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Halbselbsttätige Steuereinrichtung für Schleuderantriebe durch Drehstromkommutatormotoren
Ein Antrieb für aussetzend arbeitende Schleudern muß, besonders in einem modernen
Betrieb, beispielsweise bei .Zuckerschleudern, eine Reihe von Betriebsbedingungen
erfüllen. Zunächst muß der Motor feinstufig regelbar sein, um die Schleudern möglichst
sanft hochfahren zu können. Sodann muß der Antrieb für mehrere verschieden hohe
Betriebsdrehzahlen einstellbar sein, beispielsweise zum Füllen, Decken, Entleeren
der Schleudern usw. Auch das häufige Anlassen und Abbremsen der Schleudern und ihrer
Antriebsmotoren (bei Zuckerschleudern bis zu ¢omal in der Stunde) stellt an den
Antrieb sowie an die Steuerung @erhebliche- Anforderungen.
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Bisher wurden zum Antrieb solcher SeWecudern, soweit Drehstrom zur
Verfügung steht, fast ausnahmslos Induktionsmotoren verwendet. Um bei einem solchen
Motor die verschiedenen erforderlichen Betriebsdrehzahlen einstellen zu können,
werden in den Läuferkreis des Motors mehr oder weniger große Widerstände eingeschaltet.
Ein solcher Antrieb einer Schleuder durch Schleifringl;äufermotoren ist jedoch mit
mancherlei Nachteilen verbunden. Zunächst stellt die Drehzahleinstellung und -regelung
sowie das Abbremsen des Motors und der Schleuder einen Energieverlust dar, der sich
bei dem häufigen Hochfahren und Stillsetzen der Schleudern erheblich bemerkbar macht.
Sodann sind zur Ein- und Ausschaltung der Läuferwiderstände zahlreiche Schütze und
Relais erforderlich, die die Anlage nicht nur verteuern, sondern auch bei dem rauhen
Schleuderbetrieb zu vielen Störungen Anlaß geben können. Die Motoren selbst werden
durch das häufige Anlassen erheblich erwärmt und müssen reichlich bemessen werden.
Besonders nachteilig ist ein solcher Antrieb jedoch, wenn er selbsttätig gesteuert
werden soll, da dann die Steuereinrichtung durch die weiterhin erforderlichen Schalt-
und Regelgeräte sehr umständlich und umfangreich wird.
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Den Nachteil des Energieverlustes bei dem häufigen Hochfahren und
Stillsetzen des Antriebsmotors könnte man durch Verwendung von Drehstromkommutatormotoren
vermeiden. Das Anlassen eines Drehstromkommutatormotors eTfolgt ohne Schlupfenergie,
und beim Bremsen ist sogar eine Stromrückgewinnung mögliich. Es ist in der Literatur
auch bereits hervorgehoben worden, daß solche Motoren, die beispielsweise als Pump.enantriebsmotoren
bekannt sind, für den Antrieb
von Schleudern ebenfalls geeignet
sind, doch werden hiermit die vorstehend angeführten Schwierigkeiten in der Steuerung
eines Schleuderantriebs.noch nicht behoben', Die für Pumpenantriebe bekannten Steuer=
einrichtungen eines Drehstromkommutatdr, motors würden bei der hohen Schalthäufigkeit
eines Schleuderantriebs infolge ihres großen Umfanges und ihres umständlichen Aufbaues
sehr leicht zu Störungen Anlaß geben, -zumal die Steuereinrichtung eines Schleuderantriebs
in modernen Fetrieben zur Entlastung des Bedienungsmannes weitgehend selbsttätig
arbeiten - muß.
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Auch bei der Steuereinrichtung nach der Erfindung wird als Antriebsmotor
für die Schleudern ein Drelistromkommutatormotor verwendet, dessen Bürstenbrücke
mit einem durch einen Steuerbefehl für die eine oder andere Drehrichtung einschaltbaren
Verstellmotor versehen ist. Erfindungsgemäß wird jedoch die Steuereinrichtung derart
"halbselbsttätig ausgebildet, daß die Bürstenbrücke mit einer Rastenscheibe zwangsläufig
verbunden ist, welche in den den einzelnen einzuhaltenden Betriebsdrehzahlen, z.
B. Fülldrehzahl, Schleuderdrehzahl, Stillstand usw., entsprechenden Stellungen durch
ihre Rasten einen Hilfschalter betätigt und durch diesen den für die eine oder andere
Drehrichtung eingeschalteten Verstelltnotor wieder stills@etzt.
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An sich ist es bereits bekannt, bei Motoren mit Regelung durch Bürstenverschiebung
die Bürstenbrücke zum Steuern irgendwelcher Geräte zu verwenden. Ferner ist auch
schon .eine Steuervorrichtung für elektrische Verstellmotoren bekannt, bei der durch
je einen der Verstellvorrichtung erteilten Steuerimpuls mehrere aufeinanderfol gende
Schaltvorgänge eingeleitet und selbsttätig beendet werden. Diese bekannte Steuervorrichtung
ist für Walzwerkanstellvorrichtungen entwickelt worden. Wird jedoch eine derartige
Vorrichtung erfindungsgemäß zur Regelung von Schleuderantrieben, und zwar zur Verstellung
der Bürstenbrücke eines Drehstromkommutatormotors, in der durch die Erfindung angegebenen
Weise mit einer Rastenscheibe verwendet, so ergibt sich für den Schleuderantrieb
eine Reihe beträchtlicher neuer und überraschender Vorteile. Zunächst bietet die
Steuereinrichtung nach der Erfindung nicht nur die Vorteile eines Drehstromkommutatormotors,
sondern ist sowohl im Aufbau als auch in ihrer Wirkungsweise sehr einfach. Auch
ihre Bedienungsweise ist sehr einfach, denn die einzelnen Arbeitstufen des absatzweisen
Arbeitspieles der Schleudern brauchen vom Bedienungsmann lediglich jeweils durch
einen kurzen Steuerbefehl, beispielsweise mittels eines Druckknopfes, eingeleitet
zu werden und verlaufen alsdann im übrigen selbsttätig. Bei einer Steuereinrichtung
nach der Erfindung kann 3gde Betriebsdrehzahl bereits vor der Inbe-°t@Iebnahme der
Schleuder mit Leichtigkeit genau festgelegt werden. Das Einhalten der einzelnen
Betriebsdrehzahlen erfolgt selbsttätig durch die Steuereinrichtung und braucht vom
Bedienungsmann nicht überwacht . zu werden. Die Höhe der Schleuderdrehzahl kann
durch entsprechende Bemessung oder Einstellung der Rastenscheibe je nach Art und
Zustand des Schleudergutes auf einen höheren oder tieferen Wert .beliebig Zewählt
werden. Die Steuereinrichtung nach der Erfindung ermöglicht ferner ein äußerst feinstufiges
und sanftes Hochfahren der Schleuder. Auch eine Schlupfkupplung ist bei einem Antrieb
mit Drehstromkommutatormotor nicht erforderlich. Selbst eine mechanische Bremse
kann entbehrt werden, da elektrisches Bremsen unter Stromrückgewinnung bis zur Drehzahl
Null ohne weiteres möglich ist. Durch Fortfall der Schlupfkupplung und der mechanischen
Bremse ergibt sich eine niedrige Gesamthöhe der Schleuder, was die Bedienung der
Schleuder in Zuckerfabriken erleichtert. Schleuderwelle und Schleudertromtnel werden
durch die weiche, gleichmäßige Wirkung der elektrischen Bremsung im Gegensatz zur
ungleichmäßigen mechanischen Bremsung sehr geschont. Gegenüber der sonst üblichen
elektrischen Gegenstrombremsung besteht der Vorteil, daß Bremsmome nt und Bremszeit
beliebig eingestellt werden können.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
: Fig. i zeigt ein Gesamtbild, Fig.2 eine Steuerscheibe zur Steuerung der Bürstenverstellung.
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In der Fig. i ist die Schleudertrommel i starr mit dem Drehstromkotnmutator
2 verbunden. Zur Verstellung der Bürstenbrücloe des Motors 2 dient ein Verstellmotor
3, beispielsweise ein Getriebemotor, der über ein Schütz q. in der einen und über
ein Schütz 5 in der anderen Drehrichtung in Umdrehung versetzt werden kann. Mit
der BürstenverstelIvorrichtung des Motors ist ferner eine Steuerscheibe 6 unmittelbar
oder über ein Zwischengetriebe gekuppelt. Durch diese Scheibe, die mit Vorsprüngen
und Rasten versehen ist, wird ein Umschalter 9 gesteuert.
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Durch die Druckknöpfe 7 und 8 wird das Schütz q. bzw. das Schütz 5
zum Ansprechen gebracht und somit über den Verstellmotor 3 die Bürstenbrücke samt
dem Steuerorgan 6 im einen oder anderen Umdrehungssinne in Bewegung gesetzt.
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Die Wirkungsweise der Steuerung ist folgende: Der Wärter bringt zunächst
durch
den Druckknopf 7 das Schütz 4 zum Ansprechen. Hierdurch setzt
sich die B,ürstenverstellvorrichtung im Sinne des Anlassens des Motors in Bewegung,
so daß der Schleudermotor hochläuft. Beim Verstellen 'der Bürstenbrücke bewegt sich
auch die Steuerscheibe 6 (Fig. 2) in dem mit A (Anlauf) bezeichneten Drehsinn und
bringt .den Umschalter 9 zum Schließen des Kontaktes 12. Dieser Kontakt 12 schließt
einen Haltestromkreis für das Schütz 4, so daß dieses trotz Loslassens des Druckknopfes
7 eingeschaltet bleibt. Die Steuerscheibe 6 ist mit Rasten 14 und 15 versehen, von
denen je eine einer bestimmten einzuhaltenden Betriebsdrehzahl entspricht. Die Raste
14 entspricht beispielsweise der Fülldrehzahl, die Raste 15 der höchsten Schleuderdrehzahl.
Sobald beim Verdrehen der Steuerscheibe 6 der Umschalter 9 in die Raste 14 einspringt,
öffnet er seinen Kontakt 12 wieder, so daß das Schütz 4 abfällt und die Bürstenverstellvorrichtungzur
Ruhe kommt. Der Motor verharrt jetzt so lange auf der Fülldrehzahl, :beispielsweise
etwa 250 Umdr./min, bis der Wärter nach dem Füllen den Druckknopf 7 abermals
niederdrückt. Wie zu Beginn des Betriebs wird jetzt die Bürstenbrücke in der gleichen
Drehrichtung weiterverstellt, bis der Umschalter g beim Erreichen der höchsten Schleuderdrehzahl,
beispielsweise etwa 96o Umdr./min, in die Raste 15 eingreift und die Bürstenverstellung
wieder unterbricht. Nach dem Schleudern drückt der Wärter auf den Bremsdruckknopf
8 und schaltet dadurch das Schütz 5 ein, das nunmehr den Büxstenverstellmotor 3
in umgekehrter Drehrichtung in Bewegung setzt. Die Drehzahl des Motors wird nunmehr
erniedrigt und die Schleuder dadurch abgebremst. Das Schütz 5 hält sich nach Loslassen
des Bremsdruckknopfes 8 rüber den Umschalter 9, der in diesem Fall' unter der Einwirkung
der Steuerscheibe 6, die sich jetzt in dem mit B (Bremsen) bezeichneten Drehsinn
bewegt, seinen Kontakt 13 schließt; erst bei der der Fülldrehzahl entsprechenden
Bürstenstellung greift der Umschalter 9 wieder in die Raste 14 ein und schaltet
den Bürstenverstellmotor 3 ab. Zum Weiterbremsen des Motors bis zum Stillstand wird
der Druckknopf 8 noch einmal gedrückt und somit die Steuerscheibe 6 sowie die Büxstenverstellvorrichtung
in die ursprüngliche, der Betriebsdrehzahl Null entsprechende Stellung zurückgeführt.
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Ist die Unterbrechung des Bremsvorgangs bei der Fülldrehzahl unerwünscht,
so läßt sich durch entsprechende mechanische Ausführung der Steuerscheibe 6 und
des Umschalters 9 ohne weiteres erreichen, daß dieser bei der der Fülldrehzahl entsprechenden
Raste 14 nur beim Hochfahren, nicht jedoch beim Bremsen des Motors ausgeschaltet
wird.
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Zweckmäßig wird die Steuerscheibe 6, für deren bauliche Ausbildung
die Tig.2 nur ein Beispiel gibt, so ausgeführt, daß die der Füll- und Schleuderdrehzahl
sowie erforderlichenfalls auch anderen Betriebsdrehzahlen entsprechenden Rasten
beliebig verstellt rund somit verschieden hohe Füll- bzw. Schleuderdrehzahlen eingestellt
werden können.
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Meist ist es zweckmäßig, die Anfahrzeit der Schleuder länger zu halten
als die Bremszeit. Dies kann beispielsweise durch verschieden große Vorscbaltwiderstände
i o und i i erreicht werden, von denen beim Ansprechen des Schützes 4 oder 5 der
eine oder andere in den -Stromkreis des Verstellmotors 3 eingeschaltet wird.
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Ferner ist es oft zweckmäßig, die Schleuderzeit nicht dem Belieben
des Arbeiters zu überlassen, sondern fest einzustellen. Dies kann beispielsweise
durch ein Zeitrelais erreicht werden, das nach Erreichen der Schleuderdrehzahl durch
die Steuerscheibe zum Ansprechen gebracht wird und nach einer bestimmten .einstellbaren
Zeiteinen dem Bremsdruckknopf 8 parallel geschalteten oder diesen ersetzenden Kontakt
schließt. Außer den drei Betriebsdrehzahlen Null, Füllen und Schleudern können .noch
weitere, besonderen Arbeitsvorgängen entsprechende Betriebsdrehzahlen auf der Steuerscheibe
durch besondere Rasten vorgesehen werden, beispielsweise eine Deckdrehzahl , (ungefähr
6oo Umdr./min), eine Ausräumdrehzahl (ungefähr 5o Umdr./min) usw.
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Auch das Wieder-einschalten der Bürstenverstellvorrichtung nach jedem
Füllvorgang kann in ähnlicher Weise mittels eines Zeitrelais selbsttätig erfolgen.
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Wird eine Gruppe von einzeln angetriebenen Schleudern gleichzeitig
betrieben, so können zur Erzielung eines möglichst stoßfreien Betriebes die Einzelantriebe
mittels der Steuerscheiben 6 derart gegeneinander verriegelt bzw. kann ihre Steuerung
so eingestellt werden, daß die beim Bremsen der einen Schleuder rückgewonnene elektrische
Energie zum Anfahren der anderen Schleuder verwendet wird. Ist beispielsweise in
Verbindung mit der Steuerscheibe 6 ein Zeitrelais vorgesehen, das bei der der Schleuderdrehzahl
entsprechenden Raste durch den Umschalter Beingeschaltet wird und die Dauer des
Schleuderns bei höchster Umdrehungszahl begrenzt, so kann der Antrieb so eingerichtet
werden, daß das Zeitrelais beim Schließen seiner Kontakte nicht nur die Büxstenverstellvorrichtung
im Sinne einer Bremsung des Schleuderantriebsmotors steuert, sondern gleichzeitig
auch die Bürstenverstellvorrichtung
des einer anderen Schleuder
zugeordneten Antriebsmotors im Sinne des Anlassens-. dieses Schleudermotors. Eine
andere Möglichkeit zur gegenseitigen Verriegelung zweier beispielsweise benachbarter
Schleudern besteht darin, daß deren Steuerscheiben durch mechanische Führungseinrichtungen
zwangsläufig wechselweise verstellt werden. An Stelle des Zeitrelais kann aber auch
ein zusätzlicher Hebelschalter zum Anlassen des zweiten Schleudermotors verwendet
werden, sobald die Steuerscheibe des ersten Motors im Sinne einer Bremsung verstellt
wird.
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Ob für den Antrieb ein Drehstromreihenschlußinotor oder -nebenschlußmotor
verwendet wird, hängt von der Art des Schleuderbetriebes und des Schleudergutes
ab. Reihenschlußmotoren sind durch ihr hohes Anlaufmoment besonders zur Beschleunigung
des Anlaufs geeignet, während Nebenschlußmötoren eine praktisch vollkommene Gleichhaltung
bestimmter, betriebsmäßig längere Zeit benötigter Drehzahlen ermöglichen.
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Hinsichtlich der baulichen Ausführung des Antriebes empfiehlt es sich,
die Steuerscheibe einschließlich des Kommutators sowie der von der Steuerscheibe
bewegten Schalter und anderer Hilfseinrichtungen zur Verhütung von Verschmutzungen
zu kapseln und gegebenenfalls durch Frischluft zu kühlen, die durch eine an das
Kapselgehäuse angeschlossene Rohrleitung von einer Stelle außerhalb des Schleuderraumes
angesaugt wird. Der Motor kann mit der Schleuder starr oder nahezu starr gekuppelt
und so angeordnet werden, daß er zusammen mit der Schleudertrommel pendeln kann.
Hierbei kann der Motor entweder über oder unter der Trommel, unter Umständen zum
Teil in die Schleudertrommel hineinragend, angeordnet sein. Es ist zweckmäßig, auch
den Bürstenverstellmotor 3 derart zu befestigen, daß er zusammen mit dem Hauptmotor
den Pendelbewegungen der Schleuder folgen kann. Ist gelegentlich eine mechanische
Bremsung erwünscht, so kann diese beispielsweise mit einem elektrischen Antrieb
versehen werden, der : über einen weiteren Hebelschalter durch die Steuerscheibe
selbsttätig in dem Augenblick eingeschaltet -wird, wenn diese in ihre der Betriebsdrehzähl
1u11 entsprechende Stellung einläuft.
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Die jeweilige Bürstenlage bzw. die jeweilige Stellung der Steuerscheibe
kann, da sie ein Maß für die Drehzahl des Motors ist, auf einer geeigneten, mit
der Steuerscheibe verbundenen Anzeigevorrichtung kenntlich gemächt werden, so daß
der Wärter dauernd einen überblick über den Betriebszustand der Schleuder hat. Die
Anzeigevorrichtung wird hierbei zweckmäßig gleich nach Motor-oder Schleuderdrehzahlen
geeicht. In Abhängigkeit von der Stellung der Steuerscheibe können ferner Signaleinrichtungen
betrieben werden, z. B. ein Lichtsignal, das den Beginn der Füllung anzeigt, oder
auch Steuerschalter, die z. B. selbsttätig die Füllrinne herunterklappen oder die
Deckelverriegelung freigeben.