Устройство для автоматического регулирования постоянства температур в ряде точек

Х 4 И)й:) ВТОРСНОЕ СВИЙЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИЕ ОЛИ строиства для автоматическтемператур ре це гулирования постоянствточек.цера, зля военному 31 маяЛо 148 И 81;ккй З 1 3 Вгустт 1 Зб гида,свидетельству Г 1934 года (спр. авторск Фил 118, ыдзче ть с:и,ететьстя Для регулирования постоянства температуры в заводских печах, котельных и других топках, химической и лабораторной аппаратуре существует несколько систем терморегуляторов, действующих от термопары,Сюда относятся контактные гальвано. метры Сименса и Гальске, Гартмана и Брауна, Броуна, терморегуляторы потенциометрического типа Лидс и Нортруп, Вильсон-Мойлен, фоксборо, Минеа полис и др. Эти приборы строятся для терморегулирования одной печи или установки.Однако, большое развитие у нас автомобильной, тракторной, авиационной и паровозостроительной промышленности, тяжелого и легкого машиностроения, черной и цветной металлургии, ке. ра мической, химической и нефтяной промышленности, а также других отраслей, ВТУЗовских и научно-исследовательских лабораторий настойчиво требует большого количества терморегуляторовКрупным печам для термообработки больших, ответственных изделий, для термообработки продукции прокатных цехов, особенно по высокосортным легированным сталям, котельным установкам и т, д. необходим такой терморегулятор, который мог бы регулировать температуру одновременно во многихточках. В самом деле, печи для термической обработки крупного литья слитков, поковок и готовых изделий, печи для термообработки готовых катанных прутков и листов, а также печи для нагревов под прокатку, ковку, штамповку и т. д. в преобладающем большинстве случаев имеют по несколько горелок.форсунок или секций электросопроти.влений (4 б, 8, 10,12 и больше). Чтобы поддерживать постоянную и одинаковую температуру во всем рабочем пространстве печи необходимо, следовательно, регулировать подачу нефти, газа и воздуха или силу тока во многих точках.Если применять терморегуляторы типа контактного гальванометра, то потребуется несколько терморегуляторов на одну печь. Если же учесть количество точек в целом цеху или на заводе, то потребуется несколько десятков терморегуляторов.Известные до сих пор терморегуляторы для одновременного регулирования температуры большого числа печей имеют тот недостаток, что для задания каждой печи своего температурного режима в цепь термопары каждой печи необходимо включать отдельный потенциометр, вследствие чего подобные терморегуляторы для ббльшего числа печей практически невыполнимы, так как даже при необходимости одновременного ре гулирования температуры в 5 - 10 печахони имеют чрезвычайно громоздкуюконструкцию.Для устранения указанного недостатка предлагается терморегулятор длярегулирования температур в ряде точек,относящийся по своей конструкции к известному типу терморегуляторов с фотоэлектрическим реле, зеркальным гальванометром, включенным в цепь термопар через коммутатор, и лотенциометром,и имеющий ту особенность, что в немприменен потенциометр с одной обмоткой, снабженный рядом контактных движков, передвигаемых по направляющим,.расположенным по цилиндрической обмотке и снабженных температурнымишкалами для установки движков.Предлагаемый многоточечный терморегулятор позволяет регулировать температуру одновременно в 50 точках. Онтакже пригоден для терморегулированияв любом меньшем числе точек и еслиэто необходимо, то в одной точке.При многоточечном терморегулировании в любой точке может быть заданасвоя температура, т. е. независимо отдругих точек. Терморегулирование можетвыполняться в нефтяных, газовых и электрических печах и разного рода топках,приборах и аппаратах, Один терморегулятор может управлять из одного пунктавсеми печами целого завода или цеха,что особенно важно в крупном производстве и позволяет легко установитьдиспетчерский контроль над температурными режимами,Предлагаемый многоточечный терморегулятор может быть соединен проводами с ранее предложенным заявителем(авторское свидетельство Ия 45 ббЗ) аппаратом управления процессами по графикам-приказам, В результате такого соединения можно получить (если это необходимо) изменения температуры покривым, начерченным на бумаге в однойили нескольких печах цеха, оставляядругие печи под терморегулированиемна постоянную температуру.При необходимости терморегулирования в одной точке прибор особеннопрост в изготовлении, дешевле и надежнее в работе, а также тонее известных,уже указанных выше контактных гальванометров,. На чертеже фиг. 1 изображает схему предлагаемого термореулятора и фиг. 2-,-горизонтальный разрез потенциометра.Принципиальная схема устройства представляет собой (фиг, 1) схему потек. циометра с многоточечным потенциометром и короткопериодным быстродействующим зеркальным гальванометром, выполняющим функции нуль-аппа. рата и воздействующим на фото-реле,Ток аккумулятора А в 2 вольта или сухого элемента 1,5 вольта и роходит через регулировочный реостат Я,. со. противление при нормальном элементе Й.через потенциометр и обратно в аккумулятор А. Таким образом, образуется постоянная замкнутая цепь аккумулятора и потенциометра,Многоточечный потенциометр устроен следующим образом. На цилиндрическую трубу из листового металла (желателен алюминий), имеющую наружный диаметр от 100 до 300 ял в зависимости от числа регулируемых точек (от 10 до 50) и высоту Ь = ЗООлглх (до 400 лслх в неко. торых случаях) намотана в два слоя бумага, пропитанная изолирующим лаком. На изолирующий слой намотана обмотка потенциометра из манганиновой или константановой) проволоки, изолированной лаком.Длина и диаметр проволоки рассчитываются так, чтобы падение напряжения на всей высоте потенциометра со. ответствовало э, д. с., развиваемой термопарой при наивысших рабочих тем. пературах.Вокруг описанной катушки реохорда располагаются направляющие С для движков,Число стержней равно числу точек печей, форсунок, горелок), на которые рассчитывается терморегулятор.На фиг. 1 показан реохорд на 20 точек, как частный случай (фиг, 2). Для 50 точек конструкция реохорда остается той же, меняются лишь размеры.На фиг. 1 показаны всего три таких стержня, остальные не вычерчены; на фиг, 2 показаны сечения всех стержней С. По каждому стержню вверх и вниз может передвигаться от руки свой движок. Против каждого движка имеется шкала с градуировкой на температуру.Вверху каждой шкалы написан номер регулируемой точки, к которой данная шкала относится.В обмотке реохорда должна поддер-живаться постоянная сила тока, что достигается регулировкой реостата Р, и сравнением падения напряжения на концах сопротивления Й., с э.д,с. нормаль-, ного элемента ОЗ. включенного черезсопротивление Я Нуль аппаратом здесьявляется короткопериодный зеркальный , гальванометр 2, включаемый ,на контроль" нажатием переключателя П.К верхним концам направляющихстержней присоединяются и ровода Т, Т, Т, и т.д. (показаны на схеме только концы Т", ь Т и Т, ). Пооводапроведены от отрицательных термоэлек-тродов термопар. Провода же от положительных термоэлектродов присоединяются к пластинкам (Т;=ь Т;,) коммутатора.На торце эбонитового диска Д, укреплены бронзовые пластинки Р, расположенные кольцеобразно. Между пластинками оставлены зазоры в 0,2 - 0,3 ям.; Число пластинок равно числу регулируемых точек (до 50). Эбонитовый диск спластинками прикреплен неподвижно к корпусу редуктора; последний пред-, ставляет собой двойную червячную пе-редачу от электродвигателя Л 4. При числе оборотов вала двигателя, равном 1450 в мин., верхний вал В редуктора делает один оборот на 25 сек. у коммутатора на 50 точек и за 10 сек. на 20 точек. На правом конце вала сидит эбонитовый диск Д на правом торцекоторого прикреплено бронзовое контактное кольцо Ксоединенное винтами с бронзовой щеткой Щ,. При вращениивала В щетка будет скользить по пла-стинкам Р и соединять их поочередно, через кольцо К, с неподвижной брон-зовой щеткой Щ .Таким образом, термопары, находя-щиеся в печах, будут поочередно вклю-, чаться в компенсационную цепь, в кото-рой соединены последовательно: термо пара (+), коммутатор, переключатель П зеркальный гальванометр 2 (нуль-аппа-рат), верхний конец обмотки потенциометра К движок даннои термопары, термопара ( - ). Следовательно, за одиноборот вала коммутатора, т, е. за 25 сек.для 50-точечного регулятора, все термопары окажутся поочередно включенными в цепь с нуль-аппаратом и каждая с своим участком реохорда. Последний участок зависит от установки движка по по вь.соте реохорда соответственно задаваемой температуре для каждой термопары.При равенстве э,д,с. термопары сэ.д,с., отшунти рова нной положением движка на реохорде, нуль-аппарат не даст отклонений. В противном случае зеркало гальванометра повернется в ту или другую сторону, в зависимости от того, превзойдена или еще не достигнута заданная температура.На зеркальце гальванометра падают лучи света от осветителя О. Линзы в осв тителе подобраны так, что из них выходит сходящийся пучок лучей, свободно помещающийся на зеркальце гальванометра и после отражения собирающийся в фокусе на стеклянной пластинке 4.Лицевая сторона пластинки показана рядом справа на чертеже: половина пластинки покрыта зеркальным слоем 3, а другая половина представляет матовое стекло, Если температура печи в момент контроля окажется ниже заданной соответствующим движком на реохорде, тозеркальце гальванометра повернется, луч света попадет на зеркальную часть пластинки 4 и, отразившись на фотоэлемент ФЗ, фототок после усиления усилителем, находящимся в левой половине ящика прибора, вызовет срабатывание быстродействующего реле У, а последнее вызовет замыкание контактора соответствующей печи.Реле У также поочередно соединяется коммутатором (его левая часть) с соответствующими контакторами, провода от которых подводятся к клеммам.На фиг. 1 показана схема включения одного из таких контакторов,Каждая регулируемая точка должна иметь свой контактор, включающий или выключающий ток в секцию электросопротивления, в соленоид или двигатель, открывающий или закрывающий горючее и дутье,Если же в момент контроля данной точки температура окажется выше заданкой, зеркальце гальванометра повер нется в противоположную сторону и отраженный от него луч попадет на матовую часть пластинки 4.фотоэлемент окажется не освещенным,: якорь реле У отойдет влево, замкнутсяконтакты 0 и В, контактор выключится,В предлагаемой системе примененкороткопериодный зеркальный гальванометр, причем вращение катушки зер- кальцем ограничено двумя упорнымиштифтами, допускающими поворот зер.кальца на угол около 10 - 15. Благодарятакому устройству время, необходимое на поворот зеркальце (от момента замы-кания цепи коммутатором), составляет не более 0,2 - 0,25 сек.Если принять время одного оборотакоммутатора в 25 сек., то за этот отре-зок могут быть проверены 50 точек (по 0,5 сек, на точку, учитывая, что кроме 0,25 сек. на срабатывание гальвано-, метра, необходимо время на замыкание и размыкание контактов коммутатора). ; Если применить в данном приборе галь-, ванометр типа осциллографа, число точек может быть значительно увеличено, Как видно из схемы коммутатора, еголевый диск Дз имеет два кольца из , контактных пластинок, причем у боль., шого кольца пластинок вдвое больше,чем у малого, К большому кольцу про-вода подводятся от конта кторов через, одну пластинку, оставляя половину пла- , стинок не присоединенными, т. е, холо-стыми. Щетка, скользящая по этим пла-: стинкам, будет попадать на холостые пластинки после каждой рабочей,Во время движения щетки УЛ., по хо-ластой пластинке щетка Шн переклю-, чающая термопары (правая сторонакоммутатора), должна перейти с одной контактной пластинки на следующую,Такое устройство необходимо, так как при соприкосновении щетки Щ, одно-, временно с двумя соседними пластинками, при переходе с одной пластинки на другую, две термопары окажутся соединенными параллельно и присоеди-, ненными к цепи нуль-аппарата. Последний установится в соответствующее положение и вызовет срабатывание реле,У, но это не отразится на регулировке,так как соответствующий контактор не сработает из-за отсутствия соединенияего с реле через щетку Ш;,. Если отбросить коммутатор и многоточечный реохорд, заменить последний простым кольцевым реохордом, который показан на чертеже справа штрих-пунктирными линиями, то получим терморегулятор на одну точку. Исследования, проведенные автором над опытным терморегулятором такого типа, показали высокие качества его работы. Кривые температуры, записанные на самописцах Вильсон-Мойлена и Сименса во время работы электрических и газовой печей, работавших под контролем указанного терморегулятора, прилагаются с соответствующими на них пояснениями.Преимущества такого терморегулятора перед существующими контактными гальванометрами несомненны.Как было указано выше, регулировка силы тока в цепи реохорда выполняется реостатом Р, по нормальному элементу НЗ. После нажатия переключателя П на контроль" регулируют реостатом Й до тех пор, пока проекция нити лампочки осветителя на матовом стекле не установится на границе матовой и зеркальной частей стекла 4.Тонкая нить лампочки весьма отчетливо видна на матовом стекле, так как последнее находится в фокусе линз осветителя.Многоточечный терморегулятор предлагаемой системы. на 50 точек или на любое меньшее количество точек с коротко-периодным зеркальным гальванометром, многоточечным реохордом и фото реле является совершенно новым прибором, имеющим огромное значение для автоматизации технологических процессов в черной и цветной металлургии, химической, нефтяной и керамической промышленности, автостроении, тракторостроении, авиостроении, для регулировки горения в топках котлов, для лабораторных и научно-исследовательских работ и во многих других областях. Его изготовление проще и дешевле контактных гальванометров.Большой спрос на терморегуляторы со стороны промышленности может быть с успехом и легче удовлетворен изготовлением значительно меньшего числа многоточечных терморегуляторов данной системы, чем изготовляемые одноточечные контактные гальванометры.У всех контактных гальванометров метра, отличающееся тем, что, с целью стрелка прижимается периодически ме- использования указанного устройства ханизмом, приводимым в движение дви-для одновременного обслуживания ряда гателем Ворена (Броун, ВОТИ), биметал-печей, применен потенциометр с одной лическим мотором (Сименс), синхроннымобмоткой, снабженный рядом контакт- мотором (Вильсон-Хойлен, Фоксборо, ных движков, передвигаемых по напраЛидс и Нортруп). В одноточечном тер-, вляющим, расположенным вокруг цилинморегуляторе ни моторов, ни передач , дрической обмотки и снабженных темот них нет, а следовательно, нет трения, пературными шкалами, по которым мои нет износа, ; гут быть определены места установкиПериодичность действия контактных движков.гальванометров является причиной менее2. Форма выполнения устройства по точной регулировки, выполняемой имии. 1, отличающаясй тем, что коммутатор, по сравнению с регулировкой одното- предназначенныйдля поочередного включечным прибором. Если во воемя нагре-чения через фотореле исполнительных ва печи момент достижения заданноймеханизмов, с целью достижения пуска температуры совпадает или близок с мо-, в ход последних только после занятия ментом прижатия стрелки в контактномзеркальным гальвгнометром положения, гальванометре, то нагрев оудет продол- соответствуюшего температуре в регулигжаться дальше до следующего срабаты-руемой печи, смещен относительно дру. вания стрелки; то же будет и пригого коммутатора, помещенного на охлаждении.одной оси с первым и служащего дляКроме того, зеркальные гальвано-поочередного включения термопар в цепь метры без длинной тяжелой стрелки и многоточечного потенциометра через на легкой подвеске катушки обладаютзеркальный гальванометр.значительно меньшей инерцией. 3. Форма выполнения устройства пс, пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что длясокращения времени установки и успоУстройство для автоматическогокоения зеркального гальванометра по- регулирования постоянства температурследний снабжен особыми упорами, в ряде точек с применением фото-реле, предназначенными для ограничения угла гальванометра, термопар и потенцио-поворота рамки и зеркала.