comparison device which the Controls the degree of amplification of the photocell current. q .. temperature controller according to claim r and a, characterized in that the comparison device consists of two coaxial There is measuring systems whose pointers are arranged vertically one above the other, with a scanning device based on the deviations of the pointer positions from one another regulates the sensitivity of the photocell. 5. Temperature regulator according to. Claim z to q., characterized by a comparison device, the .the time mean values of the two benchmarks for comparison. 6. Temperature controller according to claim z and z, characterized in that the comparison device measures the sensitivity of the control switchgear regulates directly.