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Steueranordnung für zweiachsige Schnellschlußbremsen zur Verbesserung
des Bremsvorganges von Fördermaschinen bei Notbremsungen": Gegenstand der Erfindung
ist die Steuerung von zweiachsigen druckluftgewichts- bzw. druckluftfedergesteuerten
Bremsen sowie hydraulischer Bremseinrichtungen im Bereiche des programmierten Bremsvorganges.
Durch'die
Erfindung wird bei Bremsen mit zweistufiger Arbeitsweise der Sicherheitsbremse eine
Sicherung der ersten Bremsstufe durch die zusätzliche verringerte Wirkung des Notbremsgewichtes
bzw. der Federn gewährleistet, was bisher ausschließlich Aufgabe des Arbeitszylinders
war. Der Zeitpunkt der vollen Wirkung des Not-bremsgewichtes bzw. der Federn ist.entsprechend
der zweiten Bremsstufe zusätzlich zur bisher angewandten Regelung mittels Drosselventils
in Abhängigkeit vom tatsächlichen Geschwindigkeitsverlauf während des Bremsvorganges
korrigiert. .Die bisher angewandten und weit verbreiteten Steuerungssysteme von
Bremseinrichtungen an Fördermaschinen schliessen immer noch nicht Betriebsstörungen-gänzlich
aus: Fördermaschinen mit Treibscheiben, darunter auch Vielseil= fördermaschinen,
erfordern eine zweistufige Sicherheitsbremsung, um eine Massenwirkung zu vermeiden.
Gefordert wird: dabei ein unverzügliches und.schnelles Schließen der Bremsbacken.
Das Stillsetzen der Fördermaschine muß so erfolgen, daß hierbei die Seilrutschgrenze
nicht überschritten wirdo Ein Seilrutsch könnte im Falle einer zu starken Bremsung
auftreten. Ein Vorrutschen des Seiles führt zum Überfahren
der
Hängebank. Bekannt sind Fälle, die beim Überfahren der Hängebänk zu: ernsten Unfällen
und erheblichen Schäden der Förderanlage führten. Die am häufigsten in Europa verbreiteten
Bremseinrichtungen sind Schnellschlüßbremsen der Firma Siemens-Schuckert, wie auch
solche polnischer Herkunft und Konstruktionen von CKD, Skoda, Kramaszzawoda, "Duclos"
-Budapest und "Nobas" - Nordhausen. Bei all diesen ist das Steuersystem gemäß Erfindung
anwendbar. -Diese bekannten zweiachsigen Schnellschlußbremsen besitzen außer der
regelbaren, hier nichtbesprochenen Fahrbremse eine Sicherheitsbremse mit Druckluft-Gewichts-Antrieb.
Die bisherige Steuerung der Sicherheitsbremse zeigt Fig. 1. Fig. 3 zeigt das dazugehörige
Bremsdruckdiagramm. Gemäß allgemein gültigen Grundsätzen kann die Betätigung der
Sicherheitsbremse selbsttätig oder durch den Maschinisten erfolgen. Auf den eigentlichen
Bremsverlauf hat jedoch der Maschinist keinen Einfluß.
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Die Wirkungsweise der bekannten Bremsen ist wie folgt:
Durch
die Unterbrechung der*Stromzuführung zum Auslösemagnet 1 (Fig1)_werden der hier
nicht gezeigte Bremsdruckregler auf Einlaß und der Steuerschieber auf Auslaß gestellt.
Somit wird dem Arbeitszylinder-2 Druckluft zugeführt und aus dem Haltezylinder 4,
der das Notbremsgewicht 5 -wirkungsbereit hält, entweicht die Luft. Die Sicherheitsbremse
ist eine Druckluftbremse. Erst bei-Stillstand der Maschine kommt die Wirkung der
Sicherheitsb.rems»e mit drei-facher-statischer Sicherheit durch das Notbremsgewicht
zur Wirkung: Eine Bremsung während des Betriebes durch das Notbremsgewcht würde
bei Treibscheiben Seilrutsch-hervorrufen.: Die Fallzeit des'Notbrems.gewichtes wird
durch Drosseln . des- Luftauslasses 6 aus dem Haltezylinder 4#regulert. Diese Schließzeit
muß,unter Berücksichtigung des ungünstigsten Belastungsfalles eingestellt werden:
Das heißt, die Sicherheitsbremse muß bei größter eingehängter Last, bei voller Geschwndigkeit.urid
kleinstem Druck in der Einlaßleitung, was ta und v1 in-Fig: 3 veranschaulichen,
noch wirken. Einige der erwähnten sind Bremsen 'mit Drossel-Auslaßventilen 7 versehen,
die ein-schnelles-Herabsinken des Notbremsgewichtes-bewirken, und zwar entweder
gesteuert vom Kolben des Arbeitszylinders über einen Stößel $, wenn .die Druckluftbremse
nicht anspricht, odergesteuert vom
Teufenzeiger mittels Nocken 9,
am Ende der Fahrt, =wenn die Geschwindigkeit gewöhnlich schon gering ist.
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Die Regelfähigkeit der Sicherheitsbremse bei Wirkung des Notbremsgewichtes
ist bei den bisherigen Ausführungen nicht genügend genau. Wird die Fallzeit des
Notbremsge-Wichtes ta beim-unteren Druckwert am Einlas reguliert, dann wird sie
beim oberen Wert bedeutend länger, wie tb in Fig. 3 zeigt. Der Druck am Einlaß beträgt
gewöhnlich 4 bis b' atti. Die von der Anfangsgeschwindigkeit, der Größe und Richtung
der Belastung abhängige Bremszeit ist sehr unterschiedlich. Hieraus ist ersichtlich,
daß die Zeitpunkte vom Auslösen der vollen Bremskraft durch das Notbremsgewicht
(bei bisheriger Zeiteinstellung durch Drosselung) bis zum tatsächlichen Stillstand
der Maschine oft sehr weit auseinander liegen.
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In Grenzfällen kann der Abstand so. groß sein, wie der von v3 bis
tb in Fig. 3.
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Bei unvorhergesehenem plötzlichen Druckabfall in der Ein#-laßleitung
ist bei der bisherigen Ausführung die vom Arbeitszylinder 2 erzeugte Bremskraft
bei :.Druckluftbremsung nicht ausreichend, und das Notbremsgewieht 5 ist infolge
Drosselung der Auelaßluft noch nicht wirksam. Während einiger Sekunden wird die
Fördermaschine urige-
nUgend abgebremst, was zu: ernsten Betriebsstörungen
führen kann. Derartige Fälle sind in der Praxis bekannt.
Eine schnelle
und zugleich volle Wirkung des Notbremsgewehtes infolge Öffnung des: Yentilea 7
bei großer Ge:-. schwindigkeit-der Maschine kann andererseits einen gefährlichen
Seilrutsch verursachen.
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Die Steuerung zweiachsiger Bremsen gemäß Erfindung ist in den schematischen
Figuren 2 und 4 beispielsweise er-. läutert.-, Nach Ansprechendes Sicherheitsventils
3 stellt das einstellbare Reduzierventil 20 sofort den Druck im Haltezylinder 4
auf einen bestimmten, möglichst kleinen Wert ein, bei dem ein Absinken des Notbremsgewichtes
noch nicht erfolgt, sofern der Arbeitszylinder 2 gespeist wird und eine Druckluftbremsung
gemäß dem eingestellten Programm bewirkt. Ein weiterer Luftauslaß aus dem Haltezylinder
erfolgt über das Drosselventil 6, welches auf ein langsames Absinken des Notbremsgewichtes
bis zum Zeitpunkt ta (Fig. 4) eingestellt ist, also für die ungünstigsten:Bremsverhältnisse,
entsprechend v1, d.h. für. eingehängte Last: Das Reduzierventl 1L' bewirkt also,
daß die Zeit des Absinkens den Nctbremsgewichtes annähernd konstant ist, vorausgesetzt,
daß diese nicht. durch das direkt bzw. indirekt gesteuerte Auslaßventil 12 gekürzt
wird. Zur mittelbaren .Steuerungsdes Ventils: 12 wird der .,Druck der Auslaßluft
benutzt: _-
Hat sich die Geschwindigkeit der Maschine genügend verringert,
z.B. auf 2 m/sek., dann öffnet der Fliehkraftschalter 11-über einen Kontakt das
elektromagnetisch gesteuerte Ventil 12 und bewirkt ein schnelles und zugleich weiches
Absinken des Notbremsgewichtes 5 und damit das Stillsetzen der Maschine mit dem
Bremsmoment, das der Kraft P TI entspricht, die durch das Notbremsgewicht hervorgerufen
wird. Der Arbeitszylinder 2 wirkt während dieser ersten Bremsstufe, mit Druckluft
gespeist, als Dämpfer. Bei den besprochenen Bremseinrichtungen tritt keine Addition
der Bremskräfte von Fahr- und Sicherheitsbremse ein, da der Hauptbremshebel keinen
festen Drehpunkt besitzt. Die Bremse wird nu$ mit der größten Bremskraft der Fahr-oder
Sicherheitsbremse wirksam. Das gesteuerte Auslaßventil 12 kann beim Einfahren in
die Hängebank zusätzlich durch den Schalter 13 in Betrieb gesetzt werden, vorausgesetzt@daß
man den mechanisch gesteuerten Auslaß, wie ihn Fig. 1 zeigt, nicht beibehält. Dies
geschieht auch im Falle@eines Versagens des Arbeitskolbens und Schalters 14. Fig.
2 und 4 veranschaulichen die Wirkungsweise des Ventils gemäß Erfindung und den dadurch
entstandenen Bremsverlauf.
Unter Drucke nfluß verschieben sich Schaft
und Teller des Auslaßventils 10 (Fig. 2) nach rechts und geben den ' Aus aß
15 frei. Nach Druckabfall auf einen bestimmten Wert schließt sich das,Ventil
selbsttätig durch Wirkung einer einstellbaren Feder.. Das Verschieben des Ventil-.tellers
12 nach linksbewirkt gleichfalls ein öffnen der Auslaßleitung 15. Bei Unterbrechung
der Stromzuführung zum-Elektromagnet-wird das Ventil 12 durch Federdruck gesc'hlossenö'Bei
richtiger Einstellung des Restdruckes = im Haltezylinder 4 durch Regelung des Federdruckes
des Ventils 10 soll die@durch die nicht volle Wirkung des Notbremsgewichtes 5 hervorgerufene
Kraft ,P annähernd dem Werte PI, der durch_die Druckwirkung der ersten Stufe im
Arbeitszylinder -erzeugt wird, gleich sein. Damit wird bei Ausbleiben der'Druckluftbremsung
durch den Arbeitszylinder 2 ein Bremsen durch das Notbremsgewicht gewährleistet.
Die Anwendung der Schalter 13 und 14 ist aus Gründen der Seilrutschgefahr
bei großer Geschwindigkeit nicht ratsam. Ihre Verbindungen in .,@Fig-. 2 sind daher
mit gestrichelten Linien angedeutet. Es verbleibt dann nur der Kontakt des Fliehkraftschalters
11, der bei einem Geschwindigkeitsabfall auf v0 = -2 m/sek einschaltet. Bei den
meisten Ma= schinen kann man hier einender freien Kontakte des Mehrkreisschalters
ausnützen:
Das in Fig. 2 dargestellte System, das frei von mechanischen
Steuerungselementen ist, findet Anwendung bei ferngesteuerten Maschinen. Ist eine
schon in Betrieb genommene und direktgesteuerte Maschine bereits, wie Fig. 1 zeigt,
mit einem Auslaßventil ausgerüstet, so kann man dieses gemäß Fig. 2 anstelle des
Verschlußdeckels 16 einbauen. In diesem Falle muß die Drossel 6 blindgesetzt werden.
In Fig. 3 und 4 ist die Bremskraft der ersten Stufe mit PI bezeichnet. Die zulässige
Seilrutschgrenze wird hierbei nicht überschritten. Die Kraft PII der zweiten Stufe
entspricht der dreifachen statischen Sicherheit, die bei Wirkung des Notbremsgewichtes
während Stillstandes gefordert wird. Die Linien Pa und Pb entsprechen dem Anstieg
der Bremskraft bei minimalem und maximalem Druck in der Einlaßleitung. Der Geschwindigkeitsverlauf
während der Bremsung wurde wiie folgt bezeichnet: v1 - bei eingehängter Last v2
- bei Seilfahrt v3 - beim-Heben von Lasten (Förderung) Bei Steuerung nach der Erfindung
wird: bei Erreichen der Geschwindigkeit v0 (abhängig vom tatsächlichen Bremsverlauf
gemäß v1, v2 oder v3 EFig. 4)) die zweite Stufe der Bremsung in der Zeit t1, t2
bzw. t3 ausgelöst. Das Ansteigen der Bremskraft verläuft. dabei gemäß P1, P2 bzw.
P3.
Demnach wird beim Auslösen der Bremse.die Mäschine unverzüglich
stillgesetztsund die dre-ifäche statische Sicherheit ist hierbei gewährleistet.