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Automatische Steuerung von Walzenstühlen für flüssiges Mahlgut Walzenstühle
aller Art, die Mahlgut von wäßriger Dünnflüssigkeit bis zu sirupartiger, noch pumpfähiger
Konsistenz, z. B. Farben und Lacke, verarbeiten, werden bisher in der Weise bedient,
daß eine Bedienungsperson das Mahlgut aufgibt und, nachdem es die Walzen einmal
oder mehrmals durchlaufen hat, wiederholt aufgibt, bis die gewünschte Kornfeinheit
erreicht ist.
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Die Erfindung betrifft eine automatische Steuerung von derartigen
Walzenstühlen, und zwar sind erfindungsgemäß eine oder mehrere Förderpumpen zur
Beschickung vorgesehen, für deren Schaltung die erforderlichen Steuerimpulse durch
die Bewegung des Mahlgutes bewirkt werden. Hierfür ergeben sich verschiedene Möglichkeiten,
beispielsweise können a) die Strömung des Mahlgutes, das über das Abstreifmesser
und die sich anschließende Ablauffläche fließt, b) die Turbulenz des aufgegebenen
Mahlgutes, c) die Niveauveränderung des aufgegebenen Mahlgutes oder d) die Niveauveränderung
im Speise- und Auffangbehälter zur Beeinflussung einer entsprechenden Steuervorrichtung
herangezogen werden.
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Die Zeichnungen veranschaulichen diesen Erfindungsgedanken beispielsweise
in verschiedenen Ausführungsformen. Es stellt dar Fig. z ein Lageschema eines Walzenstuhles
mit Speise- und Auffangbehälter und einer Pumpe mit vier Ventilen, Fig. 2 ein Schaltschema
einer zugehörigen elektrischen Steuerungseinrichtung, Fig.3 ein Lageschema von Walzenstuhl,
Speise-und Auffangbehälter sowie zwei Pumpen, Fig. q. ein Schaltschema einer zugehörigen
elektrischen Steuerungseinrichtung,
Fig. 5 bis 7 Ansicht und zwei
Schnitte eines drehbaren walzenartigen Steuerorgans, Fig.8 das Schaltschema dieses
Steuerorgans, Fig. 9 und io Ansicht und Schnitt eines feststehenden Steuerorgans
und Fig. ii das Schaltschema einer schwimmerbetätigten Steuerungseinrichtung.
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Der in Fig, i durch drei Kreise angedeutete Walzenstuhl W1, W2, W3
wird beschickt durch die mit vier Ventilen ausgestattete Pumpe, vorzugsweise Zahnradpumpe,
P; die je nach der Stellung ihrer Ventile das Mahlgut entweder dem Speisebehälter
Bl oder dem Auffangbehälter B2 entnimmt und in den zwickelförmigen Aufgaberaum Y
zwischen den Walzen W1 und W2 oder in den Speisebehälter B1 entleert.
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In das Flüssigkeitsband, das über die Ablauffläche Z fließt, greift
ein Fühler F ein, der von der Strömung des ablaufenden Mahlgutes beeinflußt ist
und seinerseits wieder die elektrische Steuereinrichtung beeinflußt, je nachdem,
ob eine Flüssigkeitsströmung stattfindet oder aufgehört hat.
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Von den zahlreichen Möglichkeiten für Bau und Wirkungsweise eines
solchen Strömungsfühlers sind zwei Ausführungsformen beispielsweise veranschaulicht.
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Die eine Vorrichtung gemäß Fig. 5 bis 8 besteht im wesentlichen aus
einer in Spitzen leicht drehbar in einem gabelförmigen Halter i gelagerten Welle
2, dije mit dünnen, radial angeordneten Blechen 3 besetzt ist. Dieselbe wird durch
die Strömung des Mahlgutes in Drehung versetzt und treibt über eine Zahnradübersetzung
q., 5 eine- Lochscheibe 6 mit erhöhter Geschwindigkeit an: Diese Lochscheibe ist
zwischen einer Lichtquelle 7, die durch eine Blende 8 einen schmalen Lichtstreifen
aussendet, und einer Fötozelle 9 derart angeordnet, daß letztere durch die vorbeilaufenden
Löcher rhythmisch belichtet wird und Stromimpulse an den Verstärker io abgibt. Über
Kondensatoren ii wird der dem Gleichstrom überlagerte Wechselstrom (der vom Verstärker
verstärkte pulsierende Gleichstrom kann als Überlagerung eines Gleichstromes mit
einem Wechselstrom aufgefaßt werden) einem Relais 12 als Ruhestrom zugeführt. Dieses
Relais bewirkt dann die Schließung des Kontaktes K1 (Fig. 2 bzw. Fig. q.), sobald
die Strömung des Mahlgutes aufgehört hat. Die hierdurch veranlaßten weiteren Schaltvorgänge
werden später noch näher erläutert.
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Die andere Vorrichtung gemäß Fig. 9 und io besteht im wesentlichen
aus einem Blech 13, das in die Strömung des ablaufenden Mahlgutes gestellt ist und
von einer Vierkantstange 1q. gehalten wird. Dieselbe gleitet in einer Führung des
ortsfesten Halters =5. Gegen den Widerstand einer Zugfeder 16 wird das Blech
13 durch die Strömung des ablaufenden Mahlgutes um einen gewissen Betrag
verschoben. Hört diese Strömung auf, dann wird bei der Rückführung der Stange 1q.
der Kontakt Kl geschlossen.
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Bei der in Fig. i schematisch angedeuteten Ausführungsform der Erfindung
wird eine Pumpe P mit vier Ventilen benutzt. Die Behälter Bl und B2 sind mit Schwimmern
S1 und S2 ausgerüstet, und im Aufgaberaum Y befindet sich ein Schwimmer S3. Schwimmer,
die bei einem bestimmten Flüssigkeitsstand über ein geeignetes' Gestänge eine elektrische
Schalteinrichtung betätigen, sind an sich bekannt, so daß es einer besonderen Veranschaulichung
nicht bedarf. Neu ist dagegen, daß derartige Schwimmer in der hier erläuterten Weise
zur Steuerung der Flüssigkeitsförderung für Walzenstühle verwendet werden.
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In Fig.2 ist lediglich der schaltungsmäßige Zusammenhang aller Teile
der elektrischen Steuerungseinrichtung dargestellt. Die rein bauliche Anordnung
derselben bedarf keiner Erläuterung, weil sie sich jeweils nach den betrieblichen
Verhältnissen richten wird und ohne weiteres in zweckmäßiger Weise vorgenommen werden
kann. _ Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind an das Netz elf mit I bis XI bezeichnete
Stromkreise angeschlossen. Der Stromkreis I enthält das anzugverzögerte Relais R1
und den Kontakt K1, der vom Fühler F betätigt wird. Der Stromkreis II enthält das
neutrale Relais R2 und den Kontakt K2, der vom Schwimmer S1 betätigt wird. Parallel
zum Kontakt K2 sind die beiden Relaisanker Y2( und Y3 hintereinandergeschaltet.
Der Relaisanker Y", wird von dem Relais R2 betätigt, das außerdem noch auf die weiteren
Relaisanker Y21 im Stromkreis IV, Y22 im Stromkreis VI, Y23 im Stromkreis VII -und
Y24 im Stromkreis IX einwirkt. Im Stromkreis III liegen das anzugverzögerte Relais
R3 und der Kontakt K3, der vom Schwimmer S3 betätigt wird. Der dem Relais R3 zugeordnete
Relaisanker 7, schließt in der Ruhelage die im Stromkreis II vorhandene Parallelleitung.
Im Stromkreis IV liegen der Magnet M2 und der Relaisanker Y21. Im Stromkreis V liegen
der Magnet Ml und der Relaisanker Y4o, der vom Relais R4 im Stromkreis VIII betätigt
wird. Im Stromkreis VI liegen der Magnet M4 und der Relaisanker 722 in der einen
Zuleitung, während in der anderen Zuleitung der Relaisanker Y41 liegt, der vom Relais
R4 betätigt wird und in seiner Ruhelage die Zuleitung schließt. Im Stromkreis VII
liegen der Magnet M3 und der Relaisanker r42 in der einen Zuleitung, während in
der anderen Zuleitung der Relaisanker Y23 liegt, der vom Relais R2 betätigt wird
und in seiner Ruhelage die Zuleitung schließt. Im Stromkreis VIII liegen das neutrale
Relais R4 und der Relaisanker r1, der vom Relais R1 betätigt wird. Das Relais R4
wirkt auf die bereits erwähnten Relaisanker Y41 und Y42 in den Stromkreisen VI und
VII sowie auf einen weiteren Relaisanker v43 im Stromkreis IX. Ferner ist im Stromkreis
VIII parallel zum Relaisanker r1 der Zeitschalter ZS mit zugehörigem Motor Mz angeordnet.
Im Stromkreis IX liegen der Magnet M5 und der Relaisanker y43 sowie parallel hierzu
der Relaisanker Y24. Der Magnet M5 wirkt auf den Schalter des Stromkreises XI, in
welchem der Motor 111 liegt, der die Pumpe P antreibt. Im Stromkreis X liegen das
neutrale Relais Rb, eine Glocke sowie der Kontakt K5, der vom Schwimmer S3 betätigt
wird. Die Sammelschienen der Stromkreise I bis IX sind an das Netz angeschlossen,
und zwar durch die beiden Relaisanker Y5, die vom Relais R" betätigt werden.
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Die Pumpe P weist die vier Ventile V1 bis V4 auf; und zwar gehört
das Ventil V1 zu der Rohrleitung,
die den Walzenstuhl beschickt,
während das Ventil TI" zu dem in den Speisebehälter B1 führenden Rücklaufrohr gehört.
Die Ventile V2 und V3 gehören zu den Ansaugleitungen des Auffangbehälters B2 und
des Speisebehälters B, Durch Federn werden die Ventile in der Ruhelage geschlossen
gehalten, und ihre Öffnung erfolgt durch die zugehörigen Magnete Mt bis aI," wenn
dieselben schaltplangemäß Strom erhalten.
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Wenn bei dem Walzenstuhl nach Fig. i kein Mahlgut mehr über die Ablauffläche
Z fließt, dann bewirkt der Fühler F eine Schließung des Kontaktes Kt im Stromkreis
I, wodurch das Relais Ri Strom erhält und den Relaisanker r1 im Stromkreis VIII
betätigt. Dadurch erhält das Relais R4 Strom und betätigt die zugehörigen Relaisanker,
nämlich r4o im Stromkreis V, r", im Stromkreis VI, r92 im Stromkreis VII und r93
im Stromkreis IX. Der Relaisanker r93 schließt den Stromkreis IX, und der Magnet
Alb betätigt den Schalter des Pumpenmotors 111 im Stromkreis XI. Die vom Relais
R4 betätigten Relaisankerr,o und r,32 schließen die Stromkreise V und VII, wodurch
die Magnete 1l71 und 1v13 Strom erhalten und die Ventile V1 und V3 öffnen. Die Pumpe
P fördert also Stoff aus dem Speisebehälter B1 in den Aufgaberaum Y über den Walzen
IV, und W2. Sobald nun wieder Mahlgut über die Ablauffläche Z fließt, schaltet der
hiervon beeinflußte Fühler F den Kontakt Kt im Stromkreis I aus. Dadurch wird zwar
die eine Zuleitung im Stromkreis VIII, in der der Relaisanker r, liegt, wieder unterbrochen,
das Relais R4 erhält aber weiterhin Strom für die im Zeitschalter ZS eingestellte
Zeit, die zweckmäßig auf das Fassungsvermögen des Füllraums Y abgestimmt ist. Sobald
der Zeitschalter ZS abgelaufen, das Relais R9 also stromlos geworden ist, schließen
sich die Ventile V1 und V3, und der Pumpenmotor M bleibt stehen. Sobald dann der
Walzenstuhl die aufgegebene Stoffmenge verarbeitet hat und kein Mahlgut mehr abläuft,
wiederholen sich die vorstehend geschilderten Vorgänge, solange noch Stoff im Aufgabebehälter
B1 vorhanden ist. Wenn der Speisebehälter B1 leer wird, dann betätigt der in seiner
tiefsten Lage angelangte Schwimmer S1 den Kontakt K2 und das Relais R2 im Stromkreis
IL Dadurch werden die zugehörigen Relaisanker angezogen, nämlich r2o im Stromkreis
II, r21 im Stromkreis IV, r22 im Stromkreis VI, r23 im Stromkreis VIII und 721 im
Stromkreis IX. Der Relaisanker r23 schließt den Stromkreis IV, wodurch das Ventil
h'2 geöffnet wird. Die Pumpe P saugt dann also Stoff aus dem Aufnahmebehälter B2
an. Das Ventil V1 bleibt nur so lange geöffnet; wie das Zeitwerk ZS noch läuft.
Mit dessen Ablauf wird der Stromkreis VIII unterbrochen, so daß die vom Relais R4
angezogenen Relaisanlver ;"o, r91, r92 und r93 wieder in die gezeichnete Ausgangslage
zurückgehen; der Stromkreis V wird also unterbrochen, und das vom Magneten Ml zuvor
geöffnete Ventil V, schließt sich wieder automatisch. Gleichzeitig wird der Stromkreis
VI geschlossen, denn dessen Relaisanker 712 war bereits angezogen, und der Relaisanker
r, geht nach Stromloswerden des Relais R9 in die gezeichnete Ausgangslage zurück.
Der Magnet M4 öffnet also jetzt das Ventil V9, so daß die Pumpe P nunmehr aus dem
Behälter B2 in den Behälter Bi fördert, bis der in seiner tiefsten Lage angekommene
Schwimmer S2 den Kontakt K3 im Stromkreis III betätigt. Dadurch wird das Relais
R3 eingeschaltet, und dasselbe zieht den im Stromkreis II befindlichen Relaisanker
r3 an, wodurch das Relais R2 stromlos wird und die zugehörigen Relaisanker r2o,
r21, r22, y23 und 724 m ihre dargestellte Ausgangslage zurückgehen. Es schließen
sich also sämtliche Ventile, und der Pumpenmotor bleibt stehen.
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Der im Aufgaberaum Y vorgesehene Schwimmer S3 wirkt auf den Kontakt
K5 im Stromkreis X. Wenn also durch irgendeine Störung zu viel Mahlgut auf die Walzen
gelangen sollte, so wird durch Schließung des Stromkreises X die Glocke G in Tätigkeit
gesetzt. Gleichzeitig werden durch das Relais Rs die beiden Relaisanker r5 aus der
dargestellten Ruhelage angehoben und somit die Sammelschienen abgeschaltet, an denen
die Stromkreise I his IX angeschlossen sind.
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Auch der in F ig. 3 angedeutete Walzenstuhl W1, W2, W 3 ist wiederum
mit den beiden Behältern Bi und B2, dem Aufgaberaum Y und den drei Schwimmern S1,
S2, S3 ausgestattet. Zum Unterschied von Fig. i sind hier jedoch anstatt einer Pumpe
mit vier Ventilen zwei Pumpen P, und P2 vorgesehen. In Fig. q. ist wiederum nur
der schaltungsmäßige Zusammenhang aller Teile der elektrischen Steuerungseinrichtung
dargestellt. Es sind hier die Stromkreise I, II, III, VIII und X vorhanden, deren
Aufbau .denjenigen in Fig. 2 entspricht. Ferner. sind Stromkreise XII bis XV zur
Betätigung der beiden Pumpen P, und P2 vorgesehen. Im Stromkreis XII, der durch
den vom Relais R4 des Stromkreises VIII betätigten Relaisanker r4 geschlossen wird,
liegt der Magnet Ml, der auf den Schalter des Stromkreises XIII wirkt, in welchem
der die Pumpe P, antreibende Motor JU, liegt. Im Stromkreis XIV, der durch den vom
Relais R2 betätigten Relaisanker r2 geschlossen wird, liegt der Magnet M2a, der
auf den Schalter des Stromkreises XV wirkt, in welchem der die Pumpe P2 antreibende
Motor 1112 liegt.
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Der bereits besprochene Fühler F betätigt, wenn kein Mahlgut mehr
von der Fläche Z abläuft, den Kontakt Kt im Stromkreis I. Das dadurch eingeschaltete
Relais R1 betätigt den Relaisanker r, im j Stromkreis VIII, so daß der Zeitschalter
ZS und das Relais R4 eingeschaltet werden. Letzteres betätigt den Relaisanker r4
im Stromkreis XII, so daß durch den Magneten Mlo der Stromkreis XIII eingeschaltet
wird und die Pumpe P1 aus dem Behälter Bi in den Aufgaberaum Y fördert. Nach dem
Ablaufen des Zeitschalters ZS kommt die Pumpe P, wieder zum Stillstand. Diese Vorgänge
wiederholen sich so oft, bis der Speisebehälter B1 geleert ist. Wenn das der Fall
ist, dann schaltet der Schwimmer St den Kontakt K2 im Stromkreis II ein, und das
dadurch eingeschaltete Relais R2 betätigt den Relaisanker r2 im Stromkreis XIV,
so daß durch den Magneten 11720 der Stromkreis XV eingeschaltet wird und die Pumpe
P2 aus dem Behälter B2 in den Behälter Bi fördert. Wenn der Behälter B2 leer wird,
dann schaltet
der Schwimmer S2 den Kontakt K3 im Stromkreis III
ein. Das dadurch eingeschaltete Relais R3 zieht den Relaisanker v3 aus seiner dargestellten
Ruhelage. Dadurch wird der Stromkreis II unterbrochen, das Relais R2 also stromlos,
so daß der von demselben eingeschaltete Stromkreis XIV unterbrochen und somit der
Motor M'2 stillgesetzt wird. Der Schwimmer S3 -hat hier die gleiche Funktion,
wie sie bereits vorstehend erläutert würde.
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Ein die Speisung des Walzenstuhles bewirkender Fühler F kann auch,
anstatt an der Ablaufseite, wie bei den vorstehenden Beispielen, an der Aufgabeseite
des Walzenstuhles angeordnet werden. Das auf den Walzen befindliche Mahlgut führt
in dem zwickelförmigen Aufgaberaum Y eine rollende Bewegung aus, so daß auf ein
darin eingehängtes Blech (vgl. 13 in Fig. 9 und io) ein Druck einwirkt. Wenn kein
Mahlgut mehr auf den Walzen ist, wird durch den Rückgang des federnd aufgehängten
Blechs der Kontakt Az geschlossen. . Alle weiteren Vorgänge verlaufen wie bereits
beschrieben.
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Man kann auch, wie eingangs zu c) erwähnt, die Niveauänderung des
aufgegebenen Malügutes zur Steuerung der Förderpumpe verwenden, indem in der höchsten
und tiefsten .Stellung des Schwimmers S3 (Fig. x und 3) der Kontakt El (Fig. 2 und
q.) geöffnet bzw. geschlossen wird. Wegen der Turbulenz des Mahlgutes im Aufgaberaum
befindet sich der Schwimmer SJzweckmäßig in einem Führungsrohr.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Speisepumpe
P bzw. P1 auch lediglich durch die Niveauänderung im Speise-: und Auffangbehälter
Bi bzw: B2 gesteuert werden. Hierzu verwendet man zweckmäßig die Differentialschaltung
gemäß Fig. ii. Bei dieser Anläge haben die Schwimmer S1 und S2 neben ihrer schon
vorstehend beschriebenen Funktion noch eine weitere Aufgabe, indem sie nämlich je
einen Schiebewiderstand betätigen, der als Spannungsteiler dient. Diese Schiebewiderstände
eignen sich gut für Gleichstrom; bei Wechselstrom sind Spartransformatoren zu empfehlen,
bei denen auf gleiche Weise die Spannungen abgegriffen werden können.
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Die Schaltung ist so eingerichtet, daß bei gefülltem Behälter Bi dieselbe
Spannung abgegriffen wird wie bei leerem Behälter B2. Ebenso wird an beiden Widerständen
eine gleiche Spannung abgegriffen, wenn die gleiche Menge des Mahlgutes, die aus
dem Behälter Bi auf die Walzen gepumpt wurde, vollständig in den Auffangbehälter
B2 geflossen ist, sich also kein Mahlgut mehr auf den Walzen befindet. In allen
anderen Fällen sind die an beiden Widerständen abgegriffenen Spannungen verschieden
groß, und sie werden so an die beiden Wicklungen eines neutralen Relais Rv gelegt,
daß die Ströme entgegengesetzte Umlaufrichtung haben. Solange die beiden Spannungen
verschieden groß sind, wird also der Anker des Relais Rv angezogen. Er fällt erst
dann ab; wenn beide Spannungen gleich sind. In der Praxis wird jedoch der Anker
bereits abfallen, wenn noch eine kleine Spannungsdifferenz besteht. Es ist daher
zweckmäßig, daß das Relais mit Abfallverzögerung arbeitet. Durch den abfallenden
Anker wird der Kontakt Ki (Fig. 2 und q.) geschlossen und im weiteren Verlauf wieder
Mahlgut auf die Wälzen gepumpt. Die Betätigung der Kontakte K2 und K3 geschieht
in der vorstehend beschriebenen Weise.