DE716903C

DE716903C - Temperature regulator for oven

Info

Publication number: DE716903C
Application number: DEA79961D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Herbert Dallmann; Dr-Ing Siegfried Meyer
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1936-07-09
Filing date: 1936-07-09
Publication date: 1942-01-31

Description

Temperaturregler für Öfen An den Meßelementen von Temp,eraturr-,glern für Öfen tritt oft eine Änderung der auf sie einwirkenden Temperaturentsprechend der neu eingeregelten Heizmitrelzufuhr erst dann ein, wenn seit der durch die Regeleinrichtung veränderten Heizmittelzufuhr bereits eine bestimmte Zeit vergangen ist. Diese Verzögerung ist dadurch bedingt, daß die Änderung der Heizmitrelzufuhr sich nicht sofort an der Meßstelle im Ofen auswirkt. Ein Pendeln der Temperatur um den Sollv,#ert ist die Folge dieser Verzögerung.Temperature controller for ovens On the measuring elements of Temp, eraturr-, glern for ovens there is often a change in the temperature acting on them of the newly regulated Heizmitrelzufuhr only if since by the control device changed heating medium supply a certain time has passed. This delay is due to the fact that the change in heating agent supply does not occur immediately the measuring point in the furnace. The temperature fluctuates around the target value the consequence of this delay.

Es sind Vorrichtungen bekannt, welche mit mechanischen Hilfsmitteln in der übertragung zwischen dem Meßgerät und dem Steuergerät die Pendelungen des Reglers vermindern. Eine bekannte Einrichtung beseitigt bei Regler, die in Verbindung mit einem elektrischen Anzeigegerät .arbeiten, die Pendelungen des Reglers dadurch, daß über :ein :elastisches Zwischenglied vom Steuerteil für die Heizmittelzufuhr aus die Instrumentenkonstante des Anzeigegerätes in dem Sinne verstellt wird, daß das Anzeigegerät sich in Richtung der Sollstellung des Reglers bewegt. Diese Einrichtungen sind dann anwendbar, wenn der die Heizmittelzufuhr regelnde Steuerteil in Abhängigkeit von der Stellung des Anzeigegerätes stetig veränderbar ist. Es ist jedoch schwierig, durch mechanische Hilfsmittel der Rücklaufbewegung des Reglers die Charakteristik zu geben, die bei einer Änderung der Heizmittelzufuhr der Änderung der Wärmeübertragtmlg im Ofen von der Stelle der Heizmittelzufuhr aus bis zur Meßstelle entspricht.Devices are known which use mechanical aids in the transmission between the measuring device and the control device the oscillations of the Control. A known device eliminates the in connection with regulators work with an electrical display device, the oscillations of the controller by that about: an: elastic intermediate member from the control part for the heating medium supply from the instrument constant of the display device is adjusted in the sense that the display device moves in the direction of the setpoint position of the controller. These bodies can be used if the control part regulating the supply of heating medium is dependent is continuously variable from the position of the display device. However, it is difficult the characteristic of the return movement of the controller by mechanical means to give the change in heat transfer tmlg when there is a change in the heating medium supply corresponds in the furnace from the point of heating medium supply to the measuring point.

Es sind ferner Einrichtungen ausgeführt, bei denen die verzögerte Einwirkung der Wärmeübertragung auf die Meßstelle bei einer Änderung der Heizquelle thermisch nachgebildet wird. Zu diesem Zwecke schaltet man z. B. zwei zur Temperaturmessung dienende Meßelemente einander entgegen und läßt die Temperatur des zu regelnden Ofens darauf einwirken. Ein Thermoelement wird unmittelbar der Heizwirkung des Ofens ausgesetzt, während das entgegengeschaltete Element mit einer Wärmeisolation umgeben ist. Wird nun durch die Tätigkeit des Reglers die Wärmezufuhr geändert, so tritt eine Temperaturänderung im Ofen ein. Durch den verschiedenen Wärmeübergang auf die Thermoelem,enre entsteht ein Temperaturunt:erschled zwischen den beiden Meßstelllen. Infolge der Differenzspannung der beiden Thermoelemente wird das Anzeigegerät bizw. der Regler schneller seine göllsrellung wieder erreichen; die Pendelungen der Ofentemperatur werden dadurch auf einen geringen Betrag herabgesetzt. Anstatt nun die Rückführeinrichtung unmittelbar der Temperatur des Ofens auszusetzen, hat man auch bei einer entsprechenden Anordnung außerhalb des Ofens die Eigenschaften des Regelvorganges nachzubilden versucht. Neben dem im Ofen eingebauten. Meßelement des Reglers wirken zwei einander entgegengesetzt geschaltete Meßgeräte auf den Regler, die beide in gleicher Weise u-ie der zu regelnde Ofen in Abhängigkeit von der Stellung des Reglers beheizt werden. Der Wärmeübergang #-on der Heizung auf die 1VIeßelemnente der Rückführung ist auch hier durch wärmeisolierende Teile verschieden gestaltet, so daß bei Änderung der Wärmezufuhr eine Differenzivirkung .auftritt, welche den Regler in seine Sollstellung zurückführt und somit die Pendelungen der Temperatur verhindert. Die Charakteristik dieser Rückführeinrichtung muß nun durch Veränderung der Heizleistung und der Wärmeisolation sio eingeregelt werden, daß der Wärmeausgleich im Ofen zwischen der Heizquelle und der Meßstelle nach der gleichen Zeit erfolgt wie der Ausgleich zwischen der Heizquelle und den temperaturempfindlichen Teilen der Rückführeinrichtung. Die Wärmeübergangsverhältnisse der mit großer Wärmeträgheit arbeitenden Meßeinrichtung können durch zusätzlich eingebaute Isolierteile leicht verändert werden, und es ist vorteilhaft, die unmittelbar der Heizwirkung ausgesetzte Meßeinrichtung derart .auszuführen, daß sie mit möglichst geringer thermischer Trägheit arbeitet.There are also facilities in which the delayed Effect of heat transfer on the measuring point when the heating source changes is thermally simulated. For this purpose one switches z. B. two for temperature measurement serving measuring elements counter to each other and lets the temperature of the to be regulated Act on it in the oven. A thermocouple is directly used to heat the furnace exposed while the opposing element surrounded with thermal insulation is. If the heat supply is changed by the action of the controller, then occurs a temperature change in the oven. Due to the different heat transfer to the Thermocouple, there is a temperature drop between the two measuring points. As a result of the differential voltage of the two thermocouples, the display device bizw. the regulator can reach its position again more quickly; the oscillations of the furnace temperature are thereby reduced to a small amount. Instead of the return device Exposure to the temperature of the furnace directly is also possible with a corresponding temperature Arrangement outside the furnace to simulate the properties of the control process tries. Next to the one built into the furnace. Measuring element of the controller two oppositely connected measuring devices act on the controller, both of them in the same way u-ie the furnace to be controlled depending on the position of the Controller can be heated. The heat transfer # -on the heating to the 1VIeßelemnente the return is also designed differently here by means of heat-insulating parts, so that when the heat supply changes, a differential effect. occurs which the The controller returns to its set position and thus the temperature fluctuations prevented. The characteristics of this feedback device must now be changed the heating power and the thermal insulation sio are regulated that the heat balance takes place in the furnace between the heating source and the measuring point after the same time like the balance between the heating source and the temperature sensitive parts the return device. The heat transfer ratios of those with great thermal inertia working measuring device can easily through additionally built-in insulating parts can be changed, and it is advantageous to the directly exposed to the heating effect Measuring device in such a way that it has the lowest possible thermal inertia is working.

Die Erfindung betrifft einen solche Temperaturregler für Öfen mit einer thermischen Rückführeimichtung mit zwei im Stromkreis des Meß erätes liegenden, einander entgegengesetzt wirkenden Thermoelementen verschiedener thermischer Trägheit, deren Heizstrom in der gleichen Weise wie die Heizmittelzufuhr des zu regelnden Ofens durch das Meßgerät gesteuert wird. Gemäß der Erfindung ist .als Thcrmoeleinent mit geringer thermischer Trägheit ein Vakuumthermoumformer vorgesehen.' Ein solcher an sich bekannter Vakuumthermoumformer ist leicht zu beschaffen und arbeitet fast trägheitsfrei, so daß mit Hilfe einer solchen Rückführeinrichtung bei entsprechender Einregelung auf leichte Weise ein getreues thermisches Abbild der Eigenschaften des zu regelnden Ofens ill wärmetechnischer Hinsicht geschaffen werden kann.The invention relates to such a temperature controller for ovens with a thermal feedback device with two lying in the circuit of the measuring device, opposing thermocouples of different thermal inertia, their heating current in the same way as the heating medium supply of the to be regulated Oven is controlled by the measuring device. According to the invention is .als Thcrmoeleinent with low thermal inertia a vacuum thermo-converter is provided. ' Such a well-known vacuum thermal converter is easy to obtain and almost works inertia-free, so that with the help of such a feedback device with appropriate Adjustment in an easy way a true thermal representation of the properties of the furnace to be controlled can be created in terms of thermal engineering.

Die Zeichnung veranschaulicht eine Regelanordnung gemäß der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel.The drawing illustrates a control arrangement according to the invention in one embodiment.

Ein elektrischer Ofen i mit Heizwiderständen 2 wird von einer Stromquelle 3 aus gespeist. In der einen Leitung liegt ein Schalter :i, der durch einen Fallbügelregler 5 verstellt werden kann. Der Fallbügel wird durch einen Synchronmotor oder ein Uhrwerk 6 in bekannter Weise angetrieben.An electric furnace i with heating resistors 2 is powered by a power source 3 fed from. In one line there is a switch: i, which is operated by a drop bracket regulator 5 can be adjusted. The drop bow is driven by a synchronous motor or a clockwork 6 driven in a known manner.

Im Ofen i befindet sich ein Thermoelement 7, das mit dem Meßwerk 8 des Fallbügelreglers 5 in Verbindung steht. Für eine bestimmte Solltemperatur befindet sich der Meßwerkzeiger zwischen zwei Druckstücken g und io, die so am Schalter. angreifen, daß der Schalter beim Niederdrücken des einen Druckstückes q geschlossen und beim Niederdrücken des .anderen Druckstückes i o geöffnet wird. Weicht der Meßiverkzeiger von seiner Sollwertlage ab, so gelangt er über eines der Druckstücke 9 oder io und vermittelt die Kraftwirkung des Fallbügels, so daß je nach herrschender Unter- oder Übertemperatur im Ofen i der Schalter .l geschlossen oder geöffnet wird.In the furnace i there is a thermocouple 7, which is connected to the measuring mechanism 8 of the drop bow regulator 5 is in connection. For a certain target temperature is located the measuring tool between two pressure pieces g and io, which are so on the switch. attack that the switch is closed when depressing a pressure piece q and when the other pressure piece is pressed down i o is opened. The meter pointer gives way from its setpoint position, it reaches one of the pressure pieces 9 or io and conveys the force of the drop arm, so that depending on the prevailing lower or lower Overtemperature in the furnace i the switch .l is closed or opened.

Durch den Fallbügelregler 5 wird gleichzeitig mit den Heizwiderständen 2 eine Rückführeinrichtung i i gesteuert, die einen Vakuumthermoumformer 12 und ein Therm,oelement 13 enthält. Das Thermoelement 13 wird von :einem Heizwiderstand i¢ beheizt, der den gleichen Strom wie die Heizwiderstände 2 führt. Der dem Heizstrom verhältnisgleiche Spannungsabfall a, b wird dazu benutzt, einen Strom im Heizfaden des Therm.oumformers 12 zu erzeugen, der also auch den i eigentlichen Heizstram verhältnisgleich ist. Außerdem ist ein regelbarer Widerstand i 5 vorgesehen, der eine Abstimmung der beiden Elemente 12 und i3 auf-einander ;gestattet.A return device ii, which contains a vacuum thermal transducer 12 and a thermoelement 13, is controlled simultaneously with the heating resistors 2 by the drop bow regulator 5. The thermocouple 13 is heated by: a heating resistor i [which carries the same current as the heating resistors 2]. The voltage drop a, b , which is the same as the heating current, is used to generate a current in the filament of the thermal converter 12, which is therefore also the same as the actual heating current. In addition, a controllable resistor i 5 is provided, which allows the two elements 12 and i3 to be coordinated with one another.

Ist beispielsweise die Temperatur im Ofen unter den Sollwert gesunken, so geht die Thernxokraft des Elementes 7 zurück, der Zeiger des Meßwerkes 8 schlägt nach der einen Seite aus, gelangt über das Druckstück g, und der Fallbügel schließt den Schalter q.. Der sofort einsetzende Heizstrom durchfließt auch den Widerstand 14, und der im Thermoumformer 12 fließende ihm verhältnisgleiche Strom erzeugt sofort über das am Heizfaden anliegende Thermoelement eine zusätzliche Thern-iokraft, die sich der Kraft des Thermoelementes 7 addiert, so daß das IMeßwerk 8 im entgegengesetzten Sinne beeinflußt wird. Je nach dem Grad der Abkühlung im Ofen kann diese Rückführung bereits eine vollständige Rückführung des Meßwerkes auf die Mittellage ergeben. Um zu vermeiden, daß der Zeiger zu schnell über den Söllwert hinausgeht, so daß durch die Wirkung des Fallbügels der Schalter .i vorzeitig geöffnet wird und damit die Heizwirkung für den. Ofen nicht .ausreichend ist, tritt schließlich das Thennoelement i3 in Wirksamkeit, das den Thermospannungen der Elemente 7 und 12 entgegengeschaltet ist und damit verzögernd auf die Rückstellung einwirkt, so daß ein unnötiges Schalten oder Pendeln in der Regelung vermieden wird.For example, if the temperature in the furnace has dropped below the setpoint, so the thernxo force of the element 7 goes back, the pointer of the measuring mechanism 8 strikes to one side, passes over the pressure piece g, and the drop bracket closes the switch q .. The heating current, which starts immediately, also flows through the resistor 14, and the current flowing in the thermal converter 12, which is proportionate to it, is generated immediately an additional thermal power via the thermocouple attached to the filament, which the force of the thermocouple 7 is added, so that the measuring unit 8 in the opposite Senses is affected. Depending on the degree of cooling in the furnace, this recirculation can be already result in a complete return of the measuring mechanism to the central position. In order to avoid that the pointer goes too quickly over the target value, so that the switch .i is opened prematurely by the action of the drop bracket and thus the heating effect for the. If the oven is not sufficient, the thenno element will eventually kick in i3 in effectiveness, which counteracts the thermal voltages of elements 7 and 12 is and thus has a delaying effect on the reset, so that unnecessary switching or oscillation in the scheme is avoided.

Die beiden Elemente 12 und 13 lassen sich durch den Widerstand 15 so aufeinander abstimmen, daß sich ihre Thermospannungen bei der Sollwerttemperatur des Ofens gegeneinander aufheben. Durch entsprechende Wahl der Wärmeübertragungsmittel auf das Thermoelement 1,3 läßt sich der Wärmeausgleich nach der gleichen Zeitkonstante gestalten, nach der die Erwärmung des Meßelementes 7 bei Veränderung der Heizleistung im Ofen erfolgt. Die Abstimmung der Thermoelemente aufeinander erfolgt so, daß der Ausgleich der Temperatur, welcher die RückIaufbewegung des Reglers bewirkt, nach einer logarithmischen Funktion erfolgt. Als Thermoumformer kann ein in der Meßtechnik allgemein verwendeter Umformer benutzt werden.The two elements 12 and 13 can be separated by the resistor 15 coordinate in such a way that their thermal voltages in the Cancel the setpoint temperature of the furnace against each other. By choosing the Heat transfer medium to the thermocouple 1,3 can be the heat balance make the same time constant after which the heating of the measuring element 7 takes place when the heating power in the furnace changes. The tuning of the thermocouples on each other takes place in such a way that the compensation of the temperature, which the return movement of the controller is effected according to a logarithmic function. As a thermal converter a converter generally used in measurement technology can be used.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Temperature controller for ovens with a thermal feedback device with two oppositely acting thermal elements of different thermal inertia, which are located in the circuit of the measuring device and whose heating current is the same. How the heating medium supply of the furnace to be controlled is controlled by the measuring device, characterized in that a vacuum thermometer is used as the thermocouple with low thermal inertia.

2. Temperature controller according to claim z, characterized in that the Th: ermoelement (13) is heated with greater inertia by a resistor (1q.) Lying directly in the heating circuit, while the thermowmformer (i2) is connected in parallel to this resistor. 3 .. Temperature regulator according to claim i and 2, characterized in that a controllable resistor (1 5) is arranged parallel to the thermal converter.