DE973053C - Schaltvorrichtung fuer Regel- und Signalgeraete mit Quecksilberschaltroehren - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 19. NOVEMBER 1959

p 45953VIIIb I si c D

sind als Erfinder genannt worden

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für Regel- und Signalgeräte zum Regeln und Messen von Temperaturen oder anderen Vorgängen unter Verwendung von Quecksilberschaltröhren, die mit einem mechanisch bewegten Fallbügel od. dgl. in Abhängigkeit von der Einstellung eines Meßwerkzeigers in eine von mehreren Stellungen gekippt werden.

Es ist bei derartigen Schalteinrichtungen bekannt, die Quecksilberschaltröhre während der Abtastpause des Fallbügels gegen Kippbewegungen durch eine lösbare Sperre zu sichern.

Bei einer bekannten Ausführung wird eine mit der Quecksilberschaltröhre verbundene gezahnte Steuerscheibe durch einen federnden Sperrhebel arretiert, der von einer auf der Steuerwelle sitzenden Nockenscheibe gegen die Federkraft ausgehoben wird. Eine solche Ausführung hat den Nachteil eines verhältnismäßig großen Kraftbedarfs infolge von belasteten Reibungsstellen, die einer Schmierung bedürfen.

Bei einer anderen bekannten Ausführung einer solchen Schalteinrichtung erfolgt die Arretierung der Quecksilberschaltröhre durch ein kompliziertes Hebelsystem, das von einem mit der Steuerwelle umlaufenden Sperrglied gesteuert wird. Diese bekannte Ausführung hat zusätzlich den Nachteil eines verhältnismäßig komplizierten und teueren Aufbaues.

Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu vermeiden und Regel- und Signalgeräte der oben bezeichneten Art so auzugestalten, daß sie nur eine kleine Antriebskraft benötigen und keiner Schmierung bzw. Wartung bedürfen, so daß sie in einem

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plombierten Gehäuse unter Verschluß gehalten werden können.

Dieses Ziel wird unter Verwendung eines mit der Steuerwelle umlaufenden Sperrgliedes erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine durch den Fallbügel über einen Schaltbolzen gegen, die Wirkung eines Kraftspeichers verschwenkbare, auf der Kippachse der Quecksilberschaltröhren angeordnete Kulisse Anschläge aufweist, die an dem mit seiner

ίο Ebene senkrecht zur Kulissenebene liegenden segmentartigen Sperrglied zur Anlage kommen, wobei der Randausschnitt des Sperrsegmentes in bezug auf die Hubbewegungen des Fallbügels nach Lage und Größe so abgestimmt ist, daß die während der Abtastbewegung des Fallbügels jeweils freigegebene Kulisse gegen den Schaltbolzen des Fallbügels geschwenkt und durch das in seiner Größe entsprechend bemessene Sperrsegment in dieser Stellung bis zu der nächsten Freigabe festgehalten wird, und wobei die Anschläge der Kulisse so angeordnet und gestaltet sind, daß die Ouecksilberschaltröhren stets zwangläufig in die zur Herstellung der Kontakte erforderliche Kipplage übergeführt und festgehalten werden und das Ineinandergreifen der Schaltkulissenteile zur Vermeidung von Fehlschaltungen durch eine konische Formgebung der Anschläge und entsprechende Ausbildung des Sperrsegmentes erleichtert und gesichert wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung läßt sieh der Vorteil erreichen, daß die Schaltung der Quecksilberschaltröhren von der einen in die andere Endstellung je nach der gestellten Aufgabe zwangläufig mit oder ohne Verzögerung oder in Abhängigkeit von der Zeigerstellung in einer Zwischenoder Mittelstellung erfolgt, wobei dann die Schaltröhren in jeder wirksamen Schaltstellung so lange festgehalten werden, bis ein ordnungsgemäßer Kontakt zustande gekommen ist. Hierbei kann die Verzögerung in jeder Kontaktstellung zeitlich so bemessen werden, daß die normale Zeit von etwa 4 bis 5 Sekunden, die erfahrungsgemäß bei der Betätigung eines Schalters, beispielsweise eines Stern-Dreieck-Schalters, benötigt wird, zwangläufig verbraucht werden muß, so daß Fehlschaltungen mit Sicherheit vermieden werden.

Der Gegenstand der Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, und zwar zeigen die

Fig. ι bis 3 die gemäß der Erfindung ausgebildete Schaltvorrichtung eines Einfachreglers für Stern-Dreieck-Schaltung in den drei vorgesehenen Schaltstellungen, während

Fig. 4 eine Schaltvorrichtung für einen Zweifachregier darstellt.

An dem Vorderteil eines Fallbügels 1, der von der durch eine Kraftquelle angetriebenen Kurvenscheibe 2 periodisch vertikal bewegt wird, ist ein gleichzeitig mit dem Träger 3 des Sollwertanzeigers2i horizontal längs des Bügels verstellbares Schloß 4 mit daran befestigtem Stufenblech 5, das zwei Nasen 6 und 7 hat, angebracht. Der Meßwerkanzeiger 8 kann nun drei Stellungen, denen je eine Stellung der Quecksilberschaltröhre9 entspricht, einnehmen.

In der ersten Stellung stehe der Meßwerkzeiger 8 links von dem Stufenblech 5. Dann wird die durch sein Eigengewicht bewirkte Abwärtsbewegung des von der Kurvenscheibe 2 vorher angehobenen Fallbügels ι durch den Meßwerkzeiger 8 nicht gehemmt, und das Gewicht des Fallbügels kippt durch den Druck des an dem Fallbügel 1 angebrachten Schaltbolzens 10 auf die Schaltfläche 12 der Schaltkulisse 11 die Schaltröhre 9 in die Einschal tstellung nach links gemäß Fig. 1. In dieser Lage wird die Schaltröhre mittels einer im folgenden erläuterten formschlüssigen Arretierung festgehalten.

In der zweiten Stellung stehe der Meßwerkzeiger 8 unterhalb der Nase 6 des Stufenbleches 5. Jetzt begrenzt der Meßwerkzeiger gemäß Fig. 2 den niedergehenden Fallbügel so weit, daß das an der Schaltkulisse 11 angebrachte Gewicht 13 die Schaltröhre 9 in ihre Mittelstellung kippt, wobei die an dem Schaltbolzen 10 anliegende Fläche 12 der Schaltkulisse 11 die Kippbewegung der mit der Kulisse starr verbundenen Schaltröhre 9 zunächst begrenzt. Bei der nächsten Aufwärtsbewegung des Fallbügels 1 würde das Gewicht 13 an der Schaltkulisse 11 die Schaltröhre 9 in die Schaltstellung nach rechts gemäß Fig. 3 kippen. Das darf nicht geschehen, und es muß überhaupt die jeweilige Stellung der Schaltröhre bis zu der nächsten Abtastung der Zeigerstellung durch den Fallbügel festgehalten werden. Die Arretierung geschieht durch die Schaltkulisse 11. Diese ist kraftschlüssig mit der Schaltröhre 9 verbunden, und ihre Drehachse steht im vorliegenden Fall rechtwinklig zu der von der Kraftquelle angetriebenen Steuerwelle 14. Ein auf dieser Steuerwelle 14 befindliches entsprechend gestaltetes Sperrsegment 15 arretiert die Kulissenscheibe durch Einwirkung auf Anschläge für die Zeitdauer bis zu der nächsten Abtastung der Zeigerstellung durch den Fallbügel. Zweckmäßig befestigt man an der Kulissenscheibe als Anschläge zwei Rollen 16 und läßt dazwischen den Abschnitt des Sperrsegmentes 15 für die Zeit rotieren, während welcher die Stellung der Schaltröhre 9 sich nicht ändern darf. Dabei sind die Anschlagrollen 16 anzuspitzen, und es ist der Scheibe des Sperrsegmentes 15 eine Schneide zu geben, damit sie unter allen Umständen zwangläufig zwischen die Rollen läuft.

In der dritten Stellung stehe der Meßwerkzeiger 8 rechts unter der Nase 7 des Stufenbleches 5, jetzt begrenzt der Meßwerkzeiger gemäß Fig. 3 den niedergehenden Fallbügel so weit, daß das Gewicht 13 an der Schaltkulisse 11 die Schaltröhre 9 in ihre rechte Endstellung kippt. In dieser Stellung wird die Schaltröhre bis zu der nächsten Zeigerabtastung von der Kulissenschaltung festgehalten, und es läuft zu diesem Zweck die Scheibe 15 rechts von der rechten Rolle 16.

Neben der einen Aufgabe, die Schaltröhre in ihrer jeweiligen Lage bis zu der nächsten Zeigerabtastung festzuhalten, hat die Kulissenschaltung

die weitere Aufgabe, die Schaltröhre in einen bestimmten genauen Kippwinkel zu zwingen. Das besorgt das Sperrsegment 15, indem dasselbe entsprechend der jeweiligen Stellung der Schaltröhre entweder links von der linken Rolle oder zwischen beiden Rollen 16 oder rechts von der rechten Rolle rotiert, wobei die Abmessungen von Sperrsegment 15 und Rollen 16 so getroffen sind, daß sich der erforderliche Kippwinkel dadurch zwangläufig ergibt.

Bai manchen Regelschaltungen, z. B. bei der Stern-Dreieck-Schaltung, muß verhindert werden, daß von der Stellung »Aus« unmittelbar auf »Dreieck« geschaltet und die Stellung »Stern« ausgelassen wird und umgekehrt. Hierfür sind bei den meisten bekannten Reglern mehr oder weniger komplizierte Verklinkungsanordnungen vorgesehen, die für die Dauer einer normalen Abtastperiode des Fallbügels zwangläufig die Mittelstellung, im herangezogenen Beispiel also die Stellung »Stern«, einschalten.

Bei der Schaltvorrichtung nach der Erfindung wird ein grundsätzlich anderer Weg eingeschlagen, und zwar wird die Mittelstellung, im Beispiel die Stellung »Stern«, zwangläufig nur für etwa 4 bis 5 Sekunden, also für die normale Zeit bei der Betätigung eines Stern-Dreieck-Schalters eingeschaltet. Zu diesem Zweck ist im vorliegenden Beispiel auf der Kulissenscheibe 11 noch eine dünne Sperrscheibe befestigt. Bewegt sich nun der Meßwerkzeiger aus seiner ersten Stellung links von dem Stufenblech 5 direkt ganz nach rechts unter die Nase 7 in die dritte Stellung, ohne unter der Nase 6 zu verweilen, dann würde die Schaltröhre aus ihrer linken Kipplage, die der Schaltung »Dreieck« entspricht, direkt in die rechte Kipplage entsprechend der Schaltung »Aus« kippen, ohne in ihrer der Schaltung »Stern« entsprechenden Mittellage zu verweilen oder umgekehrt, wenn sich der Zeiger aus der Stellung unter der Nase 7 direkt in eine Lage links von dem Stufenblech 5 bewegt. Das vermeidet das dünne Stahlplättchen 17 als Sperrscheibe in Verbindung mit dem rotierenden Sperrsegment 15, indem letzteres für etwa 5 Sekunden das direkte Weiterkippen der mit der Schaltröhre 9 kraftschlüssig verbundenen Kulisse 11 über die Mittelstellung hinaus dadurch verhindert, daß das Sperrsegment 15 für diese Zeit seitlich an den in radialer Richtung zur Schaltkulisse 11 liegenden Teilflächen des Stahlplättchens 17 abläuft.

An dem Stahlplättchen 17 ist noch nach rechts oben in der Richtung auf die Außenkante der rechten Rolle 16 eine Fläche 18 abgebogen. An der rechten Seite dieser Fläche 18 des Stahlplättchens 17 gleitet das Sperrsegment 15 entlang und bewirkt so eine verzögerte Umschaltung der Kulissenscheibe 11 aus der Stellung rechts von der rechten Rolle 16 in die Mittelstellung zwischen den beiden Rollen 16. Dadurch wird erreicht, daß sich auch der FaIlbügel, der mit dem Bolzen 10 auf der Fläche 12 der Schaltkulisse 11 aufliegt, verzögert nach abwärts bewegen muß und keinen Schlag auf den Meßwerkzeiger 8 ausüben kann. Das ist wichtig zur Vermeidung von Beschädigungen der empfindlichen Lagerung des Meßwerkes.

Die Antriebskraftquelle des Reglers, vorzugsweise ein Synchronmotor der kleinsten Ausführung, hat als Hauptarbeit über die Kurvenscheibe 2 den Fallbügel 1 zu heben. In der übrigen Zeit hat er nur die geringe Arbeit für die Überwindung der Reibung zu leisten. Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung hebt der Motor in dieser Zeit zusätzlich noch ein an der Welle 14 angebrachtes umlaufendes Gewicht 19 hoch, welches beim Niedergehen als Kraftspeicher den Motor bei seiner Arbeit für das Hochheben der Kurvenscheibe 2 unterstützt.

Wie Versuche an einem Kleinregler gemäß der Erfindung gezeigt haben, wurde für eine Ausführung mit zwei Quecksilberschaltröhren ein Drehmoment von nur 22 cmg als von dem Antriebsmotor zu leistende Arbeit gemessen. Im Gegensatz hierzu benötigen andere Regler der seither bekannten Bauart ein um ein vielfaches größeres Drehmoment.

In Fig. 4 ist als weiteres Ausführungsbeispiel die Schalt- und Steuervorrichtung eines Zweifachreglers dargestellt, welcher beispielsweise zur Temperaturreglung von zweiteiligen Matrizen an Pressen aller Art, beispielsweise Bakelitpressen, Vulkanisierpressen u. dgl., angewandt werden kann und der für die beiden Meßstellen ein gemeinsames Meßwerk mit Nullstellung in dem mittleren Bereich des Skalenblattes und eine Skaleneinteilung, welche sich von der Nullstellung aus nach links und rechts erstreckt, aufweist.

Bei dieser Ausführung sind für die Abtastung der Zeigerstellungen zwei Träger der aus Fig. 1 bis 3 ersichtlichen, in Fig. 4 nicht dargestellten Art mit je einem Sollwertzeiger 21 und je einem Schloß 4 mit daran befestigten Stufenblechen 5 vorgesehen, die je nach Bedarf eine oder mehrere Nasen 6 und 7 haben und die horizontale Einstellung zweier Sollwerte ermöglichen. Dabei können die beiden Schlösser 4 mit ihren Stufenblechen 5 horizontal auf dem Fallbügel verschiebbar oder in anderer geeigneter Weise angeordnet sein.

Die Schalt- und Steuereinrichtung des Zweifachreglers gemäß Fig. 4 besteht aus zwei Kulissenscheiben 11 und 11 α, von denen die Kulissenscheiben über die Welle 20 mit der Schaltröhre 9, die Kulissenscheibe 11 α durch eine auf der Welle 20 gelagerte Hohlwelle 22 mit der Schaltröhre ga fest verbunden ist. Zwischen den beiden Kulissenscheiben 11 und na rotiert das Sperrsegment 15, welches auf der Welle 14 exzentrisch befestigt ist, so daß durch die exzentrische Anordnung des rotierenden Sperrsegmentes 15 die beiden Kulissenscheiben mit den Schaltröhren seitlich hin und und her bewegt werden. Ferner sind zwei mit dem Fallbügel 1 fest verbundene Schaltbolzen 10 und

10 a vorhanden, welche abwechselnd auf die Flächen 12 und 12 a der seitlich bewegten Kulissenscheiben

11 und 11 α einwirken.

Die Kurvenscheibe 2 ist so gestaltet, daß der Fallbügel 1 bei einer Umdrehung der Antriebs-

welle zweimal gehoben und somit zweimal die Zeigerstellung abgetastet wird.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 4 sind also zwei Meßstellen vorhanden, für welche zwei Sollwertanzeigevorrichtungen und ein Skalenblatt mit zwei Skalenteilungen vorgesehen sind, die abwechselnd mit dem Meßwerkzeiger zusammenwirken. Die drei bei der Ausführung nach Fig. 1 bis 3 beschriebenen Schaltmöglichkeiten können in derselben Weise ausgeführt werden, wobei in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung des Meßwerkzeigers die Schaltröhren 9 und 9 α abwechselnd in die einzelnen Kontaktstellungen geschaltet werden.

Der Regler gemäß der Erfindung kann so ausgestaltet werden, daß derselbe lediglich als Kontaktinstrument mit Dauer- oder Impulskontakt arbeitet und als Einzelüberwachungsgerät oder mit einem eingebauten Meßstellenumschalter für zwei oder mehr Meßstellen, beispielsweise sechs oder zwölf Meßstellen, eine entsprechende Anzahl von Meßstellen überwacht, wobei ein elektrischer Vorgang, beispielsweise ein akustisches oder optisches Signal oder eine Abschaltung einer Heizung od. dgl. dann erfolgt, wenn eine von dem Meßwerkzeiger abgetastete Meßstelle den für ihre Meßgröße eingestellten Grenzwert überschritten hat.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Schaltvorrichtung für Regel- und Signalgeräte mit Quecksilberschaltröhren, die durch einen mechanisch bewegten Fallbügel in Abhängigkeit von der Einstellung eines Meßwerkzeigers in eine von mehreren Stellungen gekippt und während der Abtastpause des Fallbügels gegen Kippbewegungen durch ein mit der Steuerwelle umlaufendes Sperrglied gesichert werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch den Fallbügel (1) über einen Schaltbolzen (10) gegen die Wirkung eines Kraftspeichers (13) verschwenkbare, auf der Kippachse (20) der Quecksilberschaltröhren (9) angeordnete Kulisse (11) Anschläge (16) aufweist, die an dem mit seiner Ebene senkrecht zur Kulissenebene

   +5 liegenden segmentartigen Sperrglied (15) zur Anlage kommen, wobei der Randausschnitt des Sperrsegmentes (15) in bezug auf die Hubbewegungen des Fallbügels (1) nach Lage und Größe so abgestimmt ist, daß die während der Abtastbewegung des Fallbügels jeweils freigegebene Kulisse (11) gegen den Schaltbolzen (10) des Fallbügels (1) geschwenkt und durch das in seiner Größe entsprechend bemessene Sperrsegment (15) in dieser Stellung bis zu der nächsten Freigabe festgehalten wird, und wobei die Anschläge (16) der Kulisse (11) so angeordnet und gestaltet sind, daß die Quecksilberschaltröhren stets zwangläufig in die zur Herstellung der Kontakte erforderliche Kipplage übergeführt und festgehalten Averden und das

   Ineinandergreifen der Schaltkulissenteile (15, 16) zur Vermeidung von Fehlschaltungen durch eine konische Formgebung der Anschläge (16) und entsprechende Ausbildung des Sperrsegmentes (15) erleichtert und gesichert wird.
2. 2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Steuerwelle (14) ein mit dieser umlaufendes Gegengewicht (19) angebracht ist, welches die aufzuwendende Antriebskraft im Zeitpunkt der größten Arbeitsleistung unterstützt.
3. 3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung des Gerätes als Regler für drei Schaltstufen eine an der Schaltkulisse (11) bei den Anschlägen (16) angebrachte, der Schaltstufe II zugeordnete, mit einer schrägen Fläche (18) versehene Sperrscheibe (17) gegen das rotierende Sperrsegment (15) geschwenkt wird, so daß dieses seitlich an den in radialer Richtung zur Schaltkulisse (11) liegenden Teilflächen der Sperrscheibe (17) abläuft, für diese Zeit die Schwenkbewegung der Schaltkulisse (11) und der Quecksilberschaltröhren (9) hemmt und für eine durch die Formgebung der Sperrscheibe

   (17) festgelegte Dauer zum Verweilen in der der Schaltstufe II entsprechenden Mittelstellung zwingt und so ein direktes Durchschalten der Schaltröhren aus der einen, der Schaltstufe I entsprechenden Endstellung in die andere, der Schaltstufe III entsprechenden Endstellung und umgekehrt verhindert, wobei das Sperrsegment (15), wenn es rechts an der schrägen Fläche

   (18) abläuft, die Schwenkbewegung der Kulisse (11) aus der Stellung rechts von dem rechten Anschlag (16) in die Mittelstellung zwischen den beiden Anschlägen (16) und damit die Abwärtsbewegung des Fallbügels verlangsamt.
4. 4. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung des Gerätes als Zweifachregler zur getrennten Steuerung der Schaltröhren (9, ga) zwei parallel zueinander angeordnete Schaltkulissen (11, 11 α) vorgesehen sind, die abwechselnd an die Steuerwelle (14) gekuppelt werden, daß das von der Steuerwelle (14) angetriebene Sperrsegment (15) exzentrisch angeordnet ist und daß die Schaltkulissen (11, 11 a) zusammen mit einer Kippachsenwelle (20) und einer Hohlwelle (22) sowie den zugehörigen Schaltröhren (9, 9 a) parallel zueinander verschiebbar sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 646467;

   Arohiv für Technisches Messen, ATM J 062-3, Mai 1933;

   Druckschrift der Firma Siemens & Halske, »Kleinregler NZ«, Anweisung für Einbau und Bedienung, CaI. Anw. 10. 1. 0847.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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