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Indirekt wirkender Regler Zusatz zum Patent 592 628
Das Hauptpatent
betrifft einen indirekt wirkenden Regder für Druck, Temperatur und ähnliche physikalische
Zustände, bei dem auf einen von einer Zustandsänderung abhängigen Impuls zunächst
eine Feinregelung in begrenztem Ausmaß um die jeweilige Ventilstellung als Grundstellung
stattfindet und, wenn die Zustandsänderung ein bestimmtes Maß überschreitet, eine
Verlegung der Grund-. stellung erfolgt.
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Gegenstand des Hauptpatents ist, daß bei einem solchen Regler bei
der Verlegung der Grundstellung die Verstellkraft auf das zu regelnde Organ derart
unterbrochen übertragen wird, daß der Regler in dieser zweiten Regelstufe schrittweise
arbeitet. Hierdurch wird erreicht, daß das Einspielen des geregelten Organs in die
dem jeweiligen physikalischen Zustand entsprechende Stellung allmählich ohne Schwankungen
erfolgt, so daß ein Überregeln und ein mehr öder minder langes Schwanken um die
dem jeweiligen Zustand entsprechende Grundstellung vermieden wird.
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Erfindungsgemäß wird der Regler nach dem Hauptpatent weiter ausgebildet.
Während beim Hauptpatent die unterbrochene Übertragung der Verstellkraft auf das
zu regelnde Organ in der zweiten Regelstufe durch mechanische Getriebe oder durch
Einschaltung von Sonderrelais verschiedener Art erreicht wird, bezieht sich die
Erfindung auf die Erlangung des gleichen Zieles mittels einfacherer elektrischer
Mittel. Nach der Erfindung ist zur Erzielung der zweiten Regelstufe eine elektrische
Schaltanordnung vorgesehen, bestehend aus einem im impulsgebenden Instrument vorgesehenen
Maximal- und Minimalkontakt mit Dauerkontaktgabe und einem Unterbrecher, der die
Dauerkontaktgabe für die zweite Regelstufe absatzweise zu dem die Verstellung der
.zweiten Regelstufe bewirkenden Steuermotor für das Regelorgan weiterleitet, dessen
Endstel lung durch einen besonderen Schalter (Grenzschalter) gegeben ist.
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Zahl und Dauer der Unterbrechungen können der zu regelnden Zustandsänderung
leicht angepaßt werden.
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Weicht die zu regelnde Größe überein gewisses wählbares Maß hinaus
von dem verlangten Wert ab, so kann erfindungsgemäß durch einen in das impulsgebende
Instrument eingebauten weiteren Kontakt der Unterbrecher zeitweilig kurzgeschlossen
werden, damit der Steuerapparat so lange arbeitet, bis
die zu regelnde
Größe dem Sollwert nahe ist, um die Regelung zu beschleunigen.
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Der Zweck der Erfindung nach dem Hauptpatent wird erfindungsgemäß
ferner dadur gefördert, daß zwischen das impulsgebend Instrument, und zwar in Abhängigkeit
"t'bt diesem, und den Steuermotor ein beson.dererSchalter (Frühschalter) eingefügt
ist, der die Regelbewegung des Steuermotors zum Stillstand bringt, indem er die
Stromzuführung zu dem Steuermotor unterbricht, ,wenn die Tendenz der geregelten
Größe sich umkehrt und damit das impulsgebende Instrument seine Bewegungsrichtung
ändert.
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Der vorerwähnte Frühschalter kann in Ausführung der Erfindung eine
Vorrichtung, z. B. einen Magneten, enthalten, die ihn in Abhängigkeit von einem
Kontaktgeber zeitweise unwirksam macht und die bewirkt, daß die soeben von ihm unterbrochene
Bewegung nochmals stattfinden kann, vorausgesetzt, daß das impulsgebende Instrument
noch Strom gibt. Der Unterbrecher läuft .dann dauernd und schaltet den Magneten
von Zeit zu Zeit wieder ein, so daß dann die unterbrochene Bewegung fortgesetzt
wird, wenn das Impulsinstrument noch Kontakt hat.
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Ferner ist Gegenstand der Erfindung die Maßnahme, daß zwischen das
impulsgebende Instrument und die Steuervorrichtung ein Doppelrelais eingeschaltet
ist, das, wenn eine der beiden Relaishälften Strom erhält, die Steuervorrichtung
veranlaßt, in die entsprechende Grenzstellung zu gehen, aber, wenn beide Relaishälften
stromlos werden, einen Stromweg schließt, der das Regelorgan in eine Zwischenstellung
zwischen den Grenzstellungen zurückführt. Dadurch wird bewirkt, daß das geregelte
Organ, z. B. ein Ventil, zwischen einer Mittelstellung und je einer Endstellung
pendelt, daß also nicht ein Pendeln zwischen Maximum und Minimum stattfindet, mit
anderen Worten, der Regelbereich zur Vermeidung eines Überregelns unterteilt wird.
Diesem Zweck dient eine besondere Ausbildung des Grenzschalters, die weiter unten
näher beschrieben wird.
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Es sind Regeleinrichtungen bekannt, die eine Haupt- und eine Hilfsregelung
ermöglichen, nicht aber eine erste und eine zweite Regelstufe im Sinne der Erfindung.
Bei der bekannten Regeleinrichtung werden während der Hilfsregelung nur Regelstöße
gegeben, die das Regelorgan nach jedem Regelstoß, dessen Dauer gleich der Kontaktgabe
ist, «-leder in die Ausgangstellung zurückkehren lassen. Dieser Vorgang kann wiederholt
stattfinden, ohne daß die Hauptregelung zur-Wirkung kommt. Es wird also während
der Hilfsregelung gar nicht im eigentlichen Sinne geregelt, sondern nur eine periodisch
in vorbestimmtem Rhythmus atmende Ventilbewegung durchgeführt. Es besteht also nicht
die Möglichkeit, mit der bekannten Regeleinrichtung se, Regelvorgänge durchzuführen,
die für den ler gemäß der Erfindung kennzeichnend # ;Y --Auf der Zeichnunm g sind
Ausführunabsbeispi.ele von Regelvorrichtungen nach der Erfindung dargestellt.
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Fig. i ist eine Regelanlage mit einem Impulsinstrument, das Dauerkontakt
gibt, einem Unterbrecher zwischen diesem und dem Steuerapparat für dessen zweite
Arbeitsstufe und einer Mittelstellung zwischen Maximal-und Minimalstellung.
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Fig. z bis .I geben Einzelheiten des in Fig. i benutzten Grenzschalters.
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Fig. 5 ist eine Regelanlage ähnlich Fig. i mit hinzugefügtem Unterbrecherkurzschließer
und Frühschalter mit dem zu ihm gehörigen Unterbrecher.
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Fig. 6 und 7 geben Einzelheiten des Frühschalters der Fig. 5.
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In Fig. i bezeichnet A einen Ofen, B ein nach dem Ausdehnungsprinzip
arbeitendes Teinperaturmeßgerät bekannter Konstruktion, das auch durch eine andere
geeignete Konstruktion ersetzt werden kann, C ein Relais, E den Steuerapparat und
D einen zwischen Relais und Steuerapparat eingeschalteten Unterbrecher. Die Vorrichtung
arbeitet wie folgt: Wenn die Temperatur im Ofen A sich ändert, so ändert sich auch
die Länge des Stabes 131, der, je nachdem ob die Temperatur steigt oder fällt, länger
oder kürzer wird. Das Gehäuse 130, in dem der Stab montiert ist, hat einen
geringeren Ausdehnungskoeffizienten als der Stab 13 i. Durch die Verzahnung,@die
der Stab 131 besitzt, wird das Zahnsegment 132 und damit auch die Scheiben 134 und
135 und der Zeiger, die auf der gleichen Achse wie das Zahnsegment befestigt
sind, gedreht. 133 ist eine Skala, auf der man die Längenänderung des Stabes
131 und damit die Temperatur des Ofens ablesen kann.
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Die Scheiben 134 und 135 steuern die Kontaktpaare
136 und 137 bzw. 138 und 139, die in id.o isoliert befestigt sind.
Wenn die Temperatur steigt und 131 sich ausdehnt, so wird der Kontakt i38 durch
die Scheibe 135 angehoben. Es entsteht jetzt zunächst ein Stromkreis vorn
Netz 165 über die Leitung 167, Kontakt 138 und 139, Leitung 169, Relaisspule
142 und über Leitung 170 zum Netz 166 zurück. Würde eine Abkühlung des Ofens eintreten,
so würde die Scheibe 134 das Kontaktpaar 136, 137 schließen und die andere
Relaisspule 141 Strom erhalten. Sobald die Relaisspulen Strom erhalten, ziehen sie
den
Anker mit den Kontaktbrücken 143 und 144 bzw. 145 und 146 an.
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Der Einfachheit halber soll zunächst nur das betrachtet werden, was
geschieht, wenn -die Spule 142 Strom erhält. Der Kern des Magneten wird angezogen,
und die Kontakfbrücke 145 legt sich fest gegen die Kontakte 149 und 150. Es sei
hier darauf hingewiesen, daß die andere Kontaktbrücke 146 von 145 elektrisch getrennt
ist. Jetzt kann ein Strom vom Netz z,66 über Leitung 17o, Kontakt 149, Brücke 145,
Kontakt i5o und Leitung 183 zu Kontakt 12o, Kontakthebel 117, Leitung 184, Motor
11o und Leitung 182 zum Netz 165 zurückfließen. Der Motor erhält also Strom und
läuft so lange, bis durch das Gestänge 1o6. 111, 112 der Hebel 117, der in 118 gelagert
ist, von dem Kontakt 12o abgehoben wird. 121 sind Anschläge, die den Weg der Hebel
116 bzw. 117 begrenzen. Dann bleibt der Motor zunächst stehen. Hierdurch ist über
das Getriebe log und die Hebel 1o6, 104, 103 und 1o2 das Ventillot etwas geschlossen
worden. Gleichzeitig wird durch den auf dem Hebel 112 befestigten Stift 113 der
zweiarmige Hebel 126, 128 um den Stift 127 gedreht, und zwar so, daß sich sein stromführender
Kopf 129, der über den elastischen Teil des Hebels 128 Strom erhält, an den Kontakt
zig anlegt (s. auch Fig. 2 und 3). Wenn jetzt das Relais 142 wieder abfällt, sobald
die Temperatur des Ofens auf das Soll zurückgegangen ist und infolgedessen das Kontaktpyrometer
I3 die Kontakte 138 und 139 geöffnet hat, so entsteht ein neuer Stromkreis vom Netz
166 über Leitung 188, Kontakt 16o, 161 über Leitung 178, Kontakt 1y¢, Brücke 146,
Kontakt 173, Kontakt 172, Brücke 144, Kontakt 171, Leitung 177 zum Doppelhebel 126,
128, durch dessen Teil 128, seinen Kopf 129 zurrt Kontakt i 19, über den Kontakthebel
i 16, die Leitung i8i zum Motor iio und durch die Leitung 182 zum Netz 165 zurück.
Der Motor erhält also wiederum Strom, und zwar so lange, bis der Kontakt 129 sich
vom Kontakt i ig abgehoben hat. Hierdurch wird das Ventil wieder etwas geöffnet,
aber weniger, als es vorher geschlossen wurde. Die Apparatur nimmt also eine neue
Stellung an. Es kann, wie gezeichnet, die Mittelstellung sein, aber auch jede beliebige
andere Stellung zwischen den Endlagen, je nach der Länge des Hebelkopfes 12,9.
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Beim Anziehen des Relais 142 war noch ein zweiter Stromkreis geschlossen
worden, .und zwar über die Leitung 170, Kontakt 149, Brücke 45, die teilweise biegsame
Leitung 175 zum Motor 151 und über Leitung 176 zum Netz zurück. Dieser Motor war
also gleichzeitig in Bewegung gesetzt worden. Der Motor 151 treibt über das Vorgelege
152, 153 den Unterbrecher D, der drei Kontaktpaare betätigt, 16o, 161 bz.w. 162,
die isoliert in 164 gelagert sind, und 156, 157 durch die Scheibe 154 und die Kontakte
158, 159 durch die Scheibe 155. 163 ist ein Isolierstück, in dem die Kontakte befestigt
sind. Der Stromkreis über den Mittelhebel 126, 128 kann nur zustande kommen, wenn
der Kontakt 16o,161 geschlossen ist. Da die Stromzuführung zu dem Mittelhebel 126,
128 bei Abfallen des Relais nicht zustande kommen kann, wenn der federnde Kontakt
16o in einen der Einschnitte der Scheibe 154 hineinfällt, erhält der Motor 151 auf
einem zweiten Wege Strom über Leitung 188, Kontakt r6o, 162, Leitung 175 und Leitung
176 zum Netz zurück. Er läuft also auch weiter, wenn das Relais in einer Stellung
abfällt, bei der 16o in einer der Vertiefungen der Scheibe 154 sich befindet, und
zwar so lange, bis der Kontakt 16o wieder durch einen Nocken der Scheibe 154 angehoben
worden ist. Erst dann kommt der Unterbrecher zur Ruhe und beginnt beim erneuten
Anziehen eines der beiden Relais sofort wieder zu arbeiten. Außerdem erhält der
Motor i io unter allen Umständen Strom, und das Ventil toi wird sofort etwas geöffnet,
wenn das Relais anzieht. Der Unterbrecher kann also nicht so stehenbleiben, daß
er erst etwas laufen muß, ehe den Motor iio der erste Stromimpuls erreicht.
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Wenn die oben geschilderte Ventilverstellung nicht ausgereicht hat,
um die Temperatur auf das normale Maß zurückzubringen, bleibt das Relais 142 weiter
geschlossen. Es läuft also auch der Unterbrecher weiter, und sobald der federnde
Kontakt 156 in eine Vertiefung der Scheibe 154 hineinschnappt, entsteht ein neuer
Stromkreis. Der Strom fließt vom Netz über Leitung 170, Kontakt 149, Brücke 145,
Kontakt i5o, Leitung 183, 185 zu Kontakt 156, Kontakt 157, Leitung 186, Kontakt
125, Hebel 123, Leitung 184 zum Motor iio und über Leitung 182 zum Netz zurück.
Der Motor iio erhält jetzt also einen neuen Strpmimpuls, und das Ventil wird weiter
geschlossen, und zwar so lange, wie der Kontakt 156, 157 geschlossen bleibt. Die
Nocken auf den Scheiben 154 bzw. 155 sind nun in ihrer Länge so bemessen, daß der
oben geschilderte Stromkreis immer erneut nach einer Pause wieder geschlossen wird,
die dernatürlichen Trägheit des Ofens entspricht. Wenn also keine größeren Änderungen
in den Arbeitsbedingungen des Ofens :eintreten, so geht die Ofentemperatur auf das
Normalmaß immer wieder zurück, nachdem die Hebel i 17 bzw. der Doppelhebel 126,
128 die Stromzufuhr unterbrochen hatten. Nur in Ausnahmefällen erfolgt dann eine
weitere Stromgabe zum Motor in den oben angegebenen Pausen,
und
zwar so lange, bis der Hebel i i i den Hebel 123 von dem Kontakt 125 abgehoben
hat. Es ergibt sich hieraus, daß die Schalthebel 122, 123 die äußersten Ventilstellungen
begrenzen, während die Schalthebel 116, 117 mir kleine Verstellungen des Ventils
gestatten. Es ist hier also eine Grundeinstellung des Ventils und eine Feinregelung
um diese Grundeinstellung durch einen einzigen Schalter ermöglicht, der genauer
in den Fig. 2 bis 4 dargestellt ist. Schließlich enthält dieser Schalter noch die
Steuerelemente für die Normalstellung.
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Die Hebel i i i und 112 sind bei i 15 gelagert und durch eine Friktion
miteinander verbunden, die durch die Feder 114 (Fig. 4) bewirkt wird. Bei Fallen
der Temperatur im Ofen tritt sinngemäß dasselbe ein, weil dann mit Hilfe der Scheibe
134 und der Kontakte 136 und 137 das Relais 141 Strom erhält. Es werden dann drei
verschiedene Stromwege geschlossen, aber in dem Sinn, daß das Ventil nicht wie vorher
geschlossen, sondern geöffnet wird. Die drei Stromwege sind: i. vom Netz 165 über
Leitung 167 zu Kontakt 136, 137, über Leitung 168 zur Relaisspule 141 und über Leitung
170 zum Netz 166 zurück; 2. vom Netz 166 über Leitung 17o, Kontakt 148, Brücke
143 zum Kontakt 147, dann über Leitung 179, Kontakt 159, 158, Leitung 18o zum Kontakt
i2,1., über Hebel 122, Leitung 181 zum Motor i i o und über Leitung 182 zum Netz
165 zurück; 3. wie unter 2 bis zum Kontakt 147 und dann über Leitung 187 zum Kontakt
i 19, Hebel i 16, Leitung I81, Motor i i o und Leitung 182 zum Netz 165 zurück.
Im Unterbrecher D arbeitet jetzt die Kontaktgruppe 16o bis 162 und 155, 159, erstere
für Stromzuführung zur Normalstellung und Rückführung des Unterbrechers in seine
Bereitschaftsstellung, letztere für die Stromzufuhr-zum Schalthebel 122.
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Eine weitere Möglichkeit, den Hub des Ventils ioi zu verändern, ist
noch auf folgende Weise möglich: Der Drehpunkt 1o8 des Hebels 104 kann mit Hilfe
einer Schraubenspindel 107 verschoben werden, die in 105 gelagert ist. Dadurch
ändert sich das Verhältnis der beiden Arme des zweiarmigen Hebels io4 zueinander
und damit bei gleichbleibendem Weg des den Hebel io4 treibenden Gliedes io6 der
Weg des getriebenen Gliedes 103.
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Es sei das Vorgenannte nochmals kurz zusammengefaßt: Die Regelung
bewirkt i. kleine Bewegungen des Ventils toi um die Normalstellung, indem abwechselnd
über Relais C (Kontakt 147 und 148 bzw. 149 und 150) und die Hebel 116 bzw. 117
dem Motor iio Strom zugeführt wird. 2. Sobald die Verstellung durch die Bewegung
i sich ausgewirkt hat, kehrt das Ventil, gesteuert durch das Relais C (Kontakt 171
bis 174) und den Doppelhebel 126, 128, in seine Normalstellung, gemeinhin Mittel-Stellung,
zurück.
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3. Wenn die unter i und 2 aufgeführten Regelvorgänge nicht ausgereicht
haben, um die Temperatur auf das Normalmaß zurückzubringen, werden unter dem Einfluß
des Unterbrechers D und des Relais C über Hebel 122 oder 123 so lange weitere Stromimpulse
erfolgen, bis die normale Temperatur wieder erreicht ist. Dies geschieht schrittweise
mit Zwischenpausen, die normalerweise ausreichen, daß der Ofen der Ventilstellung
folgen kann.
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4. Wenn die Temperatur während der unter 3 aufgeführten Regelvorgänge
das Normalmaß wieder erreicht hat, bleibt der Apparat in der Stellung stehen, die
er erreicht hat. Er wird nur wieder durch Kontaktgabe über den Hebel 126, 128 im
entgegengesetzter Sinne etwas verstellt, um rechtzeitig das weitere Ansteigen oder
Fallen der Temperatur abzufangen, also ein Überregeln zu vermeiden.
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5. Die Hebel 122 und 123 werden nur in Ausnahmefällen betätigt.
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Eine derartige Regelung muß unter allen Umständen die gewünschte Temperatur
im Ofen ergeben, wenn in der einen Endstellung das Ventil voll geöffnet ist, während
in der anderen Endstellung gerade so viel Brennstoff dem Ofen zugeführt wirrt, daß
er leer auf dqr niedrigsten Arbeitstemperatur gehalten werden .kann.
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Ein weiterer Weg, das Ziel zu erreichen, ist die in Fig. 5 bis 7 schematisch
dargestellte Regelanlage. Ehe die Arbeitsweise besprochen wird, soll zuerst die
Konstruktion erklärt werden. A ist ein Ofen, B ein auf dem Ausdehnungsprinzip
beruhendes Pyrometer bekannter Konstruktion, das auch durch eine andere geeignete
Konstruktion ersetzt werden kann. C ist ein Relais, D ein Unterbrecher, E ein Steuerapparat
für ein Brennstoffventil o. dgl., F ein Frühschalter.
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Die Arbeitsweise des Pyrometers ist die gleiche wie die desjenigen,
das bei Fig. i beschrieben worden ist, nur sind hier drei anstatt zwei Kontaktscheiben
auf der Achse 237 befestigt. Die Scheiben 232. und 233 steuern wiederum den sog.
Maximal- und Minimalkontakt 239 und 240, während 234 dazu dient, bei größeren Abweichungen
der Temperatur vom Soll den Unterbrecher D durch den Kontakt 2,41 kurzzuschließen.
Die Kontakte 239, 24ö und 241 sind isoliert in 238 gelagert. Das Relais C ist in
der Konstruktion dem in Fig. i dargestellten ebenfalls gleich, nur sind die
elektrischen
Verbindungen etwas anders. Die Kontaktbrücken 261 Abis 26q. dienen hier einmal dazu,
die beiden Motoren 2io und 211 des Steuerapparates E gleichzeitig im einen oder
anderen Drehsinn mit Strom zu versorgen, während .die unteren Kontaktbrücken 263
und 26q. wieder dazu dienen, dem Mittelschalter 300 Strom zuzuführen. Die
Belege 261 und 263 bzw. - 262 und 2,64 sind elektrisch voneinander isoliert. Der
Unterbrecher D besteht aus einem Motor 269, der über Vor -gelege, die hier der Einfachheit
halber fortgelassen sind, periodisch zwei Kontakte schließt. Der Motor erhält Strom
über die Leitungen 296 und 297, die ihn mit dem Netz verbinden. Der eine, 271, liegt
zwischen Motor 21r und dem Netz. Der Motor kann nur laufen, wenn dieser Kontakt
geschlossen ist. Der zweite Kontakt 272 gibt periodisch Strom auf den Magneten 252
des Frühschalters F.
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Der Steuerapparat E gleicht in seinem Aufbau demjenigen, der im Hauptpatent
in Fig. 2 dargestellt ist und auch beschrieben ist. Es sei hier noch einmal die
Arbeitsweise angedeutet und das erwähnt, was gegenüber dem Hauptpatent geändert
ist. Der Steuerapparat E besteht aus zwei Hauptteilen, dem Teil, der durch den Motor
alo betätigt wird und der Feinregelung dient, während der andere Teil durch den
Motor 211 angetrieben wird und die Regelung der Grundeinstellung des Brennstoffventils
besorgt.
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Gegenüber dem Hauptpatent ist auch hier in den Grenzschalter der Feinregelung
ein dritter Hebel 300 eingeführt, der dem Zweck dient, die Brennstoffzufuhr
wieder etwas zu vergrößern oder zu verkleinern, sobald die Normaltemperatur erreicht
ist, um ein direktes Zurückgehen des Ventils in das entgegengesetzte Extrem zu verhindern.
Weiter ist die Konstruktion so geändert, daß die Motoren 21o und 211 zwar gleichzeitig
Strom erhalten, daß aber in das Getriebe des Motors 211 eine Zeitverzögerungskupplung
eingeschaltet ist, 213 bis 22o, die den Zweck hat, dem Ofen Zeit zu lassen, den
Verstellungen durch die Feinregelung zu folgen. 212 ist eine zwischen den Motor
--ii und die Zeitverzögerungskupplung eingeschaltete übersetzung. Die Grundstellung
darf erst geändert werden, wenn die Temperatur in der Zeit, die der natürlichen
Trägheit des Ofens entspricht, nicht auf das gewünschte Maß zurückgegangen ist,
Durch die Hinzufügung des Unterbrechers D kann diese Zeit ausgedehnt --,verden,
indem man den Motor 2ii je nach Bedarf längere oder kürzere Zeit zum Stehen bringt.
Durch geeignete Wahl des Nockens 270 kann man jedes Verhältnis zwischen Arbeitszeit
und Pausen herstellen. Die Zeitverzögerungskupplung arbeitet derart, daß die verzahnte
Walze 2r3 zunächst das mit Kuppelzähnen versehene Zahnrad. 214leer dreht, bis dasselbe
zum Eingriff mit dem Anschlag 216 oder 217 kommt. Erst dann wird die Achse 215 mitgenommen
und über die Zahnräder 218 die Spindel 219 gedreht. Hierdurch wird die Mutter 22o
auf der Spindel 219 verschoben und der Hebel 2o7 um den Drehpunkt 2o8 gedreht. Durch
die Verbindung 2o6 wird dann auch der Hebel 2o4 um den Drehpunkt 298 bewegt, wodurch
eine Änderung der Ventilstellung und .der Lage des Gestänges 2o2 bis 2o-. erfolgt.
Das Gestänge nimmt eine neue Grundstellung ein. Der Anschlag 216 ist verstellbar,
so daß der Leerweg des Rades 214 und damit die Zeitverzögerung zwischen beiden Regelbewegungen
einstellbar sind.
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Der Frühschalter F hat den Zweck, die Relais jedesmal auszuschalten,
wenn die Tendenz des Temperaturverlaufs sich ändert. Wenn z. B. die Temperatur steigt
und ihren Höchstpunkt überschritten hat, so würde die Scheibe 232 nicht sofort den
Kontakt 239, der das Relais 255 betätigt, wieder öffnen. Da die Achse mit den Scheiben
aber ihren Drehsinn ändert, wird der Hebel 247, 249, 250, der sich um 248
dreht, den Kontakthebel 243 von dem Kontakt 245 abheben. Dieser Kontakthebel2q.3
liegt aber in dem Kreis, der der Relaisspule 255 -den- Strom zuführt. Das Relais
muß also abfallen.
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Das Umgekehrte geschieht, wenn die Temperatur ihren geringsten Wert
erreicht hat und wieder zu steigen beginnt. Dann wird der Kontakthebel 242 von dem
Kontakt 244 abgehoben und dem Relais 256 der Strom entzogen. Der Sinn dieses Frühschalters,
der in den Umkehrpunkten der Temperatur wirksam wird, ist, daß die Stromzufuhr zu
den Motoren 21o und 211 nicht erst unterbrochen wird, wenn die Kontakte 239 bzw.
24o geöffnet werden, da dies erst geschieht, wenn die Temperatur wieder normal ist.
Es soll also verhindert werden, daß das Brennstoffventil weiter als unbedingt nötig
:geöffnet oder geschlossen wird.
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Die Regelanlage arbeitet wie folgt: Wenn die Temperatur im Ofen A
das Soll überschreitet, so dehnt sich der mit einer Zahnstange versehene Stab 235
des Aus.dehnungspyrometers B aus und dreht mit Hilfe des Ritzels 236 die Welle 237
entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn. Dadurch wird der Kontakt 239 geschlossen, und
das Relais erhält auf folgendem Wege Strom: vom Netz über Leitung 273 durch die
Spule 255, Leitung 275, Kontakt 245, Kontakthebel 243, Leitung 277,
Kontakt
239 und Leitung 278 zum Netz zarück. Der Anker des Relais 255 wird angezogen
und
folgender Stromkreis hergestellt: vom Netz über Leitung 286 zu Kontaktbrücke 26i,
zu den Kontakten 257 und 258 gleichzeitig und von dort weiter auf zwei Wegen, von
Kontakt 257 über Leitung 28 o zu Kontakt 227, Kontakthebel 225, Leitung 288, Motor
2io und Leitung 293 zum Netz zurück und ebenfalls von Kontakt 258 über Leitung 28I
zu Kontakt 23o, Kontakthebel 228, Leitung 289 zum Motor 211 und über Leitung 292,
29iR, Kontakt 271, Leitung 294 zum Netz zurück. Es müssen also die beiden Motoren
210 und 211 laufen, letzterer nur, falls Kontakt 271 geschlossen ist. Motor 2io
verstellt über das Getriebe 2o9 und die Hebel 205, 204., 203 und 2o2 das Brennstoffventil
:toi, bis der Winkelhebel 221 den Kontakthebel 225 von Kontakt 227 abhebt. Gleichzeitig
wird der zweiarmige Hebel 300 um seinen Drehpunkt 299 gedreht und legt sich
gegen Kontakt 226 an. Hierdurch wird die Stromgabe für eine geringe Zurückverstellung
des Ventils toi vorbereitet, die nachher erklärt wird. Die Verstellung des Ventils
ist zunächst eine verhältnismäßig geringe. Wenn jetzt die Temperatur nicht auf das
Soll zurückgeht, so daß der Kontakt 239 wieder geöffnet wird, so läuft der Motor
2i i weiter, und zwar so lange, bis die ZVandermutter 2i.4 den Anschlag
217 erreicht und über die Zahnräder 218 und die Spindel Zig die Mutter a2o
verstellt, so daß der Hebel 207 um 2o8 gedreht wird, wobei gleichzeitig auch
der Hebel 204, der durch den Bolzen 2o6 mit dem Hebel 207 verbunden ist, um den
Bolzen 298 verstellt wird, wodurch nun ein weiteres Schließen des Ventils zustande
kommt.
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Diese Bewegung hält, wenn kein Unterbrecher vorhanden ist, so lange
an, bis entweder die Temperatur im Ofen auf das Soll zurückgegangen ist und der
Kontakt 239 geöffnet hat oder der Winkelhebel 222 den Kontakthebel 228 von Kontakt
23o abhebt. Dies dauert beispielsweise 3 Minuten. Ist aber der Unterbrecher D eingebaut,
so wird die Rückleitung vom Motor 211 zum Netz periodisch unterbrochen. Wenn also
der Unterbrecher ebenfalls für eine Umdrehung des Nockens 270 3
Minuten benötigt und den Kontakt 27 i i Minute schließt, aber 2 Minuten unterbricht,
so wird die Zeit, die der Motor 211 braucht, um seine Grenzstellung zu erreichen,
auf das Dreifache, d. 11. im vorliegenden Beispiel von 3 auf 9 Minuten, ausgedehnt.
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Sobald nun die Temperatur ihren höchsten Punkt erreicht hat und rückläufig
wird, zieht sich der Stab -235 wieder zusammen. Die Kontaktscheiben werden jetzt
im entgegengesetzten Sinne, in diesem Fall im Uhrzeigersinne, gedreht und der Hebel
247, -24.9, 250
uni den Drehpunkt 248 so gedreht, daß sich sein Kopf,
der durch die Feder 25r (Fig. 6) gegen die Scheibe 234 gedrückt wird, nach links
(Fig. 5) mitgenommen wird. Der Teil 2.47 des Hebels bewegt sich dann so, daß der
Hebel 2.43 von Kontakt 245 abgehoben wird. Hierdurch wird die Stromzufuhr zum Relais
255 unterbrochen und der Anker des Relais zum Abfallen gebracht. Es entsteht jetzt
folgender Stromweg: vom Netz über Leitung 28.I, Kontakt 268, Brücke 264, Kontakt
267, Leitung 285, Kontakt 266, Brücke 263 und Kontakt 265, Leitung 286 zum Hebel
300, über dessen Kopf zum Kontakt 226, Hebel 22.4, Leitung 287 zum Motor 2io und
Leitung 293 zum Netz zurück. Der Motor 210 muß also wiederum anlaufen. Er kann aber
nur so lange arbeiten, bis der Kontakt 300 sich wieder von dem Kontakt 226 abgehoben
hat. Diese Kontaktgabe zum Motor 2io ist nur von kurzer Dauer, so daß der Weg, den
der Motor vorher von der Mittelstellung bis zur Betätigung des Schalthebels 225
zurückgelegt hat, größer ist als der Weg, der jetzt unter dem Einfluß der neuen
Kontaktgabe zurückgelegt wird. Das Ventil 2oi wird also um einen geringen 13-.trag
wieder geöffnet, der jetzt verhüten soll, daß die Temperatur zu weit herabsinkt.
Diese kleine Wiedereröffnung soll also gewissermaßen das Abfallen der Temperatur
abbremsen. Sollte jetzt die Temperatur erneut wieder ansteigen, so würde sich der
Kontakthebel 2:I3 wieder gegen den Kontakt 245 anlegen, das Relais 255 wieder Strom
erhalten und der Motor 21o wieder laufen, bis der Hebel 225 von dem Kontakt
227 abgehoben ist. Es würde also wiederum das Ventil toi geschlossen. Die Temperatur
würde -jetzt wiederum zum Stehen kommen und durch den Frühschalter, sobald der Drehsinn
der Kontaktscheiben 232 bis 234 sich ändert, wieder das Relais zum Abfallen gebracht
werden und unter dem Einfluß des Kontaktes 300 eine kleine Wiedereröffnung
stattfinden, die wiederum geringer ist als die vorherige Schließbewegung, so daß
wiederum der Temperaturabfall gebremst und die Feinregelung in eine neue Stellung
gebracht wird, bei der die Brennstoffzufuhr etwas geringer als vorher ist. Dieses
Spiel kann sich beliebig oft wiederholen, bis das Ventil 201 vollkommen geschlossen
ist.
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Es kann aber auch der Fall eintreten, daß die Temperatur im Ofen zum
Stellen kommt. ehe das Soll wieder erreicht ist. Dann würde der Hebel 249,
250 in seiner Lage stelienbleiben und der Schalter 2.43 bis 2:I5 nicht wieder
geschlossen werden. Um dies zu verhindern, zieht der Magnet -25-2, der unter dem
Einfluß des Unterbrechers D über Kontakt 272 und Leitung 295 periodisch Strom erhält,
den He-
bel 253 an, wodurch der Hebel 249 von d«
Scheibe 2,34
abgehoben wird. 2,54 ist eine Rückzugfeder, die den Hebel 253 nach Stromloswerden
ides Magneten 252 wieder in seine Ruhelage zurückführt. Die Feder zwischen dem festen
Widerlager 246 und dem H=ebel 243 -drückt jetzt den Hebel 243 wieder gegen Kontakt
245, so daß -das Relais 255 erneut wieder Strom erhält und die oben geschilderte
Bewegung ider Feinregelung durch den Motor 21o eingeleitet @wird. Das Ventil 2o1
wird also wieder etwas geschlossen, :die Temperatur muß sinken, die Kontaktscheiben
232 bis 234 müssen sich wieder im Uhrzeigersinne drehen und der Frühschalter wieder
:den Relaisstromkreis unterbrechen. Der Kontakt 272 betätigt den Magneten 252 .des
Frühschalters. In Fig. 5 ist der Unterbrecher so dargestellt, daß die Schließdauer
der Kontakte 271 und 272 die gleiche ist. Es ist aber selbstverständlich möglich,
zwei getrennte Nocken für die beiden Kontaktgaben zu benutzen und damit die Schließzeiten
der Kontakte verschieden zu gestalten. Die vorstehend geschilderten Steuervorgänge
treten ein, wenn die Temperatur des Ofens das Soll überschreitet. Genau die entgegengesetzten
Bewegungen werden eingeleitet, wenn das Soll unterschritten wird.
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Es zieht sich jetzt der Stab 235 zusammen und dreht die Scheiben 232
bis 243 im Uhrzeigersinne, so daß Kontakt 2q.0 geschlossen wird.Es entstehtdann
folgenderStromweg :vom Netz über Leitung 278,. Kontakt 240, Leitung 276, Hebel 242,
Kontakt 24q., Leitung 27q., Relaisspule 25,6 und Leitung 273 zum Netz zurück. Das
Relais 256 zieht jetzt an, und ein weiterer Stromweg entsteht vom Netz über Leitung
286 zurr Kontaktbeleg 262 und von dort weiter auf zwei Wegen: 1. über Kontakt 259,
Leitung 2,82, Kontakt 231, Hebel 229, Leitung 29.o, Motor 211 und Leitung 292 und
291a, Kontakt 271 und Leitung 294 zum Netz ;zurück, -2. zum Kontakt 26o, Leitung
283, Kontakt 226, Hebel 22q., Leitung 287, Motor 21o und Leitung 293 zum Netz zurück.
Beide Motoren laufen aber jetzt im entgegengesetzten Sinne wie früher. Die Motoren
arbeiten so lange, bis die Grenzschalter sie wieder stillsetzen oder der Impulskontakt
öffnet.
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Wenn die Temperatur dem Soll entspricht, befinden sich sämtliche Teile,der
Regelung in der gezeichneten Stellung. Eine Beeinflussung ,der Ventilstellung findet
dann nicht statt.
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Der Zweck der Kontaktscheibe 234 und des Kontaktes 241 ist im vorstehenden
noch nicht erläutert. Wenn die Temperatur im Ofen sehr' stark vom Soll abweicht,
also wenn der Ofen angeheizt werden soll, so würde dadurch, daß der Unterbrecher
den#Steuervorgang verlangsamt, die Anheizzeit des Ofens unnötig verlängert werden.
Auch wenn in einen warmen Ofen plötzlich eine größere Charge eingesetzt wird, würde
dies eintreten. Es ist darum der Kontakt 241 mit der ihn steuernden Scheibe 234
hinzugefügt worden, der den Unterbrecher 271 in dem Fall kurzschließt, wenn die
Abweichungen vom Temperatursoll sehr groß werden. Dies geschieht, indem der Strom
vom Motor 211 nicht wie vorbeschrieben über die Leitung 291d und :den Unterbrecher
zum Netz zurückgeführt wird, sondern über di-Leitung 291b, Kontakt 241 und Leitung
279. Die Scheiben 232 und 233 lassen sich so einstellen, daß bei Abweichungen von
-I-- 2° der Regelvorgang eingeleitet wird. Die Scheibe 234 wird man in der Regel
so bemessen, daß der Kontakt 241 geschlossen wird, wenn etwa die Abweichung nach
oben oder unten 25'
beträgt. Selbstverständlich kann man die Scheibe so herstellen,
daß ihre Nocken sich einstellen lassen.
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Nachstehend werden die Bewegungen des Steuerapparates noch einmal
zusammengefaßt: i. Wenn die Temperatur vom Soll abweicht, erhält j e nach dem Drehsinn
der Kontaktscheiben -eines der beiden Relais 255 oder 256 Strom, und dessen Anker
wird angezogen.
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2. Sobald der Anker eines der beiden Relais angezogen ist, erhalten
die Motoren 211 und 21o des Steuerapparates E in dem Richtungssinn Strom, der für
den Regelvorgang erforderlich ist, und laufen an. Motor 21o kommt zum Stehen, sobald
einer der Grenzschalterhebel 224 oder 225 betätigt wird. Wenn jetzt innerhalb der
natürlichen Trägheitsperiode die Temperatur nicht auf .das Soll zurückgeht, so kuppelt
sich auch das Triebwerk zur Änderung der Grundeinstellung des Ofens mit :dem Motor
211, und dieser läuft so lange, bis das Temperatursoll erreicht ist oder bis der
Grenzschalterhebel 228 bzw. 229 öffnet.
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3. Der Unterbrecher, der- so läuft, daß sein Steuernocken
270 eine Umdrehung für die Zeit macht, die der natürlichen Trägheit des Ofens
entspricht, bewirkt, a) daß der Ofen Zeit erhält, auch den Ventilverstellungen,
die der Motor 211 bewirkt, zu folgen. Tut er dies nicht, so erfolgt nach Ablauf
der vorerwähnten Zeit ein neuer Impuls, der je nachdem das Brennstoffventil weiter
öffnet oder schließt.
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b) Der Unterbrecher betätigt den Magneten des Frühschalters, um zu
verhindern, daß die Temperatur auf einer vom Soll abweichenden Höhe zum Stillstand
kommt.
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4. Um ein Überregeln zu verhindern, wird a) durch den Hebel
300 jedesmal eine dem ursprünglichen Regelimpuls entgegengesetzte Bewegung
des Brennstoffventils veranl.aßt, damit das Steigen bzw. Absinken der Temperatur
nicht unnötig lange fortgesetzt wird,
b) bereits dann, wenn die
Temperatur den oberen oder unteren Grenzwert erreicht hat, durch den Frühschalter
F das Relais zum Abfallen gebracht und die unter q. a erwähnte Bewegung des Steuermechanismus
bewirkt.
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5. Wenn die Abweichungen von der gewünschten Temperatur erheblich
werden, wird durch die dritte Kontaktscheibe der Unterbrecher kurzgeschlossen, damit
der Steuerapparat so lange laufen kann, bis die Ventilstellung dem Brennstoffbedarf
des Ofens entspricht.
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6. Sämtliche Bewegungen werden unterbrochen, wenn die Temperatur auf
den am Pyrometer eingestellten Wert zurückgeht, weil dann beide Relais stromlos
«-erden und abfallen. Es wird dann nur noch die bereits unter .4 a erwähnte geringe
Bewegung der Apparatur eintreten.