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Die Erfindung bezieht sich auf einen Tragrollenantrieb für eine Bandförderanlage, insbesondere für den Einsatz in der Großindustrie, z.B. Berg- und Tagebau und auf eine Bandförderanlage.
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Bandförderanlagen mit einer hohen Förderleistung bis 30000 t/h werden heute fast ausschließlich durch die Trommeln am Kopf und am Heck angetrieben. Bei großen Hubhöhen oder sehr großen Förderlängen sind für den Antrieb Leistungen von bis zu 20 000 kW erforderlich.
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Durch die Konzentration der Antriebe an Kopf und Heck entstehen sehr hohe Gurtzüge, die Gurtqualitäten bis zu St 10 000 (Bruchlast 10 000 kN/m) erfordern. Diese starken Gurte erfordern große Trommeldurchmesser bis zu 2,5 m und Antriebe mit hohen Abtriebsdrehmomenten. Dies treibt die Kosten hoch und begrenzt Hubhöhen und Förderdistanzen.
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Es wurde deshalb schon lange versucht, an den Streckentragrollen Zwischenantriebe einzusetzen. Offensichtlich waren die bisher vorgeschlagenen Lösungen nicht einfach und betriebssicher genug, denn sie wurden in großen Anlagen nicht eingesetzt. Außerdem standen lange Zeit nicht die erforderlichen Steuerungen und Regelungen für die Antriebe zur Verfügung.
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Die bisherigen Patente für Bandanlagen mit Rollenantrieben sind unten kurz zusammengestellt:
- - Die DE 502 509 A von 1930 behandelt ein ungemuldetes Förderband, bei dem mehrere Rollen durch einen Antrieb angetrieben werden. Dies ist kompliziert und nur bei kleinen Stückgutförderern einsetzbar.
- - Das Offenlegungsschrift US 2 655 253 A von 1953 nutzt Riementriebe, um von einem E-Motor mehrere Rollen anzutreiben. Auch dies ist aufwendig und nicht betriebssicher.
- - Die Offenlegungsschrift GB 1 108 712 A von 1968 nutzt mehrere parallel geschaltete Hydraulikmotoren an den Bandrollen, die von einem Pumpenaggregat versorgt werden. Auch dieses Prinzip ist für große Anlagen nicht praktikabel.
- - Das Dokument DE 21 46 218 C von 1973 beschreibt eine Bandanlage mit einzeln angetriebenen Tragrollen. Die Antriebe können sowohl aufgesteckt als auch in die Rolle integriert werden. Die Anordnung ist im Prinzip richtig. Jedoch sind die Motorleistungen bei großen Anlagen so hoch (7,5-45 kW), dass der relativ große und schwere E-Motor wirtschaftlich weder auf die Welle aufgesteckt noch in die Bandrolle integriert werden kann. Bei einem integrierten Antrieb ist außerdem die Wärmeabfuhr nicht gewährleistet.
- - Die Offenlegungsschrift DE 23 26 452 A von 1974 beschreibt eine elastische Umhüllung der Tragrollen, die als Längenausgleich dienen soll. Dies kennzeichnet das Fehlen von elektronischen Regelungen.
- - Das Dokument DE 28 31 004 A1 von 1980 beschreibt eine Bandanlage, bei der mehrere Bandrollen durch Zahnriemen oder Hydraulikmotoren von einen E-Motor angetrieben werden. Auch dies ist für leistungsfähige Anlagen nicht praktikabel.
- - Das Patent DE 33 38 425 C2 von 1985 beschreibt einen Fördergurt mit einem Mitnahmeelement unter dem Gurt, das durch Reibräder angetrieben wird. Es wird aber nicht beschrieben, wie dieser Gurt um die Trommeln gelegt wird.
- - Das Patent EP 0 300 127 B1 von 1989 beschreibt einen in die Rolle integrierten Antrieb für eine Rollenförderbahn. Auch dies ist für große Bandanlagen keine praktikable Lösung.
- - Das Patent DE 196 39 087 C2 und das Patent DE 196 39 091 C2 von 1998 beschreiben eine Bandrolle mit integriertem Elektromotor. Hier ist die Wärmeabfuhr problematisch.
- - Die Offenlegungsschrift EP 0 878 421 A1 von 1998 zeigt eine in die Rolle integrierte Planetenstufe.
Dies ist aufwendig und bei einer großen Anzahl von Antrieben wenig betriebssicher.
- - Aus der Druckschrift DE 203 05 351 U1 sind ferner Zwischenantriebe bekannt, die als kurze Treibgurte mit Trommel unter dem eigentlichen Fördergurt angeordnet sind. Auch dieser Aufwand ist relativ groß.
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Die
GB 2 317 375 A als auch die
DD 2 39 188 A1 zeigen Tragrollenstationen für Gurtförderer die manuell klappbar und so aus dem Eingriff des Gurtes zu bringen sind. Für lange Förderanlagen ist dies jedoch nicht praktikabel, da eine Überwachung der gesamten Anlage schwierig ist und zudem ein Mitarbeiter erst zur ausgefallen Tragrolle gelangen muss, um diese aus dem Eingriff zu bringen.
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Das Dokument
DE 66 02 787 U hat eine Tragrollenstation zum Gegenstand, bei der bei Blockade einer Rolle diese durch Verschieben von Formstücken an den Achsenden aus dem Eingriff mit dem Gurt gerollt wird. Da bei angetriebenen Tragrollen die Wellenenden zur Drehmomentübertragung festgehalten werden müssen, ist diese Lösung auf angetriebene Tragrollenstationen nicht übertragbar.
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Eine sehr ähnliche Lösung zeigt die
DE 32 06 089 A1 bei der ebenfalls die Rotation der Achsenden genutzt wird um diese mittels einer Exzenterscheibe aus ihrem Halteschlitz und damit dem Gurteingriff zu bewegen. Analog zu oben ist auch diese Lösung für angetriebene Tragrollen nicht einsetzbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine angetriebene Tragrollenstation für eine Gurtförderanlage vorzuschlagen, die einen sicheren Betrieb des Bandes auch bei Ausfall einer Antriebseinheit gewährleistet.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabenstellung gelöst durch eine Tragrollenstation nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen. Ebenfalls gelöst wird die Aufgabenstellung durch eine Gurtförderanlage nach Anspruch 5.
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Bei der erfindungsgemäßen Tragrollenantriebsstation für eine Bandförderanlage ist mindestens eine Tragrolle, bevorzugt die Obergurtmittelrolle angetrieben, die in Arbeitsposition den Gurt berührt. Weiterhin weist die Tragrollenstation eine Abstandseinrichtung auf, die bei Blockade der Obergurtmittelrolle aufgrund eines Defektes diese in Abstand zum Gurt bringt. Die Abstandseinrichtung wird ausgelöst durch die, aus der Reibung des Gurtes auf der Obergurtmittelrolle, resultierenden Kraft in Förderrichtung. Die beabstandete Position der Tragrollenantriebsstation wird als Ruheposition bezeichnet. In Ruheposition der Tragrollenantriebsstation kann die Gurtförderanlage weiter betrieben werden, bis die defekte Tragrollenantriebsstation im Rahmen eines Wartungsstops der Anlage getauscht werden kann. Der Tausch einzelner Antriebskomponenten im laufenden Betrieb ist kompliziert und gefährlich, und aus diesem Grund durch Vorschriften der meisten Länder untersagt.
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Vorteilhaft wird die Tragrollenantriebsstation bei Ausfall automatisch und zeitlich unmittelbar folgend außer Betrieb genommen und in eine zum Gurt beabstandete Ruheposition gebracht. So muss für die Außerbetriebnahme kein Wartungspersonal erst zu der defekten Tragrollenstation gelangen, was bei langen Gurtförderanlagen einen längeren Zeitraum beanspruchen kann. In diesem Zeitraum besteht das Risiko einer Beschädigung des Gurtes bis hin zur Brandgefahr aufgrund der Reibung auf der blockierten Tragrollenantriebsstation. Nicht zuletzt müsste die defekte Tragrollenantriebsstation erst einmal lokalisiert und dem Wartungspersonal gemeldet werden.
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Weiterhin bevorzugt sind mindestens ein Elektromotor und eine Kupplung koaxial zur Antriebsrolle angeordnet. Motor und Kupplung werden dann bevorzugt mit in die Ruheposition bewegt, wodurch vorteilhaft der Antriebsstrang nicht unterbrochen werden muss. Bevorzugt erfolgt der Antrieb durch den Motor als Direktantrieb, also ohne Getriebe.
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Besonders bevorzugt sind Antriebsrolle, der zugehörige Antriebsmotor und die Kupplung koaxial auf einem Träger angeordnet. Sie bilden somit eine Antriebseinheit. Die Antriebseinheit kann vorteilhaft schnell in ihrer Gesamtheit ausgetauscht werden.
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Dabei ist die Abstandseinrichtung ein Kippmechanismus. Die Drehachse ist unter der Tragrollenantriebsstation, parallel zu deren Drehachse angeordnet.
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Die Kippbewegung wird durch einen Scherbolzen (Brechbolzen) freigegeben. Der Scherbolzen ist dabei ein Bolzen, der bei einer bestimmten auslösenden Scherkraft bricht und damit die Kippbewegung freigibt. Bevorzugt ist der Scherbolzen ein metallischer Bolzen, insbesondere aus Stahl, aufweisend eine Kerbe als definierte Sollbruchstelle. Die bei blockierter Antriebsrolle auftretende Kraft in Förderrichtung ist dabei größer als die Auslösekraft des Scherbolzens. Eine blockierte Antriebsrolle führt also aufgrund der aus der Reibung zwischen blockierter Antriebsrolle und sich bewegendem Gurt resultierenden Kraft in Förderrichtung zum Bruch des Scherbolzens und damit zu einer Kippbewegung der Abstandseinrichtung von der Arbeitsposition in Ruheposition, durch die die Tragrollenantriebsstation vom Gurt beabstandet wird.
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In einer alternativen Ausgestaltung zu dem Scherbolzen ist die Achse der Kippbewegung in Förderrichtung relativ zur Mittellinie der Tragrollenantriebsstation versetzt. Durch das auftretende Kräftepaar befindet sich die Tragrollenantriebsstation auch ohne zusätzlichen (Scher)bolzen stabil in der Betriebsstellung. Bei blockierter Antriebsrolle wird die Antriebsrolle vor dem Erreichen der Ruheposition zunächst entlang der sich einstellenden Kreisbahn etwas angehoben, bevor die Außerbetriebsstellung erreicht wird. Vorteilhaft ist so kein Scherbolzen notwendig, nach Austausch oder Reparatur der defekten Obergurtmittelrollen kann der Kippmechanismus einfach wieder in seine Arbeitsposition bewegt werden.
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Die für die Auslösung (also den Ausfall des Scherbolzens) notwendige Kraft kann dabei durch die Auswahl des Scherbolzens erfolgen. Die notwendige Kraft ist dabei unter anderem vom Streckenlauf der Bandanlage abhängig, also insbesondere ob diese bergauf oder bergab verläuft.
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Weiterhin relevant für die resultierende Kraft sind der Belag der Antriebsrolle und der Unterseite des Obergurtes, da diese den Reibungskoeffizienten bestimmen. So kann durch die Auswahl eines Materials mit hohem Reibungskoeffizienten (beispielsweise Gummi) die resultierende Kraft in Förderrichtung erhöht werden.
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Besonders bevorzugt ist die Position der Achse der Drehbewegung zur Festlegung der notwendigen Auslösekraft veränderlich. Beispielsweise kann hierfür ein Langloch in Förderrichtung zur Festlegung der Position der Drehachse vorgesehen sein.
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Weiterhin bevorzugt ist zusätzlich mindestens eine benachbart zur angetriebenen Obergurtmittelrolle angeordnete Entlastungsrolle vorgesehen. Diese ist in Arbeitsposition (der Tragrollenantriebsstation) vom Gurt beabstandet, wobei in der Ruheposition der Tragrollenantriebsstation der Abstand von der Tragrollenantriebsstation zum Gurt größer ist als der Abstand von Entlastungsrolle zum Gurt, so dass die Tragrollenantriebsstation in Ruheposition den Gurt nicht berührt und die Entlastungsrolle die Gewichtskraft des Gurtes trägt. Bei einer Bandanlage mit einer Vielzahl von Tragrollenantriebsstationen kann der Ausfall einer Antriebseinheit problemlos kompensiert werden, so dass eine nicht angetriebene Entlastungsrolle die angetriebene Tragrollenantriebsstation ersetzen kann.
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Vorteilhaft werden die Drehzahlen der Antriebsrollen über Frequenzumrichter so geregelt, dass sie dem Führungsantrieb proportionale Antriebsmomente erzeugen. Die Regelung erfolgt bevorzugt auf einen Anteil des Nenndrehmomentes des Führungsantriebes.
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Falls keine Entlastungsrolle vorhanden ist, muss der Ausfall der Tragrollenantriebsstation und das damit verbundene in Abstand bringen zum Gurt von benachbarten Tragrollenstationen kompensiert werden.
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Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls eine Bandförderanlage aufweisend mindestens eine zuvor beschriebene Tragrollenantriebsstation. Die erfindungsgemäßen Tragrollenantriebsstationen sind dabei besonders bevorzugt in ansteigenden Bereichen der Bandförderanlage angeordnet.
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Besonders bevorzugt hat die Bandförderanlage eine größere Anzahl an Tragrollenantriebsstationen als für den Betrieb der Bandförderanlage notwendig sind, so dass der Ausfall mehrerer Antriebsrollen und deren damit verbundenes automatisches außer Betrieb nehmen, kompensiert werden kann.
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Besonders bevorzugt ist am anderen Wellenende der Antriebsrolle eine Rücklaufsperre oder eine Bremse angekoppelt. Somit kann nach dem Stoppen der Bandanlage ein Rücklaufen dieser auf einfache Weise verhindert werden. Dabei kommen bei Förderbandanlagen mit Höhenüberwindung Rücklaufsperren zum Einsatz, während bei horizontalen Anlagen Bremsen einzusetzen sind.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Figuren erläutert, dabei zeigen:
- 1 eine Darstellung einer Antriebseinheit,
- 2 eine Schnittdarstellung durch eine Tragrollenstation,
- 3 eine Seitendarstellung der Tragrollenstation in Arbeitsposition,
- 4 eine Seitendarstellung der Tragrollenstation in Ruheposition, und
- 5 eine weitere Darstellung der Antriebseinheit mit erkennbarem Scherbolzen.
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1 zeigt eine Antriebseinheit mit einer Antriebsrolle 1, einer Kupplung 3 und einem Motor 4, die koaxial auf einem Träger 2 angeordnet sind. Die Antriebsrolle 1 ist hier eine Obergurtmittelrolle. Untenseitig hat der Träger 2 ein Befestigungselement 21 an jedem Ende mit einer Öffnung für die Kippachse. Seitlich sind weitere Befestigungselemente angeordnet, von denen das in Förderrichtung gesehen vordere mit einem in der 1 nicht gezeigten Scherbolzen befestigt wird. Bei dem Defekt einer Antriebsrolle 1 kann die gesamte in 1 gezeigte Antriebseinheit schnell und einfach ausgetauscht werden, wodurch vorteilhaft die Zeitdauer der Außerbetriebnahme im Wartungsfall verkürzt werden kann.
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2 zeigt den Träger 2 in Einbauposition an einem Traggerüst. Neben der Antriebsrolle 1 sind zwei Seitentragrollen 5 angeordnet. Diese formen eine Muldenform des Obergurtes 61. Unter der Tragrollenstation wird der Untergurt 62 geführt. Die Tragrollenstation ist auf einem Traggerüst 7 angeordnet. Auf der dem Motor 4 abgewandten Seite der Antriebsrolle 1 ist eine Rücklaufsperre 8 vorgesehen, die eine Bewegung der Antriebsrolle 1 entgegen der Förderrichtung verhindert.
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3 zeigt die Tragrollenantriebsstation in Arbeitsposition in Seitendarstellung. Der Träger 2 ist in ungekippter Position. Durch die Öffnungen in den Laschen wird die Kippachse 23 definiert.
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4 zeigt die gleiche Darstellung wie 3, jedoch ist der Träger 2 nun gekippt in die Ruheposition. Der Scherbolzen ist ausgefallen und durch die Kippbewegung ist die Obergurtmittelrolle 1 nicht mehr im Eingriff mit dem Gurt.
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5 zeigt eine weitere Ansicht der Tragrollenantriebsstation. Ersichtlich ist ein Scherbolzen 22, der neben der Kippachse 23 im Befestigungselement der Kippachse 23 angeordnet ist. Der Scherbolzen 22 ist dabei ein Stahlbolzen mit einer Kerbe als Sollbruchstelle ausgebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsrolle
- 2
- Träger
- 21
- Befestigungselement Kippachse
- 22
- Scherbolzen
- 23
- Kippachse
- 3
- Kupplung
- 4
- Motor
- 5
- Seitentragrolle
- 61
- Obergurt
- 62
- Untergurt
- 7
- Traggerüst
- 8
- Rücklaufsperre
