-
Gewinnungs- und Fördereinrichtung für Kohle und andere Mineralien
Die Erfindung betrifft eine Gewinnungs- und Fördereinrichtung für Kohle und andere
Mineralien im untertägigen Grubenbetrieb mit hydraulischem Antrieb, bei welcher
sowohl die insbesondere schälend arbeitende Gewinnungseinrichtung als auch die insbesondere
als Strebförderer ausgebildete Fördereinrichtung mit jeweils mindestens einem hydrostatischen
Motor ausgerüstet sind, welche durch mindestens zwei motorisch angetriebene hydrostatische
Pumpen mit Druckflüssigkeit beaufschlagt werden. Bei einer zum Stande der Technik
gehörenden Einrichtung dieser Art ist jedem hydrostatischen Förderer- und Gewinnungsmaschinenmotor
jeweils ein besonderes Antriebsaggregat zugeordnet, welches aus einer hydrostatischen
Pumpe und einem diese Pumpe antreibenden Elektromotor besteht.
-
Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Gewinnungs- und Fördereinrichtung
besteht darin, daß die den einzelnen hydrostatischen Motoren zugeordneten Antriebsaggregate
jeweils erheblich überdimensioniert werden müssen, um alle während des Betriebes
auftretenden Belastungsspitzen aufnehmen zu können, was naturgemäß eine erhebliche
Erhöhung der Anlagekosten nach sich zieht. Die installierte Motor- und Pumpenleistung
dieser Antriebsaggregate wird daher lediglich während der in größeren Zeitabständen
sowie jeweils nur kurzzeitig auftretenden Belastungsspitzen voll ausgelastet, während
sie bei Normalbetrieb nur zu einem Teil ausgenutzt wird. Es ist zwar bereits vorgeschlagen
worden, bei einer vollhydraulisch angetriebenen Gewinnungs- und Fördereinrichtung
dieser Art Regelorgane vorzusehen, die bei einer Entlastung eines der hydrostatischen
Motoren ein Überleiten eines Teiles der Druckmittelfärderung, die von der diesen
Motor speisenden hydrostatischen Pumpe stammt, zu dem anderen, höher belasteten
Motor ermöglichen, Die hierzu benötigten Regelorgane besitzen jedoch eine komplizierte
Ausbildung und sind überdies sehr störungsanfällig, so daß sie für den praktischen
Einsatz unter den rauhen Bedingungen des untertägigen Grubenbetriebes nicht geeignet
sind. Außerdem läßt sich ein solcher begrenzter Druckfltissigkeitsaustausch zwischen
den im übrigen voneinander getrennten hydrostatischen Antriebssystemen nur auf Kosten
erheblicher Drosselverluste erreichen. Derartige Drosselverluste wirken sich jedoch
insbesondere bei höheren Förderdrucken und größeren Fördermengen, wie sie bei hydraulischen
Antrieben für Gewinnungs- und Fördereinrichtungen des Untertagebetriebes benötigt
werden, außerordentlich nachteilig aus. Ein besonderer Nachteil dieser bekannten
Gewinnungs- und Fördereinrichtung besteht jedoch darin, daß jede Überleitung eines
Teiles der Druckmittelförderung eines der Pumpenaggregate zu dem anderen Pumpenaggregat
zwangläuftg zu einer Veränderung, und zwar zu einer entgegengerichteten Veränderung
der Antriebsgeschwindigkeiten der den beiden Pumpenaggregaten zugeordneten hydrostatischen
Motoren führt. Wird beispielsweise bei stärkerer Belastung des oder der hydrostatischen
Förderermotoren ein Teil der Druckmittelförderung der an sich der Gewinnungseinrichtung
zugeordneten hydrostatischen Pumpe dem oder den Förderermotoren zugeführt, so wird
zwangläufig die Antriebsgeschwindigkeit des Förderers vergrößert, während gleichzeitig
die Antriebsgeschwindigkeit der Gewinnungseinrichtung verringert wird. Umgekehrt
führt bei dieser bekannten Einrichtung eine erhöhte Belastung der hydrostatischen
Motoren der Gewinnungseinrichtung zu einer Erhöhung der Antriebsgeschwindigkeit
der Gewinnungseinrichtung, während die Antriebsgeschwindigkeit des Förderers entsprechend
verkleinert wird.
-
Eine solche, von der jeweiligen Belastung abhängige und überdies entgegengerichtete
Änderung der Antriebsgeschwindigkeit der Gewinnungs- und Fördereinrichtung ist jedoch
insbesondere bei an einem Strebförderer mit wechselnder Bewegungsrichtung entlangbewegten
schälenden Gewinnungsgeräten (Kohlenhobeln) äußerst unerwünscht. Beispielsweise
würde eine Überlastung der Hobelmotoren zu einer Erhöhung der Hobelgeschwindigkeit
bei gleichzeitiger Verringerung der Förderergeschwindigkeit führen mit dem Erfolg,
daß der Förderer überladen wird und nicht mehr in der Lage ist, die hereingewonnene
Haufwerksmenge abzufördern. Umgekehrt hätte eine Überlastung des Förderers die unerwünschte
Folge, daß die Förderergeschwindigkeit vergrößert wird, während die Antriebsgeschwindigkeit
des Hobels sich vermindert, was wiederum die Folge hätte, daß der Förderer nur in
unzureichendem Maße ausgenutzt wird.
Eine in einem Abbaubetriebspunkt
installierte Gewinnungs- und Fördereinrichtung, beispielsweise ein mit einem Strebförderer
zusammenarbeitender Kohlenhobel, läßt sich jedoch nur dann in optimaler Weise ausnutzen,
wenn für jede Bewegungsrichtung der Gewinnungseinrichtung, d. h. sowohl für die
Bergfahrt als auch für die Talfahrt des Kohlenhobels, ein genau vorbestimmtes, von
der Ladekapazität des Förderers und der Schälleistung des Kohlenhobels abhängiges
Verhältnis zwischen der Antriebsgeschwindigkeit des Kohlenhobels und der Umlaufgeschwindigkeit
des Förderers eingehalten wird. Das für jede Fahrtrichtung des Hobels günstigste
Verhältnis läßt sich hierbei rechnerisch für jede Schälleistung bzw. Fördererkonstruktion
in einfacher Weise ermitteln, wobei eine optimale Ausnutzung der verfügbaren maschinellen
Einrichtungen eines Abbaubetriebspunktes in der Regel dann erzielt wird, wenn die
Kapazität des Strebförderers voll ausgenutzt ist.
-
Da bei der vorstehend behandelten bekannten Gewinnungs- und Fördereinrichtung
mit hydraulischem Antrieb ein vorbestimmtes Verhältnis zwischen der Arbeitsgeschwindigkeit
des Gewinnungsgerätes und der Umlaufgeschwindigkeit des Förderers sich auch nicht
annähernd einhalten läßt, sondern Hebel- und Förderergeschwindigkeit in Abhängigkeit
von ihrer jeweiligen Belastung ständigen, und zwar erheblichen Schwankungen unterliegen,
läßt sich bei ihr nur eine höchst unzulängliche Ausnutzung der installierten Gewinnungs-
und Fördereinrichtung erreichen. Dies gilt um so mehr, als zur Vermeidung von überladungen
des Förderers bei stärkerer Belastung des Hobelmotors und hieraus resultierender
Erhöhung ihrer Antriebsgeschwindigkeit das bei Normalbelastung vorhandene Geschwindigkeitsverhältnis
so eingestellt werden muß, daß die Ladekapazität des Förderers nur teilweise ausgenutzt
wird und eine ausreichende Reserve für den Fall einer besonders starken Belastung
der Hobelantriebsmotore vorhanden ist.
-
Die bei dieser bekannten Bauart erforderliche Überdimensionierung
der hydraulischen Antriebsaggregate führt naturgemäß zu erheblichen Abmessungen
und Gewichten derselben mit der für die Verwendung im untertägigen Grubenbetrieb
äußerst unangenehmen Folge, daß sich derart sperrige und schwere Antriebsaggregate
bei den beengten Raumverhältnissen in den untertägigen Abbaubetriebspunkten nur
schwer unterbringen sowie nur unter erheblichen Schwierigkeiten transportieren lassen.
Außerdem wird durch derart große Antriebsaggregate der an den Enden der Abbaufront
verfügbare freie Querschnitt in solchem Maße versperrt, daß der gesamte Arbeits-
und Betriebsablauf in erheblichem Maße behindert wird. Vor allem bei geringeren
Flözmächtigkeiten sowie etwas größerem Einfallen bereitet die Unterbringung und
der Transport der bei der bekannten Gewinnungs- und Fördereinrichtung benötigten
schweren und sperrigen hydraulischen Antriebsaggregate derartige Schwierigkeiten,
daß sie in den meisten Fällen überhaupt nicht eingesetzt werden können.
-
Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, einen vollhydraulischen
Antrieb für eine Gewinnungs- und Fördereinrichtung des untertägigen Grubenbetriebes,
insbesondere für einen mit einem Strebförderer zusammenarbeitenden Kohlenhobel zu
schaffen, der unter Vermeidung der vorstehend geschilderten, der bekannten Bauart
anhaftenden Nachteile eine optimale Ausnutzung der installierten Motor- und Pumpenleistung
ermöglicht, hierbei aber auf jegliche komplizierte und störungsanfällige Steuer-
und Regeleinrichtung verzichtet und außerdem gegenüber der bekannten Bauart mit
erheblich geringeren installierten Leistungen und infolgedessen mit kleineren Abmessungen
und Gewichten der Antriebsaggregate und niedrigeren Anlagekosten auskommt. Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens zwei hydrostatische
Pumpen und mindestens zwei hydrostatische Motoren an einen gemeinsamen, geschlossenen
Druckflüssigkeitskreislauf angeschlossen und in diesen in abwechselnder Reihenfolge
derart hintereinander eingeschaltet sind, daß sie von dem Förderstrom des Druckflüssigkeitskreislaufes
nacheinander durchflossen werden. Bei einer derartigen Reihenschaltung der hydrostatischen
Motoren und hydrostatischen Pumpen findet innerhalb des gemeinsamen Förderstromes
des geschlossenen Druckflüssigkeitskreislaufes eine selbsttätige Leistungsverteilung
auf die von diesem nacheinander sowie alternierend mit den hydrostatischen Pumpen
durchflossenen hydrostatischen Motoren statt, derart, daß die verfügbare hydraulische
Gesamtleistung des Druckflüssigkeitsstromes sich laufend etwa dem jeweiligen Leistungsbedarf
der einzelnen hydrostatischen Motoren entsprechend auf diese verteilt. Die hydrostatischen
Pumpen und die vorzugsweise als Elektromotore ausgebildeten Pumpenmotoren brauchen
daher nicht mehr, wie bei der bekannten Bauart, eine wesentlich über ihrer Nennleistung
liegende installierte Leistung zu besitzen, um die im Betrieb auftretenden Belastungsspitzen
aufnehmen zu können. Vielmehr können die hydrostatischen Pumpen und Pumpenmotoren
im wesentlichen nach der im Betrieb auftretenden Normalleistung ausgelegt werden,
da alle auftretenden Belastungsschwankungen sich innerhalb des hydraulischen Systems
selbsttätig dadurch ausgleichen, daß die von der jeweils weniger belasteten Einrichtung
nicht verwertete Antriebenergie selbsttätig zu der stärker belasteten Einrichtung
übergeleitet wird.
-
Infolgedessen können die hydrostatischen Pumpen und Pumpenmotoren
wesentlich kleiner als bei der bekannten Gewinnungs- und Fördereinrichtung mit vollhydraulischem
Antrieb dimensioniert werden, was nicht nur zu einer erheblichen Verringerung der
Anlagekosten führt, sondern vor allem den Vorteil hat, daß sich der erfindungsgemäß
vorgeschlagene vollhydraulische Antrieb auch bei besonders beengten Raumverhältnissen,
beispielsweise in besonders geringmächtigen Flözen sowie auch in der halbsteilen
und steilen Lagerung anwenden läßt, wo bislang ein Einsatz hydraulischer Antriebe
infolge ihrer großen Abmessung und Gewichte auf kaum zu überwindende Schwierigkeiten
stieß.
-
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Reihenschaltung der hydrostatischen
Motoren und hydrostatischen Pumpen der Gewinnungs- und Fördereinrichtung eröffnet
ferner die Möglichkeit, in den Fällen, in denen es auf besonders geringe Abmessungen
und Gewichte der Antriebsaggregate ankommt, an Stelle von hydrostatischen Motoren
und Pumpenaggregaten größerer Leistung eine entsprechend größere Anzahl von Motoren
und Pumpenaggregaten
kleinerer Leistung zu verwenden, die naturgemäß
auch entsprechend geringere Abmessungen und Gewichte aufweisen. Während es z. B.
bei besonders geringen Flözmächtigkeiten und/oder größerem Flözeinfallen in der
Regel nicht möglich ist, ein aus einer hydrostatischen Pumpe und einem Pumpenmotor
bestehendes Antriebsaggregat mit einer installierten Leistung von z. B. 80 bis 100
PS im Streb unterzubringen bzw. zu transportieren, dürfte ein Einsatz von zwei Pumpenaggregaten
mit jeweils etwa der halben Leistung von 40 bis 50 PS in vielen Fällen auch unter
derartigen besonders schwierigen Bedingungen noch durchaus möglich sein. Eine solche
Aufteilung der installierten Leistung auf eine größere Anzahl von Pumpenaggregaten
und hydrostatischen Motoren führt bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ausbildung
und Schaltung der hydraulischen Antriebe hinsichtlich ihrer Ausnutzung zu keinerlei
Nachteilen bzw. keinerlei Leistungsverlusten, da unabhängig von der an den gemeinsamen
Druckflüssigkeitskreislauf angeschlossenen Anzahl von Motoren und Pumpenaggregaten
die von letzteren insgesamt an den geschlossenen Druckflüssigkeitskreislauf abgegebene
hydraulische Gesamtleistung sich völlig selbsttätig sowie praktisch verlustlos dem
jeweiligen Leistungsbedarf der einzelnen, an den gemeinsamen Kreislauf angeschlossenen
hydrostatischen Motoren entsprechend auf diese verteilt.
-
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß
die hydrostatischen Motoren der Gewinnungs- und Fördereinrichtung durch ihre Hintereinanderschaltung
in bezug auf den sie nacheinander durchfließenden gemeinsamen Förderstrom des geschlossenen
Druckflüssigkeitskreislaufes hinsichtlich ihrer Antriebsgeschwindigkeiten in ein
strenges Abhängigkeitsverhältnis zueinander gebracht werden, was auch durch unterschiedliche
Belastungen des Gewinnungsgerätes und/oder des Förderers in keiner Weise verändert
werden kann. Vielmehr wird zufolge dieser Hintereinanderschaltung der hydrostatischen
Motoren der Gewinnungseinrichtung und der Fördereinrichtung ein einmal eingestelltes
Verhältnis zwischen ihren Antriebsgeschwindigkeiten mit großer Genauigkeit eingehalten,
und zwar völlig unabhängig davon, ob der Förderer oder die Gewinnungseinrichtung
stärker oder weniger stark belastet sind. Infolgedessen ist es unter Verzicht auf
jegliche komplizierte Steuer- und Regeleinrichtungen möglich, ein der optimalen
Ausnutzung der Gewinnungs-und Fördereinrichtung entsprechendes Verhältnis zwischen
Förderer- und Hobelgeschwindigkeit beliebig lange exakt einzuhalten und hierdurch
die Leistungsfähigkeit der installierten Einrichtung in optimaler Weise auszunutzen.
Irgendwelche Reserven für den Fall von besonders hohen Belastungen des Förderers
und/oder des Gewinnungsgerätes brauchen dabei nicht vorgesehen zu werden, da ungewollte
Änderungen des einmal eingestellten Geschwindigkeitsverhältnisses ausgeschlossen
sind.
-
Auch für den Fall, daß die in der Zeiteinheit umgewälzte Fördermenge
des gemeinsamen Druckflüssigkeitskreislaufes - beispielsweise durch Veränderung
des Kolbenhubes der hydrostatischen Pumpen - verändert wird, ändert sich das Verhältnis
zwischen den Antriebsgeschwindigkeiten der Förderer- und Gewinnungsmaschinenmotoren
nicht. Vielmehr erfahren die Motoren des Förderers einerseits und die der Gewinnungseinrichtung
andererseits eine einander verhältnisgleiche Geschwindigkeitsänderung, während das
Geschwindigkeitsverhältnis unverändert bleibt.
-
In aller Regel empfiehlt es sich, alle an einem Strebende angeordneten
hydrostatischen Motoren und hydrostatischen Pumpen der Gewinnungs- und Fördereinrichtung
an einen gemeinsamen und ungeteilten Druckflüssigkeitskreislauf anzuschließen. Es
steht jedoch nichts im Wege, in besonderen Fällen von dieser Regel abzuweichen,
beispielsweise in der Form, daß für die an beiden Strebenden vorgesehenen hydrostatischen
Motoren und hydrostatischen Pumpen der Gewinnungs- und Fördereinrichtung nur ein
einziger, geschlossener Druckflüssigkeitskreislauf vorgesehen wird.
-
Bei hydrostatischen Getrieben, und zwar auch solchen für den Antrieb
von Gewinnungs- und Fördereinrichtungen für den untertägigen Grubenbetrieb, ist
es an sich bekannt, den hydrostatischen Pumpen Leistungsregler zuzuordnen. Diese
Leistungsregler sind jedoch sämtlich so ausgebildet, daß sie nur in Abhängigkeit
von dem in der Druckleitung der Pumpe herrschenden Druckmitteldruck gegen die Rückstellkraft
eines Federelementes gesteuert werden und somit nur in Abhängigkeit vom Druck in
der Druckleitung der Pumpe deren Fördermenge verändern und hierdurch deren abgegebene
Leistung regeln. Zu diesem Zweck verstellen sie über geeignete Schalt- und Steuermittel
das die Fördermenge der Pumpe verändernde Pumpenorgan in solcher Weise, daß das
Produkt aus dem jeweiligen Druck in der Druckleitung der Pumpe und der jeweiligen
Fördermenge (in der Zeiteinheit) im wesentlichen konstant gehalten wird.
-
Etwaige Druckänderungen bzw. -schwankungen in der Saugleitung der
Pumpe werden durch diese bekannten Leistungsregler jedoch nicht erfaßt, so daß sie
nur dann in der Lage sind, die von der Pumpe abgegebene Leistung im wesentlichen
konstant zu halten, wenn der in der Saugleitung der Pumpe herrschende Druckmitteldruck
ständig gleichbleibt.
-
Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen alternierenden Hintereinanderschaltung
mehrerer hydrostatischer Pumpen und hydrostatischer Motoren in einem gemeinsamen
geschlossenen Druckflüssigkeitskreislauf treten jedoch infolge unterschiedlicher
Belastung der einzelnen hydrostatischen Motoren in den Saugleitungen der einzelnen
hydrostatischen Pumpen erhebliche Druckschwankungen auf. Dies ist darauf zurückzuführen,
daß jede hydrostatische Pumpe die Druckflüssigkeit jeweils aus einer Saugleitung
ansaugt, die zu einem nicht von dieser, sondern von einer anderen Pumpe mit Druckflüssigkeit
gespeisten hydrostatischen Motor führt. In den Fällen, in denen beispielsweise ein
hydrostatischer Motor infolge zeitweilig geringer Belastung die ihm durch den gemeinsamen
Förderstrom zugeführte hydraulische Leistung nur teilweise verbraucht, tritt die
Druckflüssigkeit in die von diesem Motor zu der nächstfolgenden Pumpe führende Saugleitung
noch mit einem relativ hohen und bei wechselnder Motorbelastung entsprechend unterschiedlichen
Druckmitteldruck ein. Würde man bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten hydraulischen
Getriebe die hydrostatischen Pumpen mit den bekannten, nur in Abhängigkeit von dem
jeweiligen Druck in der
Druckleitung arbeitenden Leistungsreglern
ausstatten, so würde dies nicht im entferntesten dazu führen, daß die von den einzelnen
hydrostatischen Pumpen jeweils tatsächlich an den Druckflüssigkeitskreislauf abgegebenen
Einzelleistungen auch nur annähernd konstant gehalten werden.
-
Von der Erfindung wurde indessen erkannt, daß sich auch bei der erfindungsgemäß
vorgeschlagenen Gewinnungs- und Fördereinrichtung eine allen praktischen Bedürfnissen
gerecht werdende Leistungsregelung der einzelnen an den gemeinsamen Kreislauf angeschlossenen
Pumpenaggregate dadurch erreichen läßt, daß jeder der den hydrostatischen Pumpen
zugeordneten Leistungsregler in Abhängigkeit von der jeweiligen Druckdifferenz zwischen
dem Druck in der Druckleitung und dem Druck in der Saugleitung der zugehörigen Pumpe
gegen eine Rückstellkraft derart gesteuert ist, daß er die von dieser Pumpe jeweils
tatsächlich an den Druckflüssigkeitskreislauf abgegebene Leistung im wesentlichen
konstant hält. Auf diese Weise ist es möglich, auch bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Reihenschaltung mehrerer hydrostatischer Pumpen und Motoren sowohl überlastungen
der einzelnen Pumpen und Pumpenantriebe als auch eine unvollständige Ausnutzung
der jeweils verfügbaren Pumpen- und Motorleistungen zu vermeiden.
-
Dieser erfindungsgemäß vorgeschlagene Leistungsregler wird zweckmäßig
in bekannter Weise mindestens mit einem Reglerkolben ausgerüstet, der in der einen
Richtung von dem jeweiligen Druck in der Druckleitung der zugehörigen Pumpe und
in der entgegengesetzten von der vorzugsweise durch ein Federelement gebildeten
Rückstellkraft belastet ist. Hierbei wird die Anordnung jedoch erfindungsgemäß derart
weiterentwickelt, daß auf den Reglerkolben des Leistungsreglers in derselben Richtung
wie die Rückstellkraft der jeweilige Druck in der Saugleitung der zugehörigen Pumpe
einwirkt.
-
In den Zeichnungen ist die Erfindung an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele
veranschaulicht. Es zeigt F i g. 1 die Anordnung der Gewinnungs- und Fördereinrichtung
nach der Erfindung im Streb, F i g. 2 einen Leistungsregler nach der Erfindung,
schematisch im Längsschnitt, F i g. 3 und 4 Schaltbilder der hydrostatischen Motoren
und Pumpen der Gewinnungs- und Fördereinrichtung gemäß F i g. 1.
-
Bei der in der Zeichnung dargestellten Gewinnungs- und Fördereinrichtung
handelt es sich um einen Kohlenhobel 1, der mit einem als Doppelkettenkratzerförderer
ausgebildeten Strebförderer 2 zusammenarbeitet. Der Kohlenhobel 1 wird mittels eines
als Kette ausgebildeten endlosen Zugmittels 3 in Längsrichtung des Förderers
2 bzw. in Pfeilrichtung x-y hin- und herbewegt und schält hierbei jeweils
einen schmalen Streifen von dem Abbaustoß 4 ab. Im Bereich der Kopfstrecke 5 und
der Ladestrecke 6 ist der Strebförderer 2 jeweils mit einem unmittelbar am Förderer
2 befestigten hydrostatischen Förderermotor 7 bzw. 7a ausgerüstet.
Außerdem ist im Bereich der Kopfstrecke 5 bzw. der Ladestrecke 6 jeweils
ein weiterer hydrostatischer Motor 8
bzw. 8 a für den Antrieb des Kohlenhobels
1 vorgesehen. Die hydrostatischen Hobelmotoren 8 bzw. 8a sind ebenfalls am
Strebförderer 2 befestigt.
-
Die am oberen bzw. unteren Strebende angeordneten hydrostatischen
Motoren 7, 8 bzw. 7 a, 8 a werden durch hydrostatische Pumpen
9,10 bzw. 9 a,10 a mit Druckflüssigkeit gespeist. Die hydrostatischen Pumpen 9,10
bzw. 9 a,10 a werden jeweils durch als Eelektromotoren ausgebildete Antriebsmotoren
11,
12 bzw. 11 a,12 a mit im wesentlichen gleichbleibender Drehzahl angetrieben.
-
Als hydrostatische Motoren und hydrostatische Pumpen können beispielsweise
Axial- oder Radialkalbenmaschinen sowie auch Drehkolben- oder Drehflügelmaschinen
verwendet werden.
-
Die hydrostatischen Motore 7, 7a des Strebförderers 2 einerseits und
die hydrostatischen Motoren 8, 8 a des Kohlenhobels 1 andererseits
sind vorzugsweise unabhängig voneinander in ihrer Drehzahl zwischen Null und einem
Maximalwert regelbar, was aus F i g. 1 nicht ersichtlich ist. Hierbei wird in der
Regel ferner eine derartige Ausbildung getroffen, daß mindestens der oder die hydrostatischen
Motoren 8, 8 a, der Gewinnungseinrichtung 1 in ihrer Drehrichtung
umkehrbar sind. Die am oberen bzw. unteren Strebende vorgesehenen hydrostatischen
Motoren 7, 8 bzw. 7 a, 8 a sind mit den hydrostatischen Pumpen 9 bzw.
9 ä lediglich über vorzugsweise als armierte Schläuche ausgebildete Druckmittelleitungen
13,14 bzw. 13 a,14 a verbunden, wobei eine derartige Anordnung getroffen ist, daß
die hydrostatischen Pumpen 9,10 bzw. 9 a,10 a an einen gemeinsamen, geschlossenen
Druckflüssigkeitskreislauf angeschlossen sind und in diesen in abwechselnder Reihenfolge
derart hintereinandergeschaltet sind, daß sie von dem Förderstrom des Druckflüssigkeitskreislaufes
13,14,15,16 bzw. 13a,14 a,15 a,
16a nacheinander durchflossen werden.
-
Die Förderrichtung des Druckflüssigkeitskreislaufes kann entweder
durch Änderung der Förderrichtung der hydrostatischen. Pumpen oder mit Hilfe von
in den Druckflüssigkeitskreislauf eingeschalteten Schalt- und Steuerorganen umgekehrt
werden. Bei der in der Zeichnung dargestellten Förderrichtung wird der gemeinsame
Förderstrom der beiden an den entgegengesetzten Strebenden vorgesehenen, geschlossenen
Druckflüssigkeitskreisläufe von der Pumpe 9 bzw. 9 a zunächst über die Leitung 13
bzw. 13a dem hydrostatischen Motor 7 bzw. 7a des Strebförderers 2 zugeführt, von
welchem er über die Leitung 14 bzw. 14 a der hydrostatischen Pumpe 10 bzw.
10 a zugeführt wird. Von der hydrostatischen Pumpe 10 bzw.
10a fließt der gemeinsame Förderstrom über die Leitung 16 bzw. 16a dem hydrostatischen
Motor 8 bzw. 8 a des Kohlenhobels 1 zu, von welchem er über die Leitung
15 bzw. 15a wieder zu der hydrostatischen Pumpe 9 bzw. 9 a
zurückgelangt. Innerhalb der geschlossenen Druckflüssigkeitskreisläufe erfolgt eine
selbsttätige Leistungsverteilung auf die einzelnen, von dem gemeinsamen Förderstrom
angetriebenen hydrostatischen Motoren, wobei die gesamte hydraulische Leistung des
gemeinsamen Förderstromes im Bedarfsfalle auch einem einzelnen hydrostatischen Motor
zuführbar ist.
-
Im Bereich der Antriebsstationen der Gewinnungs- und Fördereinrichtung
1, 2 sind jeweils in den Fahrweg des Kohlenhobels 1 hineinragende Endanschläge
40, 40 a vorgesehen, mittels welcher durch aus der Zeichnung nicht erkennbare
Steuer- und Schaltorgane die Hobelmotore 7, 7 a in Abhängigkeit von der Fahrbewegung
des Kohlenhobels gleichzeitig und gleichsinnig abgeschaltet, auf entgegengesetzte
Drehrichtung
umgesteuert und in dieser Drehrichtung wieder eingeschaltet werden können.
-
Jeder der hydrostatischen Pumpen 9, 9 a bzw.10, 10
a ist ferner ein Leistungsregler 17,17 a bzw.17 b, 17c zugeordnet,
welcher in Abhängigkeit von der jeweiligen Druckdifferenz zwischen dem Druck in
der jeweiligen Druckleitung und dem Druck in der jeweiligen Saugleitung der zugehörigen
Pumpe gegen die Rückstellkraft eines Federelementes derart gesteuert ist, daß er
die von der zugehörigen Pumpe jeweils tatsächlich an den Druckflüssigkeitskreislauf
abgegebene Leistung im wesentlichen konstant hält. In F i g. 2 ist der der Pumpe
9 zugeordnete Leistungsregler 17 dargestellt, während der die gleiche Ausbildung
besitzende Leistungsregler 17 a in F i g. 2 lediglich schematisch angedeutet ist.
-
Jeder Leistungsregler besitzt eine Regelvorrichtung 18, die
bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 zwei Reglerkolben 19, 19a enthält,
die mit bundartigen Ansätzen 19 b, 19 c in Zylindern 19 d,19 e längsverschieblich
und dichtend geführt sind. Die Reglerkolben 19, 19 a sind innerhalb der Reglervorrichtung
18 etwa parallel und im Abstand zueinander angeordnet.
-
Wie F i g. 2 erkennen läßt, sind die Zylinder 19 d,
19 e an die jeweilige Druck- und Saugseite 13,16
der Pumpe
9 derart angeschlossen, daß die Reglerkolben 19,19a ständig in der
einen Richtung durch den jeweiligen Druck in der Druckleitung und in der entgegengesetzten
Richtung durch den jeweiligen Druck in der Saugleitung 16 beaufschlagt sind.
Dabei ist eine derartige Anordnung getroffen, daß bei der angenommenen Förderrichtung
der Pumpe 9 und 10 der Reglerkolben 19 bzw. dessen bundartiger
Ansatz 19 b durch den Druck in der Druckleitung 13 in Richtung k und durch den Druck
in der Saugleitung 16 in Richtung v beaufschlagt wird, während der Reglerkolben
19 a bzw. dessen bundartiger Ansatz 19 c umgekehrt in Richtung k durch den
Druck in der Saugleitung 16 und in der Richtung v durch den Druck in der
Druckleitung 13 beaufschlagt ist. Infolge der Druckdifferenz zwischen Druck- und
Saugleitung 13,16 wird der Reglerkolben 19 in Richtung k und der Reglerkolben
19 a in Richtung v verschoben. Der Reglerkolben 19 a wirkt bei dieser
Druckbeaufschlagung mit seinem freien Ende auf einen Druckteller 20 ein,
der auf seiner entgegengesetzten Seite gegen eine Druckfeder 21 abgestützt
ist, die somit der Verschiebung des Reglerkolbens 19a in Richtung v entgegenwirkt.
Der Reglerkolben 19
hebt sich demgegenüber auf Grund seiner Verschiebung in
Richtung k von dem für beide Reglerkolben 19,19a gemeinsamen Druckteller
20 ab.
-
Bei Umkehr der Förderrichtung des Druckflüssigkeitskreislaufes wird
umgekehrt der Reglerkolben 19 gegen die Rückstellkraft der Druckfeder
21 in Richtung v bewegt, während der Reglerkolben 19 a sich in Richtung k
von dem Druckteller 20 abhebt. Somit wirkt auf den für beide Reglerkolben
19,19 a gemeinsamen Druckteller 20 jeweils nur einer der beiden Reglerkolben
19,19a ein.
-
Die ebenfalls für beide Reglerkolben 19,19 a gemeinsame Druckfeder
21 besitzt eine Federkennlinie, die der Kennlinie der Pumpe 9 bei
konstant bleibender Leistung (nach der Gleichung N = d p - Q
= konstant) für
die gewünschte Leistung der Pumpe 9 zumindest angenähert ist. Hierzu ist
es meist erforderlich, daß - was in F i g. 2 nicht dargestellt ist - die Druckfeder
21 aus mehreren mit einander kombinierten Federn mit linearer oder annähernd
linearer Federcharakteristik besteht, deren Gesamtkennlinie als aus mehreren Linien
bzw. Kurvenabschnitten zusammengesetzter Kurvenzug ausgebildet ist, der sich weitgehend
an die Pumpenkennlinie bei der gewünschten Leistung der Pumpe 9
anschmiegt.
Außerdem sind in aller Regel Mittel vorgesehen, um die Federkennlinie an unterschiedlichen
Pumpenkennlinien für verschiedene Pumpenleistungen anpassen zu können. Zu diesem
Zweck kann beispielsweise der stirnseitige Deckelflansch 22
der Reglervorrichtung
18 mit einem Verstellgewinde versehen sein, um die gegebenenfalls aus mehreren
miteinander kombinierten Teilfedern bestehende Druckfeder 21 unter unterschiedliche
Vorspannung setzen zu können.
-
Wie F i g. 2 erkennen läßt, ist mit dem gemeinsamen Druckteller
20 ein Regelkörper 23 verbunden, der derart ausgebildet und angeordnet
ist, daß er bei beiden Förderrichtungen der Pumpe 9 eine Regelung ihrer Fördermenge
ermöglicht. Der Regelkörper 23 ist hierzu als quer zur Verstellachse des Drucktellers
20 angeordneter und dazu symmetrisch ausgebildeter Balken ausgebildet, welcher
je nach der eingestellten Förderrichtung der Pumpe 9 auf das eine oder andere
Ende eines in seiner Verstellebene schwenkbar gelagerten zweiarmigen Hebels
24
einwirkt, von dessen Schwenkbewegung die Verstellung des die Fördermenge
der Pumpe 9 verändernden Pumpenorgans 9 b abgeleitet ist. Im Gegensatz
zu der Darstellung in F i g. 2, die weder die räumliche Anordnung der einzelnen
Teile richtig wiedergibt, noch maßstabgerecht gehalten ist, befindet sich das die
Fördermenge der Pumpe 9 verändernde Regelorgan 9 b selbstverständlich
an der Pumpe 9
selbst und ist über die Achse 9 c mit demjenigen Teil
der Pumpe verbunden, durch dessen Verstellung die Fördermenge der Pumpe
9 verändert werden kann. Für den Fall, daß die hydrostatische Pumpe
9
als Axialkolbenpumpe mit einer in ihrer Winkelstellung veränderbaren Taumel-
bzw. Schiefscheibe ausgebildet ist, wird durch das Regelorgan 9 b die Winkelstellung
der Taumel- bzw. Schiefscheibe und damit die Fördermenge der Pumpe verändert.
-
Der Leistungsregler wirkt auf das die Fördermenge der Pumpe 9 veränderne
Regelorgan 9 b unter Zwischenschaltung eines Servomotors 25 ein, der durch
den Leistungsregler ein- und abgeschaltet sowie umgesteuert werden kann.
-
Mit dem einen Ende des um die Achse 24a schwenkbar gelagerten zweiarmigen
Hebels 24 ist ein den Servomotor 25 steuernder Schieber 26 gekuppelt. Mit dem anderen
Ende des zweiarmigen Hebels 24 ist ein Schaltgestänge 27 gekuppelt,
durch welches sowohl die Förderrichtung der Pumpe 9 als auch ihre Leistung,
auf welche sie durch den Leistungsregler eingeregelt werden soll, eingestellt werden
kann. Die durch den Leistungsregler betätigten Schalt-, Steuer- und Verstellmittel
für das die Fördermenge verändernde Regelorgan 9 b sind ferner derart ausgebildet,
daß dieses Regelorgan 9 b auch unabhängig von der jeweiligen Arbeitsstellung des
Leistungsreglers von Hand verstellbar ist.
-
Das Schaltgestänge 27 urnfaßt ein Federgehäuse 27a, das an
dem einen Ende mit dem zweiarmigen Hebel 24 gekuppelt ist. Innerhalb des
Federgehäuses
27a ist eine Druckfeder 28 angeordnet, die zwischen
den Federtellern 30, 30 a derart eingespannt ist, daß das Gehäuse 27a sich gegen
die Federspannung der Feder 28 nach beiden Richtungen w; w1 bewegen kann. Die Schaltstange
ist an ihrem freien Ende mit einem Handhebel 31 gekuppelt, der in Pfeilrichtung
z1 geschwenkt und in mehreren Schwenkstellungen festgestellt werden kann. Eine Schwenkung
des Handhebels 31 in Richtung z1 bewirkt eine Verstellung des Schaltgestänges 27
in Pfeilrichtung W1 bzw. eine Schwenkung des zweiarmigen Hebels 24 um die Achse
24 a um den Winkel ß. Auf diese Weise kann mittels des Handhebels 31 die Pumpe 9
unterschiedliche Leistungen sowie auf eine der beiden Förderrichtungen eingestellt
werden. Zur Feststellung des Handhebels 31 sind Rasten 31a, 31b, 31c vorgesehen,
von denen die Rasten 31a und 31c der Normalleistung der Pumpe 9 in der einen bzw.
anderen Förderrichtung und die Raste 31b der Nullstellung der Pumpe 9 entsprechen.
-
Die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem Leistungsregler
17 der Pumpe 9 gelten entsprechend für die den Pumpen 10 sowie 9 a,10 a zugeordneten
Leistungsregler, die vorzugsweise den gleichen Aufbau besitzen.
-
Die Wirkungsweise der den einzelnen hydrostatischen Pumpen zugeordneten
Leistungsregler ist folgende: Nach beendetem Anlaufen der die hydrostatischen Pumpen
9,10 bzw. 9 a, 10 a antreibenden Motoren 11,12 bzw. 11 a,12 a wird zunächst der
Handhebel 31 der einzelnen Leistungsregler durch Schwenken in Richtung z
oder z1 in eine der gewünschten Förderrichtung der Pumpen entsprechende Stellung
bewegt und auf die jeweils gewünschte Förderleistung der Pumpen, z. B. mittels der
Raste 31 e, eingestellt. Selbstverständlich können die einzelnen Handhebel
31 der an einen gemeinsamen Druckflüssigkeitskreislauf angeschlossenen hydrostatischen
Pumpen derart miteinander gekuppelt werden, daß durch Verstellung eines Handhebels
die Förderrichtung und Förderleistung sämtlicher Pumpen gleichzeitig eingestellt
werden kann.
-
Durch das Schwenken des Handhebels in Richtung z1 wird das Schaltgestänge
27 in Richtung w1 verschoben, wodurch der damit gekuppelte zweiarmige Hebel 24 aus
der Nullstellung um einen entsprechenden Winkel ß geschwenkt wird. Diese Schwenkung
des Hebels 24 bewirkt eine entsprechende Verschiebung des Steuerschiebers 26 in
Richtung u. Hierdurch wird der Servokolben 32 des Servomotors 25 über eine Steuerleitung
25a, die zu einer nicht dargestellten Steuerpumpe führt, und nicht näher
bezeichnete Steuerkanäle gleichfalls in Richtung u mit Druckflüssigkeit beaufschlagt
und in dieser Richtung verschoben. Dabei verstellt der Servokolben 32 über die Kolbenstange
33 das Regelorgan 9 b der Pumpe 9 in Richtung t um den Winkel a. Da dieses Regelorgan
9 b - wie bereits erwähnt - mit dem die Fördermenge der Pumpe 9 verändernden Pumpenorgan,
beispielsweise mit der Taumelscheibe oder aber dem Schwenkrahmen einer Axialkolbenpumpe
verbunden ist, wird durch diese Schwenkung des Reglerorgans 9 b in Richtung t einmal
die Pumpe 9 auf eine bestimmte Förderrichtung eingestellt und zum zweiten die Fördermenge
der Pumpe auf einen bestimmten, von der Größe des Schwenkwinkels a abhängigen Betrag
eingeregelt. Der Servokolben 32
und der Steuerschieber 26 bzw. die ihnen zugeordneten
Steuerkanäle sind hierbei so ausgebildet, daß der Servokolben 32 jede Bewegung des
Steuerschiebers 26 in Richtung u bzw. ui mitmacht bzw. einer Bewegung des Steuerschiebers
26 so lange folgt, bis beide Teile wieder ihre ursprüngliche Relativstellung zueinander
eingenommen haben.
-
Wird der Handhebel 31 in Pfeilrichtung z geschwenkt, so wird über
das Schaltgestänge 27 der zweiarmige Hebel 24 in entgegengesetzter Richtung um den
Winkel ß1 über die Nullage hinausgeschwenkt, was eine entsprechende Verschiebung
des Steuerschiebers 26 in Richtung u1 zur Folge hat. Der Servokolben 32 folgt auch
in diesem Fall wieder der Verstellung des Steuerschiebers 26 in Richtung u1 und
schwenkt über die Kolbenstange 33 das Reglerorgan 9 b der Pumpe 9 in entgegengesetzter
Richtung t1 um den Winkel «l über die Nullstellung der Pumpe 9 hinaus. Hierdurch
wird die Pumpe 9 auf die entgegengesetzte Förderrichtung umgesteuert sowie eine
bestimmte, von der Größe des Schwenkwinkels @xl abhängige Fördermenge eingeregelt.
-
Der Handhebel 31 kann, soweit dies zweckmäßig und wünschenswert
ist, gegebenenfalls außer in den beiden äußeren Raststellungen 31a, 31c auch in
einer oder mehreren Zwischenstellungen festgestellt werden. Auf diese Weise kann
die Pumpe 9 auf mehrere unterschiedliche Leistungen eingestellt werden. In manchen
Fällen kann es zweckmäßig sein, die Förderrichtung der hydrostatischen Pumpen ständig
gleich zu halten und die Umkehr der Förderrichtung des gemeinsamen Druckflüssigkeitskreislaufes
durch gesonderte Schalt- und Steuerorgane vorzunehmen. In diesem Falle genügt selbstverständlich
eine Einrichtung, die nur eine Veränderung der Fördermenge der Pumpen bei gleichbleibender
Förderrichtung ermöglicht.
-
Nach Einstellung der jeweils gewünschten Betriebsleistung der Pumpen
übernimmt der jeder Pumpe zugeordnete Leistungsregler selbsttätig die weitere Regelung
der Pumpen in der Art, daß die von jeder Pumpe jeweils tatsächlich an den Druckflüssigkeitskreislauf
13, 14, 15, 16 abgegebene Leistung ständig zumindest angenähert gleich der
durch den Handhebel 31 einmal eingestellten Leistung gehalten wird, und zwar
unabhängig von allen Änderungen des Druckmitteldruckes in der jeweiligen Saug- und
Druckleitung. Steigt beispielsweise die Druckdifferenz zwischen Druck- und Saugleitung
an, so wird bei der in F i g. 2 dargestellten Anordnung der Reglerkolben 19a durch
den Differenzdruck in Richtung v gegen den Druckteller 20 angedrückt, welcher unter
Zusammenpressung der Druckfeder 21 über den Reglerbalken 23 den zweiarmigen Hebel
24 um ein dieser Erhöhung der Druckdifferenz entsprechendes Maß in Richtung u1 schwenkt.
Die Folge hiervon ist eine entsprechende Verschiebung des Steuerschiebers 26 und
damit des Servokolbens 32 in Richtung u1 sowie eine entsprechende Schwenkung des
Regelorgans 9 b der Pumpe in Richtung t1. Der Schwenkwinkel des Regelorgans 9 b
gegenüber der Nullage wird auf diese Weise verkleinert, was eine entsprechende Verringerung
der Fördermenge der zugehörigen Pumpe zur Folge hat. Das Regelorgan 9 b wird hierbei
durch den Leistungsregler über den Servomotor 25 so lange in Pfeilrichtung t1 geschwenkt,
bis das Produkt aus der Fördermenge der Pumpe und dem Diflerenzdruck zwischen Druck-und
Saugleitung 13,16 wieder der durch die Stellung
des Handhebels 31
eingestellten Leistung entspricht. Wird die Druckdifferenz zwischen Druck- und Saugleitung
13,16 kleiner, so wird der Reglerkolben 19 a durch die Druckfeder 21 in Richtung
k zurückgedrückt. Gleichzeitig bewegt sich der Reglerbalken 24 ebenfalls in Richtung
k. Der zweiarmige Hebel 24, der bei der Schwenkung in Richtung ui die Druckfeder
18 gespannt hat, wird durch die sich nunmehr entspannende Feder 18 wieder
in Richtung u bis zur Anlage am Reglerbalken 23 zurückbewegt. Durch die hieraus
erfolgende Verschiebung des Steuerschiebers 26 und des Servokolbens 32 in Richtung
u wird das Reglerorgan 9 b wieder in Pfeilrichtung t unter Vergrößerung der
Fördermenge der Pumpe geschwenkt, und zwar so lange, bis das Produkt aus Fördermenge
und Druckdifferenz wieder der jeweils durch den Handhebel 31 eingestellten Pumpenleistung
entspricht.
-
Der Handhebel 31 behält bei der automatischen Regelung der
Fördermenge der Pumpe 9 durch den Leistungsregler seine einmal eingestellte Raststellung
bei. Infolgedessen wird bei Vergrößerung der Druckdifferenz und der dadurch bewirkten
Schwenkung des zweiarmigen Hebels 24 in Richtung u1 durch den Regelbalken
23 die Feder 28 zusammengedrückt, während sie sich bei einer Verringerung der Druckdifferenz
und einer entsprechenden Rückbewegung des Regelbalkens 23 in Richtung k entspannt
und den zweiarmigen Hebel 24 in seine Ausgangslage zurückdrückt. Die Kennlinie der
Druckfeder 28 ist daher z. B. so auf die Kennlinie des Federelementes 21 abgestimmt,
daß dessen hyperbolische Federkennlinie durch die Druckfeder 28 nicht verändert
wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Feder 28 so mit der Feder 21 bzw.
dem aus mehreren Teilfedern bestehenden Federelement 21 zu kombinieren, daß diese
zusammen eine der Kennlinie der Pumpe 9 bei der jeweils gewünschten Leistung möglichst
weitgehend angenäherte hyperbolische Kennlinie aufweist.
-
Dem Regelorgan 9 b ist mindestens eine Rückstellfeder zugeordnet,
die aus F i g. 2 nicht ersichtlich ist und die das Regelorgan 9 b nach Abschalten
des Pumpenmotors 11 in seine Nullstellung zurückbewegt, so daß bei erneutem Anfahren
die Pumpe 9 stets mit der Förderleistung Null anfährt.
-
F i g. 3 zeigt das Schaltbild einer Antriebsstation, wobei für Teile
gleicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet worden sind. Der hydrostatische
Motor 8 der Gewinnungseinrichtung 1 und der hydrostatische Motor 7 der Fördereinrichtung
2 sind unabhängig voneinander ein- und abschaltbar sowie in ihrer Drehzahl regelbar
und gegebenenfalls umsteuerbar ausgebildet. Hierzu sind an den hydrostatischen Motoren
7, 8 geeignete Schaltorgane 34,
35 vorgesehen, die in F i g. 3 lediglich
schematisch angedeutet sind. Mittels dieser Schaltorgane läßt sich für den Fall,
daß die hydrostatischen Motoren der Gewinnungs- und Fördereinrichtung als Axialkolbenmotoren
ausgebildet sind, beispielsweise der Schwenkwinkel der Taumel- bzw. Schiefscheibe
oder des Schwenkrahmens verändern, wodurch die Drehzahl der hydrostatischen Motore
verändert und gegebenenfalls auch ihre Drehrichtung umgekehrt wird.
-
In den gemeinsamen Druckflüssigkeitskreislauf 13, 14,15,16
sind ferner Mehrwegesteuerorgane 36, 37 eingeschaltet, durch welche der gemeinsame
Druckflüssigkeitskreislauf 13,14,15,16 in eine der Anzahl der angeschlossenen
hydrostatischen Pumpen 9, 10 entsprechende Anzahl von Teilkreisläufen aufgeteilt
werden kann. Diese Teilkreisläufe sind so ausgebildet, daß an jeden Teilkreislauf
nur eine hydrostatische Pumpe und nur ein hydrostatischer Motor angeschlossen ist.
-
Das Mehrwegesteuerorgan 36 besitzt zwei Schaltstellungen
36 a und 36 b. In der Schaltstellung 36 b
sind - wie in F i
g. 3 dargestellt - sämtliche hydrostatischen Pumpen und hydrostatischen Motoren
in alternierender Reihenfolge in bezug auf den gemeinsamen Förderstrom des Druckflüssigkeitskreislaufes
13,14,15,16 in Reihe (hintereinander) geschaltet. In der Stellung 36a wird der gemeinsame
Druckflüssigkeitskreislauf in zwei getrennte Teilkreisläufe unterteilt.
-
Das Mehrwegesteuerorgan 37 besitzt drei Schaltstellungen und ermöglicht
das wahlweise Ein- oder Abschalten oder Umschalten des hydrostatischen Motors 8
der Gewinnungseinrichtung 1. In den Fällen, in denen in den gemeinsamen Druckflüssigkeitskreislauf
mehrere hydrostatische Hobelmotoren eingeschaltet sind, wird die Anordnung so getroffen,
daß sämtliche Hobelmotore durch ein derartiges Mehrwegesteuerorgan gleichzeitig
und gleichsinnig ein- oder abgeschaltet bzw. umgesteuert werden können.
-
Das Mehrwegesteuerorgan 37 besitzt drei Schaltstellungen
37 a, 37 b, 37 e. In der in F i g. 3 veranschaulichten
Stellung 37a ist der hydrostatische Motor 8 der Gewinnungseinrichtung 1 in den gemeinsamen
Förderstrom des Druckflüssigkeitskreislaufes 13,14,15,16 eingeschaltet, während
in der Stellung 37 b der hydrostatische Motor 8 von dem gemeinsamen Förderstrom
abgeschaltet ist. Diese Schaltstellung wird beispielsweise dann gewählt, wenn die
Gewinnungseinrichtung stillgesetzt und lediglich der Förderer angetrieben werden
soll, beispielsweise zum Materialtransport. In der Stellung 37 c wird die Strömungsrichtung
des Förderstromes für den hydrostatischen Hobelmotor 8 umgekehrt, so daß
dieser mit entgegengesetzter Drehzahl umläuft und das Gewinnungsgerät
1 in der entgegengesetzten Schälrichtung antreibt, während im übrigen die
Strömungsrichtung des Druckflüssigkeitskreislaufes, d. h. auch die Antriebsrichtung
des Förderermotors 7, unverändert bleibt.
-
Das in F i g. 4 dargestellte Schaltbild zeigt vor allem die Schaltung
der den beiden in ihrer Drehrichtung jeweils umkehrbaren hydrostatischen Pumpen
9,10 zugeordneten Leistungsregler 17,17a. Jeder der Leistungsregler 17,17a ist für
jede Förderrichtung der Pumpen 9 bzw. 10 jeweils mit einem gesonderten Reglerkolben
19, 19a ausgerüstet, von denen nur der der jeweiligen Förderrichtung zugeordnete
Reglerkolben in der einen Richtung durch den jeweiligen Druck in der Druckleitung
und in der entgegengesetzten Richtung sowohl durch die Rückstellkraft des Federelementes
21 als auch durch den jeweiligen Druck in der Saugleitung der zugehörigen Pumpe
beaufschlagt ist. Bei jeder Förderrichtung der Pumpen 9 bzw. 10 vermögen
nur die der jeweiligen Förderrichtung zugeordneten Reglerkolben der Leistungsregler
17,17a auf die die Veränderung der Fördermenge der Pumpen 9,10 bewirkenden Regelorgane
einzuwirken, während die der anderen Förderrichtung zugeordneten Reglerkolben hierauf
ohne Einfluß sind.
Mit 38 ist eine Speisepumpe bezeichnet, die über
Leitungen und Rückschlagventile 39 die Leckölverluste des gemeinsamen Kreislaufes
13, 14, 15,16 ersetzt.
-
An Hand eines Zahlenbeispiels wird nachfolgend der Leistungsaustausch
innerhalb des gemeinsamen Druckflüssigkeitskreislaufes näher erläutert.
-
Die beiden hydrostatischen Pumpen 9,10 sollen z. B. bei 100 atü je
etwa 2001/min und bei einem Druck von 200 atü durch selbsttätige Regelung nur etwa
die Hälfte, also 1001/min fördern. Es sei weiterhin angenommen, daß der hydrostatische
Motor 7 zur Zeit 100 atü für den Antrieb des Strebförderers 2 benötigt, während
der hydrostatische Hobelmotor 8 zur gleichen Zeit 200 atü benötigt, um einen erhöhten
Schälwiderstand des Kohlenhobels 1 zu überwinden. Da die hydrostatischen Pumpen
9,10 alternierend mit den hydrostatischen Motoren 7, 8 innrhalb eines gemeinsamen
Druckflüssigkeitskreislaufes 13,14,15,16 hintereinander geschaltet sind, muß die
Fördermenge (in der Zeiteinheit) an jeder Stelle des Druckflüssigkeitssystems jeweils
gleich groß sein.
-
Infolge des im hydrostatischen Hobelmotor 8 herrschenden höheren Druckes
würde sich die hydrostatische Pumpe 10 - sofern diese lediglich mit dem Hobelmotor
8 verbunden wäre - selbsttätig durch den zugehörigen Leistungsregler 17 a auf eine
Fördermenge von 1001/min zurückregeln. Da der Druck im hydrostatischen Förderermotor
7 nur 100 atü beträgt, würde - sofern die Pumpe 9 lediglich mit dem Förderermotor
7 verbunden wäre - diese Pumpe 2001/min fördern. Da die Pumpe 9 und 10 sowie die
Motoren 7 und 8 jedoch an einen gemeinsamen Druckflüssigkeitskreislauf angeschlossen
sind, innerhalb dessen an jeder Stelle die Fördermenge jeweils gleich groß sein
muß, baut sich in der Verbindungsleitung 14 zwischen dem geringer belasteten hydrostatischen
Motor 7 und der höher belasteten hydrostatischen Pumpe 10 der Flüssigkeitsdruck
so lange auf, bis sich ein Gleichgewicht zwischen der Förderleistung der stärker
belasteten hydrostatischen Pumpe 10 und der zunächst geringer belasteten
hydrostatischen Pumpe 9 hergestellt hat. Die Erhöhung des Druckmitteldruckes in
der Leitung 14 führt zu einer Erhöhung des Drehwiderstandes des hydrostatischen
Motors 7 und damit auch zu einer Druckerhöhung in der Druckleitung 13 der Pumpe
9. Dies hat zur Folge, daß der der Pumpe 9 zugeordnete Leistungsregler 17 die Fördermenge
dieser Pumpe selbsttätig verringert. Da die Leitung 14 gleichzeitig als Saugleitung
der hydrostatischen Pumpe 10 dient, führt die Erhöhung des Druckmitteldruckes in
dieser Leitung dazu, daß der der Pumpe 10 zugeordnete Leistungsregler
17a infolge der eingetretenen Verringerung der Druckdifferenz zwischen der
Saugleitung 14 und der Druckleitung 15 der Pumpe 10 die Fördermenge
dieser Pumpe selbsttätig vergrößert. Auf diese Weise werden beide Pumpen
9 und 10
durch die ihnen zugeordneten Differentialdruck-Leistungsregler
so lange geregelt, bis ihre Fördermenge gleich groß ist und etwa dem Mittelwert
zwischen 200 und 1001/min, d. h. 1501/min, entspricht.
-
Bei einer Förderleistung von 150 1/min würde jedoch die Leistungsfähigkeit
der hydrostatischen Pumpe 10 für den Antrieb des augenblicklich besonders
stark belasteten Hobelmotors 8 nicht ausreichen, der einen Druckflüssigkeitsdruck
von 200 atü benötigt. Die fehlende Leistung wird jedoch der hydrostatischen Pumpe
10 aus dem Förderstrom der Saugleitung 14 dadurch zugeleitet, daß dieser
Förderstrom die hydrostatische Pumpe 10 mit als Motor antreibt.
-
Sofern man annimmt, daß die hydrostatische Pumpe 10 bei einer
Fördermenge von 150 1/min nur 150 atü aufbringen kann, so muß der dem Motor 8 noch
fehlende Druck von 50 atü der Leitung 14 bzw. der hydrostatischen Pumpe 9 entnommen
werden. Da die Pumpen 10 und 9 gleiche Ausbildung besitzen, liefert auch die Pumpe
9 bei einer Fördermenge von 150 1/min einen Druckmitteldruck von 150 atü.
-
Der zur Zeit nur gering belastete Förderermotor# verbraucht von den
ihm von der zugeordneten Pumpe 9 zur Verfügung gestellten 150 atü nur 100 atü, so
daß der überschüssige Druck von 50 atü zusätzlich zu dem von der hydrostatischen
Pumpe 10
erzeugten Druck von 150 atü dem zur Zeit besonders stark belasteten
Hobelmotor 8 zur Verfügung gestellt werden kann. Infolgedessen wird der Hobelmotor
8 - obwohl die ihm unmittelbar zugeordnete hydrostatische Pumpe 10 bei einer Fördermenge
von 150 1/min nur 150 atü zu erzeugen vermag - mit einem unter einem Druck von 200
atü stehenden Druckflüssigkeitsstrom gespeist. Da die Fördermenge dieses Druckflüssigkeitsstromes
um 500/a größer ist, als sie der Fördermenge der Pumpe 10 bei 200 atü entspricht
(1501/min an Stelle von 1001/min), arbeitet der Hobelmotor 8 mit einer um 500/a
größeren Geschwindigkeit, als es bei dieser Belastung dann möglich wäre, wenn er
durch eine ihm allein zugeordnete hydrostatische Pumpe mit Druckflüssigkeit gespeist
würde. Der auf diese Weise sich einstellende Leistungsaustausch zwischen den einzelnen
hydrostatischen Motoren und Pumpen erfolgt völlig selbsttätig mit Hilfe der Leistungsregler
17,17a, die die Fördermenge der zugehörigen Pumpen in der vorstehend beschriebenen
Weise in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen Druck- und Saugseite jeder
Pumpe so lange regeln, bis sämtliche an denselben Druckflüssigkeitskreislauf angeschlossenen
Pumpen dieselbe Fördermenge liefern und - sofern sie auf dieselbe Betriebsleistung
eingestellt sind -auch denselben Förderdruck erzeugen.
-
Die Ausbildung, Schaltung und Wirkungsweise der hydrostatischen Motoren
7 a, 8 a und der hydrostatischen Pumpe9a,10a der am entgegengesetzten Strebende
vorgesehenen Antriebsstation der Gewinnungs- und Fördereinrichtung ist dieselbe,
wie sie in den F i g. 3 und 4 dargestellt und vorstehend beschrieben worden ist.
-
Selbstverständlich läßt sich der Erfindungsgedanke auch dann verwirklichen,
wenn mehr als zwei hydrostatische Pumpen und mehr als zwei hydrostatische Motoren
an einen gemeinsamen und geschlossenen Druckflüssigkeitskreislauf angeschlossen
sind. Hierbei ist es ferner nicht unbedingt erforderlich, daß die Anzahl der hydrostatischen
Motoren genau der Anzahl der hydrostatischen Pumpen entspricht. Beispielsweise wäre
es unter Umständen möglich, die Anzahl der hydrostatischen Motoren größer, beispielsweise
doppelt so groß wie die der hydrostatischen Pumpen, zu wählen, so daß beispielsweise
an den gemeinsamen Druckflüssigkeitskreislauf vier hydrostatische Motoren und nur
zwei hydrostatische Pumpen angeschlossen sind. In diesem Falle wird jedoch ebenfalls
eine alternierende
Reihenfolge gewählt, derart, daß zwischen zwei
hydrostatischen Pumpen jeweils mindestens ein hydrostatischer Motor angeordnet ist,
während gegebenenfalls zwei (oder sogar drei) hydrostatische Motoren unmittelbar
hintereinander in den gemeinsamen Druckfiüssigkeitskreislauf eingeschaltet werden
können. Vorzugsweise wird jedoch die Anzahl der hydrostatischen Motoren gleich der
Anzahl der hydrostatischen Pumpen gewählt, so daß beispielsweise bei drei an den
gemeinsamen Druckflüssigkeitskreislauf angeschlossenen hydrostatischen Motoren auch
drei hydrostatische Pumpen, und zwar in abwechselnder Reihenfolge mit den Motoren,
vorgesehen werden.