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Mehrmotorenantrieb für Formstraßen zum Herstellen von Hartfaserplatten
nach dem Trockenverfahren Für die Erzeugung von Hartfaserplatten führt sich in letzter
Zeit das sogenannte Trockenverfahren ein, bei dem der Holzrohstoff mechanisch zerfasert,
mit Kunststoffleim vermischt und auf einem Formband durch einen Luftstrom niedergeschlagen
wird. Das dabei entstehende filzartige Zwischenprodukt läuft dann über Verdichtungsbänder,
Schneideinrichtungen und Transportbänder zur Presse.
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Bei den bisher bekannten Anlagen dieser Art hat man die Regelmethoden
des Naßverfahrens übernommen und jedem Einzelantrieb einen eigenen Geschwindigkeitsregler
zugeordnet. Es entstehen dabei Regelantriebe, die den Papiermaschinenantrieben vergleichbar
sind und einen hohen Aufwand erfordern.
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Nähere Untersuchungen haben nun gezeigt, daß die Einzelantriebe einer
Formstraße funktionsmäßig in mindestens zwei Gruppen eingeteilt werden können, wobei
innerhalb der Gruppen alle Antriebe mit gleicher Geschwindigkeit laufen können.
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Verwendet man hierbei Einzelantriebe, so müssen diese aus technologischen
Gründen im -relativen-Gleichlauf gehalten werden. Zu diesem Zweck ist eine Vielzahl
von Schaltungen bekannt. So hat man z. B. bei den bisher bekannten Anlagen dieser
Art auf dem vorliegenden Gebiet die Regelmethoden des Naßverfahrens übernommen und
jedem Einzelantrieb einen eigenen Geschwindigkeitsregler zugeordnet. Es entstehen
dadurch Regelantriebe, die den Papiermaschinenantrieben vergleichbar sind und einen
relativ hohen Aufwand erfordern.
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Es sind ferner Gleichlaufregelungen für Mehrmotorenantriebe bekannt,
bei denen zwei aufeinanderfolgende Gleichstrommaschinen jeweils zur Messung des
Gleichlaufes mit Drehmeldern gekuppelt sind und die Drehmelder ihrerseits über einen
Differentialdrehmelder elektrisch miteinander verbunden sind. Bei einer Störung
des Gleichlaufes verstellt der Differentialdrehmelder einen Widerstand, der seinerseits
die Aufteilung einer Gesamtspannung auf die in Reihe geschalteten Erregerwicklungen
beider Maschinen derart steuert, daß der relative Gleichlauf beider Maschinen erhalten
bleibt (USA.-Patentschrift 2 885 616).
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Zum Belastungsausgleich zweier in Reihe geschalteter Gleichstrommaschinen
ist es außerdem bereits bekannt, mit jeder der Gleichstrommaschinen eine Asynchronmaschine
zu kuppeln und diese zu einer elektrischen Welle zusammenzuschalten (Siemens-Zeitschrift,
1927, S. 604).
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Es ist weiterhin eine Gleichlaufregelung für Asynchronmotoren bekannt,
bei der die Rotoren von Maschinen verschiedener Bearbeitungsgruppen elektrisch über
einen Frequenzwandler miteinander gekuppelt sind. Durch entsprechende Regelung des
Frequenzwandlers läßt sich eine bestimmte Geschwindigkeitsrelation zwischen den
einzelnen Antrieben aufrechterhalten (deutsche Patentschrift 954 268).
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Bekannt ist es ferner, daß ein induktives Gebersystem bei geeigneter
Bemessung mit beliebig vielen Empfängern gekuppelt werden kann (deutsche Patentschrift
93 912).
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Es ist weiterhin bekannt, auf der Welle eines geregelten Gleichstrommotors
mit der Wicklung verbundene Schleifringe vorzusehen und die an den Schleifringen
abgenommene Wechselspannung als Speisespannung für im Gleichlauf zu haltende Synchronmotoren
zu verwenden. Da die Frequenz der Schleifringspannung der Drehzahl des Gleichstrommotors
proportional ist, herrscht auch stets relativer Gleichlauf zwischen Gleichstrommotor
und den einzelnen Synchronmaschinen. Der Gleichstrommotor kann dabei gleichzeitig
noch, außer als Spannungserzeuger, zum Antrieb eines bestimmten Maschinenteils benutzt
werden (USA.-Patentschrift 2182 630).
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Es ist ferner bei Mehrmotorenantrieben bekannt, den Geschwindigkeits-Istwert
jedes Motors als Bezugswert für den Geschwindigkeitsregler des nachfolgenden Motors
zu benutzen (deutsche Patente 488 878, 671673).
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Bei Mehrmotorenantrieben ist es außerdem bekannt, zur Speisung der
Gleichstrommaschinen einen Hauptgenerator und einen geregelten Zusatzgenerator in
Reihe zu schalten (deutsche Auslegeschrift 1040 662).
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Es ist weiterhin bei Leonhard-Generatoren bekannt, zwei Feldwicklungen
vorzusehen, von denen
die eine zur Einstellung der Grunderregung
dient, während die andere von einem Regelverstärker aus gesteuert wird.
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Weiterhin ist eine Antriebseinrichtung für eine Spinnmaschine bekannt,
bei der ein Drehstrommotor zwei Leonhard-Generatoren antreibt, die ihrerseits jeweils
einen aus Gleichstrommotor und Synchrongenerator bestehenden Frequenzumformer speisen.
An dem einen Frequenzumformer sind die Spinnpumpenmotoren, an dem anderen Frequenzumformer
die Galetten- und Reibwalzenmotoren angeschlossen. Die Drehzahl des Frequenzumformers
wird überwacht und jeweils dem Feldregler des betreffenden Leonard-Generators als
Steuergröße zugeführt (VDE-Fachberichte, 18. Band, 1954).
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Bemerkt sei auch noch, daß es auf dem Gebiet der elektrischen Gleichlaufregelung
mit Hilfe von elektrischen Wellen bekannt ist, Asynchronmaschinen unterschiedlicher
Leistung zu einer elektrischen Welle zusammenzuschalten (deutsche Patentschrift
570239).
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun speziell auf einen Mehrmotorenantrieb
mit Gleichlaufsteuerung der Antriebsmotoren einer Gruppe und Geschwindigkeitsverhältnisregelung
der Antriebsmotoren der übrigen Gruppen bei Formstraßen zum Herstellen von Hartfaserplatten
nach dem Trockenverfahren.
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Nähere Untersuchungen haben -nämlich gezeigt, daß die Einzelantriebe
einer Formstraße funktionsmäßig in mindestens zwei Gruppen eingeteilt werden können,
wobei innerhalb der Gruppen alle Antriebe im - relativen - Gleichlauf laufen können.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, unter teilweiser
Zuhilfenahme der oben geschilderten Gleichlaufregelungen, den Regelaufwand für Formstraßen
zur Herstellung von Hartfaserplatten nach dem Trockenverfahren entscheidend zu verringern,
und zwar ohne daß die Qualität des Endproduktes beeinträchtigt wird. Diese Aufgabe
wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorverdichtungsgruppe von einem Leonard-Satz
mit zwei in Reihe geschalteten Gleichstromnebenschlußmotoren angetrieben wird, daß
jeder dieser Motoren mit einer Asynchronmaschine einer elektrischen Ausgleichswelle
gekuppelt ist, daß an die elektrische Welle weitere Asynchronmotoren in elektrischer
Wellenschaltung angeschlossen sind und daß die folgende Gruppe von Drehstrommotoren
in elektrischer Wellenschaltung angetrieben wird, die an einen Wellengenerator angeschlossen
sind, der von einem Leonard-Satz mit zwei in Reihe geschalteten Generatoren angetrieben
wird, dessen einer größerer Generator für die Gesamtleistung der Gruppe bemessen
und über den gleichen Steller wie der Generator erregt wird und dessen anderer kleinerer
Generator von einem Gruppengeschwindigkeits-Differenzregler ausgesteuert wird.
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Hierdurch können die vom Leonard-Generator gespeisten Motoren der
ersten Gruppe trotz unterschiedlicher Belastungen gleich bemessen werden, da der
Belastungsausgleich automatisch durch die elektrische Welle vorgenommen wird. Wie
bereits beschrieben, wird der zweiten Gruppe die elektrische Grundleistung ebenfalls
von einem Leonard-Generator vorgegeben; die Steuerung der Geschwindigkeitsdifferenz
zwischen den einzelnen Gruppen wird jedoch mit einem kleineren Generator vorgenommen.
Da dieser verhältnismäßig kleine Zeitkonstanten besitzt, kann er den Regelsignalen
praktisch trägheitslos folgen, so daß das Gruppengeschwindigkeitsverhältnis genau
eingehalten wird. Dadurch daß der Hauptgenerator der zweiten Gruppe wiederum mit
der ersten Gruppe durch die Erregung verknüpft ist, wird der Vorteil erzielt, daß
auch bei einem Ausfall der Regler der beiden Gruppen die ganze Anordnung noch ausgezeichnete
Notlaufeigenschaften aufweist, d. h. nicht völlig außer Gleichlauf gerät. Dies ist
außerordentlich wichtig, da bei Ausfall eines Antriebes der Formstraße die Gesamtanlage
stillgesetzt werden müßte, was zu erheblichen überholungsarbeiten innerhalb der
Gesamtanlage führt.
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Erwähnt sei auch noch, daß durch die elektrische Welle bzw. den Synchronantrieb
innerhalb der einzelnen Gruppen eine Drehzahlgenauigkeit von maximal 0,4% eingehalten
werden kann und daß die Anlage in einem Drehzahlbereich von 1 zu 10 steuerbar ist.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung soll nachstehend ein Ausführungsbeispiel
näher erläutert werden, das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist. Dabei
sind nur die für die Erfindung wesentlichen Teile der Formstraße berücksichtigt.
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In F i g. 1 sind die einzelnen Antriebe der Formstraße angedeutet.
Die erste Gruppe enthält das Formband, auf dem die Holzfaser durch einen Luftstrom
niedergeschlagen wird, ein Zwischenband, das für Wiegezwecke geeignet ist, sowie
Verdichtungsbänder in der Vorverdichtungsstufe. In der zweiten Gruppe, die mit etwas
erhöhter Drehzahl betrieben wird, ist ein weiteres Formband, ein Sägenband sowie
Transportbänder für den Transport des Zwischenproduktes zur Presse enthalten. über
dem Sägenband ist ein Querwagen angeordnet, der eine fliegende Säge zum Unterteilen
des Zwischenproduktes trägt. Die Säge läuft mit dem Zwischenprodukt mit, so daß
es unter rechtem Winkel zur Bahn geschnitten wird.
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In F i g. 2 ist die funktionsmäßige Zuordnung der Regler angedeutet.
Eine mit der Geschwindigkeit der ersten Gruppe angetriebene Tachometermaschine liefert
den Geschwindigkeits-Istwert, der mit dem von einer Sollspannungsquelle gelieferten
Sollwert im Regler 1 verglichen wird. Der Regler 1 beaufschlagt ein Stellglied zur
Steuerung der Erregung.
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Der Drehzahldifferenzregler (Regler 2) arbeitet in Abhängigkeit vom
Drehzahl-Istwert der ersten Gruppe, der als Bezugswert dient, und vom Drehzahl-Istwert
der zweiten Gruppe, der mittels einer weiteren Tachometermaschine bestimmt wird.
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Nähere Einzelheiten des Antriebes gehen aus dem Schaltbild nach F
i g. 3 hervor. Für den Antrieb der ersten Gruppe sind zwei in Reihe geschaltete
gleichdimensionierte Gleichstrommotoren ml und m2 vorgesehen, die für die Gesamtleistung
der Gruppe ausgelegt sind. Die einzelnen Antriebe der Gruppe haben einen stark unterschiedlichen
Leistungsbedarf. Man kann daher den Motor nai zum Antrieb des Formbandes, den Motor
in, zum Antrieb der Verdichtungsbänder heranziehen und das Zwischenband mit Hilfe
einer Gleichlaufmaschine m1, antreiben, die an die elektrische Welle angeschlossen
ist. Die elektrische Welle enthält zwei gleichlaufende Gebermaschinen mit und mit,
die mit dem Motor ml bzw. m2 mechanisch gekuppelt sind.
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Die beiden Gleichstrommaschinen m1 und in', werden in Leonard-Schaltung
von einem Leonard-Generator
m4 gespeist, der an einen Drehstrommotor
m9 gekuppelt ist. Die Erregung des Leonard-Generators wird von einer Hilfserregermaschine
ms geliefert, die ebenfalls vom Motor m9 angetrieben wird. Zur Erregung der Motoren
ml und m2 sowie des später noch zu besprechenden Motors ms dient eine weitere Erregermaschine
ms mit Selbsterregung. Die Erregermaschine m5 liefert über diese den Erregerstrom
an die Erregerwicklung e. der Hilfserregermaschine Mg. der vom Stellglied
St des Drehzahlreglers (Regler 1) gesteuert wird.
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Die Tachometermaschine m.., die den Geschwindigkeits-Istwert der ersten
Gruppe liefert, ist mit der Gleichlaufmaschine m11 gekuppelt. Die Gleichlaufmaschine
m12 treibt eine weitere Tachometermaschine m21 an, die den Bezugswert der Geschwindigkeit
für die zweite Gruppe liefert.
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Auf die Tachometermaschine m21 kann gegebenenfalls verzichtet werden,
wenn man die Ausgangsspannung der Tachometermaschine m20 als Bezugswert verwendet.
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Der zweiten Gruppe ist eine Gleichlaufgebermaschine m14 zugeordnet,
die von einem Gleichstrommotor m3 angetrieben wird. Die Erregerwicklung es dieses
Motors ist an die Erregermaschine m5 angeschlossen. Zur Speisung des Motors dienen
zwei in Reihe geschaltete Leonard-Generatoren m7, m8, die von einem Drehstrommotor
mlo angetrieben werden. Der Leonard-Generator m7, dessen Erregerwicklung e7 an die
Hilfserregermaschine ms in Reihe mit der Erregerwicklung e4 des Leonard-Generators
m4 angeschlossen ist, wird in gleicher Weise geregelt wie der Generator m4 der ersten
Gruppe und ist für die gesamte Antriebsleistung der zweiten Gruppe bemessen. Der
zweite Leonard-Generator m8, der mit wesentlich geringerer Typenleistung ausgebildet
sein kann, wird vom Geschwindigkeits-Differenzregler (Regler 2) beeinflußt, an den
die Erregerwicklung e8 angeschlossen ist.
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Der Gleichstrommotor ms kann zugleich auch als Einzelantriebsmotor,
beispielsweise für das zweite Formband, verwendet werden. Die übrigen Einzelantriebsmotore
sind als Gleichlaufmaschinen m15 bis m, 9 ausgebildet. Ferner ist mit dem Generator
m14 eine Tachometermaschine m22 gekuppelt, die den Geschwindigkeits-Istwert der
zweiten Gruppe dem Geschwindigkeits-Differenzregler zuführt.
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Es ist vorteilhaft, sämtliche Gleichlaufmaschinen m15 bis m19 dauernd
durchlaufen zu lassen und die Ein- und Ausschaltung bzw. Umkehr der Antriebskraft
mit Hilfe von geeigneten Kupplungen vorzunehmen. Dies gilt insbesondere für den
Antrieb des Querwagens sowie für Transportbänder mit unterschiedlicher Geschwindigkeit.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist dadurch gegeben, daß auch
bei Ausfall der Regler ausgezeichnete Notlaufeigenschaften vorliegen. Dies geht
darauf zurück, daß die Hauptgeneratoren m4 und m7 über einen gemeinsamen Steller
erregt werden.
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Es sind verschiedene Abwandlungen des Ausführungsbeispiels möglich,
ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird. Insbesondere kann man statt einer
elektrischen Welle in der zweiten Gruppe einen Synchronantrieb vorsehen, d. h. an
den Generator m14 eine entsprechende Anzahl von Synchronmotoren anschließen. Dies
kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn mit starken überlaststößen zu rechnen
ist, um die Wiederaufnahme des Betriebes nach dem Außertrittfallen des Antriebes
zu erleichtern.
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Des weiteren lassen sich natürlich auch bei der ersten Gruppe die
bei der zweiten Gruppe geschilderten Methoden zur Aufrechterhaltung des gruppenweisen
Gleichlaufes verwenden.