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Temperaturregler auf dilatometrischem Prinzip Ausdehnungstemperaturregler
lassen sich robust und stabil aufbauen und geben bei richtiger Konstruktion exakte,
gut reproduzierbare Reglerergebnisse. Dies gilt insbesondere für den unteren und
mittleren Tempieraturb:ereich, bei dem beispielsweise thermoelektrische Regler wegen
der geringen Thermokräfte im ,allgemeinen nicht verwendet werden. Ein weiterer Grund
für die Verwendung von Stabausdehnungsreglern ist der relativ niedrige Preis und
der geringe Wartungsanspruch. Stabregler werden sowohl für elektrische als auch
für pneumatische und andere Systeme gebaut. Stabregler werden bisher deswegen nicht
mit Temp.eraturanzeigeeinrichtungen versehen, weil es schwierig ist, die relativ
kleineren Längenänderungen in reproduzierbare Anzeigewerte zu überführen.
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Zum Messen der Temperatur benutzt man mit Vorteil Widerstandsthermometer
oder Thermoelem@ente. Neben guter Reproduzierbarkeit hat diese Meßm,ethode den Vorteil,
daß der Meßwert fernübertragen werden kann.
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Benutzt man hingegen für eine Regelaufgabe einen Stahausdehnungsregler
zum Regeln der Temperatur und ein Thermoelement mit Drehspulinstrument zur Temperaturanzeige,
so wird eine solche Anlage verhältnismäßig teuer, weil normalerweise zu dem Thermoelement
noch eine besondere Schutzarmatur benötigt wird.
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Es sind bereits Stabausdehnungsmegler bekanntgeworden, bei denen das
aus einem Werkstoff hoher Dehnung bestehende Ausdehnungsrohr und,ein zentraler Stab
mit geringer Ausdehnung, an ihrem unteren Ende miteinander verbunden, gleichzeitig
als Schenkel eines Thermoelementes dienen.
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Eine solche Anordnung hat jedoch mehrere Nachteile. Die speziell geeigneten
Metalle für Theinn.oelemente sind .nicht zu gleicher Zeit vorteilhafte Ausdehnungslegierungen.
Für den hohen Temperaturbereich
verwendet man für das äußere Fühlrohr
hauptsächlich Chronistahllegierungen, während der zentral angeordnete Stab geringer
Ausdehnung ein Keramik- oder Quarzstab ist. Der geeignete Werkstoff für Thermoelemente
bei hohen TemperatuTeen hingegen ist Platin und Platin-Rhodium. Eine zweckmäßige
Kombination läßt sich hier des- -wegen nicht denken, weil der Isolierstoff Quarz
gegen Chromstahl kein Themoelement darstellt und .es andererseits aus Gründen der
Ausdehnung, der Festigkeit und des Preises unmöglich ist, Stabregler aus Platin
Lund Platin-Rhodium herzustellen, wie überhaupt der hohe Preis der sehr rein erschmolzenen
Thermoelementlegierungen verbietet, massive Stabregler daraus anzufertigen. Darüber
hinaus ist es zweckmäßig, eine elektrische Isolation zwischen Stabausdehnungsregler
und- elektrischen Fermneße;nrichtungen schon deswegen herbeizuführen, damit die
empfindlichen Thermo- und Kreuzspulinstrurcnente - bei .eventuellen Körperschlüssen
nicht Starkstrom von dem Kontaktsystem eines beispielsweise elektrischen Stabthermostaten
erhalten. Bei einpolig mit Masse verbundenen Thermoleittmigen entstehen erfahrungsgemäß
große Meßunsicherheiten durch` vagabundierende Ströme und Ableitströme.
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Es sind ,außerdem Stähle bekannt, die bei guter Säurebeständigkeit
gleichzeitig eine hohe Ausidehnung und gute Festigkeitseigenschaften besitzen, nicht
aber empfehlenswexte Thermolegierungen darstellen.
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Die Erfindung verbindet in zweckmäßiger Weise mit dem dilatömetrischen
Regelgerät noch eine thermoelektrische Meßeinrichtung bzw. sieht den Einbau eines
Widerstandsthermonneters vor und liefert somit elektrische Meßwerte, die fernübertragen
werden können. Erfindungsgemäß sind die elektrischen Meßmittel" isoliert innerhalb
des Fühlrohries untergebracht. Das Fühlrohr dient nach ,der Erfindung gleichzeitig
als Schutzrohr für den elektrischen Fühler, welcher von diesem völlig umschlossen
wird. Das Thermometer bzw. die Widerstandswicklung wird erfindungsgemäß in oder
,auf einen in bekannter Weise .als Isolator .dienenden keramischen. Körper innerhalb
des Fühlrohres aufgebracht.
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Die Erfindtu@g sieht weiterhin vor, daß ,der keramische Isolierkörper
gleichzeitig die zentrale sich` wenig dehnende Komponente des Systems ist. Diese
Forderung kann von keramischen Stogen bestens erfüllt werden. Weiterhin sieht die:
Erfindung vor, daß in dem Kopf, in dem das Steuersystem untergebracht ist, ein zusätzlicher
Regelkontakt zur Konstanthaltung der Kaltlötstellentemperatur untergebracht ist.
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Die in den Unteransprüchen enthaltenen Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes
genießen nur in Verbindung mit dem Hauptanspruch Schutz.
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In Fig. i ist der Aufbau nähen- erläutert. In einem Metallrohr i befindet
sich beispielsweise ein keramischer Stab 2, der mit zwei längs durchgehenden Kanälen
3 und q. versehen ist. Durch diese beiden Kanäle sind die Drähte 5 des Thennoielementes
hirndurchgeführt. Seine Löt- oder Schweißstelle i 3 befindet sich am unteren Ende
des keramischen Zweikanalrohnes. Umerstere isoliert aufzunehmen, kann das Zweikanalrohr
von der unteren Seite eingeschlitzt oder quer durchbohrt sein. In dem Gehäuse 6
kann ein beliebiges Kontakt- oder stetige Werte beliebiger Dimension und physikalischer
Art lieferndes System 7 untergebracht .sein. Die Anschlußenden des Thermoelementes
können über die-Klemmen 8 - und 9 an Ausgleichs- oder Meßleitungen angeschlossen
werden. Die Ablesestellle kann -in einiger Entfernung in üblicher Weise gelegt sein.
Es ist auch denkbar, daß an oder in dem Gehäuse 6 ein Millivoltmeter i o neingebaut
ist, das eine unmittelbare Ablesung der Temperatur an dem Wärmefühler gestattet.
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Zweckmäßig kann in diesem Falle oder bei. Fortleitung der Thermospannungdurch
Kupferdrähte in bekannter Weise eine kleine, beispielsweise bimetallisch - regulierte
Zusatzheizung i i .eingebaut werden, um die Temperatur der Kaltlötstelle konstant
zu halten. Der Bimetallthermostat der Zusatzheizung ist mit 12 bezeichnet.
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Setzt man das Fühlrohr der Wärme .aus, so dehnt sich ersteres und
steuert über den sich nur gering dehnenden Keramikstab 2 das Kontaktsystem 7. Unmittelbar
über ein Relais, Motorenventil od. dgl. wird die Temperatur konstant gehalten. Gleichzeitig
entsteht an der Lötstelle 13 des Thermoelementes eine Thermo-EMK gegenüber den kälteren
Klemmen. 8 und 9. Diese Thermospannung kann über die Klemmen 8 und 9 zu einem @entfernten
Anzeigegerät oder innerhalb des Gehäuses 6 an ein Meßinstrument i o weitengeleitet
und dort angezeigt- werden. Dein zusätzlich eingebaute Hilfstheranostat i I hält
die Temperatur an der Kaltlötstelle konstant.
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Eine weitere Ausführungsform zeigt die Fig.2. An Stelle des Thermoelementes
ist innerhalb und isoliert von dem Stabregler ein Widerstandsthermometer untergebracht.
Das Fühlrohr i umschließt dien sich nur wenig ausdehnenden, keramischen Stab 2,
der mit einer Eindrehung und zwei Längsbohruingen oder Nuten versehen isst. Die
Widerstandswicklung i q. liegt in der Eindrehung, während die Zuleitungen 5 durch
die- Längsbohrungen oder Nuten 3, q. geführt sind.
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Beim Betrieb dies Thermostaten vollzieht sich die Widerstaiidsändarvng
in Abhängigkeit von der Temperatur des Fühlrohres bzw. des umgebenden Mediums elektrisch
isöhext und 'ohne jede gegenseifige Beeinflusslmg.
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Zum Zwecke der Kornp,ensierung kann in bekannter W_ eise nur ein Teil
des Fühlrohres mit einem sich wenig dehnenden, vorzugsweise keramischen Stab ausgefüllt
sein, während, der übrige, dem Steuersystem benachbarte Teil des Stabes aus demselben
Werkstoff bestehen kann' wie das Fühlrohr.