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Steuereinrichtung für elektrisch betriebene Schleudern, insbesondere
Zuckerschleudern, mit selbsttätiger Untenleerung Bei elektrisch angetriebenen Schleudern,
insbesondere neuzeitlichen Zuckerschleudern, ist während jedes Arbeitspieles eine
Reitre schalttechnischer Maßnahmen .durchzuführen. Zunächst wird die Schleuder durch
Einschalten des Motors angelassen. Alsdann wird die Schleuder hzw. ihr Antriebsmotor,
insbesondere bei Zuckerschleudern, nicht sofort bis zur höchsten Betriebsdrehzahl
hochgefahren, sondern der Hochlauf wird bekanntlich bei einer bestimmten niedrigen
Betriebsdrehzahl zum Füllen der Schleuder für kurze Zeit unterbrochen. Ist dann
der Motor auf die höchste Betriebsdrehzahl hochgelaufen, so wird er nach einer bestimmten
Zeitspanne vielfach nochmals auf eine niedrigere Betriebsdrehzahl, beispielsweise
zum Decken der Füllung, umgeschaltet und nach Ablauf dieser Zeitspanne wiederum
bis zur höchsten Betriebsdrehzahl hochgefahren. Nach dein Schleudern wird der Motor
zur Verkürzung seiner Auslaufzeit, abermals durch einen Schaltvorgang, elektrisch
und fast stets auch mechanisch gebremst. Selbst bei erreichtem Stillstand sind bei
bestimmten Antrieben, namentlich bei Anwendung elektrischer Gegenstrombremsung,
noch besondere Schaltvorgänge, die von Hand oder selbsttätig eingeleitet werden,
erforderlich, um ein erneutes Hochlaufen des Motors in umgekehrter Drehrichtung
zu verhüten.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Steuerung des elektrischen Antriebes
einer absatzweise betriebenen Schleuder, insbesondere einer Zuckerschleuder mit
Untenleerung, durch welche die Bedienung unter Verwendung an sich bekannter Steuermittel
erheblich vereinfacht wird. Außerdem werden durch die Steuerung nach der Erfindung
die bei bekannten Antrieben unvermeidlichen Zeitverluste zwischen den einzelnen
Arbeitspielen bis auf Null herabgesetzt.
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_ Erfindungsgemäß wird der elektrische Antriebsmotor der Schleuder
nach der Schleuderperiode jedes Arbeitspieles in seinem Umlaufsinn umgeschaltet,
so daß er bis zum Drehzahlnullpunkt abgebremst wird und anschließend in umgekehrter
Drehrichtung für das nächste Arbeitspiel hochläuft. Als Antriebsmotor für die Schleuder
wird in an sich bemannter Weise vorzugsweise ein Drehstrommotor mit umschaltbarer
Synchrondrehzahl verwendet, beispielsweise ein polumschaltbarer Motor oder ein Motor,
der an verschiedene Frequenzen gelegt werden kann, und gemäß der Erfindung nach
der Schleuderperiode
jedes Arbeitspieles derart auf niedrigere
Synchrondrehzahl geschaltet und außerdem vor Erreichen des Drehzahlnullpunktes in
seiner Phasenfolge (oder Umlaufsinn seines Drehfeldes) umgeschaltet, daß er in der
Schaltung für die niedrige Synchrondrehzahl sich zunächst völlig abbremst und dann
sofort für das nächste Arbeitspiel, zweckmäßig bis auf die Fülldrehzahl, hochläuft.
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Die Vorteile, die sich durch die Steuerung nach der Erfindung erzielen
lassen, sollen an Hand der dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert werden.
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Fig. i zeigt die Steuerschaltung für einen Schleuderantrieb mit polumschaltbarem
Motor, Fig.2 das Arbeitschaubild des Antriebs nach Fig. i, und Fig. 3 die Steuerschaltung
bei Anwendung eines frequenzumschaltbaren Motors. Das Arbeitschaubild ,des Antriebes
nach Fig. 3 ist das gleiche wie Fig. 2.
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In Fig. i ist eine Schleuder i mit selbsttätiger Untenleerung angenommen,
zu deren Antrieb ein polumschaltbarer Motor 2 dient. Der Motor 2 ist über verschiedene
Leitungen an ein Drehstromnetz angeschlossen und beispielsweise so ausgeführt, daß
er wahlweise mit 6 oder 18 Polen betrieben werden kann. Zum Einschalten des Motors
für 6poligen Betrieb sind die beiden Drehrichtungsumkehrschalter.I und 5, zum Einschalten
für 18-poligen Betrieb die Drehrichtungsumkehrschalter 6 und 7 bestimmt. Über die
Schalter 4 und 6 läuft der Motor im Rechtssinn, über die Schalter 5 und 7 im Linkssinn
um.
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In der Fig. 2 ist in einer Schaulinie 8 der Drehzahlverlauf der Schleuder
bzw. ihres Antriebsmotors in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt, wobei die positiven
Werte der Schaulinie dem Rechtslauf und die negativen dem Linkslauf des Motors entsprechen.
Die einzelnen Arbeitsabschnitte der Schleuder sind folgende: Von a bis
b wird die Schleuder angefahren, von b bis c gefüllt, von c bis d zur Höchstdrehzahl
hochgefahren; die Strecke d bis e stellt den Schleuderbetrieb bei
höchster Drehzahl dar, und von e bis ä wird die Schleuder bzw. ihr Antriebsmotor
abgebremst. Hat die Schleuder im Punkte ä die Drehzahl Null erreicht, so wird sie
sofort von neuem hochgefahren, jedoch in umgekehrter Drehrichtung. Das nunmehr einsetzende
zweite Arbeitspiel a' bis a" entspricht im einzelnen genau dein erstbeschriebenen
a bis ca'.
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Wie ein solcher Betrieb des Motors durch wechselweises Schalten der
Drehrichtungsumkehrschalter q. bis 7 erzielt wird, ist in dem Arbeitschaubild der
Fig. 2 durch die mit q. bis 7 bezeichneten Schaltungsabschnitte angegeben. Im Punkt
a wird zunächst der Schalter 6 geschlossen. Hierdurch wird der Motor i 8polig ans
Netz gelegt, so daß er auf annähernd seine kleine Synchrondrehzahl hochläuft. An
sich kann der Motor statt der 6 und z8 Pole auch beliebige andere Polzahlen erhalten,
zweckmäßig ist jedoch für die niedrigere Synchrondrehzahl eine solche Polzahl, bei
welcher die Schleuder nach .dem Anfahren (Abschnitt a bis b) genau ihreFülldrehzahl
erreicht.
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Ist die Fülldrehzahl erreicht, so wird zunächst keinerlei Schaltung
vorgenommen, so daß die Schleuder mit der Fülldrehzahl bis zum Punkte c weiterläuft.
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Im Punkt c wird der Schalter 6 geöffnet und dafür der Schalter 4.
geschlossen. Der Motor wird hierdurch von i8poligem auf 6poligen Betrieb, d. h.
also von kleiner auf große Synchrondrehzahl, umgeschaltet und erreicht im Punkte
d die volle Schleuderdrehzahl, mit der er bis zum Punkte e weiterläuft. Im Punkt
e ist der eigentliche Schleudervorgang beendet, so daß die Schleuder nunmehr abgebremst
werden kann.
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Dieses Abbremsen der Schleuder wird zweckmäßig in zwei Abschnitte
unterteilt, und zwar in eine Nutzbremsung (e bis f) und in eine Gegenstrombremsung
(f bis a'). Jedoch kann auch auf die Nutzbremsung verzichtet und der Motor
beim gesamten Auslauf (e bis ä) durch Gegenstrom gebremst werden.
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Zur Nutzbremsung (e bis f) wird, wie Fig. z zeigt, wieder
der Schalter 6 geschlossen. Da hierdurch der Motor auf geringere Synchrondrehzahl
bei gleicher Phasenfolge oder gleichem Umlaufsinn des Drehfeldes umgeschaltet wird,
läuft er zunächst als übersynchroner Asynchronmotor und wird hierbei unter Energierückgewinnung
erheblich gebremst.
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Im Punkt f wird der Schalter 7 geschlossen, wodurch die Phasenfolge
(oder der Umlaufsinn des Drehfeldes) des Motors unter Beibehaltung der einer niedrigen
Synchrondrehzahl entsprechenden Polzahl umgekehrt wird. Der Motor wird somit durch
Gegenstrom gebremst, bis er im Punkt ä die Drehzahl Null erreicht.
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In diesem Punkt rd ist numnehr, im Gegensatz zu allen bekannten Steuerungen,
keinerlei Schaltmaßnahme erforderlich. Nachdem der Motor die Drehzahl Null erreicht
hat, läuft er sofort in der Schaltung für niedrige Synchrondrehzahl von neuem in
umgekehrter Drehrichtung wieder hoch. Der Motor kommt somit vom Punkte f ohne irgendeinen
Schaltvorgang über den Stillstand gleich bis auf die Fülldrehzahl des nächsten Arbeitspieles.
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Da die Schleuder mit selbsttätiger Unten-Icerung arbeitet, sind zum
Auswerfen dei Schleuderfüllung meist keinerlei Maßnahmen
erforderlich;
die Schleuderfüllung fällt von selbst aus der Trommel heraus, sobald man beim Abbremsen
in den Bereich geringer Drehzahlen gelangt.
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Der weitere Arbeitsverlauf entwickelt sich bei dem zweiten Arbeitspiel
sinngemäß: Im Punkte c' wird der Schalter 7 geöffnet iznd der Schalter 5 geschlossen,
so daß der Motor auf der Strecke c' bis d' auf die volle Schleuderdrehzahl hoch-
und auf der Strecke d' bis e' mit dieser Schleuderdrehzahl weiterläuft. In dein
Punkt e' wird der Schalter 7 geschlossen, wobei der Motor wieder zunächst unter
Energierückgewinnung abgebremst wird, so daß der Motor durch,die Drehzahl Null hindurch
und ohne irgendwelche Schaltmaßnahmen in das dritte Arbeitspiel hinein bis auf die
Fülldrehzahl hochläuft.
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Die Steuerung nach der Erfindung bietet eine Reihe wesentlicher Vorteile:
Zunächst ist eine erhebliche Zeitersparnis zu verzeichnen, da zwischen den einzelnen
Arbeitspielen jegliche Unterbrechungen fortfallen. Durch das Durchlaufen des Motors
aus dem Bremsbereich eines jeden Arbeitspieles durch den Drehzahlnullpunkt hindurch
in den Anfahr-Bereich des -jeweils nächsten Arbeitspieles werden ferner jegliche
Schalteinrichtungen zum Abschalten, Wiedereinschalten oder gar Umschalten des Motors
hinfällig. Außerdem erübrigt sich auch jegliche mechanische Bremseinrichtung. Auf
Grund der Eigenart eines polumschaltbaren oder frequenzumschaltbaren Motors bieten
sich sodann die weiteren Vorteile einer erheblichen Energieersparnis, sowohl beim
Anlaufen und Hochfahren wie auch beim Auslauf der Schleuder; beim Anlaufen und Hochfahren
ergibt sich die Energieersparnis durch die Umschaltung von niedriger auf hohe Synchrondrehzahl
und beim Auslauf durch die Umschaltung von hoher auf niedrige Synchrondrehzahl.
Da die Umschaltung des Motors von hoher auf niedrige Synchrondrehzahl beim Auslauf
im oberen Drehzahlbereich stattfindet, also in einem Drehzahlbereich, in welchem
große Schwungenergien abzubremsen sind, ergibt die Nutzbremsung eine recht beträchtliche
Energierückgewinnung. Sodann ist durch die Eigenart der verwendeten Motoren auch
eine sichere Einhaltung bestimmter Betriebsdrehzahlen (Fülldrehzahl, Deckdrehzahl)
ohne Aufwand besonderer Schaltmittel gewährleistet. Die Anordnung nach der Erfindung
stellt somit einen Schleuderantrieb dar, der sich durch mannigfaltige Vorteile wesentlich
von den bekannten Antrieben abhebt.
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In Fig. 3, welche die Steuerung nach der Erfindung unter Verwendung
eines Motors -neigt, der finit verschiedenen Frequenzen betrieben werden kann, sind
die dem Antrieb nach Fig. i entsprechenden Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen;
es sind dies die Schleuder i, der Motor 2 und die Schalter q. bis 7. Über die Schalter
d. und 5 wird der Motor in Rechts- oder Linkslauf an das Netz 3 angeschlossen, über
die Schalter 6 und 7 dagegen in Rechts- oder Linkslauf an das Netz g. Das Netz 3
hat eine Frequenz, die der höchsten Betriebsdrehzahl der Schleuder entspricht, während
die Frequenz des Netzes g entsprechend der Fülldrehzahl der Schleuder gewählt wird.
Beispielsweise hat das Netz 3 eine Frequenz von 5o Per. und das Netz g eine Frequenz
von 16e3 Per. Die Frequenzen der beiden Netze können aber je nach Bedarf auch beliebig
anders gewählt werden. Auch ist eine Abwandlung der Steuerschaltung nach Fig. 3
oder in der Weise möglich, daß die Motoren auf mehr als zwei Synchrondrehzahlen
umschaltbar oder in der Höhe ihrer Synchrondrehzahlen einstellbar sind.
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Die Wirkungsweise der. Steuerung nach Fig. 3 ist die gleiche, wie
an Hand des Arbeitschaubildes Fig. a für die Steuerung nach Fig. i erläutert worden
ist.
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Die Steuereinrichtung nach der Erfindung ist auch bei Gleichstromantrieb
mit Vorteil verwendbar, denn auch dieser kann nach der Schleuderperiode jedes Arbeitspieles
derart im Umlaufsinn des Drehfeldes umgeschaltet werden, daß er zunächst völlig
bis zum Drehzahlnullpunkt abgebremst wird und anschließend in umgekehrter Drehrichtung
für das nächste Arheitspiel hochläuft. Die Umschaltung des Motors erfolgt hierbei
zweckmäßig durch gegenseitige Vertauschung seiner am Netz liegenden Ankerwicklungsenden.
Der Betrieb mit einem Gleichstrommotor kann beispielsweise folgendermaßen verlaufen:
Beim Anlassen des Motors werden in dessen Ankerstromkreis zwei oder mehrere Widerstandstufen
eingeschaltet, die beim Hochlauf des Motors nach und nach ausgeschaltet werden.
Ist -die höchste Schleuderdrehzahl erreicht, so werden die Ankerwicklungsklemmen
des Motors umgepolt und gleichzeitig die Ankerstrornkreiswiderstände wieder eingeschaltet.
Hierdurch wird der Drehsinn des Motors umgekehrt, so@ daß der Motor durch sein Drehmoment
die Schwungmassen zunächst bis zum Drehzahlnullpunkt abbremst und anschließend in
umgekehrter Drehrichtung wieder für das nächste Arbeitspiel hochfährt, und zwar
bei richtiger Bemessung der Ankerwiderstände bis zur Fülldrehzahl der Schleuder.
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Auch eine Nutzbremsung ist bei der Verwendung von Gleichstrommotoren
möglich, indem der Motor nicht nur im Anker, sondern auch im Feldstromkreis geregelt
wird; beim Abbremsen des Motors und der Schleuder
wird zunächst
das Feld des Motors, welches ,beim Hochlauf geschwächt worden war, wieder verstärkt,
so daß der Motor vorübergehend als Generator läuft und Strom ans Netz zurückgibt.