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Regelapparat Die Erfindung bezieht sich auf einen Regelapparat zum Abschalten von periodisch arbeitenden Maschinen beim Auftreten eines anomalen Zustandes, um eine Beschädigung oder ein Fehlarbeiten der Maschine zu verhindern, welcher Apparat eine zwischen zwei Regelstellungen arbeitende Regeleinrichtung enthält. Der Regelapparat nach der Erfindung eignet sich besonders für die Abschaltung einer Kühl- oder Gefrieranlage beim Auftreten eines anomalen Druckes des Kältemittels.
Regelapparate der vorgenannten allgemeinen Art sind in der Kühl- oder Gefriertechnik bekannt, jedoch bewegten sich bei diesen das druckempfindliche Element und die von ihm betätigten Teile in Übereinstimmung mit dem normalen Zyklus der Arbeitsstücke, und diese Bewegung hatte eine Abnutzung und häufig eine Verschiebung der Einstellungen zur Folge, was zu einem Versagen des Apparates oder einer Ungenauigkeit seines Arbeitens führen konnte.
Zweck der Erfindung ist, einen Regelapparat der genannten Art zu schaffen, bei welchem keine Bewegung des auf den Arbeitszustand ansprechenden Elementes oder der von ihm betätigten Teile während normaler Veränderungen in den zu regelnden Bedingungen stattfindet, abgesehen von der anfänglichen Bewegung, die bei einer Änderung des Zustandes bzw. der Bedingung gegen die kritische Grenze eintritt, auf welche der Regelapparat zum Arbeiten eingestellt ist.
Der erfindungsgemässe Regelapparat ist gekennzeichnet durch einen auf eine Betriebszustandsgrösse der Maschine ansprechenden Teil, der in Übereinstimmung mit Änderungen der genannten Betriebszustandsgrösse in einer Richtung über einen gegebenen Bereich bewegbar ist, um die Regeleinrichtung aus einer Stellung in eine andere zu bewegen, und Blok- kierungsmittel, welche eine Bewegung des auf die erwähnte Betriebszustandsgrösse ansprechenden Teiles in der entgegengesetzten Richtung innerhalb des gegebenen Bewegungsbereiches verhindern.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen Regelapparat im Schnitt, welcher in eine schematisch dargestellte Gefrieranlage geschaltet ist, und der dazu dient, die Anlage im Falle eines übermässig hohen Druckes des Kältemittels abzuschalten.
Fig.2 und 3 sind Schnittansichten des Regelapparates nach Fig. 1 und geben gewisse Teile dieses Apparates in verschiedenen Stellungen wieder.
Fig. 4 ist eine Teilansicht, welche bestimmte Teile des Regelapparates in einem grösseren Massstab wiedergibt.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein gewöhnlich geschlossener elektrischer Schalter 5 vorgesehen, der durch einen Balg 6, welcher dem Druck des Kältemittels in der Hochdruckseite der zu regelnden Gefrieranlage unterworfen ist, geöffnet werden kann, wenn der Druck ein vorbestimmtes Maximum erreicht. Die Bewegung des Balges 6 wird auf den Schalter 5 durch einen Hebel 7 übertragen; eine einstellbare Feder 8 wirkt der Ausdehnung des Balges 6 entgegen, um den Druck zu regeln, bei welchem der Schalter 5 geöffnet werden soll.
Der Hebel 7 kann sich gemäss der Ausdehnung des Balges 6 freibewegen, jedoch wird seine Bewegung bei einer Druckverkleinerung in dem Balg 6 durch die Zusammenarbeit zwischen einem Nocken 9 auf dem Hebel 7 und einer Anschlagschraube 10 blockiert, die von einer nach oben gedrückten Gleit- stange 11 getragen wird, welche durch die sich gegen die Nockenfläche legende Schraube 10 gegen eine Aufwärtsbewegung festgehalten wird.
Wenn der Hebel
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7 sich in Richtung gegen die Schalteröffnungsstellung bewegt (entgegen dem Uhrzeigersinn bei Betrachtung der Zeichnung), bewegt sich die Gleitstange 11 entsprechend dem erforderlichen Weg nach oben, um die Schraube 10 mit dem Nocken 9 in Berührung zu halten, so dass die Schraube 10 jedwede Bewegung des Hebels 7 in Uhrzeigerrichtung blockiert. Eine mehr ins einzelne gehende Erläuterung der Ausführungsform der Erfindung folgt.
Der Regelapparat weist ein Gehäuse 12 auf, in welches der Schalter 5 eingeschlossen ist. Der Schalter 5 ist ein üblicher Schnappschalter und wird von einem Sockel 13 aus dielektrischem Material getragen, welcher in eine Öffnung in einer Wandung des Gehäuses 12 eingesetzt ist. Bei der dargestellten Ausführungsform weist der Schalter 5 eine Kontaktblattfeder 14 auf, die an einem Ende mit einem Anschlussstück 15 verbunden ist, und ihr gegenüberliegendes freies Ende, welches einen Kontakt 16 trägt, bewegt sich zwischen einem elektrisch isolierten Anschlag 17 und einem Kontakt 18, welcher an einem zweiten Anschlussstück 19 befestigt ist, das in den Sockel 13 eingebettet ist.
Das freie Ende der Kontaktfeder 14 wird durch Schnappwirkung aus der einen Stellung in die andere durch ein Kippglied 20 bewegt, dessen eines Ende an der Feder 14 schwenkbar gelagert ist und dessen gegenüberliegendes Ende zwischen Grenzstellungen bewegbar ist, die durch im Abstand voneinander angeordnete Zungen 20a festgelegt sind, welche sich zwischen einem festen Ansatz 15b, wie dargestellt, bewegen.
Das Kippglied 20 wird in Längsrichtung gegen seinen Schwenkpunkt durch eine Spannfeder 21 gedrückt, deren eines Ende mit dem Kippglied 20 schwenkbar verbunden ist und deren anderes Ende an einem Antriebshebel 22 angebracht ist, welcher so ausgeführt ist, dass er die Spannfeder 21 verschwenkt und sie auf die eine oder andere Seite bezüglich ihrer neutralen Lage relativ zu dem Kippglied 20 bewegt, wodurch das Kippglied 20 auf die entsprechende Seite kippt und eine Schnappbewegung der Kontaktfeder 14 hervorruft.
Der Schwenkpunkt für den Antriebshebel 22 ist relativ zu der Wirkungslinie der Feder 21 so angeordnet, dass der Hebel 22 bei Betrachtung der Zeichnung um seinen Schwenkpunkt im Uhrzeigersinn beeinflusst, daher in eine Stellung gedrückt wird, in welcher der Kontakt 16 sich auf dem Kontakt 18 schliesst.
Der Antriebshebel 22 wird entgegen dem Uhrzeigersinn zum Öffnen des Schalters 5 durch den Hebel 7 bewegt, der die Form eines Winkelhebels hat, welcher aus einem Metallstanzstück besteht und auf einem Zapfen 26 verschwenkbar ist, der in den Gehäusewandungen gelagert ist. Der Winkelhebel 7 ist auf der einen Seite mit einem elektrischen Isolator 27 versehen, welcher den Winkelhebel 7 von dem Antriebshebel 22 elektrisch isoliert. Der Hebel 7 hat gegenüberliegende, im Abstand voneinander angeordnete Ansätze 28 mit durchgehenden öffnun- gen, durch welche ein Zapfen 29 hindurchragt, der in die untere Öffnung eingeschraubt ist, wie dies aus der Zeichnung ersichtlich ist.
Das obere Ende des Zapfens 29 ist mit einer Nut versehen, in welcher ein Ende der Feder 8 eingreift, und das gegenüberliegende Ende der Feder 8 ist mit einer Platte 31 verbunden, welche auf eine Schraube 32 geschraubt ist, die in einer Öffnung in dem Gehäuse 12 drehbar gelagert ist. Die Spannung der Feder 8 zieht den Hebel 7 in Uhrzeigerrichtung, und durch Drehen der Schraube 32 zum Verschieben der Platte 31 längs der Schraube 32 kann die Länge und infolgedessen die Spannung der Feder 8 eingestellt werden, um den Balgen 6 zu belasten und zu bewirken, dass der Schalter 5 bei einem vorbestimmten Druck geöffnet wird, wie dies nachstehend im einzelnen erläutert wird.
Der Balg 6, der eine übliche, auf Druck ansprechende Einrichtung darstellt, weist zwei biegsame plattenförmige Teile auf, die miteinander verlötet sind, um eine hohle ausdehnbare Kammer 35 zu bilden, mit der ein Rohr 36 verbunden ist, um den Balg 6 mit dem Kältemittelsystem der zu regelnden Gefrieranlage in Verbindung zu bringen, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Der Balg 6 ist in einem schalenförmigen Teil untergebracht, welcher mit der Gehäusewandung verbunden ist. Eine Stange 37 ist mit der Mitte der Oberwandung des Balges 6 verbunden und greift am unteren Ende des Zapfens 29 an, so dass bei einer Ausdehnung des Balges 6 der Hebel 7 entgegen dem Uhrzeigersinn in Richtung des öffnens des Schalters 5 bewegt wird.
Die Ausführung des Balges 6 ist derart, dass ein in ihm herrschender Druck, der kleiner als der kleinste Normaldruck in der Gefrieranlage ist, die Stange 37 mit dem Zapfen 29 im Eingriff hält. Wenn beispielsweise der normale Druckbereich auf der Hochdruckseite der Gefrieranlage 7 bis 17,5 kg/cm' beträgt, hält z. B. ein Druck von 5,25 kg(cm2 den Balg 6 ausgedehnt, so dass die Stange 37 mit den Zapfen 29 des Hebels 7 jederzeit im Eingriff steht. Falls es erwünscht ist, dass der Schalter 5 sich z.
B. bei 21 kglcm2 Druck öffnet, wird die Spannung der Feder 8 so eingestellt, dass sie den Balg 6 derart belastet, dass ein Druck von 21 kg/cm2 erforderlich ist, um den Balg 6 genügend auszudehnen, damit der Hebel 7 sich in eine Stellung verschwenkt, in welcher der Schalter 5 geöffnet wird. Es ist ersichtlich, dass, wenn der Druck in dem Balg 6 sich dem Wert von 21 kg;cm2 nähert, der Hebel 7 entgegen der Uhrzeigerrichtung bewegt wird, und dass die Spannung der Feder 8 sich vergrössert, wenn diese Bewegung des Hebels 7 die Feder 8 streckt.
Es ist ersichtlich, dass, wenn bei dem soweit beschriebenen Regelapparat, welcher im Prinzip bekannten Ausführungen ähnelt, Änderungen im Druck unterhalb 21 kg'cm2 auftreten, der Balg 6, der den Schalter 5 betätigende Hebel 7 und die Spannfeder 8 sich in Übereinstimmung mit den Erhöhungen und Verminderungen im Druck des Kältemittels in der Anlage bewegen würden.
Gemäss der Erfindung wird jedoch der Hebel 7 nach seiner Bewegung entgegengesetzt dem Uhr-
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zeigersinn zufolge Ausdehnung des Balges 6 daran gehindert, sich im Uhrzeigersinn zu bewegen, und dies erfolgt durch den an dem Hebel 7 ausgebildeten Nocken 9 und die Nockennachlaufschraube 10, welche durch eine Öffnung in einem Flansch 42 geschraubt ist, der an der Gleit- oder Rückstellstange 11 ausgebildet ist. Die Stange 11 ist ein Blechstanz- stück, welches im unteren Ende einen sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitz 45 hat, durch den sich ein mit Kopf versehener Führungszapfen 46 erstreckt, welcher an einer Seitenwandung des Gehäuses 12 fest angebracht ist.
Der obere Teil der Stange 11 wird in einem Schlitz mit teilweise offener Seite geführt, welcher in einem nach innen gebogenen Ansatz 47 des Gehäuses 12 ausgebildet ist. Es ist ersichtlich, dass die Stange 11 sich in senkrechter Richtung, jedoch nicht seitlich bewegen kann, so dass die Schraube 10 die Bewegung des Hebels 7 im Uhrzeigersinn blok- kiert, wenn sie mit dem Nocken 9 im Eingriff steht.
Eine Spannfeder 50, deren eines Ende mit dem Gehäuse 12 verbunden und deren anderes Ende in eine Öffnung in einem Ansatz der Stange 11 eingehakt ist, zieht die Stange 11 bei Betrachtung der Zeichnung nach oben, so dass, wenn der Hebel 7 sich entgegen der Uhrzeigerrichtung bewegt, der Nocken 9 das Bestreben hat, sich von der Schraube 10 abzuheben, wodurch die Stange 11 freigegeben wird, so dass sie sich aufwärts bewegt und die Berührung zwischen der Schraube 10 und dem Nocken 9 aufrechterhält und dadurch eine Bewegung des Hebels 7 in Uhrzeigerrichtung bei einer nachfolgenden Verkleinerung des Druckes in dem Balg 6 verhindert.
Es ist ersichtlich, dass der Nocken 9 und die Nachlaufschraube 10 ähnlich wie ein längs des Hebels 7 angesetzter Keil arbeiten, wenn der Hebel 7 sich entgegen der Uhrzeigerrichtung bewegt, um die Bewegung des Hebels 7 in Uhrzeigerrichtung zu blockieren. Die Abschrägung der Nockenfläche ist derart, dass die auf den Hebel 7 in Uhrzeigerrichtung wirkende Kraft nicht imstande ist, die Stange 11 bei Betrachtung der Zeichnung nach unten zu treiben.
Der Teil 9a des Nockens 9 ist, wie am besten aus Fig.4 ersichtlich, relativ zur Bewegungsrichtung der Stange 11 abgeschrägt, und der Teil 9b liegt im wesentlichen parallel zu dieser Bewegungsrichtung, so dass, wenn der Hebel 7 sich entgegen dem Uhrzeigersinn genügend weit bewegt, um den Schalter 5 zu öffnen, die Schraube 10 die Fläche 9a verlässt und dadurch der Feder 50 gestattet, die Stange 11 bis zu der durch den Schlitz 45 und den Zapfen 46 bestimmten Grenze (Fig. 3) aufwärts bzw. nach aussen zu bewegen.
Durch Einwärtsdrücken der Stange 11 wird die Schraube 10 in eine Stellung gegenüber dem unteren Endteil der Nockenfläche 9a bewegt, so dass der Hebel 7 durch die Spannung der den Regelbereich bestimmenden Feder 8 in die Schalterschliessstellung (Fig. 1) zurückgeführt werden kann.
Der Regelapparat wird in einer Gefrieranlage (Fig. 1) verwendet, in welcher ein von einem Elektromotor angetriebener Kompressor A an seiner Auslass- Seite mit einem Kondensator B verbunden ist, der seinerseits über ein Expansionsorgan D mit einem Verdampfer C in Verbindung steht, welcher mit dem Kompressoreinlass in üblicher Weise verbunden ist. Der Verdampfer C ist in einer zu kühlenden Kammer E eingeschlossen.
Der Stromkreis für den Kompressor A enthält eine von der Stromquelle kommende Leitung L1, einen von Hand zu betätigenden Ein- und Ausschalter 55, eine Leitung 56 zur einen Seite des Kompressormotors, eine von der anderen Seite des Motors zu dem Anschlussstück 15 des Regelapparates führende Leitung 57, die Kontaktfeder 14, die Kontakte 16, 18 zum Anschlussstück 19 und eine Leitung 58 zu der einen Anschlussklemme eines ther- mostatisch betätigten Schalters F, dessen andere Anschlussklemme mit der zur Stromquelle führenden Leitung L2 verbunden ist.
Der thermostatische Schalter F kann von beliebiger Ausführung sein, von denen in der Technik zahlreiche bekannt sind. Er enthält einen Schalter, welcher durch einen gasgefüllten Balg betätigt wird, der einen Fühler Fl hat, welcher auf die Temperaturen in der Kühlkammer E anspricht, und welcher so ausgeführt ist, dass er den Schalter 5 schliesst, wenn die Temperatur eine vorbestimmte Höhe erreicht, und den Schalter 5 öffnet, wenn die Temperatur auf einen vorbestimmten Mindestwert reduziert worden ist. Der Druck des Kältemittels in dem Verdampfer C entspricht derjenigen Temperatur in demselben, welche gemäss dem Arbeiten des thermostatischen Schalters F periodisch ansteigt und fällt.
Typische Drücke auf der Kompressorseite liegen innerhalb eines Bereiches von 10,5 bis 14 kg/cm2. Das Rohr 36 des Balges 6 ist an die Kompressor-Auslassleitung der Gefrieranlage wie dargestellt angeschlossen, so dass der Druck innerhalb des Balges 6 der gleiche ist wie in der Hochdruckseite der Anlage.
Es ist ersichtlich, dass während des normalen Arbeitens der Gefrieranlage der thermostatische Schalter F das Arbeiten des Motors A der Anlage gemäss der Temperatur in der Kühlkammer E regelt, und der Druck des Kältemittels in der Hochdruckseite der Anlage steigt und fällt zwischen normalen Werten. Während des Anstiegs des Druckes auf einen anfänglichen maximalen Wert, welcher ausreicht, um den Hebel 7 entgegen der Belastung der Feder 8 zu bewegen, bewegt der Balg 6 den Hebel 7 gegen die Schalteröffnungsstellung und bei einem Sinken des Druckes verhindert die mit dem Nocken 9 zusammenwirkende Schraube 10 eine Rückkehrbewegung des Hebels 7 auf Grund der oben beschriebenen Keilwirkung.
Wie oben ausgeführt, ist der Druck, welcher erforderlich ist, um den Balg 6 ausgedehnt gegen den Hebel 7 zu halten, beträchtlich kleiner als der kleinste normale Druck, und daher verbleibt der Balg 6 in der Stellung des maximalen normalen Druckes. Infolgedessen erfolgt keine Bewegung des Balges 6, des Hebels 7 und der Feder 8 während der normalen Druckschwankungen, mit Ausnahme der Anfangsbewegung der Teile gemäss dem höchsten Druck, der
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auftritt, ohne den Druck zu erreichen, welcher erforderlich ist, um den Schalter zu öffnen,
und daher werden eine Abnutzung und Ermüdung des Balges 6 sowie der den Regelbereich bestimmenden Feder und der Schwenkzapfen vermieden.
Obgleich die beschriebene bevorzugte Ausfüh- rungsform der Erfindung dahin arbeitet, den Schalter entsprechend einem maximalen Druck zu öffnen, kann das gleiche Prinzip auch verwendet werden, um den Schalter entsprechend einem minimalen Druck zu öffnen, falls dies gewünscht werden sollte. Minimaldruck- oder bei niedrigem Druck wirkende Abschalter sind in der Technik bekannt. In jedem Falle erzeugen die normalen Schwankungen im Druck keinerlei Bewegung der Teile des Regelapparates.