DE593937C - Einrichtung zur elektrohydraulischen Elektrodenregelung fuer Lichtbogenoefen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 10. MÄRZ 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21h GRUPPE 24

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*)

Patentiert im Deutschen Reiche vom 19. März 1932 ab

Bei den bekannten Lichtbogenöfen, deren Elektrodenverstellung mittels hydraulischer Einrichtungen erfolgt, geschieht diese Regelung meistens derart, daß der Elektrodenträger von einem hydraulischen .Stellzylinder gehoben bzw. gesenkt wird. Das in einem besonderen Pumpenaggregat erzeugte Druckwasser wird durch einen Steuerschieber zum Stellzylinder geleitet. Dieser Steuerschieber verbindet z. B. für Heben der Elektroden das Druckwasser mit dem Stellzylinder (Zuwasser), so daß der Elektrodenträger mit der Elektrode gehoben wird; für Senken verbindet der Steuerschieber den Stellzylinder mit dem Abfluß (Abwasser), so daß das Eigengewicht von Träger und Elektrode den Kolben des Stellzylinders zum Senken bringt. Der Steuerschieber wird mit Hilfe eines elektrohydraulischen Relais gesteuert, das in

ao Abhängigkeit vom Elektrodenstrom, von der Elektrodenspannung oder von beiden arbeitet. Wenn die Elektrode im Ofen die richtige Stellung hat, d. h. in der Elektrode der gewünschte Strom (Nennstrom) fließt, so sperrt der Steuerschieber die Zuleitung zum Stellzylinder und der Elektrodenträger verharrt in seiner Stellung. Wenn der Elektrodenstrom vom Nennwert abweicht, so wird mittels des Relais der Steuerschieber in einer solchen Richtung bewegt, daß das. Druckwasser je nach dem Erfordernis dem Zylinder zugeführt oder von diesem weggeleitet wird; der Steuerschieber kehrt erst dann in die neutrale Lage zurück, wenn der Elektrodenstrom wieder den Nennwert erreicht hat.

Bei der praktischen Ausführung solcher Einrichtungen ergibt sich der Nachteil, daß der Steuerschieber, um auch bei höheren hydraulischen Arbeitsdrücken unbedingt dicht abzuschließen, eine verhältnismäßig große Kraft zu seiner Bewegung benötigt, die von dem Elektrorelais direkt nicht geleistet werden kann. Es ist daher bei dieser Steuerung immer noch ein Servomotor (Memmbranschieber, Hilfsschieber — mittels gesonderter Druckflüssigkeit bewegt —, Übersetzungsgetriebe o. dgl.) vorhanden, der die erforderliche Kraft zum Verstellen des Steuerschiebers aufbringt. Diese hydraulischen Regeleinrichtungen haben also folgende Organe notwendig: Elektrorelais, Servomotor, Steuerschieber, Stellzyünder, Pumpenaggregat für die Druckflüssigkeit, evtl. noch ein solches für die Hilfsdruckflüssigkeit, ferner die Verbindungsleitungen dieser Organe untereinander, von denen jene zum Stellzylinder am Ofen von erheblicher Länge sind. Erfahrungsgemäß erfordert eine solche umfangreiche Druckapparatur erhebliche Kosten sowie die Erhaltung derselben in gutem Betriebszu-

*) Von dein Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Walter Braumüller in Berlin-Pankow.

stand, einen nicht unerheblichen Aufwand an Material und Arbeit. Eine derartig klomplizierte Einrichtung hat auch eine verhältnismäßig große Verzögerung der Regelung zur Folge.

Es ist ferner eine elektrohydraulische Elektrodenregulierung für Lichtbogenofen bekanntgeworden, bei der die Steuerung der Elektrodenbewegung durch elektrische Steuerung ίο des Antriebsmotors für eine Kolbenpumpe bewirkt wird. Eine solche Steuerung ist gekennzeichnet durch einen langsam laufenden sehr starken Motor, der nach Art eines WaI-zenzugmotors ein großes Drehmoment zu entwickeln in der Lage ist und darüber hinaus reversierbar betrieben werden muß. Ein solcher Motor erfordert einen großen Platzbedarf und ist sehr teuer. Auch ist zur Übertragung der Steuerungsbewegungen vom Motor auf den hydraulischen Treibapparat ein schweres Gestänge erforderlich, da praktisch der im Treibapparat durch den Kolben erzeugte Druck nicht viel verschieden sein kann von dem von dem Plunger zur Wirkung gelangenden Druck, welcher die Elektrodenverstellung bewirkt.

Die Erfindung betrifft eine solche elektrohydraulische Elektrodenregeleinrichtung für Lichtbogenofen, bei der die Elektrodenverstellung durch eine Flüssigkeit bewirkt wird, deren statischer Druck durch eine in Abhängigkeit vom Elektrodenstrom gesteuerte Pumpe geändert wird. Das Neue besteht in der Verwendung einer Rotationspumpe, deren Drehzahl in Abhängigkeit von Elektrodenstrom und/oder -spannung geregelt wird. Die Rotationspumpe kann durch einen Motor angetrieben werden, der über ein Relais in Abhängigkeit von den elektrischen Werten des Lichtbogens gesteuert wird. Vorzugsweise werden eine solche Pumpe und ein solcher Antriebsmotor gewählt, daß der durch die Rotationspumpe erzeugte statische Druck angenähert proportional ihrer Drehzahl und die Drehzahl angenähert proportional der dem Antriebsmotor zugeführten elektrischen Energie ist. Auf diese Weise erhält man eine Regeleinrichtung, welche in proportionaler Abhängigkeit von den elektrischen Werten des Lichtbogens arbeitet.

Das Kennzeichen der neuen Steuerung ist ein kleiner rasch laufender Antriebsmotor für die Flügelradpumpe, wobei es einen wesentlichen Vorteil darstellt, daß ein nicht reversierbarer Motor Verwendung finden kann. Solche Motoren benötigen wenig Platz und ■sind verhältnismäßig billig. Der weitere technische Fortschritt der neuen Steuerungseinrichtung besteht, abgesehen von der einfächeren und leichteren Ausführung der ganzen Anlagen, und der damit verbundenen J Kostenverminderung, in einer sehr wesentlichen Verbesserung des Steuerungsvorganges selbst.

Während bei den bekannten Ausführungen die großen Massen des schweren Motors, Gestänges usw. richtungswechselnd beschleunigt und verzögert werden müssen, wodurch ein unnötiger Kraftaufwand bedingt ist und die Steuerungseinrichtung nur mit großer Tragheit den jeweiligen Veränderungen der Lichtbogenverhältnisse folgt, zeigt die neue Steuerungsart eine erhebliche Verbesserung der Empfindlichkeit. Durch geringfügige Änderung der Tourenzahl des Motors der Rotationspumpe läßt sich mit Leichtigkeit eine äußerst feinfühlige Nachstellung der Elektroden bewirken. Ändert man beispielsweise die Drehzahl des Motors von 1500 auf 1450 Umdr./min, so entspricht dem eine nur geringe Druckänderung unterhalb des Pumpenkolbens, so daß die geringe Druckänderung der Flüssigkeit den Gleichgewichtszustand, der durch das Entgegenwirken des Gewichtes des Gestänges sowie der Elektrode hervorgerufen wird, stört, bis der Gleichgewichtszustand nach nur geringfügigem Verstellen der Elektrode wiederhergestellt ist. Die Erfindung wird an Hand einer schematischen Zeichnung beispielsweise beschrieben.

Der innerhalb weiter Grenzen in seiner Drehzahl regelbare Motor A treibt eine Flügelradpumpe C an, die sich in einem Behälter D befindet, der als Zylinder ausgebildet ist, über welchen der Kolben E gestülpt ist. Die Antriebswelle ist mit Hilfe der Stopfbuchse B durch den Deckel des Zylinders D hindurchgeführt. Der Kolben E ist mittels eines Gestänges mit dem Elektrodenhalter F verbunden, der die Elektrode G trägt, welche in den Lichtbogenofen L hineinragt.

Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel eine Elektrodenregulierung, die in Abhängigkeit vom Elektrodenstrom arbeitet, welcher in der Leitung H vom Transformator M zur Elektrode G fließt; die Rückleitung des Elektrodenstromes zum Transformator ist in der Abbildung nicht'dargestellt. Der in die Leitung H eingebaute Schienenstromwandler / speist das ebenfalls nur schematisch dargestellte Elektrorelais K. Dieses regelt die Energiezufuhr zum Antriebsmotor A und damit seine Drehzahl in Abhängigkeit von der zu regelnden elektrischen Größe des Ofens (Strom, Spannung oder Leistung) derart, daß der durch die Rotationspumpe erzeugte Flüssigkeitsdruck in einem bestimmten Verhältnis zu der zu regelnden elektrischen Größe des Lichtbogens steht.

Die Wirkungsweise der in der Zeichnung beispielsweise dargestellten Steuerungsani age ist folgende:

Das Elektrorelais K ist so eingestellt, daß der Motor A bei Sollstrom in der Elektrode und der Leitung H jene Drehzahl hat, bei welcher der durch die Flügelradpumpe er-. 5 zeugte Flüssigkeitsdruck und damit die Kraft, mit welcher der Kolben E nach oben drückt, dem Kolben E, Gestänge F und der Elektrode G das Gleichgewicht hält. Die Elektrode bleibt also in Ruhe. Wenn der Elektrodenstrom wächst, so wird dem Motor A durch die Steuerung des Relais K mehr elektrische Energie zugeführt, so daß seine Drehzahl sowie die der Rotationspumpe zunimmt und demzufolge der auf den Kolben E ausgeübte Flüssigkeitsdruck wächst und die Elektrode G durch das Gestänge F gehoben wird. Dadurch sinkt der der Elektrode zugeführte Strom, bis der Sollwert wieder erreicht ist. Die Elektrode bleibt dann in dieser Stellung stehen. Umgekehrt sinkt bei Unterschreiten der Sollstromstärke die Drehzahl des Motors A und der von der Flügelradpumpe C erzeugte Druck- wird kleiner, so daß die Elektrode infolge des größeren Eigengewichts von Kolben, Gestänge und Elektrode sinkt, bis wieder der Sollstrom und damit die Solldrehzahl der Pumpe erreicht ist. Es ist darauf hinzuweisen, daß das Gewicht der Elektrode im Vergleich zu dem des Kolbens und des Gestänges gering ist, so daß der Elektrodenabbrand während der Betriebszeit einer Charge praktisch ohne Einfluß auf die Steuerung ist. Vor jeder neuen Beschickung des Ofens kann der Elektrodenabbrand durch Nachregulieren des Relais K wieder ausgeglichen werden, so daß am Lichtbogen die tatsächlich gewünschten elektrischen Verhältnisse vorhanden sind.

Die neue Einrichtung ist sehr empfindlich in ihrer Arbeitsweise und rasch ansprechend. Es ist ersichtlich, daß man bei entsprechend großer Steigerung der Drehzahl des Antriebsmotors A über die Solldrehzahl hinaus auf sehr große Hubgeschwindigkeiten kommt und mithin bei starken Stromschwankungen des Lichtbogens eine überaus rasche Beseitigung dieser Stromänderungen erreicht. Durch Zwischenschalten eines Flüssigkeitsübersetzungsgetriebes können trotz kleiner Motorleistung sehr große Hubkräfte bei allerdings geringeren Hubgeschwindigkeiten erzielt werden, wodurch die neue Steuerungsanlage auch für die größten Öfen anwendbar wird. Im Vergleich mit den bekannten hydraulischen Reguliersystemen ist die neue Einrichtung wesent-Hch einfacher; denn es entfallen das gesamte Pumpenaggregat, der Servomotor und die Verbindungsrohrleitungen. Durch den Fortfall der Verbindungsrohrleitungen wird die Frostgefahr wesentlich verringert, wodurch ein weiterer erheblicher Fortschritt der neuen Einrichtung bedingt ist. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß das Relais nicht erst auf die Steuerschieber der bekannten hydraulischen Regeleinrichtungen wirkt, sondern direkt die den Antriebsmotor zugeführte elektrische Energie steuert.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   I.Einrichtung zur elektrohydraulischen El ektrodenregelungfür Lichtbogenofen, bei der die Elektrodenverstellung durch eine Flüssigkeit bewirkt wird, deren statischer Druck durch eine in Abhängigkeit vom Elektrodenstrom gesteuerte Pumpe ge- , ändert wird, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Rotationspumpe, deren Drehzahl in Abhängigkeit von Elektrodenstrom und/oder -spannung geregelt wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der statische Druck der Flüssigkeit durch Kolben (E), Hebel (F) o. dgl. direkt auf die Elektrode übertragen wird.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationspumpe durch ein Flügelrad (C) gebildet wird, das in dem den Verstellkolben (E) für die Elektrode enthaltenden Zylinder raum umläuft.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Antriebsmotors durch ein Relais (K) erfolgt, welches in Abhängigkeit von Ofenspannung und/oder Ofenstrom wirkt.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais (K) eine Änderung der zu einem bestimmten Ofenstrom und/oder bestimmten Ofenspannung zugeordneten Druckhöhe der Pumpe gestattet.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen