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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Fördern
von losem Gut, wie Band- oder Kettenförderer. Derartige Vorrichtungen
werden beispielsweise unter oder über Tage eingesetzt, um stückiges Gut, wie
Kohle, Gestein oder Erz, über
lange Transportwege zu transportieren. Besonders beim Einsatz unter
Tage besteht dabei einerseits das Problem, dass Streckenabschnitte
mit großen
Steigungen oder Gefälle
zurückgelegt
werden müssen.
Andererseits werden im Bereich des Bergbaus immer strengere Anforderungen
an die Sicherheit des Betriebes solcher Förderer gestellt. Dies betrifft
sowohl die Sicherheit, mit der das jeweilige Gut gefördert wird,
als auch die Vermeidung von Gefährdungen
der Umgebung, in der der Förderer
betrieben wird.
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Die von Betriebsmitteln der in Rede
stehenden Art zu erfüllenden
Sicherheitsanforderungen sind beispielsweise in der "RICHTLINIE 94/9/EG DES
EUROPÄISCHEN
PARLAMENTS UND DES RATES vom 23. März 1994 zur Angleichung der Rechtsvorschriften
der Mitgliedstaaten für
Geräte und
Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung
in explosionsgefährdeten
Bereichen" zusammengefasst
worden, mit der die Grundlagen der sogenannten "ATEX-Norm" festgesetzt worden sind.
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Um die jeweilige Transportaufgabe
bewältigen
zu können,
sind bei Fördervorrichtungen
der in Rede stehenden Art entlang des Förderweges beabstandet zueinander
Antriebe angeordnet. In der Regel ist dabei jedem der Antriebe eine
eigene Bremseinrichtung zugeordnet. Diese Bremseinrichtungen sind üblicherweise
so eingereichtet, dass sie im Notfall selbsttätig eine Bremsung ausführen können. Eine
aus der
DE 198 37
315 C1 bekannte Vorrichtung weist dazu beispielsweise einen
Federspeicher auf, der pneumatisch vorgespannt werden kann. Die Druckluftbeaufschlagung
hält die
Bremse während des
normalen Förderbetriebes
geöffnet.
Soll eine Bremsung ausgeführt
werden, so wird der Federspeicher von der Druckluftbeaufschlagung
entlastet und die für
die Bremsung benötigte
Bremskraft von der Feder des Federspeichers abgegeben. Zur Überwachung
der ordnungsgemäßen Funktionsweise
und des Verschleißzustandes
ist die bekannte Bremse mit einer Messeinrichtung ausgestattet,
die laufend die relative Lage der mit den Bremselemente verkoppelten
Gehäuseteile
der Bremse überwacht.
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Bei einer derart ausgebildeten Bremsvorrichtung
ist sichergestellt, dass die für
die Durchführung der
Bremsung erforderliche Kraft auch dann sicher zur Verfügung steht,
wenn es zum Ausfall der Druckluftversorgung kommt. So ist sichergestellt,
dass der Förderer
bei einer Betriebsstörung
rechtzeitig abgebremst wird. Gleichzeitig ist es bei derartigen
Bremsen problemlos möglich,
im Normalbetrieb die Bremsung geregelt durchzuführen. Auf diese Weise lassen sich
die bei einer Bremsung auftretenden Belastungen des zum Fördern des
transportierten Gutes eingesetzten Fördermittels minimieren mit
der Folge, dass die Lebensdauer des Fördermittels, bei dem es sich
typischerweise um einen Gurt, ein Band oder ein Kette handelt, und
der zu seinem Antrieb benötigten Einrichtungen
verlängert
ist.
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Durch einen derart optimiert geregelten Bremsvorgang
wird zwar die Einsatzfähigkeit
und Verfügbarkeit
des Transportmittels deutlich erhöht. Allerdings sind die bekannten
Vorrichtungen nicht in der Lage, im Fall einer wegen eines Stromausfall
erforderlich werdenden Notbremsung eine ebenso geregelte Bremsung
durchzuführen.
Da bei einer solchen Bremsung hohe Sicherheiten garantiert werden müssen, die
entsprechend hohe Bremskräfte
erforderlich machen, führen
diese ungeregelten Bremsungen zu erheblichen Belastungen des Fördermittels und
der es antreibenden Einrichtungen. Die von Gurtförderern zu erfüllenden
Sicherheitsanforderungen sind im Einzelnen in den Gurtförderer-Richtlinien
des Landesoberbergamtes vom 29.10.1980 – 16.16-1-30, insbesondere §§ 2.4.2,
2.6 und 2.9, festgelegt.
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Die Aufgabe der Erfindung bestand
darin, mit einfachen Mitteln eine Vorrichtung der voranstehend erläuterten
Art zu schaffen, mit der auch im Störungsfall eine sichere geregelte
Bremsung durchführbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Vorrichtung
zum Fördern
von losem Gut, wie Band- oder Kettenförderer, gelöst, die mit einem Fördermittel,
wie Band, Gurt oder Kette, mit Antriebseinrichtungen, die entlang
der von dem Fördermittel
zurückgelegten
Förderstrecke
angeordnet sind, mit den Antriebseinrichtungen zugeordneten Bremseinrichtungen
zum Abbremsen des Fördermittels,
die im Fall einer Störung
selbsttätig
eine Bremsung des Fördermittels
durchführen,
und mit einer an eine zentrale Energieversorgung angeschlossenen
Regeleinrichtung ausgestattet ist, die bei jeder Bremsung des Fördermittels
den von der jeweiligen Bremseinrichtung durchgeführten Bremsvorgang regelt und
mit einem Energiespeicher ausgerüstet
ist, der sie bei Ausfall der zentralen Energieversorgung mindestens
mit der Energie versorgt, die für
die Regelung mindestens eines Bremsvorgangs der ihr zugeordneten
Bremsvorrichtung erforderlich ist.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zeichnet sich dadurch gegenüber
dem Stand der Technik aus, dass die zum Regeln des Bremsvorgangs
vorgesehene Regeleinrichtung mit einem Energiespeicher ausgestattet
ist. Dieser Energiespeicher, stellt beim Ausfall der zentralen Energieversorgung
eine Energiemenge zur Verfügung,
welche für
die Regelung mindestens eines Bremsvorgangs ausreicht. Auf diese
Weise ist sichergestellt, dass auch bei einem Störfall eine sichere und gleichzeitig
materialschonende Bremsung geregelt durchgeführt werden kann. Aufwendiger
Maßnahmen
bedarf es dazu nicht. Statt dessen genügt beispielsweise ein elektrischer
Akkumulator von ausreichender Kapazität, um die für die Regelung des Bremsvorgangs
erforderliche Energie zu liefern.
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Praktische Versuche haben ergeben,
dass sich Förderer
mit erfindungsgemäß ausgestalteten Regeleinrichtungen
besonders dazu eignen, mit niedrigen Spannungen betrieben zu werden.
So kann die zentrale Energieversorgung problemlos als elektrische
Niedervolt-Spannungsquelle ausgebildet sein. Liefert diese Energieversorgung
beispielsweise elektrische Energie mit einer Spannung von höchstens
12 Volt, so kann auch in explosionsgefährdeter Umgebung ein größtmögliches
Maß an
Sicherheit gewährleistet
werden. Demzufolge erfüllen
erfindungsgemäß ausgebildete
Förderer,
deren elektrische Versorgung bei derart niedrigen Betriebsspannungen
erfolgt, alle gesetzlichen Anforderungen, wie sie in der "ATEX-Norm" festgelegt sind.
Sie werden dementsprechend der in der eingangs angegebenen Verordnung
definierten Kategorie M1 zugeordnet. Diese Kategorie umfasst Vorrichtungen,
die konstruktiv so gestaltet sind und erforderlichenfalls zusätzlich mit
besonderen Schutzmaßnahmen
so versehen sind, dass sie in Übereinstimmung
mit den vom Hersteller angegebenen Kenngrößen betrieben werden können und
ein sehr hohes Maß an
Sicherheit gewährleisten.
Die Vorrichtungen der Kategorie M1 sind daher zur Verwendung in
untertägigen
Bergwerken sowie deren Übertageanlagen
geeignet, die durch Grubengas und/oder brennbare Stäube gefährdet sind.
Vorrichtungen dieser Kategorie müssen selbst
bei seltenen Gerätestörungen in
vorhandener explosionsfähiger
Atmosphäre
weiterbetrieben werden und weisen daher Explosionsschutzmaßnahmen auf,
so dass beim Versagen einer apparativen Schutzmaßnahme mindestens eine zweite
unabhängige
apparative Schutzmaßnahme
die erforderliche Sicherheit gewährleistet
bzw. beim Auftreten von zwei unabhängigen Fehlern noch die erforderliche Sicherheit
gewährleistet
wird.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder Bremseinrichtung
eine Regeleinrichtung zugeordnet ist. Das bei einer derart ausgebildeten
erfindungsgemäßen Fördereinrichtung verwirklichte
Konzept einer dezentralen Regelung der Bremsvorgänge ermöglicht es, die Bremseinrichtung
mit der zugehörigen Regeleinrichtung
als fertig vorkonfektionierte Baugruppe herzustellen. Am Einsatzort
wird diese Baugruppe lediglich an die zentrale Energieversorgung und
die für
die Betriebssteuerung notwendigen Steuerleitungen angeschlossen.
Auf diese Weise ist der Aufwand für die oft unter schwierigen
Bedingungen unter Tage erfolgende Montage auf ein Minimum reduziert.
Aufgrund der verminderten Anzahl an Leitungen ist darüber hinaus
auch die Gefahr von Störungen,
die in Folge eines Kabelbruchs oder ähnlichem auftreten können, minimiert.
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Besonders günstig ist es in diesem Zusammenhang,
wenn die Regeleinrichtung über
eine Datenleitung mit einer zentralen Steuer- und Überwachungseinrichtung
verbunden ist. Von dieser zentralen Steuer- und Überwachungseinrichtung können Angaben über den
Betriebszustand des Förderers, die
Betriebsparameter und ähnliches
an die jeweils angeschlossenen Bremseinrichtungen übertragen werden.
Es ist jedoch ebenso möglich,
auf eine zentrale Steuereinrichtung zu verzichten. In diesem Fall können die
Regeleinrichtungen selbst in die Lage versetzt werden, dass sie
einen direkten Datenaustausch mit den anderen Regeleinrichtungen
des Förderers
vornehmen können.
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Bei der Datenleitung, über die
die Regeleinrichtungen untereinander bzw. mit der zentralen Steuereinheit
verbunden sind, handelt es sich vorzugsweise um einen digitalen
Datenbus, an den sich problemlos eine Vielzahl von Regeleinrichtungen
gemeinsam anschließen
lassen. Über eine
solche zentrale Datenleitung können
die für
den einwandfreien Betrieb erforderlichen Informationen und Steuersignale
zwischen den einzelnen Regeleinrichtungen selbst sowie zwischen
der Steuer- und Überwachungseinrichtung
und den Regeleinrichtungen schnell, sicher und bei geringstem Energiebedarf ausgetauscht
werden.
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Neben den eigentlichen Regelfunktionen können die
Regeleinrichtungen bei einem erfindungsgemäßen Förderer auch Überwachungsfunktionen übernehmen.
So kann mittels der Regeleinrichtung eine laufende Drehzahlüberwachung
durchgeführt
werden. Ebenso kann die Regeleinrichtung den Verschleißzustand
der ihr jeweils zugeordneten Bremseinrichtung überwachen. In solchen Fällen, in denen
die Bremseinrichtung druckluftbetrieben ist, sollte die Regeleinrichtung
darüber
hinaus die Druckluftversorgung überwachen.
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Umfassen die Bremseinrichtungen in
an sich bekannter Weise (
DE
198 37 315 C1 ) jeweils ein elastisches Element, insbesondere
eine Feder, welches die für
den Bremsvorgang erforderliche Bremskraft liefert, und sind dabei
Bremselemente vorhanden, welche beim Bremsvorgang auf eine mit der
Antriebswelle der jeweiligen Antriebseinrichtung verkoppelten Bremsscheibe
wirken, so kann ein exaktes Abbild des jeweiligen Funktionszustands
der Bremse dadurch gewonnen werden, dass die Regeleinrichtung die
Hublage und/oder die bei einem Bremsvorgang benötigte Hubzeit der Bremselemente überwacht.
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Indem das Regelgerät mit einer
optischen Anzeige ausgestattet ist, kann auf einfache Weise eine
Kontrolle des jeweiligen Betriebszustands erfolgen. Diese einfache
Kontrollmöglichkeit
erweist sich insbesondere in der oft rauhen Umgebung beim Betrieb
unter Tage als besonders vorteilhaft.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand
einer ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen schematisch:
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1 einen
Ausschnitt eines unter Tage eingesetzten Förderers,
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2 eine
an dem in 1 dargestellten Förderer eingesetzte
Regeleinrichtung.
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Der Förderer 1 umfasst ein
Förderband 2, auf
dem das zu transportierende stückige
Gut, beispielsweise Abraum oder Kohle, gefördert wird. Zum Antrieb des
Förderbands 2 sind
Antriebseinrichtungen 3, 4, 5, 6 vorgesehen.
Die Antriebseinrichtungen 3, 4, 5, 6 treiben
jeweils paarweise eine Antriebsrolle 7, 8 an,
wobei die eine Antriebseinrichtung 3, 5 des jeweiligen
Paars auf der einen und die andere Antriebseinrichtung 4, 6 desselben
jeweiligen Paares auf der anderen Seite des Förderbands 2 angeordnet ist.
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Mit der Antriebswelle 9 jeder
Antriebseinrichtung 3, 4, 5, 6 ist
jeweils eine Bremsscheibe 10 drehfest verbunden. Die jeweilige
Bremsscheibe 10 ist Teil jeweils einer Bremseinrichtung 11, 12, 13, 14.
Jeder Antriebseinrichtung 3, 4, 5, 6 ist
eine solche Bremseinrichtung 11, 12, 13, 14 zugeordnet.
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Die Bremseinrichtungen
11,
12,
13,
14 können in
der aus der
DE 198
37 315 C1 an sich bekannten Weise ausgebildet sein. Demgemäss umfassen sie
neben jeweils einer Bremsscheibe
10 hier im einzelnen nicht
dargestellte Bremszangen, die an ihrem der Bremsscheibe
10 zugeordneten
Ende beim Bremsvorgang auf die Bremsflächen der Bremsscheibe wirkende
Bremsbeläge
tragen. Mit ihrem anderen Ende sind die Bremszangen mit den gegeneinander
verstellbaren Gehäusehälften der
Bremseinrichtungen
11,
12,
13,
14 gelenkig
verkoppelt.
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Die von den Bremseinrichtungen 11,
12, 13, 14 beim Bremsvorgang aufgebrachte Bremskraft wird von
einem ebenfalls nicht dargestellten Federpaket erzeugt. Im Ruhezustand
ist dieses Federpaket pneumatisch in einem vorgespannten Zustand gehalten.
Die Vorspannung des Federpakets ist dabei so bemessen, dass auch
unter hohen Belastungen eine für
eine sichere Abbremsung des Förderbands
ausreichende Bremskraft zur Verfügung
steht.
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Der Bremsvorgang wird mittels einer
nicht dargestellten Ventilkombination pneumatisch so gesteuert,
dass die Bewegung des Förderbands 2 materialschonend
und an die jeweilige Last angepasst verzögert wird. Ebenso werden die
Bremseinrichtungen 11, 12, 12, 14 bei
der Inbetriebnahme des Förderers 1 über die
Ventilkombination gelöst,
indem das jeweilige Federpaket durch Beaufschlagung mit Druckluft
wieder in seine vorgespannte Stellung gebracht wird.
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Jeder der Bremseinrichtungen 11, 12, 13, 14 ist
jeweils eine Regeleinrichtung 15, 16, 17, 18 zugeordnet.
Die Regeleinrichtungen 15, 16, 17, 18 umfassen
jeweils eine Datenverarbeitungseinheit 19, die über einen
Steckverbinder 20 an eine zentrale Datenleitung 21 angeschlossen
ist.
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Des weiteren ist die Datenverarbeitungseinrichtung 19 an
eine an der Außenseite
des Gehäuses der
jeweiligen Regeleinrichtungen 15, 16, 17, 18 angeordnete
Eingabeeinrichtung 22 angeschlossen. Die Regeleinrichtung
kann über
die Eingabeeinrichtung 22 in einen definierten Anfangszustand
zurückversetzt
werden.
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Über
weitere Steckverbindungen 23, 24, 25 sind
an die jeweilige Regeleinrichtung 15, 16, 17, 18 ein
Sensor 26 zum Erfassen der relativen Lage der Gehäusehälften der
jeweiligen Bremseinrichtung 11, 12, 13, 14,
ein Sensor 27 zum Erfassen der Drehzahl der Antriebswelle
der jeweiligen Antriebseinrichtung 3, 4, 5, 6 sowie
ein Sensor 28 zur Überwachung
der Druckluftversorgung angeschlossen, mittels dem die Federn der
Bremseinrichtungen 11, 12, 13, 14 im Ruhezustand vorgespannt
sind. Mittels des Sensors 26 lassen sich die Hublage, die
beim Brems- und Lüftvorgang
zurückgelegten
Stellwege und die Hubzeiten erfassen, die zwischen Start und Ende
eines Brems- oder Lüftvorgangs
vergehen.
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Schließlich sind an die Datenverarbeitungseinrichtung 19 Steuerleitungen 29, 30 angeschlossen. Über die
Steuerleitungen 29, 30 wird die Funktion von Ventilen 31, 32 gesteuert,
welche beim Bremsvorgang die Feder der jeweiligen Bremseinrichtung 11, 12, 13, 14 von
der pneumatischen Kraft entlasten bzw. beim Lüftvorgang die pneumatische Druckbeaufschlagung
der Feder bewirken.
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Die für den Betrieb der Datenverarbeitungseinrichtung 19 und
der an sie angeschlossenen Sensoren 26, 27, 28 und
Ventile 31, 32 benötigte elektrische Energie wird
im Normalbetrieb von einer zentralen Energieversorgung 33 zur
Verfügung
gestellt, an die jede der Regeleinrichtungen 11, 12, 13, 14 über eine
Versorgungsleitung 34 angeschlossen ist. Die Energieversorgung
erfolgt mit einer Spannung von 12 Volt.
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Mit der zentralen Energieversorgung 33 ebenfalls
verbunden ist ein in jeder Regeleinrichtung 15, 16, 17, 18 ebenfalls
vorhandener elektrischer Akkumulator 36. Die Kapazität des Akkumulators 36 ist dabei
so bemessen, dass die von ihm abgegebene Energie ausreicht, um bei
einem Ausfall der zentralen Stromversorgung die Datenverarbeitungseinrichtung 19,
die an sie angeschlossenen Sensoren 25, 26, 27 sowie
die Ventile 31, 32 solange mit elektrischer Energie
zu versorgen, bis ein geregelt ablaufender Bremsvorgang vollständig abgeschlossen
ist.
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Die zentrale Datenleitung 21 bildet
einen Datenbus, über
den alle Regeleinrichtungen 15, 16, 17, 18 gemeinsam an
eine Steuer- und Überwachungseinrichtung 37 angeschlossen
sind. Die Kommunikation der Regeleinrichtungen 15, 16, 17, 18 untereinander
und mit der Steuer- und Überwachungseinrichtung 37 erfolgt
digital unter Verwendung eines standardisierten Kommunikationsprotokolls.
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An jeder Regeleinrichtung 15, 16, 17, 18 ist schließlich eine
optische Zustandsanzeige 38 vorhanden, auf der beispielsweise
mittels Leuchtdioden oder vergleichbaren Leuchteinrichtungen angezeigt wird,
in welchem Betriebszustand die jeweilige Regeleinrichtung 15, 16, 17, 18 sich
aktuell befindet.
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Während
des normalen Förderbetriebes übermittelt
die Steuer- und Überwachungseinrichtung 37 die
aktuellen Betriebsparameter, wie Sollgeschwindigkeit, Anzahl der
im Einsatz befindlichen Antriebe etc. an die Regeleinrichtungen 15, 16, 17, 18. Gleichzeitig
kann sie von den einzelnen Regeleinrichtungen 15, 16, 17, 18 laufend
Informationen über die
aktuelle Drehzahl der jeweiligen Antriebseinrichtung 3, 4, 5, 6,
den Verschleißzustand
der jeweiligen Bremseinrichtung 11, 12, 13, 14 und
die ordnungsgemäße Funktion
der Druckluftversorgung erhalten.
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Kommt es zu einer Störung der
zentralen Energieversorgung 33, so werden die Regeleinrichtungen 15, 16, 17, 18 automatisch
und unterbrechungsfrei von den ihnen zugeordneten Akkumulatoren 36 mit
elektrischer Energie versorgt. Dabei löst die Unterbrechung der zentralen
Energieversorgung ebenso automatisch einen Bremsvorgang aus. Die
von den Akkumulatoren 36 zur Verfügung gestellte Energie stellt
dabei sicher, dass dieser Bremsvorgang ebenso von den jeweiligen
Regeleinrichtungen 15, 16, 17, 18 geregelt
wird, wie es bei einer ordnungsgemäßen Funktion der zentralen
Energieversorgung 33 der Fall wäre.
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Nach Abschluss des Bremsvorgangs
werden die Bremseinrichtungen 11, 12, 13, 14 von
den durch die ihnen jeweils zugeordneten Federn erzeugten Bremskraft
in Bremsstellung gehalten, bis die zentrale Energieversorgung 33 wieder
in Betrieb ist und von der Steuer- und Überwachungseinrichtung 37 ein
Signal zum Lüften
der Bremseinrichtungen 11, 12, 13, 14 gegeben
wird.
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- 1
- Förderer
- 2
- Förderband
- 3,
4, 5, 6
- Antriebseinrichtungen
- 7,8
- Antriebsrolle
- 9
- Antriebswelle
- 10
- Bremsscheibe
- 11,
12, 13, 14
- Bremseinrichtungen
- 15,
16, 17, 18
- Regeleinrichtungen
- 19
- Datenverarbeitungseinheit
- 20
- Steckverbinder
- 21
- Datenleitung
- 22
- Eingabeeinrichtung
- 23,
24, 25
- Steckverbindungen
- 26
- Sensor
zum Erfassen der relativen Lage
-
- der
Gehäusehälften der
jeweiligen
-
- Bremseinrichtung 11,
12, 13, 14,
-
-
- 27
- Sensor
zum Erfassen der Drehzahl der
-
- Antriebswelle
der jeweiligen
-
- Antriebseinrichtung 3,
4, 5, 6
- 28
- Sensor
zur Überwachung
der
-
- Druckluftversorgung
- 29,
30
- Steuerleitungen
- 31,
32
- Ventile
- 33
- Energieversorgung
- 34
- Versorgungsleitung
- 36
- Akkumulator
- 37
- Steuer-
und Überwachungseinrichtung
- 38
- optische
Zustandsanzeige