-
Regeleinrichtung für eine Verarbeitungsanordnung mit einem Vibrationsförderer
Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für eine Verarbeitungsanordnung mit
einem Vibrationsförderer, der Material in ein Verarbeitungsgerät fördert, bei der
sich der Laststrombedarf eines das Verarbeitungsgerät antreibenden Motors mit der
Menge des augenblicklich verarbeiteten Materials ändert und zur Regelung der Fördergeschwindigkeit
bzw. Fördermenge des Vibrationsförderers dient, unter Verwendung elektrischer Vorrichtungen
zur Anzeige der Abweichung des Laststromes von einer vorgegebenen Soll-Belastung.
-
Vibrierende Vorschubeinrichtungen werden in vielen Verarbeitungssystemen
zum Transport von Material von einer Verarbeitungsstation zur anderen und zum Vorschub
von Material aus einem Trichter oder einer Rinne benötigt, wenn es erwünscht ist,
das Material in einem verhältnismäßig konstanten und geregelten Ausmaß fortzuführen.
-
Bekannte Arten von Regelungen für vibrierende Vorschubeinrichtungen
gestatten keine leichte Einstellung des Ausmaßes des Materialvorschubs, benötigen
jedoch einen mehr oder weniger konstanten Vorschub der Materialzufuhr, solange die
Vorschubeinrichtung in Betrieb ist.
-
Die bei den bekannten Vorrichtungen verwendeten elektromagnetischen
Antriebssysteme für die Förderer haben einen außerordentlich begrenzten Anwendungs-
und Regelbereich. Ferner sind die bekannten Geräte nicht genügend widerstandsfähig
und betriebssicher. Dies ist bei der Schüttgutverarbeitung, insbesondere im Brecherbetrieb,
von erheblicher Bedeutung, da diese Förderer bei den meisten Verarbeitungsverfahren
einen großen Teil des Materialgewichts im Zuführtrichter aufnehmen müssen und es
erwünscht ist, daß die Zuführgeschwindigkeit bzw. die zugeführte Menge im wesentlichen
unabhängig von dem Gewicht des im Trichter befindlichen Materials ist. Bei den bekannten
Geräten ändert sich aber die Antriebsleistung für den Förderer nicht mit der auf
diesen wirkenden Last.
-
Dort ergibt daher ein Ansteigen der Last eine Verringerung der Fördergeschwindigkeit
bzw. Förderleistung.
-
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die zuvor geschilderte Regeleinrichtung
so weiterzuentwickeln, daß eine gleichmäßige Materialförderung bei jeder gewünschten
Geschwindigkeit und Belastung erreicht wird, ohne daß sich Regelschwankungen oder
Schwingungen als Reaktion auf Veränderungen der Last im Zuführtrichter ergeben.
-
Zu diesem Zweck weist die Regeleinrichtung gemäß der Erfindung das
Kennzeichen auf, daß ein
abgestimmtes, von mit konstanter Drehzahl umlaufenden Exzentergewichten
angetriebenes und den Förderer in Schwingungen versetzendes Vibrationssystem vorhanden
ist, das Abstimmfedern enthält, deren Federkonstanten und hiermit auch die auf den
Förderer zu übertragenden Vibrationskräfte, von den die Abweichung anzeigenden elektrischen
Vorrichtungen veränderbar sind.
-
Durch Verwendung eines solchen abgestimmten Federsystems wird erreicht,
daß durch Vergrößerung der Last oder der Masse des auf der Förderfläche bzw. im
Trog des Förderers befindlichen Materials die Resonanzfrequenz dichter an die Betriebsgeschwindigkeit
herangerückt wird. Dies wirkt im Sinn einer Vergrößerung der Schwingungsamplitude
zum Ausgleich der Wirkung der zusätzlichen Last.
-
Wenn die Federkonstante zur Änderung der Fördergeschwindigkeit oder
Förderleistung geändert wird, dann spricht der Förderer auch automatisch auf Laständerungen
an, um die Fördergeschwindigkeit entsprechend der eingestellten Federkonstante einzuhalten.
Mit anderen Worten, bei einem Förderer mit eingestellter Federkonstante wird automatisch
der
Leistungsbedarf so eingeregelt, daß die Fördergeschwindigkeit bzw. Fördermenge bei
großen, auf den Förderer wirkenden Belastungen beibehalten wird.
-
Eine vorzugsweise Ausführungsform der Erfindung ist in den folgenden
Zeichnungen dargestellt; es zeigt F i g. 1 eine schematische Seitenansicht einer
vibrierenden Vorschubeinrichtung sowie einer Verarbeitungsstation, welche erfindungsgemäß
arbeiten, und Fig.2 ein schematisches elektrisches und pneumatisches Schaltbild,
welches die elektrischen und pneumatischen Schaltungen sowie den Apparat darstellt,
welcher in Zusammenwirkung damit das Ausmaß des Materialvorschubs in die Verarbeitungsstation
erfindungsgemäß einstellt.
-
In einem erfindungsgemäß konstruierten und betriebenen Gerät wird
in einem Trichter 1 befindliches Material in einem geregelten Ausmaß durch eine
vibrierende Vorschubeinrichtung oder Zufuhreinrichtung 2 in eine Verarbeitungs-
oder Transportstation geführt, welche allgemein durch ein Brech-oder Mischwerk 3
dargestellt ist, welches das bearbeitete Material durch seine Auslaßrinne 4 auswirft.
Das Misch- oder Brechwerk3 ist nur durch ein Symbol dargestellt, weil es äquivalent
für eine große Zahl von Bearbeitungseinrichtungen ist, welche zusätzlich zu Brech-
oder Mischwerken auch Eimeraufzüge, Reibmühlen oder jeden grundsätzlich ähnlichen
Apparat mit Kraftbedarf umfassen kann, welcher mit der in dem Gerät befindlichen
Materialmenge sich ändert.
-
Das Brech- oder Mischwerk 3 ist durch einen Elektromotor 5 angetrieben,
welcher ein (nicht gezeigtes) Getriebe zur Herabsetzung der Geschwindigkeit umfassen
kann, um seine Abtriebsdrehzahl auf die Erfordernisse des Brech- oder Mischwerkes
einzustellen. Der Motor 5 wird über eine dreiphasige elektrische Kraftstromleitung
6 durch eine Regelstation und mit dem Antriebsmotor 5 verbundene Leitungen 8 mit
Energie versorgt.
-
Vorzugsweise wird die vibrierende Vorschub einrichtung 2 durch einen
variierbar abgestimmten, durch ein exzentrisches Gewicht wirkenden Vibrationserreger
angetrieben, obgleich auch elektromagnetisch angetriebene vibrierende Vors chub
einrichtungen verwendet werden können und die in den elektromagnetischen Antrieb
eingespeiste Energie durch eine Regeleinrichtung gemäß der Erfindung geregelt werden
kann. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird elektrische Energie aus der Regelstation
7 durch Leitungen 10 einem an einer ErregungsmasseB2 befestigten Motor 11 zugeführt,
welche einen Teil des Vibrationssystems für den Antrieb der Vibrationsvorschubeinrichtung
2 darstellt. Die Erregungsmasse 12 ist dauerhaft zwischen einem Paar Luftfedern
13 und 14 gehalten, welche mit Platten 15 und 16 eines Antriebsgehäuses 17 verbunden
sind, das seinerseits mit der Vorschubeinrichtung 2 verbunden ist. Die Luftfedern
13 und 14 sind durch mit der Regelstation 7 verbundene Anschlußschläuche und Rohre
20 auf einen geregelten Druck aufgeblasen. In Betrieb erzeugt der Motor 81 durch
Drehung des auf seiner Ankerwelle angebrachten exzentrischen Gewichts 21L eine Vibrationskraft.
Die unausgeglichene Kraft der Gewichte 21 versetzt die Erregungsmasse 12 auf den
Luftfedern 13 und 14 in Vibration. Bei Abstimmung des Systems
auf Resonanz entsteht
eine starke Vibrationsbewegung der Erregungsmassel2, und die daraus resultierende
Vibration der Vorschub einrichtung 2 wirkt sich im wesentlichen längs einer durch
den Doppelpfeil 22 dargestellten Richtung aus. Die Vibration der vibrierenden Vorschub-
oder Zufuhreinrichtung 2 bewirkt einen Fluß des Materials von links nach rechts
entlang der Vorschubeinrichtung gemäß F i g. 1 der Zeichnung. Um die Übertragung
unzulässiger Vibrationskräfte auf den Aufbau oder die Gestell anordnung zu unterbinden,
auf welcher die Vorschub- oder Zufuhreinrichtung 2 angeordnet ist, sind isolierende
Luftfedern 24 und 25 zwischen der Vorschub- oder Zufuhreinrichtung 2 und dem Tragrahmen
bzw. Aufbauglied 26 angeordnet.
-
Die Amplituden der Vibration des Anregungsgliedes 12 und der Vorschubeinrichtung
2 in Abhängigkeit von der Drehung der exzentrischen Gewichte 21 ändern sich entsprechend
der Abstimmung des Systems, welche wiederum in Abhängigkeit vom Aufblasdruck der
Luftfedern 13 und 14 variiert. Zur Erzielung eines bestmöglichen Wirkungsgrades
ist der Aufblasdruck so justiert, daß die Arbeitsdrehzahl des Systems leicht unterhalb
der Resonanz- oder Eigenfrequenz des Vibrationssystems mit der Erregungsmasse 12,
den Federn 13 und 14 sowie der Masse der Vorschubeinrichtung 2 liegt. Wenn eine
Reduzierung des Ausmaßes des Vorschubs gewünscht ist, wird der Aufblasdruck der
Luftfedern gesteigert, wobei die Eigen- oder Resonanzfrequenz des Systems über die
Arbeitsdrehzahl angehoben wird.
-
Beim Arbeiten mit einer von der Resonanz entfernten Drehzahl wird
die Amplitude der durch die exzentrischen Massen erzeugten Vibration reduziert.
Der mögliche Regelungsbereich durch Variation der Aufblasdrücke der Luftfedern genügt,
um ein verschiedenes Ausmaß des Vorschubs von Null bis zur höchsten Förderung zu
erzielen.
-
Die in der Regelungsstation7 zur Regelung der Luftfedern sowie der
MotorenS und 11 enthaltene Einrichtung ist schematisch in F i g. 2 dargestellt.
Wie aus diesem Schaltbild hervorgeht, wird elektrische Energie für die Motoren 5
und 11 aus dreiphasigen Kraftstromleitungen 6 erhalten und über Sicherungen oder
Oberstromrelaisspulen 33 sowie von dort durch Kontakte 31 eines Motoranlasserrelais
32 zugeführt.
-
Von den Motoranlasserrelaiskontakten 31 wird eine Energie durch die
Leitungen 8 dem Motor 5 zugeführt. Der Strom einer der Leitungen 8 ist durch ein
Paar stromabhängiger Relais 33 und 34 geführt, so daß diese Relais auf die an dem
Motor 5 liegende Last ansprechen. Auf Wunsch können auch leistungsabhängige Relais
an Stelle der Stromrelais verwendet werden.
-
Da es nicht erwünscht ist, Material der Vorschubeinrichtung 2 in
die Verarbeitungsstation 3 zuzuführen, wenn nicht der Antriebsmotor 5 in Betrieb
ist, wird die Regelungsenergie zur Betätigung eines Motoranlasserrelais 36 für den
Motor 11 besser von zwei der Leitungen 8 abgenommen, als von den Zu- oder Kraftstromleitungen
6. Wie ersichtlich, sind in der Schaltung die zu dem Motor 11 führenden Leitungen
10 über Kontakte 37 des Motoranlasserrelais 36 sowie Leitungen 38 mit den lKraftstromleitungen
6 verbunden. Die Leitungen 38 könnten an Stelle der Leitungen 6 auf Wunsch auch
mit den Leitungen 8 verbunden sein. Die dargestellte Anordnung ist vorzugsweise
so, daß ein Mechaniker bei
Handbetätigung des Motoranlasserrelais
36 ohne Anlassen des Motors 5 die Wirkungsweise des Motors 11 prüfen kann.
-
Die Regelschaltung für das Motoranlasserrelais 36 umfaßt Kontakte
40 eines druckbetätigten Schalters 41, Kontakte eines Stopknopfes 42 sowie Kontakte
eines Startknopfes 43, welche in Serie zwischen der obersten der Leitungen 8 und
einer Arbeitswicklung 44 des Motoranlaßrelais 36 liegen. Eine Rückleitung 45 der
Arbeitswicklung 44 ist mit einer anderen der Leitungen 8 verbunden. Kontakte 46
des Motoranlaßrelais 36 sind parallel zu den Kontakten des Stopknopfschalters 43
verbunden, um das Motoranlaßrelais 36 so lange unter Strom zu halten, bis der Stromkreis
durch Öffnung der Kontakte des Stopknopfschalters 42 oder des Druckschalters 41
unterbrochen ist.
-
Ein allgemein ähnlicher Kreis mit Kontakten eines Stopknopfschalters
50 und eines Startknopfschalters 51 ist zur Verbindung einer der Leitungen 6 mit
der Arbeitswicklung 52 des Motoranlaßrelais 32 für den Motor 5 vorgesehen. Eine
Rückleitung 53 von der Wicklung ist mit einer anderen der Leitungen 6 verbunden.
Das Motoranlaßrelais 32 hat Haltekontakte 54, welche parallel mit den Kontakten
des Startknopfschalters 51 verbunden sind, um den Stromkreis geschlossen zu halten,
sobald das Relais unter Strom ist. Überstromrelaiskontakte 55 der Überstromwicklungen
30 liegen in der Leitung 53 und dienen zur Abschaltung des Motoranlaßrelais 32,
wann immer eine Überlastung an dem Motor 5 auftritt.
-
In dem pneumatischen Kreis zur Regelung des Aufblasdruckes der Luftfedern
13 und 14 wird Luft von einem Druckspeicher durch ein Rohr 60 zugeführt und von
dort durch einen Niederdruckspeicher 61, Rohrleitung 62, Ventil 63 und eine zu der
mit den Luftfedern verbundenen Leitung 20 führende Rohrleitung 64 zugeführt. Der
Druckschalter 41, dessen Kontakte 40 in Serie zu den Kontakten des Stopknopfschalters
42 für das Motoranlaßrelais 36 liegen, ist durch eine Rohrleitung 65 mit der zu
den Luftfedern führenden Rohrleitung 20 verbunden und öffnet seine Kontakte 40,
wenn der Druck unter ein vorgegebenes Minimum abfällt. Ein mit der Leitung 62 verbundener
Druckmesser zeigt den durch den Niederdruckregler 61 geregelten Druck an. Dieser
Niederdruckregler ist normalerweise so justiert, daß der geregelte Druck in der
Leitung 62 dem Aufblasdruck der Luftfedern entspricht, bei welchem diese angenähert
auf Resonanz für größte Zulieferung von Material eingestellt sind.
-
Luftdruck von der Rohrleitung 60 ist ferner über einen Hochdruckregler
68 zugeführt, welcher über eine Rohrleitung 61 und ein Ventil 70 mit einer Rohrleitung
71 verbunden ist, welche ebenfalls mit der zu den Luftfedern führenden Rohrleitung
20 verbunden ist. Der aus dem Hochdruckregler 68 zu erhaltende Druck bei geöffnetem
Ventil 70 liefert genügend Druck zu den Luftfedern 13 und 14, um die Amplitude der
Vibration auf ein Minimum zu reduzieren. Normalerweise kann der Druckregler 68 bezüglich
des Aufblasdrucks so justiert sein, daß wenn das Ventil 70 lange genug für den Druck
in der Leitung 20 und in den Luftfedern geöffnet ist, um, wie durch das Druckmeßinstrument72
angezeigt, mit dem Druck in der Leitung 69 in Übereinstimmung zu kommen - die Zu-
oder Vorschubeinrichtung in einem solchen Ausmaß fördert, daß das Verarbei-
tungs-
oder Zerkleinerungsgerät 3 nicht überlastet werden kann. Normalerweise ist dies
ein verhältnismäßig kleiner Bruchteil der Gesamtaufnahmefähigkeit des Zerkleinerers
bzw. eines anderen Verarbeitungsgerätes.
-
Die Ventile 63 und 70 werden in geschlossene oder offene Stellung
durch elektrisch gesteuerte pneumatische Betätigungselemente 74 und 75 gebracht,
welche so angeordnet sind, daß sie so lange, wie ihre Arbeitswicklungen unter Strom
stehen, Luft von der Druckleitung 60 über eine Leitung 76 und Abzweigleitungen 77
oder 78 zu den Zylindern der Betätigungselemente 74 oder 75 lassen, um die entsprechenden
Ventile 63 oder 70 in ihre geöffnete Stellung zu bewegen. Wenn die elektrische Energie
zu den Kontrollelementen abgeschaltet ist, kehren die Ventile automatisch in geschlossene
Stellung zurück.
-
Die Wicklungen der elektrisch gesteuerten Betätigungselemente 74
und 75 sind durch einen nach unten transformierenden Transformator 80 mit Energie
versorgt, dessen Primärwicklung 81 mit den zu dem Motor führenden Kraftstromleitungen
8 verbunden ist. Ein Anschluß der Sekundärwicklung 82 des Transformators 80 ist
über eine Leitung 83 mit Kontakten 84 und 85 der kontaktbildenden Relais 33 und
34 verbunden. Die zusammenwirkenden Kontakte 86 und 87 der Relais sind über Leitungen
88 bzw. 89 verbunden, um die Wicklungen der pneumatischen. Betätigungselemente 74
und 75 zu speisen.
-
Die Rückleitung 90 dieser Wicklungen ist mit dem anderen Anschluß
der Sekundärwicklung des Transformators 80 verbunden.
-
Beim Betrieb der Anordnung schließen die Kontakte 85, 87 des Relais
33, wenn immer sich der Strom des Motors 5 unter einem bestimmten Wert entsprechend
der geringstzulässigen Belastung in dem Zerkleinerer, Mischwerk oder anderem Gerät
3 befindet. Gleicherweise schließen die Kontakte 84, 86 des Amperemeters34, wenn
immer der Stromfluß des Motors 5 anzeigt, daß der Motor mit oder nahezu mit der
vollen oder vorgegebenen Belastungsbedingung des Misch- oder Brechwerks 3 arbeitet.
-
Zum Anfahren der Einrichtung wird der Startdruckknopf 51 gedrückt,
um das Motoranlaßrelais 32 unter Strom zu setzen, welches wiederum den Antriebsmotor
5 des Brech- oder Mischwerks anläßt.
-
Das Brechwerk kann zu diesem Zeitpunkt leer sein, so daß der Motor
dann mit kleiner oder ohne Last arbeitet. Vorausgesetzt, daß keine Luft in den Luftfedern
sich befindet, ist der Druck in der Leitung 20 niedrig, so daß der Druckschalter
41 seine Kontakte 40 öffnet, um ein Anlassen des Förderantriebsmotors 11 zu verhindern.
Gleichwohl öffnet das Unterspannungsetzen der Leitungen 8 infolge Energiezufuhr
durch den Steuertransformator 80 und die nunmehr geschlossenen Relaiskontakte85
und 87, welche bei leerlaufendem Motor geschlossen sind, das Ventil 63, so daß Luft
von der Versorgungsrohrleitung 60 in die Luftfedern eintreten und diese auf Minimaldruck
zum Zweck eines maximalen Vorschubs aufblasen kann. Sobald dieser Druck erreicht
ist, schließt der Druckschalter 41 seine Kontakte 40, und der Startknopf 43 kann
danach betätigt werden, um das Anlaßrelais 36 für den Motor 11 unter Strom zu setzen.
Dieser Motor erzeugt nach Erreichen voller Drehzahl die Vibrationskraft für das
Anregungsglied 12, welches wegen des nun auf Resonanzbedingung eingestellten Aufblasdrucks
eine kräftige Vibration
des Vibrationssystems und eine Zufuhr des
Materials mit größter Förderung erzeugt. Sobald das Material in das Brech- oder
Mischwerk 3 transportiert ist, steigt die Belastung an dem Motor 5, und die Kontakte
89 und 87 öffnen beim Erreichen der normalen Betriebsbedingung, wobei das Ventil
63 geschlossen wird. Zu diesem Zeitpunkt herrscht in den Luftfedern minimaler Druck,
so daß die Transport- oder Fördereinrichtung mit vollem Fördervolumen zu arbeiten
förtfährt.
-
Die maximale Fördermenge der Fördereinrichtung mit minimalem den
Luftfedern zugeführten Druck steigert langsam die Kapazität des Misch- oder Brechwerks
3, so daß die Belastung des Motors 5 fortfährt zuzunehmen, und erreicht einen Punkt,
an welchem die Kontakte 84 und 86 des tJberlast- oder Hochlastrelais 34 schließen,
wenn der Motor seine Vollastbedingung erreicht hat. Schließen dieser Kontakte bildet
einen Stromkreis durch die Leitungen 88 und 90 und betätigt die Ventilsteuerung95
im Sinn einer Öffnung von Ventil 70 und führt Luft von dem Hochdruckregler 68 zu
den Luftfedern auf dem Weg durch die Leitung 20. Diese Druckzunahme dejustiert das
Vibrationssystem, reduziert die Amplitude der Vibration und damit das Ausmaß der
Förderung der Vorschubeinrichtung 2. Dies erfolgt so lange, bis die Belastung an
dem Motor 5 auf einen Punkt hin abnimmt, wo das Amperemeter 34 seine Kontakte 84,
86 öffnet. Sobald diese Kontakte öffnen, schließt das Ventil 70 wiederum und hält
die Luft in den Luftfedern sowie der Rohrleitung 20 auf dem dann herrschenden Druck
fest. Das System arbeitet danach mit dem besonderen Ausmaß des Vorschubs, welcher
dem normalen Vorschubgrad durch das Brechwerk3 entspricht oder auch über oder unter
einem solchen Maß liegen kann. In dem Fall, daß das Ausmaß der Förderung gering
ist, so daß das Brechwerk teilweise beladen wird, schließt wiederum das Amperemeter33
seine Kontakte, welche durch Öffnung des Ventils 63 dem höheren Druck in der Leitung
20 und den Luftfedern gestattet, durch den Druckregler 61 in die Außenluft zurückzuströmen.
-
Dieses Zurückströmen infolge Reduzierung des Drucks in den Luftfedern
steigert die Amplitude der Vibration und somit das Ausmaß der Förderung.
-
Durch Behinderung des Ausmaßes dieses Rückflusses durch das Ventil
63 kann die Amplitude der Vibration langsam gesteigert und auf diese Weise jede
Neigung des Systems zum Schwingen oder stoßweisen Arbeiten vermindert werden.
-
Wenn das Ausmaß der Förderung etwas zu hoch ist, so daß der Motor
des Brechwerks bis zu seiner Aufnahmefähigkeit belastet ist, schließt das Hochstromrelais
34 wiederum seine Kontakte, um mehr Hochdruckluft in die Luftfedern zwecks Reduzierung
des Ausmaßes der Förderung einzublasen.
-
In einigen Fällen kann die Neigung zum Schwingen auch durch Einbau
eines Drosselventils 95 parallel zu dem Ventil 70 vermindert werden, um kontinuierlich,
aber langsam unter Hochdruck befindliche Luft von dem Hochdruckregler 68 in die
Leitung 20 einzuführen und somit die Amplitude der Vibration und des Ausmaßes der
Förderung zu verkleinern.
-
Dies bleibt so, bis das Relais 33 seine Kontakte schließt, worauf
das Ventil 63 aus dem System Luft abläßt, um das Ausmaß der Förderung über das durch
das Amperemeter 33 festgelegte Maß sowie die sich dann ergebende Belastung an dem
Motor 5
zu steigern, worauf sich der Kreislauf wiederholt.
-
In ähnlicher Weise kann ein zu dem Ventil 63 parallelgeschaltetes
Drosselventil verwendet werden.
-
In diesem Fall steigt die Amplitude langsam, bis das Belastungsamperemeter
34 in Tätigkeit tritt, um schnell den Druck zu steigern und das Ausmaß der Förderung
zu vermindern.
-
Diese Regelung einer vibrierenden Vorschub einrichtung zur Einstellung
der Förderung zu einer Verarbeitungsstation, z. B. einem Brech- oder Mischwerk in
Übereinstimmung mit der Belastung in dem Brech- oder Mischwerk enthält Elemente,
um das Mischwerk zwecks maximalen Wirkungsgrades auf seiner Vollastbedingung zu
halten und dabei gleichzeitig das System vor Überlastung oder vor durch Anderungen
des zu fördernden Materials hervorgerufenen Perioden verhältnismäßig leichter Beladung
zu schützen.