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Selbsttätig wirkende Regelungseinrichtung an Walzenpaaren. Walzenpaare
werden bekanntlich seit langem in den verschiedensten Gebieten der Technik am gewendet.
Die in Walzenstühlen verwendeten Walzenpaare werden zur Erreichung des gewünschten
Zieles entgegengesetzt mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten bewegt. Derartige
Walzenstühle findet man insbesondere in Müllereibetrieben, sie werden aber auch
mit ähnlicher Wirkungsweise zur Vermahlung und Zerkleinerung anderer Stoffe, wie
Holz, Mineralien u. dgl., angewendet.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen derartigen Walzenstuhl, insbesondere
zur Vermahlung von Getreide, und betrifft eine automatische Regeleinrichtung, welche
selbsttätig die Einstellung jener Faktoren besorgt, deren Beziehung zueinander für
bestimmte Werte ein Maximum des gewünschten Effektes bewirkt. In Erkenntnis der
Tatsache, daß die früher übliche empirische Einstellung der Walzenstühle, welche
lediglich auf der Erfahrung und dem Gefühl des Bedienungspersonals basierte, einerseits
wirtschaftlich unrentabel ist und zum anderen auch bei größter Erfahrung stets unterschiedliche
Ergebnisse hinsichtlich der Güte des entstandenen Produktes zeitigt, sind - Untersuchungen
vorgenommen, worden, durch welche sich Beziehungen zwischen den einzelnen variablen
und den daraus resultierenden Ergebnissen haben finden lassen. Auf Grund dieser
Untersuchungen sind Walzenstühle entwickelt worden, bei denen eine Regelung und
Überwachung durch besondere Vorrichtungen möglich wurde. Dabei handelt es sich beispielsweise
um die stufenlos regelbare Drehzahl der beiden verschieden laufenden Walzen, wobei
entweder' die eine von beiden Walzen stufenlos in
ihrer Drehzahl
geregelt wird oder aber auch beide Walzen zu gleicher Zeit. In diesen Fällen bleibt
aber die Differentialübersetzung, d. h. das Verhältnis der Drehzahlen beider Walzen,
infolge des zwischen beiden Walzen vorgesehenen Getriebes konstant. Das Ergebnis
des Arbeitsprozesses ist jedoch nicht allein von den Drehzahlen und den daraus resultierenden
relativen und absoluten Geschwindigkeiten abhängig, sondern unter anderem auch von
der Einstellung des Mahlspaltes, dessen Einstellung ebenfalls wieder eine große
Erfahrung voraussetzt und mit den bisherigen Vorrichtungen auf Grund der Untersuchungen
auf den betreffenden Wert eingestellt wird. Alle bisher bekannten Vorrichtungen
sind durch Meßeinrichtungen gekennzeichnet, nach denen die aus den Untersuchungen
oder Erfahrungen bekanntgewordenen Faktoren für die wirtschaftlichste Mahlwirkung
bei geringstem Kraftbedarf genau eingestellt werden.
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Alle diese Verfahren und Vorrichtungen haben sich jedoch als umständlich
und unübersichtlich erwiesen, so daß sie sich in der Praxis nicht haben durchsetzen
können. Sie verlangen infolge der Notwendigkeit einer ständigen Nachregulierung
eine große Überwachung, falls man den gewünschten Effekt tatsächlich erzielen will.
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Die Erfindung beseitigt diese Übelstände und schafft einen Walzenstuhl,
bei welchem die auftretenden Leistungsschwankungen durch Leistungsausgleich der
langsamen und schnellen Walze automatisch geregelt werden. Es handelt sich demnach
hierbei erstmalig um einen Walzenstuhl, der nur durch Mahlgutveränderung oder fehlerhafte
Mahlspaltei-nstellung automatisch aus- und einrückt. Das Einstellen des Mahlspaltes
wird sehr erleichtert und bedarf nur noch einer Grundeinstellung. Damit wird bei
geringstem Leistungsbedarf eine gleichbleibende beste Qualität bei höchster Ausbeute
des Mahlgutes gewährleistet.
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Gemäß der Erfindung ist der Walzenstuhl mit einem Differentialantrieb,
der auf beide Walzen wirkt, ausgestattet. Es handelt sich um ein den Walzen vorgeschaltetes
Planetenumlaufgetriebe, das über einen Satz Planetenräder, die auf einem Steg gelagert
sind, als Drehzahlausgleichsgetriebe arbeitet. Die Konstruktion des Getriebes sichert
eine gleichbleibende, algebraische Summe der beiden Walzendrehzahlen. Dadurch wird
erreicht, daß der Drehzahlunterschied beider Walzen innerhalb bestimmter Grenzen
verändert werden kann und daß mit der Wahl der Gliederabmessung des Getriebes die
in den Gliedern wirkenden relativen Momentbeträge eindeutig bestimmt sind. Durch
die Anordnung eines Differentialgetriebes ist infolge der Wirkung des Planetenrades
eine vollautomatische Arbeitsweise gegegben, die das Einstellen und richtige Führen
der Walzenpaare sehr erleichtert. Dadurch wird das bisherige Totmahlen unterbunden
und die Passagenverschiebung stark herabgesetzt. Weiterhin ist gesichert, daß sich
in einem solchen Drehzahlsummengetriebe Drehmomentverschiebungen sofort in der Drehzahl
der Walzen auswirken und sich .daher die Leistungsregelung ohne Zwischenschaltung
irgendeines Regeltriebes einfach, beispielsweise durch Direktantrieb der Speisewalzen
von der langsam laufenden Walze, vollautomatisch ergibt.
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Weiterhin besteht die Möglichkeit, bei entsprechend anderer Wahl der
Glieder des Getriebes, beispielsweise der Planetenradwelle, eine Umkehrung der Wirkungsweise
zu erreichen. Damit wird man durch die vielseitigen Bauformen des Differentialgetriebes
als Umlaufgetriebe allen Anforderungen der selbsttätig wirkenden Regeleinrichtung
an Walzenpaaren in Ausführung mit eins- und zweistufigem Planetenrad gerecht, wodurch
erforderliche konstante Drehmomentverhältnisse genau vorausbestimmt und festgelegt
werden können.
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Die bisherigen automatischen Walzenstühle weisen nur eine selbsttätig
geregelte Mahlgutzufuhr auf, die ein Zurückstauen des Mahlgutes im Gesamtprozeß
verhindert und das selbsttätige Ein- und Ausrücken der Walzen einleitet. Diese unvollkommene
Regelung stört sehr. Der konstant gehaltene Mahlspalt muß die Leistungsschwankungen
aufnehmen, wodurch ein stets unterschiedlicher Mahleffekt hervorgerufen wird. Die
Arbeitsweise des Walzenstuhles gemäß der Erfindung kann deshalb mit Recht als vollautomatisch
bezeichnet werden.
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Aus Gründender Ersparnis kann ein Differentialgetriebe auch auf zwei
oder mehr Vorgelegewellen einwirken, wobei Walzen mit gleichen Drehmomentverhältnissen
mit diesen direkt oder übersetzt verbunden sind.
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Der geringe Raumbedarf des Differentialgetriebes läßt auch eine Unterbringung
im Innern der Walzen zu, so daß damit bei gleichem Raumbedarf eine größere Mahlleistung
unterzubringen ist.
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Durch die Erfindung wird infolge der höheren Eingangsdrehzahlen für
Transmission und Übertragungselemente wesentlich Material eingespart, ebenso durch
Wegfall von Servomotoren, Reglern und sonst erforderlichen stufenlosen Übersetzungsgetrieben.
Die Erfindung gewährleistet den geforderten ruhigen Lauf der Antriebe bei größter
langjähriger Betriebssicherheit, da der Differentialantrieb vollkommen geschlossen
in Öl läuft.
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Der Gegenstand der Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert.
Diese bezieht sich in der dargestelltem: Form insbesondere auf einen Walzenstuhl,
wie er in Getreidemühlen und ähnlichen Betreben Verwendung findet. Selbstverständlich
kann durch Übertragung des Erfindungsgedankens auf die speziellen; Bedingungen,
wie sie andere Walzenstühle erfordern, unter Beibehaltung des Erfindungsprinzips
die Konstruktion analog Anwendung finden. Zur Klarstellung der Erfindung sind im
folgenden insbesondere die Bedingungen, wiesle inMühlenbetrieben auftreten,berücksichtigt.
Es zeigt Abb. i eine Ausbildung des Differentials in Verbindung mit einem Walzenpaar,
Abb.
Q eine schematische Darstellung eines Walzenstuhles insbesondere für Getreidemühlen,
Abb. 3 in einem Realdiagramm die Differentialleistungen als Funktion der Differentialgeschwindigkeiten
In bekannter Weise sind die beiden Walzen i und 2 des Walzenstuhles. achsparallel
zueinander in Lagern 3 gelagert, wobei zur Veränderung des zwischen den Walzen;
liegenden Mahlspaltes 4 die eine Walze mit ihrem Lager radial verstellt werden kann.
Die Walzen drehen sich mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten (Drehzahlen),
wobei mit i die schnell laufende Schneidwalze und mit 2 die langsam laufende Walze
bezeichnet ist, welche das Korn zuführt und festhält. Die Walze i trägt auf ihrem
Achsschenkel den Differentialantrieb. Dieser kann an sich beliebig gestaltet sein,
und es kann hierfür prinzipiell jedes Differentialgetriebe Anwendung finden, dessen
Kennzeichen bekanntlich darin: besteht, daß das der Antriebswelle zugeführte Drehmoment
bei jeder Leistungsverteilung auf den beiden Abtriebswellen auf diese in einem voneinander
abhängigen Verhältnis übertragen wird. Nach dem dargestellten Beispiel besteht das
Differential aus einer Riemenscheibe 5, welcher die Antriebsleistung zugeführt wird
und die fest auf einem einen Innenzahnkranz 6 tragenden Gehäuse 7 verschraubt ist.
Auf dem Achsschenke18 der schnell drehenden Walze i ist das Innenzahnrad 9 fest
aufgekeilt und dient gleichzeitig als Lagerung für die Riemenscheibe 5. In dem Gehäuse
7 sind auf einem um den Achsschenkel 8 drehbar gelagerten Steg io die mit dem Zahnrad
9 und dem Zahnkranz 6 im Eingriff stehenden Planetenräder i i gelagert. Der zylindrische,
als Hohlwelle ausgebildete Teil des Steges io, der auf dem Achsschenkel 8 gelagert
ist, dient gleichzeitig als Lagerung für das mit der Riemenscheibe 5 fest verbundene
Gehäuse 7. Diese Hohlwelle trägt außerdem ein mit ihr fest verbundenes Kettenrad
12, von welchem eine zwangläufige Verbindung zu dem Achsschenkel 13 der Welle
2, beispielsweise über einen Kettenantrieb 14, hergestellt ist. Die Übertragung
auf diese langsam laufende Welle 2 ist dabei untersetzt. Auf dem freien Ende der
langsam laufenden Walze 2 ist eine Keilriemenscheibe angeordnet, die mittels Keilriemens
in bekannter Weise die über den Walzen i und 2 angeordneten Speisewalzen 16 und
17 antreibt. Über den beiden Speisewalzen sitzt ebenfalls in bekannter Anordnung
und Ausführung der automatisch regelbare Speiseschieber 18, der die Stärke des Mahlgutschleiers
festlegt. Ändert sich im Betrieb die Mahlwirkung oder die Stärke des Mahlschleiers,
so wirkt sich dieses sofort durch das Differentialgetriebe auf die Drehzahl der
Walze 2 und i aus. Es erfolgt durch den direkten Antrieb von der Walze 2 auf die
Speisewalzen 16 und 17 die Übertragung auf die Umdrehungszahlen der Speisewalzen.
Dadurch wird die Stärke des Mahlschleiers entgegengesetzt verändert, bis der Drehmomentausgleich
wieder stattgefunden hat.
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Die Wirkungsweise eines derartigen Walzenstuhles sei im folgenden
unter Berücksichtigung der besonderen Verhältnisse im Müllereibetrieb erläutert.
Nach den bereits bekanntgewordenen Untersuchungen, auf welchen auch die eingangs
genannten Vorrichtungen basieren, ergibt sich das beste Mahlergebnis dann, wenn
der Quotient
dem Maximalwert zustrebt. Infolge des Differentialgetriebes ist dieser Quotient
jedoch abhängig von dem Drehzahlverhältnis der beiden Walzen.
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Zu einem bestimmten Drehzahlverhältnis gehört also zwangläufig ein
bestimmtes Leistungsverhältniis beider Walzen, was sich als eine Eigenart des Planetenradgetriebes
nach folgender Beziehung ergibt: NL ^' MdL ' nL NS ^.
Mds ' ns
Da bei einem Differentialgetriebe mit einstufigem Planetenrad die Drehmomentverteilung
auf die Abtriebswellen gleichbleibend erfolgt, d. h. jede Abtriebswelle das halbe
Drehmoment der Antriebswelle erhält, ist das Verhältnis von Mds zu
MdL
konstant und nur von der Übersetzung zwischen dem Rad 12 und dem auf der Welle
13 der Walze 2 sitzenden Rad 14 abhängig. Diese Grundübersetzung des Standgetriebes,
d. h. die Übersetzung zwischen der einen Abtriebs.welle des Differentials und der
Walzenwelle der langsam laufenden Walze, wird vorher auf den günstigsten Wert eingeregelt.
Dieses Verhältnis von
ist laut dem Realdiagramm gemäß Abb. 3 das für den Mahlvorgang günstigste, da hierbei
für alle vorkommenden Betriebsfälle der Maximalpunkt der Kurven erreicht werden
kann. Der gewünschte Betriebspunkt, welcher sich in der Nähe des Maximalwertes der
betreffenden Kurve befindet, kann mit dem Getriebe auf einfachste Weise erreicht
werden, da alle Differentialgeschwindigkeiten durch Wechsel der Antriebsdrehzahl
eingestellt werden, bedingt durch die konstanten Drehmomentverhältnisse und den
formelmäßigen Zusammenhang der Leistung aus dem Drehmoment mal Drehzahl.
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Die Änderung der Differentialgeschwindigkeiten durch Änderung der
Antriebsdrehzahl
ergibt sich leicht aus dem Zusammenhang der Leistungsformel
Ändert sich nämlich die Drehzahl bei gleicher Antriebsleistung, so ändert sich auch
das Drehmoment und durch das konstante Drehmomentverhältnis auch die abgezweigten
Drehmomente, so daß sich die Drehzahlen danach automatisch einstellen.
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Auf Grund der gemachten Untersuchungen ist der Maximalpunkt für die
verschiedenen Betriebsfälle festgelegt, und bei gegebenem Übersetzungsverhältnis
wird der Betriebspunkt durch Festlegung der Antriebsdrehzahl bestimmt, wobei die
Eigenart des Getriebes diesen Betriebspunkt auch bei veränderten Verhältnissen einzuhalten
bestrebt ist, so daß stets die wirtschaftlichste Mahlwirkung erzielt wird.