DE3539331A1 - Anordnung zur regelung des austragsstellgliedes einer setzmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Regelung des Austragsstellgliedes einer Setzmaschine, mit einem Schwimmer, dessen Stellung von der Dicke einer unteren Wichteschicht des Setzguts bestimmt wird, einem die Schwimmerbewegungen abta­ stenden Stellungsgeber und einer einen Stellantrieb enthalten­ den Regelschleife, die das Austragsstellglied in Abhängigkeit von der Schwimmerstellung steuert.

Bei Steinkohlesetzmaschinen werden üblicherweise die Schwim­ merbewegungen mit Hilfe mechanisch arbeitender Kontaktgeber abgetastet, die bei Über- oder Unterschreiten eines dem Hub der Setzmaschine entsprechenden Sollbereichs ein Stellsignal an einen Stellantrieb geben, der das Austragsstellglied je nach Signalrichtung öffnet oder schließt. Diese mechanisch arbeitenden Kontaktgeber sind die störanfälligsten Komponenten der Setzmaschine. Sie sind mit der Schwimmerführung gekoppelt und letzterer daher räumlich unmittelbar zugeordnet. Jede Störung eines Kontaktgebers beispielsweise infolge Kabelbrü­ chen, Kontaktabnutzung, Verschmutzung oder Verschleiß der Druckfeder bedingt relativ aufwendige Reparaturarbeiten zur Beseitigung der eigentlichen Störung und außerdem eine zeit­ aufwendige Neueinstellung der Kontaktgeber unter Berücksichti­ gung des Hubs der zugehörigen Setzmaschine. Nachteilig ist es ferner, daß zur Behebung einer Störung eines Kontaktgebers das ihn umschließende Gehäuse geöffnet werden muß, wobei Schmutz und Staub eindringen können, die die Arbeitsweise des Kontakt­ gebers beeinträchtigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der Wartungsaufwand minimiert und der Arbeitsbereich der Setzmaschine unabhängig von der Anordnung des die Schwimmerbewegungen abtastenden Stellungsgebers besonders einfach einstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stellungsgeber ein Drehwinkelgeber ist, der ein zur Schwimmer­ stellung proportionales elektrisches Analogsignal als Istwert in die Regelschleife einführt, daß in der Regelschleife ein Regler mit einem Sollbereichsgeber vorgesehen ist, der zwei Bereichsgrenzen definierende Grenzwertschalter enthält, und daß der Regler in Abhängigkeit von Bereichsüberschreitungen oder -unterschreitungen des Istwerts ein elektrisches Signal als Regelabweichung zur Verstellung des Austragsstellglieds erzeugt.

Die Welle des Drehwinkelgebers ist mit der Schwimmerstange durch geeignete Mittel, z.B. Hebeltrieb oder Zahnstangentrieb bewegungsgekoppelt, so daß jede Translationsbewegung der Schwimmerstange in eine proportionale Winkelverstellung der Welle des Drehwinkelgebers umgesetzt wird. Der Drehwinkelgeber selbst arbeitet praktisch trägheitslos und wartungsfrei. Die Umsetzung der Stellungen und Stellungsänderungen des Schwim­ mers über den Drehwinkelgeber in ein elektrisches Analogsignal hat zwei wesentliche Vorteile. Zum einen gibt es keine störan­ fälligen mechanischen Kontakte und Schalter; zum anderen steht ein zur Iststellung des Schwimmers stets proportionales elek­ trisches Signal zur Verfügung, das an einer beliebigen Stelle entfernt von dem ortsgebundenen Stellungsgeber zur Regelung des Austragsstellglieds und zur Anzeige der Schwimmerstellung weiterverarbeitet werden kann. Damit werden auch die Einstel­ lung der Grenzwertschalter und Korrekturen in Abhängigkeit von der Korngröne, der Kornform und Fließfähigkeit des verarbeite­ ten Produkts vereinfacht, und es wird die Voraussetzung dafür geschaffen, daß der Regelkreis aus ergonomisch günstigen und wartungsfreundlichen Komponenten aufgebaut werden kann.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß dem Regler ein Anzeigegerät zugeordnet ist, dessen Istwertanzeige von dem elektrischen Analogsignal gesteuert wird und das zwei mit den die Bereichsgrenzen definierenden Grenzwertschaltern gekoppel­ te verstellbare Grenzwertanzeiger aufweist. Das Anzeigegerät selbst kann den Regler beinhalten; in alternativer Ausführung kann das Anzeigegerät aber auch zusätzlich als Einschub zum Regler parallelgeschaltet werden. Es gibt dem Waschpersonal über die laufende Istwertanzeige den Setzhub, d.h. die normale Pulsation des Schwimmers durch den Setzhub an und ermöglicht daher die einfache Einstellung oder Korrektur der Grenzwert­ schalter, deren Abstand größer sein sollte als der Setzhub. Das Anzeigegerät ist vorzugsweise als Leuchtbandanzeigegerät ausgebildet.

Bleibt der effektive Setzhub im Betrieb innerhalb der von den Grenzwertschaltern definierten Grenzen, so wird kein Stellsi­ gnal erzeugt und die Stellung des Austragsstellglieds bleibt unverändert. Nimmt die Dicke der Austragsschicht zu und hebt sich dementsprechend der Schwimmer, so überschreitet das elek­ trische Analogsignal (Istwert) die von dem oberen Grenzwert­ schalter definierte Bereichsgrenze. Die dabei hervorgerufene Regelabweichung führt zu einer zeitproportionalen Verstellung (Öffnung) des Austrages, die bei jedem Hub mit Überschreitung des oberen Sollwerts wiederholt wird. Dies kann vor allem bei Schwankungen der Produktqualität zu starken Regelausschlägen bis hin zum Abriß des Betts, verbunden mit einem Austrag des Leichtguts führen, da die Regelantwort durch Verstellung der Schwimmerlage nicht totzeitfrei ist.

Starke Regelausschläge lassen sich in Weiterbildung der Erfin­ dung dadurch vermeiden, daß der Drehwinkelgeber Mittel zur Nullpunktverschiebung aufweist und daß das Ausgangssignal des Reglers (Regelabweichung) oder die Stellgröße des Austrags­ stellgliedes derart zum Drehwinkelgeber zurückgeführt ist, daß der Nullpunkt des elektrischen Analogsignals proportional zur Regelabweichung oder zu Änderungen der Stellgröße korrigiert wird. Diese direkte Rückführung der Regelabweichung unter Verschiebung des Istwerts gegenüber dem voreingestellten Soll­ bereich führt zu einer Beruhigung des Regelverhaltens des geschlossenen Regelkreises. Ein weiterer Vorteil dieser selbsttätigen Nullpunktverschiebung besteht darin, daß sich die Regelanordnung automatisch Schwankungen der Korngröße, Kornform und Fließfähigkeit des Schwergutes anpaßt, ohne daß zusätzliche Wartungs- oder Einstellmaßnahmen getroffen werden müssen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Gehäuse des Drehwinkelgebers relativ zu einer stationären Halterung um eine Zentralachse drehbar gelagert und mit dem Austragsstellglied zur Nullpunktkorrektur mechanisch bewe­ gungsgekoppelt.

Ein rasches Ansprechen des Schwimmers auf eine Stellgrößenän­ derung läßt sich in Weiterbildung der Erfindung dadurch errei­ chen, daß der Schwimmer in unmittelbarer Nachbarschaft zum Austrag angeordnet ist. Je näher sich der Schwimmer der Aus­ tragsöffnung befindet, umso rascher folgt er einer Stellungs­ änderung des Austragsstellgliedes.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nach­ folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungs­ beispiels der neuen Anordnung zur Regelung des Austragsstellglieds einer Steinkohlesetzmaschine; und

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Darstellung des bei der Anordnung gemäß Fig. 1 verwendeten Drehwin­ kelgebers mit Mitteln zur Nullpunktverschiebung des elektrischen Ausgangssignals des Drehwinkel­ gebers.

In Fig. 1 ist schematisch ein Teil einer Feinkornsetzmaschine 1 mit einem Ausführungsbeispiel der neuen Anordnung zur Rege­ lung des Ausstrahlstellgliedes 2 der Setzmaschine dargestellt. In der Setzmaschine 1 bildet sich oberhalb des Austrages 3 eine Schwergut- bzw. Vorratsschicht 4, während sich das Leichtgut in einer darüberliegenden Schicht 5 sammelt. Zweck der Austragsregelung ist es, über den Austrag 3 ständig soviel Austragsgut aus der Vorratsschicht 4 abzuziehen, wie neues Schwergut mit dem Aufgabegut der Setzmaschine zugeführt wird.

Die Schichtdicke der Vorratsschicht 4 wird vom Schwimmer 6 abgetastet, dessen Bewegungsspiel an einer zwischen Rollen genau vertikal geführten Schwimmerstange 7 über ein geeignetes Getriebe 8 zu einem Drehwinkelgeber 9 übertragen wird. Das Getriebe 8 kann in der in Fig. 1 schematisch dargestellten Weise als Schwenkhebel ausgebildet sein, der die Translations­ bewegung der Schwimmerstange 7 in eine proportionale Drehbewe­ gung der Eingangswelle des Drehwinkelgebers umsetzt; andere bekannte Getriebeausführungen, so beispielsweise ein Zahnstan­ gentrieb, dessen Zahnstange an der Schwimmerstange 7 angeord­ net ist, sind in gleicher Weise einsetzbar.

Der Drehwinkelgeber 9 setzt die jeweilige Schwimmerstellung und die Schwimmerbewegungen während der normalen Pulsation des Schwimmers in ein proportionales elektrisches Analogsignal um, das in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Signal bei einer Spannung von 42 V mit im Bereich von 0 bis 20 mA schwan­ kender Stromstärke ist. Dieses der Schwimmerstellung bzw. Schwimmerbewegung entsprechende elektrische Analogsignal wird über eine Leitung 10 als Istwert an einen Regler 11 angelegt. Der Regler 11 ist mit einem Leuchtbandanzeigegerät 12 verse­ hen, dessen Leuchtband 13 die Amplitude (Stromstärke) des zur Schwimmerstellung proportionalen Analogsignals anzeigt. An dem Leuchtbandanzeigegerät 12 sind zwei mit Grenzwertschaltern gekoppelte Zeiger 14 _o und 14 _u angeordnet, deren Abstand zueinander mittels eines Drehknopfs 15 einstellbar ist. Der Abstand zwischen den Grenzwertschaltern 14 _o und 14 _u stellt denjenigen Sollbereich dar, innerhalb dessen sich der am Leuchtband 13 angezeigte Istwert während des normalen Setzhu­ bes des Schwimmers ohne Änderung des Austragsstellglieds än­ dern kann. Dieser Abstand sollte daher etwas größer als der Setzhub eingestellt werden.

Der Regler 11 ist so ausgebildet, daß er an einem seiner bei­ den Ausgänge 16 _o bzw. 16 _u ein die Regelabweichung darstel­ lendes Signal entwickelt, wenn der Istwert (Leuchtband 13) während eines Setzhubes die Bereichsobergrenze 14 _o bzw. die Bereichsuntergrenze 14 _u über- oder unterschreitet. Ein der Regelabweichung entsprechendes elektrisches Signal wird über einen elektro-hydraulischen Wandler 17 in ein proportionales Stellsignal umgesetzt, das über eine hydraulischen Stellan­ trieb 18 eine proportionale Verstellung des Austragsstell­ glieds 2 bewirkt. Überschreitet der Istwert (Leuchtband 13) die Obergrenze 14 _o, d.h. steigt die Dicke der Vorratsschicht 4, so wird das Austragsstellglied 2 um einen der Dauer der Überschreitung proportionalen Schritt geöffnet, während beim Unterschreiten der Untergrenze 14 _u das Austragsstellglied entsprechend zugestellt wird. Wird eine der Bereichsgrenzen nach einem Stellbefehl innerhalb eines ersten Setzhubes erneut über- oder unterschritten, da sich die Dicke der Vorrats­ schicht 4 noch nicht der Stellgrößenänderung angepaßt hat, so würde sich der Stellbefehl im nachfolgenden Setzhub wiederho­ len und zu einer weiteren Öffnung oder Schließbewegung des Austragsstellglieds 2 führen. Die dadurch bedingte Übersteue­ rung wird bei der Anordnung gemäß Fig. 1 mit Hilfe einer das Austragsstellglied 2 mit dem Drehwinkelgeber 9 koppelnden Rückführung 19 korrigiert. Diese Rückführung 19 führt den Nullpunkt des Drehwinkelgebers fortlaufend der Iststellung des Austragsstellglieds 2 nach und bewirkt daher, daß sich der Schwankungsbereich des elektrischen Analogsignals auf der Leitung 10 und damit die Istwertanzeige 13 automatisch Stel­ lungsänderungen des Austragsstellgliedes 2 anpassen. Änderun­ gen der Produktqualität und damit des Anteils des Schwerguts in der Vorratsschicht 4 werden auf diese Weise von der Regel­ anordnung automatisch berücksichtigt und bedürfen keiner zeit­ aufwendigen manuellen Nachstellung. Die der Nullpunktverschie­ bung des Drehwinkelgebers 9 dienende Rückführung 19 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Kurbelstange gebildet, die einerseits an dem das Austragsstellglied 2 tra­ genden Hebegestänge 20 und andererseits an einem drehbar gela­ gerten Gehäuse des Drehwinkelgebers 9 angelenkt ist. Die zuge­ hörige Ausbildung und Anordnung des Drehwinkelgebers wird genauer anhand von Fig. 2 beschrieben.

Regler 11 und Leuchtbandanzeigegerät 12 können an einer belie­ bigen geeigneten Stelle in der Wäsche oder einer Zentrale angeordnet werden. Das Anzeigegerät 12 kann als getrennter Einschub mit Kontakten des Reglers 11 verbunden werden. In der Regel wird das Leuchtbandanzeigegerät 12 an einer geeigneten Stelle nahe der Setzmaschine angeordnet werden, um dem Bedie­ nungspersonal eine unmittelbare und übersichtliche Anzeige der Betthöhe und die Möglichkeit zur Einstellung der Grenzwert­ schalter zu geben.

In Fig. 2 ist der Drehwinkelgeber 9 zusammen mit der Vorrich­ tung zur Nullpunktkorrektur in Form eines teilweisen Axial­ schnitts gezeigt.

Der Drehwinkelgeber ist an einer stationären Halterung 30 als ganzer um eine Zentralachse 31 drehbar gelagert. Eine Ein­ gangswelle 32 des Drehwinkelgebers ist mit der Schwimmerstange 7 bewegungsgekoppelt, so daß die Stellung und das Bewegungs­ spiel des Schwimmers 6 in eine entsprechende Drehstellung der Eingangswelle 32 umgesetzt werden. Das über die Ausgangslei­ tung 10 (Fig. 1) abgegebene Analogsignal ist proportional zur Drehstellung der Eingangswelle 32. Eine Hohlwelle 33 ist über ein Lager 34 frei drehbar an der stationären Halterung 30 und über zwei Radiallager 35 koaxial auf der Eingangswelle 32 gelagert. Die Hohlwelle 33 ist drehfest einerseits mit dem Gehäuse 36 des Drehwinkelgebers und andererseits mit einer Kurbelscheibe 37 verbunden. Die Kurbelscheibe 37 ist mit einem Lagerzapfen 38 versehen, an welchem die zur Rückführung gehö­ rige Kurbelstange 19 angelenkt ist.

Ändert sich im Betrieb die Einstellung des Austragsstellglieds 2, so wird diese Stellungsänderung über die Rückführung 19, den Lagerzapfen 38, die Kurbelscheibe 37 und die Hohlwelle 33 sowie eine geeignete Kupplung 39 auf das Gehäuse 36 des Dreh­ winkelgebers 9 übertragen. Der Drehwinkel der Eingangswelle 32 bleibt dagegen allein abhängig von der Stellung des Schwimmers 6. Da die Relativstellung des Gehäuses 36 zur Eingangswelle 32 die Amplitude des analogen Ausgangssignals (Istwert) bestimmt, bewirkt eine Verstellung der Drehlage des Gehäuses 36 eine Nullpunktverschiebung des elektrischen Analogsignals auf der Leitung 10 und damit der Istanzeige 13 des Anzeigegeräts 12.

Claims (7)

1. Anordnung zur Regelung des Austragsstellgliedes einer Setzmaschine, mit einem Schwimmer (6), dessen Stellung von der Dicke einer unteren Wichteschicht (4) des Setzguts bestimmt wird, einem die Schwimmerbewegungen abtastenden Stellungsgeber (9) und einer einen Stellantrieb (17, 18) enthaltenden Regel­ schleife, die das Austragsstellglied (2) in Abhängigkeit von der Schwimmerstellung steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellungsgeber ein Drehwinkelgeber (9) ist, der ein zur Schwimmerstellung propor­ tionales elektrisches Analogsignal als Istwert in die Regel­ schleife (10, 11, 16, 17, 18, 20) einführt, daß in der Regel­ schleife ein Regler (11) mit einem Sollbereichsgeber vorgese­ hen ist, der zwei Bereichsgrenzen definierende Grenzwertschal­ ter (14 _o , 19 _u ) enthält und daß der Regler in Abhängigkeit von Bereichsüberschreitungen oder -unterschreitungen des Ist­ werts ein elektrisches Signal als Regelabweichung zur Verstel­ lung des Austragsstellglieds (2) erzeugt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Regler (11) ein Anzeigegerät (12) zugeordnet ist, dessen Istwertanzeige (13) von dem elektrischen Analogsignal gesteu­ ert ist und das zwei mit den die Bereichsgrenzen definierenden Grenzwertschaltern gekoppelte verstellbare Grenzwertanzeiger (14 _o, 14 _u ) aufweist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigegerät als Leuchtbandanzeigegerät (12) ausgebildet ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet daß der Drehwinkelgeber (9) Mittel (33, 36, 37, 38, 39) zur Nullpunktverschiebung aufweist und daß das Aus­ gangssignal des Reglers (11) (Regelabweichung) oder die Stell­ größe des Austragsstellgliedes (2) derart zum Drehwinkelgeber (9) zurückgeführt ist, daß der Nullpunkt des elektrischen Analogsignals proportional zur Regelabweichung oder zu Ände­ rungen der Stellgröße korrigiert wird.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (36) des Drehwinkelgebers (9) relativ zu einer stationären Halterung (30) um eine Zentralachse (31) drehbar gelagert und mit dem Austragsstellglied (2) zur Nullpunktkor­ rektur mechanisch bewegungsgekoppelt ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkelgeber (9) eine mit dem Schwimmer (6) gekuppelte Eingangswelle (32) und eine auf der Eingangswelle koaxial und drehbar angeordnete Hohlwelle (33) aufweist, die mit dem Ge­ häuse (36) des Drehwinkelgebers drehfest verbunden und an der stationären Halterung (30) drehbar gelagert ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (33) über einen Kurbeltrieb (37, 38, 19) mit dem Austragsstellglied (2, 20) gekuppelt ist.