DE353298C - Selbsttaetiger Regulator fuer Lichtbogenoefen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auif elektrische Lichtbogenofen tend ihre Regulieriungseinrichlungieo. Gewöhhliiebi werden diese Öfen sowohl mit von Hand' eingestelltem Vorrichtungein zum Heiben und Senken der Elektroden als auch mit selbsttätigen Einrichtungen zu ihrer Einstellung versehen. Die von Hand bewegten Vorrichtungen kommen gewöhnlich zur Anwendung., wenn der Ofen angelassen wird; nachdem aber annähernd stabile Bedingungen erreicht worden sind, wird die weitere Aufgable der Einstellung der Elektroden einer selbsttätigen Steuerung übertragen. Solche selbsttätigen! Steuerungen oder selbsttätigen Regulatoren sind beide bekannt und es gibt deren mehr als aine Art. Der Regulatortyp, zu welchem die Erfindung zum Tail gehört, ist derjenige·, dessen Wirkung durch die Stärke des durch den Lichtbogen schließenden Stromes bestimmt wird, und wird nachstehend bezeichnet als selbsttätiger Regulator mit Regelung durch die j Stromstärke des Lichtbogens.

Selbsttätige Regulatoren dieser Art, die durch die Stromstärke des Lichtbogens gesteuert werden, sind zuweilen so angeordnet, ^v daß sie die Elektrode oder Elektroden in. der Richtung, die durch die selbsttätige Schaltung bestimmt wird, nicht ununterbrochen bewegen, sondern in einer Aufeinanderfolge von kurzen Bewegungen, die durch kurze Ruheperioden voneinander getrennt sind; der Zweck dieser Anordnung isit, das Durchgehen zu verhindern, und ein Regulator gemäß

dieser Anordnung¹ wird nachstehend bezeichnet mit »stufenweiser Regulator«.

Alle selbsttätigen Regulatoren vom stufenweisen Typ, die gänzlich von der Stromstärke des Lichtbogens gesteuert werden, haben, den Nachteil, daß sie bei bestimmten Arbeiten, wie z. B. beim Schmelzen van Dreh- und Bohrspänen, nicht immler allen Anforderungen genügen, also auch das Schalten des Strom-Unterbrechers nicht verhindern. Jedesmal wenn ein Stromunterbrecher geschaltet wird und der Ofen wieder angelassen werden muß, tritt ein Zeitverlust ein, der, besonders bei einer einigermaßen großen Auflage, bis zu

!5 ¹^ Stunde beträgt und dieser Zeitverlust ist sehr nachteilig. Die vorliegende Erfindung hat zu ihrem Hauptzweck, die Gefahr des Schaltens des Stromunterbrechers zu verhindern, hat aber noch andere Zwecke, die nachstehend ersichtlich werden.

Gemäß der Erfindung wird ein selbsttätiger Regulator mit Steuerung durch die Stromstärke des Lichtbogens mit einem selbsttätigen Spannungssichalter ausgestattet, der zwei oder mehr Stellingen hat, die durch die Spannung am Lichtbogen geschaltet werden; dieser Schalter wird mit dem von Strom gesteuerten Regulator so verbunden, daß er in einer Stellung dem Regulator gestattet, normal zu arbeiten, aber in einer anderen Stellung die Wirkung des Regulators abändert oder dafür solche Mittel einschaltet, daß der Lichtbogen verlängert wird, und zwar auf schnellere Weise als durch die normale Wirkung des Regulators.

Vorzugsweise wird der Schalter so gebaut, daß er einen spannungführenden: Stromschließer zwischem zwei nachgiebig gelagerten Kontaktstücken bewegt, von denen das eine einen Leerstromkreis herstellt und das andere den Teil des ArbeitsStromkreises für den Schalter bildet; die Anordnung ist so getroffen, daß das Kontaktstück, wenn es sich in einer von beiden Richtungen bewegt, den

4-5 Stromkreis an dem. anderen' Kontaktstück unterbricht, bis es den Stromkreis mit dem anderen wieder hergestellt hat. Auf diese Weise braucht die auf Spannung ansprechende Einrichtung einen einzigen Stromkreis nicht jedesmal zu unterbrechen, sondern nur einen; von zwei Stromkreisen, die parallel geschaltet sind; hierdurch wird die. größere Dauer der Kontakte neben anderen Vorteilen erreicht.

Weiterhin· sieht die Erfindung vor, daß der genannte Schalter einen. zweiten Schalter steuert, der elektromagnetisch über seine Kontakte in jeder von zwei Arbeitsstelkingen geschlossen wird.

Zur Erläuterung der Erfindung dient die Zeichnung, in welcher zeigt:

Abb. ι die Atisführungsform, die als Zubehör zu einem selbsttätigen stufemweisen Regulator mit Stromstärkesteuerung verwendet wird, Abb. 2 ein Stromikreissehema zu Abb. 1,

Abb. 3 ein Stromkreisschema für eineandere Aiuistführungsform.

Der Apparat ist als Schaltbrett gedacht, das an das gewöhnliche Regulatorschaltbrett und die Steuerung angesetzt werden kann. Links an dem Schaltbrett ist edm selbsttätiger Schalter dargestellt, der vom einem Solenoid A beeinflußt wird; sein KernA¹ trägt einen Bügel A², der mit dem einen Ende durch einen Lenker A^s an einen von zwei Schaltarmen B₁ deren Drehpunkt bei B¹ ist, angelenkt ist. Jeder Schaltarm B arbeitet mit zwei Kontakten C und JD zusammen, und der Arm trägt ein. Schwanzstück B² mit Rolle B^z, die mit einem Kurvenstück E¹ des bei E² drehbaren Armes E zusammenarbeiten. Unter jedem Arm; E₁ der einen Schialtarm bildet, befindet sich ein nachgiebig gelagertes Kohlenstück F; geeignete Anschläge und Rückschlagfedern sind hier für die Arme E vorgesehen.

Unter dem Bügel A\ trägt der Kern einen Anker G¹ für einen Elektromagneten G₁ der auf dem Schaltbnett unterhalb des Schalters gelagert ist. Der Bügel A² und der Anker G¹ 9^ sind in geeigneter Weise mit dem Kern verbunden, z. B. mittels der Schraubenfeder Aⁱ.

Auf der rechten Seite des Schaltbrettes be- ■ findet sich ein Spanoungsschalter, bestehend aus einer Spolle/f, die auf dem mittleren Schenkel eines Blockes aus gestanzten U-förmigen Polstüicken H¹ sitzt, zwischen denen ein drehbarer Anker Ji² aius Staozstücken liegt, die die kurzgeschlossenen Spulen H^s tragen. Auf der Spindel dies Ankers H² sitzt eiinie feste Zunge J₁ die das Kontaktstück bildet und zwischen zwei Kohlenkontakten J¹ spielt, die gleitend und federnd im Buchsen gelagert sind, so daß, wienin das Kontaktstück sich von der einen nach der anderen Richtung 105" fortbewegt, das erstere ihm folgt, bis es das andere erreicht hat, aber so, daß die fortgesetzte Bewegung das Kontaktstück schließlich veranlaßt, den ersten Block zu verlassen, und damit den Stromkreis zu unterbrechen. Geeignete Steuerungen sind für den Anker Ji² vorgesehen, und einige sind durch den Dämpfer K und Gegengewicht K¹ angegeben. Die Spule H ist durch Leitungen h über den Lichtbogen verbunden, der durch die dargestellten Mittel gesteuert werden soll.

Über der auf Spannung ansprechenden Vorrichtung H₁ H² ist ein kleiner elektrisch beeinflußter Schalter angeordnet, der auis einem Magnet L₁ seinem drehbaren Anker L¹ und einem, drehbaren Schaltarm L² besteht, der durch Gewicht oder Feder belastet ist und

beständig die Stellung¹ einzumiöhmen sucht, in der er in der Zeichnung dargestellt ist. Das freie Ende dies Armes L² spielt zwischen zwei Kontakten L^s, L⁴, von denen der eine ein Leerkontakt ist.

Die elektrischen Stromkreise der Vorrichtung· sind in ausgezogenen, strichpunktierten und punktierten Linien angedeutet, die eine Starkstromzuführung von Gleichstrom, einen

ίο Sdiwachstromregekiingskreis mit Gleichstrom und einen Sehwachstromregeluinigskreis mit Wechselstrom, bedeuten.

Die .Kontaktie C sind durch. Leitungen c mit dem Regulator oder der von Hand geregelten Speiseleitung' verbunden und dienen dazu, den dadurch' gesteuerten Speisestromkreis durch die Schaltantne B und die Leitungen b dem Anker des die Elektrode beeinflussenden Motors zuzuführen. Die Leitungen b sind auch.· an die Arme E gelegt und die Kohlenblöcke F sind durch ihre Fassung an die beiden Enden eines Bremswiderstandes f angeschlossen. Das Nebenschlußfeld des Motors wird beständig unabhängig von dem in der Zeichnung gezeigten Stromkreise erregt.

Eine Speisung mit Gleichstrom von voller Spannung, bei welcher der Elektrodenniotor betrieben werden kann, erfolgt durch die Leitung d über die Kontakte D.

Von dem rechten Kontakt D werden zwei Steuerstromkreiise abgenommen, der obere durch die Leitung I über den Kontakt U und die Leitung α ζω dem¹ Solenoid A₁ von dem eine Leitung α·¹ den Stromkreis zu dem linken Kontakt D schließt.

Der andere Steuerstromkreis verläuft über einen Maximal- und Minitnalwiderstand R zu dam Kontakt/, der so· stets unter Strom ist und von da entweder ziu der oberen oder der unteren Kohle 7¹. Nach der Zeichnung vollzieht sich der Stromverliaiuf über den unteren Kontakt uinid die Leitung / unmittelbar au der linken Hauptleitung D. Eine Abzweigung erfolgt von der Leitung/ zu der Spule des Magneten G₁ dessen; Stromkreis durch die Leitungig, Wicklung des Magneten.L, Kohle/¹ vervollständigt wird.

In der Zeichnung sind die Teile in der Stellung gezeigt, welche sie einnehmen, wenn die Spannung des Lichtbogens unter den gewünschten Wert gefallen ist und die auf Spannung ansprechende Vorrichtung den Stromkreis diurchi die Spule A geschlossen hat, so daß die Schalter B im· Begriff stehen, sich in der Richtung der Pfeile b¹ zu bewegen. Bei dieser Spannung· fällt der Kontakt/, unterbracht den Stromkreis durch die Magnete L und G₁ der Anker des ersteren fällt herab und sein Stihaltarm L² schließt den Kontakt U; da außerdem der Magnet G unerregt bleibt, ist sein Anker G¹ frei. Der Kern A¹ wird auf diese Weise nach oben angezogen, und der Stromkreis an den Kontakten C wird gerade unterbrochen und! löst die Verbindung¹ des Motors mit der gewöhnliehen selbsttätigen Steuerung. Wenim der Kern sich aufwärts bewegt, drücken die Rollen B^s die Anne E auf die Kontakte F und verbinden so augenblicklich den Motoranker mit dem Bremswiderstand/, und der Stromkreis zu dem Motoranker wird schließlich über die Kontakte D durch die Arme B hergestellt, wobei der Bremswiderstand in dieser Stellung ausgeschaltet wird. Der Motoranker wird dann mit einem ununterbrochenen Strom ^7;i von voller Spannung über die Kontakte D durch die Arme B und Leitungen b gespeist. Er wird daher in der Richtung umlauifeni, in welcher die Elektrode gehoben wirf, und zwar mit der Maximalgeschwindigkeit. Inzwischen wird der Strom leer von dem rechten Kontakt D durch den Widerstand R und den Kontakt / zu dem linkem Block G fließen. Da die Elektrode sich infolgedessen hebt und die Spannung am Lichtbogen zunimmt, wird der Kontakt/ sich langsam heben, bis er am den oberen Block Z¹ stößt, was bewirkt, daß der Stromkreis, der sich aus den in Reihe geschalteten Magneten L und G zusammensetzt, parallel zu der Leitung/ gestellt wird. Sie 9" werden auf diese Weise, wenn sie überhaupt erregt werden, zu schwach erregt, um irgendeine Bewegung ihrer Anker herbeizuführen. Ein weiteres Steigen der Spannung an dem Lichtbogen veranlaßt den Stromschließer, sich noch" weiter zu heben, bis er gegebenenfalls den Stromkreis an¹ dem unteren Block Z¹ unterbricht. Hierdurch werfen die Magnete L und D vollständig erregt und der erstere wirft den Schaltarm IJ herum, so daß der Strom- 1»" kreis durch das Solenoid A unterbrochen wird. Hierauf fällt der Kern A¹ herab, bnimigt die mit ihm verbundenen Teile in die in dler Zeichnung gezeigten Stellungen, ttnd der Anker G¹ vervollständigt die Bewegung ¹¹¹S kräftig· und sichert den festen Kontakt mit den Blöcken C. Wenn diese Bewegung sich fortsetzt, wird der Bremswiderstand f wiederum augenblicklich an den Motoranker gelegt und.verhindert so das Durchgehen. ^lliJ

Bei dem normalen Betriebe eines Drehpbasenofene, wie er bisher, ohne die Hilfsmittel dieser Erfindung gebräuchlich war, und für das Niederschmelzen von Eisen- und Stahl-, Dreh- und Bohrspänen diente, wurde der Ofen angelassen, indem man den selbsttätigen Regufotor ausschaltete und von Hand jede dler drei Elektroden einschaltete, indem man auf der Hochspannungsseite des gewöhnlichen, den Ofen speisenden Transformators '20 schaltete und sorgfältig und allmählich jede Elektrode von Hand senkte. Die Folge

davon war, daß die Beschickung¹ auf dem Herde allmählich erhitzt wurde, und! wenn diese Erhitzung so weit vorgeschritten war, daß eine Schicht von flüssigem Metall sich bildete, dann wurde die Aufgabe der Steuerung der Elektroden' dem selbsttätigen Regulator übertragen. Es kommt jedoch häufig vor, daß, wenn sich in der Masse der Beschickung eine Höhlung bildet, das Material, welches

ίο die Seite einer solchen Höhlung bildet, plötzlich einfällt, den Lichtbogen in der Höhlung kurzschließt und den Stromunterbrecher schaltet. In diesen Fällen kann das Schalten des Stromunterbrechers verhindert werden, wenn die Elektrode mit genügender Schnelligkeit angehoben werden kann.

Das Schema in Abb. 2 zeigt die Stromkreise der Vorrichtung gemäß Abb. 1, in welcher der Bremswiderstand f und seine Leitungen fortgelassen sind, weil diese ohne weiteres verständlich sind; es ist aber schematisch eine selbsttätige Steuerung hinzugefügt. Die Teile in Abb. 2 sind mit denselben Bezugszeichen wie in Abb. 1 versehen, und die für den selbsttätigen Regulator dargestellten Stromkreise enthalten die Hauptleitung q für den Wechselstrom, der zu einer Ofenelektrode führt, einen Stromtransformator Q auf dieser, die die Spule Q¹ eines elektromagnetischen Schalters erregt, dessen Kontakt bei Q² liegt. Der Speisestrom von der negativen Hauptleitung P geht durch dein Kontakt Q² und einen Stromschließer P, der schematisch als drehender dargestellt ist und den Stromkreis zwischen den Bürsten P¹ intermittierend schließt. Die linke Bürste P¹ des Schemas ist durch die Arbeitsspule O eines elektromagnetischen Schalters verbunden, dessen Kontakt bei O¹ an dem linken. Kontakt C liegt, weleher durch die positive Hauptspeiseleitung c gespeist wird. Der Kontakt O¹ ist an den anderen Kontakt C angeschlossen. Der rechte Handschaltarm B ist an diie eine Bürste eines Elektrodenmotors M angeschlossen, dessen andere Bürste durch die Leitung b mit dem linken Handschaltarm B verbunden ist. Der Scbaltann O², der von der Spule 0 beeinflußt .wird, ist an die negative Hauptspeiseleitung c angeschlossen. In der in dem Schema gezeigten Stellung¹ der Teile ist dier Motor in dem Zustande, in welchem er intermittierend durch die Einrichtung P betrieben werden kann, wenn der Stromtransformator Q den Kontakt bei Q" tm schließen hätte. Hierdurch würde der Schalter 0" intermittierend geschlossen und der Motor aus der Leitung c intermittierend gespeist werden. Die Lichtbogenspannuing wird jedoch vermutlich! gesunken sein, ohne daß eine entsprechende Zunahme in den Stromkreis stattfindet und der Stromschließer / befindet sich in der Stellung, die der in Abb. 1 dargestellten entspricht. Der Kontakt bei JJ wird so geschlossen, und die Spule A von der Leitung d erregt, so daß die Sahaltarme B im Begriff stehen, sich auf die Kontakte D zu bewegen. Wenn sie diese Stellung erreichen, danin wird der Motor unmittelbar von der Leitung ei erregt, deren Spannung höher ist als diejenige der Leitung c und außerdem wird! die Ztuführung aus d kontinuierlich anstatt intermittierend.

Es ist ersichtlich, daß der durch diese Erfindung geschaffene Apparat ein einfaches Zubehör au einem bestehenden Regulator bildet, vorausgesetzt, daß der letztere eine elektromagnetisch, beeinflußte Schaltung enthält, welche, wenn sie geschlossen ist, die Elektrode veranlaßt, sich zu heben. Wenn der Regulator eine solche Schaltung enthält, werden die Laitungen α, α¹ unimittelbar an die Klemmen'der Spule dieses Schalters gelegt und die Schalter B, B mit ihren mechanischen Anschlüssen werden dann entbehrlich.

Die Stromkreise einer solchen abgeänderten AuisführuMgsform sind in Abb. 3 gezeigt.

Die Leitung α führt vom dem Schalter L unmittelbar zu der einen Klemme der Spule 0, die den Schalter O² beeinflußt, und diese Klemme ist auch durch den Unterbrecher go bei P über die auf Strom ansprechende Vorrichtung Q¹, Q² an die positive Hauptspeiseleitungi angeschlossen. Die andere Klemme der Spule 0 ist beständig an die negative Hauptspeiseleitung s angeschlossen:; die Hauptspeiseleituing tritt an Stelle der Hauptleitung c dler Abb. 2. Bei der Anordnung nach Abb. 3 ist die auf Spannung ansprechende Vorrichtung unmittelbar an die Spule 0 gelegt, um diese Wirkung auszunutzen, die ein Teil des bestehenden selbsttätigen, schematisch dargestellten Regulators ist, anstatt daß die Spule mittels der Spule A wie bei Abb. 2 beeinflußt wird. Die Wirkung dieser Anordnung nach Abb. 3 besteht darin, daß dler stufenweise Verlauf mittels der auf Spannung ansprechenden Vorrichtung beseitigt wird, während in Abb. 2 nicht nur dieser Verlauf beseitigt ist, sondern eine höhere Speisespannung dem Motor zugewiesen n₀ wird.

Die durch diese Erfindung getroffene Einrichtunggestattet, daß der Ofen kalt angelassen und in gewöhnlicher Weise betrieben wird, ohne dlaß die Einstellung der Elektroden von Hand beim Anlassen oder nachher notwendig· wird.

Wenn die Zuführung" von Kraft zu dem Transformator oder den Transformatoren, die den Ofen mit Strom versorgen, abgeschnitten wird, dlanni werfen die Ofenelektroden bei der Anordnung gemäß der vorliegenden Er- -

findung nicht dicht an oder in Berührung mit der Beschickung" liegen, auch werden sie nicht (wie bei dem gewöhnlichen Regulator mit Steuerung durch den Strom) beständig in die Ofenbeschiickung hiaeingesohaltet werde», bis sie einem festen Widerstand begegnen; jeder von diesen Zuständen führt zu ernstem Kurzschlüssen, wenn nicht große Sorgfalt von dien gewöhnlich nur minder- !o erfahrenem Arbeitern beim Wiederschfeßen des Schalters geübt wird.

Die vorliegende Erfindung entspricht diesen Bedingungen durch das selbsttätige Heben der Elektrode vollständig aius der Beschickung heraus, unmittelbar nachdem die Spannung abgeschnitten ist, bis an der oberen Grenze der Bahn der Elektrode aiii Begreniziungsschalter (der entweder vorhanden ist oder schnell angebracht werden kann) diqse Bewegung selbsttätig anhält; hierauf kamin der Hauptschalter geschlossen, und die Elektroden bis aiuf die Beschickung gesenkt werden, ohne daß die Gefahr ernsthafter Kurzschlüsse besteht.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Beliastungsänderuog bei selbsttätigen Ofenregulatoren der Art, bei welcher die Steuerung von der Stromstärke des Lichtbogens abhängt, zuweilen diuroh eine Anordnung erreicht wird, bei welcher der vereinigte Stromi in der Regulatorspufe und in> dem die Belastung einstellenden Stromkreis in einem vorher bestimmten Verhältnis zu dem Hauptofenstromkreisi gehalten wird.

Zuweilen kommt es in der Praxis vor, daß diese Einstellungen nicht für einen gewissen Laststromkreis in jeder Elektrode vorgenommen sind, und daß die Zustände der Beschickung in dem Ofen einen· genügenden Kontakt für schwache Ströme geben, daß aber kein genügender Querschnitt für starken Strom vorbanden ist, für welchen der Regulator eingestellt worden ist. Der Regulator führt dann dem Elektrodenmotor die Kraft zu, um die Elektrode nach abwärts zu treiben, eine Stromzunahme bis zu dem vorher bestimmten Wert zu erhalten, und dieses führt häufig zum Bruch der Elektroden!. Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung wird ein Kontakt dieser Art zur Folge haben, daß die Elektrode zuerst gehoben und dann gesenkt wird, bis die Kontaktfläche durch die normale Schmdizwirkung des Stromes verbessert worden ist, und die Brauchbarkeit der Reguilierung, die durch solche Stromstärkeregulatoren gegeben wird, tritt dann hervor.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, einen selbsttätigen, spannungslötsen Ausschalter bei einem Regulator mit Stromsteucrung anizuwenden, um ihn auszuschalten, wenn die ' Speisiespannung- versagt. Eine solche Anorid-Bong fällt nicht unter die vorliegende Erfindung.

Claims (4)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Selbsttätiger Regulator für Lichtbogenöfen, dier durch die Stromstärke des Lichtbogens gesteuert wird, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Spannungsrelais und eines durch dieses gesteuerten selbsttätigen Zweiwegschialters, sowie durch das Vorhandensein von Stromkreisen, die den Regulator mit dem Schalter so verbinden, daß in der einen Schaltstellung der Regulator so angeschlossen ist, daß er in normaler Weise arbeitet, im der anderen aber so, daß seine Arbeitsweise verändert oder er ausgeschaltet wird und dafür eine andere Steuerung an seine Stelle tritt, so daß. der Lichtbogen nur verlängert wird, und zwar in schnellerem Maße, als es bei normalem Betriebe des Regulators eintreten würde.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungsrelais mit zwei nachgiebig gelagerten Kontakten für die Relaiszunge versehen ist derart, daß die Zunge, wenn sie sich!

   in beliebiger Richtung bewegt, den Stromkreis an einem Kontakt nicht eher unterbricht, als bis sie den Stromkreis an dem anderem Kontakt geschlossen hat, und daß ' die Anschlüsse derart sind, daß der eine Kontakt in den Arbeitsstromkreis und der andere in einem Leerstromkreis liegt, wodurch die Funkenbildung an den Kontakten vermindert wird.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der selbsttätige Zweiwegsehalter mit einer elektromagnetischen Einrichtung versehen ist, die ihn in jeder der beiden Stellungen geschlossen hält.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskontakte an einen Bremswiderstand für den Motor angeschlossen sind, und daß durch den selbsttätigen Zweiwegschalter die Bremse augenblicklich und selbsttätig angezogen wird, sobald der Schalter sich aus der einen Stellung in die andere bewegt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.