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Einrichtung zum Messen und Regeln der durch Fahrtregler gesteuerten
Drehzahl von periodisch anzulassenden, ohne elektrodynamische Bremsung arbeitenden
Arbeitsmaschinen, insbesondere bei Fördermaschinen Für Arbeitsmaschinen, deren Geschwindigkeit
in weitesten Grenzen möglichst genau und verlustlos geregelt werden muß, beispielsweise
Fördermaschinen, wählt man mit Vorliebe die bekannte Leonardschaltung. Bei dieser
Schaltung ist die Geschwindigkeit praktisch proportional der Auslage des Steuerorgans;
nur bei sehr kleinen Geschwindigkeiten und den dabei häufig auftretenden großen
Drehmomenten macht sich der Ohmsche Spannungsabfall bei den entsprechend großen
Strömen in den Ankern von Anlaßmaschine und Arbeitsmotor unangenehm bemerkbar. Die
Drehzahl des Arbeitsmotors ist dann stark abhängig von dem zu leistenden Drehmoment.
Dieser Umstand erschwert z. B. bei Fördermaschinen die Retardierung und das genaue
Einmanövrieren der Schalen an den Anschlagspunkten.
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Man hat aus diesem Grunde verschiedene Genauigkeitsschaltungen angewandt,
um die unangenehme Wirkung des Ohmschen Spannungsabfalles durch entsprechende Beeinflussung
der Spannung der Anlaßmaschine durch zusätzliche Einrichtungen aufzuheben.
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Eine Art dieser Einrichtungen besteht in einer Hilfskompoundierung
der Anlaßdynamo in Abhängigkeit von der Stromstärke im Ankerstromkreis des Arbeitsmotors.
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Andere Einrichtungen gleichen den Spannungsabfall durch Verstellen
des Steuerorgans mittels einer Einrichtung aus, welche die Drehzahl des Arbeitsmotors
mit der Stellung des Steuerorgans dauernd vergleicht. Bei Abweichungen der Istgeschwindigkeit
von der Sollgeschwindigkeit wird durch diese Einrichtungen das Steuerorgan selbsttätig
so lange verstellt, bis die Übereinstimmung erreicht ist.
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Als Maß für die Istgeschwindigkeit werden mechanische oder elektrische
Größen verwendet. Beispielsweise kann die Istgeschwindigkeit durch den Hub der Muffe
eines vom Arbeitsmotor angetriebenen Fliehkraftreglers oder durch die Spannung einer
mit dem Arbeitsmotor gekuppelten und konstant erregten Drehzahldynamo gemessen werden.
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Bei den eingangs genannten Maschinen ist es erforderlich, daß die
Geschwindigkeitsmesser bei kleinen Drehzahlen des Arbeitsmotors besonders genau
arbeiten. Bei direkt mit dem Motor gekuppelten Fliehkraftreglern ist das nicht der
Fall. Diese Regler arbeiten bei sehr kleinen Drehzahlen zu träge und lassen genaue
Messungen nicht zu.
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Bei Verwendung einer Drehzahldynamo ist die im Anker erzeugte EMIi
zwar stets genau proportional der Umdrehungszahl, jedoch ist diese Spannung bei
geringen Drehzahlen so klein, daß die Spannungsabfälle unter den
Bürsten
und in den Leitern im Verhältnis zur erzeugten Spannung so groß sind, daß auch hier
die Meßgenauigkeit ungenügend ist.
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Man ist daher dazu übergegangen, die Drehzahlmesser, seien es nun
Fliehkraftregler oder Drehzahldynamos, mit einer gleichbleibenden Drehzahl anzutreiben
und die Drehzahl des Arbeitsmotors mittels eines Differentialgetriebes oder sonstiger
geeigneter Einrichtungen dieser gleichbleibenden Drehzahl additiv oder subtraktiv
zu überlagern. Man hat dadurch erreicht, daß die Regler bei kleinen Drehzahlen des
Arbeitsmotors in dem Drehzahlbereich arbeiten, in welchem sie die größte Empfindlichkeit
besitzen.
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Bei Umkehrantrieben stellt sich dabei die Notwendigkeit heraus, bei
der Umsteuerung des Arbeitsmotors auch die Drehrichtung des Hilfsantriebes für den
Drehzahlmesser umzukehren, damit die Drehzahl des Arbeitsmotors sich nach der Umsteuerung
im gleichen Sinne überlagert wie vor der Umsteuerung.
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Bei den bekannten Einrichtungen geschieht das in der Weise, daß der
Hilfsantrieb bei Rückführung des Steuerorgans in die Nullstellung abgeschaltet und
beim Hinausführen über die Nullstellung im umgekehrten Drehsinn wieder eingeschaltet
wird.
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Beim Einmanövrieren von Förderschalen an den Anschlagspunkten ist
es nun häufig erforderlich, daß der Maschinist nach Rückführung des Steuerhebels
noch mehrere Male in der gleichen Richtung kurz anfährt, um die genaue Stellung
der Förderschalen zu erreichen.
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Dabei wird der Hilfsantrieb des Geschwindigkeitsmessers jedesmal abgeschaltet
und für Bruchteile von Sekunden wieder eingeschaltet, so daß infolge der Trägheit
der zu beschleunigenden Massen die volle Grundgeschwindigkeit des Geschwindigkeitsmessers
nicht erreicht wird. Dadurch wird die ganze Geschwindigkeitsüberwachung und Regelung,
welche gerade beim Manövrieren mit kleinen Geschwindigkeiten verlangt wird, unwirksam.
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Es sind schließlich bereits Einrichtungen zum Messen und Regeln der
Drehzahl von Fördermaschinen bekannt, bei welchen die zu messende Drehzahl des Arbeitsmotors
der durch einen Hilfsantrieb erteilten Grunddrehzahl der Meßeinrichtung additiv
oder subtraktiv überlagert wird und bei denen der Steuerhebel des Fördermotors mit
dem Hilfsantrieb überhaupt nicht in einem unmittelbaren Zusammenhang steht, so daß
bei Rückführung des Steuerhebels in die Nullstellung der Hilfsantrieb mit gleichbleibender
Drehzahl weiterläuft. Durch die Anordnung wird erreicht, daß der Hilfsantrieb in
dem Falle, daß der Maschinist den Steuerhebel nach der Rückführung in die Nallstellung
nochmals in der alten Richtung auslegt, trotzdem weiterläuft, so daß die selbsttätige
Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung schnell in Wirksamkeit treten kann.
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Nach der Erfindung wird die letztgenannte Anordnung insofern verbessert,
als der Steuerhebel der Arbeitsmaschine und der Hilfsantrieb derart im Zusammenhang
stehen, daß bei Reversieren der Arbeitsmaschine das Abschalten und Reversieren des
Hilfsantriebes erst dann erfolgt, wenn der Steuerhebel über die Nullstellung hinaus
ausgelegt wird. Hierdurch. wird der Vorteil erreicht, daß nicht erst wie bei der
letztgenannten bekannten Anordnung eine wenn auch geringe Bewegung. des Fördermotors
notwendig ist, damit die Uberwachungseinrichtung in Wirkung treten kann; die Überwachungseinrichtung
ist vielmehr stets vor dem Beginn der Bewegung des Fördermotors betriebsbereit.
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Zweckmäßig wird zwischen dem Steuerhebel und dem Steuergestänge ein
geringer Totgang vorgesehen, so daß das Abschalten und Umsteuern des Hilfsantriebes
vollendet ist, ehe der Hauptmotor angelassen wird.
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Besteht der Hilfsantrieb aus einem Elektromotor, so kann der Umschalter
zum Umsteuern des Hilfsmotors z. B. als Schnappschalter ausgebildet werden, welcher
beim Umsteuern des Hauptmotors umgeschaltet wird, sobald der Steuerhebel über die
Nullage hinausbewegt wird, der aber eingeschaltet bleibt, wenn der Steuerhebel in
die Nullstellung zurückkehrt.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt.
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In Abb. z ist a der Fliehkraftregler, welcher zum Messen oder Regeln
der Drehzahl einer Arbeitsmaschine, in vorliegendem Beispiel einer Fördermaschine,
dient und der von dem Hilfsmotor b über das Differentialgetriebe c angetrieben wird.
Die Drehzahl der Fördermaschinenwelle d wird der durch den Hilfsmotor
b
erzeugten Reglerdrehzahl mittels des Differentialgetriebes c additiv überlagert.
Die Drehrichtung des Hilfsmotors b, welcher am Netz RST liegt, kann durch Vertauschen
zweier Phasen mittels des elektrisch gesteuerten Umschalters e umgekehrt werden.
c wird von zwei Magnetspulen f und g gesteuert, welche von den Netzphasen R und
T abwechselnd erregt werden, je nachdem, ob der vom Steuerhebel 1a bewegte Schnappschalter
i links oder rechts liegt, d. h. den Kontakt k bzw. den Kontakt
L
schließt. Der Schnappschalter besteht aus einem um einen festen Punkt o
drehbaren Kontaktmesser n, an dessen beweglichem Ende eine Spiralfeder »z angreift.
Das andere Ende der Spiralfeder ist an dem über den Drehpunkt hinaus verlängerten
Steuerhebel h befestigt. Der Schalter ist so bemessen, daß, wie aus Abb. 2 hervorgeht,
der Kontakt k geschlossen ist, wenn das Griffende des Steuerhebels h rechts, und
der Kontakt 1 geschlossen ist, wenn das
Griffende des Steuerhebels
h links liegt. Da in der Nullstellung lt der tote Punkt für die Lage der
Feder fit noch nicht erreicht ist, bleibt das Schaltermesser zt auch bei Zurückbewegen
des Hebels lt in die Nullstellung in derselben Lage, in der es ursprünglich war.
Erst wenn der Hebel h aus der Nullage in demselben Sinne weiterbewegt wird, reißt
die Feder das Schaltmesser tt nach der anderen Seite.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Der Schnappschalter
i. schließt in der gezeichneten Stellung den Kontakt k, so daß folgender Stromkreis
geschlossen ist: Von der Netzphase T über den Schnappschalter i, den
Kontakt k, die Stromspule f zur Netzphase R. Die Spule f ist
angezogen, so daß der Schalter e
die linke Stellung einnimmt. wird der Steuerhebel
h in der Pfeilrichtung ausgelegt, so dreht sich die Fördermaschinenwelle d in der
Pfeilrichtung und überlagert ihre Drehzahl additiv der Grunddrehzahl des Reglers
a. Schnappschalter i. bleibt dabei in der gezeichneten Stellung.
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Wird die Fördermaschine durch Rückführen des Steuerhebels h in die
:Nullstellung stillgesetzt, so bleibt Schalter i noch in der gezeichneten Stellung,
so daß der Hilfsmotor in derselben Drehrichtung weiterläuft. Der Regler bleibt also
für nochmaliges Auslegen des Steuerhebels in der Pfeilrichtung betriebsklar. Wird
der Steuerhebel h jedoch entgegen der Pfeilrichtung über die Nullstellung hinausgeführt,
so wandert die Achse der Spiralfeder auf die andere Seite der Achse des Schaltmessers
und reißt dieses in die entgegengesetzte Kontaktstellung. Dadurch wird der Umschalter
l umgeschaltet und der Hilfsmotor b reversiert. Wird der Steuerhebel h nun weiter
entgegen der Pfeilrichtung ausgelegt, so läuft die Fördermaschinenwelle d entgegen
der Pfeilrichtung an und überlagert ihre Drehzahl wiederum der Reglerdrehzahl in
additivem Sinne.