DE858041C - Verfahren zur selbsttaetigen Einstellung eines gesteuerten Vorganges auf einen Bestwert - Google Patents

Description

• Verfahren zur selbsttätigen Einstellung eines gesteuerten Vorganges auf einen Bestwert Regelverfahren und Regler zur Einregulierung eines Mischungsverhältnisses oder eines vorgegebenen Wertes sind in den verschiedensten Formen und Ausführungen bekannt, z. B. Temperaturregler, Programmregler. Gemischregler, Druck- oder Mengenregler.
• Während ein Regler dazu dient, eine Störungen unterworfene Meßgröße auf der vorgegebenen Höhe zu halten, ermöglicht die Erfindung für eine gesteuerte Meßgröße einen Grenzwert, insbesondere einett Bestwert, herbeizuführen.
• Die Erfindung bezieht sich auf ein neues Verfahren, das über einen beliebigen Meßwert, beispielsweise aus dem Ergebnis eines Mischvorganges durch Steuerung einer Komponente oder der Komponenten das gewünschte Ergebnis, nämlich einen nicht festlic,;enden Maximal-, Minimal- oder Bestwert, selbsttätig einsteuert.
• Dies geschieht in der Weise, daß das den Vorgang steuernde Stellglied in einer dem Regelvorgang angeglichenen Periodizität oder im erwünschten Zeitabstand verstellt wird und die hierdurch hervorgerufene Änderung einer für den Vorgang maßgeblichen Meßgröße ermittelt und für den Steuervorgang verwendet wird. Solange die Meßgröße sich ändert, wird durch den Steuervorgang das Stellglied im Sinne der Annäherung an den gewünschten Grenzwert zusätzlich verstellt. Beide VersteUvorgänge können auch durch zwei getrennte Stellglieder, die in einer Haupt- und einer Nebenstrecke angeordnet werden können, vorgenommen werden. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine als Beispiel für dieses Verfahren beschriebene Steuervorrichtung.
• Sie ist im Prinzip von den bisher bekannten und gebräuchlichen Regelvorgängen verschieden und kann als Ergänzung zum Reglergebiet angesehen werden.
• An Hand eines Beispieles sei der Erfindungsgedanke in seiner Wesensart erläutert: Ein in seiner Menge, seinem spezifischen Gewicht, seinem Luftbedarf, seiner Zündgeschwindigkeit oder sonstwie wechselndes Heizgas soll beispielsweise mit jeweils höchster Temperaturentwicklung, als Ergebnis aus der Mischung Brennstoff-Luft, an einer bestimmten Ofenstelle verbrannt werden. Zu diesem Zweck wird ein an der entsprechenden Ofenstelle eingebauter Temperaturfühler auf eine eigens für diesen Zweck gebaute Steuervorrichtung geschaltet. Diese veranlaßt beispielsweise, daß die Klappe für die Zuführung der dem Heizgas zuzusetzenden Luft so lange geöffnet wird, bis sich der erste Temperaturabfall an der Meßstelle bemerkbar macht. Das bedeutet, daß nunmehr zuviel Luft dem Heizgas zugesetzt wird, die Luftzufuhr muß also gedrosselt werden. Die Steuerung muß somit die _I_uAufuhrklappe mehr oder weniger schließen, um durch Luftentzug ein Wiederansteigen der Meßstellentemperatur zu ermöglichen. Sie stellt also durch dosiertes Schließen bzw. öffnen der Luftklappe die Luftzufuhr so ein, daß jeweils nur so viel Luft dem nicht gemessenen Brennstoff zugeführt wird, wie für die Erzielung und Beibehaltung des jeweiligen Temperaturhöchstwertes erforderlich ist, d. h. nicht zuviel und nicht zuwenig Luft. Aus diesem Beispiel ist zu ersehen, daß eine diese Luftbemessung aus dem Mischungsergebnis ermöglichende Steuerung einem normalen Verbrennungsregler vorzuziehen ist. Letzterer 'basiert auf der Heizgasmengenmessung, und er läßt alle oft sehr beträchtlichen Schwankungen der für die Mengenmessung aber auch für den Luftbedarf maßgeblichen und die Verbrennung beeinflussenden Variablen unberücksichtigt. Beim erfindungsgemäßen Vorschlag hingegen werden alle diese Variablen ohne deren Messung sozusagen blind berücksichtigt, indem lediglich der gewünschte Endeffekt auf seinen Bestwert selbsttätig gebracht und darauf gehalten wird.
• In der Zeichnung ist als Beispiel eine Vorrichtung zur Einregulierung des Temperaturhöchstwertes in einem durch Brennstoff betriebenen Ofen in einem Ausführungsbeispiel schematisch veranschaulicht, und zwar zeigen Abb. i und 2 in zwei verschiedenen Ansichten dessen Luftklappensteuerung, :Mlb. 3 und 4 in zwei verschiedenen Ansichten die Steuerung des Temperaturmeßgerätes, während \111>. 5 ein Schaltungsschema der Gesamtanord-11r11!.( zeigt.
• Genlä ß Abh. t und 2 ist die in der Luftzuführungsfeitung i befindliche Luftklappe 2 über ein gekröpftes Gestänge 3 mit einem Kegelrad 4 verbunden, das durch die beiden Kegelräder 5 und 6 in Umdrehung versetzt wird. Das Kegelrad 5 ist über ein Getriebe 7 mit einem nach links und rechts steuerbaren Motor 8 gekuppelt, während das Kegelrad 6 über ein Getriebe 9 mit einem in einer Richtung laufenden Motor io in Verbindung steht und durch diesen periodisch in gleichmäßige begrenzte Hinundherbewegung gebracht wird.
• Bei der in Abb.3 und 4 dargestellten Steuerung des Temperaturmeßgerätes stellt sich dessen Zeiger i i auf die gemessene Temperatur ein. Durch einen Stromstoß, dessen Steuerung 'noch näher erläutert wird, wird der Fallbügel 12 nach unten bewegt und setzt den Zeiger i i auf dem Gehäuseteil 13 fest, wodurch der Zeiger i i einen am Gehäuse 13 schwenkbar befestigten Bügel 14 herunterdrückt. Entsprechend der Höhenunterschiede bei 15 wird dadurch ein Quecksilberschalter 16 gesteuert, dessen Wirkungsweise noch näher beschrieben wird. Der Bügel 14 wird über ein Getriebe 17 durch einen Motor 18 nach Festsetzung des Zeigers i i durch den Fallbügel 12 so lange in Richtung auf die Einkerbung 15 gedreht, bis er nach oben freigegeben und der Quecksilberkontakt 16 ausgeschaltet wird. Wird gemäß der in Abb.5 dargestellten Gesamtschaltung der Hauptschalter 19 eingeschaltet, so fließt der Strom über den in einer Richtung laufenden Motor io (Abb. i), der die Luftklappe 2 langsam und nur gering hin und her bewegt. Außerdem dreht der Motor io eine Kontaktscheibe 20, die jeweils einen Kontakt schließt, wenn die Luftklappe 2 innerhalb ihrer geringen Pendelung den Höchst- bzw. Tiefstpunkt erreicht. Ist die Luftklappe 2 so eingestellt, daß eine vollkommene Verbrennung erfolgt, so steht der Zeiger ii des Temperaturmeßgerätes bei jeder Kontaktgebung der Kontaktscheibe 20 über dem Ausschnitt bei 15. Der Quecksilberschalter 16 wird somit nicht betätigt, und es wird auch der Luftklappellmotor 8 nicht eingeschaltet.
• Wird durch irgendeinen Umstand für die Erzielung des Temperaturbestwertes mehr Luft benötigt, so steigt die Temperatur an, wenn durch die Pendeluni die Luftklappe 2 geöffnet wird.
• Dabei bewegt sich der Kontakt der Kontaktscheibe 20 nach unten. Der Fallbügel 12 wird heruntergedrückt und nimmt den Bügel 14 um den halben Hub mit, da der Zeiger i1 von der Mittelstellung nach rechts ausgeschlagen ist. Hierdurch schließt der Quecksilberschalter 16 den' Kontakt 16 R, so daß der Stromkreis über die Wicklungen i8R und 8 auf hergestellt wird. Die Motoren 8 und 18 beginnen in entsprechender Richtung zu laufen. Die Luftklappe 2 wird weiter geöffnet, bis der Einschnitt 15 des gleichzeitig nach rechts bewegten Bügels 14 unter den Zeiger 11 gelangt und den Quecksilberschalter 16 öffnet.
• Unter denselben Verhältnissen sinkt die Temperatur, wenn sich die Luftklappe in die Schließstellung bewegt. Dabei gelangt der Kontakt der Kontaktscheibe 20 nach oben. Nach Auslösen des Fallbügels 12 wird der Bügel 14 diesmal um den vollen Hub nach unten bewegt, weil der Zeiger 11 infolge des Absinkens der Temperatur nach links ausgeschlagen ist. Der Stromkreis wird jetzt über den Kontakt 16L und die Wicklungen 18L, 8 auf geschlossen. Die Luftklappe wird so lange weiter geöffnet, bis der Einschnitt 15 des jetzt nach rechts bewegten Bügels wieder unter den Zeiger i 1 gelangt und den Schalter 16 öffnet. Das Spiel wiederholt sich, bis der Ternperaturbestwert erreicht ist.
• Wenn umgekehrt bei Verkleinerung der Luftklappenöffnung ein Temperaturanstieg eintritt, deutet dies auf einen Luftüberschuß. Der Stromkreis schließt sich dann über den Kontakt 16R und die Wicklungen 18R, 8 zu. und ruft die entsprechenden Verstellbewegungeii hervor, bis der Schalter 16 wieder ausgeschaltet wird. Der Vorgang wiederholt sich ebenfalls bis zum Erreichen des Bestwertes.
• Statt der einzigen Luftklappe 2, die über das Kegelradgetriebe 4 bis 6 einmal vorn Motor 8 und einmal vom Motor 1o bewegt wird, können diese gesteuerten Bewegungen auch auf zwei voneinander getrennte Klappen, die beispielsweise in zwei parallellaufenden Luftleitungen angeordnet sind, aufgeteilt werden, unter Fortfall des Differentialgetriebes.
• In ähnlicher Weise können sonstige Bestwerte, beispielsweise Kohlensäuregehalte, eingesteuert werden.

Claims (7)

1. PATENTANSPRCCHE: 1. Verfahren zur selbsttätigen Einstellung eines gesteuerten Vorganges auf einen Bestwert, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Regelvorgang von zwei Seiten her auf den von der Steuereinrichtung selbstzufindenden Grenzwert laufend einspielt bzw. in engen Grenzen um diesen Bestwert spielt, beispielsweise bei einem brennstoffbeheizten Ofen die jeweils mögliche höchste Ofentemperatur von der Seite des Verbrennungsluftmangels sowie von der Seite des Verbrennungsluftüberschusses heranholt.
2. 2. Regler zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 für die Einspielung des Temperaturhöchstwertes, z. B. in einem durch Brennstoff beheizten Ofen, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Luftzufuhrleitung (1) befindliche Luftklappe (2) über ein gekröpftes Gestänge (3) mit einem durch Kegelräder (5, 6) in Umdrehung versetztes Kegelrad (4) verbunden ist, wobei das Kegelrad (5) über ein Getriebe (7) mit einem nach links und rechts steuerbaren Motor (8) gekuppelt ist, während das Kegelrad (6) über ein Getriebe (9) mit einem in einer Richtung laufenden Motor (1o) in Verbindung steht und durch diesen in gleichmäßige begrenzte Hinundherbewegung gebracht wird.
3. 3. Regler nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die zusätzliche Anordnung eines Temperaturmeßgerätes, der mit einem sich auf die gemessene Temperatur einstellenden Zeiger (11) und mit einem Fallbügel (12) versehen ist, der z. B. durch einen gesteuerten Stromstoß nach unten bewegt wird und dabei einen an einem Gehäuse (13) schwenkbar befestigten Bügel (14) heruntergedrückt, wobei durch das Herunterdrücken des Bügels (14) entsprechend einem Höhenunterschied (15) ein Quecksilberkippschalter (16) gesteuert wird. Nach Festsetzung des Zeigers (11) durch den Fallbügel (12) wird der Bügel (14) durch einen Motor (18) überein Getriebe (17) solange in Richtung auf die tiefste Kerbe (15) bewegt, bis diese erreicht und der Quecksilberkontakt (16) ausgeschaltet ist.
4. 4. Regler nach einem der Ansprüche 2 bis .J, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Luftklappe (2) langsam oder periodisch etwas hin und her bewegender Motor (1o) eine jeweils einen Kontakt schließende Kontaktscheibe (20) dreht, wenn die Luftklappe (2) innerhalb ihrer geringen Pendelung den Höchst- bzw. Tiefpunkt erreicht hat.
5. 5. Regler nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei geöffneter Kontaktscheibe (20) und Temperaturanstieg bei vermehrter Zuführung von Luft der Zeiger (11) durch den Fallbügel (12) den Bügel (14) um den halben Hub nach unten drückt, wodurch über den Quecksilberschalter (16) ein Kontakt hergestellt wird, der den Stromkreis über die Motoren (8, 18) schließt, wobei der Motor (8) die Luftklappe (2) öffnet und der Motor (18) den Bügel (14) so weit nach rechts bewegt, bis der Einschnitt (15) des Bügels (14) unter den Zeiger (11) steht, wodurch der Bügel (14) freigegeben und der Quecksilberschalter (16) den Stromkreis öffnet.
6. 6. Regler nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei geschlossener Kontaktscheibe (20) und Fallen der Temperatur der Zeiger (11) den Bügel (14) ganz herunterdrückt, den Quecksilberkontakt (16) so betätigt, daß der Stromkreis über die Motoren (8, 18) geschlossen und der Bügel (14) durch den Motor (18) nach links bis zum Einschnitt (15) des Bügels (14) gefahren wird, währenddessen der Motor (8) bis zur Unterbrechung des Stromkreises durch das Quecksilberrelais (16) die Luftklappe (2) öffnet.
7. 7. Regler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem parallel zum Lufthauptrollr verlaufenden Nebenrohr eine besondere Drosselklappe geöffnet und geschlossen wird und daß bei der kleinsten und größten Durchlaßöffnung eine Kontaktscheibe den Regelstrom zur Betätigung des Steuerspieles schließt. Angezogene Druckschriften: Engel und 01 d e n bo u r g , Mittelbare Regler und Regelanlagen, VDI-Verlag, Berlin 1944, S. 192; W ü n s c 11, Regler für Druck und Menge, Verlag Oldenbourg, München und Berlin 1930, S. 169 und 170; deutsche Patentschriften Nr. 613666, 702 171.