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Verfahren zur selbsttätigen Regelung vor, mit Lageänderungen von Körpern
verknüpften physikalischen Vorgängen auf elektromagnetischem Wege Die Erfindung
betrifft ein Verfahren- zur selbsttätigen Regelung von mit Lageänderungen von Körpern
verknüpften physikalischen Vorgängen au# elektromagnetischem Wege.
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Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, bei welchen ein Elektromagnet
bei Abstandsänderungen des eine Verschiebungsbewegung vor den Polen ausführenden
Ankers durch den sich hierbei ändernden induktiven Widerstand einen die Wicklung
durchfließenden Wechselstrom schwächt oder stärkt.
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Von den, bekannten unterscheidet sich. das vorliegende Verfahren dadurch,
daß erfindungsgemäß durch die Lageänderungen ein mit möglichst geringer Streuung
vor den Polen eines mit pulsierendem elektrischen Strom gespeisten Elektromagneten
angeordneter, hebelartig gelagerter Anker in Richtung der Magnetschenkel bewegt
wird und die hierdurch in den Magnetspulen hervorgerufenen Stromänderungen zur Regelung
der d:ieLageänderungen hervorrufenden physikalischen Vorgänge benutzt werden.
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Durch diese Art der Beeinflussung erzielt man verhältnismäßig große
Stromänderungen im Magnetspulenkreis bei kleinsten Abstandsänderungen des Ankers
bis zu Bruchteilen eines tausendstel Millimeters mit größter Genauigkeit. Man erzielt
also so ein Verfahren zur selbsttätigen Regelung von außerordentlicher Empfindlichkeit.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Die Abb. i zeigt eine Temperaturregleranl.age; Abb. z zeigt eine Wasserstandsregulierungseinnichtung,
Abb. 3 einen Drehzahlregler für eine Wasserturbine.
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In Abb. i bezeichnet i den Kern des Elektromagneten, dessen beide
Schenkel mit den Spulen 2 und 3 versehen sind. Vor den Polen ist eän: Hablel q.
um die Schneide 6 drehbar angeordnet, der den Anker 5 trägt. Seine Lage gegenüber
den Polen wird durch einen am Punkt 7 angreifenden, infolge Erwärmung sich ausdehnenden
Stab B verstellt, auf den der Hebel 4 mittels der Zugfeder 9 gedrückt wird.
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Speist man die Magnetspulen 2 und 3 mit Wechselstrom bzw. pulsierendem
Gleichstrom beispielsweise aus dem Kraftnetz, so wird der die Spulen durchfließende
Strom durch die Längenänderungen des Fühlstabes 8 und die hierdurch bedingten Stellungen
des Ankers 5 gesteuert. Die Stromänderungen sind besonders groß, wenn man innerhalb
des praktisch streuungslosen Luftspaltbereichs der proportionalen Stromdrosselung
arbeitet. Dieser selbsttätig gesteuerte Strom wird, wie noch dargelegt wird, Regelzwecken
dienstbar gemacht.
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An Stelle der in Abb. i dargestellten Befestigung des Ankers 5 in
Verlängerung des Hebels q. kann auch das Magnetsystem um einen Winkel von 9o° zur
Bäldeb@ene gedreht angeordnet
werden:. Ferner kann der Anker 5
feststelwn und der Magnet i mit dem Hebel q. in einer der vorbeschriebenen Lagen
verbunden, werden.
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i Die Abb. i zeigt weiter einen üblichen. Quecksilberkippschalter,
bei dem ein Magnet io mit einer Spule ii versehen ist. Vor den Magnetpolen ist ein
Anker i2 drehbar angeordnet, der eine Schaltröhre 13 trägt. Bei Anwachsen des Stromes.
in. der Spule i -i wird der Anker 12 angezogen und bringt dadurch: die Röhre 13
zum Einschalten, wodurch ein zweiter Stromkreis geschlossen wird.
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Die Abb. i stellt zusammengenommen eine selbsttätige Temperaturregu:L.erung
für elektrische Beheizung dar. Nach Abgleichung der Länge des Fühlstabes 8 auf eine
bestimmte, enzuhaltende Temperatur, beispielsweise für elektrische Raumbeheizung,
arbeitet der Regler folgendermaßen,: Beien Eflnheimien isst deir Fühlstab-8 entsprechend
der niedrigen Temperatur kürzer, so daß zwischen Magnet i und Anker 5 Luftspalte
entstehen. Hierdurch wird der die Spulen 2, 3 und i i durchfließende Meßstrom wenig
gedrosselt, so daß der Anker 12 angezogen wird und- den Heizstrom einschaltet. Dieser
Zustand bleibt bis zur Erreichung der gewünschten Temperatur bestehen, Dann liegen
die Pole des Aiikers.5 an den Magnetpolen an, der Meßstrom wird stark gedrosselt
und. läßt den: Anker 12 von dem Magneten io abfallen, so daß. die Röhre 1.3 den
Heizstrom -ausschaltet, Die Raumtemperatur fällt daraufhin, - der Fühlstab 8 verkürzt
sich und entfernt den, Anker 5 wieder von den Magnetpolen. Der, Meßstrom wächst
an und schaltet die Heizung. mittels der Röhre 13 wieder ein, wodurch sich das Arbeitsspiel
wiederholt.
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Die Abb. 2 bringt ein Beispiel für eine Fliissg4emtsstandregulierung.
Vor denn Polen des Elektromagneten 14 mit den Spulen 15 und- 16 bewegt sich ein
um das Schneiderlager 17 drehbarer, einarmiger Hebel 18, der den Anker i9 und den
Schwimmer 2o trägt. Dieser taucht in einen Flüssigkeitsbehälter 2:i ein, dessen
Spiegel konstant zu halten ist. Bei Entnahme sinkt der Schwimmer 2o. nach unten,
wodurch der Anker i9. vom Magneten 1d.- entfernt wird. Hierdurch wächst der Meßstrom,
an und stärkt die Zugkraft. des Solenoids 2.2i das- einen Eisenbern 23 in sich hineinzieht
und- einen; zweiten Stromkreis durch den Schalter 24 schließt, der, in Abb. 2 geöffnest
gezeichnet ist. Dieser zweite Stromkreis speist den mit der Pumpe 25 gekuppelten.
Elektnomabor 26, wodurch so lange Rlüssigkeit, in den Behälter 2i durch das Rohr,
27 gefördert. wird, börs der einzuhaltende Flüssigkeitsspiegel erreicht ist.
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In ähnlicher Weise können irr. Zusammenbau mit den in der Elektrotechnik
üblicher Apparaten auch Abisperrorgane, wie Ventile Schieber unrd andere Einriichturygen,
urmittel bar betätigt. oder bei Bedarf großer Regelkräfte Anlasser, Kontroller u.
dgl. automatisch bedient werden.
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Unter Benutzung der durch die Drosselspule hervorgerufenen Phasenverschiebung
in Verbindung mit nichtphasenverschobenern bzw. andemspihaisigem Strom wird mit
Hi;1fe von Magneten ein. in seiner Feldstärke wechselndes Drehfeld erzeugt, das
z. B. unter Verwendung von Apparaten nach Art der Asyndhron- oder Induktionsunotoren
ebenfalls selbsttätige Regulierungsvorgänge auslöst bzw. ausführt.
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Dementsprechend zeigt Abb. 3 einen WasseTturbinenregler, bei dem die
Aufgabe auf elektrischem Wege gelöst ist; die Drehzahl bzw. die Leistung in Abhängigkeit
von der Tourema'N durch. Beeinflussung der Wasserbeaufschlagung mittels Verstellung
des Regulierringes der Turbine 28 zu regeln. Dies geschieht durch eine Fliehkraftvorrichtung
29, die mit der Welle 3o der Turbine verbunden ist und den Luftspalt eines Doppelrelais
verändert. Sie hebt z. B. bei sinkender Drehzahl dem Anken- 31. Hierdurch. wird
der den Magneten:. 3-2 umfließende Strom gestärkt, der Strom des- zweiten
Magneten 3.3 dagegen geschwächt. Der den Magneten 32 umfließende, in seiner Phase
um 9o ° gegenüber dem Netz verschobene Strom wird der Feldspule 34 zugeleitet, die
im Zusammenwirken. mit der dauernd direkt vom Netzgespeisten. Feldspule 3:5 dran
ROtoT 36 ein, beispielsweise rechts dreheri,des. Moment erteilt und ihn. im Uhrzeigersinne
in Bewegung. setzt. Hierdurch wird die Steuerwelle 37 gedreht und betätigt so durch
den Schneckentrieb 38 den an der Steuerwelle angelenkten R.egulierxing
39 der Turbinenleitschaufeln derart, daß der Wasserausfluß vergrößert- und
die Drehzahl -der Turbine heraufgesetzt-wird.
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In. sinngemäßer- Umkehrung des Arbeitsvorganges wird bei zunehmender
Drehzahl das links drehende Moment der Feldspule 35
und ¢o. das entgegengesetzt.
drehende iVZom@ent der Feldspule 34 überwinden, dadurch eine Linksdrehung der. Steuerwelle
hervorrufen und mittels des Leitschaufelregulierringes die Wasserzufuhr verringern,
so daß- die' Drehzahl sinkt.
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In der Abb. 3.:ist das Reglerrelais gleichzeitig mit einer Rückstellvorrichtung
versehen, um eine Überregulierung zu vermeiden. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Magnete 32 und 33 in ihrer Lage gegenüber dem Anker 31 verändert
werden können. Wenn also, wie angenommen, der Anker 31 um eine gewisse
Strecke
gehoben, i,st, sich demnach um ein hestimmtes Maß aus der Mittellage entfernt hat,
werden durch eine auf der Steuerwelle 37 sitzende starre oder elastische Kupplung
41 in Verbindung mit Schraubenspindel 42 und Keil 43 die Magnete 32 und -33 -gehoben,
wodurch der Anker 31 in eine Mittellage zu ihnen kommt. Dies ergibt gleiche Stromstärke
bei beiden Magneten, die beiden Drehfelder heben sich gegenseitig auf, und der Rotor
36 bleibt stehen. Nunmehr kann sich der Rotor erst wieder in der einen oder anderen
Richtung drehen, wenn der Anker 3 1 von der Fliehkraftvorrichtung 29 einen
neuen Impuls erhält.