DE348537C

DE348537C - Selbsttaetige elektrische Regelungsvorrichtung

Info

Publication number: DE348537C
Application number: DE1920348537D
Authority: DE
Original assignee: Leeds and Northrup Co
Current assignee: Leeds and Northrup Co
Priority date: 1917-08-01
Filing date: 1920-02-24
Publication date: 1922-02-10
Also published as: GB118272A; US1332182A

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, die vorzugsweise zum Regeln der Temperatur eines Ofens o. dgl. dienen soll, die aber auch ganz allgemein zur Konstanthaltung eines elektrischen, thermischen, chemischen oder phy-

- sikalischen Zustandes verwendet werden kann.

Bei den bisher gebräuchlichen Verfahren zur

Regelung z. B. der Temperatur eines Ofens ist es stets der Fall, daß die eine Temperaturänderung anzeigende Angabe des Thermometers oder Pyrometers je nach der Wärmekapazität des Ofens und seines Inhalts mehr oder weniger zeitlich hinter einer Änderung in der Wärmezufuhr zurückbleibt. Hieraus folgt, daß eine Regelungsvorrichtung für die Wärmezufuhr, die unmittelbar von dem Temperaturwechsel des Thermometers oder Pyrometers abhängt, gegenüber einer Änderung in der Wärmezufuhr zu dem Ofen verzögert wirkt und auch dann, wenn der Ofen bereits die beabsichtigte Temperatur nahezu erreicht hat, noch eine Wärmezufuhr in zu großer Menge und für zu. lange Zeit zuläßt. Die Wärmezufuhr wird erst vermindert, wenn das Thermometer oder Pyrometer die Temperatur anzeigt, bei der der Ofen arbeiten soll. Die Temperatur im Ofen steigt dann aber noch längere Zeit weiter an. Fällt dann die Temperatur wieder, so tritt ebenfalls wieder eine Verzögerung bis zum Einsetzen der Regelung ein, und die Temperatur des Ofens sinkt zu tief. Dieses Spiel wiederholt sich, so daß die Öfentemperatur andauernd zwischen zu hohen und zu niedrigen Graden hin und her pendelt.

Mittels der Vorrichtung nach der Erfindung wird dieser Fehler in der Regelung und das Pendeln der Ofentemperatur ausgeschaltet und der Ofen in bestimmter Zeit auf seine normale Temperatur gebracht, indem zunächst die Wärmezufuhr auf einen Betrag gesteigert wird, der bei dauerndem Anhalten den Ofen weit über seine normale Temperatur erwärmen würde, und dann die Wärmezufuhr vermindert wird, sobald der Ofen auf diese Wärmezufuhr anspricht und so fort, bis beim Erreichen der normalen Ofentemperatur die Wärmezufuhr gerade zur Aufrechterhaltung der normalen Ofentemperatur ausreicht

Zunächst wird also dem Ofen eine sehr große Energiemenge zugeführt und der Betrag dann allmählich vermindert in dem Maße, in dem sich der Ofen seiner normalen Temperatur nähert. Kommt 4er Ofen einmal über seine

Normaltemperatur, so wird in gleicher Weise, aber umgekehrt, verfahren und der Temperaturabfall so geregelt, daß m bestimmter Zeit die Normaltemperatur erreicht und der Ofen dann auf dieser gehalten wird.

Die Vorrichtung nach der Erfindung umfaßt eine Vorrichtung, die zunächst, wenn der Ofen noch weit von seiner Normaltemperatur entfernt ist, große Energiemengen in den Ofen ίο gelangen läßt und diese selbsttätig allmählich vermindert oder ihre Richtung umkehrt, wenn der Ofen sich seiner Normaltemperatur nähert. Diese Vorrichtung wird von einem Zeitregler beeinflußt, wodurch der Ofen in bestimmter Zeit zur Rückkehr auf seine Normaltemperatur gebracht wird. Der Zeitregler bestimmt nicht nur die Gesamtzeit, innerhalb deren die Normaltemperatur wiederhergestellt wird, sondern auch die Geschwindigkeit, mit der die Wiederherstellung innerhalb einzelner Zeitabschnitte erfolgt. Diese Geschwindigkeit kann in allen Abschnitten die gleiche sein oder auch größer, wenn der Ofen noch weit von seiner Normaltemperatur entfernt ist, und um so kleiner werden, je mehr er sich der Normaltemperatur nähert.

Ein Ausführungsbeispiel eines im Sinne dieser Erfindung wirkenden Reglers ist in den Zeichnungen dargestellt.

Abb. ι ist die Vorderansicht eines Teils der Vorrichtung,

Abb. 2 derselbe Teil von der Rückseite, Abb. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht dieses Teils.

Abb. 4 zeigt die Gesamtanordnung in schematischer Darstellung.
Abb. 5 ist eine Einzelheit. Die Anordnung und Wirkungsweise einzelner Teile des Apparats lehnt sich an eine bereits bekannte Anordnung an (amerikanisches Patent 1125699).

- Ein elektrischer oder sonstiger Motor M versetzt eine Welle 5 in gleichförmige Umdrehungen, die mittels einer Schnecke 6 und eines Schneckenrades 7 eine an einem Gestell 3 gelagerte Welle 8 antreibt. Eine an diesem Gestell vorspringende Konsole 4 dient als Träger für den Motor M. Zwei auf dem Gestell befestigte Körnerspitzen 20 tragen einen schwingbaren Arm 21. Auf dessen Rückseite ist mittels eines Winkels 25 (Abb. 3) der Drehzapfen 26 eines schwingbaren Querarms 27 gelagert. An seinen beiden Enden ist der Querarm mit Metallschuhen 28 versehen, die mit Reibung an dem vorspringenden Rande 29 einer drehbaren Scheibe 30 angreifen. Die Welle 31 der letzteren ist in dem Gestell 3 konachsial zum Drehzapfen 26 gelagert. Auf der Welle 8 sitzt ein Exzenter 32, das periodisch den Arm 21 gegen die Wirkung einer Feder 23 anhebt und dabei jedesmal die Schuhe28 von dem Rande29 der Scheibeso entfernt. Hat sich das Exzenter 32 um einen bestimmten Winkel weitergedreht, so drückt die Feder 23 die Schuhe 28 wieder an den Rand der Scheibe an. Auf der Welle 8 sitzt ein zweites Exzenter 33, das unmittelbar nach dem Anheben der Schuhe 28 durch das Exzenter 32 unter den umgebogenen Teil 34 (Abb. 4) eines Armes 35 faßt, der von einem um die Achse 38 am Gestell 3 schwingbar gelagerten Bügel 37 nach unten geht. Auf diesem Bügel ist eine Platte 40 befestigt, deren obere Kante 41 von der Mitte nach den Seiten zu ansteigt. Unmittelbar über dieser Kante spielt der Zeiger eines Meßinstruments, im vorliegenden Falle eines Galvanometers, mit der Spule 39. Zu beiden Seiten trägt die Platte 40 Vorsprünge 43 zur Begrenzung der Ausschläge des Zeigers 42. Unmittelbar über dem Zeiger 42 befinden sich die in der Ruhestellung wagerecht gerichteten Unterkanten 44 von zwei Winkelhebeln 45, die mittels Spitzen 46 an einem Winkel 47 (Abb. 3) schwingbar gelagert sind. Die Winkelhebel 45 sind gegeneinander gerichtet und lassen zwischen sich so viel Zwischenraum, daß der Zeiger 42 in seiner Nullstellung hindurchtreten kann. In der Ruhestellung schwingt der Zeiger 42 frei zwischen der Kante 41 der Platte 40 und den Unterkanten der Winkelhebel 45. Die nach unten gehenden Arme 48 der letzteren werden durch eine Feder 49 gegeneinandergezogen. Sie legen sich gegen zwei Stifte 50, 50 eines an dem Querarm 27 fest angebrachten dreieckigen Blechs 51.

An beiden Enden des Querarms 27 sitzen vorspringende metallische Haken 57, 57, die gegen den Arm selbst isoliert sind, aber mit den Schuhen 28 in leitender Verbindung stehen. Über denselben befinden sich auf der WeUe 8 in der gleichen Winkelstellung zwei gleiche schneckenförmige Exzenter 58, 58. Die Haken 57 sind durch die Scheibe 30 miteinander und mit einem auf letzterer schleifenden Kontakt 52 leitend verbunden. Die Scheibe 30 ist von dem übrigen Apparat in geeigneter Weise 10s isoliert. Die Exzenter 58, 58 sind gegen ihre Welle 8 isoliert, dagegen schleifen auf ihnen Kontakte 53, 53, durch die sie mit später zu beschreibenden Teilen der Vorrichtung dauernd in Verbindung stehen. Schließlich befindet sich auf der Welle 8 noch ein Exzenter 54, da?, zwei Kontaktfedern 55 und 56 periodisch gegeneinanderdrückt.

Auf der Welle 31 der Scheibe 30 sitzt eine Scheibe 122 aus Holz oder sonstigem Isolierstoff, um deren Umfang ein Widerstandsdraht 22, der gegebenenfalls schraubenförmig gewickelt sein kann, gelegt ist. Auf diesem schleift ein Kontakt 123, der an einer isoliert am Gestell 3 befestigten Feder 124 (Abb. 2) iao sitzt.

Eine Schnecke 59 auf der Welle 8 greift in ein

Schneckenrad 60 auf einer Welle 61, auf der wiederum eine in ein Schneckenrad 63 auf einer Welle 64 greifende Schnecke 62 sitzt. Auf der Welle 64 ist eine undrehbar mit ihr verbundene Muffe 65 verschiebbar, die ein Reibrad 66 trägt. An beiden Enden der Muffe 65 sind Anker 67 von Elektromagneten befestigt; letztere bestehen aus Eisenkernen 68, 68 mit innenliegenden Wicklungen 69 bzw. 70. Zu beiden Seiten des Reibrades 66 befinden sich in einigem Abstand senkrecht zu seiner Ebene gerichtete Reibräder 71 und 72, deren Wellen 73 bzw. 74 schneckenförmig gestaltete Scheiben 75 bzw. 76 tragen. Die Reibräder 71 und 72 können auf ihren Wellen verschoben und an einer geeignet ausgewählten Stelle festgestellt werden. Hierdurch kann in noch zu beschreibender Weise die Geschwindigkeit mit der die Scheibe 122 in ihre Ruhestellung zurückgeführt wird, geändert werden. Auf jede der Schnecken 75, 76 ist ein Faden oder ein Draht 77 bzw. 78 gewickelt, der in dem Ausführungsbeispiel an dem am weitesten von der Welle entfernten Punkte beginnt und dort befestigt ist. Diese Fäden führen zu Stäben 79 bzw. 80, deren obere Enden 81 bzw. 82 rechtwinklig nach außen gebogen sind. Unter den umgebogenen Enden befinden sich Stifte 83 bzw. 84 auf einer Platte 85, die über einer Skala 87 auf der Scheibe 122 einen Zeiger 86 trägt.

Mittels einer Mutter 88 (Abb. 2, 3) kann die Platte 85 in beliebiger Winkelstellung zu ihrer Welle 31 und zur Scheibe 122 festgestellt werden.
Die umgebogenen Enden 81 und 82 liegen in Ruhestellung auf Kontakthebeln 89 bzw. 90, die bei 91 bzw. 92 schwingbar gelagert sind und Kontaktstücken 93 bzw. 94 gegenüberstehen und, wenn sie freigegeben werden, den Kontakt schließen. In der Ruhestellung halten die Enden 81 und 82 die Kontakte geöffnet.

Der eine Pol einer Batterie B ist durch eine Leitung 95 mit dem Kontaktstück 56 verbunden. Von der zugehörigen Kontaktfeder 55 führt eine Leitung 96 zu den Kontakthebeln 89 und 90. Vom Kontaktstück 93 geht eine Leitung 97 zu einem Pol der Magnetwicklung 69, von deren anderem Pol eine Leitung 98 zum zweiten Pol der Batterie B zurückführt. Ebenso ist das Kontaktstück 94 durch eine Leitung 99 mit dem einen Pol der Elektromagnetwicklung 70 und deren anderer Pol durch die Leitung 98 mit der Batterie B verbunden.

Eine Starkstromleitung 100, 101 liefert den Strom für den elektrischen Ofen F und einen Motor M₁. Von der Leitung 100 führt eine Abzweigung 102 zum Schleifkontakt 52. Der eine Kontakt 53 steht über eine Leitung 103 mit der in Reihe geschalteten Feldwicklung f des Motors M₁ in Verbindung, deren anderer Pol am Anker Λ liegt. Von dessen anderem Pol führt eine Leitung 104 zur Leitung 101. Der andere ■ Kontakt 53 ist durch eine Leitung 105 mit der anderen Feldwicklung f₁ verbunden, deren anderes Ende ebenfalls am Anker liegt. Die Feldwicklungen sind einander entgegengesetzt geschaltet, so daß sie, falls sie nicht gleichzeitig erregt werden, eine Drehung des Ankers in einem

ι oder anderen Sinne hervorrufen. Der Anker dreht eine Schraube 106, auf der eine Mutter 107 mit einem Schleifkontakt 108 sitzt. Letzterer ist mit der Leitung 108 verbunden und schleift auf einem Vorschaltwiderstand 109. Von die-

^: sem führt eine Leitung zum Heizwiderstand 110 des Ofens und von diesem eine Leitung zur Leitung 101.

Die Leitungen 95 und 98 könnten auch statt mit einer besonderen Batterie B mit den Leitungen 100 und 101 verbunden sein.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich die Galvanometerspule 39 in bekannter Weise in einer Schaltung zum Vergleichen von Spännungen. Sie könnte statt dessen aber auch mit irgend einer anderen Schaltung zum Messen von Größen, für die die vorliegende Regelungsvorrichtung in Betracht kommt, verbunden sein.

In dem Ausführungsbeispiel ist der zum Abgreifen der Spannung dienende Widerstand R mit einer Batterie E und einstellbaren Widerständen A₁ und i?₂ in Reihe geschaltet. Von einem im Ofen F befindlichen Thermoelement Γ führt einerseits eine Leitung in zum Schleifkontakt 123 und anderseits eine Leitung 112 zum Kontakt 113 eines Umschalters, dessen Hebel 114 mit der Galvanometerspule 39 verbunden ist. Vom anderen Pol des Galvanometers geht eine Leitung zum einen Ende des Widerstandsdrahtes R. Ein Normalelement S ist mit einem Pol zu dem zweiten Kontakt 115 des Umschalters und mit dem anderen Pol zu dem einen Ende des Widerstands A₂ geführt.

Zwecks genauer Einstellung der durch das Element E im Widerstand R zu erzeugenden Strömstärke wird der Widerstand R₁ so eingestellt, daß beim Einstellen des Umschalters 114 auf den Kontakt 115 die Galvanometerspule 39 keinen Ausschlag gibt und somit anzeigt, daß der Spannungsabfall im Widerstand R_% bei der durch das Element E hervorgebrachten Stromstärke der elektromotorischen Kraft des Normalelements S gleich und entgegengesetzt ist.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende :

Angenommen, die Temperatur im Ofen F soll auf 900 ° gehalten werden. Alsdann wird die Platte 85 in die Stellung zur Welle 31 und zur Scheibe 122 eingestellt und festgeklemmt, bei der der Zeiger 86 auf den Teilstrich 900 der Skale 87 zeigt.

Der Widerstandsdraht R ist so bemessen, daß bei der durch das Element E erzeugten Stromstärke der Spannungsabfall zwischen der Klemme

ii6 und dem über Teilstrich 900 stehenden Schleifkontakt 123 gleich ist der elektromotorischen Kraft des Thermoelements bei einer Ofentemperatur von 900 °. Infolgedessen fließt, wenn der Umschalter 114 auf den Kontakt 113 gestellt wird, kein Strom durch die Spule 39, der Zeiger 42 bleibt in seiner in den Zeichnungen dargestellten Nullstellung und tritt, wenn er periodisch durch den Bügel 37 angehoben wird, in den Zwischenraum zwischen den beiden Winkeln 45, 45. Alle Teile bleiben daher in Ruhestellung.

Angenommen, die Temperatur des Ofens fiele jetzt unter die Normaltemperatur, z. B. auf 700 °. Die elektromotorische Kraft des Thermoelements fällt dementsprechend auf einen geringeren Betrag als vorher und wird !deiner als der Spannungsabfall zwischen dem Schleifkontakt 123 und dem Pol 116 des Widerstandes R. Infolgedessen fließt ein Strom durch die Galvonometerspule 39, und der Zeiger 42 schlägt nach rechts aus (Abb. 1 und 4). Der Ausschlag ist um so größer, je größer der erwähnte Spannungsunterschied ist. Während der Zeiger 42 so zwischen der Oberkante 41 des Bleches 40 und der Unterkante 44 des rechtsseitigen Winkels 45 steht, schwenkt das Exzenter 32 auf der dauernd umlaufenden Welle 8 den Arm 21 um die Spitzen 20 und hebt dadurch die Schuhe 28 vom Rande 39 ab. Das Exzenter 33 hebt unmittelbar darauf, während die Schuhe 28 noch angehoben sind, den Bügel 37 mit dem daran befestigten Blech 40, wobei nun durch das Einklemmen des Zeigers 42 zwischen die Kante 41 und die Unterkante 44 des rechtsseitigen Winkels 45 letzterer um seinen Drehpunkt 46 geschwenkt wird und den rechtsseitigen Stift 50 nach links drückt. Hierdurch wird der Querarm 27 im Sinne des Uhrzeigers geschwenkt, und zwar ist sein Verdrehungswinkel proportional dem Ausschlag des Zeigers 42. Nunmehr gibt das Exzenter 33 den Bügel 37 und das Exzenter 32 den Arm 21 wieder frei, worauf letzterer unter dem Druck der Feder 23 in seine Ausgangsstellung zurückgeht und die Schuhe 28 an den Rand 29 der Scheibe 30 in der Winkelstellung, die der Ouerarm 27 angenommen hatte, andrückt. Hierauf erfaßt das linksseitige Exzenter 58 den Vorsprung 57 am Querarm 27 und So dreht letzteren nebst der Scheibe 30 und der Welle 31 der Richtung des Uhrzeigers entgegen, bis der Querarm wieder in seiner Ausgangsstellung steht. Durch die Berührung des Exzenters 58 mit dem Vorsprung 57 wird ein Strom zum Motor M₁ geschlossen, wobei der Hauptstrom durch die Feldwicklung f_x fließt, während die Wicklung /"stromlos bleibt. Der Anker A dreht infolgedessen die Schraube 106 so, daß sich die Mutter 107 nach rechts bewegt und einen Teil des Widerstandes 109 aus dem Stromkreis des Heizwiderstandes 110 ausschaltet. Die Stromstärke im letzteren und die Energiezufuhr zum Ofen F steigen und dessen Temperatur beginnt zuzunehmen. Die Berührung zwischen dem Exzenter 58 und seinem Kontakt 57 dauert so '■ lange, bis der Querarm 27 in seine wagerechte ■ Stellung zurückgekehrt ist. Daher hängt auch die Dauer des Kontakts und der Erregung des ■■ Motors Ai₁ von der Größe des Winkels ab, um" j den der Querarm 27 in seine Ruhestellung zu-; ; rückgedreht wurde. Dieser Winkel ist aber wiederum abhängig von der Größe des Ausschlags des Zeigers 42, und diese hängt ab von = dem Unterschied der Temperatur des Ofens F gegenüber seiner Normaltemperatur.

Das Zurückdrehen des Querarms 27 in seine^' Ruhestellung hat eine der Uhrzeigerrichtung entgegengesetzte Drehung der Scheibe 30 um den gleichen Winkel, um den der Ouerarm 27 durch den Winkel 48 verdreht wurde, zur Folge, Da die Scheibe 122 fest mit der Scheibe 30 verbunden ist, dreht sie sieh ebenfalls um einen gleichen Winkel der Uhrzeigerrichtung entgegen, wodurch der Schleifkontakt 123 und der Pol 116 des Widerstandes R einander genähert werden und der Widerstand zwischen beiden verringert wird. Hierdurch wird auch der Spannungsabfall zwischen diesen Punkten und damit der Strom durch die Spule 39 und der Ausschlag des Zeigers 42 verkleinert. Das Ergebnis ist, daß die Scheibe 122 in eine Stellung gedreht wird, bei der sich die Meßvorrichtung für die Temperatur, die der Ofen gerade besitzt, im Gleichgewicht befindet.

An dieser Drehung der Scheibe 122 nimmt auch die Platte 85 teil, so daß der Stift 84 nun in eine tiefere Stellung kommt, ohne den Kontakt 90, 94 zu beeinflussen, während anderseits der Stift 83 aufsteigt und den umgebogenen Teil 81 des Stabes 79 mitnimmt. Der Faden ^y wird hierdurch angezogen und die Schnecke 75 im Sinne der Uhrzeigerrichtunggedreht (Abb. 4). Offenbar ist die Strecke, um die der Stab 83 gehoben wird, und damit der Drehungswinkel der Schnecke 75, abhängig von dem Drehungswinkel der Scheibe 122 und damit von dem Unterschied der Temperatur des Ofens von seiner Normaltemperatur. Beim Ansteigen des Stiftes 83 und des umgebogenen Stabendes 81 dreht sich der Kontakthebel 89 infolge seines Gewichts im Sinne des Uhrzeigers um seinen Drehpunkt 91 und berührt das Kontaktstück 93. Infolgedessen wird während der Zeit, in der der Kontakt 55. 56 geschlossen ist, der Elektromagnet 69 erregt. Das Schließen des Kontakts 55, 56 durch das Exzenter 54 erfolgt stets zu der Zeit, in der die Schuhe 28 von dem Rande 29 abgehoben sind, so daß die nunmehr erfolgende Rückwirkung der umgebogenen Stabenden 81, 82 auf die Scheibe 123 nur stattfindet, während die Scheibe 30 sich frei drehen kann. Der Anker 67 wird von dem Magneten 69 nach rechts gezogen

(Abb. 4), zieht dabei die Muffe mit der Reibscheibe 66 nach rechts und bringt die Scheibe 66 in Berührung mit dem Reibrade 71. Hierdurch wird Exzenter 75 dem Uhrzeiger entgegen gedreht und zieht den Faden 77 und den Stab 79 mit seinem umgebogenen Teil 81 nach unten. Dieser trifft auf den Stift 83 und dreht die Scheibe 122 nun in der ihrer Verdrehung durch die Schuhe 28 und die Scheibe 30 entgegengesetzten Richtung.

Wie sich aus vorstehendem ergibt, verursacht der Ausschlag des Zeigers 42, wenn die Temperatur des Ofens sich unter der Normaltemperatur befindet, eine periodische Erregung desMotorsM_x und damit eine schrittweise Verringerung des Widerstandes 109, und zwar einen Schritt bei jeder Umdrehung der Welle 8. Hierdurch steigt die Temperatur des Ofens und damit nimmt der Ausschlag des Zeigers und entsprechend auch die Verschiebung des Schleifkontaktes 108 auf dem Widerstand 109 ab. Während dieses Vorganges dreht sich die Scheibe 122 so, daß sie Gleichgewicht im Meßstromkreis und die Nullstellung des Zeigers 42 für die Temperatur unterhalb der normalen, auf der sich der Ofen gerade befindet, herzustellen sucht.

Wären die hakenförmigen Stangen 81 und 82 und die Vorrichtung zur Rückführung derselben nicht vorhanden, so würde sich voraussichtlich die Scheibe 122 selbsttätig in eine Stellung drehen, in der auch bei einer von der Normaltemperatur des Ofens verschiedenen Temperatur, z.B. einer zu tiefen Temperatur, die Ströme in der Meßschaltung sich aufheben und der Zeiger 42 keinen Ausschlag macht. Hierbei würde aber der Stift 83 dauernd in gehobener Stellung stehenbleiben. Die hakenförmige Stange 81 verhindert durch ihre Heruntergehen eine derartige Einstellung, indem sie die Scheibe 122 im Sinne des Uhrzeigers dreht und so die Kompensation der Ströme in der Meßschaltung wieder aufhebt. Der Zeiger 42 schlägt infolgedessen wiederum in derselben Richtung aus wie vorher und setzt dadurch den Motor M₁ wieder in Tätigkeit, so daß dieser weiterhin ruckweise Widerstand ausschaltet. Die Stromstärke und die Temperatur im Ofen nehmen daher weiter zu, jedoch werden auch die Zeiträume, während deren der MOtOrM₁ erregt wird, und damit die bei den einzelnen" Stoßen ausgeschalteten Widerstandsbeträge ständig kleiner.

Infolgedessen kann dauerndes Gleichgewicht in der Meßschaltung erst dann eintreten, wenn der Haken 81 beim Heruntergehen in seine Ruhestellung die Scheibe 122 in die Stellung bringt, die der Normaltemperatur des Ofens entspricht. .

Der Haken 81 und die ihn bewegende Vorrichtung spielen die Rolle einer Uhr, denn sie bringen den Stift 83 nach seinem Aufstieg in einer genau regelbaren Zeit wieder in seine Ruhestellung zurück. Diese Zeit ist bestimmt durch die Um drehungsgeschwindigkeit der Reibscheibe 66, den Umfang des Reibrades 71, seinen Abstand von der Welle 64 und die Form der Schnecke 75. Die Einzelstrecken, um die der Stift 83 zurückgeführt wird, und die zum Zurückführen insgesamt verbrauchte Zeit lassen sich also genau bemessen und den thermischen Konstanten des Ofens F entsprechend einstellen.

Während der Ofen in der beschriebenen Weise von einer niedrigeren Temperatur wieder auf seine Normaltemperatur gebracht wird, bewegt sich aber der Schleifkontakt 108 nicht stets nach rechts in der Richtung, in der er Widerstand ausschaltet, sondern der Motor M₁ kann auch in umgekehrter Richtung laufen und durch Zuschalten von Widerstand die Stromstärke im Ofen vermindern, obwohl die Temperatur im Ofen noch steigt. Dies geschieht, wenn der Strom im Widerstand 110 und damit die Temperatur im Ofen so schnell anwächst, daß die elektromotorische Kraft des Thermoelements T den Betrag übersteigt, der zum Ausgleich der Ströme in der Meßschaltung bei der augenblickliehen Einstellung der Scheibe 122 erforderlich ist. In diesem Falle schlägt der Zeiger nach links (Abb. 4) aus, der Querarm 27 schwingt in der entgegengesetzten Richtung wie vorher und wird durch das rechtsseitige Exzenter 58 in seine Ruhestellung zurückgeführt. Dabei wird die Feldwicklung f des Motors M₁ erregt, dieser dreht sich seiner früheren Drehrichtung entgegengesetzt und verschiebt den Schleifkontakt 108 nach links, wodurch er Widerstand in den Widerstand 110 einschaltet. Gleichzeitig dreht sich auch die Scheibe 122 in der Uhrzeigerrichtung aus ihrer vorherigen Stellung zurück. Der Apparat hat alo das Bestreben, sich selbsttätig auf die neue Temperatur einzustellen.

Steigt die Temperatur des Ofens, so hat dies eine ruckweise Änderung des Widerstandes 109 zur Folge, deren einzelne Stöße mit um so längerer Dauer erfolgen, je mehr die Meßschaltung aus dem Gleichgewicht gebracht ist. Der Widerstand 109 wird dadurch in entsprechenden Zeitabschnitten und entsprechenden Beträgen so vergrößert oder verkleinert, daß der Ofen F in ungefähr der Zeit wieder auf seine Normaltempe- ' ratur gelangt, die zur Rückkehr des Hakens 81 in seine Ausgangsstellung erforderlich ist. Die Scheibe 122 muß sich wieder in der in Abb.4 gezeichneten Stellung befinden, wenn unter dem Einfluß der Normaltemperatur wieder Gleichgewicht in der Meßschaltung herrscht.

Wenn bei einem derartigen Temperaturanstieg des Ofens F der Fall eintritt, daß die Ofentemperatur in stärkerem Maße ansteigt, als der Geschwindigkeit, mit der der Hakenteil 81 heruntergeht, entspricht, so schlägt der Zeiger 42 nach links aus, und die Scheibe 122 wird dadurch im Sinne des Uhrzeigers gedreht. Hier-

durch wird aber der Stift 83 schneller gesenkt, als es sonst unter dem Einfluß des Hakenteils 8x und der Schnecke 75 der Fall sein würde. Dabei wird gleichzeitig Widerstand in den Widerstand 109 eingeschaltet und das schnelle" Ansteigen der Ofentemperatur gedämpft. Der Hakenteil 81 kann danach unter dem Einfluß der Schnecke 75 wieder in Tätigkeit treten und den Stift 83 herunterziehen und seine gewöhnliehe Tätigkeit bis zum Eintritt des normalen Zustandes weiter ausüben.

Während die auf den Meßstromkreis einwirkenden Teile das Bestreben haben, in diesem eine Kompensation der Ströme bei jeder Temperatur, die der Ofen bei Wiederherstellung seiner Normaltemperatur durchläuft, herzustellen, verhindert das Uhrwerk mit Hilfe des Hakenteils 81 eine dauernde Herstellung des Gleichgewichtszustandes, bis der Ofen wieder seine Normaltemperatur angenommen hat, indem es mittels des Hakenteils 81 die Scheibe 122 so dreht, daß das Gleichgewicht in der Meßschaltung für alle Temperatur unterhalb der normalen gestört wird. Es wirkt somit als ein Zeitschalter, indem es einen Gleichgewichtszustand nur nach Anlauf einer bestimmten Zeit für eine bestimmte Temperatur zuläßt.

Insgesamt ist die Wirkungsweise des Apparats die, daß er die Energie zum Heizen des Ofens diesem in um so größeren Mengen zuführt, je weiter dessen Temperatur von der Normaltemperatur entfernt ist, und die Energiemengen ! allmählich verringert, je mehr sich der Ofen der Normaltemperatur nähert, und schließlich, wenn sich der Ofen auf seiner Normaltemperatur befindet, gerade solche Energiemengen zuführt, daß diese Temperatur gehalten wird.

Diese selbsttätige Regelung verhindert beim Erhöhen oder Erniedrigen der Ofentemperatur ein Herausgehen über oder unter die beabsich- ' tigte Endtemperatur. Der Ofen gelangt schnell j und in einer bestimmten Zeit auf seine Normal- i temperatur, ohne darüber hinauszugehen, und j wird dann auf dieser Temperatur gehalten. Im vorhergehenden wurde stets davon aus- ~> gegangen, daß die Ofentempera.tur zu niedrig i sei. Ist die Ofentemperatur zu hoch, so finden . die Vorgänge in entgegengesetztem Sinne statt. ^: Die Scheibe 122 dreht sich in der Uhrzeigerrichtung, und der Widerstand 109 wird vergrößert. In diesem Falle tritt der Hakenteil 82 in Tätigkeit und regelt die Dauer und Geschwindigkeit des Rückganges auf die Normaltemperatur. . Die Schnecken 75 und 76 können an Form, i Größe und Drehgeschwindigkeit einander gleich j oder je nach den Umständen auch voneinander j verschieden sein. i

Mittels eines dem Widerstand R parallel geschalteten einstellbaren Widerstandes 125 kann man den Ausschlag des Zeigers 42 und damit auch die Winkelbewegung der Scheibe 122 für eine bestimmte Temperaturdifferenz regeln und so deren Drehung in entsprechend engen Grenzen halten.

Die Winkelbewegungen der Scheibe 122 können auch durch einen an ihr angebrachten Stift und zwei feste Anschläge 128,128 begrenzt werden. Kommt der Stift 127 an einem von diesen zur Anlage, so gleiten die Schuhe 28 auf dem Rand 29 der Scheibe 30; der Motor M₁ wird also trotzdem absatzweise weiter erregt, solange der Zeiger 42 ausschlägt.

Der Widerstand 110 kann die einzige Wärmequelle des Ofens sein oder nur als Hilfsquelle zur Temperaturregelung neben einem Zusatzwiderstand hoa (Abb. 4) dienen.

Wird der Ofen nicht elektrisch geheizt, sondern durch Gas oder einen flüssigen oder sonstigen Brennstoff, so regelt die Mutter 107 die Zufuhr dieses Brennstoffs, Handelt es sich um Gas oder Flüssigkeit, so wirkt die Mutter auf das Zuleitungsventil (Abb. 5) und läßt den Brennstoff in bestimmt bemessenen Mengen zutreten.

Claims

Patent-Ansprüche: _g

i. Selbsttätige elektrische Regelungsvorrichtung zum Konstanthalten eines Zustandes, z, B. eines elektrischen Stromes, einer Temperatur, der Brennstoffzufuhr 0. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß eine absatzweise wirkende, unter Kraftantrieb stehende Vorrichtung (40 bis 58) eine auf die konstant zu haltende Größe wirkende Vorrichtung (106 bis 109) um Beträge verstellt, die von den Ausschlägen eines Meßinstruments (39) abhängig sind, und in gleichem Sinne eine dem aufrechtzuerhaltenden Normalzustand entsprechend eingestellte, auf das Meßinstrument (39) wirkende Vorrichtung (Scheibe 122) so verstellt, daß sie das Meßinstrument in seine Ruhestellung zu bringen sucht, und letztere Regelungsvorrichtung (Scheibe 122) absatzweise durch eine Rückstellvorrichtung (71 bis 82) in der Richtung auf ihre Anfangsstellung zurückbewegt wird.
2. Regelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsschritte, mit denen die Rückstellvorrichtung (71 bis 82) die genannte Regelungsvorrichtung (Scheibe 122) in der Richtung auf ihre Ruhestellung zu zurückführt, um so kleiner werden, je mehr sich letztere Vorrichtung ihrer angestrebten konstanten Stellung nähert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.