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Temperaturregeleinrichtung an Öfen zur industriellen Beheizung, insbesondere
an elektrischen Öfen Die Erfindung bezieht sich auf eine Temperaturregeleinrichtung
an Öfen zur industriellen Beheizung, insbesondere an elektrischen Öfen, bei der
Heizleistungsstufen-von verschiedener Größe einstellbar sind, und bei der nahe vor
der Solltemperatur eine beispielsweise durch einen Minimalkontakt überwachte Mindesttemperaturgrenze
vorgesehen ist, unterhalb der die größere; beispielsweise die volle Heizleistung
eingeschaltet wird, und bei der etwas über der Solltemperatur eine beispielsweise
durch einen Maximalkontakt überwachte Höchsttemperaturgrenze vorgesehen ist, oberhalb
der die Heizleistung verringert bzw. ganz ausgeschaltet wird. Solche Einrichtungen
sind bereits bekannt.
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Die Erfindung besteht bei einerTemperaturregeleinrichtung der vorstehend
erwähnten Art darin, daß beim Erreichen des Temperatursollwertes (genauer: im Temperaturgebiet
zwischen der Höchsttemperaturgrenze und der Mindesttemperaturgrenze) durch den Temperaturregler
eine vergleichsweise kleine Heizleistungsstufe eingeschaltet wird, wenn zuvor das
Anzeigeorgan des Temperaturreglers die Höchsttemperaturgrenze bei sinkender Temperatur
durchschritten hat, dagegen eine vergleichsweise größere Heizleistungsstufe abgeschaltet
wird,
wenn zuvor das Anzeigeorgan des Temperaturreglers die:%lindesttemperaturgrenze bei
steigender Temperatur durchschritten hat.
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Durch die Erfindung erfährt also die bekannte, rein temperaturabhängige
Regeleinrichtung in der -Nähe des Temperatursollwertes eine einschneidende Verbesserung.
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Es ist zwar schon bekannt, Temperaturregeleinrichtungen für Zimmerbeheizungsöfen
in der i\ähe des Sollwertes zu verbessern:, jedoch lediglich in der Weise, daß rasche
Änderungen der zu regelnden Größe schneller kompensiert werden als langsam verlaufende
Änderungen. Detbegenüber handelt es sich bei der Erfindung därum, Änderungen im
Sinn einer s Temperaturzunahme durch einen anderen Kompensationsbetrag, nämlich
eine größere wegzunehmende Heizleistung, auszugleichen,-gegenüber einer einzuschaltenden
kleineren Heizleistung bei Änderungen im Sinn einer Temperaturabnahme.- Eine solche
Regelung hat für Öfen zur industriellen Beheizung, z. B. für Glühöfen, besondere
Bedeutung, weil auf diese Weise die e%rmeträgheit berücksichtigt werden kann, wogegen
sich die bekannte Einrichtung auf ein anderes Anwendungsgebiet, nämlich die Beheizung
durch Zimmeröfen, bezieht.
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Der Zeiger möge z. B. die Höchsttemperaturgrenze bei fallender Temperatur
durchschreiten. In diesem Fall wird, um den Temperaturabfall abzubremsen, durch
die Einrichtung gemäß der Erfindung ein Teil der Heizleistung, beispielsweise die
Sternleistung, eingeschaltet. Erst wenn der Zeiger bei weitersinkender Temperatur
auch die Mindesttemperaturgrenze durchschreitet, wird die Heizleistung von Stern
auf Dreieck umgeschaltet, also verdreifacht. Andererseits wird, wenn die Mindesttemperaturgrenze
bei steigender Temperatur durchschritten wird, eine vergleichsweise größere Heizleistungsstufe,
beispielsweise die Dreieckleistung, abgeschaltet. Durchschreitet der Zeiger bei
weitersteigender Temperatur die Höchsttemperaturgrenze, so wird keine neue Heizstufe
geschaltet, sondern lediglich die Wiedereinschaltung eines Teils der Heizleistung
(der Sternleistung) vorbereitet. Die Wiedereinschaltung selbst erfolgt erst, wenn
der Zeiger bei sinkender Temperatur die Höchsttemperaturgrenze durchschreitet. Damit
ist der Kreislauf vollendet, und das Spiel kann von neuem beginnen.
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Dabei läßt sich die Einrichtung nach der Erfindung in besonders einfacher
Weise ausgestalten, beispielsweise kann die Temperaturregeleinrichtung aus einer
verhältnismäßig einfachen Relaisschaltung bestehen, bei der für die beiden Temperaturgrenzen
vom Regler gesteuerte \laximal- und Minimalkontakte i vorgesehen sind. In dienern
Fall kann beispielsweise ein ein Teillastschütz einschalten-; des Selbsthalterelais
verwendet werden. dessen ' Selbsthaltekontakt bei Überschreiten der oberen Temperaturgrenze
durch das Regelorgan ein-, bei Unterschreiten der unteren Temperaturgrenze ausgeschaltet
wird. Zu diesem Zweck kann das Selbsthalterelais bei überschreiten der Höchsttemperaturgrenze
durch ein vom Maximalkontakt zum Ansprechen gebrachtes Hilfsrelais eingeschaltet
werden, das bei Unterschreiten der Höchsttemperaturgrenze wieder abfällt und dabei
über seinen Kontakt den' vom Selbsthalterelais vorbereiteten Stromkreis für ein
Teillastschütz schließt, das also nur nach vorherigem Unterschreiten: der Höchsttemperaturgrenze
in diesem. Bereich eingeschaltet ist.
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An Hand des Schaltbildes der Fig. i soll die Erfindung näher erläutert
werden.
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Dort ist mit 2o der eine Pol, mit 21 der andere Pol der Energiequelle
bezeichnet. S1 und S2 sind Teillastschütze. Beim Ansprechen von S1 wird beispielsweise
die Hälfte der Heizwicklung eingeschaltet, beim Ansprechen von S2 die andere
Hälfte. Mit min, und min,
sind die Minimalgrenztemperaturkontakte bezeichnet,
die beispielsweise durch einen sogenannten Kompensationsregler in der Weise betätigt
werden können, daß sie unterhalb der Mindesttemperaturgrenze in gewissen Zeitabständen,
beispielsweise alle io Sekunden, periodisch kurzzeitig geschlossen werden. In gleicher
Weise werden die Maximalgrenzkontakte maxi und max. oberhalb der Höchsttemperaturgrenze
in gewissen Zeitabständen, beispielsweise alle io Sekunden, periodisch kurzzeitig
geschlossen. Z1 und Z2 sind zwei Zeitrelais, deren Kontakte nach Unterspannungsetzen
ihrer Spulen verzögert ansprechen, und zwar ist die Zeitverzögerung etwas größer
gewählt als die Pausen zwischen den Impulsen der Minimal- bzw. Maximalkontakte.
Dabei ist das Zeitrelais Z1 den Minimalkontakten, das Zeitrelais Z2 den Maximalkontakten
zugeordnet.
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R1 ist ein Hilfsrelais, das beim Überschreiten der Höchsttemperaturgrenze
über den Maximaltemperaturgrenzkontakt sndxi und die Leitung 22 und .I3 zum Ansprechen
gebracht wird. R2 ist ein Selbsthalterelais, dessen Selbsthaltestromkreis folgendermaßen
verläuft: von der Sammelschiene 2o über die Leitung 23, Leitung z4., 25, geschlossewn
Kontakt N4 des Zeitrelais Z1, Leitung 26, Sfule von R2, Leitung 27, Leitung 38,
Selbsthaltekontakt r4, Leitung 29 zur anderen Sammelschiene 2i.
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Die dargestellte Schaltung arbeitet folgendermaßen: Liegt die Temperatur
unterhalb
der unteren Grenze, so werden die beiden Kotttakte mini
und snin" in gewissen Zeitabständen periodisch geschlossen. Beim erstmaligen Schließen
von min, schaltet <las Schütz S, den einen Teil der Heizleistung über nicht weiter
dargestellte Kontakte ein. Sein Stromkreis verläuft: von der Sammelschiene 2o über
Leitung 30, geschlossenen Kontakt min,, Leitung 31, Spule S@; Leitung 32, oberen
Kontakt r2 von Relais R1, Leitung 33 zur Sammelschiene 21. Beim Ansprechen des Schützes
S" wird über dessen unteren Kontakt s3 zugleich das Schütz Si über folgenden Stromkreis
eingeschaltet: von der Sammelschiene 20 über Leitung 34., Spule von Sl, Leitung
35, Leitung 36, geschlossenen Kontakt s3, Leitung 37, 32, Kontakt r1, Leitung 33
zur Sammelschiene 2i. Zugleich wird über den Kontakt s3 das Zeitrelais Z, an Spannring
gelegt. Der Stromkreis ist folgender: Sammelschiene 2o, Leitung 23, Spule von Z1,
Leitung 38, Vorwiderstand VWi, Kontakt s3, Leitung 37, 32" Kontakt r2, Leitung 33
zur Sammelschiene 21.
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Da die Zeitverzögerung des Zeitrelais Z, größer ist als die Zeitabstände,
in denen die Kontakte mini und min, betätigt werden und über mini das Zeitrelais
bei jeder Kontaktgabe kurzgeschlossen und daher von neuem eingeschaltet wird, kommt
das Zeitrelais Z1 so lange nicht zum Ansprechen, als sich die Temperatur unterhalb
der Mindestgrenze befindet. -Der Stromkreis, durch den das Zeitrelais Zi beim Ansprechen
des Kontaktes mini kurzgeschlossen wird, ist folgender: von der Sammelschiene 2o
über Leitung 39, geschlossenen Kontakt mini, Leitung 40, Spule von Z1, Leitung 23,
zurück zur Sammelschiene 2o.
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Erst wenn die untere Grenztemperatur überschritten wird, kommt das
Zeitrelais über folgenden Stromkreis zum Ansprechen: Sammelschiene 2o, Leitung 23,
Spule von Z1, Vorwiderstand hWi, Kontakt s3, Leitung 37, 32, Kontakt r2, Leitung
33 zur Sammelschiene 21 :. An seinem -Kontakt z. unterbricht es den Haltekreis von
S." der beim erstmaligen Schließen von min, eingeschaltet wurde und folgendermaßen
verlief: von Sammelschiene 2o über Leitung 2,3, 2.4, Kontakt z5, Leitung 41, Selbsthaltekontakt
s4, Leitung .12, Spule von S2, Leitung 32, Kontakt r." Leitung 33, zur Sammelschiene
2i. Schütz S2 fällt also ab und damit fällt auch durch Unterbrechung von Kontakt
s3 das Schütz S1 ab. Die Heizleistung ist also beim erstmaligen Überschreiten der
unteren Mindesttemperaturgrenze ganz ausgeschaltet.
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Infolge der Wärmeträgllei,t wird jedoch die Temperatur weiterhin ansteigen,
so (laß die Maximalgren:ztemperaturkontakte zum Ansprechen kommen. Beim erstmaligen
Anspre-:heil des \Ial.imall:ontalaes maxi wird <la.s Izehtis R1 über die Leittitlg
22 111t(1 4; ein;eschaltet. 1's hält sich älter folzgenden @tromkreis: von der Sammelschiene
--,o über l.eittiil -14, neschlOSseileil hotitakt z3 des Zeitrelais Leitung 4.5,
geschlossenen Kontakt r3, Leithin 4.6, Spule des Relais I?i, Leitung .43 zur Saiitmelschiene
21. Beim Ansprechen des Relais R1 wird an seinem Kontakt )-, die Zuleitung zu den
Schützen S, und S'" nochmals unterbrochen, wodurch eine zusätzliche Sicherung erzielt
wird, so daß auf alle Fälle oberhalb der Höchsttemperaturgrenze keine nennenswerte
Heizleistung eingeschaltet bleibt. Gleichzeitig wird über Kontakt r2 das Relais
R, eingeschaltet. Der Stromkreis ist dabei folgender: von der Sammelschiene 2o über
Leitungen 23, 2.1, 25, geschlossenen Kontakt z4 des Zeitrelais Z1, Leitung 26, Spule
von R2, Leitungen 27, .4" Kontakt r2, Leitung 33, zur Sammelschiene2i. Das Selbsthalterelais
hält sich dann über den bereits eingangs beschriebenen Stromkreis. An seinem Kontakt
r3 bereitet es einen Stromkreis für die Einschaltung des Schützes S1 vor, die jedoch
erst dann erfolgt, wenn die obere Temperaturgrenze beim Zurückgehen des Reglers
wieder unterschritten wird, die Maximalkontakte ihre periodische Kontaktgabe unterlassen
und der Kontakt r2 des Relais R1 wieder in seine dargestellte Lage zurückgeht. Dies
geschieht auf folgende Weise: Beim Ansprechen von Relais R1 wurde über dessen Kontakt
r, das Zeitrelais Z, unter Spannung gesetzt. Sein Stromkreis ist folgender: von
Sammelschiene 2o über Leitung 48, Spule des Relais Z2, Vorwiderstand hl;V2, Leitung
.19, 27, 4.7, geschlossenen Kontakt r.: Leitung 33, Sammelschiene 2r. Die Spule
des Zeitrelais Z, wird in analoger Weise wie diejenige von Z1 beim periodischen
Schließen von max2 jedesmal kurzgeschlossen, so daß das Zeitrelais Z= erst dann
zum Ansprechen kommt, wenn die Höchsttemperaturgrenze unterschritten wird und die
kontinuierliche Kontaktgabe unterbleibt. Beim Ansprechen von Z., öffnet es seinen
Kontakt z3 und unterbricht dadurch die Halteleitung von Ri, das somit abfällt und
über seinen Kontakt r2 das Schütz S 1 einschaltet. Der Stromkreis ist folgender:
von Saminelschiene 20 über Leitung 3.1, Spule von ,S t, Leitung 35, Leitung 5o,
geschlossenen Kontakt r", Leitung 5t, Kontakt r." Leitung 33 zur Sammelschierte
21.
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Sinkt die Temperatur jetzt noch weiter all, so schaltest wieder die
Miniittalteinperaturkontakte periodisch; Kontakt niin.> bringt wieder Schütz .S'."
wie eingangs erwähnt, zunl Schütz .St 11'a1' noch angezogen. Steint jetzt die Temperatur
wieder älter die Mindestgrenze, so wird in der eingangs bereits beschriebenen Weise
durch (las Zeitrelais "/.l das
Schütz & zum Abfallen
gebracht. Außerdem wird durch Ansprechen seines Kontaktes z4 auch das Relais R.,
zum Abfallen gebracht, so daß jetzt auch Schütz S, abfällt.
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Will man die beschriebene Schaltung für einen Regler ausführen, dessen
Grenztemperaturkontakte nicht periodisch, sondern in der Weise betätigt «erden,
daß lediglich bei Überschreiten der entsprechendenTemperaturgrenze die Maximal-
bzw. 3linimalkontakte eingeschaltet werden. so kann die dargestellte Schaltung für
einen solchen Regler in einfacher Weise umgeändert werden, indem man die beiden
Zeitrelais Zi, Z, samt ihren Zuleitungen bis zu einem Abzweigpunkt bzw. bis zur
Sammelschiene fortläßt. Der Kontakt min, wird dann in der «Weise betätigt, daß er
bis zur Mindesttemperatur geschlossen und von da an geöffnet ist. Damit kann dann
auch der Selbsthaltekreis von S, in Wegfall kommen und mit ihm der Kontakt s4 und
der Kontakt z5, außerdem kommt der Kontakt mini in Fortfall, während der untere
Kontakt von Z, als Minimalgrenztemperaturkontakt ausgebildet ist und derart arbeitet,
daß er bis zur 1@Iindesttemperaturgrenze geschlossen bleibt und nach deren Überschreitung
geöffnet wird. Ferner fällt der Vorwiderstand VW, fort. Mit dem Zeitrelais Z2 kommen
auch dessen Zuleitungen, der Maximalkontakt max2, die Verbindungsleitung .l9 zum
Relais R2 und somit der Vorwiderstand VW" ferner der Haltekreis für das Relais R,
mit dem unteren Kontakt r3, und der Kontakt z3 in Wegfall, so daß sich eine denkbar
einfache Schaltung ergibt, bei der Maximalkontakt maxi in der '«'eise arbeitet,
daß er. unterhalb der Höchsttemperaturgrenze geschlossen, oberhalb dieser Grenze
geöffnet ist.
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Besonders einfach fällt die Schaltung aus, wenn man, wie es in Fig.
2 gezeichnet ist, die Grenztemperaturkontakte als Umschalter ausbildet. Man erhält
dann nur je einen einzigen Grenztemperaturkontakt für die Minimal- und Maximalabschaltung
und benötigt ein einziges Relais. In Fig. 2 ist mit 20 wieder die eine Sammelschiene,
mit 2z die andere Sammelschiene des Steuerstromkreises bezeichnet. Der :@findesttemperaturkontaktmin
3 ist derart ausgebildet, daß er seinen Kontakt 52 geschlossen hält, solange die
Mindesttemperaturgrenze noch nicht überschritten ist. X ach ihrer Überschreitung
wird der Kontakt 52 geöffnet und Kontakt 53 geschlossen. In ähnlicher Weise wirkt
der Maximalgrenztemperaturkontakt snax3, und zwar ist bei ihm unterhalb der Höchsttemperaturgrenze
der Kontakt 54. geschlossen und der Kontakt 55 geöffnet. Bei Überschreiten der Höchsttemperaturgrenze
wird der Kontakt 55 geschlossen und der Kontakt 54. geöffnet. Die Wirkungsweise
der Anordnung ist folgende: Unterhalb der Mindesttemperaturgrenze ist über Kontakt
52 das Schütz S., und über dessen Kontakt s.; (las Schütz S1 eingeschaltet. Nach
Überschreiten der Mindesttemperaturgrenze wird durch Unterbrechung des Kontaktes
52 sowohl das Schütz S., als auch das Schütz S, ausgeschaltet. Wird
nun die Höchsttemperaturgrenze überschritten, so wird der Maximalkontakt ;nax3 von
5.1 auf 55 umgelegt, wodurch das Relais R.5 zum Ansprechen gebracht wird. Dieses
hält sich über den geschlossenen Kontakt 53 von min. sowie über seinen eigenen Kontakt
r, An seinem Kontakt r7 bereitet es einen Stromkreis für Schütz Si vor, der aber
erst dann geschlossen wird, wenn Kontakt 54. von nzax. sich wieder schließt, d.
h. wenn die Höchsttemperaturgrenze unterschritten wird. Schütz Si bleibt über Kontakt
r7 so lange eingeschaltet, als sich Relais R5 hält. Letzteres fällt ab, wenn infolge
weiteren Absinkens der Temperatur unter die Mindesttemperaturgrenze der Kontakt
53 von min, geöffnet wird. Allerdings wird in diesem Fall, sogleich der Kontakt
52 geschlossen, und daher werden die Schütze S, und S., wieder von neuem eingeschaltet,
und zwar Flieder in der Weise, wie es bereits beschrieben ist.