DE1075411B

DE1075411B - Kreiselbrecherantrieb

Info

Publication number: DE1075411B
Application number: DENDAT1075411D
Authority: DE
Inventors: Hohenbudberg bei Krefeld-Uerdingen und Adolf Thomas Duisburg H. August Moiling
Original assignee: Esch-Werke K.-G., Duisburg
Publication date: 1960-02-11

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf den Antrieb schwerer Kreiselbrecher und bezweckt, diesen so· zu gestalten, daß der Brecher in gefülltem Zustande seines Brechraumes in Gang gesetzt werden kann.

Diese Notwendigkeit ergibt sich aus dem Umstände, daß der Brecher zwecks Stillsetzung nicht immer auslaufen gelassen werden kann, sondern häufig der Fall eintritt, daß er in gefülltem Zustande stillgesetzt wird oder werden muß. Dies tritt z. B. bei Bruchschäden, Motordefekten, Aussetzen des Stromes, Festsetzen des Brechkegels durch nicht brechbare Körper u. dgl. ein. In allen diesen Fällen mußte bisher der Brecher nach Behebung der Ursache der Störung entleert werden,, da die verwendeten Antriebe eine Ingangsetzung in gefülltem Zustand nicht zuwege brachten. Die Ausräumung eines gefüllten Brechers ist eine schwere, langwierige Arbeit, insbesondere wenn, was häufig der Fall ist, die Brechgutteile sich zwischen Brechkegel und Brechrumpf eingekeilt haben. Bei größeren Brechern dauert diese Arbeit 8 Stunden und mehr, so daß erhebliche Beeinträchtigungen des Betriebes nicht zu vermeiden sind. Zur Ingangsetzung eines Brechers mit gefülltem Brechraum ist etwa das 3,5fache des normalen Brechmomentes aufzuwenden.

Zur Schonung der Antriebsteile und des Motors muß das Antriebsgetriebe, des Brechers elastisch gehalten werden, um auftretende Stöße abzufedern. Zu diesem Zweck wird gewöhnlich zwischen Motor und Brechachse ein Keilriemengetriebe geschaltet. Bekanntlich ist aber die Übertragungsfähigkeit der Keilriemen sehr von ihrer Geschwindigkeit abhängig. Bei geringer Riemengeschwindigkeit sinkt sie beträchtlich und ist bei der Bewegung aus dem Stillstand heraus fast KTuIl. Die Verwendung von Keilriemen und ahnliehen elastischen Mitteln kommt daher für den gedachten Zweck nicht in Frage. Die Keilriemen würden beim Versuch, mit ihnen einen gefüllten Brecher anzufahren, rutschen und verbrennen. Andererseits schaltet auch die Verwendung von Motoren mit Drehzahlregelung und extrem hohen Anzugselementen, die um ein Mehrfaches überdimensioniert sein müßten, wegen der erheblich gesteigerten Anschaffungs-· und Betriebskosten aus. Aus Gründen der Niedrighaltung dieser Kosten ist es wünschenswert, nach Möglichkeit den bisher für den Antrieb verwendeten Schleifringläuferdrehstrommotor gegen einen Kurzschlußdrehstrommotor auszutauschen.

Die eingangs gestellte. Aufgabe wird nun mit verhältnismäßig einfachen Mitteln dadurch gelöst, daß von den an sich bekannten Antriebsvorrichtungen für schwere Arbeitsmaschinen, die mit einem Kurzschlußdrehstrommotor und mit einer Turbokupplung arbeiten, Gebrauch gemacht wird. Diese bekannten An-

Anmelder:

Esch-Werke K.-G.,
Duisburg, Liebigstr. 70/72

H. August Moiling,
Hohenbudberg bei Krefeld-Uerdingen,

und Adolf Thomas, Duisburg,
sind als Erfinder genannt worden

triebsvorrichtungen arbeiten in der Weise, daß die Turbokupplung gegebenenfalls durch besondere Verzögerungseinrichtungen in Gestalt von Düsen u. dgl. erst bei Erreichen der dem Kippunkt des Motors entsprechenden Drehzahl voll wirksam wird.

Diese Wirkungsweise reicht aber für die Ingangsetzung schwerer Brecher in gefülltem Zustand nicht aus, da die Ingangsetzung hier infolge des Festsetzens und der Verkeilung der Brechgutteile im Brechraum eine wesentlich größere Antriebsleistung verlangt, als sie normalerweise bei derartigen Arbeitsmaschinen auftreten kann. Um die gestellte Aufgabe zu lösen, müssen der Kurzschlußmotor, "die Turbokupplung und die beteiligten Antriebsteile in ganz besonderer Weise geändert bzw. eingestellt werden.

Gemäß der Erfindung beträgt zu 'diesem Zweck das Normaldrehmoment - des Kürzschlußmotors das lV2fache des normalen Brechmomentes. Die Verzögerung der Turbokupplung wird so eingestellt, daß die Motordrehzahl zunächst auf die Leerlauf drehzahl steigt und von dieser auf den Kippunkt unter Vollwirksamwerden der Kupplung absinkt und schließlich die an der Kraftübertragung beteiligten Antriebsteile auf etwa das 7fache der normalen Beanspruchung dimensioniert sind.

Erst durch die Zusammenfassung dieser drei Maßnahmen wird eine zuverlässige Ingangsetzung der im gefüllten Zustand stillgesetzten schweren Brecher er- · reicht.

Das Erreichen des Kippunktes von der Leerlaufdrehzahl aus bewirkt eine wesentliche Erhöhung des im Kippunkt zur Verfügung stehenden Antriebsdrehmomentes dadurch, daß die bei den hohen Drehzahlen in dem Motorrotor und in den sonstigen rotierenden Massen aufgespeicherte"kinetische Energie bei sich steigerndem Wirksamwerden der Turbokupplung in

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Richtung auf den Kippunkt abgebremst wird, so daß das Drehmoment beträchtlich, und zwar um ein weiteres 3 bis 3Vaf aohes des normalen Drehmomentes, erhöht wird. Insgesamt .steht dadurch im Kippunkt etwa das 7¹Mache des normalen Brechmomentes für das Ingangsetzen des Brechers mit gefülltem Brechraum zur Verfügung. Die Turbokupplung und die übrigen an der Kraftübertragung beteiligten Antriebsteile werden in ihrer Überträgungsfähigkeit entsprechend dimensioniert, so daß -diese hohe Sicherheit beim Aufahren auch voll ausgenutzt werden kann und das Anfahren des Brechers in gefülltem Zustande zuverlässig in allen auftretenden Fällen-zustande kommt.

Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sieh aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbei-Spieles der Erfindung in Gestalt eines Brechers mit einem oberen Brechmauldurchmesser von 2700 mm und einem Gewicht von etwa 1701. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen schematischen senkrechten Mittelschnitt und 1.

Fig. 2 ein Diagramm der Drehmomentkurven und der Motorstromkurve in Abhängigkeit von der Drehzahl.

In dem durch den Brechrumpf 1 umschlossenen Brechmantel 2 wird ein Brechkegel 3 mittels der Brechachse 4, die in einem oberen Kugelgelenk 5 gelagert ist, in kreiselnde Bewegung versetzt, indem am unteren Ende der Brechachse unter Vermittlung eines Wälzlagers 6 der exzentrische Ansatz 7 einer Exzenterwelle 8 angreift. Die Exzenterwelle 8 wird über ein Kegelradzahngetriebe 9 durch eine Antriebswelle 11 in Umdrehung versetzt.

Während bei bekannten Kegelbrechern dieser Art die Antriebswelle 11 über ein Keilriemengetriebe mit dem antreibenden Drehstrommotor 12 in Verbindung steht, kommt gemäß der Erfindung das Keilriemengetriebe in Fortfall. Der Elektromotor 12 ist vielmehr über eine Turbokupplung 13 und ein Zahnradvorgelege 10 mit der Antriebswelle 11 verbunden.

Die aus einem mit dem Motor verbundenen Pumpenteil 14 und einem mit der Antriebsachse verbundenen Turbinenteil 15 bestehende Turbokupplung arbeitet bekanntlich in der Weise, daß die von den Schaufeln des Pumpenteiles vor die Schaufeln des Turbinenteiles gedrängte Kupplungsflüssigkeit den letzteren mitnimmt. Die Mitnahmefähigkeit ist abhängig von der Füllung, d. h. von der Menge der wirksamen Kupplungisflüssigkeit. Um diese regeln zu können und dadurch je nach Bedarf die Mitnahmeleistung zu ändern, ist eine Vorratskammer 16 für die Kupplungsflüssigkeit vorgesehen, welche durch Düsenöffnungen 17 mit dem Pumpenraum in Verbindung steht.

Die Düsen 17 sind bei der hier verwendeten Turbokupplung so eingestellt, daß der Motor seine Leerlauf drehzahl erreichen kann, bevor die Kupplung so weit gefüllt ist, daß die Turbinenseite mitgenommen wird. Als Motor wird ein normaler Asynchrondrehstrommotor mit Kurzschlußläufer und hochliegendem Kippmoment verwendet, der also mit Tiefnut- oder Doppelnutanker versehen ist. Dieser Motor ist so ausgelegt, daß er das lVzfache des normalen Brechmomentes im laufenden Betrieb überwinden kann. Unter normalem Brechdrehmoment ist das auf die Motordrehachse bezogene Drehmoment zu verstehen, welches zur Bewegung des in Gang gesetzten Brechkegels 3 bei gefülltem Brechraum aufzuwenden ist.

Die Vorratskammer 16 enthält einen beträchtlichen Teil der Kupplungsflüssigkeit, so daß beim Ingangsetzen des Motors dieser zunächst leer anläuft und seine Leerlaufdrehzahl erreicht, weil zwischenzeitlich infolge der Einstellung der Düsen 17 eine ausreichende Ankupplung des Turbinenrades 15 bzw. der Last nicht erfolgt. Nach Erreichen der Leerlaufdrehzahl schreitet die Füllung infolge der Fliehkraftwirkung· der Kupplungsflüssigkeit fort, so daß die Kupplung wirksam wird und bei steigender Lastentnahme bzw. durch Abbremsen die Drehzahl auf die Kippdrehzahl absinkt. Bei Absinken der Drehzahl auf die Kippdrehzahl steigt aber das Drehmoment des Motors erheblich an und erreicht im Kippunkt einen höchsten Wert, so daß ein etwa vorhandenes hohes Anfahrmoment überwunden werden kann.

Um im Kippunkt das hohe Anfahrmoment für die Ingangsetzung des Brechers mit gefülltem Brechraum überwinden zu können,, wird der Kurzschlußmotor 12 so ausgelegt, daß sein normales Drehmoment etwa dem lV2fachen des normalen Brechmomentes entspricht.

In Fig. 2 stellt die waagerechte Linie 18 das Normalbrechmoment dar, während das normale Motordrehmoment durch die Linie 19 bezeichnet wird.

Der Verlauf des Motordrehmomentes in Abhängigkeit von der Motordrehzahl ist aus der Kurve 21 zu erkennen. Das Drehmoment sinkt beim Anfahren zunächst etwas ab und steigt dann bis zum Kippunkt stark an, um dann bis zur theoretischen Leerlauf drehzahl (1500UpM) auf Null abzusinken. Die Linie 19 schneidet die Kurve 21 bei der Leerlaufdrehzahl (1470UpM). Damit der Motor seine Leerlauf drehzahl erreicht, darf der Schnittpunkt 23 der Kupplungskennlinie 24, welche das von der Kupplung übertragende Lastmoment, in Abhängigkeit von der Motordrehzahl darstellt, mit der Kurve 21 nicht oberhalb der Linie 19 liegen. Dies wird erreicht, indem die Kupplung bei einem Schlupf von 2 bis 2¹12 % das normale Drehmoment übertragen kann.

Die Düsen 17 sind so eingestellt, daß nach Erreichung der Leerlaufdrehzahl des Motors die Füllung bis zum Kippunkt 22 ihrem Maximalwert zustrebt, wobei der Schlupf der Kupplung auf etwa 3 bis 4% steigt, während die Drehzahl des Motors im Kippunkt (1335 UpM) auf 10 bis 12°/» abgefallen ist. Der Motorstrom in Abhängigkeit von der Drehzahl wird durch die Linie 25 dargestellt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, liegt bei Wahl des normalen Motordrehmomentes gleich dem IVafachen des normalen Brechmonientes das Motordrehmoment im Kippunkt auf etwa dem 4,15fachen Wert des normalen Brechmomentes. Das für die Ingangsetzung des Brechers mit gefülltem Brechraum aufzuwendende Drehmoment, das wie gesagt, das 3 bis 3V2fache des normalen Brechmomentes beträgt, wird also im Kippunkt mit Leichtigkeit erreicht.

Dieser Erfolg wird schon durch die genannte Dimensionierung des Motors, die Hochhaltung seines Kippunktes sowie .die angegebene Steuerung der Füllung der Turbokupplung erzielt. Zieht man die beim Anfahren wirksam werdenden Schwungmomente in Betracht, so zeigt sich, daß das im Kippunkt zur Verfügung stehende Drehmoment noch wesentlich größer ist.

Von dem Schnittpunkt 23 bis zum Kippunkt 22 wird nämlich infolge der zunehmenden Füllung der Kupplung der Motor abgebremst, so daß sich die bei der Leerlaufdrehzahl in seinen rotierenden Schwungmassen entstehende beträchtliche kinetische Energie in ein zusätzliches Drehmoment umwandelt. Im Kippunkt ist daher noch ein zusätzliches, aus dem Abbremsen der rotierenden Schwungmassen entstan-

denes Drehmoment vorhanden. Entsprechend der Drehmomentkurve der Kupplung, die von 15 bis 100% das etwa 7,5fache Drehmoment konstant überträgt, steht im Kippunkt normalerweise das etwa 7V2fache des normalen Brechmomentes für das Anfahren des gefüllten Brechers zur Verfügung. Die Turbokupplung ist so ausgelegt, daß sie dieses Moment auch zu übertragen vermag. Bekanntlich steigt die Übertragbarkeit einer Turbokupplung bei einem Schlupf bis etwa 15% ständig an und bleibt dann bis 100% Schlupf etwa gleich. Um eine 7¹Afache Steigerung des im Kippunkt übertragbaren Drehmomentes gegenüber dem normalen Drehmoment zu erreichen, muß der Schlupf bei Übertragung des Normaldrehmomentes bei etwa 2 bis 3% liegen. Für Maximalfüllung verläuft die Kupplungskennlinie entsprechend der Linie 26 (Fig. 2). Diese geht durch den Kippunkt 22 hindurch, in welchem ein Drehzahlabfall von 12% gegenüber der theoretischen Leerlauf drehzahl vorhanden ist.

Anspruch 2 hat, da sein Merkmal für sich bereits bekannt ist, nur Gültigkeit in Verbindung mit dem Hauptanspruch. Der Schutzbereich erstreckt sich lediglich auf die Anwendung der Antriebsanordnung zum Ingangbringen gefüllter Kreiselbrecher.

Claims

Patentansprüche:

1. Antriebsvorrichtung zum Anfahren schwerer Kreiselbrecher durch einen Kurzschlußdrehstrommotor und eine verzögernd arbeitende Turbokupplung, die erst im Kippunkt des Motors voll wirksam wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Normaldrehmoment des Kurzschlußmotors dem lV2fachen des normalen Brechmomentes entspricht und die Verzögerung der Turbokupplung so eingestellt wird, daß die Motordrehzahl zunächst die Leerlaufdrehzahl annimmt und von dieser auf den Kippunkt unter Vollwirksamwerden der Kupplung absinkt, wobei die Turbokupplung und die anderen an der Kraftübertragung beteiligten Antriebsteile auf etwa das 7fache der normalen Beanspruchung dimensioniert sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierenden Schwungmassen des Motors durch zusätzliche Schwungmassen vergrößert werden, die entweder fest mit dem Läufeides Motors verbunden oder bei Erreichen des Kippunktes von der Leerlaufdrehzahl her zuschaltbar sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 599 053, 65-3 158,
646;

VDI-Tagungsheft Nr. 2 »Antriebselemente«
(1952), S. 71 ff.;

W. Lehmann: Die Elektrotechnik und die elektromotorischen Antriebe, 3. Auflage (1945), S. 234 und 235.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen