DE2742216C2

DE2742216C2 - Schutzanordnung für eine umlaufende Teile aufweisende Maschine

Info

Publication number: DE2742216C2
Application number: DE2742216A
Authority: DE
Inventors: Emil 6710 Frankenthal Brehm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-09-20
Filing date: 1977-09-20
Publication date: 1987-02-05
Also published as: US4243920A; IT1094457B; DE2742216A1; IT7822517A0

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzanordnung für eine umlaufende Teile aufweisende Maschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Den wichtigsten Anwendungsfall für derartige Schutzanordnungen stellen Abfallzerkleinerungsmaschinen dar.
Die bekannten Abfallzerkleinerungsmaschinen arbeiten entweder so, daß ihr Motor bei Überlastung in Folge eines Hemmnisses zwischen den Zerkleinerungsmesssern abgeschaltet oder solange reversiert wird, bis das Hemmnis beseitigt ist. Es wird also nicht unterschieden, ob das Hemmnis zwischen den Messern zerkleinerungsfähig, beispielsweise ein Kraftfahrzeugreifen ist, oder von den Messern nicht zerkleinert werden kann, also beispielsweise eine Eisenstange ist. Schaltet der Motor stets ab, so ist ein wirtschaftlicher Betrieb der Abfallzerkleinerungsmaschine nicht möglich, da ihr Betrieb stets von einer Bedienungsperson überwacht werden muß. Wird dagegegen auch dann ständig reversiert, wenn das Hemmnis durch die Messer nicht zerkleinert werden kann, so werden alsbald die Zerkleinerungsmesser zerstört.
Aus der US-PS 27 62 004 ist bereits ein Reversierschalter für den Elektromotor einer Abfallzerkleinerungsmaschine bekannt, der ein elektrisch beheizbares Bimetall aufweist. Wenn der Elektromotor durch ein Hemmnis festgebremst wird, spricht das Bimetall nach einer vorbestimmten Zeitdauer an und reversiert die Drehrichtung des Elektromotors in der Hoffnung, dadurch das Hemmnis zu lösen.
Auch die aus der US-PS 30 90 900 bekannte Anordnung zum Reversieren eines Elektromotors, der überlastet oder durch ein Hemmnis festgeklemmt ist, weist einen Bimetallschalter auf, der bei Eintritt eines Störfalles den Elektromotor zunächst reversiert und dann abschaltet, wenn er innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer eine bestimmte Umdrehungsgeschwindigkeit nach dem Reversieren nicht mehr erreicht.
Beide vorbekannten Anordnungen sind jedoch nicht dafür geeignet zu unterscheiden, ob das Hemmnis zwischen den Messern einer Zerkleinerungsmaschine durch mehrmaliges Reversieren der Drehrichtung des Antriebsmotors zerkleinerbar ist oder so hart ist, daß eher die Messer als das Hemmnis zerstört werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schutzanordnung für eine Maschine der eingangs beschriebenen Art zu entwickeln, die durch bei beginnender Überlastung des Antriebsmotors automatisch eingeleitete Reversiervorgänge in vielen Fällen ein Freilaufen und Fortsetzen des Betriebes ermöglicht und die die Maschine unmittelbar abschaltet, wenn ein nicht zu beseitigendes Hemmnis die Maschine blockiert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches gelöst. Durch die unterschiedlichen Überstromgrenzwerte und Ansprechzeiten der beiden Überstromrelais ist es möglich, zwischen einem "harten" und einem "weichen" Abbremsen des Elektromotors zu unterscheiden. Im ersten Fall wird der Motor sofort abgeschaltet, im zweiten Fall so oft reversiert, bis er sich freigelaufen hat. Beide Überstromrelais weisen eine Ansprechverzögerung auf, die größer als die Dauer des Einschaltstromstoßes des Motors ist. Dadurch wird sichergestellt, daß die Relais bei der Einschaltung des Motors nicht ansprechen.
Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles ausführlich erläutert. Der Schaltplan der bei diesem Ausführungsbeispiel verwendeten elektrischen Schaltungseinrichtung ist in der Zeichnung dargestellt, auf die im folgenden Bezug genommen wird.
Mit M ist der Motor einer Abfallzerkleinerungsmaschine bezeichnet, dessen Klemmen U,V und W über einem Reversierschalter 10, einem Einschaltschütz 11, einem Ruhekontkatsatz a eines Überstromrelais A und einem Ruhekontaktsatz g eines Zeitrelais G an den Phasen R, S und T eines Drehstromnetzes liegen. In der Zuleitung zur Klemme W des Motors M liegt die Primärwicklung eines Stromwandlers Wa, an dessen Sekundärwicklung der Überwachungsstromkreis 12 abgegriffen ist. Die Sekundärwicklung liegt mit einem ihrer Abgriffe an einem geerdeten Nulleiter 13, der an eine Nulleiterklemme N führt.
Im Überwachungsstromkreis 12 liegen das Überstromrelais A und ein zweites Überstromrelais B in Reihe, wobei das zweite Überstromrelais B durch einen Widerstand 14 und einen Ruhekontakt f eines Zeitrelais F überbrückt ist.
In einem Schaltkreis zwischen der R-Phase und dem Nulleiter 13 ist ein Umschaltkontaktpaar b des zweiten Überstromrelais B so angeordnet, daß der bewegliche Kontkat 15 mit der R-Phase, der eine feststehende Kontakt 16 über einen Stromstoßrelais E mit dem Nulleiter 13 und der andere feststehende Kontakt 17 über ein Umschaltkontaktpaar e des Stromstoßrelais E in der einen Stellung des Umschaltkontaktpaares e über ein Schaltrelais C und in der anderen Stellung über ein Schaltrelais D mit dem Nulleiter verbunden ist. Die beiden Schaltrelais C und D sind Teile des Reversierschalters 10, wobei dem Schaltschütz C der Kontaktsatz c ₁ und dem Schaltschütz D der Kontaktsatz d ₁ zugeordnet ist. In der Zuleitung zum Schaltrelais C liegt ein Ruhekontakt d ₂ des Schaltrelais D und in der Zuleitung des Schaltrelais D ein Ruhekontakt c ₂ des Schaltrelais C. An dem mit dem Schaltrelais 10 verbundenen feststehenden Kontakt 18 des Umschaltkontaktpaares e ist ferner das Zeitrelais F und an dem mit dem Schaltrelais D verbundenen feststehenden Kontakt 19 ein drittes Zeitrelais H angeschlossen; beide Zeitrelais F und H liegen mit ihrer zweiten Zuleitung an dem Nulleiter 13. Schließlich liegt ein zweites Zeitrelais G mit seiner einen Zuleitung am Nulleiter 13 und mit seiner anderen Zuleitung über einen Ruhekontakt h des dritten Zeitrelais H an der R-Phase.
Mit dem Kontaktsatz d ₁ im Reversierschalter 10 wird der Motor M auf Vorwärtslauf geschaltet, mit dem Kontaksatz c ₁ auf Rückwärtslauf. Befinden sich die Umschaltkontaktpaare b und ealso in der in der Zeichnung dargestellten Stellung, so läuft der Motor M rückwärts. Die erfindungsgemäße Schutzanordnung zur Überwachung der Abfallzerkleinerungsmaschine arbeitet folgendermaßen:
Nach Betätigung des Einschaltschützes 11 läuft der Motor M im Rückwärtslauf an. Dies ist aus Gründen der Unfallsicherheit zweckmäßig, damit die Hand einer Bedienungsperson nicht durch die Messerwalzen in die Zerkleinerungsmaschine hineingezogen wird. Gleichzeitig liegt Spannung an dem ersten Zeitrelais F, das so eingestellt ist, daß es nach ca. 2 sec anspricht. Dabei öffnet der Ruhekontakt f, so daß der durch das zweite Überstromrelais B fließende Strom ansteigt. Der Widerstand 14 ist so auf den Widerstand der Erregerspule des zweiten Überstromrelais B abgestimmt, daß der Stromanstieg beim Öffnen des Ruhekontaktes f so groß ist, daß das zweite Überstromrelais B anspricht. Damit schaltet der Umschalter b und verbindet die Kontakte 15 und 16, so daß das Stromstoßrelais E erregt wird und dessen Umschalter e in seine andere Schaltstellung gebracht wird.
Mit dem Umschalten des Umschalters b werden das Schaltrelais C und das Zeitrelais F stromlos und ihre Kontakte fallen in die Ausgangslage zurück. Der Motor M hält an. Das zweite Überstromrelais B hat eine Rückfallzeit von ca. 2 sec. Während dieser Zeit steht also der Motor M. Nach Ablauf dieser Zeit fällt der Umschalter b in seine Ausgangslage zurück, in der die Kontakte 15 und 17 miteinander verbunden sind. Nunmehr ist jedoch der bewegliche Kontakt des Umschalters e mit dem feststehenden Kontakt 19 verbunden, so daß das Schaltrelais D und das dritte Zeitrelais H erregt werden. Das Schaltrelais D schaltet über seinen Kontaktsatz d ₁ den Motor M auf Vorwärtslauf. In dieser Schaltstellung verbleibt die Schutzanordnung bis durch eine Überlastung des Motors M, beispielsweise durch zu schwer zu zerkleinerndes Material zwischen den vom Motor angetriebenen Messerwalzen, im Überwachungsstromkreis 12 der Strom so stark angestiegen ist, daß das zweite Überstromrelais B anspricht und sich damit der zuvor beschriebene Zyklus wiederholt. Der Motor M hält also an und wird nach einer durch die Rückfallzeit des zweiten Überstromrelais B bestimmten Pause für die am Zeitrelais F eingestellte Dauer auf Rücklauf geschaltet.
Werden die Messerwalzen der Abfallzerkleinerungsmaschine jedoch durch einen harten Gegenstand, beispielsweise ein Metallstück, ruckartig blockiert, so steigt der Strom im Überwachungsstromkreis 12 in kurzer Zeit so stark an, daß das erste Überstromrelais A anspricht. Der Ansprechstromwert dieses ersten Überstromrelais A ist zwar größer als derjenige des zweiten Überstromrelais B; dagegen ist die Ansprechverzögerung des ersten Überstromrelais A kürzer als diejenige des zweiten Überstromrelais B und so gewählt, daß beim plötzlichen und vollständigen Abbremsen des Motors M das erste Überstromrelais A vor dem zweiten Überstromrelais B anspricht. Beim Ansprechen des ersten Überstromrelais A öffnet der Ruhekontaktsatz a in der 3phasigen Zuleitung zum Motor M und schaltet damit den Motor ab. Er muß dann nach Entfernung des Hindernisses zwischen den Messerwalzen von Hand mittels des Einschaltschützes 11 wieder eingeschaltet werden.
Selbstverständlich sind die Ansprechverzögerungen beider Überstromrelais A und B so gewählt, daß sie größer als die Dauer des Einschaltstromstoßes des Motors M sind, so daß die Stromspitze beim ersten Einschalten des Motors und bei den folgenden Reversiervorgängen nicht zu einem Ansprechen der Schutzanordnung führt.
Revesiert der Motor M ununterbrochen, so ist anzunehmen, daß sich zwischen den Messerwalzen Gegenstände befinden, die durch die Messer nicht zerkleinert werden können. Das soll zur Abschaltung der Maschine führen. Zur Erfassung dieses Betriebszustandes dienen die Zeitrelais G und H. Die Ansprechzeit des Zeitrelais G ist beispielsweise auf 14 sec, diejenige des Zeitrelais H auf 2 sec eingestellt. Das Zeitrelais G wird mit dem Einschalten der Maschine erregt. Schaltet die Maschine auf Vorlauf um, so wird auch das Zeitrelais H erregt. Wird der Motor M nicht sofort überlastet, läuft also mindestens 2 sec im Vorlauf, so läuft das Zeitrelais H ab und der Ruhekontakt h öffnet, so daß das Zeitrelais G entregt wird. Wird das Zeitrelais H jedoch durch ständiges Umschalten des Motors M auf Rückwärtslauf am Ablauf gehindert, so kann das Zeitrelais G nach der eingstellten Zeitdauer von 14 sec ablaufen, so daß der Ruhekontaktsatz g in der 3phasigen Zuleitung zum Motor M öffnet und die Maschine abstellt. Sie muß dann von Hand durch das Einschaltschütz 11 wieder in Gang gesetzt werden. Durch geeignete Bemessung der Ansprechzeit des Zeitrelais G kann also festgelegt werden, nach wieviel ununterbrochenen und erfolglosen Reversierungen des Motors M die Maschine abgeschaltet werden soll.
In manchen Fällen mag es zweckmäßig sein, zusätzlich einen Zeitschalter vorzusehen, der den Antriebsmotor M wahlweise entweder nach einer einstellbaren Zeit abschaltet oder bei ununterbrochenem Vorwärtslauf nach einer einstellbaren Zeit auf Rückwärtslauf umschaltet. Hierzu mag beispielsweise ein weiteres Zeitrelais dienen, das über einen mehrpoligen Umschalter in der einen oder der anderen Betriebsart in den Schaltkreis der Schutzanordnung eingeschaltet wird.
Die erfindungsgemäße Schutzanordnung kann in der in dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Form beispielsweise auch zur Überwachung des Laststromkreises eines Förderbandes zum Transport von Paketen oder dgl. verwendet werden. Führt ein Paket beispielsweise durch Verklemmen an den seitlichen Begrenzungsschienen zu einem erhöhten Reibungswiderstand mit dem Förderband, so reversiert der Antriebsmotor des Förderbandes, so daß sich das Paket beim Rückwärtstransport aus der Verklemmung lösen kann. Blockiert ein Paket aber das Förderband, so schaltet der Antriebsmotor des Förderbandes ab.
Weitere Anwendungen der erfindungsgemäßen Schutzanordnung betreffen die Stromüberwachung in Schaltkreisen, wobei beim Ansprechen des zweiten Überstromrelais B ein Warnsignal eingeschaltet wird, während beim Ansprechen des ersten Überstromrelais A der zu überwachende Schaltkreis von der Spannungsquelle getrennt wird.

Claims

1. Schutzanordnung für eine umlaufende Teile aufweisende, von einem Elektromotor angetriebene Maschine, insbesondere eine Zerkleinerungsmaschine, deren Umlauf durch Gegenstände in unerwünschter Weise blockiert werden kann, mit einem Revesierschalter und zwei in Reihe geschalteten Überstromrelais, die unterschiedliche Überstromgrenzwerte und Ansprechverzögerungen aufweisen, wobei bei Ansprechen des ersten Überstromrelais der Motor endgültig abgeschaltet und bei Ansprechen des zweiten Überstromrelais die Drehrichtung reversiert wird, dadurch gekennzeichnet,

- daß beide Überstromrelais (A, B) in einem Überwachungsstromkreis (12) liegen, der einen zum Laststrom des Motors (M) proportionalen Strom führt,

- daß das zweite Überstromrelais (B) einen niedrigeren Überstromgrenzwert als das erste Überstromrelais (A) hat und

- daß das erste Überstromrelais (A) nur anspricht, wenn der Laststrom den Überstromgrenzwert des ersten Überstromrelais (A) innerhalb einer vorgebbaren Zeit erreicht, die kürzer ist als die Ansprechverzögerung des zweiten Überstromrelais (B).

2. Schutzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Schalten des Reversierschalters (10, C, D) in Richtung Rücklauf ein erstes Zeitrelais (F) betätigt wird, das nach seinem einstellbaren Zeitablauf einen Stromkreis (14, f) parallel zur Erregerspule des zweiten Überstromrelais (B) öffnet, der so bemessen ist, daß bei seiner Öffnung das zweite Überstromrelais (B) erneut anspricht und dessen Kontakte beim Ansprechen den Reversierschalter (10, C, D) in Richtung Vorlauf schalten.

3. Schutzanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reversierung des Motors (M) jeweils nach Abschaltpausen erfolgt, die der elektrisch verzögerten Rückfallzeit des zweiten Überstromrelais (B) entsprechen.

4. Schutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Zeitrelais (G) vorgesehen ist, dessen Erregung mit dem Einschalten des Motors (M) beginnt, dessen eingestellte Ansprechzeit größer als die Rücklaufdauer, vorzugsweise größer als die fünffache Rücklaufdauer des Motors ist, und das beim Ansprechen einen Schaltbefehl zum Abschalten des Motors (M) abgibt, und daß ein drittes Zeitrelais (H) mit Beginn eines jeden Vorlaufes des Motors (M) erregt wird, dessen eingestellte Ansprechzeit kürzer als diejenige des zweiten Zeitrelais (G) ist und vorzugsweise der Rücklaufdauer des Motors (M) entspricht und das beim Ansprechen einen Schaltbefehl zur Erregung des zweiten Zeitrelais (G) abgibt.