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Vorrichtung zum Aufrollen von Papierbahnen.
Bei den bekannten Vorrichtungen zum Auf-und Abrollen von Papier-und sonstigen Stoffbahnen, ist zwischen Antriebswellen und papierrolle eine mechanische Reibungskupplung eingeschaltet. Diese Kupplung hat die Aufgabe, das Papier unabhängig vom Durchmesser der Papierrolle mit einer gleichbleibenden Anspannung auf-oder abzuwickeln. Da jedoch diese mechanischen Reibungskupplungen oft Gegenstand von Betriebsstörungen waren, ist vorgeschlagen worden. dieselben durch eine elektrische Schlupfkupplung zu ersetzen.
Auch letzterer Vorschlag war nicht befriedigend, da die Verstellung der Umlaufgeschwindigkeit durch elektrische Schlupfkupplung mit Hilfe eines Regulierwiderstandes erfolgte, dessen Schalter durch ein Übersetzungsgetriebe, das von der zunehmenden Rollenstärke bewegt, verstellt wird. Die Zwischenschaltung von Übersetzungsgetrieben, die rein mechanisch arbeiten. ist ebenfalls nicht von Vorteil.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist nun die Ausschaltung jedweder mechanischer Zwischengetriebe und geschieht dies durch die Anwendung eines elektrischen Differentialgetriebes. Das Wesen der Erfindung besteht nun darin, dass die Papieraufrollvorrichtung durch ein auf ein bestimmtes Drehmoment einstellbares elektrisches Differentialgetriebe angetrieben wird, um die Umfangsgeschwindigkeit der Papierrolle trotz zunehmenden Durchmessers so zu regeln, dass die aufzuwickelnde Papierbahn stets gleiche Spannung behält.
In der Zeichnung bedeutet 1,, 3, 3 das elekrische Differentialgetriebe, welches aus einem Drehstrom-Serien-Kollektor-Motor oder einem Drehstrommotor mit Ankerregulierung oder einem Hauptstrom-Gleichstrommotor 1 besteht, der den Rotor 2 einer Drehstrom-Asynchronmaschine
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Welle 9 des Aufrollapparates gekuppelt. Der Rotor : 2 ist mittels der Ankerwelle 4 und Kuppelung 5 mit dem Anker des Elektromotors 1 verbunden, 6 sind Lager, 7 die verlängerte Nabe des Motorgehäuses 3, die einen Teil der Kupplung dreht ; 9 ist eine Welle, die mit veränderlicher Tourenzahl in Umdrehung versetzt werden soll und auf welche die Papierbahn zu einer Rolle 10 aufgewickelt werden soll. Diese Welle 9 ist in Ständern 11 gelagert.
Durch diese Anordnung wird praktisch eine Regelung der Drehzahl der Antriebswelle 9 von 0-750 U/m und darüber bzw. von 750-0 erreicht, wehn die synchrone Drehzahl der Asynchronmaschine mit drehbarem Gehähuse 750 U/m beträgt und der Drehstrom-SerienKollektor-Motor von 750-1500 U/m geregelt wird.
Bei einem Regelbereich des Drehstrom-Kollektor-Motors von 750-1500 U/m beträgt die Regelbarkeit der Antriebswelle 9 des Rollapparates 0-750 U/m.
Die Asynchronmaschine mit drehbarem Gehäuse arbeitet bei dieser Anordnung sowohl als Generator, wie auch als Motor u. zw. ist die in der Gehäusewicklung erzeugte und durch Schleifringe abgeführte elektrische Energie ungefähr proportional dem an der Kupplung des
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beim Rollapparat am grössten bei der geringsten Drehzahl des Gehäuses, da bei dieser das grösste Drehmoment verlangt wird. Der grössten in der Gehäusewicklullg der Asynchrones-
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Mit zunehmender Drehzahl des Gehäuses nimmt das vom Rollapparat verlangte Drehmoment und die auf die Gehäusewicklung übertragene elektrische Leistung ab, während die vom Gehäuse an die Antriebswelle 9 des Rollapparates abgegebene Leistung konstant bleibt.
Gleichzeitig mit der Steigerung der Drehzahl des Gehäuses von 0-750 U/m (genauer
780 synchrone Drehzahl der Asynchronmaschine) steigt diejenige des Drehstrom-SerienKollektor Motors von zirka 750 auf 1500 U/m. In Abhängigkeit von der Drehzahl des Drehstrom-Serien-Kollektor-Motors verläuft demnach die Leistung an der Welle dieser Maschine und ihre Spaltung in mechanische und elektrische Energie. Die maximale Leistung des KollektorMotors wird also bei 750 U/m verlangt.
Die Grösse dieser Leistung im Verhältnis zu der vom Gehäuse auf die Antriebswelle des Aufrollapparates abgegebenen mechanischen Leistung ist bestimmt durch das Verhältnis zwischen kleinstem und grösstem Papierrollendurchmesser bei gleichbleibendem Papierzug.
Ist z. B. das Verhältnis 1 : 10, so beträgt die kleinste Gehäusedrehzahl-zirka 73 U/m und die grösste Gehäusedrehzahl zirka 750 U/m.
Bei 73 Umdrehungen des Gehäuses würde der Rotor der Asynchronmaschille zirka 73 plus 750 plus Schlupfdrehzahl zirka 20 Um, zusammen zirka 843 U/m machen. Die an die Antriebswelle abgegebene mechanische Leistung würde demnach bei der geringsten Aufrollgeschwindigkeit zirka 8'650/0 der von der Welle des Drehstrom-Kollektor-Motors abgegebenen Leistung sein und 91'350/o wurden ohne Berücksichtigung von kleinen elektrischen Verlusten der Asynchronmaschine auf die Gehäusewicklung übertragen und von dieser in das Netz zurückgeleitet werden (bei Rutschkupplungen werden diese 91. 350/0 in den Friktionen durch Umsetzung in Wärme vernichtet).
Bei der höchsten Drehzahl der Antriebswelle des Aufrollapparates von 750 U/m beträgt die Drehzahl des Rotors des Drehstrom-Serien-Kollektor-Motor 730+780+20=1530 U/m.
Bei dieser Drehzahl beträgt die an den Aufrollapparat abgegebene mechanische Leistung zirka 48'70% der Gesamtleistung des Drehstrom-Kollektor-Motors und die auf die Gehäusewicklung der Asynchronmaschine übertragene elektrische Leistung zirka 51-30/, der durch den Rotor dieser Maschine zugeführten gesamten mechanischen Leistung, welche demnach zirka 2'06 mal so gross ist, als die vom Aufrollapparat aufgenommene Energie.
Das Einstellen des Leerlaufzustandes hängt stets von der Stärke der aufzuwickelnden Papierbahn ab. Je stärker die Papierbahn ist, um so höher muss die Leerlauftourenzahl des Kollektor-Motors durch die Bürstenverschiebuag eingestellt werden, weil von der Grösse der Vorreibung das von den Motoren aufzubringende Drehmoment abhängt. Wird die Papierbahn aufgeführt, so sinkt sofort die Tourenzahl bei zunehmender Belastung selbsttätig auf jenes Mass, welches die Aufwickelgeschwindigkeit erfordert.
Im praktischen Betriebe wird nun die Vorrichtung in folgender Weise in Betrieb gesetzt.
Zuerst wird der Motor 2, 3 in Betrieb genommen, wobei das Gehäuse 3 sich im entgegengesetzten Drehsinne zum Anker des Motors 1 dreht. Dann wird der Motor 1 eingeschaltet und der Regelungswiderstand auf das der aufzuwickelnden Papierbahn entsprechende Drehmoment eingestellt. Da die Papierbahn noch nicht aufgeführt ist, hat das elektrische Differenzialgetriebe nur Leerlaufwiderstände zu überwinden und wird die resultierende Drehzahl ein Maximum erreichen. Wird nun die Papierbahn aufgeführt und ist das Drehmoment richtig eingestellt, so wird das elektrische Differentialgetriebe sofort infolge der Belastung die notwendige Drehzahl annehmen und wird letztere ganz selbständig ohne jede weitere Regelung mit dem zunehmenden Durchmesser der Papierrolle und infolge des damit verbundenen wachsenden Widerstandes entsprechend abnehmen.
Es wird daher die Aufwicklungsgeschwindigkeit und der Papierzug der aufzuwickelnden Papierbahn konstant bleiben.
Wie praktische Versuche ergeben haben, ist es nicht nötig, bei der Verwendung von Drehstrommotoren ein Solenoid, das den Regelungswiderstand 12 je nach der Stromstärke entsprechend schaltet, einzuschalten. Bei Gleichstrommotoren empfiehlt es sich jedoch, ein derartiges Solenoid einzuschalten, obzwar dies nicht unbedingt nötig ist.
Wird das elektrische Differentialgetriebe wie im vorliegenden Falle zum Antriebe eines Rollapparates verwendet, so wird mit diesem auch noch das erreicht, dass der Papiermaschinenmotor für den Teil der Maschine, an dem die veränderlichen Geschwindigkeiten auftreten, entlastet wird und keiner schwankenden Stromstärke mehr ausgesetzt ist. Die Stromstärke nimmt in allen Fällen, wo der Rollapparat Reibungen besitzt und vom Hauptmotor mit ver- änderlicher Drehzahl angetrieben wird, zu, was naturgemäss durch die Ankerrückwirkung einen Spannungsabfall und damit eine Drehzahl-bzw. Geschwindigkeitsverringerung, falls nicht selbsttätige Spannungsregler vorhanden sind, zur Folge hat. Das letztere wird durch die Erfindung vermieden.