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Steuereinrichtung für Setzmaschinen zum Sortieren von Schüttgutgemischen
Zur Trennung geförderten Minerals nach spezifischen Gewichtsbereichen werden Setzmaschinen
verwendet, die das von Wasser durchspülte Mineral durch stoßartige periodische Hubbewegung
in horizontaler Richtung fortbewegen und getrennt nach spezifischen Gewichtsbereichen
austragen. Durch die Hubbewegung - z. B. durch Druckluft hervorgerufen
- setzt sich das spezifisch schwerere Gut unten ab. Über dem etwa horizontal
angeordneten Setzgutträger ist ein Schwimmer angeordnet, dessen spezifisches Gewicht
an der oberen Grenze des spezifisch leichteren Gewichtsbereiches liegt. Der Schwimmer
stellt sich somit auf die Trennlinie der zu trennenden Gutarten, z. B. Mittelgut
und Kohle, ein, deren anteilige Zusammensetzung schwankt. In Ab-
hängigkeit
von der Schwimmerstellung wird ein Austragorgan, das quer zum Setzgutträger angeordnet
ist, in seiner Höhe zum Setzgutträger verstellt.. Ein derartiges Austragorgan wirkt
ähnlich einer Weiche und trennt die Gutarten verschiedener spezifischer Gewichtsbereiche.
Die Steuerung des Austragorgans beruht somit darauf, daß der Austragquerschnitt
in seiner wirksamen Größe verstellt wird. Ein anderes Prinzip zur Steuerung der
Setzmaschinen sieht eine Änderung der Austraggeschwindigkeit vor. Ferner ist es
bekannt, die durch Druckluft hervorgerufene Hubbewegung und die Austraggeschwindigkeit
des Austragorgans zugleich zu beeinflussen.
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Zur Messung der Bergehöhe sind verschiedene Meßgeräte bekanntgeworden.
Am gebräuchlichsten ist die Verwendung eines Schwimmers. Die Stellung des Schwimmers
wurde bisher über mechanische Zwischenglieder, z. B. Gestängegetriebe, an die zugeordnete
Servoeinrichtung weitergegeben, die dann das Austragorgan in Abhängigkeit von der
Stellung des Schwimmers beeinflußte. Es wurden auch schon elektromechanische Zwischenglieder
verwendet. So ist eine Vorrichtung bekanntgeworden, bei der der Schwimmer den Induktionsfluß
einer Spule beeinflußt. Die Spule ihrerseits ist über eine mit den Hubventilen für
die Druckluft gekuppelten Kontaktvorrichtung und über eine Verstärkereinrichtung
mit der Servoeinrichtung für die Austraggeschwindigkeit verbunden.
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Die verwendeten mechanischen Zwischenglieder, z. B. Gestängegetriebe,
haben den Nachteil, daß sie stark störanfällig und dem Verschleiß unterworfen sind.
Vor allem durch starke Verschmutzung der Lager und Führungen der Gestänge werden
Störungen verursacht. Die bisher verwendeten elektromechanischen Zwischenglieder
mit kontaktbehafteten Schaltelementen geben ihrerseits ebenfalls wegen der starken
Verschmutzung, die im Bergbaubetrieb nicht zu vermeiden ist, zu Störungen Anlaß.
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Ein weiterer Nachteil der bisher bekannten Steuereinrichtungen beruht
jedoch vor allem darauf, daß der Meßgeber (Schwimmer) den jeweiligen Absolutwert
der Bergehöhe direkt an die Servoeinrichtung weitergibt. Hierdurch wird in der Praxis
das Austragorgan sofort beeinflußt, bevor noch das Setzgut mit der der Schwimmerstellung
entsprechenden Bergehöhe das Austragorgan erreicht hat. Das hat eine ständige Änderung
der Betriebsgrößen des Austrag-: organs zur Folge, da sich auch die Absolutwerte
der Bergehöhe ständig ändern.
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Die neue Steuereinrichtung für Setzmaschinen mit stoßartiger periodischer
Hubbewegung beseitigt diese. Nachteile. Die Lösung besteht darin, daß zwei läuferseitig
in Reihe geschaltete induktive Geber vorgesehen sind, von denen der eine konstant
erregt ist und in Einstellabhängigkeit vom Schwimmer steht, während der andere in
Einstellabhängigkeit vom Austragorgan steht und mit seinen Ausgangsklemmen an die
Reihenschaltung einer phasenselektiven Gleichrichteranordnung, eines Glättungsgliedes
und eines Reglers für das Austragorgan angeschlossen sind, so daß dieser im Sinne
der Einhaltung der durch das spezifische Gewicht des Schwimmers vorgegebenen Trennliiiie
des Austraggutes eingestellt wird.
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Als Geber eignen sich insbesondere Drehfeldgeber, deren Läufer mit
dem Schwimmer bzw. mit dem Austragorgan gekuppelt sind. Für die Glättungsanordnung
kann
ein Verstärker mit Rückführung vorgesehen werden, wobei die Rückführung so beschaltet
ist, daß sie eine starke Glättung des Eingangssign,als des Verstärkers bewirkt.
Hierdurch wird dem Servomotor eine Steuerspannung zugeführt, die praktisch dem Mittelwert
der Schwin:unerstellung proportional ist. Ohne ein derartiges Glättungsglied folgt
das Austragorgan auch den einzelnen Hubbewegungen des Gutes.
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Zur näheren Erläuterung wird auf die Zeichnung verwiesen; sie zeigt
- in schematischer Derstellung - ein Schaltbild der neuen Steuereinrichtung.
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Der Setzgutträger 1 ist mit Öffnungen 3 versehen, durch
die das im Setzfaß befindliche Wasser hindurchströmen kann. In bekannter Weise wird
durch Kolben oder Druckluft das im Setzfaß befindliche Wasser in periodische Bewegungen
versetzt. Diese Bewegungen verursachen, indem das Wasser durch die öffnungen.
3 im Setzgutträger 1 hindurchströmt, periodische, stoßartige Hubbewegungen
des auf dem Setzgutträger 1 lagernden Minerals 2. Die Hubbewegungen verursachen
gleichzeitig eine Fortbewegung des Minerals 2 in horizontaler Richtung längs des
Setzgutträgers 1 und eine Trennung des Minerals 2 nach spezifischem Gewicht.
Es setzt sich somit das spezifisch schwerere Gut nach unten ab. Der Schwimmer 4,
dessen spezifisches Gewicht zwischen dem zweier vorgegebener Gewichtsbereiche des
Austraggutes 2 liegt, ist mit dem Läufer 5 a eines induktiven
Gebers 5 (Drehfeldgebers) mechanisch gekuppelt, d. h.. jede Verstellung
des Schwimmers in seiner Höhe verdreht den Läufer des induktiven Gebers
5
um einen der Höhenverstellung entsprechenden Winkelweg. Die Ständerwicklung
5b (Erregerwicklung) des Gebers 5 ist an eine nicht dargestellte Wechselstromquelle
angeschlossen. Im Zuge des Setzgutträgers 1 ist ein Austragschieber
6 vorgesehen, der quer zur Fortbewegungsrichtung des Austraggutes angeordnet
ist. Der Abstand der Unterkante des Austragschiebers 6 zum Setzgutträger
1 ist einstellbar, so daß durch den Spalt zwischen der Unterkante des Austragschiebers
6 und dem Setzgutträger 1 nur Mineral ausgetragen wird, das dem gleichen
spezifischen Gewichtsbereich zugeordnet ist.
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Das nicht diesem spezifischen Gewichtsbereich angehörende leichtere
Mineral. wird oberhalb des Austragschiebers 6 ausgetragen.
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Zur Einstellung des Spaltes zwischen der Unterkante des Austragschiebers
6 und dem Setzgutträger 1 ist ein Gestänge 7 und gegebenenfalls
ein Getriebe 8 mit einem Servornotor 9 gekuppelt. Ferner ist mit dem
Gestänge 7 der Läufer 10 a eines zweiten induktiven Gebers
10 (Drehfeldgebers) mechanisch verbunden, so daß jeder Stellung des Austragschiebers
6 eine bestimmte Winkellage des Läufers 10 a
des Gebers
10 entspricht. Die Ständerwicklungen mit um 90' el. versetzten Teilwicklungen
10 b, 10 c des Gebers 10 sind an den Eingang einer phasenselektiven
Gleichrichtexanordnung 11 angeschlossen. In Reihe mit der phasenselektiven
Gleichrichteranordnung 11 ist der Eingang eines Verstärkers 12 geschaltet,
dessen Ausgang seinerseits an den Eingang eines Reglers 1.3 angeschlossen
ist. Der Verstärker 12 enthält einen Rückführkreis, bestehend aus der Parallelschaltung
eines Kondensators 14 mit einem ohmschen Widerstand 15. Hierdurch wird am
Ausgang des Verstärkers 12 ein dem Mittelwert des Eingangssignals entsprechendes
Ausgangssignal erzeugt. An den Regler 13 ist über die Leiter 16 und
17 der Servomotor 9 angeschlossen. Die Wirkungsweise der neuen Steuereinrichtung
ist folgende: Bewegt sich bei unterschiedlicher Gutzusammensetzung der Schwimmer
4 auf und ab, so ändert sich damit die Winkellage des Läufers 5
a im Geber 5 zu einer Bezugsachse. Die an der Läuferwicklung des Gebers
5 anstehende Spannung ändert sich abhängig von der Verstellung des Läufers.
Diese Spannung liegt gleichzeitig am Läufer 10 a des Drehfeldgebers
10. Die von diesem Läufer in die Ständerwicklung 10 c,
10 b des Drehfeldgebers 10 induzierte Spannung ist somit proportional
der Differenz zwischen der Schwimmerstellung und der Austragschieberstellung. Die
Differenzspannung wird der phasenselektiven Gleichrichteranordnung 11 zugeführt.
Die Ausgangsspannung der Gleichrichteranordnung 11 ändert sich zeitlich entsprechend
der Differenzänderung zwischen Schwimmerstellung und AustragschiebersteRung.
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Im Verstärker 12 wird das Ausgangssignal der Gleichrichteranordnung
1.1 verstärkt und mit Hilfe der Rückführung 14 und 15 stark geglättet,
so daß praktisch am Regler 13 der Mittelwert der Differenz zwischen Schwimmerstellung
und Austragschieberstellung ansteht. In Abhängigkeit von diesem Wert steuert der
Regler den Servomotor 9 aus, der seinerseits über das Getriebe
8 und das Gestänge 7 den Austragschieber im Sinne einer Differenz
Null zwischen Schwimmerstellung und Austragschieberstellung einstellt. Zugleich
wird damit der Läufer 10a des Gebers 10 nachgeführt, so daß der Servomotor
9
bis zu einer erneuten Änderung des Mittelwertes der Schwimmerstellung kein
weiteres Signal zur Änderung seiner eingenommenen Lage erhält.
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Werden die Bewegungen des Wassers im Setzfaß und damit mittelbar die
Hubbewegungen des Austraggutes - wie im Ausführungsbeispiel angenommen
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durch Druckluft hervorgerufen, so kann der Drehfeldgeber 5 mit einem
weiteren Drehfeldgeber mechanisch verbunden sein, der seinerseits über einen zweiten
elektrischen Teil der beschriebenen Art ein Ventil für die Steuerung der Druckluft
derart beeinflußt, daß bei steigender Menge an spezifisch schwerem Gut die Intensität
der Druckluft erhöht. Dadurch entsteht insbesondere eine, Beschleunigung der Fortbewegung
des Gutes 2 längs des Setzgutträgers 1.
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In entsprechender Weise ist es auch möglich, einen weiteren Drehfeldgeber
über einen weiteren elektrischen Teil mit der Regelung der Frecluenz der Bewegungen
des Wassers im Setzfaß zu verbinden.
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Werden die Hubbewegungen durch andere Kräfte als Druckluft hervorgerufen,
so wird der zusätzliche Drehfeldgeber mit der dann vorhandenen Vorrichtung zur Einstellung
der Hubhöhe mechanisch und elektrisch über die Servoeinrichtung zur Einstellung
der Hubhöhe gekuppelt.
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Für die im Ausführungsbeispiel verwendeten Drehfeldgeber können auch
andere induktive Geber verwendet werden.