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Genauigkeitsschaltung für Leonardbetriebe, insbesondere für Förderanlagen
Bei in Leonardschaltung betriebenen Masch@inen, insbesondere' im Förderbetrieb,
stimmt zwar die Geschwindigkeit des Motors im allgemeinen mit der Stellung des Steuerhebels
überein, der Grad der Genauigkeit der durch den Steuerapparat eingestellten Geschwindigkeiten
ist jedoch bei verschiedenen Belastungen geringen Schwankungen unterworfen, die
ihre Ursachen in der Ankerrückwirkung der elektrischen Maschinen des Leonardkreises,
der Remanenz des für das Magnetgestell der Steuermaschine verwendeten Eisens und
dem Spannungsabfall in den Widerständen des Leonardkreises haben. Dort, wo besonderer
Wert auf unbedingte Genauigkeit gelegt werden muß, werden sogenannte Genauigkeitsschaltungen
verwendet. Die bisher bekannt gewordenen Schaltungen erfordern jedoch besondere
Hilfswicklungen in der Steuerdynamo oder auch eine zusätzliche Hilfsdynamo, die
ebenfalls auf Hilfswicklungen der Steuerdynamo arbeitet. Bei bereits vorhandenen
Maschinen lassen sich diese Schaltungen meistens nicht verwenden, da ein nachträglicher
Einbau von Hilfswicklungen oft nicht angängig ist.
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Es ist auch schon vorgeschlagen worden, eine vom Steuerapparat eingestellte
Soll-Geschwindigkeit und eine vom Motor abhängige Ist-Geschwindigkeit miteinander
zu vergleichen und von der Differenz einen .in Reihe mit dem Hilfssteuerappärat
liegenden Hilfswiderstand zu steuern. Die bekannte Anordnung war dabei so getroffen,
daß die die Soll-Geschwindigkeit darstellende elektrische Spannung in zwangläufiger
Abhängigkeit von der Bewegung des Hauptsteuerhebels. und damit des Hauptsteuerapparates
eingestellt wurde. Diese Anordnung hat einmal den Nachteil, daß der Hdlfssteuerapparat,
mit dem die Soll-Spannung .eingestellt wird, mit dem Hauptsteuerapparat fest verbunden
ist, wodurch die Handhabung schwerfällig wird und wobei insbesondere eine Fernsteuerung
oder selbsttätige Steuerung große Schwierigkeiten macht; zum anderen wird durch
die Vereinigung des Hilfssteuerapparates mit dem Hauptsteuerapparat ein besonderer
Hilfswiderstand im Hauptsteuerstromkreis erforderlich.
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Die Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, daß der Hilfssteuerapparat
unabhängig vom Hauptsteuerapparat von Hand oder selbsttätig durch zwangläufige Steuermittel
eingestellt wird, wobei zur Einstellung des Hauptsteuerapparates ein .in Abhängigkeit
von der Differenz der Soll- und der Ist-Geschwindigkeit gesteuerter Hilfsmotor dient.
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Die Abb: i gibt ein Ausführungsbeispiel für den Grundgedanken der
Erfindung, der in
mannigfacher Weise abgeändert werden kann. i ist
die Steuerdynamo des Leonardkreises, deren Erregung über den-Steuerapparat2 aus
dem Netz 3 entnommen wird. Der Leonardmotor q. ist- in bekannter Weise geschaltet.
Mit diesem Motor ist die Tachometerdynamo 5 gekuppelt, deren Ankerspannung ein genaues
Maß für die Drehzahl des Leonardmotors gibt. Der Hilfssteuerapparat 9, an dem die
Soll-Geschwindigkeit eingestellt wird, steht mit dem Hauptsteuerapparat 2 in keiner
mechanischen Verbindung. Er wird beispielsweise durch den Steuerhebel 13 von Hand
oder auch selbsttätig durch Kurvenschübe o. dgl. eingestellt. Die von ihm .gelieferte
Soll-Spannung arbeitet der Ist-Spannung der Tachometerdynamo beispielsweise in einem
polarisierten Relais 17 entgegen. Vom polarisierten Relais wird ein Schaltwerk 1q.
und 15 beennflußt, das den den Steuerapparat 2 antreibenden Hilfsmotorui steuert.
Der Steuerhebel kann entweder, wie dargestellt, zur mittelbaren Steuerung mit dem
Hilfssteuerapparat 9 gekuppelt werden; wenn jedoch aus irgendwelchen Gründen eine
unmittelbare Steuerung gewünscht wird, so kann er auch vom Hilfssteuerapparat abgeschaltet
und mit dem Hauptsteuerapparat a verbunden werden. In diesem Falle wird die Genauigkeitsschaltung
durch Umlegen des Ausschalters 16 unwirksam gemacht und die Maschine wird' in der
üblichen Weise gesteuert.
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Die Einrichtung für mittelbare Steuerung arbeitet so: Durch die Auslage
des Steuerhebels wird vom Hilfssteuerapparat 9 eine bestimmte Soll-Spannung an das
polarisierte Relais 17 gelegt. Dieses schaltet eines der beiden Schütze 1q. oder
15 des Schaltwerkes in dem Sinne ein, daß der Hilfsmotor 21 anläuft und den Steuerapparate
im Sinne der gewünschten Drehrichtung bewegt. Wenn ,der Leonardniotor q. die gewünschte
Ist-Geschwindigkeit angenommen hat, geht das Relais 17 in die Mittellage und schaltet
den Hilfsmotor 2.1 mit Hilfe des Schaltwerkes ab. Beim Überwiegen der Ist-Spannung
macht das Relais 17 nach der anderen Seite Kontakt, so daß der Hilfsmotor jetzt
umgesteuert wird und den Steuerapparat nm Sinne einer Spannungsverminderung betätigt.
Bei der Rückführung des Steuerhebels in die Nullage verschwindet die der Soll-Geschwindigkeit
entsprechende Spannung am polarisierten Relais, auf das Relais wirkt nur noch die
Spannung der Tachometerdynamo; und dadurch wird der Hilfsmotor 21 im Rücklaufsinne
eingeschaltet, wodurch er den Steuerapparat in die Nullage zurückführt. Die Geschwindigkeit,
mit der der Steuerapparat 2 bewegt wird, d. h. also, die Beschleunigung oder auch
die Verzögerung der Maschine ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein für allemal
durch die Drehzahl des Hilfsmotors und die gewählte Übersetzung gegeben. An Stelle
des polarisierten Relais kann man auch ein gewöhnliches Differentialrelais verwenden.
Dieses bedingt aber einen Fahrtrichtungsumschalter im Ankerstromkreis des Hilfsmotors,
der z. B. als Schnappschalter ausgebildet, vom Steuerhebel jedesmal beim Erreichen
der Nullage für die andere Drehrichtung umgelegt wird. Für Förderanlagen mit Umsetzen
des Förderkorbes ist eine solche Schaltung nicht ohne weiteres verwendbar. Demgegenüber
hat ein polarisiertes Relais den Vorteil, daß der Ankerstrom des Hilfsmotors nicht
umgeschaltet zu werden braucht, da das polarisierte Relais sowohl auf Größe wie
auch auf Richtung der Spannung anspricht.
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Nach der Erfindung kann an Stelle einer regelbaren Soll-Spannung,
wie sie bei dem Ausführungsbeispiel der Abb. i durch den Hilfssteuerapparat 9 feinstufig
eingestellt werden kann, auch eine konstante Soll-Spannung verwendet werden, die
ein für allemal festliegt.
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Im Ausführungsbeispiel der Abb.2 sind als Differentialrelais zwei
Elektromotoren 22 und 23 verwendet, die auf denselben Welle sitzen und zum Antrieb
des Steüerappa:rates 2 dienen. Die Anker der beiden Motoren seien ständig aus dem
Netz 3,-gespeist. Das Feld des Motors 22 wird von einer nicht regelbaren Soll-Spannung
im einen oder im anderen Sinne durchflossen, je nachdem, nach welcher Richtung der
Umschalter 24 eingelegt ist. Der Feldstromkreis ist ferner über Endabschalter 25
und 2.6 am Teufenzeiger 27 und einen .Umgehungsschalter 28i am Umschalter 24 geführt.
Das Feld des zweiten Motors 23 wird von der Tachometerdynamo 5 gespeist.
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Die Einrichtung arbeitet so: Zum Beginn eines Förderzuges wird der
Umschalter 24 in die gezeichnete Lage gebracht. Dann erhält das Feld des Motors
22 über den Kontakt 25 am Teufenzeiger und den Kontakt 28 am Umschalter 2q. Strom,
der Motor läuft im einen Drehsinne -an und verstellt dabei die Bürsten des Steuerapparates
2 für die beabsichtigte Fahrtrichtung. Je mehr sich nun der Leonardmotor q. beschleunigt,
um so größer wird die von .der Tachometerdynamo 5 gelieferte Spannung. Im gleichen
Maße versucht sich nun auch der Motor 23 zu drehen, und zwar entgegengesetzt dem
Motor 22. Dadurch wird der Motor 22 gehemmt. Die Bürsten des Steuerapparates 2 werden
also immer langsamer weiterbewegt
und kommen, wenn sich die beiden
Motoren 22 und 23 das Gleichgewicht halten, zum Stillstand. Die Beschleunigung verläuft
also nicht nach einer Geraden, sondern nach einer Kurve, etwa nach Art einer Parabel.
Gegen Ende des Förderzuges stößt die Wandermutter 29 des Teufenzeigers 27 den Kontakt
25 auf und unterbricht damit den Peldstromkreis des Motors 22. Der Motor 23, der
von der Tachometerdynamo noch voll erregt ist, kommt dann allein zur Wirkung und
dreht die Bürsten des Steuerapparates 2 in die Nullage zurück. Zur Einleitung des
nächsten Förderzuges mit entgegengesetztem Hub genügt es, den Umschalter 24 in seine
andere Lage zu bringen, sei es von Hand oder selbsttätig oder auch durch Fernsteuerung,
und das Spiel beginnt im umgekehrten Sinne von neuem, bis die Wandermutter 3o den
Kontakt 26 öffnet.
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Wie die Ausführungsbeispiele zeigen, kann nach der Erfindung die Rückführung
des Hauptsteuerapparates durch Abschalten der Soll-Spannung von Hand oder selbsttätig
an einem bestimmten Wegpunkt erfolgen.
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Für .die halbselbsttätige Steuerung gibt die Abb.3 ein weiteres Ausführungsbeispiel.
Zum Ingangsetzen der Maschine in der einen oder anderen Richtung durch den Hauptsteuerapparat
und den Hilfsmotor 21 dient hier eine Druckknopfsteuerung. Beim Drükken des Druckknopfes
31 für die eine Fahrtrichtung springen die beiden Steuerschütze 33 und 34
an. Das Schütz 33 dient zur Umgehung der Endausschalter 25 und 26 am Teufenzeiger
27, die von den Wandermuttern 29 und 3o beeinflußt werden. Durch das Schütz 33 wird
die Spule 8 des Differentialrelais 7 unmittelbar an eine konstante Soll-Spannung
gelegt. Das Schütz 34 dient zur Umsteuerung des Hilfsmotors 21 in der einen oder
anderen Drehrichtung. Es trägt noch Selbsthaltekontakte 35, die den Stromkreis für
beide Schütze nach dem Loslassen des Druckknopfes 31 aufrechterhalten. Der Anlaufvorgang
spielt sich im wesentlichen so ab, wie für die früheren Ausführungsbeispiele beschrieben.
Kurz vor dem Ende des Hubes wird die Spule 8 des Differentialrelais durch den zugeordneten
Endausschalter am Teufenzeiger -stromlos gemacht und der Hilfsmotor 21 dreht den
Steuerapparat 2 in seine Nulllage zurück, wodurch die Maschine stillgesetzt wird.
'Zum Wiederingangsetzen in der anderen Drehrichtung dient der Druckknopf 32, der
den Selbsthaltestrom für die Steuerschütze 33 und 34 unterbricht, so daß sie abfallen
und den neuen Hub einleiten. Man kann noch eine Verriegelung für die beiden Druckknöpfe
vorsehen, die ihren Gebrauch nur bei Stillstand der Maschine ermögl-icht. Ebenso
wie bei den früheren Ausführungsbeispielen lassen sich nach der Erfindung die Steuerorgane
für die Einschaltung und Umschaltung der Maschine auch völlig selbsttätig bedienen,
z. B. durch einen Zeitmotor oder in Abhängigkeit von bestimmten Betriebszuständen
der Maschine oder der ganzen Anlage.
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Während bei den Ausführungsbeispielen 2 und 3 nur eine einzige konstante
Soll-Spannung verwendet wird, der nur eine bestimmte Höchstgeschwindigkeit der Maschine
entspricht, kann man nach der Erfindung auch mehrere Höchst-Soll-Spannungen verwenden,
die je nach der für den ganzen Förderzug gewünschten Höchstgeschwindigkeit, z. B..
für Seilfahrt, -Materialfahrt usw., wahlweise eingestellt wenden können. Hierfür
gibt die Abb.4 ein Ausführungsbeispiel. Die gleichen Teile wie in den früheren Ausführungsbeispielen
sind mit denselben Bezugszeichen versehen. 36 bezeichnet ein Umschaltschütz oder
einen Umschalter in Reihe mit den Endausschaltern der Abb. 3 und 4 oder auch einen
Hilfssteuerapparat ähnlich dem Hilfssteuerapparat 9 in der Abb. i. Im Erregerkreis
der Differentialrelaisspule 8 liegen noch Widerstände 37 und 38, die durch einen
Schalter 39 ganz oder zum Teil kurzgeschlossen werden können. In der Stellung I
dieses Schalters sind beide Widerstände in den Stromkreis eingeschaltet, an der
Differentialrelaisspule 8 wird: daher nur eine geringe Spannung eingestellt und
die Höchstgeschwindig keit, die die Maschine erreichen kann, wird dadurch ziemlich
niedrig gehalten; es kann z. B. die für Seilrevisionsfahrt vorgeschriebene Höchstgeschwindigkeit
sein. In der Stellung II wird der Widerstand 38 überbrückt, die eingestellte Spannung
ist dementsprechend höher und die Höchstgeschwindigkeit ebenfalls, sie mag die für
Seilfahrt zugelassene Höchstgeschwindigkeit sein. Werden in der Stellung II beide
Widerstände 37 und 38 kurzgeschlossen, so ergibt sich die höchst zulässige Geschwindigkeit,
beispielsweise für Materialfahrt.
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In den Ausführungsbeispielen i bis 4 ist die Beschleunigung oder Verzögerung
ein für allemal durch die festliegende Drehzahl des den Hauptsteuerapparat antreibenden
Motors gegeben. Nach der Erfindung ist es aber auch möglich, die Beschleunigung
oder Verzögerung zu verändern, und zwar durch Änderung der Drehzahl des den Hauptsteuerapparat
antreibenden Hilfsmotors. Hierfür gibt die Abb. 5 ein Ausführungsbeispiel. Im Ankerstromkreis
des den Steuerapparat 2 antreibenden Hilfsmotors 2i sind, wie bei 40 gezeichnet,
noch Umschalter oder Schütze oder ein Differentialrelais eingeschaltet. In
Reihe
damit liegt ein Umschalter ¢i, der in den Schaltstufen I bis V die Widerstände 42
bis 45 im Ankerstromkreis des Hilfsmotors ein- oder auszuschalten gestattet. Je
nach der Einstellung dieses Umschalters, der sich z. B. am Maschinistenstand befindet,
können verschieden große Beschleunigungen oder Verzögerungen eingestellt werden.
Die kleinste Beschleunigung oder Verzögerung ergibt sich in der Stellung I, die
größte in der Stellung V.
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Anstatt die verschiedenen Beschleunigungen oder Verzögerungen von
Hand einzustellen, kann die Anordnung auch so getroffen werden, daß .das Einstellen
selbsttätig erfolgt. Man kann nach der Erfindung z. B. die Drehzahl des Hilfsmotors
in Abhängigkeit von bestimmten Wegpunkten, z. B. durch Kurvenscheiben am Teufenzeiger,
sebsttätig einstellen oder regeln. Hierfür gibt die Abb. 6 ein Beispiel. In den
Ankerstromkreis des Hilfsmotors 21 ist hier ein Widerstand 46 gelegt, der von einem
Kontakt 47 geöffnet und geschlossen werden kann. Zur Steuerung des Kontakts 47 dient
eine Kurvenscheibe 48 am Teufenzeiger. Je nach der Ausbildung oder Anordnung dieser
Kurve kann .man die Beschleunigung oder Verzögerung größer oder kleiner machen.
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Wie bereits angedeutet, läßt sich die Schaltung nach der Erfindung
auch so treffen, daß die ganze Steuerung der Fördermaschine einschließlich der Pausen
und der Drehrich--tungsuxnkehr durch einen von einem mit gleichbleibender Geschwindigkeit
durchlaufenden Motor (Zeitmotor) angetriebenen Steuerapparat selbsttätig erfolgt.
Diese vollautomatische Steuerung läßt sich bei den verschiedenen in den Ausführungsbeispielen
dargestellten Schaltungen verwenden, z. B. dadurch, daß die dort vorgesehenen Steuerglieder,
wie Steuerschalter, Druckknöpfe, Steuerapparate usw., selbsttätig durch einen Zeitmotor
bedient werden. Man kann dazu aber auch eine Einrichtung treffen, wie sie die Abb.7
als Ausführungsbeispiel wiedergibt. Hier werden von einem durchlaufenden Motor So
die Bürsten 51 eines Hauptsteuerapparates für Rechts- und Linkslauf dauernd angetrieben.
Der Steuerapparat liegt beispielsweise im Stromkreis der Erregung der Steuerdynamo
i. Die Bürsten überstreichen nacheinander die Stufen 52 (Anfahrt Rechtslauf), 53
(volle Fahrt), 54. (Verzögerung), 55 (Pause), 56 (Anfahrt Linkslauf), 57 (volle
Fahrt), 58 (Verzögerung), 59 (Pause), 52 (Anfahrt Rechtslauf) usf. Der Maschine
wird dadurch ihr Fahrdiagramm genau vorgeschrieben. Die in den früheren Ausführungsbeispielen
dargestellten Genauigkeitsschaltungen ergeben in Verbindung riiit einem solchen
vollautomatischen Steuerapparat die Gewähr für unbedingt genaue Einhaltung der vorgeschriebenen
Geschwindigkeiten. Eine Berichtigung .der Erregung der Steuerdynamo wird z. B. durch
einen in Reihe mit dem Steuerapparat liegenden Zusatzregler 6o herbeigeführt, der
in geeigneter Weise, wie bei den Ausführungsbeispielen beschrieben, in Abhängigkeit
von der Differenz zwischen Soll-Geschwindigkeit und Ist-Geschwindigkeit die Ist-Geschwindigkeit
der Soll-Geschwindigkeit anpaßt.
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Anstatt des in der Abb. 7 dargestellten Steuerapparates im Erregerkreis
der Steuerdynamo kann man ihn auch als Hilfssteuerapparat ähnlich dem Hilfssteuerapparat
9 in der Abb. i zur Einstellung der Soll-Geschwin.digkeit verwenden; die Regelung
vollzieht sich dann in der dort beschriebenen Weise.