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Anordnung zur Regelung der Temperatur Bei der Regelung der Temperatur
von elektrischen Öfen ist es häufig erforderlich, daß die Temperatur in verschiedenen
Stellen des Ofens gemessen wird, um die an diesen Stellen befindlichen Heizvorrichtungen
regeln zu können. Man kann für jede dieser Meßstellen einen besonderen Temperaturregler
vorsehen. Das bedingt jedoch eine große Zahl derartiger Regler. Um dies zu vermeiden,
hat man bereits einen Temperaturregler periodisch auf die verschiedenen Meßstellen,
die die gleiche Solltemperatur haben, umgeschaltet. Hierfür hat man Impulskontaktregler
in Verbindung mit einem Meßstellenumschalter verwendet. Diese Regler besitzen zwei
Regelkontakte, einen für die Aufwärts-, einen für die Abwärtsregelung und einen
weiteren Kontakt, der für die Weiterschaltung des Meßstellenumschalters dient. In
bestimmten Zeitabständen werden Ist- und Sollwert miteinander verglichen, und je
nachdem der Istwert größer oder kleiner als der Sollwert ist, wird der eine oder
der andere der Regelkontakte kurzzeitig geschlossen. Hierdurch wird der zugehörigen
Heizvorrichtung ein Impuls über den Meßstellenumschalter zugeleitet. In den gleichen
Zeitabständen wird auch der dritte Kontakt kurzzeitig geschlossen. Er gibt damit
ein Kommando zur Weiterschaltung des Meßstellenumschalters. Dieser Regler besitzt,
wie erwähnt, drei Kontakte, was die Herstellung solcher Regler erschwert.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Regelung der Temperatur
mit Hilfe eines Reglers, der auf verschiedene Meßstellen periodisch umgeschaltet
wird, durchzuführen, und zwar unter Verwendung
eines einfachen Reglers,
der nur: einen als Dauerkontakt ausgebildeten Kontakt besitzt, der also nicht, wie
der früher erwähnte Impulsregler, drei Kontakte hat. Bei derartigen Dauerkontaktreglern
wird ebenfalls in bestimmten Zeitabständen selbsttätig die Stellung des Meßsystems,
die im allgemeinen durch einen Zeiger gegeben ist, gegenüber einer Sollwertlage
durch eine Abtastvorrichtung festgestellt. Liegt der Istwert unter dem Sollwert,
so wird der Dauerkontakt, z. B. eine Quecksilberschaltröhre, geschlossen. Dieser
Kontakt bleibt so lange geschlossen, bis bei der nächsten-oder einer späteren Abtastung
festgestellt wird, daß der Istwert den Sollwert überschreitet. Dann wird der Kontakt
geöffnet und bleibt so lange geöffnet, bis bei der nächsten oder einer späteren
Abtastung festgestellt wird, daß der Sollwert unter dem Istwert liegt.
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Gemäß der Erfindung wird nun im Zusammenhang mit einem derartigen
Dauerkontaktregler- ein Kontaktgeber verwendet, welcher die Stellung des Dauerkontaktes
abfragt und die Umschaltung des Reglers vornimmt. Es wird hierbei, um eine einwandfreie
Abfrage zu erzielen, die Zeit vom Beginn der Umschaltung bis zum Beginn der Abfrage
größer gewählt als die Zeit zwischen zwei Abtastungen des Reglers. Zweckmäßigerweise
wird man nach Beendigung der Abfrage sofort die Umschaltung durchführen. Zur Umwandlung
des Dauerkontaktes in einen kurzzeitigen Befehl kann ein Relais mit zwei Spulen
vorgesehen werden, das- eine Nullage besitzt und das, je nachdem sein Umschaltkontakt
die eine oder die andere Stellung einnimmt, einen Befehl zum Aufwärts- oder Abwärtsregeln
gibt. Es erhält hierbei der Kontaktgeber zwei Kontakte, von denen der erste eine
bestimmte Zeit lang geschlossen ist und-im Stromkreis der einen Spule des genannten
Relais in Reihe mit dem Kontakt des Reglers liegt, während der zweite Kontakt des
Kontaktgebers, der innerhalb der .Zeit, während der der erste Kontakt geschlossen
ist, geschlossen wird, die zweite Spule des- genannten Relais unmittelbar an Spannung
legt. Man kann aber auch zwei besondere Relais verwenden, deren .Spulen ähnlich
geschaltet sind wie die beiden Spulen des vorgenannten Relais und wobei der Befehl
-zum Höher-bzw. Tieferregeln jeweils über einen Ruhekontakt des einen und einen
Arbeitskontakt des anderen Relais bzw. über einen Arbeitskontakt des ersten und
einen Ruhekontakt des zweiten Relais erfolgt. Zur Umschaltung des Reglers kann man
.einen Meßwertumschaltex unter Verwendung eines Klinkwerkes verwenden. Man kann
aber auch eine Relaiskette vorsehen, die sowohl eine Umschaltung als -auch eine
Befehlsweitergabe an die zugehörige Heizvorrichtung bewirkt. Eine derartige Relaiskette
hat den Vorteil, daß die Zahl der Meßstellen beliebig vergrößert oder verkleinert
werden kann.
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Nähere Einzelheiten der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt,
die zwei Ausführungsbeispiele zeigt.
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Bei der Anordnung nach Fig. i sind mit T, bis T6 die Thermoelemente
der einzelnen - Meßstellen -bezeichnet. Der nur schematisch dargestellte Regler
R besitzt ein Meßwerk Rs, das abwechselnd mit den einzelnen Thermoelementen T1,
T2 'usw. verbunden wird. Mit y ist der schon erwähnte Dauerkontakt des Reglers,
mit Rm ein Hilfsmotor im Regler bezeichnet, durch welchen in bestimmten Zeitabständen
a die Stellung des Istwertzeigers des Reglers mit dem durch einen festen Zeiger
eingestellten Sollwert in an sich bekannter Weise verglichen wird. Überschreitet
der Istwert den Sollwert, so wird der Kontakt y geöffnet, unterschreitet er den
Sollwert, so wird der Kontakt v geschlossen. Der Kontakt behält jeweils seine Lage
bei, bis bei einer erneuten Abtastung derselben oder einer anderen Meßstelle festgestellt
wird, daß nunmehr der Istwert vom Sollwert nach der anderen Seite abweicht. Die
Abfrage der Stellung des Kontaktes des Reglers R in den festen Zeitabständen a erfolgt
durch den Kontaktgeber K, der einen Hilfsmotor Km
und zwei Kontakte k1 und
k2 besitzt. Unten rechts ist in der Zeichnung dargestellt, daß der Kontakt k1 während
einer Zeit t1 geschlossen ist. Innerhalb dieser Zeit ist während der Zeit t2 der
Kontakt k2 geschlossen. Sobald beide Kontakte geöffnet sind, erfolgt, wie später
dargelegt, die Umschaltung auf die neue Meßstelle, und nach Ablauf einer Zeit t
wird der Kontakt k1 wieder geschlossen usw. Die Zeit t wird dabei so gewählt, daß
sie größer ist als die Zeit a zwischen zwei Abtastunggen des Reglers R, d. h. die
Zeit, die durch den Hilfsmotor Rm bestimmt ist und nach einem Vergleich des Istwertes
mit dem Sollwert des Reglers vergeht, bis ein neuer Vergleich stattfindet. Zur Umwandlung
des Dauerkontaktes in kurzzeitige Kommandos dient das Relais B mit den beiden Spulen
B1 und B2 und dem Umschaltkontakt b. Dieser Umschaltkontakt nimmt die dargestellte
Mittellage ein, sowohl wenn beide Spulen nicht erregt als auch wenn beide Spulen
gleichzeitig erregt sind. Die Spule B1 liegt in Reihe mit den Kontakten k1 und y
an einer Spannungsquelle Sp, die Spule B2 liegt über den Kontakt k2 unmittelbar
an der Spannungsquelle.
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Der Meßstellenumschalter ist mit U bezeichnet. Er besitzt eine Spule
U1 und drei: Kontaktgruppen, deren Kontaktarme jeweils beim Aberregen der Spule
Ui um einen Schritt im Uhrzeigersinn fortgeschaltet werden. Die Kontakte der ersten
Kontaktgruppe sind mit u11 bis u16, die der zweiten mit u21 bis u26 und die der
dritten mit u31 bis u36 bezeichnet. Die Kontakte der ersten Gruppe dienen dazu,
das vom Kontakt b gegebene Kommando an das jeweils zugehörige Hilfsschütz Hl bzw.
H2 usw. zu geben, das seinerseits über den Kontakt hl bzw. h2 das Schütz Si bzw.
S2 usw. erregt bzw. aberregt. Diese schalten die Heizwiderstände an den einzelnen
Meßstellen. Jedes Hilfsschütz besitzt noch einen Widerstand W1 bzw. W2 usw., der
dazu dient, das einmal eingeschaltete Hilfsschütz selbst zu halten, -bis nach Erreichender
Solltemperatur die Schützspule über den Umschalter U kurzgeschlossen wird. Die zweite
Kontaktgruppe u21, u22 usw. dient zum Einschalten eines optischen Signals bzw. einer
Lampe L1, L2 usw., durch die jeweils angezeigt wird, welche Meßstelle eingeschaltet
ist. Die Kontakte u31, U,2 usw. der dritten Gruppe dienen zum Anschluß der Meßspule
Rs des Reglers R an die Thermoelemente T1, T2 usw.
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Es sei angenommen, däß der Schalter Sn, durch welchen Spannung an
die Anordnung gelegt wird,
eingeschaltet ist und daß die Kontakte
die in der Abbildung dargestellte Lage einnehmen, also daß der Umschalter U die
Messung der Stelle T2 vorbereitet hat. Wird nun durch den Kontaktgeber K der Kontakt
k1 geschlossen, während der Kontakt k2 noch geöffnet ist, so erfolgt, wenn der Kontakt
y ebenfalls geschlossen ist, weil die Thermostelle T2 zu kalt ist, die Erregung
der Spule B1, und der Kontakt b macht nach rechts Kontakt. Dadurch wird über diesen
Kontakt sowie über den Kontakt u12 die Spule des Hilfsschützes H2 an Spannung gelegt,
das seinen Kontakt h2 schließt und damit die Einschaltspule des Schützes S2 erregt,
welches den Stromkreis für die zugehörige Heizvorrichtung schließt. Durch Schließen
des Kontaktes h2 wird gleichzeitig über den Widerstand W2 ein Selbsthaltestromkreis
für das Hilfsschütz H2 geschlossen. Nach ' einer bestimmten Zeit wird durch den
Kontaktgeber K der Kontakt k2 geschlossen. Dadurch wird die Spule B2 erregt, und
der Kontakt b kehrt in die Mittellage zurück, da jetzt beide Spulen erregt sind.
Nach kurzer Zeit werden durch den Kontaktgeber beide Kontakte k1 und k2 geöffnet.
Durch das Schließen des Kontaktes k1 ist auch die Spule U1 des Schrittschaltwerkes
des Meßstellenumschalters U erregt worden, und sobald der Kontakt k1 öffnet, werden
die Kontaktarme des Schrittschaltwerkes um einen Kontakt im Uhrzeigersinn verstellt.
Das Meßwerk des Reglers R wird nunmehr mit dem Thermoelement T3 verbunden, ebenso
wird die Lampe L3 eingeschaltet, und nach Ablauf der Zeit t wird wiederum der Kontakt
k1 und hierauf k2 geschlossen und nunmehr die jetzige Stellung des Dauerkontaktes
abgefragt und der so entstehende Befehl auf das Schütz H3 geleitet.
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Es war bisher angenommen worden, daß der Kontakt y geschlossen ist.
Ist bei Schließen des Kontaktes k1 der Kontakt r offen, so wird die Spule B1 nicht
erregt. Sobald dann der Kontakt k2 geschlossen ist, wird die Spule B2 erregt und
der Kontakt b nach links umgelegt. Dadurch wird die Spule des Hilfsschützes kurzgeschlossen,
so daß es, falls es angezogen war, abfällt.
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Meßstellenumschalter werden normalerweise nur für eine bestimmte Anzahl
von Meßstellen gebaut. Bei geringerer Anzahl von Meßstellen kann man einzelne Meßstellen
doppelt abtasten. Unter Umständen ist aber die für die einfach abgetastete Meßstelle
dadurch auftretende Zeitverzögerung störend. Ist jedoch die Zahl der Meßstellen
größer, dann muß man zu Neukonstruktionen greifen. Alle diese Schwierigkeiten werden
dadurch vermieden, daß man an Stelle des Meßstellenumschalters eine Relaiskette
vorsieht. Ein Ausführungsbeispiel dafür ist in Fig. 2 dargestellt.
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Soweit die Teile mit denen der Fig. r übereinstimmen, sind die gleichen
Bezugszeichen gewählt. Zum Unterschied von der Anordnung nach Fig. r sind an Stelle
des Relais B zwei Relais Cl und C2 getreten, die je einen Ruhekontakt ei, bzw. c22
und einen Arbeitskontakt cl, bzw. c21 besitzen. Der Kontaktgeber K hat bei dieser
Anordnung vier Kontakte kl bis k4, die in der rechts unten dargestellten Art nacheinanderschalten.
Über den Kontakt k1 und den Kontakt y des Reglers wird die Spule des Relais Cl an
Spannung gelegt, über den Kontakt k2 die Spule des Relais C2. Wie die Darstellung
der Kontaktzeiten zeigt, erfolgt das Schließen des Kontaktes k2 innerhalb der Zeit,
in welcher der Kontakt k1 geschlossen ist. Die Kontakte k3 und k4 dienen zum Umschalten
der Relais F1, F2 bis F5, welche die Aufgabe haben, die Umschaltung des Meßwerkes
durchzuführen, die zugehörige Lampe einzuschalten und den Befehl an den zugehörigen
Schalter S1 bis S5 zu geben, die im Ausführungsbeispiel der Fig.2 unmittelbar, d.
h. ohne Zwischenschaltung von Hilfsschützen H, wie in Fig. z betätigt werden. Der
Kontakt k3 wird nach Öffnen der Kontakte k1 und k2 geschlossen, der Kontakt k4 nach
Öffnen des Kontaktes k3. Nach der Zeit t erfolgt dann wieder die Schließung des
Kon= taktes k1, und das Spiel wiederholt sich von neuem.
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Jedes Relais F besitzt zwei Spulen F11, F12, F21, F22 usw. und vier
Kontakte. f11, f12, f13, f14 bzw. f21, f22 usw., von denen die mit dem zweiten Index
z, 2 und 3 geschlossen sind, wenn die rechte Spule F" bzw. F21 usw. erregt ist,
während der Kontakt mit dem zweiten Index q. geschlossen ist, wenn die linke Spule
F12 bzw. F22 usw. erregt ist. Über den Kontakt fll bzw. f21 usw. erfolgt der Anschluß
des Meßwerkes Rs des Reglers an die Thermoelemente T1, T2 USW, Über den Kontakt
f12 bzw. f22 bzw. f32 USW. in Reihe mit dem Kontakt k4 des Kontaktreglers
K erfolgt die Erregung der Spule F52 bzw. F12 bzw. F22 usw. Der Kontakt f1, bzw.
f23 usw. dient je nach Stellung der Relais Cl und C2 zum Erregen bzw. Entregen der
Schützspulen S1 bzw. S2 usw. Der Kontakt f14 bzw. f24 usw. dient im Zusammenhang
mit dem Kontakt f22 bzw. f32 usw. zum Erregen der Spule F31 bzw. F41 usw. Über die
Kontakte fit bzw. f22 USW-erfolgt noch die Einschaltung der entsprechenden Anzeigevorrichtung
L1, L2 USW,
Es sei angenommen, daß der Schalter Sn geschlossen ist, ebenso
der Kontakt y, und daß die Relais die in der Zeichnung dargestellte Schaltlage einnehmen,
d. h. daß die Meßstelle T3 an der Reihe ist und daß deren Temperatur zu niedrig
ist. Wird nun-. mehr der Kontakt k1 geschlossen, so wird das Relais Cl erregt. Es
schließt seinen Kontakte" und öffnet den Kontakt c11. Über die geschlossenen Kontakte
c22 und c12 und den geschlossenen Kontakt f 33 erfolgt nunmehr die Erregung der
Spule des Schützes S3, so daß dieses anzieht und den zugehörigen Heizwiderstand
einschaltet. Über seinen Hilfskontakt s3 und den Widerstand W3 hält es sich selbst.
Wenn kurz darauf der Kontakt k2 des Kontaktreglers K schließt, wird die Spule des
Relais C2 erregt. Dadurch kommt das Relais C2 zum Ansprechen und öffnet seinen Kontakt
c22 und schließt seinen Kontakt c21, so daß die Erregung der Spule des Schützes
S3 über die Kontakte f33 bis c22 unterbrochen wird. Das Schütz hält sich aber, wie
bereits erwähnt, selbst über den Kontakt s3. Nach Öffnen der Kontakte k1 und k2
wird der Kontakt k3 geschlossen. Dadurch wird ein Stromkreis geschlossen von dem
einen Pol des Netzes über den Kontakt k3, den geschlossenen Kontakt f24 des Relais
F2, die Spule F41 des Relais F4 und den geschlossenen Kontakt f32 des Relais F3
zum anderen
Pol des Netzes. Das Relais F4 wird dadurch nach rechts
umgelegt. Durch Schließen seines Kontaktes f41 wird nunmehr das Thermoelement T4
parallel zum Thermoelement T3 an-die Meßspule des Reglers R angeschlossen. Wird
nunmehr der Kontakt k3 geöffnet und,der Kontakt k4 geschlossen, so wird über diesen
Kontakt und den nunmehr geschlossenen Kontakt f42 die Spule F32 des Relais F3 erregt,
so daß dieses in die linke Schaltstellung gelangt. , Dadurch wird das Thermoelement
T3 abgeschaltet, ebenso auch die Lampe L3.
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Die Schaltung ist also so getroffen, daß die Umschaltung eines Relais
mit der Ordnungszahl n in die Lage, in welcher es die Reglerspule mit der zugehörigen
Meßstelle verbindet, nur erfolgen kann, wenn das (n-2)-te Relais die Lage einnimmt,
in welcher die zugehörige Meßstelle abgeschaltet ist. Es w_ ird ferner das (n-i)-te
Relais nur dann in die Lage- umgelegt, in welcher die Meßstelle abgeschaltet ist,
wenn das n-te Relais bereits die Lage eingenommen hat, in welcher die zugehörige
Meßstelle eingeschaltet ist.
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Wenn der Kontakt r offen ist, so erfolgt beim Schließen des Kontaktes
k1 keine Erregung des Relais Cl. Wenn jedoch dann der Kontakt k2 schließt, wird
das Relais C2 erregt, und es wird nunmehr über die geschlossenen Kontakte c21 und
cu und den Kontakt f13 bzw. f23 bzw. f33 usw: die Spule des entsprechenden Schützes
kurzgeschlossen, dessen zugehörige Meßstelle am Regler angeschlossen ist, so daß
das Schütz, falls es eingeschaltet war, abfällt.