DE103194C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

In zahlreichen Zweigen der chemischen Technik, der Zuckererzeugung, der Mälzerei, Bierbrauerei, Dextrinfabrikation u. s. w., aber auch in manchen besonderen Fällen bei Heiz- und Trockenanlagen, wo es sich um rein physikalische Vorgänge handelt, ist es für das Zustandekommen des beabsichtigten Processes von hoher Bedeutung, dafs nicht nur die Anfangs- und die Endtemperatur von luftförmigen oder tropfbar flüssigen Körpern eine ganz bestimmte Höhe haben, sondern auch, dafs die Zeit, innerhalb welcher die vorgeschriebene Temperaturerhöhung bezw. -Erniedrigung vor sich geht, den aus praktischer Erfahrung oder aus theoretischer Ueberlegung hervorgegangenen Regeln ganz genau entspricht. '

Die vorliegende Erfindung betrifft nun einen Regler, der, von der Hand des Betriebsleiters für einen bestimmten Zweck einmal eingestellt, die Regelung der Wa'rmezuströmung oder der Wärmeentziehung vollkommen selbsttätig besorgt, sei es nun, dafs eine bestimmte Temperaturänderung innerhalb einer ebenfalls bestimmten Zeit erfolgen, oder sei es, dafs eine gewisse Temperatur während einer kürzeren oder längeren Zeitdauer auf unveränderlicher Höhe gehalten werden soll.

Fig. ι ist eine schematische Darstellung des Wärmereglers in Verbindung mit einem elektrisch betriebenen Vertheilungsschieber zum Einführen und Mischen von warmer und kalter Luft, Wasser u. s. w.

" Fig. 2 zeigt den wesentlichsten Theil des Reglers in Seilenansicht, bestehend aus einem Temperaturmesser (im unteren Theile der Figur) und einem Zeitmesser (im oberen Theile).

Fig. 3 ist Vorderansicht des oberen Theiles der Fig. 2.

Fig. 4 läfst in gröfserem Mafsstabe gezeichnet die innere Einrichtung des Reglers als Ergänzung zu Fig. 2 erkennen.

Fig. 5 ist eine aus Fig. 2 und 4 herausgezeichnete Einzelheit.

Die Vorrichtung ABC (Fig. 1) dient zum Mischen der bei B eintretenden warmen mit der bei C eintretenden kalten Flüssigkeit (Luft, Wasser und dergl.). Sind beide Flüssigkeiten durch das Mischsieb E in den Mischraum A gelangt, so wird ihre Temperatur durch das Thermometer F dem oben befindlichen Regler K mitgeteilt. Die gemischte Flüssigkeit wird bei D nach dem Orte ihrer Verwendung hin abgeleitet.

Bei G sitzt ein Zahntrieb fest auf einer drehbaren Welle und greift in den auf seiner Oberfläche verzahnten Abschlufsschieber H ein. Je nachdem G Rechts- oder Linksdrehung empfängt, wird bald der Warmluftkanal B abge- ; sperrt und der Kaltluftkanal C geöffnet sein, oder umgekehrt.

Eine kleine, sehr leicht drehbare Welle W trägt auf ihren beiden Enden je einen Contacthebel L und /und kann so herumgeschlagen werden, dafs diese Contacthebel das eine Mal mit den Knöpfen 1 und 4, das andere Mal mit 6 und 5 berühren. Diese hin- und herdrehende Bewegung der Welle IF wird einerseits durch eine Magnetspule JV/ bewirkt, die im gegebenen Augenblick von einem aus der Stromquelle Q kommenden elektrischen Strom durchflossen wird und den am Hebel N befestigten Eisenkern anzieht; in der ent-

(x Auflage, ausgegeben am g. September 1903J

iBf

gegengesetzten Richtung wird W durch eine (aus der Zeichnung nicht ersichtliche) Feder zurückbewegl.

Mit P ist der Collector, mit O O die Magnetwickelung eines Nebenschlufsmotors schematisch angedeutet. Der von + nach — gehende Strom nimmt im Nebenschlufs seinen Weg über ι .. O .. O .. 4. Der Hauptstrom geht wechselweise das eine Mal von 1, L über 2 . . P.. 3 nach J, 4; das andere Mal — nämlich wenn die Welle W so herumgedreht ist, daß die Contactknöpfe 5 und 6 von / und L berührt werden — verfolgt der Hauptstrom den Weg 1 .. 5 .. /.. 3 .. P.. 2 .. L .. 6 .. 4. Man sieht daraus, dafs der Strom je nach Lage der Contaclfeder JL bald in der'einen, bald in der entgegengesetzten Richtung die Ankerwickelung P durchläuft und daher der Ankerwelle bald eine Rechts-, bald eine Linksdrehung erlheilt.

Da bereits gesagt wurde, dafs Fig. 1 nur die Bedeutung einer schematischen Darstellung haben solle, so ist es verständlich, wenn der Collector P und das Zahngetriebe G auf ein und derselben Welle gedacht werden. Fafst man das Gesagte zusammen, so ergiebt sich daher, dafs die Bewegungsursache zum Hin- und Herschieben des Abschlufsschiebers H mittelst des Getriebes G dadurch ausgelöst wird, dafs der Stromkreis QMFQ bald geschlossen, bald geöffnet wird. An Fig. 2 soll erklärt werden, wie das geschieht. ■

Der Theil KF der Fig. 1 ist es, welcher in Fig. 2, 3 und 4 vergröfsert gezeichnet ist.

In dem Wärmemischraum A hängt ein Quecksilberthermometer F (Fig. 1). Ganz nahe über dessen Quecksilberoberfläche befindet sich das untere Ende des Regelungsstabes a. Von a nach c einerseits und von F nach b andererseits bestehen metallische Verbindungen; b und c sind die Enden der aus Fig. 1 ersichtlichen DrahtleitungF. .Q. .M. .F.. Das Schliefsen des Stromkreises geschieht, wenn die Quecksilberoberfläche F infolge wachsender Temperatur in A so weit gestiegen ist, dafs Berührung mit α eintritt; sinkt aber die Temperatur in A, oder hört aus einem anderen Grunde die gedachte Berührung auf, so wird der Stromkreis wieder unterbrochen.

Nun ist der Regelungsstab α derart in seiner Höhenlage verstellbar, dafs der Stromschliifs in F.. Q.. M.. F bei sehr verschiedenen Temperaturen eintreten kann. Das Verstellen kann sowohl von Hand mittelst der Kurbel R (Fig. 2 und 4), als auch selbsttätig durch ein Uhrwerk UU geschehen. Die Kurbel R sitzt fest auf der Welle r, die auf ihrem anderen Ende das Kegelrädchen r' trägt (Fig. 4). Letzteres greift in ein eben solches a'. Der Regelungsstab α ist mit Gewinde versehen und steckt mit diesem in der in d' drehbar ge-Iagertdn Hülse d. a' und d sind mit einander starr befestigt. Dreht man also an R, so wird α steigen oder sinken.

Der Zeitmesser UU ist ein Uhrwerk von ganz gewöhnlicher Einrichtung. Das Zifferblatt Z, sowie der Stundenzeiger \ und Minutenzeiger ^' sind nebensächliche Beigaben und für den Zweck der Gesammteinrichtung nicht von wesentlicher Bedeutung. Auf der hohlen Welle u des Minutenzeigers sitzt das Zahnrad, u' und treibt das dahinterliegende Rädchen e', welches mit e" auf der gemeinsamen Welle e steckt, e" treibt /, und / sitzt mit f auf gemeinsamer Achse; f' endlich treibt /·", welches auf der schon oben genannten Handkurbelwelle r festsitzt. Dafs durch Vermittelung von r' a' und der Gewindebuchse d der Regelungsstab α gehoben und gesenkt werden kann, wurde schon erklärt.

Will man schneller, als es das Uhrwerk U bewirken kann, den Stab α mittelst der Handkurbel R verschieben, so mufs vorher die Verbindung mit dem Uhrwerk gelöst werden. Dazu dient der Mechanismus (Fig. 5), welcher, um die Deutlichkeit der Zeichnung nicht zu beeinträchtigen, in Fig. 4 nicht vollständig dargestellt ist. Die Welle e ist nämlich getheilt und wird nur dann durch die Kuppelung S vereinigt, wenn das Uhrwerk U in Thätigkeit kommen soll. Ein Ausschaltehebel S', der in dem Böckchen S" gelagert ist, wird durch die Handhabe s mittelst der Schubstange s' bethätigt. Ein Stift s'¹ dient zur Feststellung des Ausschaltungsmechanismus in der Lage der Fig. 5. Entfernt man aber den Stift s", so rückt die Zugfeder s'" die Kuppelung 5 wieder ein.

Derjenige Temperaturgrad, bei welchem der elektrische Contact zwischen dem Regelungsstab α und der Quecksilberoberfläche des Thermometers stattfindet, kann entweder an einer an α selbst angebrachten Scala abgelesen, oder aber es kann folgende Einrichtung benutzt werden, welche die Temperaturgrade auf dem Zifferblatt T mittelst des Temperaturzeigers t anzeigt. In der hohlen Minutenzeigerwelle u ist die Temperaturzeigerwelle X" eingelagert, auf deren einem Ende der Zeiger f, auf deren anderem das Zahnrad f sitzt. Letzteres wird vom Rädchen v' getrieben, das mit dem Rad ν auf gemeinsamer Welle festsitzt. Das Rad ν ist am Umfang derart verzahnt, dafs mit dem Schraubengewinde auf α ein zahnstangenähnlicher Eingriff stattfindet.

Hiernach ist klar, dafs, wenn α auf- oder niederbewegt wird, der Zeiger t auf der Kreisscala T diejenige Temperatur anzeigt, bei welcher α mit dem Thermometerquecksilber Contact bildet.

Eine weitere Vervollkommnung der beschriebenen Einrichtung besteht darin, dafs ein

Läutewerk X den Augenblick anzeigt, wann' derjenige Temperafurgrad eintritt, über welchen hinaus eine weitere Veränderung des Wärmezustandes im Mischraum A (Fig. ι und 2) nicht stattfinden soll. Zu diesem Zwecke ist ein Contactstift n> vorgesehen, durch welchen bei Berührung mit dem Temperaturzeiger t ein Strom geschlossen wird, der das elektrische Läutewerk X, dessen Einrichtung bekannt ist, in Thätigkeit setzt. Und das geschieht folgendermafsen. Der Contactstift w ist auf einem Ring tv' befestigt, der aufsen Verzahnung trägt und mit einem kleinen Getriebe w" in Eingriff steht. Wird letzteres mittelst eines bei w"' aufzusteckenden Schlüssels gedreht, so kann man den Contactstift w auf jeden beliebigen, auf der Teinperaturscala T sichtbaren Theilstrich einstellen. Ist der Regelungsstab a so hoch gestiegen oder so tief gesunken, dais der Zeiger t den Stift w berührt, so nimmt ein elektrischer Strom, dessen Quelle in der Zeichnung, weil belanglos, nicht angegeben ist, den Weg x'.. χ .. x" .. t .. w .. w" . . x"' .. Λ*. .y und bringt die Glocke Λ" zum Tönen.

Bereits in der Einleitung wurde darauf hingewiesen, welche Bedeutung die Zeit hat, innerhalb welcher der beschriebene Regler den Uebergang von der Anfangs- zur Endtemperatur regeln soll. Um diesen Zeitraum veränderlich zu gestalten, d.h. um zu ermöglichen, dafs der Regelungsstab α innerhalb einer gewissen Zeit, z. B. innerhalb einer Stunde einen gröfseren oder kleineren Weg zurücklege, sind die beiden auf einer gemeinsamen Achse befestigten Rädchen f und f (Fig. 4) auswechselbar. Man .vergleiche hierzu auch Fig. 3. Um möglichst verschiedene Wechselrädchen ff einsetzen zu können, ist ihre Achse in einer Schleife V verschiebbar befestigt, welch letztere um einen Gelenkbolzen V drehbar ist und mittelst der nagelschraube V" festgeklemmt werden kann.

Um den Gebrauch und die Wirkungsweise des beschriebenen Wärmereglers zu erklären, sei folgendes Beispiel gewählt: Es soll für irgend einen bestimmten technologischen Zweck die Temperatur im Mischraum A (Fig. 1) von der Anfangsteniperatur io° innerhalb 9 Stunden auf die Endtemperatur ii8° gesteigert werden. Man hat zu diesem Zweck zunächst ein solches Wechselräderpaar//' (Fig. 3 und 4) einzusetzen, welches ein Fortschreiten des Temperaturzeigers t innerhalb 1 Stunde um 12⁰ oder innerhalb 5 Minuten um 1 ° herbeiführt. Dann schaltet man mittelst der Handhabe s die Wellenkuppelung S (Fig. 5) aus und dreht an der Kurbel R so lange, bis Zeiger t auf die Anfangstemperatur io° weist. Ferner dreht man mittelst des bei w^m (Fig. 4) aufgesteckten Schlüssels den Zahnkranz w' so weit herum, bis der Contactstift w auf die Endtemperatur 118° einspielt. In diesem Zustande belafst man den Regler, bis in dem Raum, nach welchem hin . der Ausströmungskanal D (Fig. 1) führt, d.h. in dem eigentlichen Arbeitsraum, wo der gedachte Procefs stattfinden soll, die gewünschte Anfangstemperatur von io° sicher erreicht ist. Dann erst rückt man die Kuppelung 5 (Fig. 5) wieder ein, und von diesem Augenblick an steht der Wärmeregler unter der alleinigen Herrschaft der langsam verstreichenden Zeit. Denn von jetzt ab hebt sich der Rcgelungsstab a, durch das Uhrwerk U getrieben, genau mit der durch die Wechselrader //' vorgeschriebenen Geschwindigkeit, und die Quecksilbersäule wird durch die bei B (Fig. 1) zugeftihrten Caloricn gezwungen, dieser Bewegung zu folgen. Nach 9 Stunden berührt endlich der Temperaturzeiger t den Contact-, stift w, und die Glocke X meldet dem Wärter, der nur die Kuppelung S (Fig. 5) löst, das Ende des Processes.

Nebenbei sei erwähnt, dafs an dem Regler mancherlei Vervollkommnungen — auch Vereinfachungen — vorgenommen werden können. Es könnte z. B. recht wohl das soeben erwähnte Lösen der Kuppelung S selbsttätig durch einen Elektromagneten erfolgen, der in denselben Strom eingeschaltet ist wie das Läutewerk X. Der Elektromagnet mUfste. natürlich dort angebracht sein, wo sich die Handhabe ί befindet, und an deren Stelle treten. Auch könnte die Welle e mit einer anderen Kuppelung 5, als in Fig. 5 gezeichnet ist, ausgerüstet sein. Während nämlich die gezeichnete nur ein Lösen und Wiedervereinigen der beiden Wellenhälften gestattet, so könnte man auch eine Kuppelung anordnen, ähnlich der bei den Leitspindeln an Drehbänken üblichen, um das Rechts- oder Linksdrehen des angekuppelten Wellenlheiles zu ermöglichen. 'Das würde dann nothwendig sein, wenn ein und derselbe Regler bald zur Temperaturerhöhung, bald zur Herabminderung der Temperatur verwendet werden soll. Es würde alsdann nämlich der Regelungsstab a, vom Uhrwerk U getrieben, das eine Mal steigen, ,das andere Mal sinken, und die Quecksilbersäule in F (Fig. 1 und 2) wäre zufolge des elektrischen Motorspiels (MOPG) gezwungen, diesen Bewegungen zu folgen. Uebrigens wird man nicht an die in Fig. 1 gegebene Anordnung eines Elektromotors gebunden sein; die praktische Ausführung wird sich vielmehr in jedem Falle desjenigen Mittels zum Oeffhen und Schliefsen der Kanäle B C bedienen, welche gerade durch die besonderen Umstände geboten sind. Steht z. B. Wasserdruck zur Verfügung, so könnte der Schieber H hydraulisch bewegt werden. Der bei F geschlossene und von Q gelieferte Strom würde dann dazu dienen, einen kleinen Muschelschieber hin- und herzubewegen, der den Zutritt des Druck-

wassers vor und hinter einem Kolben, genau wie bei einem Dampfcylinder, regelt. Diese Einrichtung ist sö^:i bekannt, dafs sie in der Zeichnung nicht besonders dargestellt wurde,ν wie denn¹ überhaupt in den Einzelheiten der Gesammteinrichtung zahlreiche Abänderungen möglich sind, auf welche hier näher einzugehen erübrigen dürfte.

Claims (2)

Patent-A N Sprüche:

1. Elektrische Wärmeregelungsvornchtung, gekennzeichnet durch die Vereinigung eines Contactfhermometers mit einer Einrichtung zum Oeffnen und Schliefsen von Wärmezufuhr- oder Wärmeentziehungsorganen (Abschlufsschieber H, Fig. i, auch Warmund Kaltluftklappen, Ventilatoren, Exhaustoren, Dampfeinströmiingsventile und dergleichen mehr, welche Organe durch Vermittlung von Elektromagneten unter der Herrschaft eines elektrischen Stromes stehen, derart, dafs die Temperatur in dem

!'zu ' regulierenden Räume, sobald sie von einem mittelst der Hand oder mittelst eines Uhrwerkes eingestellten Wcrth abweicht, durch Schliefsen bezw. Oeffnen des im Thermometer vorhandenen Contacles und durch die hiermit bewirkte Auslösung der gedachten Elektromagnete selbstthä'tig auf die gedachte Höhe zurückgeführt wird.

2. Elektrische Wärmeregelungsvorrichtung der unter i. genannten Art, bei welcher das Einhalten einer constanten Temperatur während einer längeren oder kürzeren Zeit dadurch ermöglicht wird, dafs nahe über der Quecksilberoberfläche des Thermometers (F) ein in veränderlicher Höhe einstellbarer Contactstnb (a) angebracht ist, durch dessen Berührung mit der Quecksilberoberfläche ein Strom (QMFQ) geschlossen wird,

■ der alsdann eine (elektrische, hydraulische oder dergleichen) Umschaltung (L J) . aus-

• löst zum Betreiben eines wärmeentziehenden Motors (O P GH), während im entgegengesetzten Falle, nämlich wenn die Quecksilbersäule sich von dem in constanter Höhe bleibenden Contactstabe wieder entfernt, ein wärmezuführender Motor durch die genahnte Umschaltung ausgelöst wird.

Elektrische Wärmeregelungsvornchtung der unter i. genannten Art in Verbindung mit einem Uhrwerk (U), welches den Contact-, stab (a) selbsttätig, entweder der Richtung, in welcher die Quecksilberoberflache des Thermometers bei wachsender Temperatur steigt, oder in der entgegengesetzten, der sinkenden Temperatur entsprechenden Richtung fortbewegt, demzufolge die unter i. genannten Elektromagnete die Wärmezuführungs- oder Wärmeentziehungsorgane derart steuern, dafs die Temperatur in jedem Augenblick der Stellung des Con-•tacts'tabes (a) entspricht.
Elektrische Wärmeregelungsvorrichtung der unter i. genannten Art in Verbindung mit einem Uhrwerk (U) und mit einem zweiten, das willkürliche Einstellen eines Contactstabes (a) ermöglichenden Mechanismus (R), welche beide Mechanismen durch einen Aus- oder Umschalter (s S) derart vereinigt und wieder gelrennt werden können, dafs man die Wärmercgelungsvorrichtung je nach Bedarf bald unter die alleinige Herrschaft eines Uhrwerkes (U) bringen, bald — z.B. durch Vermiltelung einer Handkurbel (R) — zum Einhalten einer willkürlich gewählten, constanten Temperatur einstellen, oder auch bei gleichbleibendem Umdrehungssinne des Uhrwerkes die Fortbewegung des Contact-Stabes (a) das eine Mal im Sinne der steigenden, das andere Mal im Sinne der fallenden Temperatur umsteuern kann.
Elektrische Wärmeregelungsvorrichtung der unter i. genannten Art in Verbindung mit einem Uhrwerk (U), bei welcher eine bestimmte steigende oder fallende Temperalurverä'nderung das eine Mal während einer kürzeren, das andere Mal während einer längeren Zeitdauer dadurch erreicht wird, dafs in das Rädergetriebe, welches die Bewegung vom Uhrwerk aus auf den Contaclstab (a) überträgt, ein Wechselrädergetriebe (ff) zwischengeschaltet wird, so dafs je nach Mafsgabe der Zähnezahlen dieser Wechselräder trotz gleichbleibender Geschwindigkeit des Uhrwerkes doch der Weg, den der Contactstab fa/ innerhalb' der Zeiteinheit zurücklegt, ein gröfserer oder kleinerer wird. :

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.