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Anordnung zur selbsttätigen Füllungsüberwachung einer Zentrifuge mit
Hilfe einer drehzahlabhängigen Steuereinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf
eine Anordnung zur selbsttätigen Füllungsüberwachung einer Zentrifuge mit Hilfe
einer Steuereinrichtung, welche in Abhängigkeit von der Drehzahl, die durch das
laufende Einfüllen des Schleudergutes vom Füllbeginn bzw. vom Abschalten des Antriebmotors
an abnimmt, vor Erreichen des Füllungsendwertes eine Drosselung der Zufuhr des Schleudergutes
bewirkt.
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Zur selbsttätigen Steuerung des Arbeitsablaufes von im intermittierenden
Betrieb arbeitenden Zuckerzentrifugen werden drehzahlabhängige Steuerschaltungen
verwendet, für die meistens eine Anordnung gewählt wird, bei der die Drehzahl des
Antriebes mit Hilfe eines Tachodynamos als drehzahlabhängige Spannung wiedergegeben
wird, wobei dann in Abhängigkeit von den Spannungswerten jeweils die Folgestufe
des Arbeitsablaufes eingeschaltet wird. Es ist bekannt, den Füllvorgang ebenfalls
mit in die Steuerung einzubeziehen. Hierbei wird beim Erreichen einer vorgegebenen
Drehzahl der Füllvorgang ausgelöst und nach Erreichen eines einer voreingestellten,
wählbaren Drehzahl der Zentrifuge entsprechenden Ansprechwertes die Beendigung des
Füllens und der Beginn der Bearbeitung des Schleudergutes eingeleitet.
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Für die Drehzahlüberwachung dient bei den bekannten Anordnungen ein
Drehzahlmeßrelais, in dessen Meßkreis den unterschiedlichen Drehzahlen entsprechende
Widerstände mit unterschiedlichen Widerstandwerten einschaltbar sind. Unter Umständen
ist es zweckmäßig, den einen oder anderen Widerstand zur Anpassung an die jeweiligen
Verhältnisse veränderbar zu machen. Auf die vorbeschriebene Weise kann also bei
einer selbsttätigen Zentrifugensteuerung der Füllbeginn und das Füllende und damit
der Füllungsgrad bestimmt werden. Es hat sich aber gezeigt, daß der sogenannte »Nachlauf«
die Genauigkeit der an sich genau arbeitenden Meßanordnung erheblich herabsetzen,
kann. Mit »Nachlauf« wird der Füllmasseanteil bezeichnet, der während und nach dem
Schließvorgang des Füllmasseschiebers noch in die Schleudertrommel läuft, da der
Schließvorgang nicht beliebig schnell vor sich gehen kann. Der Nachlauf kann zwar
in groben Grenzen durch eine Vorabschaltung, d. h. durch entsprechende Voreinstellung
des Endwertes berücksichtigt werden, aber es hat sich gezeigt, daß diese Meßmethode
nur brauchbar ist, wenn sich die Füllbedingungen wenig ändern. Im anderen Fall und
insbesondere auch, wenn zur Erhöhung der Chargenzahl kürzere Füllzeiten durch große
Schieberöffnungen und schnelle Durchflußgeschwindigkeiten angestrebt werden, entspricht
diese Methode nicht mehr der gewünschten Genauigkeit. Bei einem anderen Verfahren
zur Bestimmung des Füllungsgrades beim Einfüllen des Schleudergutes in während des
Einfüllens das Gut bewegende, motorisch angetriebene Zuckerzentrifugen wird an der
vor Beginn des Einfüllens bereits mit normaler Betriebs-oder einer anderen festliegenden
Drehzahl angetriebenen Zentrifuge die durch das laufende Einfüllen des Schleudergutes
verursachte Abnahme der Drehzahl überwacht und diese als Maß für den Füllungszustand
angenommen.
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Außerdem ist eine durch einen Fühler betätigte Steuervorrichtung zum
Füllen einer Siebzentrifuge bekannt, bei der der durch den Füllring in der Siebtrommel
beeinflußte Fühler im Maß seiner fortschreitenden Verstellung ein Steuerorgan betätigt,
das seinerseits fortschreitend eine Schaltverrichtung für die Beschickungssperre
bewegt.
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Die beschriebenen Schwierigkeiten bei der Dosierung des Füllgutes
können nach der Erfindung dadurch beseitigt werden, daß ein Drehzahlmeßrelais verwendet
ist, dessen Meßkreis auf Meßpunkte einstellbare Widerstände, z. B. je einen Widerstand
für den Füllungsbeginn und für das Füllungsende, aufweist, wobei dem Widerstand
für das Füllungsende ein weiterer Widerstand für die Drosselung der Zufuhr der Füllmasse
zuschaltbar ist. In vorteilhafter Weise löst die Umschaltung der Teilbereiche ein
Kommando an die Beschickungsvorrichtung zur Änderung des Schleudergutstromes im
Sinne einer Feindosierung aus, wobei zur Anpasung des Umschaltpunktes an die sich
ändernden Füllbedingungen die Widerstände der Teilmeßbereiche einstellbar sind.
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Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, daß auch die Stärke des gedrosseltell
Stromes einstellbar ist, um Änderungen der Viskosität oder des Fülldruckes berücksichtigen
zu können. Darüber hinaus
kann das Meßverfahren noch in der Weise
erweitert werden, daß der als zusätzlicher Meßpunkt vorgesehene Umschaltpunkt in
mehrere Einzelpunkte unterteilt wird, wobei jeder Meßpunkt den Schieberschließvorgang
derart beeinflußt, daß ein annähernd kontinuierliches Schließen des Schiebers mit
gegebenenfalls veränderlicher Schließgeschwindigkeit eintritt.
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Mit der vorstehend angegebenen drehzahlabhängig beeinflußten Meßeinrichtung
ist der Grad der Füllung wesentlich genauer als bisher und ohne die meist verwendeten
mechanisch wirkenden Meßglieder einstellbar. Hierbei spielt die Viskosität des Füllgutes
keine Rolle. denn das Ende der Füllung ist nicht zeitabhängig gesteuert. sondern
es wird hierfür die Änderung der Bewegungsgröße der Schleudertrommel herangezogen.
Schließlich wird noch hervorgehoben, daß mit der Einrichtung nach der Erfindung
praktisch stetig bis zur Abschlußstellung des Schiebers gesteuert werden kann, sofern
die Zahl der Widerstandstufen im Meßkreis sowie die Zahl der den einzelnen Stufen
zugeordneten Schieberstellungen groß genug ist.
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Die Zeichnung gibt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
wieder, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Stromläufe einer
vollautomatischen Steuerung dargestellt sind.
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Mit 1 ist die Drehzahlmeßkombination bezeichnet, die über Leitungen
2 von einer in der Zeichnung nicht dargestellten Tachometermaschine gespeist wird,
welche mit der Schleudertrommel oder mit deren Antrieb gekuppelt ist und daher eine
der Drehzahl proportionale Spannung liefert. Da als Tachometermaschine eine Drehstrommaschine
Verwendung finden soll, ist eine Gleichrichteranordnung 3 vorgesehen. Von der drehzahlabhängigen
Spannung wird ein Drehzahlmeßrelais 4 gespeist, das einen Umschaltkontakt
5 aufweist. In dem Meßkreis des Relais 4 können mit Hilfe von Schaltkontakten zur
Erzielung der erforderlichen Drehzahlstufen verschiedene Widerstände eingeschaltet
werden. In der Zeichnung sind nur die Widerstände 6 für den Füllbeginn und die Widerstände
7 und 8 für das Füllende eingetragen. Zum Ablauf eines vollautomatischen Arbeitspieles
sind jedoch noch weitere Drehzahlstufen erforderlich, für die die benötigten Widerstände
und Schalteinrichtungen der besseren übersicht wegen in der Zeichnung nicht eingetragen
sind. Von dem Umschaltkontakt 5 des Drehzahlmeßrelais 4 werden zwei Hilfsschütze
9 und 10 gesteuert. Von diesen Schützen werden wieder Schütze 11 bis 17 gesteuert,
deren Arbeitsweise anschließend erläutert wird.
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Die Stellung der Schaltkontakte ist so gezeichnet, wie sie sich beim
Hochlaufen der Zentrifuge auf die Fülldrehzahl ergibt. Die hierfür erforderlichen
Anlaßschütze sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Das Hilfsschütz 9 liegt unter
den zuvor beschriebenen Voraussetzungen zwar an Spannung, jedoch werden hierbei
keine Schaltkommandos ausgelöst, da alle Stromkreise, in denen Kontakte dieses Schützes
liegen (in der Zeichnung die Kontakte 91 und 92), noch offen sind. Ist die durch
den Widerstand 6 einstellbare Fülldrehzahl - also die Drehzahl, bei der die Füllung
beginnt - erreicht, so spricht das Drehzahlmeßrelais 4 an und schaltet mit seinem
Umschaltkontakt 5 das Hilfsschütz 9 ab und das Hilfsschütz 10
ein. Dadurch
erhält das Schütz 11 über den Kontakt 101 des Hilfsschützes 10 Spannung,
das sich in der Folge über den Kontakt 113 selbst hält. Gleichzeitig wird durch
den Kontakt 111 des Schützes 11 derMeßkreis für die Fülldrehzahl geöffnet
und durch Schließen des Kontaktes 112 desselben Schützes der Meßkreis für
die Füllungsendwert-Vormessung, der die beiden Widerstände 7 und 8 in Reihe enthält,
eingeschaltet. Schließlich wird durch den Kontakt 114 des Schützes 11 der
Stromkreis für das Schütz 12 vorbereitet, das dem nächsten Meßpunkt zugeordnet
ist. Das Hilfsschütz 10 bleibt aber weiter angezogen, da der Wert der Widerstände
7 und 8 kleiner als der des Widerstandes 6 ist. Mit dem Ansprechen des Drehzahlmeßrelais
4 beim Erreichen der Fülldrehzahl ist auch der Antriebmotor vom Netz abgeschaltet
und der Füllmasseschieber geöffnet worden, was in der Zeichnung ebenfalls nicht
dargestellt ist.
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Die Drehzahl der Schleudertrommel nimmt nun durch das Einlaufen der
Füllmasse ab. Sobald die durch die Tachomaschinenspannung dargestellte Trommeldrehzahl
bis auf den durch die Widerstände 7 und 8 vorgegebenen Widerstandswert abgesunken
ist, kippt das Drehzahlmeßrelais 4 wieder in die Ruhelage zurück, so daß das Hilfsschütz
10 abfällt und das Hilfsschütz 9 wieder an Spannung gelegt wird. Über den nunmehr
geschlossenen Kontakt 91 vom Hilfsschütz 9 erhält das Schütz 12 Spannung, da ja
das Schütz 11 eingeschaltet geblieben ist. Das Schütz 12
hält sich
über seinen Arbeitskontakt 123 selbst. Beim Ansprechen des Schützes 12 wird durch
öffnen des Kontaktes 121 der Meßkreis mit den Widerständen 7 und 8 unterbrochen
und durch das anschließende Schließen des Kontaktes 122 der Widerstand 7 allein
in den Meßkreis eingeschaltet.
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Mit dem Umschalten der Widerstände wird über einen Kontakt 124 auch
das Schütz 13 an Spannung gelegt, das über ein Magnetventil den Schieber auf ein
vorbestimmtes Maß schließt, wodurch der Strom der Füllmasse gedrosselt wird. Außerdem
wird durch Schließen des Kontaktes 125 noch der Stromkreis des Schützes
14 für die nächste Messung vorbereitet.
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Da nun lediglich der Widerstand 7 im Meßkreis liegt, schaltet das
Meßrelais erneut in die Arbeitslage und legt das Hilfsschütz 1.0 w=ieder
an Spannung. Über den Kontakt 102 des Schützes wird nunmehr das Schütz 14 an Spannung
gelegt, welches sich in der Folge über den Kontakt 141 selbst hält. Hierbei wird
auch der Kontakt 142 geschlossen, der aber keinen Schaltvorgang auslöst, da der
Kontakt 92 des Hilfsschützes 9 noch offen ist. sondern es wird nur die nächste Messung
vorbereitet. Nach einem weiteren Drehzahlabfall auf Grund der gedrosselten Zufuhr
der Füllmasse wird der durch den Widerstand 7 vorgegebene Meßpunkt erreicht. Das
Relais 4 kommt wieder in seine Ruhelage, wirft das Hilfsschütz 10 ab und legt das
Schütz 9 an Spannung. Hierdurch wird der Kontakt 92 im Stromkreis des Schützes 15
geschlossen, welches nun über den Kontakt 142 Spannung erhält und einschaltet.
Es hält sich über den Kontakt 152 selbst. Durch öffnen der Kontakte 151 und
153
wird zum einen der gesamte Meßkreis geöffnet und zum anderen das teilweise
Schließen des Schiebers beendet. Weiter wird durch Schließen des Kontaktes 154 das
Ventil 16 an Spannung gelegt, welches den Schließvorgang des Füllmasseschiebers
vollendet. Über einen Kontakt 155 wird schließlich das Schütz 17 an Spannung gelegt,
womit der weitere Bewegungsablauf der Zentrifuge eingeleitet wird, für den die notwendigen
Schaltelemente in der Zeichnung jedoch nicht dargestellt sind.
Es
können jedoch an Stelle von nur einer Drosselstufe auch deren: mehrere verwendet
werden, so daß bei ausreichender Feinstufigkeit der Schalteinrichtung eine praktisch
stetige Abnahme des Füllstromes erreichbar ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur bei einer Füllmethode
mit abfallender, sondern auch bei einer solchen mit gleichbleibender oder ansteigender
Fülldrehzahl verwendbar.