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Regeleinrichtung für selbsttätig arbeitende Elektroden-Verstellvorrichtungen
bei elektrischen Lichtbogen-und Reduktionsöfen Die Wirtschaftlichkeit eines elektrischen
Lichtbogenofens ist in hohem Maße von einer möglichst gleichmäßigen Energiezufuhr
abhängig. Es sind daher bereits. selbsttätig arbeitende Regeleinrichtungen geschaffen
worden, welche der ständigen Veränderung des Lichtbogenwiderstandes, namentlich
während der Einschmelzperiode, begegnen: und die Leistungsaufnahme der Elektroden
vergleichmäßigen sollen. Diese Einrichtungen werden durch Motore angetrieben, deren
Drehrichtung im jeweils gewünschten Sinne mittels entsprechender Schaltvorrichtungen
geregelt wird. Beim Einschalten eines solchen, üblicherweise starr mit dem Regelgetriebe
gekuppelten Motors benötigt dieser eine gewisse Zeit, um auf seine normale Umdrehungszahl
zu kommen, und beim Abschalten läuft das Getriebe noch so lange nach, bis der Motor
zum Stillstand kommt.
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Zur Erreichung eines rascheren Anlaufes und kürzeren Auslaufes werden
deshalb meist Gleichstromhauptschluß- oder Doppelschlußmotoren verwendet, die ein
gutes Anzugsmoment besitzen und beim Abschalten als Generator umgeschaltet und über
einen Bremswiderstand kurzgeschlossen werden, wodurch die kinetische Energie des
Motors in kürzerer Zeit vernichtet wird. Trotzdem können derartigeRegeleinrichtunge,n
noch nicht befriedigen. Der Aufwand an Schaltvorrichtungen ist verhältnismäßig
groß,
und - der Gleichstrommotor hat immer noch ein so großes Schwungmoment, daß die Regeleinrichtung
selbst unter Einwirkung der Kurzschlußbrensung nicht sofort zum Stillstand kommt
und somit die Elektroden über den Sollwert hinaus gebracht werden.
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Regeleinrichtungen für die Elektroden von Lichtbogenöfen mit Antrieb
üblicher Art durch Drehstrom-Kurz.seh.lußläufermotoren können wegen- des zu geringen
Anzugsmomentes des Kurzschlußläufers nicht befriedigen. Der Einbau einer mechanischen
Backenbremse inVerb-indung mit einem Bremsluftmagnet ist umständlich und teuer.
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Alle diese bekannten Einrichtungen arbeiten also sehr träge, sie können
den Änderungen des. Lichtbogenwiderstandes nicht schnell genug folgen, weil die
Anlauf- und Bremszeiten des Motors zu groß sind.
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Die Erfindung geht aus von einer Regeleinrichtung für selb,sttäti,g
arbeitende Elektroden-Verstell-. vorrichtungen bei elektrischen Lichtbogen- und
Reduktionsöfen; bei der als Antriebsmotor ein einfacher und billiger Drehstrom-Ku.rzschlußläufer
verwendet wird. Um den im Hinblick auf die rascheVerstellung großer und schwerer
Elektroden bekannten Mangel eines solchen Motors, nämlich sein geringes Anzugsmoment,
zu beseitigen, wird vorgeschlagen, daß die Kraftübertragung vom stets laufenden
Motor über eine reversiierbare, elektromagnetisch gesteuerte Reibungskupplung erfolgt.
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Die weitere Übertragung erfolgt über ein direktes oder über ein Drehriohtungsumkehrgetriebe
auf die Antriebswelle der Regelvorrichtung, wobei gleichzeitig durch entsprechende
Wahl der Übersetzung verschiedene Umdrehungszahlen für die Hub- und Senkbewegüeg
erreicht werden. Die Kupplung selbst wird durch einen doppelt wirkenden Elektromagnet
eingerückt. Wenn. die Umstände es. erfordern, kann bei dieser Einrichtung das Schwungmoment
des Motors durch ein aufgesetztes Schwungrad erhöht werden. Bei der getroffenen
Anordnung spielt das Anzugsmoment des Motors keine Rolle mehr, da. er ständig umläuft.
Jegliche Beschleunigung schwerer Elektroden oder Vernichtung vom Schwungmomenten
eines Motors wird vermieden, so daß eine weitgehend trägheitsarme Regeleinrichtung
geschaffen wird.
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Es sind Steuerungen von Schweißelektroden bei einer Lichtbogemschweißung
vom laufenden Motor über reversierbare elektromagnetisch gesteuerte Reibungskupplungen
bekannt. Zwischen den Verhältnissen beim elektrischen Schweißen und beim Betrieb
eines Elektroofens - und nur auf solche Anlagen bezieht sich die Erfindung - bestehen
aber grundsätzliche, Unterschiede hinsichtlich der Regelschwierigkeiten. So haben
z. B. die Schweißelektrod ien gegenüber den Elektroden eines Elektrodenofens ein-
derart geringes Gewicht, daß Trägheitserscheinungen der Elektrodenbewegung bei einem
aussetzend arbeitenden, unmittelbar Elektromotor keine Rolle spielen würden. In
der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch
dargestellt. Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Aufbaues der Anordnung sollen
im folgenden an Hand der Abbildung erläutert werden.
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Mit i. ist eine verschiebbare Welle bezeichnet, die mit dem ständig
laufenden Motor gekuppelt ist und mit der die beiden Kupplungshälften 2 und 3 fest
verbunden sind. Die beiden anderen Kupplungshälften 4 und 5 sind auf der Welle i
frei drehbar gelagert. Mit der Kupplungshälfte 4 fest verbunden ist das Zahnrad
7, welches mit Zahnrad io im Eingriff steht. Die Kupplungshälfte 5 trägt das Zahnrad
6; welches in das zur Umkehr der Drehrichtung dienende Zahnrad 8 eingreift. Zahnrad
8 ist im Eingriff mit Zahnrad g. Die beiden Zahnräder g und io sind mit der Antriebswelle
ii der Regelvorrichtung fest verbunden. Die Kupplung wird durch den doppelt wirkenden
Tauchankermagnet 12 eingerückt, der durch die Spulen 13 oder 14 erregt werden kann
und dessen Tauchanker 17 auf den diamagnetischen Stößel i8 befestigt ist. Durch
die Rücks.tellfedern15 und 16 wird der Tauchanker in seiner Mittellage gehalten.
Der Magnet wird durch ein Relais gesteuert, das den Strom- und Spannungswert des
Lichtbogens mißt und gemäß diesen erhaltenen Meßwerten. die Kommandos für die Elektrodenregulierung
gibt. Hierbei könnten beide Wicklungen auch unmittelbar von Strom und Spannung erregt
werden.
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Die Wirkungsweise der Anordnung wird im nachstehenden näher dargelegt.
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Bei zu hoherLichtbogenspannung wird beispielsweise über das messende
Relais eine Spannung an die Spule 13 gelegt. Der Tauchanker 17 mit dem Stößel i8
wird bei der in der Abbildung dargestelltem Anordnung nach rechts gezogen, verschiebt
die Welle i gleichfalls nach rechts und bringt die beidem. Kupplungshälften 3 und
5 miteinander in Eingriff. Die stets umlaufende Kupplungshälfte 3 nimmt die Kupplungshälfte
5 mit und überträgt das Drehmoment über die Zahnräder 6, 8 und g auf die Welle i
i der Regelvorrichtung. Die Welle i i hat jetzt gleiche Umdrehungszahl und gleichen
Drehsinn wie die Welle i. Nach Abschalten der Magnetspule 13 wird der Tauchanker
17 mit dem Stößel 18 durch die Rückstellfeder 15 wieder in seine Mittellage gebracht.
-Hierdurch wird die Kupplung 3 und 5 gelöst. Der Motor und die beiden Kupplungshälften
laufen jetzt wieder leer.
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Bei zu großer Stromaufnahme wird über das messende Relais eine Spannung
an die Spule 14 gelegt. Der Tauchanker 17 mit dem Stößel 18 wird nunmehr nach links
gezogen, verschiebt die Welle i gleichfalls nach links und bringt die, stets. umlaufende
Kupplungshälfte 2 mit der Kupplungshälfte 4 in Eingriff. Diese überträgt über das
Zahnräderpaar 7 und io das Drehmoment auf die Welle i r der Regelvorrichtung. Die
Welle i i hat jetzt eine höhere Umdrehungszahl und entgegengesetzten Drehsinn von
der Welle i. Nach Abschalten der Magnetspule 14 wird der Tauchanker 17 mit dem Stößel
i8 durch die Rückstellfeder i6
wieder in seine Mittelstellung gebracht.
Hierdurch wird die Kupplung 2 und q. gelöst. Der Motor und die beiden. Kupplungshälften
2 und 3 laufen jetzt wieder leer.
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Der Erfindungsgedanke soll nicht an das angeführte Getriebebeispiel
gebunden sein. Es kann beispielsweise der die Kupplung schaltende Magnet durch Ausstattung
des Antriebsmotors mit einem Gleitanker ersetzt werden, der durch eine besondere
Erregungseinrichtung in seiner Längsachse verschiebbar ist und dadurch die Kupplung
mit dem Getriebe bewirkt. Schließlich ist der Erfindungsgedanke anwendbar bei allen
elektrischen Schmelzöfen, die mit Elektroden arbeiten, insbesondere bei elektrischen
Lichtbogen- und Reduktionsöfen.