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Kraftschalter für selbsttätige Regler für eine beliebige, von einem
Fühler erfaßte Zustandsgröße Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftschalter
für selbsttätige Regler für eine beliebige,, von einem Fühler erfaßte Zustandsgröße,
beispielsweise Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, mit einem im Kraftschalter ortsfest
angeordneten Wärmefühler, der kontinu-_erlich flach Maßgabe der Stellung des Steuergliedes
des Kraftschalters durch eine ebenfalls ortsfest angeordnete Heizvorrichtung beeinflußt
wird. Die Erfindung bezieht sich in erster Linie auf galvanometrische Zustandsregler,
bezieht sich aber grundsätzlich auf Regeleinrichtungen- mit einem beliebigen Zeigerinstrument.
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Die Erfindung besteht darin, daß das in der unmittelbaren Nähe des
Heizkörpers zu schwingende, als Abkühlungskörper wirkende Steuerglied, welches aus
einem Metall großer Wärmeleitfähigkeit, z. B. Silber, besteht und großflächig, z.
B. als Folie, ausgebildet ist, auf der der Heizvorrichtung zugewandten Seite ein
Absorptionsvermögen hat, welches. größer als das der Heizvorrichtung ist, und daß
der Heizkörper eine so geringe Wärmekapazität hat, daß sich seine Temperatur in
Abhängigkeit von der Stellung des Steuergliedes mÖglithst stark verändert.
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Die .erfindungsgemäße Folie ist nicht zu verwechseln mit einem Schirm,
der sich zwischen einer Wärmequelle und einem Wärmefühler in Abhängigkeit vom Istwert
der Regelgröße bewegt. Während ein solcher Schirm die Strahlung je nach seiner Stellung
vom Wärmefühler abhält und deshalb zwischen Strahlungsquelle und Fühlorgan einzu-.
schalten ist, wirkt die erfindungsgemäße Folie als Abkühlungskörper; ihr Zweck ist,
dem Heizkörper möglichst viel Wärme zu entziehen in Al>hängigli:#2it von ihrer Lage
zu ihm. Es ist daher durchaus möglich, daß die erfindungsgemäße Folie auf der vom
Wärmefühler abgewandten Seite angeordnet ist, A-as bei einem Schirm nicht möglich
ist.
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Bei einem zur Regelung benutzten Schirm ist es' bekanntlich notwendig,
daß dieser die Wärme möglichst ohne Absorption reflektiert, damit der Schirm nicht
selbst zur Strahlungsquelle wird und die Regelwirkung verfälscht.
Aus
diesem Grunde wird auch ein Schirm in möglichst großem Abstand von der Heizvorrichtung
angeordnet und als gut reflektierende Fläche ausgebildet. Im besonderen erstrelat,
man, daß die Wärmeabsorption des Schirnv gegenüber derjenigen der Heizvorrichtung
selbst möglichst gering ist.
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Im Gegensatz hierzu wird der erfindungsgemäße Abkühlungskörper zur
Erzielung eines möglichst hohen Wärnieentzitges nahe am Heizkörper angeordnet und
im einzelnen so ausgebildet, daß die Wärmeabsorption, absolut betrachtet, groß und
im Verhältnis zurAbsorptionsfähigleit der Heizvorrichtung möglichst groß ist. Aus
diesem Grunde ist für den erfindungsgemäßen Kraftschalter auch wesentlich, daß dieWärmekapazität
der Heizvorrichtung gering ist, so daß sich ihre 'fein- in Abhängigkeit von der
Stellung des Steuergliedes möglichst stark ändert.
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Der grundlegende Unterschied zwischen einem Schirm und <lein erfindungsgernäßen-Regel
glied tritt auch klar zu Tage, wenn man beachtet, daß die Gestaltung eines Schirme:
durch seine Aufgabe zur Abblendung einer Strahlung bestimmt ist, während sich eine
völlig andere Gestaltung für den erfindungsgemäßen Abkühlungskörper durch seine
Aufgabe ergibt, nach Maßgabe seiner Stellung dem Heizkörper Wärine zu entziehen.
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Es kommt bei dein erfindungsgemäßen Abkühlkörper darauf an, daß er
möglichst viel Wärme vom Heizkörper aufnimmt, -weshalb er entsprechend gestaltet,
darüber hinaus so ausgebildet wird, daß er ein möglichst großes Wärmoabsorptionsvermögen
besitzt, möglichst homogen ist und auch eine große Wärineleitfä hi@gkeit besitzt.
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Als besonders zweckmäßig ergibt sich die Ausbildung der Wä rinequell-e
als Heizdraht, und zwar deshalb, weil ein solcherbei geringer i Masse eine große
Länge und einen kleinen 1 Ouerschnitt besitzt und deshalb die ihm durch den Abkühlungskörper
entzogene Wärme eine ;roße @einperaturverniinderung herbeiführt.
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Die große Bedeutung des erfindungsgemäßen Kraftschalters besteht darin,
daß das j Glied nicht als Schirm, sondern als Ab- i kühlungskörper wirkt, aber die
Vorteile des Schirmes, nämlich die trägheitsarme Steuerung und die Vermeidung einer
Rückwirkung auf das Steuerglied, auszunutzen gestattet, ohne die Nachteile des Schirmes,
nämlich gr:ißerer Abstand des Fühlers vom Heizkörper, dar_ltircli bedingte starke
Wärin equelle, zu haben.
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Der Erfindungsgegenstand bann in der i Weise -weiter ausgebildet werden,
daß der E influß der Raumtemperatur auf den Kraftschalterausschlag durch Anordnung
eines zweiten Wärmefühlers beseitigt -wird, der auf das bewegliche Glied des Kraftschalters
so einwirkt, daß die Schwankungen der Räunitemperatur das Stellglied des Reglers
nicht '. beeinflussen.
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'',Nach der erfindungsgemäßen Erkenntnis --., gerade bei Reglern mit
Galvanometern "gle Kornpensierung von Schwankungen der i.`mgebungstemperatur deshalb
angebracht, «.eil der Wärmefühler mit sämtlichen anderen Organen in einem von der
Außenwelt völlig abgeschlossenen Gehäuse untergebracht ist.
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Eine weitere Fehlerquelle ist bei galvanoinetrischen Instrumenten
in Schwankungen vier am Heizkörper liegenden Netzspannung zli erblicken. Damit hierdurch
keine Fehlsteuerungen des Stellglieds veranlaßt «-erden, wird erfindungsgemäß gegenüber
(lein ini Kraftschalter angeordneten Wärmefühler ein zweiter Heizdraht angeordnet,
der auf ;1a5 bavegliche Glied des Kraftschalters so einwirkt, daß die Schwankungen
der Netzspannung die Regelung nicht beeinflussen.
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Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden an Hand der Zeichnung an
einigen Ausführungsbeispielen erläutert: Fig. i zeigt eine Anordnung zur Regelung
der Temperatur in: einem gasbeheizten Ofen unter Kompensierung der Schwankungen
der Uni:gehungsternperaturdes galvanometrischen, in Draufsicht gezeigten Instrumentes
unter Ausschaltung des Einflusses von Schwankungen der Netzspannungen des Heizdrahtes
für u -'as -alvanoinetrische Instrument, während Fig. 2 die Vorderansicht des Instrumentes
zeigt.
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Bei der Anordnung von Fig. i ist der zii iiberwachende, gasbeheizte
Ofen mit i bezeichnet, dessen Temperatur mit Hilfe desThernio-C@lement$ 2 gemessen
wird. Die Drähte 3 und I dieses Thermoelements führen zti der im Indern des Magnetsystems
5 gelagerten Spule des Spannungsmessers 7, dessen Skala S im i-orliegenden Falle
in Temperaturen geeicht ist.
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Erfrndunbsgeinäß sitzt auf dem Zeiger die Folie 2i, die nach der schematischen
Anordnung in Fig. i sich mit dem Zeiger 9 von der Seite leer dem Heizdraht io nähert,
der mittels der Dräht, i i und 12 an das Netz angeschlossen ist.
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Aus Fig. i ist eine Verbindung mit Fig. 2 weiter ersichtlich, daß
der Wärmefühler 13 @geniiber dein Heizdraht io derart angeordnet ist, daß er z.
B. über eine Kapillare i-. auf das Bourdonrohr 15 und damit auf das Steuerventil
i0 für das Steuermittel und weiter auf das Regelventil 17 eine möglichst große Wirkung
ausübt, vorausgesetzt ist dabei, daß die Folie 21 zunächst eine minimale Wirkung
auf den Heizdraht io ausübt. Diese minimale Wirkung wird von der erfindungsgemäßen
Folie 21 dann ausgeübt,
wenn sie hinreichend vom Heizdraht io entfernt
ist.
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Wird nunmehr bei sich ändernder Temperatur der Zeiger 9 und damit
die an ihm befestigte Folie 21 dem Heizdraht io genähert, so übt sie auf ihn seäne
abkühlende Wirkung nach Maßgabe ihrer Stellung aus, so daß erfindungsgemäß die Wärme
des Heizdrahtes io auf den Wärmefühler 13 in Abhängigkeit von der Stellung des Zeigers
9 einwirkt. Die Größe des in Abhängigkeit von der Folienstellung auf den Wärmefühler
13 erreichten Effekts ist von den in Frage kommenden thermischen Ei.genschaftender
Folie und des Heizkörpers, also davon abhängig, daß der Heizkörper klein ist und
wenig Wärme speichern kann (kleine Wärmekapäzität) und daß die Folie möglichst viel
Wärme aufnehmen und ableiten kann.
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Wie aus Fi.g. i ersichtlich, gibt man praktisch der Folie eine trapezförmige
Gestalt; so gewährleistet man eine der Zeigerstellung proportionale Abkühlung des
Heizreglers.
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Damit der im Gehäuse 7 des Spannungsmessers untergebrachte Wärmefühler
13 unter dem Einfluß vonÄnderungen derUmgebungsteinperatur keine Fehlsteuerungen
des Stellgliedes hervorbringt, ist bei der Anordnung nach Fig. i ein zweiter Fühler
22 vorgesehen, dem ein Hilfsbourdonrohr 23 zugeordnet ist.
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An dem Hebel 2,4 ist mittels der Stange 25 der Hebel 26 des Hilfsibourdonrohres
23 so artgelenkt, .daß auf die Verbindungsstange 27 zum Steuerventil 16 ein solcher
Bewegungsimpuls ausgeübt wird, daß Schwankungen der Umgebungstemperatur kompensiert
werden.
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In gleicher Weise kann ein Hilfsheizdrabt 28 dem Hilfsfühler 22 zugeordnet
werden. Mit der Anordnung 23 bis 27 kann man dann zusätzlich zur Kompensierung der
Schwankungen der Umgebungstemperatur oder unabhängig hiervon die Änderungen der
an dem Heizdralit liegenden Netzspannung kompensieren, da sich die Schwankungen
der Netzspannung in Schwankungen der Temperatur der Heizdrähte äußern.
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Aus. Fig. i ergibt sich ferner, daß das Gehäuse 7 ganz oder teilweise
eine doppelte Wandung haben kann. Durch den so entstehenden Zwischenraum kann man
zur Kühlung des Gehäuses bzw. zur Abführung der in ihm sich entwickelnden Wärme
einen Luftstrom führen, beispielsweise durch An.schluß der als Steuermittel dienenden
Druckluft.
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Die Soll.werteinstellung ist ebenfalls aus Fig. i ersichtlich. Zu
diesem Zweck ist die gegebenenfalls mit einer Skala versehene Schiene 29 vorgesehen,
auf welcher die Fühler 13 und 22 zusammen mit ihren Heizdrähten io und 28 verschoben
werden können.