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Einrichtung zur Einstellung der Empfindlichkeit an einem auf die Änderungen
einer physikalischen Größe ansprechenden Geber Die Erfindung betrifft eine Einrichtung
zur Einstellung der Empfindlichkeit an einem auf die Änderungen einer physikalischen
Größe ansprechenden, auf einen Sollwert einstellbaren Geber, insbesondere Widerstandsgeber
für Temperaturregelanlagen. Die Einrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,
daß ein unter der Wirkung der zu überwachenden Größe verstellbares Glied des Gebers
der Kraftwirkung einer einseitig eingespannten, geraden Biegefeder ausgesetzt ist
und daß Mittel vorhanden sind, die gestatten, die freie Länge der Feder zu verändern.
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In der Zeichnung ist in Fig. i ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Einrichtung, und zwar ein Widerstandsgeber für Temperaturregelanlagen dargestellt;
Fig. 2 zeigt graphisch den Zusammenhang zwischen der Temperatur, den resultierenden;
sich das Gleichgewicht haltenden Kräften und dem sich einstellenden Geberwiderstand.
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In Fig. i ist mit i ein der zu regelnden Temperatur ausgesetzter Verdampfungsfühler
bezeichnet, dessen Dampfdruck über das Kapillarrohr 2 auf den Federbalg 3, der am
Gehäuse 4 befestigt ist, übertragen wird. Der Stab 5, dessen eines Ende die Druckspitze
6 trägt, ist fest mit dem Federbalg 3 verbunden und überträgt die Bewegung des Federbalges
3 auf den Übersetzungshebel 7, der in der
Platine 8 im Punkt 9 schwenkbar
gelagert ist. Als Gegenkraft greift im Punkt 7' die Feder 28 an, deren anderes Ende
mit der auf der Schraube 26 sitzenden Gewindemutter 27 verbunden ist, so daß die
Zugkraft der Feder 28, dem gewünschten Teml>eratursollwert entsprechend, durch Drehen
der Verstellschraube 26 einstellbar ist. Der Zeiger 27' zeigt auf der S'hala 24
den eingestellten Wert an.
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Das obere Ende des Hebels 7 trägt einen Stift i o, der in die Gabel
i i' des Hebels i i eingreift, der in der Platine 12' um den Drehpunkt 12 sc'hwen'kbar
gelagert ist und dessen anderes Ende einen an einem Isolierstück 13 befestigten
Kontaktarm 1.4 trägt, der auf dem Geberwiderstand 15 schleift.
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Um eine spiellose Übertragung vom Hebel 7 auf den Hebel l i zu erhalten,
greift am Hebel i i das eine Ende einer Zugfeder 3o, deren anderes Ende an eitretn
mit dem Gehäuse 4 verbundenen Bolzen 31 befestigt ist, an. Der am Ende als Zeiger
i9 ausgebildete Kontaktarm i4 zeigt auf der Skala 18 die augenblickliche Abweichung
von der Mittellage an. 16 und 17 sind die Anschlüsse für den elektrischen Steuerkreis,
in den der Geberwiderstand 15 eingeschaltet wird. Des weiteren ist auf dem Hebel
i i ein Gabelstück 20 befestigt, das als Führung für die im Träger 22 einseitig
eingespannte, gerade Blattfeder 21 dient. Der Träger 22 ist im Schlitz 23' der Skalenträgerplatte
29 verschiebbar, wodurch die freie Länge der Blattfeder 21 entsprechend der gewünschten
Empfindlichkeit verändert werden kann. Eine Schraube 25 hält den Träger 22 in der
gewählten Stellung fest, wobei die Größe der Empfindlichkeit mit Hilfe des Zeigers
25' auf der Skala 23 abgelesen wird.
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Die Arbeitsweise der beschriebenen Anordnung ist die folgende: Der
Dampfdruck auf den Federbalg 3 steigt bei zunehmender Temperatur nach einer Exponentialkurve
an. Diese Abhängigkeit ist in der Krafttemperaturcharakteristik P = f (T)
in Fig. 2, Kurve a., graphisch aufgetragen. Denken wir uns zunächst sowohl die Feder
30 als auch die Blattfeder 21 als nicht vorhanden, so hält diesem Dampfdruck,
der über den Federbalg 3 und den Stab 5 auf den Hebel 7 wirkt, die Kraft der Feder
28 das Gleichgewicht, wobei diese Feder mit Hilfe der Schraube 26 entsprechend dem
gewünschten Sollwert verschieden stark vorgespannt werden kann. Diese Gegenkraft
ist dem am Geberwiderstand 15 abgegriffenen Widerstandswert proportional, was in
Fig. 2, Kurve z, durch die Kraftwiderstandscharakteristik P=f (R)
veranschaulicht wird. Fügen wir nun die Feder 30 hinzu, so wirkt diese Feder
in gleichem Sinn wie der Dampfdruck P, wodurch die Summenfedersteilheit der Feder
28 und der Feder 3o verkleinert wird. Die Geraden bin Fig. 2 zeigen dies graphisch.
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1?tltspricllt die am Fühler i vorhandene Temperatur dem eingestellten,
an der Skala 24 ablesbaren Sollwert, so befindet sich der Kontaktarm 14 in der in
Fig. i eingezeichneten und an der Skala 18 markiertett Mittelstellung. In Fig.2
ist der entsprec l@ende '1'ttttl:t mit S bzw. S' bezeichnet. Weicht die Fühlertemperatur
vom Sollwert um den Betrag d T ab; so wird der Geberwiderstand 15 um einen
bestimmten, dieser Abweichung entsprechenden Betrag d R verändert. In Fig. 2 ist
der entsprechende Punkt der Kurve a mit A, derjenige der Geraden
b mit A' bezeichnet.
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Verstehen wir unter der Empfindlichkeit den Differentialquotienten
aus Widerstands- zu Temperaturänderung, so ist aus Fig.2 ersichtlich, daß, solange
die Kombinationskraft der Feder 28 und der Feder 3o allein als Gegenkraft auf den
Hebel 7 wirkt, die Empfindlichkeit der Anordnung durch die Steilheit der Dampfdruckkurve
a und die Federkonstanten der Federn 28 und 3o, die in Fig. 2 durch die Neigung
der parallelen Geraden b gegeben sind, bestimmt wird. Um die Empfindlichkeit jedoch
unabhängig von den Federn 28 und 30 einstellen zu können, ist es notwendig,
im jeweiligen Arbeitspunkt S' die Steilheit der Kurven b variieren zu können. Die
beschriebene Einrichtung erlaubt es, diese Forderung auf äußerst einfache Weise
zu erfüllen. Der auf den Hebel 7 wirkenden Kombinationskraft der Federn 28 und
30 wird hierbei eine weitere Kraft, die von der Blattfeder 21 auf den Hebel
i i ausgeübt und also auch auf den Hebel 7 übersetzt wird, linear überlagert, wobei
zu beachten ist, daß, um eine spiellose Übertragung zwischen den Hebeln 7 und i
i zu gewährleisten, die Wirkung der Feder 30 jederzeit diejenige der Feder
21 übertreffen muß, d. h. daß der Hebel i i stets unter der Wirkung eines Ruhedrehmomentes
steht, das ihn im Gegenuhrzeigersinn (Fig. i), also im Sinn des Dampfdruckes P,
zu drehen sucht. Durch Verschieben des eingespannten Endes der Blattfeder 21 kann
ihre freie Länge und damit ihre Charakteristik bzw. Steifheit verändert werden.
Somit stellen die Kurven b' (Fig. 2) für verschiedene Empfindlichkeitseinstellungen
die resultierenden Arbeitscharakteristiken der auf die Hebel 7 und i i einwirkenden
Federn dar, sofern die Blattfeder 21 in der Mittelstellung keine Vorspannung aufweist,
während dann die Änderung des Geberwiderstandes d R' beträgt und der Arbeitspunkt
A" ist. Eine Vorspannung der Feder 21 ist dann zweckmäßig, wenn die Einrichtung
ohne die beschriebene Zugfeder 3o ausgeführt wird, und zwar um auch in diesem Fall
eine spiellose Übertragung vom Hebel 7 auf den Hebel i i zu erhalten. Die Vorspannung
soll derart sein, daß die Feder 21 stets im gleichen Drehsinn auf den Hebel ii einwirkt.
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Die beschriebene Ausführungsart ist lediglich als ein Ausführungsbeispiel
zu verstehen. Es ist denkbar, statt der Blattfeder irgendeine andere Biegefeder,
deren Federkonstante zwecks Verstellung der Neigung der Widerstandstemperaturcharakteristik
auf die beschriebene Weise geändert werden kann, zu verwenden. Auch kann der Angriffspunkt
der Biegefeder an einer anderen Stelle, z. B. an dem Hebel 7 statt dem Hebel i i,
liegen. Auch die Verstellung der freien Länge der Biegefeder ist auf eine andere
als die beschriebene Weise denkbar, indem z. B. die l?i»spannung oder die
Gabel
20 verstellbar angeordnet wird, wobei das Wesentliche lediglich die Veränderung
der Federkonstanten ist. Weiter ist es auch möglich, den Hebel i i statt auf einen
Widerstand auf Kontakte einwirken zu lassen.