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Vorrichtung zur Umschaltung der Heizleistung eines durch einen Temperaturregler
überwachten elektrischen Ofens Es sind bereits ein Verfahren sowie eine Vorrichtung
zur Umschaltung der Heizleistung eines durch einen Temperaturregler überwachten
elektrischen Ofens mit verschiedenen, lediglich durch Schalter einschaltbaren Heizstufen
von der größeren auf die kleinere Heizleistung vorgeschlagen worden, wobei der Temperaturregler
die Heizleistung aus- und einschaltet. Bei dieser Einrichtung geht man dabei davon
aus, daß der zeitliche Wert der Ausschaltdauer einer Heizleistungsstufe von bestimmter
Größe, wenn sie an unveränderter Spannung liegt, ein einfaches und sicheres Maß
für den Zeitpunkt der Umschaltung der Heizleistung ergibt und dadurch mit verhältnismäßig
einfachen Mitteln eine zweckmäßige Heizleistungsumschaltung erzielt wird. Zum Beispiel
kann die einem bestimmten Wärmebedarf des Ofens zugeordnete Ausschaltdauer durch
ein Zeitrelais derart überwacht werden, daß beim Überschreiten einer gewissen Zeitspanne
der Ausschaltung auf die kleinere Heizleistung umgeschaltet wird.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls eine derartige Heizleistungsumschaltung;
die insbesondere dann Anwendung findet, wenn mehr als zwei stufenweise einschaltbare,
im ganzen von unveränderter Spannung gespeiste Heizkörper vorgesehen sind.
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Erfindungsgemäß ist einewenigstens auf zweiverschiedene Verzögerungszeiten
ansprechende, beispielsweise aus mehreren Zeitrelais bestehende Zeitverzögerungseinrichtung
vorgesehen, die vor dem Überschreiten der kürzesten Verzögerungszeit die Gesamtheizleistung
einschaltet, nach dem Überschreiten dieser Verzögerungszeit die Gesamtheizleistung
um einen
gewissen Teilbetrag verringert und beim Überschreiten der
nächstlängeren Verzögerungszeit die bereits verringerte Heizleistung um einen weiteren
Teilbetrag der Gesamtheizleistung verkleinert. Vorteilhaft ist es, daß z. B. zur
Umschaltung von drei Heizleistungsstufen mittels dreier Schütze zwei auf verschiedene
Verzögerungszeiten ansprechende Zeitrelais vorgesehen sind, die entweder von Hilfskontakten
der von ihnen abschaltbaren Schütze oder aber von einem gemeinsamen Hilfskontakt
eines einzigen Schützes, insbesondere des für die niederste Heizleistung vorgesehenen,
gesteuert werden.
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Auch kann nach der weiteren Erfindung ein auf verschiedene Verzögerungszeiten
ansprechendes Zeitrelais vorgesehen sein, das je nach der Größe der Verzögerungszeiten
andere Heizleistungsstüfen einschaltet, und zwar in der Weise, daß bei kurzzeitiger
Erregung die gesamte Heizleistung und bei länger dauernder Erregung stufenweise
entsprechend niedrigere Heizleistungsstufen eingeschaltet werden. Vorteilhaft ist
dabei; daß das stufenweise mit verschiedenen Verzögerungszeiten arbeitende Zeitrelais
einen bei Erregung der Relaisspule langsam bewegten Steuerteil aufweist, der bei
Entregung der Relaisspule sofort in seine Ausgangslage zurückkehrt und der bei seiner
Bewegung stufenweise angeordnete, die Verminderung der Heizleistung hervorrufende
Schalter bewegt, die sich in ihrer Einschaltstellung verklinken und durch eine Entklinkungsvorrichtung
wieder freigegeben werden können.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann beim Ansprechen
des Zeitrelais mit der größten Verzögerungsdauer bzw. bei Vorhandensein nur eines
einzigen Zeitrelais mit verschiedenen Verzögerungszeiten beim Einschalten des mit
der größten Verzögerungszeit einschaltbaren Schalters, gegebenenfalls unter Ausschaltung
des Temperaturreglers, eine etwa die Wärmeableitungs- und Strahlungsverluste des
Ofens deckende Heizleistung eingeschaltet werden, wobei die zu diesem Schaltvorgang
gehörende Verzögerungszeit bzw. Ausschaltdauer der Heizleistung so zu bemessen ist,
daß praktisch nahezu die Gesamtdurchwärmung des Gutes erreicht ist.
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An Hand zweier in der Zeichnung dargestellter beispielsweiser Ausführungsformen
soll die Erfindung näher erläutert werden, und zwar zeigt Fig. r eine dreistufige
Heizleistungsumschaltung mittels zweier auf verschiedene Verzögerungszeiten ansprechender
Zeitrelais, Fig.2 eine dreistufige Heizleistungsumschaltung mittels eines einzigen,
entsprechend verschiedenen Verzögerungszeiten zweistufig arbeitenden Zeitrelais.
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In Fig. i ist mit R S die Stromquelle bezeichnet, T ist ein Temperaturregler,
der in an sich bekannter Weise durch einen Kleinmotor A7 angetrieben wird und derart
arbeitet, daß sein Kontakt r unterhalb einer gewissen, im Ofen durch ein weiter
nicht dargestelltes Thermoelement gemessenen Temperatur geschlossen ist und beim
Überschreiten dieser Temperaturgrenze geöffnet wird und so lange geöffnet bleibt,
bis diese Temperaturgrenze wieder unterschritten ist. S1, S2, S3 sind Schaltschütze
für die Heizleistung, und zwar sind alle drei Schütze bei voller Heizleistung eingeschaltet.
S1 und S 2 sind eingeschaltet, wenn die Heizleistung um einen Betrag verringert
ist, S1 bei geringster Heizleistung; dabei kann jedes der Schütze unabhängig vom
anderen an eine besondere Heizwicklung, beispielsweise je ein Drittel der Gesamtleistung,
angeschlossen sein. Die Schaltung der Heizwicklungen kann aber in an sich bekannter
Weise auch so getroffen sein, daß in jeder der drei Schaltstellungen die Gesamtheit
der Heizkörper vom Strom durchflossen ist, jedoch einmal die Heizkörper in Parallelschaltung,
das andere Mal in Reihenparallelschaltung, das drittemal in Reihenschaltung oder
aber in Sternschaltung, in Sterndreieckschaltung, in Dreieckschaltung od. dgl. angeschlossen
sind. Dabei kann es unter Umständen zweckmäßig sein, eines oder mehrere der Schütze
als Ausschalt- oder Umschaltschütze auszubilden. Es ergibt sich dabei der weitere
Vorteil, daß sich auf diese Weise eine völlig pendelfreie Regelung erzielen läßt.
In Fig. x ist des weiteren mit ZR, ein Zeitrelais bezeichnet, das, wie auch
das dort dargestellte Zeitrelais ZR, in der Weise arbeitet, daß es bei Erregung
erst nach einer gewissen Verzögerungszeit seinen Kontakt umlegt, der bei Entregung
sofort abfällt. Der Unterschied beider Zeitverzögerungsrelais ZR, und ZR, besteht
darin, daß sie mit verschiedenen Verzögerungszeiten arbeiten; beispielsweise spricht
das Zeitrelais ZR, nach einer Verzögerungszeit von 2 Minuten, das Zeitrelais ZR,
nach einer Verzögerungszeit von q. Minuten an. Außerdem unterscheidet sich das Zeitrelais
ZRZ vom Zeitrelais ZR, noch dadurch, daß es mit zwei beweglichen Kontakten Z1 und
ZZ ausgerüstet ist, während das Zeitrelais ZR, nur einen beweglichen Kontakt Z3
besitzt. t ist der Türkontakt, der bei geschlossener Ofentür geschlossen, bei geöffneter
Ofentür offen ist. h2 und h3 sind Hilfskontakte, die von den Schaltschützen S2 und
S3 gesteuert werden, wobei h2 dem Zeitrelais ZR, h3 dem Zeitrelais ZR, zugeordnet
sind.
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Die Wirkungsweise der in Fig, r dargestellten Einrichtung ist folgende:
Beim Anheizen des Ofens ist Kontakt r geschlossen, und damit liegen sämtliche drei
Schütze S1, S2, S3 an Spannung, die Aufheizung des Ofens erfolgt also mit voller
Heizleistung. Bei Überschreiten der Solltemperatur öffnet sich der Kontakt r, die
gesamte Heizung wird also vorübergehend abgeschaltet, und zwarw erden die Ausschaltzeit
des Schützes S3 durch Einschalten des Hilfskontaktes h3 am Zeitrelais ZR, die Ausschaltzeit
des Schützes S2 durch Einschalten des Hilfskontaktes h2 am Zeitrelais ZR, überwacht.
Dabei spricht das Zeitrelais ZR, auf die kürzere Verzögerungszeit an. Wird diese
daher durch die Ausschaltdauer überschritten, so wird der Kontakt des Relais ZR,
umgelegt und dadurch die dem Schaltschütz S3 zugeordnete Heizleistung ausgeschaltet,
so daß der Ofen nunmehr nur noch mit einer dem Einschalten der Schütze S1 und S2
zugeordneten Heizleistung weiterbetrieben wird.
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Nach einer gewissen Zeit ist die Ausschaltdauer der nunmehr verringerten
Heizleistung auf die an sich größere Verzögerungszeit des Zeitrelais ZR, angewachsen.
Auch dieses legt nunmehr seine Kontakte Z1 und Z2 um. Dadurch wird am Kontakt Z1
das Schütz SZ und somit die diesem zugeordnete Heiz-
Leistung ausgeschaltet.
Gleichzeitig wird durch den Kontakt ZZ der Kontakt y des Temperaturreglers
T
kurzgeschlossen, so daß nunmehr die Anlage mit abgeschaltetem Temperaturregler
arbeitet. Die durch das Schütz SZ gesteuerte Heizleistung ist dabei so zu bemessen,
daß durch sie etwa gerade die Wärmeableitungs- und -abstrahlungsverluste des Ofens
gedeckt werden, wobei zweckmäßig die zu diesem Schaltvorgang gehörende Verzögerungszeit
so bemessen ist, daß nahezu die Gesamtdurchwärmung des Gutes erreicht ist. Dabei
kann durch Öffnen der Tür oder durch Betätigung des in der Zeichnung dargestellten
Kontaktes p jederzeit wieder die volle Heizleistung eingeschaltet werden. In derselben
Weise könnte auch mit dem Schütz S1 ein Hilfskontakt verbunden sein, der dann ein
weiteres, mit einer noch größeren Verzögerungszeit arbeitendes Zeitrelais steuert.
Auch könnten durch diesen Hilfskontakt an Stelle der Hilfskontakte h2 und h3 sowohl
das Zeitrelais ZR, als auch das Zeitrelais ZR, zugleich betätigt werden, wobei dann,
wegen der kürzeren Verzögerungszeit, zunächst auch wieder ZR, und dann, bei Erreichen
der größeren Verzögerungszeit, auch ZR, ihren Kontakt umlegen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2 sind gleiche Teile mit gleichen
Bezugszeichen versehen. An Stelle der Zeitrelais ZR, und ZR, ist ein einziges, stufenweise
arbeitendes Zeitrelais ZR vorgesehen, dessen Aufbau und Wirkungsweise im nachfolgenden
näher beschrieben sind; außerdem ist an Stelle der den Schützen SZ und S3 zugeordneten
Hilfskontakte h2 und h3 ein einziger, dem Schütz S1 zugeordneter Hilfskontakt hl
vorgesehen. Das Zeitrelais ZR besitzt eine Steuerstange St, die bei Erregung des
Zeitrelais beispielsweise durch die Anziehungskraft seiner Spule oder einen Synchron-
oder einen anderen Kleinmotor ganz langsam nach oben bewegt wird, während bei Entregung
des Zeitrelais die Stange St durch die Schwerkraft oder eine Federkraft sofort wieder
in ihre Ausgangsstellung zurückkehrt. Durch die Stange werden nach Ablauf von verschiedenen
Verzögerungszeiten Anschläge A3 und A2 bewegt, die an Quecksilberschaltröhren Q3
bzw. Q2 befestigt sind. Die Schalter Q3 und Q2 sind um die Drehpunkte D3 (und) bzw.
DZ drehbar gelagert und sind mit Verklinkungsanschlägen B3 bzw. BZ versehen, die
sich in der Einschaltstellung der Schalter Q3 bzw. Q2 mit den Teilen Kls bzw. K'2
verklinken. Zwecks Aufhebung der Verklinkung sind die Teile KI, bzw. K12 um die
Drehpunkte Dr. bzw. Dr, drehbar, und zwar erfolgt die Entklinkung dadurch,
daß die Entklinkungsspulen E3 bzw. E2 erregt werden, der Anker M3 bzw. M2 angezogen
wird und dadurch die Verklinkung zwischen B3 und KI, bzw. zwischen B2 und KL2 aufgehoben
wird. Die Erregung der Entklinkungsspulen E3 und EZ kann z. B. dadurch erfolgen,
daß der Türkontakt t, der bei dieser Anordnung bei geschlossener Ofentür geöffnet
ist, geschlossen wird; an Stelle des Türkontaktes t kann auch ein Handkontakt P
betätigt werden.
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Die Wirkungsweise der Anordnung gemäß Fig. 2 ist folgende: Wird beim
Öffnen des Schützes Sl, d. h. also bei Beginn der Ausschaltdauer, der Hilfskontakt
hl geschlossen, so erhält die Spule des Relais ZR Strom, und die Stange St wird
langsam aufwärts bewegt: Erreicht die Ausschaltdauer die durch die Lage von As eingestellte
Verzögerungszeit von beispielsweise 2 Minuten, so wird die Schaltröhre Q3 gekippt,
und es werden bei K3 die Kontakte für das Schütz S$ unterbrochen, das nunmehr ausgeschaltet
ist. Da bei gekippter Schaltröhre Q3 die Verklinkung B,Kl3 in Tätigkeit tritt, bleibt
dieser Zustand so lange, bis durch Öffnen der Tür oder Betätigen des Kontaktes die
Verklinkung unwirksam gemacht wird.
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Wächst die Ausschaltdauer weiterhin beispielsweise auf 3 oder q. Minuten,
so wird auch die Röhre Q2 gekippt und dadurch Schaltschütz SZ ausgeschaltet. Wie
ersichtlich, könnte auch diese Anordnung wie diejenige der Fig. z auf beliebig viele
Schaltstufen erweitert werden, auch könnten an Stelle eines einzigen Quecksilberschalters
mehrere zugleich betätigt werden und beispielsweise, wie bei Fig. r näher beschrieben,
beim Schalten von Q2 der Kontakt r des Temperaturreglers überbrückt und dieser ausgeschaltet
werden.
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Werden bei der beschriebenen Einrichtung Teile der Heizwicklung ausgeschaltet,
so erfolgt die Erwärmung im Ofen, um einseitige Erhitzung zu vermeiden, entweder
durch Umluft, oder aber es wird die abgeschaltete Heizwicklung gegenüber der zuletzt
noch eingeschalteten derart verschachtelt angeordnet, daß der Ausfall an Heizkörpern
keine einseitige Erwärmung des Gutes hervorruft. Die vorgeschlagene Anordnung kann
also für alle Arten von elektrisch beheizten oder elektrisch gesteuerten industriellen
Öfen Anwendung finden.