DE3510799A1

DE3510799A1 - Regelung und steuerung eines bunkerentleerungswagens fuer schlitzbunker

Info

Publication number: DE3510799A1
Application number: DE19853510799
Authority: DE
Inventors: Rudi 4049 Rommerskirchen Adermann; Werner 4048 Grevenbroich Recke
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1985-03-25
Filing date: 1985-03-25
Publication date: 1986-09-25
Also published as: IN165565B; AU5506486A; IT8619506A0; GB8607234D0; IT1189973B; GB2172879A; IT8619506A1

Description

FRIED. KRUPP GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG

in Essen

Regelung und Steuerung eines Bunkerentleerungswagens für Schlitzbunker

Die Erfindung betrifft eine Regelung und Steuerung eines Bunkerentleerungswagens für Schlitzbunker/ bei dem das Bunkergut mittels eines im Bunkerentleerungswagen gelagerten und angetriebenen Schaufelrades vom Bunkertisch auf ein darunter angeordnetes Förderband ausgetragen wird und der Bunkerentleerungswagen über angetriebene Fahrwerke entlang des Bunker-1Ö Schlitzes verfahren wird.

Bunkerentleerungswagen werden in nahezu allen Industriezweigen eingesetzt, die Schüttgüter in großen Mengen erzeugen, umschlagen oder verbrauchen. Unter einem Materialstapel wird in Richtung der längsten Hauptachse ein offener Trichter angebracht, dessen Auslauf durch einen Bunkertisch bei Bildung eines Entnahmeschlitzes verschlossen ist. Das Material läuft aus dem Trichter aus und bleibt als Böschung auf dem Bunkertisch liegen. Von hier wird es mit

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Hilfe eines horizontalen Schaufelrades, das in den Entleerungswagen eingebaut ist, auf ein darunter angeordnetes Förderband kontinuierlich abgestrichen. Der Bunkerentleerungswagen fährt auf einem Bandgerust selbsttätig am Entnahmetisch entlang und sorgt für eine gleichmäßige Entleerung des Bunkers.

Die Austragsleistung wird geregelt. Zu diesem Zweck sind das Schaufelrad und der Fahrantrieb für den Bunkerentleerungswagen getrennt mit Antrieben versehen. Bisher bestand der Antrieb für das Schaufelrad aus einem Regelgetriebe mit einem Untersetzungsgetriebe, die von einem Drehstrommotor angetrieben wurden. In gleicher Weise hat man den Fahrantrieb des Bunkerentleerungswagens über Regelgetriebe und Untersetzungsgetriebe mit Drehstrommotoren betrieben. Dabei wird vielfach nur eine Laufradwelle mit einem Antrieb versehen, wogegen die zweite Laufradwelle über einen Kettenantrieb oder einen Zahnstangenantrieb oder dergleichen mit dem Hauptantrieb verbunden waren. Diese mechanischen Getriebe verfügen nur über einen sehr begrenzten Regelbereich, der

zwischen 1:4 bis 1:6 liegt. Außer diesem kleinen Regelbereich sind die mechanischen Getriebe sehr verschleißanfällig und darüber hinaus teuer bei der Investition.

Um den kleinen Regelbereich zu vermeiden, ist man von den mechanischen Getrieben auf hydraulische Regelgetriebe mit einem Regelbereich von 1:30 übergegangen. Mit der Vergrößerung des Regelbereiches hat man aber einen anderen Nachteil in Kauf genommen, nämlich die große Störanfälligkeit mit den großen Dichtungsproblemen derartiger Antriebe. Bei Beschädigung der Hydraulikleitungen mit den dadurch bedingten Leckagen ist nicht nur eine Störung des gesamten Systems gegeben, sondern darüber hinaus führt dies zu Verschmutzungen des Bunkerentleerungswagens. Denn es läßt sich bei einem ündichtwerden einer Hydraulikleitung nicht verhindern, daß Hydraulikflüssigkeit austritt. Auch Hydraulikantriebe unterliegen einem hohen Verschleiß und sind sehr aufwendig in der Anschaffung.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Antriebe zu vermeiden und bei gleichzeitiger Vergrößerung des Regelbereiches die Antriebe betriebssicherer und billiger zu machen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst,, daß die Drehzahl des Schaufelrades und die Geschwindigkeit des Bunkerentleerungswagens analog zueinander von einem Frequenzumrichter gesteuert werden, der gleichzeitig den Antrieb des Schaufelrades und die Antriebe der Laufradwellen des Fahrwerkes ansteuert.

Mit dieser Maßnahme können alle Regelgetriebe in Fortfall kommen, wodurch die Investition wesentlich herabgesetzt wird. Mit der Ansteuerung des Schaufelradantriebes und der beiden Laufradantriebe wird außerdem eine Optimierung der Austragsleistung des auszutragenden Bunkergutes bei verbessertem Wirkungsgrad erreicht. Da alle Antriebe mit der gleichen Frequenz angesteuert werden, ist sichergestellt, daß alle Antriebsmotoren ihre vorgegebenen Sollwerte erbringen. Insbesondere ist der Gleichlauf der Antriebsräder des Bunkerentleerungswagens gewährleistet.

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Sowohl der Antrieb für das Schaufelrad als auch die beiden Antriebe für die Fahrwerke des Bunkerentleerungswagens sind mit normalen Drehstrommotoren mit Untersetzungsgetrieben ausgerüstet. Geregelt und gesteuert werden diese Antriebe mittels einer Frequenz- und Spannungsverstellung. Ausgelegt sind die Antriebe für eine bestimmte Ausgangsleistung des Frequenzumrichters. Soll die Drehzahl des Schaufelrades bzw. die Fahrgeschwindigkeit des Bunkerentleerungswagens verstellt werden, so kann dies durch Verstellung der Frequenz von Hand oder automatisch erfolgen. Die Verstellung von Hand erfolgt durch Potentiometer und die automatische Verstellung erfolgt über einen Regler durch einen Ist-Soll-Vergleich. Wird die Frequenz geändert, so werden alle Antriebe gleichzeitig und proportional geändert.

Die Regelung und Steuerung eines Bunkerentleerungswagens ist insbesondere beim Auftreten von Lastspitzen am Schaufelradantrieb erschwert. Diese Lastspitzen treten insbesondere dann auf, wenn größere Bunkergutbrocken oder auch Holzbalken oder dergleichen im Bunkerschlitz liegen.

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Um die Austragsregelung des Bunkerentleerungswagens nicht zu gefährden, wird weiterhin vorgeschlagen, daß ein Stromrelais zwischen Frequenζumrichter und Schaufelrad-Motor bei erhöhter Stromaufnahme durch das Schaufelrad durch Betätigung eines Schützes die Fahrtrichtung des Bunkerentleerungswagens umkehrt.

Mit dieser Maßnahme wird eine effektive und schnelle Reversierbarkeit des Fahrantriebes erreicht. Vorteilhafterweise erfolgt die Umkehr der Fahrtrichtung über ein Zeitglied.

Erfaßt das Schaufelrad ein Hindernis innerhalb des Bunkerschlitzes, so erhöht sich die Stromaufnahme, die von dem Stromrelais erfaßt wird. Hierdurch schließt innerhalb des Stromrelais ein Kontakt, wodurch die Motoren der Fahrantriebe abgeschaltet werden. über ein Zeitglied wird sodann ein weiteres Schütz geschlossen, mit dem der Fahrantrieb von Links- oder Rechtslauf in die entgegengesetzte Richtung umgeschaltet wird, über ein weiteres Zeitglied wird die Fahrtrichtungsumkehr aufgehoben und der Bunkerentleerungswagen in der ursprünglichen Fahrtrichtung wieder ange-

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fahren. Sollte das Stromrelais aufgrund erhöhter Stromaufnahme ein zweites oder drittes Mal ansprechen, so ist vorgesehen, daß der Freguenzumrichter mittels eines Bypasses überbrückt und damit der Antriebsmotor des Schaufelrades direkt an das Stromnetz angeschlossen wird. Damit wird der Drehstrommotor des Schaufelradantriebes mit der vollen Leistung betrieben, so daß er das Hindernis im Bunkerschlitz mit voller Kraft erneut angehen kann. Da das Schaufelrad durch den Reversierbetrieb jetzt unter einem anderen Anstellwinkel auf das Hindernis auftrifft, ist es wahrscheinlich, daß das Hindernis von dem Schaufelrad beseitigt wird.

Die überbrückung des Frequenzumrxchters kann sowohl auf der Seite des Schaufelradantriebes als auch auf der Seite des Fahrantriebes erfolgen.

Die erfindungsgemäße Verwendung eines Frequenzumrxchters zur Regelung und Steuerung eines Bunkerentleerungswagens führt zu einer Vereinfachung der gesamten Regelung und Steuerung. Diese Vereinfachung ermöglicht die optimale Anwendung einer speicher-programmierbaren Steuerung. Diese wird einge-

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setzt für die Umkehrsteuerung der Fahrtrichtung des Bunkerentleerungswagens, einschl. der Bypass-Steuerung.

Die erfindungsgemäße Regelung und Steuerung läßt sich auch dann vorteilhaft einsetzen, wenn der Schlitzbunker in mehrere Bunkertaschen aufgeteilt ist. In diesem Falle läßt es sich nicht verhindern, daß die eine oder andere Bunkertasche schneller leergefahren ist als die übrigen. Trifft der Bunkerentleerungswagen auf eine solche leere Bunkertasche, dann wird der Fahrantrieb des Bunkerentleerungswagens durch die Regelung und Steuerung mit Hilfe des Frequenzumrichters auf höchste Drehzahl (Schnellgang) eingestellt. Dies erfolgt über die verminderte Stromaufnahme für den Schaufelradantrieb.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Schlitzbunker,

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Fig. 2 eine Seitenansicht auf den Bunkerentleerungswagen ,

Fig. 3 einen elektrischen Schaltplan des

Frequenzumrichters mit einer Regeleinrichtung für die Frequenzverstel

lung,

Fig. 4 den Frequenzumrichter mit einem Ablaufplan für die Regelung bei einer Hinderniserfassung,

Fig. 5 einen elektrischen Schaltplan des

Frequenzumrichters mit einer Speicherprogrammierbaren Steuerung.

Der Schlitzbunker 1 ist aus den Bunkerwänden 2 mit den Bunkertischen 3 und 4 gebildet, wobei die Tische so angeordnet sind, daß sie eine durchgehende öffnung 5 nach unten offenlassen. Oberhalb der öffnung 5 ist ein Bunkersattel 6 so angeordnet, daß sich Bunkerschlitze 7 und 8 bilden, in denen das Bunkergut entsprechend der Schüttkegel 9 und 10 abböscht.

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Unterhalb der öffnung 5 befindet sich ein Förderband 11 zum kontinuierlichen Abführen des entbunkerten Gutes. Innerhalb des Bunkersattels 6 sind zwei Konsolen 12 und 13 mit Fahrschienen 14 und 15 angebracht, auf denen der Bunkerentleerungswagen 16 mittels seiner Laufwerke 17 und 18 verfahrbar ist. Jedes dieser beiden Laufwerke 17, 18 besteht aus einer Laufradwelle 19 (19¹), auf denen jeweils zwei Laufrollen 20 (20 V) und 21 (21') angebracht sind.

Jede Laufradwelle ist mit einem separaten Antrieb, bestehend aus Motor 22 (22·) und Untersetzungsgetriebe 23 (23') versehen. Außerdem ist innerhalb des Bunkerentleerungswagens 16 eine Schaufelradlagerung 25 angebracht, an der das Schaufelrad 24 befestigt ist. Angetrieben wird das Schaufelrad von einem Motor 26 mit Untersetzungsgetriebe 27.

Geregelt werden die Motoren 22/ 22* und 26 über einen Frequenzumrichter 28. Dieser ist über eine Leitung an das normale Drehstromnetz angeschlossen. Der Frequenzumrichter 28 ist mit Ausgangsleitungen 30 und versehen, an denen eine Spannung mit veränderter Frequenz ansteht. Diese Spannung wird über Leitungen 32, 33 und

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34 mit den Brücken 35 und 36 den Motoren 22, 22* und 26 zugeführt. Damit werden alle Motoren mit der gleichen Frequenz beaufschlagt.

Die Frequenz im Frequenzumrichter 28 kann von Hand oder automatisch verstellt werden. Für die Handverstellung ist ein Potentiometer 38 vorgesehen, das mittels einer Signalleitung 39 mit dem Frequenzumrichter 28 verbunden ist. Für die automatische Regelung ist ein Regler 40 vorgesehen, der über eine weitere Signalleitung 41 mit gemeinsamem Schalter 42 in die Leitung 39 übergeht. Der gewünschte Sollwert wird dem Frequenzumrichter 28 über das Potentiometer 38 bzw. über den Regler 40 eingegeben. Für die automatische Regelung ist eine Ist-Wert-Eingabe vorgesehen, die entweder stromabhängig oder gewichtsabhängig vorgenommen wird. Für die stromabhängige Steuerung ist eine Ist-Wert-Leitung 43 von der Leitung 3 2 abgezweigt, die zu einem Meßwandler 44 führt. Von hier geht eine weitere Leitung 45 zum Regler 40. Für die gewichtsabhängige Regelung ist eine Ist-Wert-Leitung 46 an einer Bandwaage 47 angeschlossen, die entweder

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im Band 11 oder im Bunkerentleerungswagen 16 angeordnet ist. Die Ist-Wert-Leituhg 46 geht zu einem weiteren Meßumwandler 48, von wo aus eine Leitung 49 zu dem Regler 40 führt. Im Ausführungsbeispiel ist ein Oder-Glied 50 vorgesehen, in das die Leitungen 45 und 49 einmünden. Von dem Oder-Glied 50 geht eine Leitung 51 zum Regler 40. Ist eine Bandwaage vorhanden, dann wird die Regelung über den Meßumwandler 48 gefahren. Ohne Bandwaage erfolgt die Regelung über den Meßumwandler 44.

Von der Leitung 29 gehen zwei Bypass-Leitungen 53 und 54 ab, die in die Leitungen 30 und 34 münden. Von der Leitung 54 gehen zwei Brücken 35 und 36 in die Leitung 31. In der Leitung 53 sind die Sicherungen 55 und ein weiteres Stromrelais 56 sowie ein Schütz K 1 vorgesehen. In der Leitung 54 sind die Sicherungen 57 mit den Schützen K 4 und K 6 bzw. in der Leitung 31 die Schütze K 3 und K 5 angeordnet. Außerdem befinden sich in den Leitungen 32, 33 und 34 überströmrelais 58, 59 und 60. Innerhalb der Leitung 30 befindet sich ein Stromrelais 37, das auf das Schütz K 3 einwirkt.

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Bei Erfassung eines Hindernisses innerhalb des Bunkerschlitzes 7 oder 8 durch das Schaufelrad 24 erhöht sich die Stromaufnahme, die von dem Stromrelais 37 erfaßt und zur Schließung eines Kontaktes verwendet wird. Dadurch wird gleichzeitig das Schütz K 3 geöffnet und ein Zeitglied 52 gestartet. Nach Ablauf der festgesetzten Zeit wird das Schütz K 4 eingeschaltet und eines der beiden Schütze K 5 oder K 6 innerhalb der Leitung 54 betätigt. Mit Hilfe der überbrückungen 35 und 36 kann hierdurch ein Linksoder Rechtslauf der Motoren 22 bzw. 22' erreicht werden. Nach Betätigung eines der Schütze K 5 oder K wird ein weiteres nicht dargestelltes Zeitglied betätigt, welches nach Ablauf der eingestellten Zeit den ursprünglichen Zustand vor Erreichen des Hindernisses wieder einstellt. Ist der Bunkerentleerungswagen wieder in der normalen Fahrtrichtung angefahren und erfaßt er ein zweites oder drittes Mal das Hindernis, so wird der Frequenzumwandler 28 mittels der Bypass-Leitung 53 überbrückt, die von der Leitung 29 mit einem Hauptschalter 61 abgeht und in die Leitung 30 mündet. Spricht das Stromrelais 37 aufgrund erhöhter Stromaufnahme ein zweites oder drittes

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Mal an, dann werden die Schütze K 3, K 2 und K 5 bzw. K 6 ausgeschaltet und ein weiteres Zeitglied 62 gestartet. Nach Ablauf der Zeit wird Schütz K 1 eingeschaltet, so daß der Motor 26 über Leitung 53 mit voller Leistung betrieben wird. Nach Anlauf des Schaufelrades 24 werden mittels eines Zeitgliedes 63 die Schütze K 5 bzw. K 6 und K 4 betätigt, wodurch die Motoren 22 und 22' in Betrieb genommen werden. Nach Beseitigung des Hindernisses kann auf normale Frequenzuinrichter-Steuerung übergegangen werden. Die beiden Schütze K 5 oder K 6 werden wechselweise betätigt, je nachdem ob Links- oder Rechtslauf gewünscht wird.

Für die speicher-programmierbare Steuerung ist innerhalb eines Schaltschrankes 64 ein Steuergerät 65 vorgesehen, in das die Meldeeingänge 66, 67 und 68 eingeführt und die Steuerausgänge 69, 70, 71 und 72 abgeführt sind. Die Meldeeingänge 66 bis 68 und die Steuereingänge 69 bis 72 sind mit den Schützspulen 73 und 74 und den Kommandogeräten 75 und 76 vereinfacht dargestellt. Das Kommandogerät 75 kann vor Ort,

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d. h. im Bunkerentleerungswagen angeordnet sein, wogegen das Kommandogerät 76 im Schaltschrank oder in einer Schaltzentrale untergebracht sein kann.

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Claims

Patentansprüche

1.) Regelung und Steuerung eines Bunkerentleerungswagens für Schlitzbunker, bei dem das Bunkergut mittels eines im Bunkerentleerungswagen gelagerten und angetriebenen Schaufelrades vom Bunkertisch auf ein darunter angeordnetes Förderband ausgetragen und der Bunkerentleerungswagen über angetriebene Fahrwerke entlang des Bunkerschlitzes verfahren wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Schaufelrades (24) und die Geschwindigkeit f des Bunkerentleerungswagens (16) analog zu- % einander von einem Frequenzumrichter (28) gesteuert werden, der den Antrieb des Schaufelrades und die Antriebe der Laufradwellen des Fahrwerkes gleichzeitig ansteuert.

2.) Regelung und Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz im Frequenzumrichter "T28) von Hand oder automatisch verstellt wird.

3.) Regelung und Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen Frequenzumrichter (28) und Schaufelradmotor (26) vorhandenes Stromrelais (37) bei erhöhter Stromaufnahme durch das Schaufelrad (24) durch Betätigung eines Schützes (K 5 oder K 6) die Fahrtrichtung des Bunkerentleerungswagens (16) umkehrt.

4.) Regelung und Steuerung nach den Ansprüchen 2

und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzumrichter (28) mittels einer Bypassleitung f (54) überbrückt wird und damit die Antriebs-

X motoren (22, 22·) der Laufwerke (17, 18) direkt

an die Netzspannung (29) angeschlossen werden.

5.) Regelung und Steuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehr der Fahrtrichtung über ein Zeitglied (52) erfolgt.

6.) Regelung und Steuerung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei- oder mehrmaligem Ansprechen des Stromrelais (37) der Frequenzumrichter (28) mittels eines By-

passes (53) überbrückt und damit der Antriebsmotor (26) des Schaufelrades (24) direkt ah die Netzspannung (29) angeschlossen wird.

7.) Regelung und Steuerung nach den Ansprüchen 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehrsteuerung der Fahrtrichtung des Bunkerentleertfngswagens (16) einschl. der Bypass-Steuerung von einer frei programmierbaren Steuerung geregelt werden.