DE615713C

DE615713C - Einrichtung zur UEberwachung der Temperatur

Info

Publication number: DE615713C
Application number: DEA67869D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1931-11-30
Filing date: 1932-12-01
Publication date: 1935-07-11
Also published as: GB390776A; US1976461A

Description

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-U Atm« 1935

AUSGEGEBEN AM
11. JULI 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 615 KLASSE 47g² GRUPPE 14oi

Allgemeine Elektncitäts-Gesellschaft in Berlin

Einrichtung zur Überwachung der Temperatur

Patentiert im Deutschen Reiche vom i. Dezember 1932 ab

ist in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung der Temperatur von Öfen und anderen beheizten glühenden Körpern, die eine veränderliche Lichtquelle, insbeson-S dere in Form der Schauöffnung eines elektrisch beheizten Glühofens, bilden. Sie bezweckt die Schaffung eines einfachen und zuverlässigen Mittels, um die der Strahlungsquelle zugeführte Energie regeln zu können'

ίο und dadurch ihre Temperatur auf einem vorgeschriebenen Wert zu halten.

Vornehmlich bezieht sich die Erfindung, wie erwähnt, auf elektrisch "beheizte Öfen, bei denen die ausgestrahlte Energie auf eine lichtelektrisch empfindliche Vorrichtung einwirkt. Es können aber auch beliebige andere beheizte S trahlungs quellen durch die erfindungsgemäße Einrichtung überwacht werden. Als Beispiel seien gas- oder' ölbeheizte öfen

angeführt oder auch Gegenstände, die in einer der genannten Ofenarten erhitzt werden. Nun sind zwar derartige Einrichtungen schon bekanntgeworden. Sie benutzen jedoch zwei lichtempfindliche Organe in geeig-

neter Kombination, von denen das eine von der zu überwachenden, das andere von einer konstanten Vergleichslichtquelle beeinflußt wird. Derartige Anordnungen haben den Mangel, daß Empfindlichkeitsänderungen in den lichtempfindlichen Vorrichtungen sich als Fehler in der Überwachungseinrichtung bemerkbar machen. *

Demgegenüber ist die Erfindung darauf gerichtet, die Überwachungseinrichtung so auszubilden, daß sie betriebssicher und gleichmäßig anspricht, unabhängig von etwaigen Veränderungen der Charakteristik der lichtelektrisch empfindlichen Vorrichtung. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß die zu überwachende und eine unveränderliehe Vergleichslichtquelle ihre Strahlung abwechselnd auf ein tund dasselbe lichtelektrische Organ strahlen. Weitere Einzelheiten des Erfindungsgegenstandes werden an Hand des nachstehend erläuterten Beispiels angegeben werden.

In der Abb. 1 ist als Ausführungsbeispiel eine Anordnung wiedergegeben, bei der die Temperatur eines elektrisch beheizten Glühofens überwacht werden soll. In den Abb. 2 bis 5 sind Kurven dargestellt, die zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung dienen.

In der Abb. 1 ist 10 der elektrische Ofen mit einem Heizwiderstand 1-1, der über die Wicklungen 12 und 13 einer (bis zur Sättigung) ■ vormagnetisierbaren Eisendrossel 14 an eine geeignete durch die Zuführungen 15

und i6 angedeutete Wechselstromquelle angeschlossen ist. Die Drossel 14 ist ferner mit einer Wicklung 17 versehen, die in den Anodenstromkreis einer .Röhre 18 ' eingeschaltet ist. Die Röhre iS besteht \^rorzugs weise aus einer gas- oder dampf gefüllten Entladungsröhre, beispielsweise Quecksilberdampffüllung, mit lichtbogenartiger Entladung und Steuergitter. Wenn das Gitter 19 hinreichend positiv gemacht wird, während die Anode positives Potential besitzt, so wird die Röhre 18, die einen Gleichrichter darstellt, stromdurchlässig. In den Gitterkreis ist-eine Batterie 21 so eingeschaltet, daß ,das Steuergitter 19 hinreichend negativ ist und normalerweise der Anodenstrom der Röhre gesperrt ist. Um unter gewissen Bedingungen die Röhre iS stromdurchlässig zu machen, ist eine lichtelektrische Zelle 22 vorgesehen und über die Batterie 23 mit der Primärwicklung 24 eines Transformators 25 verbunden, dessen Sekundärwicklung 26 in den Gitterkreis der Röhre ι S eingeschaltet ist.

Die Temperatur des Ofens wird dadurch überwacht, daß die Intensität des Lichtes vom Ofen her verglichen wird mit der Intensität des Lichtes einer als normal dienenden Strahlungsquelle 27. Der Vergleich wird mit Hilfe eines drehbar angeordneten Spiegels 29 durchgeführt, der mit vier rechtwinklig aufeinander angeordneten reflektierenden Oberflächen versehen ist, so daß er einen Würfel bildet.

Wenn der Spiegel 29 die durch ausgezogene Linien dargestellte Lage einnimmt, so gelangt Licht von einer sich in den Ofen hinein erstreckenden Röhre 31 zu der lichtelektrischen Zelle 22. Das Rohr 31 kann auf einen Punkt der Wandung des Ofens gerichtet sein; das Licht, das dann durch das Rohr 31 auf den Spiegel 29 trifft, verändert sich dann in der Temperatur des Ofens.

Wenn der Spiegel die durch gestrichelte Linien gezeichnete Lage annimmt, so wird Licht von dem Normal 27 auf die lichtelektrische Zelle 22 geworfen. Indem der Spiegel mit einer solchen Geschwindigkeit rotiert, daß die Strahlung von dem Normal 27-auf die lichtelektrische Zelle 22 geworfen wird, während die Anodenspannung der Gleichrichter 18 positiv ist und die Strahlung von dem Rohr 31 auf die lichtelektrische Zelle 22 gerichtet ist, während die Anode negativ ist, kann die Röhre 19 so gesteuert werden, daß die Temperatur des Ofens 10 beherrscht werden kann. Ein Synchronmotor 33 dient zum Antrieb des Spiegels 29. Der Motor 33 ist durch die Leitungen 34 und 35 an die Leitungen 15 und 16 angeschlossen. Die Anode 20 ist durch eine Leitung 36 mit der Sekundärwicklung 37 eines Transformators 38 verbunden, dessen Primärwicklung 39 ebenfall? an die Leitungen 15 und 16 angeschlossen ist. Die Wirkungsweise der Anordnung ist nun die folgende:

Es werde angenommen, daß die Leitungen 15 und 16 in passender Weise an eine Wechselstromquelle angeschlossen sind und dal.i die Normallichtquelle 27 mit Hilfe der Batterie 32 so eingestellt- worden ist daß sie eine Strahlungsenergie erzeugt, die gleich der ist, die durch die Röhre 31 hindurch auf die lichtelektrische Zelle 22 gelangt, wenn die Temperatur des Ofens einen vorgeschriebenen Wert inne hat bzw. erreicht hat; von der Lichtquelle 27 und von dem Rohr 31 her soll also die Photozelle 22 durch die gleiche Lichtmenge belichtet werden können.. Wie bereits gesagt, soll der Motor 33 den Spiegel 29 synchron mit der Anodenspannung antreiben, so daß das Licht von dem Normal 27 während der einen HaIbAVeIIe der Anodenspannung auf die lichtelektrische Zelle 22 gerichtet ist, während Licht von dem Ofen 10 während der anderen Halb welle der Anodenspannung auf die lichtelektrische Zelle 22 fällt. ·

In Abb. 2 ist durch die Kurve 40 die Auodenspannung dargestellt, während in Abb. 3 der Zustand dargestellt ist, daß der Ofen kalt ist und folglich keine Lichtstrahlen von dem Ofen auf die lichtelektrische Zelle 22 während der negativen Halbwelle der Anodenwechselspannung gelangen. Während der positiven Halbwelle treffen Lichtstrahlen von dem Normal 27 "auf die lichtelektrische Zelle 22 und bewirken ein Ansprechen der Photozelle bzw. Fließen des Photozellenstromes, der der Deutlichkeit wegen durch die geraden Linien 41, 42 dargestellt ist. Die erhaltene Wechselspannung- an den Enden der 1°° Sekundärwicklung 26 des Transformators 25 ist durch die Sinuskurve 43 mit der durch die gestrichelte Linie_44 angedeuteten Nulllinie dargestellt, die in der Mitte zwischen der Linie 41 nud der eigentlichen Nullinie 45 i°5 verläuft. Die positive Halbwelle der Wechselspannung 43 verläuft, während die Anode positiv ist. Der Transformator 25 ist so angeschlossen, daß das Gitter 19 der Gleichrichterröhre 18 positiv ist, wenn die Anode positiv ist. Die Gleichrichterröhre 18 ist daher stromdurchlässig, und durch die Wicklung 17 der Drosselspule 14 fließt der Vormagnetisierungsstrom (Sättigungsstrom). Infolgedessen bewirkt die Drosselspule 14, daß durch ihre Wicklungen 12 und 13 Strom zu dem Heizwiderstand il fließt.

Sobald die.Temperatur des Ofens 10 ansteigt, wird von ihm aus die lichtelektrische Zelle 22 bestrahlt. Dieser Zustand ist in der Abb. 4 dargestellt. Während der negativen Halbwelle der Anodcnspannung treffen Licht-

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strahlen von dem Ofen her auf die lichtelektrische Zelle 22 und bewirken, daß die lichtelektrische Zelle 22 gemäß den Linien 46 und 47 Strom führt. Das Ansprechen der Zelle 22 in Abhängigkeit von der Strahlung des Normales 27 bleibt dasselbe wie vorher und ist in der Abb. 4 ebenfalls durch die Linien 41 und 42 angedeutet.

Die sich daraus -ergebende Wechselspannung 48 an den Enden der Sekundärwicklung 26 hat dieselbe Phasenlage gegenüber der Anodenspannug wie vorher; jedoch ist ihre Amplitude verringert infolge des Ansprecheiis der Zelle 22 auch auf die Strahlung von dem Ofen her.

Sobald die Temperatur des Ofens so hoch ansteigt, daß dessen auf die lichtelektrische Zelle 22 gerichtete Strahlung die von dem Normal 27 herrührende Strahlung ,überwiegt, kehrt sich die Phase der Gitterspannung um. Die Röhre IcS wird also in der gewünschten Weise gesteuert und gegebenenfalls gesperrt. Dieser Zustand ist in der Abb. 5 dargestellt. Die Linien 41, 42 stellen wiederum das Ansprechen der Photozelle 22 auf die Belichtung durch das Normal 27 dar, während die Linien 49 und 50 das Ansprechen der Photozelle auf die Ofenstrahlung darstellen. In diesem Falle ist die Wechselspannung 51 posiliv während der negativen Halbwelle der Anodenspannung, während in den früheren Füllen (Abb. 3 und 4) die Gitterspannung während der positiven Halbwelle der Anodenspannung positiv war. Es ergibt sich also eine Umkehr der Phasenlage der Gitterspannung gegenüber der Anodenspannung. Durch diese Umkehr der Phasenlage wird der Entladungsstrom der Röhre iS gesperrt. Infolgedessen verschwindet die Sättigung der Drosselspule 14, wodurch wiederum der Stromfluß durch den Heizwiderstand 11 verhindert wird.

Die von dem Ofen erzeugte Wärme hängt also von der Verschiedenheit der Strahlungen ab (Intensität), die von dem Normal 27 und dem Ofen 10 auf die lichtelektrische Zelle22 gelangen. Irgendwelche Veränderungen in dem Ansprechen der liclitelektrischen Zelle 22, beispielsweise infolge Veränderun-·

Sorgen der Spannung der Batterie 23, wirken sich nicht auf die Temperatursteuerung für den Ofen aus, weil es für diese auf die relativen Lichtändenmgen ankommt. In dem angedeuteten Falle würde das Ansprechen der lichtdektrischen Zelle auf die beiden Lichtquellen um gleiche Beträge schwanken, und es würde sich dieselbe Steuergitterspannung ergeben für eine-vorliegende Verschiedenheit zwischen den Strahlungsintensitäten von den beiden lichtquellen her, ungeachtet der lichtempfindlich 1-11 Zelle 22.

■ Es sei bemerkt, daß praktisch die von der lichtelektrischen Zelle 22 empfangenen Lichtmengen nicht über eine Halbperiode der Anodenwechselspannung konstant sind. In den gezeichneten Lagen gelangen die maximalen Lichtmengen· auf die lichtelektrische Zelle 22. In der ausgezogen gezeichneten Stellung des Spiegels nimmt die Intensität, wenn der Spiegel rotiert, allmählich ab, bis kein Licht mehr auf die Zelle 22 gelangt. In derselben Weise nimmt die durch den Spiegel 29 von der Normallichtquelle 27 her auf die lichtelektrische Zelle geworfene Lichtmenge allmählich zu bis zu einem Maximum und dann wieder ab. Diese Verhältnisse sind der einfacheren Darstellung wegen in den Abb. 3 bis 5 nicht berücksichtigt worden.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird lediglich ein gittergesteuertes Ent- So ladungsgefäß verwendet. Naturgemäß liegt es im Rahmen der Erfindung, an Stelle des einen Entladungsgefäßes gittergesteuerte Doppelweggleichrichteranordnungen oder überhaupt mehrphasige Anordnungen zu verwenden. In besonderen Fällen können an Stelle von gittergesteuerten Entladungsgefäßen mit lichtbogenartiger Entladung und Glühkathode gittergesteuerte _v Quecksilberdampfgleichrichter verwendet tVerden, und zwar einphasige oder mehrphasige.

Die in dem Beispiel beschriebene Anordnung, daß mit dem Entladungsgefäß eine Impedanz in Reihe geschaltet ist, deren Größe durch den Anodenstrom des Gefäßes gesteuert wird, und die dadurch ihrerseits den Heizwiderstand des Ofens steuert, ist eine besondere erfmdungsgemäße Anordnung, die besonders für elektrische Beheizung, vorteilhaft ist. Indessen können auch andere An-Ordnungen getroffen werden, beispielsweise kann der Anodenstrom direkt den Heizwklerstand speisen. Bei gas- oder ölbeheizten Öfen kann in an sich bekannter Weise der gittergesteuerte Anodenstrom dazu dienen, die Gas- oder Ölzufuhr beispielsweise mittels eines auf die Brennerregulierung wirkenden Solenoids zu überwachen.

Bei Gegenständen, die sich infolge ihrer Formgebung ungleichmäßig erhitzen und dagegen besonders empfindlich sind, z. B. komplizierte Werkzeuge, wird man das Rohr 31 zweckmäßig nicht auf die Ofenwandung, sondern auf die wichtigen Stellen des Gegenstandes selbst, z. B: Fräserzähne, richten.

Claims

Patentansprüche:

τ. Einrichtung zur Überwachung der Temperatur von Ofen und anderen be- iao heizten glühenden Körpern-mittels lichtelektrischer Zelle, die auf den Gitterkreis

eines gittergesteuerten Entladungsgefäßes mit Anodenwechselspannung einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Gitterkreis des gittergesteuerten Entladungsgefäßes (i8) mit lichtbogenartiger Entladung und Anodenwechselspannung (37) angeschlossene bzw. angekoppelte lichtelektrische Zelle (22) zweckmäßig mit Hilfe eines synchron mit der Anodenwechselspannung (37) umlaufenden Kantenspiegels (29) abwechselnd von einer Lichtquelle (27) gleichbleibender Intensität (in der positiven Halbwelle der Anodenwechselspannung) und einer von dem zu überwachenden Ofen (10) usw. herrührenden Strahlung (über 31) belichtet wird und der Anodenstrom der Röhre (18) zur Regelung der dem Ofen (10) zugeführten Heizenergie dient.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtelektrische Zelle über einen Transformator (25) an das Gitter (19) der Röhre (18) angeschlossen ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch den von der lichtelektrischen Zelle gesteuerten Anodenstrom der Entladungsröhre eine dem Heizwiderstand (11) des Ofens vorgeschaltete Impedanz (14) gesteuert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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