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Sicherheitseinrichtung für Fördermaschinenbremsen In den vergangenen
Jahren haben sich druckmittelbetätigte Bremsen für Fördermaschinen allgemein durchgesetzt.
Diese Bremsen bestehen meist aus einer Einlaß'bremse (Fahrbremse) und einer Auslaßbremse
(Sicherheitsbremse). Zur Steuerung oder Regelung der Bremsen wurden zunächst Gestängegetriebe
und in letzter Zeit mehr und mehr druckmittelgesteuerte Bremsdruckregler verwendet,
wobei der Sollwert für den Bremsdruckregler über einen elektrischen Servomechanismus
vorgegeben wird. Als Servomechanismus kann beispielsweise ein bekannter elektropneumatischer
Umformer mit steuerbarer, durch eine Feder vorbelasteter Drosselstelle verwendet
werden. Die elektrische, als Sollwert vorgegebene Größe wird im Stellglied des Bremsdruckreglers
in einen proportionalen Steuerdruck (Arbeitsstromprinzip) oder in einen umgekehrt
proportionalen Steuerdruck (Ruhestromprinzip) umgeformt.
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Bei proportionaler Umformung des elektrischen Stromes in einen Steuerdruck
besteht der Nachteil, daß sich nach Stromausfall ein Steuerdruck Null einstellt,
was im Fahrbremszylinder ebenfalls den Bremsdruck Null zur Folge hat. Andererseits
ruft bei den Bremsdruckreglern, deren Steuerdruck umgekehrt proportional dem elektrischen
Steuerstrom ist, ein Stromausfall den vollen Bremsdruck im Fahrbremszylinder hervor.
Derartige Bremsdruckregler sind daher ungeeignet für umlaufende Arbeitsmaschinen,
die wegen Rutschgefahr mit kleinerer Bremskraft stillgesetzt werden müssen. Zum
Beispiel besteht bei Fördermaschinen mit zuletzt genannten Bremsdruckreglern Seilrutschgefahr.
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Ein bekannter, rein pneumatisch arbeitender Bremsdruckregler ist mit
einem Umsteuerventil ausgestattet, das im Sicherheitsbremsfall von den beiden ihm
vorgegebenen Drücken, nämlich dem Steuerdruck und dem Bremseinfalldruck, den höheren
auswählt, so daß im Sicherheitsbremsfall mindestens der Bremseinfalldruck oder aber
der zulässige Druck zur Verfügung steht. Dabei wird also vermieden, daß bei einer
Sicherheitsbremsung bei aufgelegter Fahrbremse eine Verminderung des Fahrbremsdruckes
auftritt.
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Die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung für Fördermaschinenbremsen
bezieht sich auf Bremsdruckregler mit einem Stellglied, das aus einem elektropneumatischen
Umformer mit einer steuerbaren, durch eine Feder vorbelasteten Drosselstelle besteht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, daß bei einem Ausfall der Stromversorgung
derBremsdruck- ; regier bei gelüfteter Bremse auf den aus Sicherheitsgründen zulässigen
Bremsdruck eingestellt wird, bei aufgelegter Bremse aber der volle Bremsdruck erhalten
bleibt. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß dem Stellglied
ein druckabhängiges Steuerglied, das über ein mit Ruhestrom betriebenes elektromagnetisches
Ventil an die den Bremsdruckregler mit dem Fahrbremszylinder verbindende Druckmittelleitung
angeschlossen ist, derart zugeordnet ist, daß bei einem Ausfall der Stromversorgung
der Bremsdruckregler den jeweils mit Hilfe des Fahrbremshebels im Fahrbremszylinder
eingestellten Druck aufrechterhält, und daß die die Drosselstelle vorbelastende
Feder den Sollwert für den aus Sicherheitsgründen zulässigen Druck vorgibt.
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Zur näheren Erläuterung wird auf die Ausführungsbeispiele in der Zeichnung
verwiesen. Es zeigt F i g. 1 schematisch die neue Sicherheitsvorrichtung bei Verwendung
einer elektropneumatischen Kraftwaage und einem druckabhängigen Ventil, F i g. 2
schematisch die neue Sicherheitsvorrichtung bei Verwendung eines druckabhängigen
Zweiwegeventils, F i g. 3 schematisch die neue Sicherheitsvorrichtung bei unmittelbarer
Einwirkung eines druckabhängigen Membranstellgliedes auf den Steileingang des Bremsdruckreglers.
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In F i g. 1 ist der Steileingang des Bremsdruckreglers 17 mechanisch
mit dem Stellglied 3 verbunden. Das Stellglied 3 besteht aus einem Membrangehäuse
6, das durch eine Membran mit daran befestigtem Bolzen S zur Übertragung der Membranbewegungen
auf den Steheingang des Bremsdruckreglers 17 abgeschlossen ist, ferner enthält das
Membrangehäuse eine Drosselstelle 4, deren wirksame Öffnung durch die Prallplatte
5 einstellbar ist.
Das Membrangehäuse 6 ist über eine Druckmittelleitung
2, in die eine Drosselstelle 1 eingefügt ist, an den Eingang des Bremsdruckreglers
17 angeschlossen. Der Bremsdruckregler 17 ist über eine Druckmittelleitung
20 mit dem Fahrbremszylinder 18 einer Fördennaschinenbremse 19 verbunden.
über eine Leitung 21 ist direkt mit der Druckmittelleitung 20 ein nach dem Ruhestromprinzip
arbeitendes elektromagnetisch betätigtes Ventil 16 angeschlossen, dessen
Ausgang seinerseits mit dem Eingang eines druckabhängigen Ventils 15 verbunden ist.
Das druckabhängige Ventil öffnet den Druckmittelweg, wenn ein bestimmter, gegebenenfalls
einstellbarer Druck an ihm ansteht. Am Ausgang des Ventils 15 ist eine Düse
14 angeordnet, die ihrerseits auf eine Prallplatte 13 einwirkt. Die Prallplatte
5 und die Prallplatte 13 sind an den Enden eines nach Art eines Waagebalkens ausgeführten
Hebel 9 befestigt, der seinerseits bei 10 drehbeweglich gelagert ist. Zwischen
der Prallplatte 13 und der Lagerung 10 ist eine Federvorrichtung 12 angeordnet,
die den Hebel 9, wenn dieser nicht unter der Einwirkung anderer Kräfte steht,
in einer bestimmten Winkellage zur Horizontalen hält. Auf den Hebel 9 wirkt ferner
der elektrische Servomechanismus 11 (Steuerspule) ein, der an einen nicht dargestellten
Stromkreis angeschlossen ist.
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Die Wirkungsweise der Anordnung nach F i g. 1 ist folgende: Fließt
durch die Steuerspule 11 des elektrischen Servomechanismus ein Strom, so wird dieser
Strom im Membrangehäuse 6 in einen proportionalen Luftdruck umgeformt. Der sich
im Membrangehäuse 6 einstellende Luftdruck ist vom Abstand der Prallplatte 5 von
der Drosselstelle 4 abhängig. Dieser Abstand resultiert aus dem Gleichgewicht der
an den Hebel 9 angreifenden Kraft der Steuerspule 11, dem an der Drosselstelle
4 anstehenden Luftdruck und der Kraft der Federvorrichtung 12.
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Wird der Steuerstrom unterbrochen, so wirkt zunächst auf den Hebel
9 lediglich die Kraft der Federvorrichtung 12 ein. Diese stellt den
Hebel 9 und damit die Prallplatte 5 so ein, daß bei stromloser Steuerspule der Hebel
9 in eine Winkellage zur Horizontalen gebracht wird, daß sich die aus Sicherheitsgründen
zulässige Bremskraft einstellt.
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Bei Stromausfall öffnet zugleich auch das elektromagnetische Ventil
16 den Druckmittelweg zum druckabhängigen Ventil 15. Dieses Ventil
15 ist seinerseits so eingestellt, daß es den Druckmittelweg über die Düse
14 zur Prallplatte 13 nur dann freigibt, wenn im Fahrbremszylinder der volle
bzw. ein bestimmter Bremsdruck ansteht. Liegt dieser Zustand bei Stromausfall vor,
so ersetzt die durch die Sperrdüse 14 über die Prallplatte 13 auf den Hebel
9 ausgeübte Kraft die Kraft der bei Spannungsausfall stromlos gewordenen Steuerspule
11 des Servomechanismus und verhindert damit ein Absinken der Bremskraft in der
Bremse 19. Der Druck im Fahrbremszylinder beeinflußt somit den Ausgangsdruck des
Bremsdruckreglers.
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Die Sicherheitsvorrichtung nach F i g. 2 stimmt in wesentlichen Teilen
mit der nach F i g. 1 überein. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Der wesentliche Unterschied besteht darin, daß auf die Prallplatte 13 und die Düse
14 nach F i g. 1 verzichtet wurde und das druckabhängige Ventil ILS als Zweiwegeventi122
ausgebildet ist. Dieses Zweiwegeventil22 ist mit seinem einen Eingang an das elektromechanisch
betätigte Ventil 16
und mit seinem anderen Eingang über das Reduzierventi123
an den Bremsdruckreglereingang angeschlossen. Der Ausgang .des druckabhängigen Zweiwegeventils
22 ist mit dem Eingang des Membrangehäuses 6 verbunden. Tritt bei vollem Bremsdruck
im Fahrbremszylinder 18 der Bremse 19 ein Stromausfall ein, so öffnet das Magnetventil
16. Infolge des vorgesehenen Reduzierventils 23 herrscht in der Steuerkammer
24 a des Zweiwegeventils 22 ein höherer Druck als in der Steuerkammer 24 b. Der
Ventilkörper des druckabhängigen Zweiwegeventils 22 wird nach links bewegt und verschließt
die Druckluftzufuhr über das Reduzierventi123. Der nunmehr höhere Steuerdruck bewirkt,
daß sich im Membranraum 6 unter alleiniger Einwirkung der Federkraft 12 der gleiche
Luftdruck einstellt wie vorher bei dem geringeren Steuerdruck unter Einwirkung der
Federvorrichtung 12 und Steuerspule 11. Die Wirkungsweise der Sicherheitsvorrichtung
nach F i g. 2 bei Stromausfall und einem niedrigeren Druck im Fahrbremszylinder
als dem vollen Druck ist die gleiche wie die nach F i g. 1.
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Die Sicherheitsvorrichtung nach F i g. 3 entspricht wieder in wesentlichen
Teilen der nach F i g. 2. Gleiche Teile sind wieder mit gleichen Bezugszeichen versehen.
An das elektromagnetische Ventil 16 ist hier ein druckabhängiges Membranstellglied
32 mit Membran 33 angeschlossen. Die Membran 33 steht einerseits unter dem Druck
des Druckmittels im Fahrbremszylinder 18 und andererseits unter einer Federkraft.
Sie ist mit einem Stößel 34 verbunden, der direkt auf den mechanischen Steheingang
des Bremsdruckreglers 17 einwirkt.
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Bei Stromausfall stellt sich die Fördermaschinenbremse zunächst, bewirkt
durch die Federvorrichtung 12, auf einen Bremsdruck ein, der der zulässigen Bremskraft
für die Fördermaschine entspricht, so daß keine Rutschgefahr entstehen kann. Ist
jedoch die Fahrbremse aufgelegt und der größte Druck im Fahrbremszylinder vorhanden,
so wird bei Ausfall des Stromes, bei dem also das elektromagnetische Ventil
16 den Druckmittelweg zum Membrangehäuse freigegeben hat, in der Membrankammer
des Membranstellgliedes der höchstmögliche Druck auftreten und die Membran 33 sich
gegen die Wirkung der Feder nach oben durchbiegen. Damit greift der Stößel 34 auf
den Stelleingang des Bremsdruckreglers 17 ein. Der Druck im Fahrbremszylinder 18
ist somit auf den Bremsdruckregler rückgeführt.
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Die Verwendung der neuen Sicherheitseinrichtung ist nicht auf die
Anwendung bei Fördermaschinen beschränkt, sondern eignet sich in all den Fällen,
bei denen ähnlich gelagerte Aufgaben vorliegen.