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Zwischenantrieb für endlose Steilförderer Im steilen Einfallen treten
bei größeren Förderlängen beträchtliche Zugkräfte in den Förderketten auf, die auch
größere Kettendehnungen mit Schlappkette an der unteren Umlenkung und andere Schwierigkeiten
zur Folge haben. Es sind daher gerade für die Förderung im steilen Einfallen Zwischenantriebe
eingesetzt worden.
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Sie dienen teils zur Unterstützung des Hauptantriebes, teils können
sie vorteilhaft allein zwischen den beiden alsdann lose umlaufenden Umkehrstationen
verwendet werden. Denn wenn der Zwischenantrieb etwa in der Mitte der Förderlänge
angeordnet ist, wird die größte Kettenspannkraft auf die Hälfte herabgesetzt gegenüber
einem einzigen Antrieb an einer der Umlenkstellen, als welche vorzugsweise die obere
Umlenkstelle in Betracht kommt.
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Bei Anordnung des Zwischenantriebs in der Mitte der Förderlänge ist
sein gleichzeitiger Eingriff in das Untertrum ohne praktische Bedeutung, denn wenn
die Beladung pro laufendem Meter ebenso groß ist wie das Leertrumgewicht pro Meter,
wird das ganze leere Untertrum durch die halbe Länge des beladenen Fördertrums im
Gleichgewicht gehalten. Um den Eingriff des Zwischenantriebs in das Untertrum zu
seiner Abbremsung wirksam heranzuziehen, wird daher in bekannter Weise der Zwischenantrieb
für das Fördertrum näher an der oberen Umlenkung angeordnet als der in das Leertrum
eingreifendeZwischenantrieb, so daß die Gewichte der beiden Abschnitte zwischen
den Eingriffsstellen und der oberen Umlenkung bei Beladung des Fördertrums etwa
gleich groß sind.
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Es ist schließlich auch schon bekannt, die den beiden Zwischenantrieben
zugeordneten elektrischen Maschinen wahlweise als Motor oder Generator zu verwenden,
um Kettenspannungen auszugleichen bzw. das abwärts laufende Fördertrum abzubremsen.
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Bei Drehstrombetrieb sind die üblichen Kurzschluß-Asynchronmotoren
insofern zum Bremsen verwendbar, als sie bei aufgezwungener übersynchroner Dreh
zahl als Generator Strom in das Netz zurückliefern.
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Die Erfindung besteht nun darin, daß je zwischen der elektrischen
Maschine und der Antriebskette ein Schaltgetriebe zum Umschalten auf Motor- oder
Generatorbetrieb angeordnet ist, derart, daß die Antriebskette bei der als Generator
zu wirkenden Maschine eine Drehzahlerhöhung und somit eine unterschiedliche Drehzahl
beider elektrischer Maschinen bewirkt. Das Schaltgetriebe hat also die Aufgabe,
die Übersetzung zwischen der Antriebskette und der elektrischen Maschine in gewissen
Grenzen zu ändern, ohne den Drehsinn umzukehren. Legt man beispielsweise eine synchrone
(Feld-) Drehzahl von n = 1500/min zugrunde- und nimmt bei durchschnittlicher Belastung
einen Läuferschlupf von i 30/o (je nach Betrieb als Motor oder Generator) und einen
Schlupf in jeder hydraulischen Kupplung von 20/,
an, dann ist die Drehzahl auf der
Getriebeseite der hydraulischen Kupplung bei Motorbetrieb etwa 1426/min, bei Generatorbetrieb
1578/min (nämlich 1500.0,97. 0,98 bzw. 1500 0,98.0,97 ). Bei Anordnung von Schaltgetrieben
an jedem Zwischentrieb ist daher eine Änderung der 1578 Übersetzung im Verhältnis
von : 1 = 1,11 : 1 er-1426 forderlich, wenn beide Zwischenantriebe ihre Funktion
als Antrieb und Bremse vertauschen sollen, ohne daß die Antriebskettengeschwindigkeit
geändert wird. Es ist aber auch möglich, nur an einem Zwischengetriebe ein schaltbares
Übersetzungswechselgetriebe anzuordnen.
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Dann wird aber die Antriebskettengeschwindigkeit etwa um 100/o geändert.
Da diese Änderung in dem Sinne zulässig erscheint, daß man die größere Fördergeschwindigkeit
bei Abwärtsförderung einstellt, ist das auf einen Antrieb beschränkte Wechselgetriebe
(zweistufige Gangschaltung) das billigere und leichter bedienbare Mittel zur Erreichung
des Erfindungszieles. Sie bietet auch den Vorteil, daß man eine mehrstufige Gangschaltung
zur genaueren Anpassung an die gewünschte Bremsleistung ohne Bedienungsschwierigkeften
ausrichten kann. So läßt sich beispielsweise eine Mittelstufe einrichten für den
Fall, daß beide Antriebe während des Dauerbetriebes als Motoren arbeiten sollen,
also für söhlige Förderung. Die Mittelstufe würde gleiche Gesamtübersetzung an beiden
Zwischenantrieben herstellen. Während des Anlaufes bei Inbetriebsetzung arbeiten
auch bei Generatorschaltung zunächst beide Antriebe als Motoren.
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An Stelle von Asynchronmotoren lassen sich vorteilhaft auch Drehstromnebenschlußmaschinen
verwenden, wobei zur Umstellung auf Generatorbetrieb (Bremsbetrieb im
einfallend
laufenden Trum) eine Bürstenverstellung an dieser Maschine erforderlich ist und
auch ausreicht. Ein zusätzliches Schaltgetriebe ist dann unnötig. Die Drehstromnebenschlußmaschinen
bieten noch den Vorteil, daß die Fördergeschwindigkeit in weiten Grenzen regelbar
ist, ohne daß der gleichzeitige Motor und Generatorbetrieb aufgehoben wird.
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Bei der einmal gewählten Bürstenstellung an beiden Maschinen ist
ein gewisses Verhältnis zwischen der effektiven Motorleistung zu der Bremsleistung
festgelegt, ähnlich wie bei einem Planetenausgleichsgetriebe, das sich für die gleiche
Aufgabe kaum verwenden läßt, weil zwischen den örtlich weiter - um 10 bbis 50 m
- suseinanderliegenden Zwischenantrieben eine mechanische Kraftübertragung - als
Ausgleichstrieb - mit Wellen oder Ketten erforderlich wäre. Außerdem ist der elektrische
Ausgleich zwischen den Antrieben elastischer als ein mechanischer.
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In der Zeichnung ist dargestellt in Fig. 1 ein Kopfantrieb, Fig.
2 ein Kopf- und Mittelantrieb, Fig. 3 ein Antrieb gemäß Fig. 2 mit Vorspannung an
der unteren Umlenkstelle, Fig. 4 je ein Zwischenantrieb für beide Trume, Fig. 5
eine Draufsicht zu Fig. 4 und in Fig. 6 die Betriebskennlinie einer Drehstromnebenschlußmaschine
für zwei verschiedene Bürsteneinstellungen.
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Nach Fig. 1 ist ein Förderer mit der Länge I und den beiden Umkehren
A und B an der oberen Umkehr A mit dem Antrieb versehen. Mit p ist das Belastungsgewicht
je Längeneinheit, mit q das Eigengewicht je Längeneinheit in Neigungsrichtung bezeichnet.
Die Kettenzugkräfte am Antrieb sind verhältnisgleich mit (p + q) I und q 1.
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WAienn von Reibungsverlusten abgesehen wird, ist die Nutzzugkraft
N = (q + p) l - q # l = p # l.
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Nach Fig. 2 ist ein Förderer mit einem in beide Trume eingreifenden
Zwischenantrieb Z in der Förderlängsmitte versehen. Die Kettenzugkraft im Fördertrum
an den beiden Punkten Z und A beträgt (p + q) ImLeertrum nimmt sie von (p + q) #
l/2 = q # l (mit p = q) bis auf Null im Punkte B ab und hat an der Eingriffsstelle
den Betrag q 2. Dieser wird nicht vom Zwischenantrieb aufgenommen, weil er notwendig
ist, um zusammen mit dem KettenabschnittZA des Untertrums mit dem Beitrag q 2 der
Zugkraft (p + q) # l/2 = q q # l I an der oberen Umkehr A das Gleichgewicht zu halten.
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Nach Fig. 1 und 2 ist die Kette an der unteren Umkehr B als spannungslos
angenommen.
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Nach Fig. 3 ist bei einem Antrieb gemäß Fig. 2 an der unteren Umkehr
B eine Kettenvorspannung im Betrage von nl angenommen. Um diesen Betrag ist die
Zugkraft an dem Zwischenantrieb Z im Fördertrum auf p + q/2 1 t nl, im Untertrum
auf q #l/2 + nl vermehrt. Die Vorspannkraft nl wird durch den Zwischenantrieb ausgeglichen.
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Nach Fig. 4 und 5 ist der Zwischenantrieb Z des Obertrums um die
Strecke y, der Zwischenantrieb Q des Untertrums um (1- x) von der oberen Umkehr
A entfernt.
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Für p = q sind die Abschnitte y und (1- x) so bernessen, daß das
Gleichgewicht (p + q) y = q (1- x) besteht.
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Alsdann übt der Abschnitt (1- x) keinen Zug auf den Zwischenantrieb
Q aus, und dieser ist nur mit q x
belastet, wenn an der unteren Umkehr B keine Vorspannung
vorhanden ist. Die Belastung des Zwischenantriebs Z beträgt alsdann (1 - y) (p +
q) oder auch 1 p + qx, weil y (p + q) = q (1 -: x) und l (p + q) -y (p + q) = l
# p + lq - q # l + qx = lp + qx ist. Sie ist um p # l größer als die Belastung des
Zwischenantriebs Q.
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Eine Vorspannung n # l erhöht die Zwischenantriebsbelastungen auf
I p + q x + nl bzw. q x + n 1.
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Bei Aufwärtsförderung arbeitet die elektrische Maschine des Zwischenantriebs
Z als Motor, welcher die Kraft (q x + 1 + n1) zu überwinden hat. Die elektrische
Maschine des Zwischenantriebs Q arbeitet dabei als Generator, welcher die Kraft
(q # x + nl) abbremst.
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Bei Abwärtsförderung arbeitet die maschine des Zwischenantriebs Z
als Generator und bremst die Kraft (q x + p1 + nl) ab, während das Untertrum von
der jetzt als Motor arbeitenden elektrischen Maschine des Zwischenantriebs Q mit
(q @ x + n X I) gezogen wird.
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Als Leistungsverhältnis beider elektrischer Maschinen ist - = q x
+ pl + n1 1 p l q # x + n # l q # x + n # l anzusehen. Bei fehlender Vorspannung
nl ist A am größten.
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Bei einmal festgelegten Abständen y und x wird das Leistungsverhältnis
A um so größer, je kleiner die Vorspannung nl und je größer die Belastung p wird.
Aus den mit der Belastung wechselnden Schlupfverhältnissen ergibt sich aber, daß
auch mit steigender Motorbelastung die Generatorleistung abnimmt, sich gewissermaßen
den Belastungsverhältnissen anpaßt. Ein mechanisches Ausgleichsgetriebe behält dagegen
das in ihm festgelegte Übersetzungsverhältnis bei, mit der Folge, daß bei wachsender
Beladung die Vorspannung in den Ketten viel stärker zunimmt und die Ketten unnötig
hoch beansprucht.
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Mit A ist die obere und mit B die untere Umkehr bezeichnet. In das
Obertrum 3 greifen die Ketten 4 des Zwischenantriebes Z ein, während in das Untertrum
6 die Ketten 7 des weiter abwärts angeordneten Zwischenantriebs Q eingreifen. Zwischen
dem Asynchronmotor 9 des oberen Zwischenantriebes Z und dem Getriebe 5 ist eine
hydraulische Schlupfkupplung 11 mit Haltebremsel2 angeordnet, die auf den Getriebeteil
der Kupplung wirkt.
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Das Getriebe ist ein Übersetzungswechselgetriebe. Der Getriebeschalthebel
13 kann von Hand oder automatisch betätigt werden. Die geneigt dargestellte Schalthebelstellung
ist dem Motorbetrieb zugeordnet, der die durch die Pfeile 10 angedeutete, aufwärts
gehende Förderrichtung bewirkt. Der Schalthebel 14 am Getriebe 8 ist alsdann auf
Generatorbetrieb gestellt und befindet sich in einer zur Längsrichtung parallelen
Lage.
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Bei Verwendung von Drehstromnebenschlußmaschinen mit Bürstenverstelleinrichtung
an Stelle der Asynchronmotoren 9 mit Kurzschlußläufern können die Flüssigkeitskupplungen
11 durch starre Kupplungen ersetzt sein.
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Um die Zwischenantriebe bei abgeschalteten elektrischen Maschinen
festzuhalten, ist zweckmäßig an jedem zwischen der hydraulischen Kupplung und dem
mechanischen Getriebe noch eine mechanische Bremse anzuordnen. Schließlich ist es
von Nutzen, an dem Leertrumzwischenantrieb oder an beiden Zwischenantrieben einen
Drehzahlwächter anzuordnen. Dieser hat die Aufgabe, bei Überschreiten bzw. Unterschreiten
des normalen Generatordrehzahlbereiches die gesamte Anlage abzuschalten.