DE533492C - Einrichtung zum selbsttaetigen Regeln der Elektroden in elektrischen OEfen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum selbsttätigen Regeln der Elektroden in elektrischen Öfen zum Schmelzen und Läutern von Metallen, und zwar mit Hilfe von Motoren, die mit Regulatoren versehen sind, die durch den Elektrodenstrom gesteuert werden.

Die Erfindung besteht darin, daß die Regulatoren mit einem Relais versehen sind, das beim Anfahren des Ofens und bis zum Schmelzen des Metalls ausschließlich mit einem Strom gespeist wird, der im Verhältnis zur Spannung zwischen der Elektrode und dem Ofenboden steht, das aber nach dem Schmelzen des Metalls ausschließlich durch einen Strom gespeist wird, der im Verhältnis zur Stärke des Elektrodenstromes steht, wobei die Umschaltung von Spannungsabhängigkeit auf Stromabhängigkeit von Hand gleichzeitig mit dem Umschalten des Erregerstromes des Motors einer jeden Elektrode erfolgt.

Es sind bereits Vorrichtungen vorgeschlagen worden, die den gleichen Zweck verfolgen, d. h. die es gestatten, selbsttätig mit kalter Beschickung anzufahren und die Beheizung nachher zu regeln. Auch dort werden die Änderungen der Spannung in einer bestimmten Phase ausgenutzt.

Jedoch werden in diesem Falle zwei Relais benutzt und Spannung und Stromstärke wirken gleichzeitig im Verlaufe eines jeden Vorganges ein, während gemäß der Erfindung nur ein Relais verwendet wird, das zu Beginn des Vorganges nur von der Spannung und bei Schluß des Vorganges nur von der Stromstärke abhängig ist. Dadurch kann das Einstellen der Elektroden viel einfacher als bei der älteren Einrichtung bewirkt werden. Außerdem werden konstante Ergebnisse erzielt, was mit doppelt gespeisten Regelvorrichtungen (mit Transformatoren für die Stromstärke und die Spannung zwischen Elektrode und Ofenboden) nicht möglich ist.

Mehrere Ausführungen von Vorrichtungen zur Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.

Abb. ι ist ein senkrechter schematischer Schnitt durch eine bekannte Regelvorrichtung. Diese Abbildung soll zur Erklärung des Grundgedankens der Erfindung dienen.

Abb. 2 ist eine ähnliche Ansicht des Gegenstandes der Erfindung.

Abb, 3 und 4 beziehen sich auf zwei weitere Ausführungen des Gegenstandes der Erfindung.

In Abb. ι bezeichnet 1 den Ofen und 2 die Elektroden. Der Klarheit halber ist auf der Zeichnung nur eine elektrische Antriebsvorrichtung für eine der Elektroden 2 dar- gestellt.

Für jede Elektrode geht der von einem

Stromwandler 3 herkommende Strom durch eine Spule 4, welche auf einen Hebel 5 wirkt. Der Wandler befindet sich an der Netzleitung. In' den Endstellungen des Hebels¹5 schließt ein Schalter 6 den Strom für den Windenmotor 7, und zwar für die eine oder die andere Drehrichtung, je nachdem der Hebel die mit vollen Strichen oder die strichpunktiert gezeichnete Lage einnimmt. Der Hebel ist derart eingestellt, daß die Elektrode niedergeht, sobald kein Strom vorhanden ist, bei einem normalen Strom stehenbleibt und bei einem zu starken Strom hochgeht.

Beim Anfahren mit selbsttätiger Einstellung müssen zwei Elektroden mit dem zu schmelzenden Metall in Berührung kommen, damit der Strom auch durchfließt und die Regelvorrichtungen in entsprechender Weise arbeiten.

Falls eine der Elektroden lange vor den anderen die Berührung herstellt, was bei fester Beschickung gewöhnlich vorkommt, so wird diese Elektrode weiter niedergehen und brechen. Es ergibt sich somit daraus, daß die selbsttätige Einstellung beim Anfahren nicht brauchbar ist.

Man benutzte somit für das Anfahren die Einstellung von Hand mit Hilfe eines Kontrollers. Eine Kontrollampe wurde zwischen jede Elektrode und den Ofenboden eingeschaltet. Das Löschen der Lampe zeigte an, daß die Berührung der entsprechenden Elektrode stattgefunden hatte. Die niedergehende Bewegung der Elektrode wurde dann stillgesetzt.

Außer dem Erfordernis, für die Einstellung von Hand einen Bedienungsmann vorzusehen, besitzt das bekannte Verfahren den Nachteil, daß es eine ungenügende Genauigkeit sichert, da der Bedienungsmann drei Elektroden zu überwachen hat. Man kann somit die Verzögerung beim Stillsetzen der Elektroden und deren Abbrechen nicht vollständig vermeiden. Bei der Ausführung gemäß der Erfindung, welche in Abb. 2 dargestellt ist, wird die Spule 4 der Regelvorrichtung durch die Spannung gespeist, welche zwischen der Elektrodenklemme und dem Ofenboden herrscht. Beim Anfahren wird wegen dieser Spannung der Hebel 5 von der Spule angezogen, und der Schalter sendet den Strom in den Motor für das Herabgehen der Elektrode. Im Augenblick der Berührung der Elektrode mit den Metallteilen hört die Wirkung der Spule auf, und die Elektrode bleibt stehen, geht dann wieder in die Höhe, bis sich der Hebel im Gleichgewicht befindet.

Jede Elektrode wird somit selbsttätig beim Niedergehen bis zum Betrieb mit Drehstrom aufgehalten.

Während dieses Betriebes geht die Elektrode nieder, sobald die Spannung zu hoch ist, wie dies beim Anfahren der Fall ist.

Wächst die Stromstärke in übermäßiger Weise, so sinkt die Spannung an der Klemme der Elektrode. Der Spannungsunterschied zwischen der Klemme und dem Ofenboden sinkt um dasselbe Maß, und 'der Hebel wird derart eingestellt, daß er in diesem Augenblick die Elektrode zum Steigen bringt.

Zwischen diesen Endstellungen wird das Gleichgewicht des Hebels das Stillstehen der Elektrode sichern.

Bleibt der Strom aus, so wird die Elektrode selbsttätig steigen.

Während bei der Einstellung auf gleichbleibende Stromstärke zwei Elektroden mit der festen Beschickung in Berührung kommen müssen, damit die Regelvorrichtung zur Wirkung gelangen kann, wird bei der Einstellung auf gleichbleibende Spannung die Elektrode, welche zuerst mit der Beschickung in Berührung kommt, beim Niedergehen aufgehalten und kann nicht abbrechen, auch wenn kein StronT zwischen den Elektroden durchfließt. Ist die Beschickung geschmolzen, so regelt man wieder auf gleichbleibende Stromstärke. Die Wirkung der Spule der Regelvorrichtung muß zu diesem Zwecke umgekehrt wer- go den, denn bei der Einstellung auf gleichbleibende Stromstärke muß bei Durchgang des Stromes durch die Spule die Elektrode hochgehen, während bei der Einstellung auf gleichbleibende Spannung der Durchgang des Stromes die Elektrode niedergehen lassen muß.

Die Erfindung wird in einfacher Weise dadurch verwirklicht, daß man die Richtung des Erregerstromes in den Motoren ändert und dabei gleichzeitig von einer Speisungsart der Spule auf die andere übergeht?

Bei den Ausführungen nach Abb. 3 und 4 ist der mechanische Antrieb der Verschiebung der Elektrode der gleiche. Die Elektrode 2 wird von einem metallischen Arm α getragen, von welchem sie elektrisch isoliert ist. Der Arm, welcher für die senkrechte Verschiebung geführt ist, besitzt auf der Hinterseite des Ofens 1 eine Zahnstange b, welche durch ein Ritzel c angetrieben wird. Dieses Ritzel gehört zu einer Winde d, die ihre Bewegung von einem Elektromotor 9 erhält.

Die Arbeitsweise des Reglers hat zur Wirkung, daß der Erregerstrom für den Motor ng ingestellt wird, wodurch ein möglichst gleichmäßiger Stromübergang erzielt wird.

In Abb. 3 ermöglicht das Relais 8 des Reglers den Motor an eine Hilfsstromquelle 10 anzuschließen. Der Strom fließt in der einen oder anderen Richtung, je nachdem der Anker des Relais 8 um die Achse 11 schwingt

und nach rechts oder links überschlägt. Die Verschiebung des Ankers wird auf folgende Weise erzielt:

Ein Meiner Motor 12, welcher durch die Hilfsquelle 10 oder durch eine andere Quelle gespeist wird und welcher beständig umläuft, bringt die Achse 13 mit Hilfe einer Zahnradübersetzung 14 und Scheiben 15 und 16 sowie eines Riemens 17 ins Drehen. Mit Hilfe eines Lenkers 18 wird durch die Achse 13 das Pendel 19 beständig hin und her bewegt, welches zwei Klinken 20 trägt. Die beiden Klinken werden normal durch Federn hochgehalten. Sie können unter der Einwirkung zweier Hebel niedergehen, welche durch die Spule 21 des Reglers angetrieben werden.

Sobald eine der Klinken niedergeht, dringt

ihr Ende in einen Einschnitt des Rades 22, welches' fest auf dem Relais 8 sitzt; solange infolgedessen die Spule 21 auf die Klinke einwirkt, wird bei jedem Ausschlagen des Pendels Strom in den Motor 9 geschickt. Die auf diese Weise erzeugte Bewegung der Elektrode erfolgt stoßweise.

Die Spule 21, die einen Elektromagneten bildet, wird durch einen Strom gespeist, welcher im Verhältnis steht zum Strom, der durch die Elektrode fließt und den man erzielen will. Die Wirkung des Kernes der Spule auf die Hebel, welche die beiden Klinken 29 betätigen, wird durch die Wirkung der Feder 23 ausgeglichen. Die Einstellung der Spannung dieser Feder gestattet es, den Punkt festzustellen, in welchem der Regler zu arbeiten beginnt.

Die Spule 21 wird beim Anfahren durch einen Strom gespeist, welcher im Verhältnis steht zu der Spannung, die zwischen der Elektrode und dem Ofenboden herrscht. Der entsprechende Stromkreis, welcher vom Punkte 24 ausgeht, geht durch einen Regelwiderstand 25, der durch Lampen gebildet wird, durch den Umschalter 26, durch die Spule 21 und zum Punkt 27 am Ofenboden. Sobald das Metall geschmolzen ist, wird der Umschalter in die aus Abb. 3 ersichtliche Lage eingestellt. Man speist alsdann die Spule 21 aus dem Stromwandler 28, der sich in der Zuleitung zum Ofen befindet; dieser Strom steht somit im Verhältnis zur Stromstärke.

Die Schwankungen der Stromstärke und der Spannung müssen in umgekehrter Weise auf die Elektrode wirken. Geht man somit von einem Einstellverfahren auf das andere über, so wird mit Hilfe der auf der rechten Seite befindlichen Kontaktstücke des Umschalters 26 die Richtung des Erregerstromes im Induktor des Motors 9 geändert.

Abb. 3 zeigt die Anordnung für die Einstellung mit einer einzigen Elektrode. Bei einem Dreiphasenofen enthält die Einrichtung drei Regler 29, welche durch den gleichen Motor 12 angetrieben werden. Der Umschalter2Ö wird die nötigen Kontaktstücke aufweisen für das Einschalten der entsprechenden Stromkreise der nicht dargestellten zwei Phasen.

Bei der Ausführung nach Abb. 4 wird der für das Antreiben des Windemotors 30 erforderliche Strom durch einen Stromerzeuger 31 erzeugt, welcher durch einen Motor 32 angetrieben wird, der seinen Strom von einer Nebenquelle 33_a erhält.

Die Erregung des Stromerzeugers 31 besteht aus zwei Wicklungen 33 und 34, von denen die zweite den Elektromagneten 21 und die erste die Regelfeder 23 der Abb. 3 ersetzt; die Wicklung 33 erhält einen gleichbleibenden Gleichstrom von der Erregermaschine 35, welche durch den Motor 32 gleichzeitig mit der Dynamomaschine 31 angetrieben wird. Die Wicklung 34 erhält beim Anfahren einen Strom, der im Verhältnis steht zur Spannung zwischen der Elektrode und dem Ofenboden. Sobald das Metall geschmolzen ist, geht durch die Wicklung 34 ein Strom, welcher im Verhältnis steht zur Stärke des Stromes in der Elektrode. Da dieser Strom ein Gleichstrom sein muß und da der Strom des Ofens ein Wechselstrom ist, wird er mit Hilfe eines Gleichrichters 37 gleichgerichtet, nachdem er mit Hilfe eines Transformators 38 auf einen passenden Wert gebracht worden ist.

Die Spannung wird zwischen den Punkten 39 und 40 des Ofens abgenommen.. Um in der Primärwicklung des Transformators 38 einen Strom zu erhalten, welcher im Verhältnis steht zur Stromstärke des Elektrodenstromes, benutzt man den Spannungsabfall zwischen den Punkten 39 und 41. Dieser Spannungsabfall erzeugt in der Primärwicklung des Transformators 42 einen Strom, welcher im Verhältnis steht zur Stromstärke des Elektrodenstromes. Die Sekundärwicklung des Transformators 42 erzeugt in der Primärwicklung des Transformators 38 den Strom von geeignetem Wert für die untere Lage des Umschalters 43.

Die Erregermaschine 35 erzeugt gleichzeitig den Strom.für die Wicklung 33 und den Erregerstrom für den Windemotor 30. Wie für die vorbeschriebene Einstellvorrichtung muß die Richtung des Erregerstromes umgekehrt werden, falls man von dem Betrieb auf Spannung auf den Betrieb auf Stromstärke übergeht.

Dem Wert der Komponente der Kraftlinienströme entsprechend, welche durch die Ströme erzeugt werden, die jeweils durch die

Wicklungen 33 und 34 hindurchgehen, ist der durch die Dynamomaschine 31 erzeugte Strom pasitiv oder negativ und bewirkt die Drehung des Motors nach der einen oder der anderen Richtung. Der Einstellpunkt wird festgestellt, indem man den Strom verändert, der durch die Wicklung 33 über den Widerstand 44 geleitet wird.

Bei diesem Einstellverfahren, entgegen demjenigen, welches vorher beschrieben worden ist, wirkt die Einstellvorrichtung allmählich und folgt sofort allen Änderungen der Betriebsgröße, die geregelt werden soll. Die vorbeschriebene Vorrichtung bezieht sich auf eine einzige Elektrode. Für einen Dreiphasenofen umfaßt die Einrichtung drei Dynamomaschinen, welche durch einen gemeinsamen Motor angetrieben werden. Die gleiche Erregermaschine dient für die ge-

ao samte Einrichtung. Der dargestellte Umschalter besitzt freie Kontaktstücke, welche für die nicht dargestellten Phasen" erforderlich sind.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   ι . Einrichtung zum selbsttätigen Regeln der Elektroden in elektrischen öfen für das Schmelzen und Läutern von Metallen mit Hilfe von Motoren, die mit Reglern.

   versehen sind, die durch den Elektrodenstrom gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Regler mit einem Relais versehen sind, das beim Anfahren des Ofens und bis zum Schmelzen des Metalls ausschließlich mit einem Strom gespeist wird, der im Verhältnis zur Spannung zwischen der Elektrode und dem Ofenboden steht, das aber nach dem Schmelzen des Metalls ausschließlich durch einen · Strom gespeist wird, der im Verhältnis zur Stärke des Elektrodenstromes steht, und daß die Umschaltung des Reglers von Spannungsabhängigkeit auf Stromabhängigkeit von Hand gleichzeitig mit dem Umschalten des Erregerstromes des Motors einer jeden Elektrode erfolgt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Umschalter (5), der den Strom des Regelmotors einer jeden Elektrode steuert und durch einen einzigen Elektromagneten (4) betätigt wird, dessen Spule beim Anfahren des Ofens und bis zum Schmelzen des Metalls zwischen die Elektrode und den Ofenboden und nach dem Schmelzen des Metails an die Polklemmen eines Stromwandlers (3) geschaltet ist, der vom Elektrodenstrom gespeist wird.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen