DE1030982B - Magnetisch-elektrische Teufenzeigereinrichtung fuer Foerderschaechte mit gleichzeitiger Geschwindigkeitsangabe - Google Patents

Description

• Magnetisch-elektrische Teufenzeigereinrichtungfür Förderschächte mit gleichzeitiger Geschwindigkeitsangabe Neben den bekannten mechanischen Teufenzeigern, bei denen das Klettern und Rutschen, des Seiles nicht erfaßt wird, gibt es elektromechanische Teufenzeiger, bei denen die Stellung des Schachtfördermittels (Korb oder Gefäß) im Fahrschacht durch die Messung des elektrischen Widerstandes erfaßt wird, den das Förderseil oder ein mitlaufender Draht von der Förderscheibe bis zum Förderkorb aufweist. Diese Teufenzeiger haben den Nachteil, daß sie wegen ihres unkontrollierbaren veränderlichen Übergangswiderstandes zwischen dem Seil bzw. dem Draht und den notwendigen Schleifkontakten ungenau arbeiten, und daß im Meßergebnis Seillängungs- und Seilschwingungsfehler enthalten sind.
• Die neue Teufenzei,gereinrichtung beseitigt diese Nachteile. Ferner ermöglicht sie es, neben der genauen Angabe der Stellung des Schachtfördermittels im Schacht auch seine jeweilige Fahrgeschwindigkeit zu erfassen.
• Das Wesen der neuen Teufenzeigereinrichtung besteht darin, daß sie ein Magnetjoch enthält, das mit einem Abschnitt des Förderseiles einen magnetischen Kreis bildet, derart, daß Veränderungen der Relativstellung Magnetjoch-Förderseil durch die Seilprofilierung Änderungen des magnetischen Flusses hervorrufen, und daß von der Größe und der Zahl dieser Änderungen in der Zeit die Messung des zurückgelegten Weges und der Geschwindigkeit des vom Förderseil getragenen Schachtfördermittels (z. B. Korb oder Gefäß) abgeleistet ist.
• Zur näheren Erläuterung wird auf die Zeichnung verwiesen; sie zeigt ein Ausführungsbeispiel der neuen Teufenzeigereinrichtung.
• Mit 1 ist das Förderseil bezeichnet, das aus einer symmetrischen Anordnung von Litzen 2 besteht. Die Litzen sind wendelförmig gewickelt. Zwischen der jeweiligen Litze und der nächstfolgenden besteht eine Vertiefung, der sogenannte Seilzwickel. Der Abstand der Seilzwickel - gemessen parallel zur Längsausdehnung des Förderseiles - ist bei den gebräuchlichen offenen Förderseilen 3 bis 4 cm. Parallel zur Längsachse des Förderseiles ist unter Einhaltung eines Luftspaltes ein U-förmiges ferromagnetisches Joch 3 angeordnet. Auf den parallel zum Förderseil liegenden Mittelteil des Joches 3 sind die Erregerwicklung 4 und die Kompensationswicklungen 5 und 6 gewickelt. Die Erregerwicklung 4 ist an die Gleichstromquelle 7 angeschlossen. Auf den beiden senkrecht zum Förderseil liegenden Schenkeln des Joches 3 befinden sich zwei Meßwicklungen 8, die im Ausführungsbeispiel in Reihe geschaltet sind. Der Abstand zwischen den beiden Symmetrieachsen der Jochschenkel ist ,so gewählt, daß er sich über ein ganzes Mehrfaches der Länge des Zwickelabstandes - gemessen parallel zur Läingsausdehnung des Förderseiles -erstreckt. An die Meßwicklungen 8 sind ein Frequenzmeßgerät 9 und ein Spannungsmeßgerät 10 und an den Ausgang des Spannungsmeßgerätes 10 eine elektrische Integriereinrichtung 11 angeschlossen. Die Kompensationswicklung 5 wird beaufschlagt durch den Strom einer elektrischen Druckmeßdose 12, die nach dem rnagnetorestrikt.iv en Prinzip arbeitet und zur Erfassung des jeweiligen Momentes an der Treibscheihe dient. Mit dem Ausgang der Druckmeßdbse ist über einen Schalter 13, der mit dem Fahrschalter der Fördermaschine elektrisch oder mechanisch gekuppelt ist, ein Integrationsmotor 14 verbunden. Der Integrationsmotor 14 verstellt ein Potentiometer 15, dessen einer Abgriff direkt an einen Pol der Gleichstromquelle 7 und dessen anderer Abgriff über den Steuerkreis eines Hallgen@erators 16 an den zweiten Pol der Gleichstromquelle 7 angeschlossen ist. Die Erregerwicklung 17 dient zur Erzeugung des Feldes für den Halsgenerator und ist ihrerseits über einen Gleichrichter 18 an den Ausgang der Integriereinrichtung 11 angeschlossen. Die Kompensationswicklung 6 ist mit den Hallsonden des Hallgenerators 16 verbunden und wird mit einem der Hauspannung proportionalen Strom beaufschlagt. In der gezeigten Schaltung sind evtl. notwendige Verstärker nicht dargestellt.
• Die Wirkungsweise der neuen Einrichtung ist die folgende: Gleitet im Betrieb das offene Förderseil an dem U-förmigen ferromagnietischen Joch 3 vorbei, so wird der Luftspalt zwischen Förderseil und Joch entsprechend der Seilprofilierung ständig verändert, und zwar, da alle Litzen 2 des Förderseiles 1 gleich ausgeführt sind, bei gleicher Geschwindigkeit regelmäßig. Durch die Änderung des Luftspaltes wird der durch die Erregerwicklung 4 hervorgerufene magnetische Fluß ständig geändert, da sich auch der magnetische Widerstand des magnetischen Kreises ändert, und induziert in den Meßwicklungen 8 eine Spannung. Diese Spannung, die von dem Spannungsmesser 10 erfaßt wird, i-st direkt proportional der Geschwindigkeit des Förderseiles bzw. des Schachtfördermittels. Ebenso stellt die Zahl der in der Zeiteinheit auftretenden Impulse, das heißt also die Frequenz der Spannung, ein Maß für die Geschwindigkeit dar. Wird nunmehr die Spannung bzw. de Frequenz über die Zeit in dem Integriergerät 11 integriert, so wird der über den integrierten Zeitraum zurückgelegte Weg des Förderkorbes erfaßt. An dem Integriergerät 11 liegt demnach eine Ausgangsspannung, die in ihrer Amplitude der an der Meßstelle hindurch gelaufenen Seillänge proportional ist und damit die Stellung des Schachtfördermittels im Fahrschacht angibt, zunächst ohne Berücksichtigung des durch die Seidlängung und Seilschwingung hervorgerufenen Fehlers. Diese Spannung wird daher über die Gleichrich.teranordnung 18 der Feldwicklung 17 des Haugenerators 16 zugeführt. Über die Gleichstromquelle und das Potentiometer 15 wird. der Haugenerator 16 mit einem Steuerstrom beaufschlagt, der der Nutzlast der Fördereinrichtung proportional ist, und zwar wird die Größe dieses Steuerstromes dadurch festgelegt, daß der Integrationsmotor 14, der an die Druckmeßdose 12 angeschlossen: ist, das Potentiometer 15 solange verstellt, bis ein der -Nutzlast proportionaler Steuerstrom für den Hallgenerator am Potentiometer 15 eingestellt ist. Die Druckmeßdose gibt dabei an den Integrabionsmotor 14 eine dem Moment an der Treibscheibe proportionale Leistung ab. Der Schalter 13 ist so mit dem Fahrschalter der Fördereinrichtung ge- kuppelt, daß er nur im Stillstand der Fördereinrichtung eingeschaltet ist, bei Betrieb aber ausgeschaltet ist, so daß der Steuerstrom für den Hallgenerator für die Dauer des Förderbetriebes konstant bleibt. Der Hallgenerator 16 wird demnach durch ein Feld b@eeinflußt, das der an der Meßstelle durchgelaufenen Förderseillänge proportional ist, und durch einen der Last proportionalen Steuerstrom. An seinen Hallsonden liegt daher eine Spannung, die dem Produkt aus Förderseillänge und Last proportional ist. Diese Größe ist der auftretenden Seillänge proportional. Über die Kompensationswicklung 6 wird im Joch 3 ein Fluß erzeugt, der der Seillängung proportional ist, und der die Grunderregung verstärkt. Hierdurch werden die durch die Seillängung hervorgerufenen M.eßfehler ausgeglichen. Durch, die Kompensationswicklung 5, die an die Druckmeßdosen 12 direkt angeschlossen ist, wird ferner im Joch ein Fluß erzeugt, der die durch die Seilschwingung hervorgerufenen Änderungen des Hauptflusses ausgleicht.
• An: Stelle von Meßwicklungen zur Erfassung der inagneti,schen Flußänderun.g können auch Haugeneratoren im Luftspalt zwischen Joch und Förderseil angeordnet werden. Werden diese Hallgeneratoren von einem zeitlich konstanten Steuerstrom, der z. B. über eine Konstanthalteeinrichtung der Stromquelle 7 entnommen werden kann, durchflossen, so sind die Hallspannung und ihre Frequenz ein genaues Maß für den zurückgelegten Weg sowie die Geschwindigkeit des Förderseiles. Es ist auch möglich, die der Seilschwingung und' der Seillängung proportionalen Spannungen direkt in den Stromkreis der Erregerwicklung 4 einzuführen. Auch hierdurch werden im Meßergebnis Seillängungs- sowie Seilschwingungsfehler kompensiert.
• Zur Sicherstellung eines einwandfreien Betriebes des neuen Teufenzeigers ist es notwendig, diesen an einer Stelle anzuordnen, an der das Förderseil in seiner Lage parallel zur Längsachse des Meßjoches eindeutig festliegt, d. h. z. B. am Umfang der Treibscheibe.
• Zur Erhöhung der Meßgenauigkeit kann es vorteilhaft sein, zwei Integriereinrichtungen vorzusehen, von denen die eine ständig von der der Geschwindigkeit proportionalen Frequenz beeinflußt ist und die den gesamten Weg des Förderkorbes durch eine ihm proportionale Spannung wiedergibt, während die zweite bei einer vorgegebenen Stellung des Förderkorbes im Fahrschacht zugeschaltet wird, z. B. für die Länge des Bremsweges. Hierdurch steht für einen kürzeren Weg der gesamte Bereich der Integriereinrichtung zur Verfügung.
• Aufbau und Wirkungsweise des Haugenerators sind bekannt; es sei z. B. verwiesen auf den Aufsatz von Fr. Kuhrt, »Eigenschaften der Haugeneratoren«, Siemenszeitschrift, 28. Jahrgang, September 1954, S. 370 bis 376.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Magnetisch elektrische Teu:fenzeigereinrichtung für Förderschächte mit gleichzeitiger Geschwindigkeitsangabe, dadurch gekennzeichnet, daß sie .ein Magnetjoch, (3) enthält, das mit einem Abschnitt des Förderseiles einen magnetischen Kreis bildet, derart, daß Veränderungen der Relativstellung Magnetjoch-Färderseil durch die Seilprofilierung Änderungen des magnetischen Flusses hervorrufen, und daß von der Größe und der Zahl dieser Änderungen in der Zeit die Messungdes zurückgelegten Weges und der Geschwindigkeit des vom Förderseil getragenen Schachtfördermittels (z. B. Korb oder Gefäß) abgeleitet ist.
2. 2. Einrichtung nach: Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Magnetjoch (3) eine Erregerwicklung (4) zur Erzeugung des Hauptfeldes, Meßwicklungen (8) zur Erfassung der magnetischen. Flußänderun.gen und Kompensationswicklungen (5, 6) zur Erzeugung von magnetischen Flüssen, die die Seilschwingungs- sowie die Seillängungsfehler beheben, angeordnet sind.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der magnetischen Flußänderungen zwischen dem Magnetjoch und dem Förderseil an Stelle der Meßwicklungen Hallgeneratoren angeordnet sind, deren Steuerstromkreis von einem konstanten Gleichstrom durchflossen ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Registrierung der Geschwindigkeit und des zurückgelegten Weges des Schachtfördermittels an die Meßwicklungen (8) oder die Hallsonden der Hallgeneratoren Meßgeräte (9,10,11) angeschlossen sind, die die Spannung, die Frequenz und die integrierten Werte dieser Größen: wiedergeben.
5. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zurr Behebung des Seillängungsfehlers ein Hallgenerator (16) vorgesehen ist, dessen Steuerstromkreis an einer Einrichtung (12 bis 15) zur Bildung eines der Nutzlast proportionalen Stromes angeschlossen ist und dessen Erregerfeld (17) an eine Einrichtung (11 bis 18), insbesondere die nach Anspruch 2 oder 3, zur Bildung einer der Seillänge proportionalen Spannung angeschlossen ist, so daß er als Multiplikationsglied für das der Förderseillängung proportionale Produkt aus Nutzlast und Seillänge zur Nachbildung der Förderseillängung dient.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß zur Bildung eines der Nutzlast proportionalen Steuerstromes in einem Gleichstromkreis (7) ein Potentiometer (15) angeordnet ist, das in Einstellabhängigkeit von einem Integrationsmotor (14) steht, der seinerseits an im Förderseilscheibenlager oder im Lager der Bremse angeordneten Druckmeßdosen (12) angeschlossen ist.
7. 7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kompensationswicklungen (5, 6) auf dem Magnetjoch (3) angeordnet sind und daß zur Behebung des Seilschwingungsfeblers die erste (6) an die Einrichtung nach Anspruch 5 und die zweite (5) an die in den Lagern der Seilscheibe oder den Lagern der Bremse angeordneten Druekmeßdosen (12) angeschlossen ist, derart, daß die durch die Kompensationswicklungen hervorgerufenen Flüsse im Magnetjoch den Hauptfluß im Sinne der Behebung der Fehler im Meßergebnis beeinflussen. B. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Meßgenauigkeit zwei integrierende Meßgeräte vorgesehen sind, von denen, das eine zur Erfassung des gesamten zurückgelegten Weges im Förderschacht dient, während das andere für einen Teil des Weges, z. B. für den Bremsweg, zugeschaltet ist.