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Sicherheitsvorrichtung für Fördermaschinen.
Bei Fördermaschinen, Aufzügen o. dgl. kann man die Fördergeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Stellung des Fördergerätes im Schacht selbsttätig beeinflussen. Es geschieht dies in bekannter Weise, z. B. dadurch, dass vom Teufenzeiger oder dessen Antrieb Gestänge, Kurvenscheiben o. dgl. in Bewegung gesetzt werden, die das Auslegen des Steuerhebels beim Anlassen begrenzen und die ihn zwecks Stillsetzens des Fördergerätes in seine Nullage wieder zurückschieben. Diese Abhängigkeit zwischen der Stellung der Steuervorrichtung und der Fördergeschwindigkeit ist praktisch genügend genau bei Maschinen vorhanden, die in Leonardschaltung gesteuert werden.
Bei anderen Antrieben jedoch, besonders mittels Drehstrominduktionsmotoren, Kollektormotoren mit Seriencharakteristik usw. ist jedoch die Fördergeschwindigkeit ausser von der Steuerhebelstellung noch von der Grösse und dem S : nne der Belastung abhängig. Will man solche Maschinen beispielsweise elektrisch bremsen, so muss der Steuerhebel sogar über seine Nullstellung hinaus zurückgeschoben werden. Mit den bekannten Sicherheitsvorrichtungen, die den-beabsichtigten Geschwindigkeitsverlauf insoweit erzwingen, dass falsche Handhabungen der Steuerung, wie Anfahren in falscher Richtung, zu schnelles Anfahren und zu spätes Stillsetzen verhindert werden, kann man in derartigen Fällen nicht zum Ziele gelangen. Es kann sogar bei gewissen Belastungsfällen durch derartige Sicherheitsvorrichtungen eine Gefährdung des Betriebes herbeigeführt werden.
Man beschränkt sich deshalb bei der derartigen Anlage im allgemeinen darauf, eine Überschreitung der höchst zulässigen Geschwindigkeit und ein Überfahren der Endstellung durch Sicherheitsbremsen und Unterbrechung des Statorstromkreises zu verhindern.
Durch die Sicherheitsvorrichtung nach der Erfindung ist es möglich, auch bei Fördermaschinenantrieben mit Drehstrommotoren usw. die gleiche Betriebssicherheit zu erreichen wie bei Leonardanlagen. Bei der neuen Anordnung wird der Steuerhebel bzw. die Steuervorrichtung nicht unmittelbar durch die tatsächliche Geschwindigkeit des Fördergerätes- im folgenden Istgeschwindigkeit genannt-und der jeweils zulässigen Geschwindigkeitim folgenden Sollgeschwindigkeit genannt-beeinflusst. Auch steht er nicht in kontinuierlichem Zusammenhange oder zwangsläufigem Eingriff mit jener Vorrichtung, die das Erreichen der Sollgeschwindigkeit herbeiführen und deren Überschreiten verhindern soll, wodurch Pendelungen unvermeidlich sind.
Auch sind keine Begrenzungen der einzelnen Lagen des Steuerhebels vorhanden, die in keinem Falle ein schnelleres oder stärkeres Auslegen des Steuerhebels gestatten. Bei der Anordnung nach der Erfindung bewahrt vielmehr der Steuerhebel oder die Steuervorrichtung seine vollständige Manövrierfreiheit.
Gemäss der Erfindung ist eine von Ist-und Sollgeschwindigkeit des Fördergerätes bzw. der Fördermaschine abhängige Überwachungseinrichtung vorgesehen, bei welcher die Soll-als auch die Istgeschwindigkeit durch mechanische oder elektrische, augenblicklich wirkende Mittel während der Fahrt dargestellt sind. Bei Überschreiten der Sollgeschwindigkeit wird die sonst frei einstellbare Steuervorrichtung selbst (der Steuerhebel) zwangsläufig zurückgeführt. Bekannten, mit mechanischen Regulatoren gewöhnlicher Art arbeitenden Rückführvörrichtungen gegenüber wird hierdurch der Vorteil erzielt, dass der Unempfindlichkeitsgrad des Regulators unberücksichtigt bleiben kann und hierdurch das Überschreiten der Sollgeschwindigkeit um oft erhebliche Beträge verhindert wird.
Durch die unmittelbare Ein-
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wirkung der Sicherheitsvorrichtung auf den Steuerhebel selbst wird ferner in vorteilhafter Weise dem Maschinisten die Herrschaft über die Maschine. in dem Belange, genommen, dass er nach Eingreifen der Sicherheitsvorrichtung keinesfalls mehr Schaltungen vornehmen kann, welche die Maschine oder das Netz gefährden könnten. Ferner wird hierdurch eine übersichtliche Gesamtanordnung geschaffen. Schliesslich wird nach Aufhören des Eingriffes der Sicherheitsvorrichtung es dem Maschinisten ermöglicht, sofort wieder etwa notwendige und zulässige grössere Geschwindigkeiten zu erreichen.
Im einzelnen kann die Überwachungseinrichtung beispielsweise durch eine Kupplung den Steuerhebel mit einer Rückstellung verbinden. Ist die Sollgeschwindigkeit durch das Fördergerät erreicht, d. h. ist das Fördergerät auf die Sollgeschwindigkeit zurückgeführt, so wird die Einflussnahme der Überwachungseinrichtung auf die Steuervorrichtung selbsttätig wieder behoben, und die Steuervorrichtung erhält ihre. freie Manövrierfähigkeit wieder.
Durch die Überwachungseinrichtung wird schliesslich auch das Auslegen des Steuerhebels nach einer falschen Seite verhindert.
Die Zeichnung zeigt. einige Ausführungsbeispiele der Erfindung.
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geschwindigkeit proportional und damit auch die Erregung dieses Magneten. Die Spule p ist über einen Regelwiderstand an die Sammelschiene t angeschlossen. Dieser Regelwiderstand r wird durch ein Kurvenstück a verstellt, das wiederum von der Fördermaschine in der einen oder anderen Richtung auf beliebige Weise verschoben wird. Die Begrenzungsfläche des Kurvenstück. es a ist so bemessen, dass es bei jeder Stellung des Fördergerätes im Schacht den Widerstand r so einstellt, dass die Erregung des Magneten p der Sollgeschwindigkeit entspricht. Es ist in der Zeichnung ohne weiteres ersichtlich, dass bei entsprechender Ab- gleichung der Erregungen (A.
W.) der beiden Magnete o, p die Zunge s solange nicht bei $1 Kontakt machen wird, als die Zugkraft des Magneten p die des Magneten o über- wiegt. Dies wird solange der Fall sein, als die Sollgeschwindigkeit durch die Ist-
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Steuerhebel l oder der Steuervorrichtung dauernd in Verbindung. Solange er stromlos ist- und dies ist immer der Fall, wenn die Sollgeschwindigkeit nicht durch die Istgeschwindigkeit überschritten wird - hindert, er in keiner Weise die. freie Handhabung der Steuer- 'vorrichtung.
Ist aber die Sollgeschwindigkeit durch die Istgeschwindigkeit überschritten, so hindert er nicht nur die weitere Auslegung der Steuervorrichtung im Sinne einer Ver- grösserung der Istgeschwindigkeit, sondern er verstellt die Steuervorrichtung derart, dass eine geringe Istgeschwindigkeit eingestellt wird, die schliesslich der Sollgeschwindigkeit entspricht.
Ist das letztere eingetreten, so wird der Kontakt bei'$1 wieder unterbrochen, das Schütz s2 fällt ab, der Motoranker a1 wird stromlos und die Steuervorrichtung -erhält ihre freie
Manövrierfähigkeit wieder.
Damit die Steuervorrichtung ste's im solchen Sinne verstellt wird, dass die Ist- geschwindigkeit bei Eingreifen der Rückführ. vorrichtung herabgesetzt wird, ist es notwendig, den Motorranker gleichzeitig mit" der Umkehr der Umlaufsrichtung der Fördermaschine um- zusteuern bzw. dessen Polarität zu wechseln. Es geschieht dies bei dem Beispiel vorteilhaft selbsttätig durch den Umschalter w. Ebenso muss auch bei Umkehr der Umlaufsrichtung der Fördermaschine die Polarität der Dynamo gewechselt werden, damit der Magnet o stets im gleichen Sinne erregt wird. Im Beispiel geschieht dies vorteilhaft durch Umschalten der Feldwicklung der Dynamo selbsttätig durch den Umschalter N1.
Auch hier kann man durch Änderung des Übersetzungsverhältnisses durch das Zwischenvorgelege v zwischen
Dynamo und Fördermaschine die-Sicherheitsvorrichtung für verschiedene Sollgeschwindig- keiten brauchbar machen. Weitere änderungen der Überwachungseinrichtung sind-nicht notwendig.
In Fig. 2 ist ein Beispiel dargestellt, dessen Überwachungseinrichtung durch ein rein elektrisches Differentialrelais und einen Fliehkraftregler gebildet wird. Der Fliehkraftregler e wird'durch einen Motor m1 angetrieben. In dessen Stromkreis ist eine Dynamo à1 ein- geschaltet, die über ein auswechselbares Zwischenvorgelege v von'der Fördermaschine an- getrieben wird. Sie ist fremderregt und ihre Spannung ist daher der Istgeschwindigkeit proportional. Das Beispiel geht von der Annahme aus, dass am Orte der Förderung Gleich-
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und kann dort durch den Stellhebel f des. Fliehkraftreglers überbrückt werden. In den Erregerstromkreis der Dynamo d2 ist ein Widerstand γ geschaltet.
Dessen Grösse wird durch einen Kurvenschub a in'Abhängigkeit, von'der Sollgeschwindigkeit geregelt. Der Kurvenschub a wird von der Fördermaschine oder dem Fördergerät verschoben. Er kann selbstverständlich hier wie'an allen anderen Beispielen durch eine Kurvenscheibe o. dgl. ersetzt werden. Der Anker der Dynamo d2 wird durch den Induktionsmotor n2 konstant angetrieben. Die Spannung der Dynamo d2 ist daher der Sollgeschwindigkeit proportional. Ihr entgegengeschaltet ist, die Spannung der Dynamo d1. Ist die Differenz der beiden Spannungen konstant oder wird diese Differenz nicht über einen bestimmten Wert verringert, so wird die Sollgeschwindigkeit für das Fördergerät eingehalten bzw. nicht überschritten.
Der Anker des fremderregten Motors m1 erhält daher eine Spannung, die einen bestimmten Wert solange nicht unterschreitet, als d e Sollgeschwindigkeit nicht überschritten wird. Der Fliehkraftregler s wird daher solange eine bestimmte höchste Tourenzahl nicht unterschreiten, als auch die Sollgeschwindigkeit durch die Istgeschwindigkeit nicht überschritten wird. Der Stellhebel f muss in diesem Falle einarmig ausgebildet sein und wird dann den Kontakt bei i1 überbrücken, Wenn der Fliehkraftregler abfällt.
Es ist aber auch möglich, die Spannung der Dynamomaschine d2 und d1 hintereinanderzuschalten. In diesem Falle-dem die gezeichnete Anordnung des Fliehkraftreglers entspricht-muss die Spannung bzw. das Feld der Dynamo d2 so geregelt werden, dass sie zu Beginn der Förderung ihr Maximum und bei voller Fahrt ihr Minimum erreicht.
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und d2 konstant sein, Dieser Spannungswert wird unterschritten, wenn die Istgeschwindigkeit unterhalb der Sollgeschwindigkeit verbleibt. In diesem Falle wird durch die Überwachungseinrichtung nichts an der Stellung der Steuervorrichtung geändert.
Die erwähnte konstante Summe der beiden Spannungen wird aber erhöht, Wenn die Istgeschwindigkeit'die Soll- geschwindigkeit überschreitet. Der Motoranker m1 erhält dann höhere Spannung und beschleunigt den Fliehkraftregler e. Dessen Muffe steigt an und der Doppelhebel f macht bei i1 Kontakt. Der Stromkreis der Elektromagnetkupplung k1 wird dadurch geschlossen.
Nach Einrücken der Kupplung k1 wird die Steuervorrichtung l mit einer Rückführvorrichtung, beispielsweise einem umlaufenden Motor, verbunden. Dieser greift an der
Stelle m an und verstellt die Steuervorrichtung derart, dass die Fördermaschine eine geringere Geschwindigkeit annimmt. - Stimmt schliesslich die Istgeschwindigkeit mit der Sollgeschwindigkeit wieder überein, so ist der Fliehkraftregler e soweit abgefallen, dass der Kontakt bei i1 unterbrochen ist.
An den Hebel f ist ein Lenker l1 angelenkt, L der mit einem Schlitzauge am Stellhebel eines Steuerorgans i angreift. Schwankungen des Hebels f in geringerem Masse werden wegen des Schlitzauges auf dieses Steuerorgan nicht einwirken. Bei grösseren Schwankungen wird der Stellhebel verdreht und durch das Organ U1 eine Bremse zum Fallen, gebracht.
Die letztbeschriebene Ausführungsform weist den grossen Vorteil auf, dass der Fliehkraftregler e, falls er statisch gewählt ist, im Bereiche seiner. grössten Empfindlichkeit arbeiten kann. Er wird stets mit gleicher Geschwindigkeit angetrieben und braucht nur auf geringe Erhöhungen oder Erniedrigungen dieser konstanten Tourenzahl anzusprechen. Seine
Empfindlichkeit kann daher sehr gross gewählt werden und er braucht insbesondere nicht in niedrigen Tourenbereichen zu schalten, in denen seine Empfindlichkeit geringer ist. Es findet daher tatsächlich ein augenblickliches Schalten statt.
Das Beispiel der Fig. 2 kann in vielfacher Weise abgeändert werden. So gelangt die Maschine da in Fortfall, wenn@Gleichstrom konstanter Spannung an der Arbeitsstelle vor-
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liegen. Die Elektromagnetkupplung k, kann auch mittelbar durch ein Relais gesteuert werden. Der Fliehraftregler e kann auch labil sein, so dass er bei Überschreitung einer vorbestimmten Tourenzahl plötzlich anspricht u. a. m. Das Feld der Dynamomaschine d1 muss auch in diesem Beispiel umschaltbar sein. Die Umschaltung geschieht zweckmässig selbsttätig bei Umkehr der Umlaufsrichtung der Fördermaschine.
Bei sämtlichen Beispielen muss die Rückführvorrichtung umgesteuert werden. bei Umkehr der Umlaufsrichtung der Steuermaschine, falls ein Umkehranlasser als Steuer-
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vorrichtung l verwendet wird. Es ist auch möglich, die Überwachungseinrichtung so einzurichten, dass sie erst bei Überschreitungen der Sollgeschwindigkeit um vorbestimmbare Masse eingreift. Es wird dadurch bezweckt, Pendelungen im Betrieb möglichst hintanzuhalten.
In bekannter Weise kann auch der Kurvenschub. a für Hin-und Rücklauf verschieden gewählt werden, wenn verschiedene Geschwindigkeitsverhältnisse für diese Fahrten erwünscht sind. Die Umsteuerung der Rückführvorrichtungen. bei Verwendung von Umkehranlassern oder dgl. wird zweckmässig ebenfalls selbsttätig durch den Anlasser oder die Fördermaschine bewirkt werden.
Die. Rückführvorrichtung kann, wenn sie in Wirkung tritt, ausser einer Verstellung des Steuerhebels auch noch das Einwerfen einer Bremse bewirken. Es kann dies in einfacher Weise dadurch geschehen, dass sie beispielsweise-bei einer Druckluftbremse die Druckluft einschaltet, bei einer Magnetbremse den Bremslüftmagnet abschaltet. Die Rückführvorrichtung kann ferner so wirken, dass der von ihr gemessene grössere oder geringere Unterschied zwischen der Ist-und Sollgeschwindigkeit auch zu verschiedener Einstellung eines Hahnes im Wege der Druckluft für die Bremse benutzt wird, in der Weise, dass bei grösseren Überschreitungen der Sollgeschwindigkeit der volle Luftdruck eingeschaltet wird, bei ge-. ringeren Überschreitungen jedoch dieser mehr oder weniger gedrosselt wird, so dass auch ein entsprechend verschiedener Bremsdruck erzielt wird.
Die beschriebene Sicherheitsvorrichtung kann auch sinngemäss bei Dampffördermaschinen Anwendung finden. Selbstverständlich ist es auch in allen Fällen möglich, an
Stelle mit Arbeitsstrom mit Ruhestrom zu arbeiten.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Sicherheitsvorrichtung für'Fördermaschinen, bei der eine von der jeweilig ein- 'gestellten bzw. zulässigen Geschwindigkeit (Ist-und Sollgeschwindigkeit) der Fördermaschine abhängige Überwachungseinrichtung vorgesehen ist und sowohl die Soll-als auch die Ist- geschwindigkeit durch mechanische oder elektrische, augenblicklich wirkende Mittel während der Fahrt dargestellt sind, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreitung der Soll- geschwindigkeit die sonst frei einstellbare-Steuervorrichtung selbst (der Steuerhebel) zwangs- läufig zurückgeführt wird.