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Regelbare Motorbremse.
Im Betriebe elektrischer Fördermaschinen ist es aus Gründen der Einheitlichkeit zweckmässig, auch die Bremsen elektrisch zu betätigen. Bisher ist es jedoch nicht gelungen, eine elektrisch betriebene Bremse zu bauen, welche den besonderen Anforderungen des Fördermaschinenbetriebes vollkommen entsp'-icht. Neben der grossen Betriebssicherheit, die einfache
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elektrische Bremse zu erfüllen hat : i. Die Bremskraft bzw. der Bremsdruck soll regelbar, d. h. den jeweiligen Betriebszuständen, Lastgrössen und Geschwindigkeiten entsprechend genau einstellbar sein, was z. B. besonders beim Einlassen von Lasten in den Schacht von Wichtigkeit ist.
2. Da die Bremsen l, äufig und oft plötzlich ein-und ausgeschaltet werden und die Bremswirkung in möglichst kurzer Zeit erreicht werden muss. soll der störende Einfluss der schnell zu beschleunigenden oder zu verzögernden Massen des Antriebsmechanismus der Bremse, hauptsächlich des elektrischen Motors, auf die mit Hilfe des variablen Drehmomentes des Bremsmotors einstellbare Bremskraft vermieden werden. Auch dürfen durch die genannte Massenwirkung keine zusätzlichen, stossartigen Beanspruchungen im Bremsgestänge auftreten, die sich auf die Fördertrommel, das Seil und die Förderschalen fortpflanzen und zu Brüchen, Unfällen und Störungen Anlass geben können.
3. Die elektrische Bremse soll wirtschaftlich arbeiten und zu diesem Zwecke in allen grösseren Betriebspausen nach Erreichung des erforderlichen Bremsdruckes leicht mechanisch sperrbar und dann abschaltbar sein.
Die bisher bekanntgewordenen Mittel zur Beherrschung der genannten Forderungen sind verschiedener Art. Die unter i genannte Regelbarkeit der Bremskraft ist z. B. durch das österr. Patent Nr. P491 geschützt und gibt in der praktischen Anwendung gute Erfolge.
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oder Luftdämpfungen im Bremsgestänge angewendet. Ein anderes Mittel bildet die Anwendung einer sogenannten Gleit-oder Rutschkupplung. Eine solche stellt jedoch keineswegs eine für die fraglichen Betriebe genügend sichere Verbindung zwischen Bremsmotor und Bremsgestänge dar, nachdem das zu übertragende Drehmoment durch die Grösse des An- pressungsdruckes der Gleitflächen erzielt wird.
Das Drehmoment ist somit abhängig von der Reibungszahl, also von der Beschaffenheit der Gleitflächen und des Schmiermittels, von der Temperatur, von dei Gleitgeschwindigkeit usw., welche Grössen ziemlich veränderlich sind. Auch ist versucht worden, die Massenwirkung des Bremsmotors durch eine z, B. mit Hubmagnet betätigte (Band-) Bremse abzufangen, wobei diese Dämpfungsbremse durch Schaltung eines Kontaktes nur dann richtig wirkt, wenn ihre Auslösung im richtigen Moment erfolgt. Bei den betriebsmässig veränderlichen Grössen der Geschwindigkeit und Kraft des Bremsmotors kommt sie daher meist zu früh oder zu spät zur Wirkung, so dass der Zweck, die Massenwirkung aufzuheben, nur unvollkommen erreicht wird.
Auch der Versuch, die Massenenergie von Haus aus genügend klein zu halten, hat bisher keine zufriedenstellende Lösung gegeben, obgleich er als einfachste Lösung sehr anstrebenswert war.
Die Massenenergie des Bremsmotors ist dem Quadrat der Drehzahl und des Massenträgheitsradius proportional. Um die Drehzahl des Motors klein zu halten, muss bei gleicher Leistung eine grössere Motortype gewählt werden, die jedoch wieder ein grösseres Trägheitsmoment besitzt. Auf diesem Wege ist es daher nicht möglich, die Massenenergie innerhalb brauchbarer Grenzen zu halten. Somit ist es bisher nicht möglich geworden, die Bremskraft von der Wirkung der Massen des Bremsmechanismus (des Bremsmotors) in ausreichendem Masse frei zu halten und die blosse Regelung des Motordrehmomentes ergab noch keine eindeutige, genau einstellbare Bremskraft, weil die Stosswirkung der Massen erst ablaufen muss, bevor sich der richtige Wert der Bremskraft, dem Motordrehmoment entsprechend einstellt.
Die unter 3 genannte Wirtschaftlichkeit wird nach den bisherigen Ausführungen tatsächlich in der Art erreicht, dass der Handhebel der Bremssteuervorrichtung nahe seiner Endstellung eine mechanische Klinkensperrung an der Bremsmotorwelle betätigt, worauf durch Weiterbewegung des Handhebels z. B. der Bremsmotor abgeschaltet, d. h. stromlos wird. Ein Nachteil der bisher gebräuchlichen Anordnung besteht nun darin, dass bei rascher Bewegung des Handhebels dieser früher in die Abschaltestellung gelangt, bevor die Bremse ihre Endstellung erreicht hat, wodurch die Bremse nicht vollkommen angezogen wird.
Die vorliegende Erfindung verwendet nun zur Behebung der geschilderten Mängel und zur Erfüllung der für den Förderbetrieb bestehenden besonderen Forderungen an sich be-
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kannte Mittel, deren Anwendungsfähigkeit und besondere Ausführung jedoch auf der Erkenntnis ihrer eigentümlichen Sondereigenschaften beruht, deren Kombination erst insgesamt eine in allen Teilen einwandfreie Lösung ermöglicht. Erfindungsgemäss wird als Antriebsmotor für die Bremse ein asynchroner Induktions-Kaskadenmotorsatz verwendet. Während bisher in Kaskade geschaltete Motoren nur zu dem Zwecke verwendet wurden, um neben einer bestimmten Drehzahl vorübergehend, z. B. die halbe bzw. doppelte Drehzahl durch die Kaskadenschaltung zu erreichen, um so z.
B. für den Anlauf bei Bahnmotoren oder bei
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bei der erfindungsgemässen Anordnung nur die Schaltung in Kaskade, und zwar dauernd verwendet, der Zweck ist nicht mehr Regelbarkeit durch die Kaskade, es besteht keine Umschaltemöglichkeit, die Anordnung ist und bleibt vielmehr einstufig. Die Kaskade erfüllt demnach einen neuen Zweck, nämlich die Lösung des Problems, eine gegebene Leistung bzw. ein gegebenes Drehmoment bei kleinster Drehzahl und gleichzeitig bei kleinstem Trägheitsmoment des rotierenden Teiles, also bei kleinstem Massenenergieinhalt zu erreichen.
Das wird erreicht, indem die zwei Motoren, jeder mit der für die betreffende Modellgrösse noch günstigen höchsten Polzahl ausgeführt, in der Kaskadenanordnung die der Summe der Polzahlen beider Motoren entsprechende kleinstmögliche Drehzahl ergeben, wobei infolge der Aufteilung der gesamten Polzahl auf zwei Motoren die Umfänge bzw. Durchmesser der Motoranker relativ klein, das Trägheitsmoment des Motorensatzes demnach ebenfalls wesentlich kleiner wird, als bei Verwendung des bisher üblichen Einzelniotors. Hierbei kommt die bekannte Kaskadenschaltung zur Anwendung, bei welcher der induzierte rotierende Teil des einen Motors den rotierenden Teil des zweiten Motors mit Strom speist, dessen Stator also der sekundär induzierte Teil ist.
Dadurch wird der Fortfall der Schleifringe auf beiden rotierenden Teilen bezweckt, wodurch das nicht unbeträchtliche Trägheitsmoment der Schleifringe erwünschterweise entfällt. Diese Anordnung bietet ausserdem den Vorteil, dass der Anschluss an das Netz und an den Anlass-bzw. Regelwiderstand von den feststehenden Teilen aus erfolgt, bei Schlagwetterbetrieb also auch die umständliche schlagwettersichere Kapselung von Schleifringen usw. nicht notwendig ist. Auch erlaubt die genannte Anordnung, die beiden Statoren in einem Gehäuse und die beiden Rotoren auf einer Welle dicht nebeneinander zu setzen und auch dadurch Trägheitsmomente und Materialaufwand sowie Reibungswiderstände zu verkleinern.
Um den Einfluss der Massenwirkung beim Anziehen der Bremse zu mildern und Stosswirkungen, welche sich von der Bremse auf das Gestänge, die Trommeln, das Seil usw. fortpflanzen würden, zu vermeiden, wird ein bekanntes Mittel angewendet, welches darin besteht, dass zwischen Bremsmotor und Bremsgestänge in bekannter Weise eine Feder eingebaut wird, deren gesamte Federarbeitsleistung gleich der Massenenergie, z. B. in Kilogrammmeter des Motors ist. Hierlurch werden schädliche Stosswirkungen auf die baulichen Teile der Bremse vermieden. Eine beliebige, z.
B. für diesen Zweck als zu stark zu bezeichnende Feder könnte zwar ohne weiteres die gesammte Bewegungsenergie des Motors aufnehmen ; sie würde aber dann unter Umständen auch ohne weiteres eine grössere Kraft, als der zulässigen Bremskraft entspricht, auf die Bremse weiter übertragen, was wegen des damit verbundenen Stosses unerwünscht ist. Um jedoch auch die unerwünschte und störende Beeinflussung des Bremsdruckes, der genau einstellbar und regelbar sein soll, durch die Massenwirkung des Antriebsmotors zu vermeiden, wird erfindungsgemäss das Arbeitsgesetz der Feder durch entsprechende Dimensionierung derart bestimmt, dass die grösste in der Feder durch die Massenwirkung entstehende Kraft gleich ist der auf den Federangriffspunkt reduzierten Bremskraft, wobei die Federarbeitsleistung über den Federweg ausreicht, um die überschüssige Massenenergie zu verzehren.
Damit wird gleichzeitig in allen Bremsstufe das richtige Verhältnis praktisch genau erreicht, weil beispielsweise in der ersten Bremsstufe infolge des geringeren beschleunigenden Drehmomentes der Motor auch geringere Drehzahl und Massenwirkun, aufweist, daher auch die Feder weniger Arbeit aufnimmt, also auch geringere Endspannung erhält, was ja der in dieser Stufe gewollten, geringeren Bremskraft entspricht.
Die zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit angewendete Sperrung der Bremse und Abschaltung des Bremsmotors wird zur Vermeidung des vorgenannten Nachteiles einer vorzeitigen Abschaltung erfindungsgemäss derart ausgebildet, dass Sperrung und Abschaltung in einen richtigen zeitlichen Zusammenhang gebracht werden, indem zwischen Sperrung und Abschaltung eine Pause erzwungen wird. In einfacher Weise wird der Handhebel der Bremssteuervorrichtung, nachdem er in der letzten Bremsstufe den Bremsmotor z. B. mit einer Klinke gegen das Aufgehen verriegelt hat, durch einen Querschlitz des Steuerbockes geführt und hierauf noch weiter zur Abschaltung des Motors ausgelegt. Zu diesem Zwecke besitzt die Bremssteuervorrichtung zwei Ausschaltstellungen A für die gelöste und B für die an-
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gezogene und mechanisch gesperrte Stellung der Bremse.
Die Einfügung des Querschlitzes in den Weg des Handhebels macht es unmöglich, die plötzliche Auslegung des Hebels aus der Nullstellung in die Abschaltestellung zu bewirken. Es ist vielmehr auf einfache Weise in dem kritischcn Punkt eine Verzögerung der Bewegung erzwungen. Der Bremsmotor gewinnt dadurch die nötige Zeit, seine Endstellung zu erreichen, bevor die Abschaltung erfolgt.
In der Figur ist eine beispielsweise Ausführungsform der Bremse dargestellt. 1 stellt den Kaskadenmotorsatz dar, 2 und 2'sind die Statoren, 3 und 3'die Rotoren, deren Wicklungen 4 und 4'unmittelbar elektrisch miteinander verbunden sind und die dicht nebeneinander auf der Welle 5 sitzen. 6 ist der Anschluss für das Netz, 7 der Anschluss für den Regelwiderstand 18. Der Motor treibt mit der Kupplung 8 die Spindel 9, die Kupplung trägt ein einseitig wirkendes Sperrad 10, das von der mit Gestänge vom Hebel 11 betätigten Klinke 16 gehalten wird, wenn der Hebel 11 auf die letzte Bremsstufe ausgelegt wird. Die Spindel 9 bewegt eine Mutter 12, die in einer Geradführung gleitet. Diese Führung trägt auch ein nicht mit der Spindel verbundenes Gleitstück 13, an welchem das Bremsgestänge angreift.
Zwischen Mutter 12 und Gleitstück 13 sitzt die Feder 14. Die Spindel 9 ist nicht selbsthemmend, so dass der Motor nur in einer Drehrichtung zum Anziehen der Bremse gesteuert wird, während das Aufgehen der Bremse durch Verringerung des Drehmomentes bzw. durch Ausschalten des Bremsmotors 1 erfolgt. Der Schleifbogen 15 des Steuer- bockes besitzt den fri her beschriebenen Querschlitz 17 zur Verzögerung der Bewegung des Handhebels 11.
PATENT-ANSPRÜCHE : i. Regelbare Motorbremse, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verminderung der Massenwirkung ihrer rotierenden Teile der Antrieb durch einen asynchronen Induktions-Kaskadenmotorsatz bewirkt wird, wobei die einzelnen Motoren dauernd in Kaskade geschaltet, also nur in einer einzigen, der gesamten Polzahl entsprechenden Drehzahlstufe wirksam sind.