DE3539331C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Regelung des Austragsstellgliedes einer Setzmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Steinkohlesetzmaschinen werden üblicherweise die Schwimmerbewegungen 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 Kabelbrüchen, Kontaktabnutzung, Verschmutzung oder Verschleiß der Druckfeder bedingt relativ aufwendige Reparaturarbeiten zur Beseitigung der eigentlichen Störung und außerdem eine zeitaufwendige Neueinstellung der Kontaktgeber unter Berücksichtigung des Hubs der zugehörigen Setzmaschine.

Aus der DE-PS 27 34 736 ist eine Anordnung der gattungsgemäßen Art bekannt, bei der die Schwimmerstellung mechanisch auf einen induktiven Geber übertragen wird. Der induktive Geber wird aber nur intermittierend während eines kurzen Meßintervalls zwischen den Öffnungszeiten von die Pulsation steuernden Ein- und Auslaßventilen eingeschaltet. Das innerhalb dieser kurzen Meßzeiten gewonnene elektrische Analogsignal wird in einem elektronischen Steuergerät gespeichert und bis zur nächsten Meßperiode als Istwert verwendet. Das Austragsstellglied wird in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem gespeicherten Istwert und einem voreingestellten Sollwert geregelt. Bei diesem bekannten Austragssteuerverfahren stimmt der für den Sollwertvergleich herangezogene gespeicherte Meßwert mit dem aktuellen Istwert der Schwimmerstellung nicht überein. Trotz einer Proportionalregelung des Stellmotors entsprechend dem laufend durchgeführten Vergleich ist die Regelantwort ungenau, da basierend auf einem unterschiedlich stark verzögerten Istwert. Die Zulassung eines Schwankungsbereichs des Istwertes ohne Regelantwort ist bei dem bekannten Austragssteuerverfahren nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders einfache und wartungsfreundliche Regelanordnung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, bei der starke Regelausschläge vermieden werden und ein besonders ruhiges Regelverhalten gewährleistet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen.

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 Schwimmers über den Drehwinkelgeber in ein elektrisches Analogsignal hat zwei wesentliche Vorteile. Zum einen gibt es keine störanfälligen mechanischen Kontakte und Schalter; zum anderen steht ein zur Iststellung des Schwimmers stets proportionales elektrisches 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 Einstellung der Grenzwertschalter und Korrekturen in Abhängigkeit von der Korngröße, der Kornform und Fließfähigkeit des verarbeiteten Produkts vereinfacht, und es wird die Voraussetzung dafür geschaffen, daß der Regelkreis aus ergonomisch günstigen und wartungsfreundlichen Komponenten aufgebaut werden kann.

Bleibt der effektive Setzhub im Betrieb innerhalb der von den Grenzwertschaltern definierten Grenzen, so wird kein Stellsignal erzeugt, und die Stellung des Austragsstellglieds bleibt unverändert. Nimmt die Dicke der Austragsschicht zu und hebt sich dementsprechend der Schwimmer, so überschreitet das elektrische Analogsignal (Istwert) die von dem oberen Grenzwertschalter 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.

Die erfindungsgemäß vorgesehene direkte Rückführung der Regelabweichung unter Verschiebung des Istwerts gegenüber dem voreingestellten Sollbereich 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 bewegungsgekoppelt.

Ein rasches Ansprechen des Schwimmers auf eine Stellgrößenänderung läßt sich in Weiterbildung der Erfindung dadurch erreichen, daß der Schwimmer in unmittelbarer Nachbarschaft zum Austrag angeordnet ist. Je näher sich der Schwimmer der Austragsöffnung befindet, um so rascher folgt er einer Stellungsänderung des Austragsstellgliedes.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der neuen Anordnung zur Regelung des Austragsstellglieds einer Steinkohlesetzmaschine, und

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

In Fig. 1 ist schematisch ein Teil einer Feinkornsetzmaschine 1 mit einem Ausführungsbeispiel der neuen Anordnung zur Regelung 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 Translationsbewegung der Schwimmerstange 7 in eine proportionale Drehbewegung 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 42V 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 einen 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 (4)

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 und ein zur Schwimmerstellung proportionales elektrisches Analogsignal erzeugenden Stellungsgeber (9) und einer Regelschleife, die einen das Analogsignal als Istwert aufnehmenden Regler (11) und einen Stellantrieb (17, 18) enthält und das Austragsstellglied (2) in Abhängigkeit von der Schwimmerstellung steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellungsgeber als Drehwinkelgeber (9) ausgebildet ist und Mittel (33, 36, 37, 38, 39) zur Nullpunktverschiebung aufweist, daß der Regler (11) mit einem Sollbereichsgeber versehen ist, der zwei Bereichsgrenzen definierende Grenzwertschalter (14 _o , 19 _u ) enthält, daß der Regler in Abhängigkeit von Bereichsüberschreitungen oder -unterschreitungen des Istwerts ein elektrisches Signal als Regelabweichung zur Verstellung des Austragsstellglieds (2) erzeugt und daß die Regelabweichung oder die Stellgröße des Austragsstellgliedes (2) derart zum Drehwinkelgeber (9) zurückgeführt ist, daß der Nullpunkt des elektrischen Analogsignals proportional zur Regelabweichung oder zu Änderungen der Stellgröße korrigiert wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, 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 Nullpunktkorrektur mechanisch bewegungsgekoppelt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, 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 Gehäuse (36) des Drehwinkelgebers drehfest verbunden und an der stationären Halterung (30) drehbar gelagert ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (33) über einen Kurbeltrieb (37, 38, 19) mit dem Austragsstellglied (2, 20) gekuppelt ist.