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Vorrichtung zum Messen und gegebenenfalls zum Regeln der Konsistenz
von Flüssigkeiten oder Aufschwemmungen, insbesondere- von Papierstoff Die Erfindung
bezieht sich auf Vorrichtungen zum Messen und Regeln der Konsistenz von Flüssigkeiten
und Aufschwemmungen, insbesondere von Papierstoff.
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Es gibt bereits Stoffdichteregler, bei denen ein angetriebenes, im
Stoff umlaufendes Glied über eine nachgiebige Kupplung angetrieben und die Stoffdichte
durch die Stellung der Kupplungsteile zueinander angezeigt bzW. selbsttätig geregelt
wird. Bei diesen Reglern stimmen die Geschwindigkeiten des treibenden und des getriebenen
Kupplungsteiles im nauerzustand immer überein. Die Empfindlichkeit der Regelung
ist von der Nachgiebigkeit der Kupplungsteile abhängig und nur verhältnismäßig gering,
besonders dann, wenn die; von der Kupplung zu übertragenden Kräfte verhältnismäßig
groß sind.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung arbeitet mit einer besonders guten
Empfindlichkeit.
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Das Neue besteht darin, daß an Stelle einer nachgiebigen Kupplung
zwischen dem treibenden Teil und dem in den Stoff o. dgl. eintauchenden, getriebenen
Teil eine mit Schlupf arbeitende, vorzugsweise magnetische Kuppr lung benutzt wird,
deren treibender Teil mit einer mit. gleichbleibender Winkelgeschwindigkeit umlaufenden
Kraftquelle und deren getriebener Teil mit dem im Stoff. umlaufenden Gliede kraftschlüssig
verbunden sind, und daß weiterhin eine Einrichtung zum Messen des Schlupfes des
getriebenen Kupplungsteiles
im Verhältnis zum treibenden Kupplungsteil
vorgesehen ist, wobei der Schlupf als Maß für die Konsistenz des Stoffes o. dgl.
dient. Die Einschaltung einer mit Schlupf arbeitenden Kupplung bringt es mit sich,
daß das im Stoff umlaufende Glied sich je nach der Konsistenz des Stoffes mit einer
größeren oder kleineren Umlaufgeschwindigkeit gegenüber dem treibenden Kupplungsteil
drehen kann, wobei die Geschwindigkeit des getriebenen Kupplungsteiles immer kleiner
ist als die Geschwindigkeit des treibenden Kupplungsteiles. Der Drehzahlunterschied
der Kupplungsglieder bringt schon sehr kleine Abweichungen von der gewünschten Konsistenz
zur Anzeige.
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Die Erfindung wird mit Hilfe der Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel
einer Regelungsvorrichtung nach der Erfindung darstellen, näher erläutert.
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Fig. I ist eine Vorderansicht der Anordnung mit im Schnitt dargestelltem
Olbehälter.
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Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. I, wobei
der ölbehälter ebenfalls im Schnitt gezeigt ist.
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Fig. 3 ist ein Querschnitt durch einen Behälter, der den Papierstoff
enthält, dessen Konsistenz festgestellt und gleichgehalten werden soll.
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Fig. 4 und 5 zeigen in Stirnansicht bzw. in axialem Schnitt einen
zur Vorrichtung gehörenden Vergleichapparat.
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Fig. 6 und 7 zeigen eine zur Vorrichtung gehörende Einrichtung zur
Übertragung der Vergleichbewegung auf den Vergleichapparat.
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Fig. 8 ist ein elektrisches Schaltungsschema für die Regelungsvorrichtung
nach Fig. 1 bis 7.
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Wie aus Fig. I und 2 hervorgeht, trägt das an einer Wand befestigte
Apparatgestell I einen eingekapselten elektrischen Motor 2, auf dessen Welle ein
im Gestell eingeschlossenes Kettenrad 3 festgekeilt ist, das mittels einer geräuschlos
laufenden Kette das Magnetsystem 5 eines elektrischen Dynamometers antreibt. Letzterer
besteht aus einem elektrischen Generator, dessen Magnetsystem 5 und Anker 6 unabhängig
voneinander drehbar sind, so daß die einzige Kupplung zwischen ihnen aus der gegenseitigen
magnetischen Anziehung besteht. Das Magnetsystem 5 ist in zwei Kugellagern 7 und
8 gelagert, die durch am Hauptgestell I befestigte Halter getragen sind. Der Anker
6 ist mittels zweier Kugellager 9 und 10 gelagert, wovon ersteres in einem am Hauptgestell
I befestigten Guß stück festgehalten ist, während das Lager 10 in einem derjenigen
Klemmring befestigt ist, die zum Zusammenhalten der Bleche des Magnetsystems dienen.
Die Ankerwicklung und die Magnetspulen sind an zwei Schleifringe angeschlossen,
die durch zwei Bürsten II mit einem Galvanometer 12 elektrisch zusammengeschaltet
werden können, dessen Zeiger die Stärke des durch die Dynamometerwicklungen hindurchfließenden
Stromes anzeigt.
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Auf das Ende der Welle des Ankers 6 ist eine rohrförmige Welleuverlängerung
42 (Fig. 2) aufgesteckt, die eine kreisförmige Scheibe 43 trägt. Die Scheibe 43
ist in einer zylindrischen Kammer an der Behälterwand zentral so angeordnet, daß
ein schmaler ringförmiger Spielraum zwischen dem Umkreis der Scheibe und der Kammerwand
verbleibt.
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Die Kammer ist teilweise mit Öl gefüllt, das beim Drehen der Welle
durch die Scheibe 43 unter Einwirkung der Schleuderkraft radial herausgeschleudert
wird und den ringförmigen Spielraum füllt, so daß Gase nicht in den Ölbehälter eindringen
können. Von der Wellenverlängerung 42 aus wird die Bewegung durch eine mittels zweier
Universalgelenke 45 eingekuppelte Zwischenwelle 45' und ein Kegelradgetriebe 46
auf ein Glied 47 übertragen.
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Dieses Glied 47 ist in einem Behälter 48 drehbar angeordnet, durch
den der Stoff, dessen Dickflüssigkeit oder Konsistenz geregelt werden soll, hindurchfließt.
Das Glied 47 ist so ausgebildet, beispielsweise durch Ausrüstung mit radial gerichteten
Sprossen, daß beim Drehen ein der Konsistenz des Stoffes entsprechendes Bremsmoment
entsteht.
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Die den Anker 6 tragende Welle ist nebst der Wellenverlängerung 42,
die zur tSbertragung der Ankerbewegung auf das im Stoff rotierende Glied 47 dient,
auch mit einem Zahnrad 14 versehen, das zur Bewegungsübertragung auf den in Fig.
4 und 5 in größe,-rem Maßstabe dargestellten Vergleichapparat dient. Das Zahnrad
14 steht zu diesem Zweck mit einem auf einer Welle 25 lose gelagerten Zahnrad 28
in Verbindung, dessen Nabe mit einer auf derselben Welle gelagerten Schnecke 27
(Fig. 2) fest verbunden ist. Diese Schnecke steht ihrerseits in Eingriff mit einem
auf einer Welle 29 gelagerten Schneckenrad 29', das mit einem gleichachsig damit
angeordneten, nicht dargestellten Zahnrad fest verbunden ist, welch letzteres mit
dem Zahnrad 32 des Vergleichapparates zusammenwirkt. Das Zahnrad 32 ist auf einer
Welle 3I lose gelagert und an einer gleichfalls lose gelagerten, aus Isoliermaterial
ausgeführten Kontakttrommel 34 festgeschraubt. Diese ist außen mit einer Anzahl
von Schleifringen 35 versehen, die mit Kontaktfingern 36 in entsprechender Anzahl
in Berührung sind. Im Innern der Kontakttrommel ist eine Anzahl von Kommutatorsegmenten
37 angeordnet, die mit den Schleifringen elektrisch verbunden sind Mit diesen Segmenten
wirkt ein auf der Welle
31 lose gelagerter Kontaktarm gI zusammen,
der mit einem auf derselben Welle lose gelagerten Zahnrad 33 fest verbunden ist.
Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird eine gleichbleibende, auf
einen gewünschten Wert einstellbare Drehgeschwindigkeit vom Antriebmotor 2 aus in
folgender Weise auf das Zahnrad 33 übertragen.
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Auf der Welle des vom Antriebmotor 2 aus angetriebenen Magnetsystems
5 des Dynamometers ist ein Zahnrad I3 festgekeilt. Dieses befindet sich in Eingriff
mit einem Zahnrad 15 (Fig. 6 und 7), das die konischen Planetenräder I6 und 19 eines
Differentialgetriebes trägt. Die Naben der mit den Planetenrädern I6 und 19 zusammenwirkenden
Kegelräder I7 und I8 des Differentialgetriebes sind am Umkreis mit abgesetzten Bunden
versehen, die je durch zwei am einen Ende gelenkig miteinander verbundene Bremsblöcke
20, 2I umfaßt sind, die am anderen Ende paarweise durch mit Gewinden versehene Stangen
22 und 23 zusammengehalten sind. Diese Stangen dienen zur Regelung des Anlagedruckes
der Bremsblöcke an den entsprechenden Naben.
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Wie aus Fig. 7 hervorgeht, sind die beiden Stangen 22 und 23 in solcher
Weise gekuppelt, daß beim Drehen eines am Ende der Stange 23 befestigten Handgriffes
24 das eine Paar von Bremsblöcken 20, 21 fest zusammengepreßt, das andere Paar aber
gelockert wird.
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Mit Hilfe dieser Vorrichtung kann die Geschwindigkeit des Kegelrades
17 zwischen Null und der doppelten Geschwindigkeit des Zahnrades 15 geregelt werden.
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Das Kegelrad I8 ist lose auf der Welle 25 gelagert, während das Kegelrad
17 auf dem Ende einer die Welle 25 umschließenden hohlen Schnecke26 befestigt ist.
Die Schnecke treibt ein auf einer Welle 30 angeordnetes Schneckenrad 30'. Dieses
treibt durch Vermittlung einer nicht dargestellten Reibungskupplung und eines auf
der Welle 30 lose gelagerten, nicht dargestellten Zahnrades das Zahnrad 33 im Vergleichapparat
und damit auch den mit diesem Zahnrad fest verbundenen Kontaktarm 51 an. Ein Ansatz
40 dieses Armes wirkt mit zwei Hemmanschlägen 41 an der Kontakttrommel 34 zusammen.
Wird der Kontaktarm 51 im Verhältnis zur Trommel 34 in der einen oder anderen Richtung
so weit gedreht, daß der Ansatz 40 gegen den Anschlag 41 trifft, so tritt in der
nicht dargestellten Reibungskupplung Gleitung ein.
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Wie aus Fig. 8 hervorgeht, ist der Kontaktarm 51 des Vergleichapparates
mit der einen Klemme einer Batterie 54 verbunden, an deren andere Klemme mehrere
Relais 55 je mit einem Ende ihrer Wicklungen angeschlossen sind, während die anderen
Enden der Wicklungen je mit einem Kontakt 37 der Kontakttrommel 34 in Verbindung
stehen. Diese Relais dienen zur Überwachung eines Motors 62, der durch Vermittlung
eines Schneckengetriebes 63, 64 und eines Riemens ein Ventil 65 in derjenigen Leitung
betätigt, durch die dem Behälter 48 Wasser zugeführt wird. Die eine Klemme des Motors
ist durch eine Leitung 61 mit dem einen Pol L2 der zugehörigen Stromquelle direkt
verbunden. Eine andere Klemme des Motors ist teils über eine Leitung 56 mit einem
festen Kontakt des obersten Relais 55 direkt verbunden und teils über eine mit einem
Widerstand ausgerüstete Leitung 57 an einen festen Kontakt des zweiten der Relais
55, von oben gerechnet, angeschlossen. Eine dritte Klemme des Motors 62 ist teils
über eine Leitung 58, die einen Widerstand enthält, an einen festen Kontakt des
dritten Relais 55, von oben gerechnet, angeschlossen und teils über eine Leitung
59 direkt mit einem festen Kontakt des untersten Relais 55 verbunden.
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Die beweglichen Kontakte der Relais 55 sind über eine Leitung 60 in
gegenseitiger Parallelschaltung an den zweiten Pol Lt der Stromquelle angeschlossen.
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Die Einrichtung wirkt in folgender Weise: Der Motor 2 treibt mit
gleichmäßiger Geschwindigkeit das Kettenrad 3, das seinerseits mittels der Kette
und des auf der Welle des Magnetsystems befestigten Kettenrades das Magnetsystem
5 des Dynamometers antreibt.
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Infolge der magnetischen Anziehung zwischen dem Magnetsystem 5 und
dem Anker 6 wird dieser gezwungen, mit gewissem Schlupf an der Drehung teilzunehmen.
Die Bewegung des Ankers 6 wird mittels der Verlängerungswelle 42, der Kreuzgelenke
45, der Zwischenwelle45' und des Kegelradgetriebes 46 auf das im Behälter 48 drehbare
Glied 47 übertragen, wobei die Drehgeschwindigkeit des Ankers durch das auf das
Glied 47 übertragene Drehmoment bestimmt wird. Die vom Glied 47 aufgenommene Leistung
wird mit Hilfe des Galvanometers 12 gemessen. Da die Dickflüssigkeit oder Dichte
des Stoffes im Behälter 48 in einer bestimmten Beziehung zur Leistung steht, ist
die Skala des Galvanometers zweckmäßig so eingeteilt, daß sie die Dickflüssigkeit
oder Dichte des Papierstoffes 0. dgl. unmittelbar als prozentualen Fasergehalt angibt.
Sonst kann man auch ein in gewöhnlicher Weise gradiertes Meßinstrument verwenden
und z. B. mit Hilfe einer Tabelle die Dickflüssigkeit des Stoffes berechnen.
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Wenn die Mischung im Behälter 48 die gewünschte Dickflüssigkeit besitzt,
was man durch Ablesen des Instruments 12 feststellen kann, stellt man mittels des
Handgriffes 24 die Schnecke 26 auf eine Drehgeschwindigkeit ein, die mit der Drehgeschwindigkeit
der mit dem drehbaren Glied 47 gekuppelten Schnecke
27 überzemstimmt,
d. h.- auf eine Geschwindigkeit, die derjenigen des Gliedes 47 entspricht.
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Im Vergleichapparat drehen sich nun die von der Schnecke 27 angetriebene
Kontakttrommel 34 und der von der Schnecke 26 angetriebene Kontakt 51 mit gleicher
Geschwindigkeit. Mit Hilfe von zwei Signallampen 49 und 50 (Fig. 2), die an die
Kontakte des Vergleichapparates so angeschaltet sind, daß die eine Lampe aufleuchtet,
wenn der Kontaktarm 51 sich von der Mittellage aus in der einen Richtung verschoben
hat, während die andere Lampe bei Verschieben des Kontaktarmes in entgegengesetzter
Richtung zum Aufleuchten kommt, kann man leicht feststellen, ob die Schnecke 26
zu schnell oder zu langsam umläuft. Man bewirkt also die Einstellung durch Drehung
des Handgriffes 24 in der einen oder anderen Richtung, bis die beiden Lampen eine
Zeitlang gelöscht bleiben, was also bedeutet, daß sich der Kontaktarm 51 in der
Mittellage befindet und sich mit im wesentlichen derselben Geschwindigkeit bewegt
wie die Konh takttrommel 34.
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Wird nach dieser Einstellung des Handgriffes 24 die Dickflüssigkeit
des Stoffes im Behälter 48 dadurch geändert, daß zuviel oder zuwenig Wasser im Verhältnis
zur zugesetzten Fasermenge zugeleitet wird, so fängt das Glied 47 an, schneller
bzw. langsamer umzulaufen, wobei der Kontaktarm 51 von seiner Mittellage aus im
Verhältnis zu den Kontakten 37 in der einen oder anderen Richtung gedreht wird.
Die Geschwindigkeit, mit der der Kontaktarm sich über die Kontakte bewegt, hängt
von der jeweiligen Abweichung von der gewünschten Dickflüssigkeit des Stoffes ab.
Wenn die Dickflüssigkeit nur unbedeutend von dem gewünschten Wert abweicht, werden
die Zahnräder 32, 33 im Vergleichapparat sich mit nur wenig verschiedenen Winkelgeschwindigkeiten
drehen, so daß der Kontaktarm 51 nur ganz langsam über die Kontakte 37 gleitet.
Der Kontaktarm kommt also erst nach verhältnismäßig langer Zeit mit dem ersten der
Kontakte 37 in Berührung.
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Wenn dies geschieht, wird das eine oder andere der beiden mittleren
Relais 55 erregt, wobei der Motor 62 über einen großen Widerstand an das Netz angeschaltet
wird und das Ventil 65 langsam in solcher Richtung umstellt, daß die dem Behälter
48 zugeführte Wassermenge vermehrt oder vermindert wird, je nachdem, welches der
Relais 55 betätigt worden ist. Wenn diese langsame Umstellung des Ventils 65 nicht
genügt, um die gewünschte Dickflüssigkeit des Stoffes wiederherzustellen, so bewegt
sich der Kontaktarm 51 weiter in derselben Richtung und läuft allmählich auf den
zweiten Kontakt auf. Hierbei wird das entsprechende äußerste Relais 55 betätigt,
so daß der- Motor 62 -direkt-an die Spann1mgsquelle, L2 angeschaltet wird, wodurch
die Geschwindigkeit des Motors und damit auch die Umstellgeschwindigkeit des Ventils
65 vergrößert wird.
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Weicht die Dickflüssigkeit des Stoffes auch nur wenig von dem gewünschten
Wert ab, so kommt der Kontaktarm 51 trotzdem früher oder später mit einem der Kontakte
37 in Berührung, so daß eine Anderung der Wasserzufuhr erfolgt, sofern nur die Abweichungen
dauernd sind und nicht nur auf zufälligen Unterschieden beruhen, die von selbst
ausgeglichen werden, ehe der Kontaktarm 51 mit einem der inneren Kontakte 37 in
Berührung gekommen ist.