Einrichtung für die Steuerung und Überwachung der Geschwindigkeit von elektrisch angetriebenen Fördermaschinen Zur Steuerung von Fördermasehinen mit Antrieb durch Gleiehstrommotor in Leonard- sehaltung wird ini allgemeinen ein Steuer liebel benützt, der ein Potentiometer verstellt und die Erregung des Generators ändert.
Die ser Steuerhebel steht in meehaniselier Verbin dung mit. Kurven, welche durch einen von der Fördermaschine angetriebenen Teufen-- zeiger bewe < -t werden.
Bei Beginn des Zuges %vird die \tenerhebelauslage durch eine An- fahrLurve wegabhängig begrenzt, um die Be- selileuni,1-un"r und damit den Anfahrstrom in rulüssigen Grenzen zu halten.
Gegen Ende des Zuges wird der Steuerhebel dureli eine Ver- zöl.;erungskurve in die Mittellage zurück- lebracht. Ini Vei@bindun-sgestän \re zwischen >#teuerliebel und Kurvenapparat ist eine Zwi- @ehenfeder eingeschaltet,
um gegen die -W ir- lcung des Rüekstellgestänges noch eine Steuer- hebelbewegung ausführen zu können, welche zum zielgenauen Anhalten der Förderkörbe erforderlich ist.
Ab \-g-esehen davon, da.ss dureli Zusaniniendrüeken der Feder beim Anfahren finit lla.Yimallast das Entstehen eines unzu lässigen Anfahrstronies möglich ist, erfordert eine solche Steuerung eine grosse Aufmerk- sainkeit und Cresehickliehkeit von Seiten des Jlasehinenführers,
um ein maximales Förder- lirogi-anini einzuhalten.
Ein Zweck der Erfindung ist daher, die \,oni Maschinenführer auszuführenden Steuer- hebelbewegungen so einfach als möglich zu gestalten, um bei geringster geistiger und kör perlicher Beanspruchung ein maximales För derprogramm in Verbindung mit einer Ge nauigkeitsschaltung zu erhalten.
v Bei der Anwendung einer sehr rasch und genau wirkenden Steuerung, insbesondere in Verbindung mit der lastabhängigen elektri schen Retardierung, die sehr- rasche Verzöge rungen ermöglicht, ist aber meistens eine Schutzeinrichtung zur Kontrolle der Ge schwindigkeit erforderlich, um ein betriebs sicheres Arbeiten der Fördermaschine zu ge währleisten.
Es ist daher ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung, die gleichen Mit tel, die für die Steuerung .der Geschwindig keit der Fördermaschine in Frage kommen, mich in Zusammenhang mit einer Über wachungseinrichtung anzuwenden, wodurch sich sehr wesentliche betriebliche und fabri- katorisclie Vorteile ergeben.
Gegenstand der Erfindung ist somit eine Einrichtung für die Steuerung und Über wachung- der Geschwindigkeit von elektrisch angetriebenen Fördermaschinen, die gemäss der Erfindung darin besteht, dass zwei Wi derstandseinrichtungen mit auf einer Schiene gleitenden Kontaktbürsten vorgesehen sind, deren zwischen den Polen eines Hilfsnetzes mit konstanter Span- ning liegen, wobei die das St.euerpotentio- meter bzw.
das fiberwachungsgerät speisende Bürste vom Teufenzeiger aus über eine Kur- v ensclieibe kraftschlüssig und wegabhängig mit. konstanter Bürstengeschwindigkeit. ange trieben wird.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs gegenstandes ist in der Zeichnung dargestellt. Fig. 1 zeigt schematisch die Vorrichtung für die Drehzahlsteuerung einer Gleichstrom- fördeiTnasehine, Fig: ? ebenfalls schematisch die Vorrichtung zur Geschwindigkeitsüber wachung und Fig. 3 in graphischer Darstel lung den Verlauf der Geschwindigkeit (F# in Abhängigkeit vom Weg (S) im Schacht nach Kurve (I) beim bisherigen und nach. Kurve (II) bei erfindungsgemässem Antrieb.
Es bedeutet 1 der Fördermotor, der in L eonardschaltung durch den Steuergenerator \? gespeist wird, wobei dieser letztere durch den separaten Generator 3 erregt wird. Die Erregerwicklung dieses Erregers 3 liegt an den Klemmen des Steuerpotentiometers .1, das vom Steuerhebel 5 betätigt wird. 6 ist ein Einstellwiderstand und 7 ein zusätzlicher Wi derstand zur Verringerung der vollen Ge schwindigkeit bei maximaler Steuerhebel auslage, z. B. für Personentransport durch Öffnen des Seilfahrtschalters B.
Abweichend von den üblichen Anordnungen, bei welchen der Steuerwiderstand -I mit dem Zusatz widerstand 7 direkt. am Hilfsnetz 9 liegt, ist das eine Ende des Steuerwiderstandes 4 an die Schiene 10 eines Kontaktapparates ange schlossen, dessen Regulierwiderstand 11 in Reihenschaltung mit einem Zusatzwiderstand 13 zwischen den Polen des Hilfsnetzes 9 liegt. Die auf der Schiene 10 des Kontaktapparates gleitende Bürste 12 wird in kraftschlüssiger Verbindung vom nichtdargestellten Teufen zeiger aus betätigt. Dadurch wird das Steuer potentionieter 4 mit einer von der Bürstenstel lung abhängigen veränderlichen Spannung gespeist.
Bei vollausgelegtem Steuerhebel ö diktiert. daher die Bürstensteuerung die För dermotordrehzahl. Die Bürste 12 wird vermit tels eines Getriebes und einer besonderen Kurvenscheibe von einer Stange des Teufen- zeigers ans angetrieben. Diese Kurvenscheibe ist so ausgebildet, dass sich die Bürste bei konstanter Beschleunigung und Verzögerung der Förderniasehine mit gleichbleibender Cre- sehwindigkeit über die Kontakte des Regu lierwiderstandes 11 bewegt.
Infolge der voll ständig- kraftsclilüssi-en und wegabhängigen Verbindung schreibt daher bei gleichbleiben der Steuerhebelstellung der Bürstenlauf der Maschine eine konstante Verzögerung vor. Infolgedessen ergibt sieh zwangläufig bei die sem Kurvenantrieb eine lineare Abstufung des Widerstandes 11, bezogen auf die Ge schwindigkeit. Der Widerstand kann daher unabhängig von den Charakteristiken der jeweiligen :Maschinen immer genau gleich ausgeführt werden, was aus fabrikatorischen und Betriebsgründen sehr wichtig ist.
Falls erwünselit, kann die Bürste 12 auch vom Teufenzeigerantrieb aus betätigt werden.
Vor Beginn der Anfahrt befindet sich die Bürste 12 in der Stellung- ,l. Das Steuer- potentiome_t.er -1 erhält eine Spannung, welche dem Verhältnis des 1V iderstands"vertez: vom Vorseha.ltwiderstand (13) ;
Vorschalt- und Re- g@eIwi:derstand (13 +:11) entspricht. Wegen dieser kleinen Speisespannung kann daher der Steuerhebel 5 sofort. voll aus--eleg4 werden, ohne dass eine zu grosse Beschleunigung beim Anfahren mit Hängelast entsteht. Die Ma schine kommt frühestens auf volle Gesehwin- digkei.t, wenn die Bürste in die andere End stellung D gelangt.
Die Verzögerung der 31a- Z, setzt sofort ein, sobald die Bürste 1? durch den Teufenzeiger aus der Endstellung D gegen A zurüekbeweg t wird. Diese soge- nannte elektrische Retardieiung, bei in voller Auslage g-elassenein Steuerhebel, soll möglichst lange andauern, da der Bürstenlauf eine li neare Abnahme der Geschwindigkeit, bezogen auf die Zeit, gewährleistet.
Erst. bei kleiner Geschwindigkeit wird der Steuerhebel (me- clianisehe Retarclierung) ziirüek-enomnien. Bei Gefä.ssfördermaschinen mit stets gleichbleiben der Last kann bis auf die Einfahrt sehwin- digkeit, das heisst entsprechend der Endstel- lung A. der Bürste 12, elektriseli retardiert werden.
In Verbindung- mit. einer Strom- begTenzungseinriehtung werden daher die Steuerliebelbewegungen am Anfang und Ende eines Zuges äusserst einfach, die Steuerung besitzt den Charakter einer lialbautoinati- schen Steuerung.
Die Grösse des Vorschaltwiderstandes 13 iiii Verhältnis zum Regulierwiderstand 11 be stimmt die minimale Geschwindigkeit, welehe durch die elektrische. Retardierung allein er reieht wird. Bei vollautomatischen Masehinen wird 13 sehr klein gewählt, um die sehr ge ringe Einfahrgesehwindigkeit zit erhalten, welche zum selbsttätigen und genauen Anhal ten der Fördergefässe oder Förderkörbe nötig ist.
Da die Fördermaschine infolge der weg abhängigen und kraftschlüssigen Bürsten betätigung- immer uni gleielien Wegpunkt, auf die Einfahrgeschwindigkeit kommt, so kann der Fahrweg mit, dieser Gesehw indigkeit un- iibhä.ngig von Grösse und Riehtung der Last sehr kurz gehalten werden, was eine sehr we sentliche Zeitersparnis bedeutet. Voraus setzung hierfür ist lediglich die Verbindung mit einer sehr rasch und genau wirkenden Steuerung.
Bei der vollautomatischen Steue rung handelt es sieh um eine rein elektrisehe Verzögerung von der vollen Geschwindigkeit @,uf eine sehr kleine Einfahrgeschwindigkeit, worauf das Anhalten durch Auflegen der mechanischen Bremse erfolgt. Soll mit einer grösseren Spannung angefahren werden, als der Einfahrgeschwindigkeit entspricht, so wird beim Anfahren die teilweise fiberbrüekung des Vorsehaltwiderstandes 13, welche durch < las Sehütz 1-1 während der Verzögerungs periode bewirkt wird, selbsttätig aufgehoben.
Wird die Maschine im normalen Förder betrieb sehr rasch verzögert, um eine maxi male Produktion zu erhalten, so ergibt sich bei Einhängelast ein unzulässiger Brems strom, wenn die Maschine aus derselben maximalen Gesehw indigkeit heraus gleich sehnen verzögert werden würde. Um den Bremsstrom auf einen zulässigen Wert herabzusetzen, muss entweder die maximale ( -Ir 'eseliwindigk-eit beim Einhängen entspre chend verringert. oder der Verzögerungsweg bei gleicher maximaler Geschwindigkeit ent sprechend vergrössert, werden.
Beim Beschrei ten des letzteren -#Veges ist man nicht auf die Aufmerksamkeit des Bedienungspersonals an- gewiesen. Die lastabhängige Veränderung des Verzögerungsweges kann bei der vorge sehenen Schaltung auf sehr einfache: Weise verwirklicht werden.
Zu diesem Zweck wird der Teil BD des Rebaulierwiderstandes 11 unter den Einfluss eines Einstellorgans 15 ge- bra,eht, dessen Erregerspule 16 von einem Shunt 17 im Leonardkreis oder von einer Hilfspolwicklung des Fördermotors 1 gespeist wird. Je nach Grösse und Richtung des Leonardstromes verändert sich die Stellung C des Einstellorgans 15, und es wird dadurch ein verschieden grosser Teil<I>CD</I> des Wider standes 11 überbrückt.
Beim Lauf der Bürste 12 von D nach A setzt somit die Verzögerung erst. ein, wenn die Bürste auf die Stellung C angelangt ist, die durch den Wälzsektor des Einstellorgans 15 bestimmt wird. Da die ein zelnen Widerstandsstufen zwischen C und D nicht kurzgeschlossen sind, so würde auf die sem Bürstenweg ein vorübergehender Ge schwindigkeitsabfall auftreten. Dies wird durch die beiden Vorschaltwiderstände <B>18</B> und 19 vermieden, deren Grösse in einem be stimmten Verhältnis zueinander stehen muss. Trotz der verschiedenen Retardierwege bleibt die jeweils eintretende Verzögerung konstant wegen des Spezialantriebes der Bürste 12.
Durch ein weiteres Schütz 20, das während der Anfahrperiode betätigt wird, kann ein Teil .des Regulierwiderstandes 11 überbrückt werden, wodurch der minimal mögliche An- fahrweg gegenüber dem Verzögerungsweg herabgesetzt und somit die Zugdauer verrin gert wird.
Die beschriebene Einrichtung hat für die lastabhängige Einstellung des Retardieiveges noch folgenden Vorteil. Bei konstanter Ver zögerung ist der von den Förderkörben zu rückgelegte Weg eine quadratische Funktion der Zeit, gegenüber der linearen Funktion des Bürstenweges. Beträgt z. B. CA = 0,7 DA, so verhalten sich die Verzögerungswege der Förderkörbe wie (1 : 0,7) 2 = 2 : 1. Somit bleibt trotz des grossen Wegunterschiedes ztvischen Hänge- und Förderlast die Abstu fung auch beim normalen Betrieb, das heisst mit Förderlast, noch sehr fein.
Ferner ist es möglich, durch Begrenzen der maximalen Ausschläge des Einstellorgans 15 den Verzö gerungsbeginn für maximale Dänge- und För derlast. den Betriebsverhältnissen entspre chend anzupassen. In bestimmten Fällen wird ein Einstellorgan mit wenig Stufen, z. B. 1 bis 3, genügen, wofür dann Schütze verwend bar sind.
Bei Anwendung einer sehr rasch und genalt wirkenden Steuerung, insbesondere in Verbindung mit der lastabhängigen elektri schen Retardierung, sind, wie bereits erläu tert, sehr rasche Verzögeiuingen möglich. Hierbei erfolgt zweckmässigerweise der erste Teil der Verzögerung durch die elektrische Retardierung allein und erst von kleiner Ge schwindigkeit ab zusätzlich durch Zurück nahme des Steuerhebels von der Auslage in die Mittellage. Damit.
im Falle einer Störung an der elektrischen Retardierung die Ma schine in allen Fällen durch die Sicherheits bremse rechtzeitig zum Stillstand kommt, z. B. bei kleinem zulässigem Vbertreibweg, muss daher eine Vorrichtung vorhanden sein, wel- ehe den Gesehwindigkeitsverlaufwährend der Verzögerungsperiode überwacht. Es sind be reits überwaehungseinriehtu.ngen bekannt,
bei welchen die Sollgeschwindigkeit mit der Ist geschwindigkeit der Fördermaschine während der Verzögerungsperiode verglichen wird und sobald die Ist-eschwindi-_-zkeit über@viegt, die Sicherheitsbremse auslöst.
In der Fig. 2 ist die Vorrichtung für die Überwachung der Geschwindigkeit schema tisch gezeigt. Das eigentliche Überwaehungs- orga.n besteht beispielsweise aus einem Diffe rentialrelais 23 mit den zwei Magnetspulen 24, 25. Die 'Magnetspule 24 wird mit einer Spannung gespeist., die der Istgeschwindigkeit der Fördermaschine proportional ist und von einer mit. dem Fördermotor 1 mechanisch ge- kuppelten Tachodvnamo 22 geliefert wird.
Die andere Magnetspule 25 dagegen wird mit einer der Sollgeschwindigkeit der Förderma schine proportionalen Spannung erregt, die durch einen Kontaktapparatur 26 mit. einer Bürste 27 geliefert wird. Die durch die bei den Spannungen gebildeten Ströme durch- fliessen in ent@@e\,en gesetzter Richtung die Magnetspulen 2-I und '?5 des Diferential- relais 23.
Der Kontaktapparat '?6 entspricht demjenigen der GescliwindigkeitssteueiLnig @eniäss Fig. 7, und der Kurvenantrieb für die Betätigung der Bürste 27 ist in beiden Fällen genau gleich ausgebildet. Für die Darstellung der Sollspannum,, dient der Widerstand ?8, der an den beiden Polen des Hilfsnetzes 9 an- geschlossen ist.
Gleitet die vom Tenfenzeiger aus angetriebene Bürste '27 wiilirend der Ver zögerungsperiode von der Stellung B' nach A', so nimmt die durch die Steuerbürste in Fig. 1 diktierte Geschwindigkeit linear ab.
Da die zii überwaeliende Geschwindigkeits- kurve parallel zur Soll_geseliwincli-gkeitskurve verlaufen soll, nur etwas höher eingestellt, so ergibt sieh für den Widerstand '?8 ebenfalls eine lineare Abstufung-. Ein derartig- ausge bildeter Widerstand ist daher für jede lIa- .sehine,
unabhängig von der jeweiligen Maxi malen @esehwindi@@keit, verwendbar. Die kleinste zu kontrollierende Geschwindigkeit wird durch die Grösse des Vorselialtwider- standes 30 bestimmt.
Wird in Verbindung mit dei lasta.bliä,ngi- C"en V erzögei@un:seini-iclitun##- auch eine last- abhäno,i-,e Creseliwincli@l;eitsüberivaeliung- be nötigt, z.
B. für das Einhängen von prossen Lasten mit voller GeschwindiAeit, so kann dies, wie bereits bekannt ist, durch ein Ein st.ellorgan 35 geschehen, welches einen 7wi- sehen Kontaktschiene 26 und lIagnetspule 25 liegenden Regulierwiderstand 31 unter Ein- ivirkung der vom @lnmt 40 im Leonardkreis Oespeisten Wieklurig- -11 lastabhängig einstellt.
Infolge des Kui-venanti-iebes ist die Abstufung des Regulierwiderstandes 31 ebenfalls linear. Ausserdem ergibt sieh ein Verhältnis von nur 7 :<B>0,7</B> zwischen Summenwiderstand 31 = 28 zum Widerstand 28 bei einem Verhältnis der Retardiei@we"-e von 2 : 1 zwischen Hängen und Fördern, was die Ausbildung des Einstell organs erleichtert.
In Verbindung mit letz terem wird zweekmä.ssigerweise ein zweiteili ger Widerstand verwendet mit den Wider standsteilen 33 in Reihe lind 34 parallel zum Regulierwiderstand 31. Durch die Grösse von a wird der Beginn der überwa.ehung bei der normalen Förderlast, durch 34 jener beim Einhängen der maximalen Last festgelegt.
llit der beschriebenen Schaltung können daher alle vorkommenden Betriebsverhältnisse für die Überwachung berücksichtigt werden.
Für die Steuerung der Geschwindigkeit der @ärdermasehine und für die Gesehwindig- keitsüberwvaehung können somit zwei gleiche Kontaktapparate vorgesehen werden, wie dies in den Pig. 1 und ? dargestellt ist, wodurch sieh ein wesentlicher fa.brikatorischer Vorteil ergibt. Diese beiden Kontaktapparate können < entweder durch einen gemeinsamen Antrieb betätigt werden, oder, falls es erwünscht ist, können auch getrennte Antriebe vorgesehen -erden.
Schliesslich ist noch in Fi;w. 3 die Wirkung der besonderen Kurvenscheibe für die Betäti- gnrig des Kontaktapparates für die Steuerun- bzw. fiberwaehung der Fördermasehinen- gesehwindigkeit gra.phiseh dargestellt. Die Kurve I zeigt.
bei konstanter V er7ögerLing den Verlauf der Geschwindigkeit (V) in Abhän gigkeit vom Weg (S) im Schacht, wie dies beim bisherigen linearen Antrieb üblich war.. Wiirde die Bürste des Kontaktapparates auf diese Weise vom Teufenzeiger angetrieben, so würden zwischen den einzelnen Kontakten die Geschwindigkeitsstufen x auftreten, das heisst.
kleine Stufen a.rn Beginn der Verzöge rung und sehr grosse am Ende der Verzöge rung, was nur durch eine entsprechende Ab stufung des Re,-ulierwiderstandes des Kon- taktapparates aus.eglielren werden, könnte. Die Kurvenscheibe für den Antrieb der Bürste ist. so ausgebildet, dass der Geschwin digkeitsverlauf gemäss Kurve II linear ist, so dass sich über dem ganzen Geschwindig keitsbereich die gleichen Gesehwindigkeits- stufen ;y ergeben.
Dadurch wird die Einstel- lnng der Steuerung bzw. ('berwvaehu,irg ganz wesentlich erleichtert.
Die Einrichtung nach der Erfindung wurde im Zusammenhang mit der Steuerung auf einer mit Gleichstrommotor in Leonard- schaltung angetriebenen Fördermaschine be schrieben. Diese Einrichtung kann jedoch ohne weiteres sinngemäss auch für Förder- maschinen mit Antrieb durch über Strom richter gespeiste Gleichstrommotoren als a.ueh für Antriebe mittels Induktionsmotor mit Gleichstrombremsung zur Anwendung kommen.