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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Regeln der Wärmezufuhr
von Durchlauf- und ähnlichen Öfen, denen, bezogen auf die gesamte Verweildauer des
Brennautes im Ofen, in kürzeren Zeitabständen bestimmte Mengen des Brenngutes zugeführt
und entnommen werden, ohne daß dabei der gesamte Brennraum des Ofens betriebsmäßig
ganz entleert wird, wie es z. B. bei Durchlauf-, Tunnel- oder Drehherdöfen bzw.
ähnlich betriebenen Öfen anderer Konstruktionen der Fall ist-, und bei denen innerhalb
bestimmter Temperaturintervalle bestimmte Aufheiz-oder Abkühlgeschwindigkeiten nicht
über- bzw. unterschritten werden dürfen, am ein einwandfreies Brennergebnis zu erhalten.
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Da sich bei einem Tunnelofen die auftretenden Verhältnisse am leichtesten
übersehen lassen, beschränk-en sich die nachfol-enden Ausführungen auf Tunnelöfen.
Sie gelten jedoch unter Berücksichtigung, der eventuell etwas veränderten Verhältnisse
auch für andere Ofentypen.
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Die Wärmeaufnahme bzw. -abgabe des Behandlungsgutes erfolgt durch
Strahlung von den Ofenwänden und Konvektion mit der Ofenatmosphäre in Abhängigkeit
der jeweiligen Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Ware und ihrer Umgebung
sowie der Zeitdauer, während der sich die Ware im Bereich eines bestimmten Temperaturintervalls
befindet. Die mittlere Ofenraumtemperatur muß, solange das Behandlungsgut Wärme
aufnehmen soll, immer über der Temperatur des Behandlungsgutes liegen, und zwar
muß die Differenz um so größer sein, je schneller die Ware erhitzt werden
soll. Bei einem Tunnelofen mit kontinuierlicher und festgelegter Durchlaufzeit und
gleichbleibendem Durchsatzgewicht können die an den einzelnen Punkten des Ofens
erforderlichen Ofenraumtemperaturen über die Ofenläng C
ge in Form einer Kurve,
der sogenannten Brennkurve, aufgetragen werden, die mit Hilfe der über die Ofenlänge
verteilt angeordneten Brenner eiii-estellt werden kann. Zur Aufrechterhaltung dieser
Temperaturverteilung über die Ofenlänge genügen die bisher bekannten Regelmethoden
mit einer für die Praxis ausreichenden Genauigkeit, falls die Ofen in mehrere Regelzonen
unterteilt sind und die örtlichen Ofenraumtemperaturen den Regelbefehlen mit ausreichender
Geschwindigkeit folgen. Sie versagen jedoch, falls zeitlich gesehen das Durchsatzgewicht
schwankt, sei es durch Veränderuno, des Gewichtes der einzelnen Chargen, sei es
durch Änderung der Durchlaufzeit. In beiden Fällen muß die Geschwindigkeit der örtlichen
Wärmeaufnahme der Ware durch Veränderung der örtlichen Temperaturdifferenzen den
geänderten Verhältnissen angepaßt werden, d. h., die Brennkurve muß neu eingestellt
werden. Bei den brennstoffbeheizten Öfen kommt erschwerend hinzu, daß bei einer
durch einen Regelbefehl veranlaßten veränderten Brennstoffzufuhr die örtlichen Temperaturen
im Ofenraurn nicht sofort, sondern erst mit einer verhältnismäßig großen Verzögerung
folgen.
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Es ist eine Einrichtung zur Regelung von Brenn-und Glühvorgängen in
Durchlauföfen bekannt, bei welcher die Regelung der Heizleistung des Ofens und der
Durchlaufgeschwindigkeit des Brenngutes mittels Thermospannung in Abhängigkeit von
der Temperatur des Brenngutes erfolgt, und zu diesem Zweck sind über die Brenn-
und Glühstrecke mehrere die Temperatur des Durchlaufgutes messende, mit Doppelmeßstellen
versehene Thermoelemente verteilt, bei denen die Spannung der einen Meßstelle jedes
Thermoelementes zur Regelung der Heizleistung der entsprechenden Heizgruppe des
Ofens und die Spannung der zweiten Meßstelle jedes Thermoelementes mit den entsprechenden
Spannungen der anderen Thermoelemente zu einer Summenspannung vereint zur Steuerung
der Durchlaufceschwindigkeit des Gutes dient. Diese bekannte Einrichtung 7# konnte
für die nachstehend zu erläuternde Erfindun- keine Anregung geben, weil bei der
Erfindung eine Regelung der Durchlaufgeschwindigkeit dcs Brenngutes nicht stattfindet.
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Das der Erfindung zu ' -runde liegende Problem besteht vielmehr
darin, eine Einrichtung zu schaffen, die die vorerwähnten Faktoren und Funktionen
zu einer bestimmten Regelfunktion automatisch umwandelt und die Regelung der dem
Ofen zugeführten Wärmemengen so durchführt, daß an keiner Stelle des Ofens die zulässigen
Toleranzen der örtlichen Temperaturen überschritten werden und unabhängig von den
einzelnen örtlichen Ofenraumtemperaturen dem Behandlungsgut auf seinem Weg durch
Vorwärm- und Brennzone des Ofens diejenige Wärmemenge zugeführt wird, die zur Erreichung
eines einwandfreien Brennergebnisses erforderlich ist. Dabei sollten auch die von
außen an den Ofen herankommenden Störungen. wie Heizwertschwankungen des Brennstoffes,
Veränderung der dem Ofen zugeführten Brennstoffmenge, Druckschwankungen in den Versorgungsleitungen
und andere möglichst mit ausgeregelt werden.
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Die Erfindung geht von einer Einrichtung zur Regelung der Wärmezufuhr
in Durchlauf- oder ähnlich betriebenen Ofen aus, bei der eine Mehrzahl Temperaturfühlelemente
über die Ofenlänge verteilt angeordnet sind, und gemäß der Erfindung einen oder
mehrere Tendenzregelkreise bilden, in welchen jeweils die Teinp2raturmzßfühler,
ein Vergleichsspannungserzeuger und ein Regler zur Regelung der Heizleistung an
einer oder mehreren Stellen des Ofens hintereinander geschaltet sind, wobei die
Spannung des Ver- 1 eichsspannungserzeugers C von einem Soll-Wert-Re<jelk-reis
-,regelt wird, in welchem ein oder mehrere in der Brennzone angeordnete Temperaturmeßfühler
einem Soll-Wert-Geber entgegengeschaltet sind.
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Nach einer Ausführun2sform der Erfindung ist die Möglichkeit gegeben,
ein oder mehrere durch die Wärmequellen des Ofens direkt beeinflußbare Temperaturmeßfühler
in Hintereiiianderschaltung zu den über den Ofen verteilten Fühlelementen in Reihe
zu schalten, der bzw. die als Rückstellmittel gegen unerwünscht hohe Temperatursteigerungen
bzw-. unerwünscht hohe Wärm-,zufuhr dient bzw. dienen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können in Hintereinanderschaltung
zu den Temperaturmeßfühlern zusätzlich weitere Meßfühler für andere physikalische
Größen vorgesehen sein, die den Ofengang beeinflussen, z. B. Gasdrücke, Luftdrücke
od. dgl., und die bei Änderung dieser Größen entsprechenden Spannungsänderungen
dieser Fühler werden für die Regelung mit nutzbar gemacht.
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Nach einer weiteren Ausführunesform der Erfindung können die Temperaturmeßfühler
des Soll-Wert-Regelkreises zwischen den Temperaturfühlern des Tendenzregelkreises
im mittleren Bereich der Hochtemperatur des Ofens angeordnet sein.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
kann
die Reihenschaltung der Temperaturmeßfühler im Soll-Wert-Regelkreis additiv oder
subtraktiv schaltbar sein, so daß bei Auftreten von Differenzen zwischen den Ofenraumtemperaturen
an den Ein-und den Austrittsstellen der überwachten Zone die Vergleichsspannung
des Temperaturregelkreises in Abhängigkeit von diesen Differenzen stärker vergrößert
oder verkleinert werden kann, als es der mittleren Temperatur in dieser Zone entsprechen
würde.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann zwischen dem
Tendenzregelkreis und dem Soll-Wert-Geberkreis ein Stellgetriebe mit einstellbarer
Stellgeschwindigkeit zwischengeschaltet sein. Auch kann den Reglern je ein
Zeitregler (Zeitrelais) einstellbar zugeordnet sein, welcher bei einem Wechsel der
Regelrichtung den ersten Impuls in der neuen Regelrichtung verstärkt.
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Weiterhin ist nach der Erfindung die Möglichkeit gegeben, dem Soll-Wert-Regelkreis
eine Anzahl weiterer Regelkreise, ähnlich dem Tendenzregelkreis, jedoch mit abweichendem
Zeitverhalten, nachzuschalten, wobei der erste dieser Kreise eine Vergleichsspannung
von dem Soll-Wert-Regelkreis erhält und eine Vergleichsspannung einstellt, die dem
nächsten Regelkreis als Soll-Wert dient usw.
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Des weiteren ist die Möglichkeit gegeben, die Brenner des Ofens zu
mehreren Regelgruppen zusammenzufassen und einigen oder jeder dieser Gruppen eine
Regeleinrichtung der vorbeschriebenen Art zuzuordnen. Dabei können die Gruppenregelkreise
dadurch miteinander gekoppelt sein, daß jeweils Temperaturmeßfühler der einen Regelgruppe
im Beeinflussungsbereich der benachbarten Regelgruppe angeordnet sind.
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Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung wird nachstehend eine
Ausführungsform an Hand eines Prinzipschaltbildes und einer schematischen Darstellung
beschrieben.
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F i g. 1 zeigt schematisch und schaubildlich einen Teil der
Länge eines Tunnelofens; F i g. 2 zeigt das Prizipschaltbild mit den verschiedenen
Reglern.
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In den Zeichnungen ist in F i g. 2 mit I ein Soll-Wert-Regelkreis
bezeichnet, der eine Mehrzahl Temperaturmeßfühler S, S, S, in Hintereinanderschaltun-
sowie einen Soll-Wert-Geber W, und einen Regler R, enthält. Die Hintereinanderschaltung
der Temperaturmeßfühler S, bis S, erzeugt eine Spannung
U, der Soll-Wert-Geber W, eine Spannung VI, und dem Regler RI. wird entweder
direkt oder über einen Verstärker eine Spannung V, - U, zugeleitet.
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Der Soll-Wert-Regelkreis 1 ist über ein mit 9
bezeichnetes
regelbares Stellgetriebe mit einem Vergleichsspannungserzeuger E, des Tendenzregelkreises
II verbunden, der eine Mehrzahl Temperaturmeßfühler TI, T, T3 im Brennraum
des Ofens sowie einen oder mehrere weitere Temperaturfühler T4 in der Nähe eines
Hauptbrenners enthält. In Serie zu den Temperaturfühlern, die in Reihe geschaltet
sind, können ein oder mehrere mit 8 bezeichnete Meßfühler, z. B. Gasdruckfühler
usw., geschaltet sein. Durch diese hintereinandergeschalteten Meßfühler, deren Intensität
durch bekannte Mittel unterschiedlich eingestellt werden kann, wird eine Summenspannung
U" erzeugt, die der von dem Vergleichsspannungserzeuger E2 abgegebene Spannung V2
entgegengeschaltet wird. Die Differenzspannung U,- V, wird entweder direkt
oder über einen Verstärker auf den Regler R, gegeben. Dieser Regler arbeitet auf
ein Stellgetriebe 6, das ein Drosselorgan - in F i g. 2 als
Drosselklappe 7
dargestellt - mit dem die Brennstoffzufuhr zu den Brennern
10 eingestellt wird. Bei konstantem, ungestörtem Betrieb des Ofens ist dann
die Gegenspannung V2 so einzustellen, daß der Soll-Wert und der Ist-Wert des Tendenzreglers
R2 übereinstimmen und die Regelung sich in Ruhe befindet. Bei einer durch die Betriebsverhältnisse
des Ofens verursachten Änderung von U2 schlägt der Regler R, nach der einen
oder anderen Seite aus und betätigt das Drosselorgan 7, das dann z. B. die
Brennstoffzufuhr zum Ofen reguliert.
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In F i g. 1 sind Brenner in der Brennzone mit dem Bezugszeichen
10 benannt.
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Da die Ermittlung der Größe der erforderlichen Gegenspannung V2, die
sich bei gleicher Brenntemperatur in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des
Ofens ändert, nur empirisch möglich ist, wird diese Aufgabe dem weiteren Regelkreis,
dem Soll-Wert-Regelkreis 1, übertragen. Dieser Soll-Wert-Regelkreis I kann
einen oder mehrere Temperaturfühler S, S, S, aufweisen, die teils
in Summen-, teils in Differenzschaltung hintereinandergeschaltet sind. Gegen die
aus dieser Schaltung resultierende Gleichspannung U, wird die Gleichspannung V,
des Soll-Wert-Gebers W, geschaltet, die in bekannter Weise erzeugt wird und, z.
B. von Hand, entsprechend eingestellt werden kann. Die Differenzspannung Ul-
V,
wird entweder direkt oder über einen Gleichstromverstärker auf den Regler
R, gegeben, der über geeignete Einrichtungen, z. B. ein Motorpotentiometer, seinerseits
die Größe der Vergleichsspannung V2 des zweiten, des Tendenzregelkreises II einstellt,
wobei die Geschwindigkeit der Änderung der Spannung V, der Geschwindigkeit der Temperaturänderungen
im Ofen zufolge der Regelabweichungen, z. B. durch das einstellbare Regelgetriebe
9, angepaßt werden kann.
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Im allgemeinen genügt es, den Soll-Wert-Regelkreis I mit einem Temperaturmeßfühler
auszuführen. Ist jedoch betriebsmäßig mit großen Änderungen des zeitlichen Durchsatzes
zu rechnen, so werden zweckmäßig zwei oder drei Temperaturmeßfühler eingesetzt,
damit die Regelung durch den Soll-Wert-Regelkreis 1
dafür sorgt, daß bei gleicher
Solltemperatureinstellung die Ofenraumtemperatur entsprechend der Größe des zeitlichen
Durchsatzes im ganzen etwas angehoben oder abgesenkt wird.
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Das Soll-Wert-Potentiometer des Reglers 1 kann ohne Schwierigkeiten
in Temperaturgraden geeicht werden, da sich zu jeder Brenntemperatur die dazugehörige
Spannung V, aus den Temperatur-Spannungskurven der Temperaturmeßfühler
S, S, . . . unter Berücksichtigung der Schaltung des Regelkreises
errechnen läßt.
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Bei Regelkreisen, die eine lange Totzeit besitzen oder bei denen infolge
der großen Übersetzung des Stellmechanismus eine Lose entsteht, ist es erwünscht,
daß bei einem Wechsel der Regelrichtung von »Mehr« nach »Weniger« oder umgekehrt
der erste Regelimpuls stärker zur Wirkung kommt als die folgenden, damit der Einfluß
der Lose eliminiert und die lange Totzeit reduziert wird. Zu diesem Zweck kann den
Reglern Rl, R2 je ein Zeitregler (Zeitrelaissehaltung) zugeordnet sein, welcher
jeweils beim ersten Impuls
des Reglers R, in einer neuen Richtung
die Verstärkung des Regelimpulses durchgeführt, die entweder darin bestehen kann,
daß die Zeitdauer des ersten Regelimpulses verlängert oder/und das Stellgetriebe9
für eine durch die Zeitrelaisschaltung bestimmte Zeit auf Schnellauf geschaltet
wird. Dabei ist es zur Verhinderung von Schwingungen in der Regelung, die sich aufschaukeln
können, zweckmäßig, den verstärkten Impuls in einer Richtung, z. B. in der »Weniger«-Richtung,
stärker zu machen als in der anderen Richtung.
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Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, daß zwischen dem Soll-Wert-Geber
W, und dem Stellglied 9 für die Regelung der Brennstoffzufuhr nur die hier
beschriebenen zwei Regelkreise vorgesehen werden. Falls es aus betrieblichen Gründen
erforderlich ist, und um noch weitere Meßfühler mit stark unterschiedlichem Zeitverhalten
zum Einsatz zu bringen, ist es möglich, zwischen Soll-Wert-Regelkreis
1 und dem Tendenzregelkreis II beliebig viele andere ähnliche Regelkreise
zwischenzuschalten, wobei dann der Soll-Wert-Regelk-reis die Vergleichsspannung
V2 des Tendenzregelkreises 11 einregelt und dieser dann die Vergleichsspannung
V, des nächsten usf., bis dann der letzte die Verstellung des Drosselorgans Auch
9 beschränkt übernimmt. sich die Erfindung nicht darauf, daß je Ofen
nur ein Stellgetriebe mit Drosselorgan vorgesehen wird, das einige oder alle Brenner
gleichzeitig verstellt. Es können vielmehr auch mehrere Brennwagengruppen gebildet
werden, deren Leistungen unabhängig voneinander durch je einen Gruppenregelkreis
der vorstehend beschriebenen Art gesteuert werden. Besonders bei Ofen, in denen
in den verschiedenen Temperaturzonen zusätzlich noch bestimmte Bedingungen für die
Ofenatmosphäre eingehalten werden müssen, empfiehlt es sich, eine derartige Aufteilung
in Brennergruppen vorzusehen. Um zu verhindern, daß bei der Regelung eines Ofens
mit mehreren Brennergruppen Schwingungen auftreten, können die einzelnen Gruppenregelkreise
dadurch miteinander gekoppelt werden, daß jeweils Meßfühler des einen Kreises im
Beeinflussungsbereich der benachbarten Regelgruppen angeordnet werden.
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Bei dem Beispiel nach F i g. 1 sei angenommen, daß in dem Soll-Wert-Regelkreis
I nur ein Temperaturmeßf ühler Si vorgesehen ist und die Differenzspannung direkt
auf einen Regler R, gegeben wird, so muß der Soll-Wert-Geber W, bei der Einstellung
auf die darauf angegebenen Temperaturwerte eine Spannung abgegeben entsprechend
der Charakteristik des Temperaturmeßfühlers V = f(t), bei Zwischenschaltung eines
Verstärkers eventuell zuzüglich der Spannung, di-- erforderlich ist, um im ruhigen
Betriebszustand des Ofens den Ist-Wert-Zeiger des Reglers R, auf den Soll-Wert zu
bringen, damit der Soll-Wert-Regelkreis 1 die Vergleichsspannung V, so einstellt,
daß am Meßpunkt S, diese Solltemperatur eingehalten wird.
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Werden dagegen zwei Temperaturmeßf ühler S, und S2 in
Reihe geschaltet, deren Spannungen sich addieren, so muß der Soll-Wert-Geber W,
die doppelte Spannung abgeben, damit innerhalb des Bereiches der beiden Temperaturmeßfühler
Sl, S, die mittlere Ofenraumtemperatur von
, die etwa zwischen den beiden Meßpunkten auftritt, aufrechterhalten wird.
Sinkt bei dieser Anordnung infolge vergrößerten Durchsatzes durch den Ofen die Temperatur
bei S,
ab, so wird die Temperatur bei S, entsprechend ansteigen,
damit der gleiche Mittelwert von SI-+S2 2 wieder erreicht wird. Die am Meßpunkt
S, zu kalt ankommende Ware wird infolae der nunmehr höheren Ofenraumtemperatur bei
S, auf dem Weg von S,
bis S, mehr Wärme aufnehmen. Genügt
die bei dieser Anordnung auftretende Erhöhung der Temperatur bei S, nicht,
um das Wärmedefizit der beim Meßpunkt S, eintretenden Ware zu decken, so
werden die drei Temperaturmeßfühler S, S, und S" (F i g. 2)
vorgesehen. Dabei werden die Temperaturmeßfühler so geschaltet, daß sich die Differenzspannung
S,-S, zu der Spannung an S. zur resultierenden Spannung
U,
addiert und dadurch den Wärmeinhalt der überwachten Zone entsprechend anhebt.
Der Soll-Wert-Geber W, kann also genauso geeicht werden wie beim Einsatz eines Temperaturmeßfühlers.
Die angegebene Solltemperatur tritt zwar an keinem der drei Temperaturmeßfühler
auf, aber der Soll-Wert-Regelkreis 1 stellt die Vergleichsspannung V2 des
Tendenzregelkreises 11 trotzdem so ein, daß auch bei stark unterschiedlichem
Durchsatz, sei es durch Verlängerung oder Verkürzung der Durchlaufzeit oder durch
kleineres oder erhöhtes Besatzgewicht, das Brenngut auf die für einen einwandfreien
Durchbrand benötigte Temperatur gebracht wird.
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Die durch den Soll-Wert-Regelkreis 1 veranlaßte Veränderung
der Vergleichsspannung V, die dem nachfolgenden Tendenzregelkreis Il als Soll-Wert
dient, erfolgt gemäß der Erfindung mit Hilfe einer Vorrichtung, die es gestattet,
b--triebsmäßig die Änderungsgeschwindigkeit der Spannung V2 an das sehr träge Zeitverhalten
des Ofens anzupassen, beispielsweise durch ein Potentiometer mit Stellgetriebe,
dessen Geschwindi-keit in Stufen oder stetig eingestellt werden kann.
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Nach dem gewählten Beispiel (F i g. 2) werden in einem
Tendenzregelkreis 11 außer drei Temperaturmeßfühlern Ti, _T, und T, die über
den zu überwachenden Brennraum nach Fig. 1 angeordnet sind und den Wärmeinhalt
messen, der weitere TemperaturineßfühlerT,1, der in der Nähe der Flamme eines Hauptbrenners
angeordnet ist, sowie der weitere Meßfühler 8, z. B. ein Gasdruckmesser.
vorgesehen. Dieser Tendenzregelkreis 11 hat di.- Aufgabe, Störimpulse mit
sehr unterschiedlichem Zeitverhalten und sehr unterschiedlichen Totzeiten einwandfrei
auszuregeln.
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Ändert sich z. B. die Brennstoffzufuhr dadurch, daß der Gasvordruck
schwankt, so verändert sich die abgeg.-bene Spannung des Gasdruckmeßf ühlers
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sofort und äquivalent dazu die resultierende Spannung U, im Tendenzregelkreis
Il. Die Differenzspannung V,- U, wird größer oder kleiner, und der
Regler R. greift ohne wesentliche Zeitverzögerung ein und verstellt das Drosselorgan
7 für die Brennstoffzufuhr und regelt so die Störung aus, bevor sich die
Temperaturen im Brennkanal infolge der Wärmeträgheit des Ofens verändert haben.
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Ändert sich bei gleichbleibend zugeführter Brennstoffinenge zu den
Brennern 10 der Heizwert des Brennstc,ffes, so ändert sich die dem Ofen zugeführte
Wärmemenge, und dadurch ändern sich die Tem-
peraturen im Ofen. Diese Temperaturänderung
tritt aber nicht an allen Stellen des Ofens gleichzeitig und
in
gleicher Größe auf, sondern vorerst nur bei den Rauchgasen in der Nähe der Brenner.
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Bei verringertem Heizwert des Brennstoffes wird also zuerst die Temperatur
am Temp.-raturfühler T, absinken. Durch das Absinken der von ihm abgegebenen Spannung
verringert sich die resultierende Spannung U, und damit auch die Differenzspannung
L/#- V2. Der Regler R, beginnt zu arbeiten und regelt die Brennstoffzufuhr so, daß
an T, sich wieder die ursprünglich herrschende Temperatur, zwar mit einer gewissen
Zeitverzögerung, aber doch so schnell einstellt, daß an den anderen Temperaturmeßfühlern
keine wesentliche Änderung bemerkbar wird.
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Ändert sich der Wärmebedarf des Ofens z. B. dadurch, daß die Masse
des Brenngutes, das in einem bestimmten Zeitintervall dem Ofen zugeführt wird, schwankt,
z. B. dadurch, daß das Besatzgewicht der einzelnen eingesetzten Brennwagen größer
ist als das der vorher eingesetzten Brennwagen, so wird in dem Bereich, in dem sich
schwerer besetzte Wagen befinden, die Ofenraumtemperatur zuerst absinken, jedoch
nicht in einem Umfang, der dem vermehrten Wärmebedarf des schwerer beladenen Wagens
entspricht, sondern wesentlich geringer, da ein Teil der fehlenden Wärmemenge durch
die Abgabe von Speicherwärme aus dem Ofenmauerwerk gedeckt wird. Sobald die schwerer
besetzten Brennwagen in die durch die Tendenzregelung überwachte Zone des Ofens
einlaufen und die Temperaturmeßstelle T, erreichen, wird, sobald die Temperaturabsenkung
so groß geworden ist, daß der Regler R, anspricht, der Regler R, die Brennstoffzufuhr
steigern, und zwar so lange, bis durch den Anstieg der Temperatur der Meßstelle
T4 der Spannungsabfall an der Meßstelle T, kompensiert wird, d. h., die Meßstelle
T, arbeitet als Rückführung, und der Regler R, kommt zur Ruhe, bevor an der Meßstelle
T, die Temperatur angestiegen ist. Mit der verstärkten Brennstoffzufuhr läuft der
Ofen weiter. Die vermehrte Wärmezufuhr zum Ofen erfolgt aber nicht nur im Bereich
der Brenner 10,
sondern die nunmehr heißer durch den Ofen zur Einfahrt hinziehenden
Rauchgase bewirken, daß längs ihres ganzen Weges die örtlichen Temperaturen ansteigen,
und zwar wird der Temperaturanstieg um so geringer und erfolgt um so später,
je weiter die betreffende Stelle von den Brennern 10 entfernt liegt,
da ein Teil der vermehrten Wärmezufuhr örtlich als Speicherwärme von den Ofenwandungen
und nur ein Teil von der Ware infolge der nunmehr vergrößerten Temperaturdifferenz
für den Wärmeübergang aufgenommen wird. Ein Ansteigen der Ofenraumtemperaturen wird
sich infolgedessen zuerst und am stärksten an der Meßstelle T, bemerkbar machen.
Die Meßstelle T, gibt also mit einer gewissen Zeitverzögerung ebenfalls einen Rückf
ührimpuls gegenüber dem Einfluß der Meßstelle T, und unterstützt die Wirkung der
Meßstelle T4. Die Summe der beiden Rückführimpulse ist nun größer als der Störungsimpuls
von der MeßstelleT, und der ReglerR, wird die Wärmezufuhr wieder zurückregeln. Dabei
wirkt die Meßstelle T, die ja schneller reagiert, bei diesem Regelvorgang wiederum
als Rückführung gegenüber dem Einfluß der Meßstelle T, und verhindert, daß die Drosselung
der Brennstoffzufuhr am Drosselorgan 7 zu stark wird.
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Angenommen, die Intensität des Einflusses aller vorhandenen Meßfühler
auf die Regelung ist gleich groß, und am Meßfühler T, ist die Temperatur beispielsweise
um IO'C abgesunken, so würde der Regler R, das erste Mal zur Ruhe kommen, wenn am
Meßfühler T4 die Tempzratur um IO'C angestiegen ist. Ist dann nach Verlauf einer
gewissen Zeit T, um 3'C und T, um l'C angestiegen, so stellt der Regler R" wenn
er abermals zur Ruhe kommt, bei T4 eine Temperatur ein, die nur noch 6'C höher liegt
als die Ausgangstemperatur. Der weitere Temperaturanstieg von T, wird also verlangsamt.
Da die Temperatur der Ware der Ofenraumtemperatur mit einer gewissen Zeitverzögerung
folgt, wird hierdurch verhindert, daß die Ware, die sich bei Beginn des Regelvorganges
im Bereich der überwachten Zone befindet und richtig erhitzt worden war, auf ihrem
weiteren Weg durch den Ofen überhitzt wird, zumal der Regler R, bereits bei kleineren
Temperaturänderungen eingreift und die Temperaturen sich nicht plötzlich, sondern
nur allmählich ändern. D--r Temperaturfühler T, bewirkt, je nachdem sich
die Temperatur an seiner Meßstelle während der Regelvorgänge ändert, eine Verstärkung
oder Reduzierung der Brennstoffzufuhr zum Ofen und paßt daher die Wärmezufuhr der
Tendenz des in der Hochtemperaturzone zu erwartenden Wärmebedarfs an. Die Temperaturfühler
S", des Soll-Wert-Regelkreises 1 liegen im gleichen Ofenkanal und sind daher
unter Berücksichtigung des Zeitverhaltens der Meßstellen S" äquivalenten Temperaturschwankungen
ausgesetzt wie die Meßstellen T. des Tendenzregelkreises II. Bei Temperaturänderungen
greifen die dort angeordneten Temperaturfühler S" ebenfalls in den Regelvorgang
ein, da sie über den Soll-Wert-Regler R, die Vergleichsspannung V, entsprechend
verändern, jedoch mit der Verzögerung, die durch die geringe Verstellgeschwindigkeit
des Stellgetriebes 9 gegeben ist.
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Die Erfindung geht gegenüber dem bisherigen Stand der Technik insoweit
einen neuen und fortschrittlichen Weg, als sie die Regelung nicht in Funktion der
Ofenraumtemp2raturen, sondern in Funktion des erforderlichen Wärmebcdarfs der Ware
durchführt. Dabei werden die Regelimpulse sowohl des Soll-Wert-Regelkreises I als
auch des Tendenzregelkreises II gleichzeitig wirksam und verstärken oder schwächen
sich gegenseitig. Durch den Soll-Wert-Regelkreis 1 wird infolge der an den
zugehörigen Temp2raturfühlern S" auftretenden Temperaturänderungen die Vergleichsspannuig
V, des Tendenzregelkreises II entsprechend dem Wärmebedarf, der noch zur Erreichung
der Brenntemp2ratur von der Ware benötigt wird, erhöht oder herabgesetzt. Im Tendenzregelkreis
11 wird durch die über den Ofenraum verteilten Temperaturfühler T" eine dem
Wärmeinhalt des gesamten Ofenabschnittes äquivalente Spannung erzeugt, auf den Regler
R, gegeben und mit der Vergleichsspannung V, verglichen. Die Größe der Differenz
der beiden Spannungen bedeutet also jeweils ein entsprechend großes positives oder
negatives '#Värmedefizit, das im Bereich der Hozhtemperaturzone durch den Tendenzregler
11 ausgeregelt werden muß.
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Dadurch, daß der Tendenzregler II die Temperatur der Ware längere
Zeit überwa#ffit, also frühzeitig eingreift und die Wärmezufuhr entsprechend dosiert,
der Soll-Wert-Regler I dafür sorgt, daß in der Hochtemperaturzone eventuell noch
vorhandene Fehl-oder Übermengen an Wärme auskorrigiert werden, die Temperaturfühler
sowohl des Soll-Wert-Regelkreises 1 als auch des Tendenzregelkreises II durch
die
Verhältnisse des Ofens, allerdings mit sehr unterschiedlichem Zeitverhalten miteinander
verkoppelt sind, die Temperaturen im Glühgut und im Ofen nicht sofort, sondern mit
großer Zeitverzögerung den einzelnen Reaelbefehlen folgen und das Wärmespeichervermögen
des Ofens die Änderungen der örtlichen Temperaturen, die durch die Regelung bewirkt
werden, stark dämpft, wird erreicht, daß im Endeffekt die Ware sehr gleichmäßig
gebrannt wird und ihre Temperatur am Ende der Brennzone nur in sehr engen Grenzen
schwankt, die durch die Ansprechempfindlichkeit der Regler bedingt sind.
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