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Verfahren und Schalteinrichtung zum Regeln einer Mühle Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zum Regeln einer Maschine zum Zerkleinern kontinuierlich
zugespeisten Mahlgutes in Abhängigkeit von der Stromaufnahme des elektrischen Antriebsmotors,
sowie eine Schalteinrichtung zur Verwirklichung des Verfahrens.
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Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Regelung von Hammermühlen
zur Weichzerkleinerung von Stoffen, wie sie z. B. für die Herstellung von Futtermitteln
verwendet werden.
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An solche Mühlen werden die Anforderungen gestellt, zuverlässig geregelt
zu arbeiten, durch Zeitausfall und übermäßigen Strombedarf bedingte Betriebsverluste
zu vermeiden sowie in der Wartung, insbesondere bezüglich der Regelung, so einfach
zu sein, daß ungeschultes Personal normalerweise auftretende Störungen beseitigen
kann.
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Bekannt sind Regeleinrichtungen für die Speisung von Mühlen in Abhängigkeit
von der Leistung des Antriebsmotors in Form einer sogenanntenMaximumü'berwachang;
hierbei wird, wenn die eingestellte Normalstromstärke überschritten wird, die Speisevorrichtung,
z. B. eine Schüttelrinne, plötzlich abgestellt. Die Speisung bleibt so lange aus,
bis die Stromaufnahme des Mühienmotors so weit sinkt, daß die Speisung wieder zugeschaltet
wird. Bei einer solchen Regelung erfolgt die Speisung stoßweise mit der Folge, daß
mit der Belastung des Mühlenmotors nicht bis an die zulässige Grenze gegangen werden
kann. Dies bedeutet einen dauernden Betriebsverlust. Weiterhin muß bei der Regelung
der Speiseschieber, der die Dicke des zugespeisten Mahlgutstromes bestimmt, von
Hand eingestellt werden mit der Folge, daß diese Einstellung bei verschiedenen Mahlgütern
von Hand verändert werden muß. Somit hat man es bei einer solchen Regelung in Wirklichkeit
nur mit einer Maximalüberwachung zu tun.
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Bei einer anderen bekannten Regeleinrichtung für Hammermühlen wird
bei gleichbleibender Geschwindigkeit des Zuspeisebandes der Speiseschieber in Abhängigkeit
von der Stromaufnahme des Antriebsmotors verstellt. Beim Einschalten des Mühlenmotors
wird der Schieber zunächst stetig geöffnet. Erreicht die Stromaufnahme des Motors
den eingestellten Grenzwert, dann wird der Schieber augenblicklich auf Schließen
umgeschaltet. Hierdurch sinkt die Stromaufnahme nach kurzer Zeit ab, so daß beim
Unterschreiten des Grenzwertes der Schieber wieder geöffnet wird. Die Speisung schwankt
also ständig und infolgedessen auch die Belastung der Mühle, die damit nicht voll
ausgelastet ist. Außerdem fehlt eine zusätzliche Sicherung für den Fall, daß die
Stromaufnahme z. B. infolge plötzlich erheblich verschlechterter Mahlbarkeit des
Materials stark ansteigt. In der Zeit, die der Speiseschieber zum vollständigen
Unterbrechen der Zufuhr benötigt, kann in die Mühle noch so viel Material gelangen,
daß ernsthafte Schäden auftreten können. Es liegt jedoch nahe, hier durch zeitverzögertes
Stillsetzen des Mühlenmotors Abhilfe zu schaffen.
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Weiterhin sind elektronische Regelgeräte, z. B. mit mehreren parallelgeschalteten
Relais, bekannt, die in einem bestimmten Regelbereich kontinuierlich arbeiten, bei
Überlast aber die Zuspeisung abschalten. Nachteilig hierbei ist die Notwendigkeit,
den Querschnitt des Mahlgutstromes, wie anfangs ausgeführt, von Hand einstellen
zu müssen; außerdem stellen elektronische Steuerungseinrichtungen eine derart komplizierte
Einrichtung dar, daß zur Behebung von Fehlern Spezialpersonal erforderlich ist,
das in den meisten Betrieben nicht zur Verfügung steht, mit der Folge, daß zur Behebung
von Fehlern unter Umständen stundenlange, wenn nicht tagelange Betriebsunterbrechungen
erforderlich sind.
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Von dem beschriebenen Stand der Technik unterscheidet sich das Regelverfahren
gemäß der Erfindung dadurch, daß bei Abweichungen der Stromaufnahme vom Normalwert
innerhalb einstellbarer Grenzen die Änderung der Speisung in zeitlichen Intervallen
erfolgt, bei Überschreiten einer Überlastgrenze die Speisung aber sofort stetig
bis zum Nullwert gedrosselt und der Mühlenmotor erst nach Ablauf einer einstellbaren
Zeit stillgesetzt wird, wobei das Wiederanlaufen des Mühlenmotors ohne Mahlgut erfolgt.
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Dieses Regelverfahren regelt, wenn auch durch Steuerimpulse bewirkt,
im Normalfall einschließlich Übersoll- und Untersollast praktisch kontinuierlich
durch
schrittweise Querschnittsveränderung des zugespeisten Mahlgutstromes. Jeder stoßweise
Betrieb wird verhindert, Unterbrechungszeiten werden vermieden, und die Mühle wird
optimal ausgelastet. Im Überlastbereich wird also z. B. der den Querschnitt des
zugespeisten Mahlgutstromes bestimmende Speiseschieber im Dauerlauf geschlossen,
der Antrieb der Zuspeisung wird abgeschaltet und erst nach einer bestimmten Zeit
der Mühlenmotor angehalten. Wird also die Mühle überspeist, so bleibt ihr eine gewisse
Zeit, um mit der Überspeisung fertig zu werden, ohne daß weiteres Material zugespeist
wird. Die Drosselung der Speisung kann unbeeinflußt von anderen Vorgängen bis zur
vollständigen Unterbrechung erfolgen. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt,
daß der Mühlenmotor lastfrei anlaufen kann und die Zuspeisung frühestmöglich in
ausreichender Weise erfolgt.
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Eine zur Durchführung des neuen Regelverfahrens geeignete Schalteinrichtung
enthält außer dem bekannten, in Abhängigkeit von der Belastung des Mühlenmotors
arbeitenden Stromfühler, dessen mit einer Steuerstromquelle verbundener, schwenkbarer
Kontaktarm im überlastfall einen überlastkontakt berührt und dadurch das Schließen
des Speiseschiebers einleitet, im wesentlichen einen dem Kontaktarm vorgeschalteten
Impulsgeber und mehrere Schaltschütze. Der Geber weist seinerseits mehrere Kontakte
auf, die je nach Höhe der Mühlenbelastung über den Kontaktarm Steuerimpulse oder
Steuerstrom zu denjenigen Geräten leiten, die eine Rückführung auf den Normalzustand
bewirken. So sind zwei Kontakte vorhanden, die bei Über- bzw. Unterlast über den
Kontaktarm Steuerimpulse auf den Antrieb des Speiseschiebers übertragen und diesen
schrittweise im Sinne einer Rückführung auf den Sollwert verstellen. Zwei zusätzliche
Kontakte, die bei Überlastung gleichzeitig vom Kontaktarm berührt werden, stellen
einerseits die Verbindung von der Steuerstromquelle zu einem Schaltschütz her, das
die Stromzufuhr zum Antriebsmotor des Zuspeisers unterbricht, so daß kein weiteres
Material zugeführt wird. Andererseits erhält der Antrieb des Speiseschiebers Dauerstrom,
der dadurch im Dauerlauf geschlossen wird. Gleichzeitig wird von einem Hilfskontakt
des Schaltschützes ein Zeitrelais in Lauf gesetzt, das nach Verstreichen des Schaltintervalls
und bei dann noch andauernder Überlastung den Hauptschalter öffnet und dadurch den
Mühlenmotor stillsetzt.
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Unterhalb des Unterlastkontaktes, der mit dem im Öffnungssinn wirkenden
Antrieb des Speiseschiebers verbunden ist, sind zwei weitere Kontakte vorgesehen,
die in Nullstellung des Stromfühlers über dessen Schwenkarm die Steuerstromquelle
mit dem Schaltschütz des Zuspeiserantriebs verbinden, wobei über dessen Hauptkontakt
der Zuspeiser stillgesetzt und über dessen Hilfskontakt das Zeitrelais des Hauptschaltschützes
in Lauf gesetzt wird.
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Ein weiteres Merkmal der Regeleinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäß
arbeitenden Verfahrens ist die mittels eines zweiten Zeitrelais verzögerte Umschaltung
des Mühlenmotors von Anlauf auf Lastlauf durch einen Wechselschalter, der außerdem
die Stromführung so beeinflußt, daß in der Anlaufzeit der Speiseschieber geschlossen
und der Speiseantrieb so lange ausgeschaltet gehalten wird, bis der Motoranlauf
beendet ist. Die Schaltanordnung ist aus handelsüblichen Starkstromelementen so
einfach herzustellen, daß es jedem normal ausgebildeten Betriebselektriker möglich
ist, Störungen am Regler innerhalb kürzester Zeit zu beseitigen.
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Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels, das in der
Zeichnung dargestellt ist, im folgenden näher erläutert; dabei zeigt A b b. 1 eine
schematisierte Darstellung der Maschinenanlage und A b b. 2 das Schaltbild des erfindungsgemäß
ausgebildeten Reglers.
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Wie A b b. 1 zeigt, wird die Mühle, z. B. eine Hammermühle 1', vom
Mühlenmotor 1 angetrieben. Unter der Mühle befindet sich ein Abförderer 7' z. B.
eine Schüttelrinne, ein Schneckenförderer oder auch eine pneumatische Förderung,
die von einem Motor 7 angetrieben wird. Bei Betriebsbereitschaft dieses Motors wird
ein Schalter 71 geschlossen, der mit einem Regler 4 verbunden ist.
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Die Mühle 1' wird von einem Zuspeiser 3', z. B. einer Schüttelrinne,
gespeist, die von einem Motor 3 angetrieben wird. An Stelle des Motors 3 kann auch
ein Vibrator oder ein ähnlicher Antrieb treten. Die Dicke des Speisestroms wird
durch einen Schieber 2' eingestellt, der von einem Motor 2 verstellt wird, dessen
Motorschalter 5 als Endstellungsschalter ausgebildet ist. über dem Zuspeiser 3'
ist ein Mahlguttrichter 6' angeordnet, der einen Vollmelder 6 mit einem Schalter
61 aufweist, der ebenfalls mit dem Regler 4 verbunden und, wie später gezeigt wird,
mit dem Schalter 71 der Abförderkontrolle in Reihe geschaltet ist.
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Der Regler ist, wie A b b. 2 zeigt, sehr einfach aufgebaut und enthält
neben einem Steuerstromgeber 10
mit einem Impulsgeber 11, einem Stromfühler
12 und einen damit verbundenen Schaltarm 13 Schaltmagnete 20 für einen Hauptschalter
21, 22 und 23, einen Schaltmagnet 30 für einen Wechselschalter
31
und einen Ausschalter 32 sowie einen Schaltmagnet 40 für Schalter 41 und
42, wobei den Schaltmagneten 20 und 30 Zeitschalter 20' und
30' vorgeordnet sind. Alle genannten Geräte sind in der dargestellten oder
einer äquivalenten Form im Handel erhältlich.
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Die Funktion des Reglers wird für verschiedene Betriebszustände an
Hand der Stromläufe im folgenden erklärt: Ruhestellung Wie in A b b. 2 dargestellt.
Der Hauptschalter sperrt die Stromzufuhr ab mit Ausnahme derjenigen Leitung, die
zur Anlasser-Verriegelung des Mühlenmotors führt.
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Einschalten Um die Anlage einzuschalten, wird der Schaltmagnet 20
von Hand betätigt mit der Wirkung, daß die Schalter 21 und 22 geschlossen, der Schalter
23 geöffnet wird. Durch das Öffnen des Schalters 23 wird die Anlaßvorrichtung für
den Mühlenmotor 1 entriegelt.
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Durch Schließen des Schalters 21 folgt: Stromlauf: 21-52-31-31"-1
mit der Wirkung, daß der Mühlenmotor 1 angelassen wird;
Stromlauf:
21-52-32-5 (Z) mit der Wirkung, daß der Speiseschieber 2 im Dauerlauf geschlossen
wird; ohne Auswirkung, falls der Speiseschieber bereits vollständig geschlossen
ist; Stromlauf: 21-52-11 mit der Wirkung, daß der Impulsgeber 11 in Drehung versetzt
wird und fortlaufend über den Gleitkontakt 11' Stromimpulse an den Schaltarm 13
gibt, der in einem Gelenk 13' gelagert ist; Stromlauf: 21-52-14 ohne Wirkung; Stromlauf:
21-52-15-13-19-53-40 mit der Wirkung, daß der Schalter 41 geöffnet und der Schalter
42 geschlossen wird; der Speisemotor 3 läuft also nicht an; Stromlauf: 21-52-42-20'
mit der Wirkung, daß der Zeitschalter 20' für den Schaltmagneten 20 in Gang gesetzt
wird.
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Durch Schließen des Schalters 22 folgt: Stromlauf: 22-71-61-30' mit
der Wirkung, daß der Zeitschalter 30' für den Schaltmagneten 30 in Gang gesetzt
wird, vorausgesetzt, daß die Schalter 61 und 71 geschlossen sind, was zutrifft,
wenn der Vollmelder 6 das Vorhandensein von Mahlgut im Trichter 6' anzeigt und der
Motor 7 für den Abförderer 7' betriebsbereit ist.
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Umschalten Die Laufzeit des Zeitschalters 30' ist kürzer als die des
Zeitschalters 20', weswegen zunächst der Schaltmagnet 30 erregt wird mit der Wirkung,
daß der Umschalter 31 mit dem Kontakt 31' verbunden und der Schalter 32 geöffnet
wird.
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Stromlauf: 21-52-31-31'-51-1 mit der Wirkung, daß der Mühlenmotor
1 auf Last geschaltet wird; dadurch dreht der Stromfühler 12 den Schaltarm 13 entgegen
dem Uhrzeigersinn mit der Wirkung, daß die Verbindung zwischen den Kontakten 15
und 19 unterbrochen und der Schaltmagnet 40 entregt wird; hierdurch wird der Schalter
41 geschlossen und der Schalter 42 geöffnet, so daß der Zeitschalter 20' angehalten
und die Erregung des Schaltmagneten 20 verhindert wird; Stromlauf: 21-52-31-31'-51-41-3
mit der Wirkung, daß der Speisemotor 3 eingeschaltet wird; Stromlauf: 21-52-32-5
(Z)-2 ist durch Öffnen von Schalter 32 unterbrochen mit der Wirkung, daß die Schließung
des Speiseschiebers im Dauerlauf aufhört; Stromläufe: 21-52-11-11'-13 ohne Wirkung,
21-52-14 und 21-52-15 ohne Wirkung, 21-52-42 ohne Wirkung.
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Normalbetrieb Da der Speiseschieber beim Anlauf in Schließstellung
steht, fließt kein Mahlgut, und der Motor 1 der Mühle nimmt entsprechend wenig Strom
auf. Der Schaltarm 13 wird daher nur wenig gedreht und berührt den Kontakt 18.
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Stromlauf: 21-52-11-11'-13'-13-18-5 (A)-2 mit der Wirkung, daß sich
entsprechend den vom Impulsgeber 11 gegebenen Stromstößen der Schieber schrittweise
öffnet und das Gut in allmählich gesteigerter Zeitmenge der Mühle zugegeben wird,
so daß auch die Stromaufnahme steigt.
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Unter der Wirkung des ansteigenden Stromverbrauchs des Mühlenmotors
wird der Schaltarm in die strichpunktierte Mittelstellung gedreht, Regeleingriffe
finden nicht statt, und die Mühle befindet sich im stationären Normalbetrieb. Steuerimpulse
des Gebers 11 bleiben ohne Auswirkung.
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Falls die Mahlbarkeit des Gutes schlechter wird, steigt die Mühlenladung
gemäß der geringeren Abfuhr genügend feingemahlenen Gutes an, und die Stromaufnahme
vergrößert sich. Dementsprechend wird der Schaltarm 13 weiter herumgedreht bis zur
Berührung mit dem Kontakt 17.
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Stromlauf: 21-52-11-11'-13'-13-17-5 (Z)-2 mit der Wirkung, daß der
Speiseschieber entsprechend den vom Impulsgeber 11 gegebenen Stromstößen langsam
geschlossen und damit die Mühle entlastet wird. Wenn sich die normale Stromaufnahme
wieder eingestellt hat, geht der Schaltarm 13 in die strichpunktierte Stellung zurück.
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Andererseits geht der Schaltarm herunter auf den Kontakt 18, wenn
die Mahlbarkeit des Gutes steigt und durch Mehrabfuhr ausreichend gemahlenen Gutes
die Mühle entlastet wird.
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Stromlauf: 21-52-11-11'-13'-13-18-5 (A)-2 mit der bereits beschriebenen
Wirkung.
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überlastbetrieb Es kann vorkommen, daß der Mühle Mahlgut mit besonders
schwer auflösbaren Klumpen zugespeist wird mit der Folge, daß die Mühle verhältnismäßig
schnell überladen wird. Die Stromaufnahme des Mühlenmotors 1 steigt dann- so schnell
an, daß der Schaltarm 13 so weit gedreht wird, bis er die Kontakte 14, 16, 17 schließt
mit der Folge: Stromlauf: 21-52-14-13-17-5 (Z)-2 mit der Wirkung, daß der Speiseschieber
im Dauerlauf geschlossen wird; Stromlauf: 21-52-14-13-16-53-40 mit der Wirkung,
daß der Schaltmagnet 40 erregt, der Schalter 41
aus- und der Schalter
42 eingeschaltet wird, wodurch der Motor 3 für die Zuspeisung stillgesetzt und der
Zeitschalter 20' für den Schaltmagneten 20 in Gang gesetzt wird.
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Durch die beschriebene Abstellung der Zuspeisung wird der Mühle Gelegenheit
gegeben, bei kurzzeitiger Überlast die ihr zugemutete Mahlschwierigkeit zu überwinden.
Gelingt dies innerhalb kurzer Zeit, so sinkt die Stromaufnahme plötzlich stark ab
und der Schaltarm 13 geht zurück auf den Kontakt 1$ mit den Wirkungen, die unter
»Normalbetrieb« beschrieben sind. Gleichzeitig wird der Zeitschalter 20'
angehalten, kommt also nicht zur Auswirkung.
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Wird die Mühle aber innerhalb der Zeit, in der der Zeitschalter
20' läuft, mit ihrer überlastmahlaufgabe nicht fertig, so tritt der Zeitschalter
20' in Funktion, der Schaltmagnet 20 wird erregt und damit werden die Hauptschalter
21, 22 aus- und der Verriegelungsschalter 23 eingeschaltet. Danach muß die aufgetretene
Schwierigkeit von Hand beseitigt und anschließend die Mahlanlage wie beschrieben
erneut in Gang gesetzt werden.
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Der Wirkung nach ist es gleich, ob der Hauptschalter mit den Kontakten
21, 22 elektromagnetisch durch den Schaltmagneten 20 oder von Hand ausgeschaltet
wird. Im letzteren Fall ist wesentlich, daß bei Öffnen des Schalters 22 der Schaltmagnet
30 stromlos wird und dann die Hauptstromleitung zum Mühlenmotor 1 und zum Speisemotor
3 abschaltet mit der Wirkung, daß die Speisung sofort unterbrochen wird. Die Mühle
vermahlt bei Aufzehrung ihrer Drehmassenwucht dann noch einen gewissen Bestandteil
ihrer Füllung.
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Eine dritte Ausschaltmöglichkeit der Anlage ist durch Öffnen eines
der Schalter 61 oder 71 gegeben; dies tritt ein, wenn entweder der Bunker 6 kein
Mahlgut mehr enthält, was durch den Füllstandzeiger 6 gemeldet wird, oder wenn der
Abförderer 7' ausfällt.
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Ein wesentlicher Vorzug der beschriebenen Anordnung besteht darin,
daß bei jeder Ausschaltung des Mühlenmotors 1 die Speisung stillgesetzt und der
Speiseschieber vor der nächsten Umschaltung auf Vollastbetrieb des Mühlenmotors
in Schließstellung gebracht wird, so daß jederzeit ein störungsfreies Anfahren der
Mühle ohne Notwendigkeit besonderer Steuermaßnahmen oder Eingriffe geschehen kann.
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Zu erwähnen ist noch die Möglichkeit, die Fördergeschwindigkeit des
Zuspeisers in Abhängigkeit von der Stellung des Speiseschiebers zu ändern, so daß
die Zuspeisung doppelt beeinflußt wird. Dieses ist durch die strichpunktierte Linie
zwischen dem Motor 2 für die Speiseschieber und dem Motor 3 für den Zuspeiser angedeutet.
Die Einwirkung kann bei Drehantrieben durch Drehzahlbeeinflussung, bei Vibrationsantrieben
durch Beeinflussung von Amplitude und/oder Frequenz erfolgen.
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Auch kann noch eine Sicherung derart vorgesehen werden, daß der Mühlenmotor
1 nicht angelassen werden kann, wenn nicht der Speiseschieber 2' geschlossen ist.
In diesem Fall ist noch eine Verbindung zwischen dem Endschalter 5 des Speiseschiebermotors
2 und dem Schaltmagneten 20 vorzusehen.