DE19508646A1 - Gurtförderer mit horizontaler Kurvenführung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gurtförderer mit horizontaler Kurvenführung, insbesondere zum Transport von Schüttgütern in großen Mengen und Entfernungen, bei denen die Streckenführung nicht ausschließlich geradlinig erfolgt.

Aus (1) sind die theoretischen Grundlagen für Gurtbandförderer mit horizontalen Kurven bekannt. Hier werden die Kraftkomponenten, die aus Eigengewichts- (Gurt und Gut) und Reibungskräften entstehen, erfaßt. Experimentelle Untersuchungen führen auf einen Zusammenhang zwischen Sturzwinkel, Reibungsbeiwert und Belastung. Darauf aufbauend erfolgte in (2) das rechnergestützte Projektieren von Gurtförderanlagen mit horizontalen Kurven. Damit war die Grundlage zum Bau großer Bandanlagen geschaffen (3), mit Achsabständen bis 6000 m, bei einer Bandbreite von 900 mm und einem Kurvenradius von 4000 m (s-förmig).

Die theoretischen Grundlagen wurden von Kessler (4) verbessert. Die Berechnungsansätze von (1) werden dadurch ergänzt, daß das Verhalten verschiedener Schüttgüter in der Gurtmulde, außermittige Belastung, die Größe des Einflusses des Reibungsbeiwertes, die Muldungsfähigkeit des Gurtes und unterschiedliche Tragrollenlängen berücksichtigt werden. Weitere Veröffentlichungen (5) bis (8) ergänzen die behandelte Problematik von (4).

Die bei kurvengängigen Gurtförderern auftretende Tragrollen- Normalkräfte wurden von (9) untersucht. In (10) wird in zusammengefaßter Form auf die fördertechnischen Probleme beim Massenschüttguttransport hingewiesen.

Die Gurtbeanspruchung durch unterschiedliches Dehnen der Randfasern des Gurtes beim Durchlaufen einer Kurve wird in (11) und (12) behandelt. In (11) werden umfangreiche Meßergebnisse an Textil- und Stahlseilgurten wiedergegeben. (12) befaßt sich ausschließlich mit dem großen Problem Stahlseilgurt. Auf die Wirkungsweise der Einflußgrößen bei kurvengängigen Gurtförderern wird in (13) hingewiesen. Hier wird auch eine neue Rollenbockform vorgestellt, die das sichere Betreiben eines Kurvenförderers gewährleisten soll.

Einen neuen kurvengängigen Gurtförderer zeigt (14). Hier sind die Tragrollenstationen, für Ober- und Untertrum getrennt, pendelnd aufgehangen, so daß sich je nach Belastung und Gurtzug ein horizontales Kräftegleichgewicht bilden kann, da die Tragrollenstation entsprechend auslenkbar ist. Kurvenförderer dieser Art dürften für kleine und mittlere Anlagen (Gurtbreite maximal 1500 mm) zukunftsweisend sein. Die Übertragbarkeit auf große Anlagen (Gurtbreiten < 1500 mm, mit Stahlseilgurt) müßte überprüft werden. Die bisher ausgeführten Anlagen haben i. allg. Gurtbreiten von ca. 1000 mm. Die Gurtgeschwindigkeiten mit pendelnden Tragrollenstationen betragen z.Z. weniger als 2 m/s. Der kleinste Kurvenradius beträgt 350 m.

EP 0498189-A1, EP 0309638-A1, EP 0349830 befassen sich ausschließlich mit verschiedenen Möglichkeiten, den Gurt zwangszuführen. Nach EP 0498189 sind außerdem spezielle Gurtausführungen notwendig.

• (1) Grimmer, K.-J.; Beumer, B.: Auslegung und Betrieb kurvengängiger Förderbänder mit normalen Fördergurten.
  Fördern und Heben 22 (1972) Nr. 3, S. 107-112 und Nr. 4, S. 174-178.
• (2) Bahke, T.: Rechnergestütztes Projektieren von Gurtförderanlagen mit horizontalen Kurven.
  Fördern und Heben 33 (1983) Nr. 2, S. 88-92.
• (3) Brüwer, Th.: Groß-Kurvenförderer in Südafrika. Fördern und Heben 39 (1989) Nr. 11, S. 914-916.
• (4) Kessler,F.: Untersuchung der Führungskräfte quer zur Gurtlaufrichtung bei Gurtförderern mit Horizontalkurven.
  Dissertation 1986, Montanuniversität Leoben.
• (5) Grimmer, K.-J.; Kessler, F.: Betrachtungen zur Gurtführung bei Gurtförderern mit Horizontalkurven.
  Berg- und Hüttenmännische Monatshefte 132 (1987), Nr. 2, S. 27-32 und Nr. 6, S. 206-211.
• (6) Kessler, F.: Untersuchungen des Schüttgutverhaltens bei seitlicher Auswanderung des Gurtes in der Tragrollenmulde einer Gurtförderanlage.
  Berg- und Hüttenmännische Monatshefte 134 (1989) Nr. 2, S. 35-40.
• (7) Kessler, F.: Einfluß der Muldungsfähigkeit des Fördergurtes auf die Verteilung der Normalkräfte zwischen Gurt und Tragrollen.
  Hebezeuge und Fördermittel 30 (1990), Nr. 1, S. 8-11.
• (8) Grimmer, K.-J.; Kessler, F.: Auslegung von Gurtförderern mit Horizontalkurven.
  Fördern und Heben 41 (1991), Nr. 5, S. 428-432.
• (9) Grabner, K.: Untersuchungen zum Normalkraftverlauf zwischen Gurt- und Tragrollen bei Gurtförderern.
  Dissertation 1990, Montanuniversität Leoben.
• (10) Grimmer, K.-J.: Fördertechnische Probleme beim Massenschüttguttransport.
  Berg- und Hüttenmännische Monatshefte 138 (1993) Nr. 11, S. 403-413.
• (11) Weigel, Th.: Beitrag zur Kurvengängigkeit von Bandförderanlagen unter besonderer Berücksichtigung der normalen Gummifördergurte.
  Dissertation 1976, Universität Karlsruhe.
• (12) Oehmen, K.-H . . : Zur Berechnung zusätzlicher Dehnungen in Stahlseilgurten infolge Kurvenführungen und Muldungsübergängen.
  Braunkohle (1977) Nr. 6, S. 235-246.
• (13) Funke, B.; Gross-Wilde, W.: Kurvengängige Gurtförderung mit Standardbauelementen.
  Fördern und Heben 42 (1992) Nr. 5, S. 385-390.
• (14) Kessler, F., Grabner, K.; Grimmer, K.-J.: Neuer Kurvengängiger Gurtförderer mit pendelnder Aufhängung.
  Fördern und Heben 44 (1994) Nr. 12, S. 77-80.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Horizontalkurve für einen Gurtförderer anzugeben, die die horizontalen Gurtzugkräfte ausgleicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den in den Ansprüchen genannten und im Ausführungsbeispiel näher erläuterten Mitteln gelöst.

Durch die veränderliche Überhöhung an der Innenkurve wird der zum Kurvenmittelpunkt gerichteten Kraft, die aus dem Gurtzug resultiert, entgegengewirkt. Je nach Größe der Beladung stellt sich eine entsprechende Neigung ein, so daß ein horizontales Kräftegleichgewicht entsteht.

Es ist vorteilhaft sowohl Ober- als auch und Untertrum mit einer Überhöhung an der Innenkurve zu versehen. Die Überhöhung ist unterschiedlich auszubilden, da am Untertrum der Gurt in der Regel nicht beladen ist und sich somit der Gurtzug stärker auswirkt.

Auf Grund der unterschiedlichen Beladungszustände von Ober- und Untertrum, weichen auch die Kräfte für die Abstützung voneinander ab. Im Extremfall kann es genügen, die Überhöhung des Untertrums starr auszubilden.

Falls die Wahl einer allen Belastungsfällen genügenden Federkonstante für die Abstützung nicht möglich ist, ist es vorteilhaft, eine regelbare aktive Verstelleinrichtung zu verwenden.

Der Vorteil der Lösung besteht darin, daß mit der erfindungsgemäßen Anordnung auf konventionelle Bandgerüste zurückgegriffen werden kann, und ein horizontales Kräftegleichgewicht am Gurt in der Kurve hergestellt wird.

Weitere Vorteile bestehen darin, daß die Tragrollen ohne Sturz angeordnet werden können. Damit entfallen Ein- und Nachjustierungen des Sturzes, zusätzliche Reibungskräfte, erhöhter Verschleiß an Gurt und Tragrollen. Die Anordnung ist damit unabhängig von Witterungseinflüssen und vom Verschmutzungsgrad.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Tragrollenstation in einem Bandgerüst,

Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung der erforderlichen Federsteifigkeit c_F und der sich einstellenden Neigung λ,

Fig. 3 eine neigungsveränderliche Tragrollenstation.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Tragrollenstation 1 (TRS) in einem herkömmlichen Bandgerüst 3. Im Bandgerüst sind mehrere derartige in der Figur nicht dargestellte TRS eingehangen. Das Untertrum (UT) ist in der Figur ebenfalls nicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel geht von einem separat und ebenso gelagerten UT aus. Das Bandgerüst mit dem Obertrum (OT) ist durch zwei gelenkige Festlager A auf der einen und von zwei Druckfeder auf der gegenüberliegenden Seite gestützt. Entsprechend der Wahl des Lagerabstandes e und der Federkonstante c nimmt das Bandgerüst eine Neigung mit dem Winkel γ ein. Die Neigung ist so gerichtet, daß eine Überhöhung an der Innenkurve entsteht.

Die getrennte Lagerung von OT und UT in separaten Bandgerüsten 3 ermöglicht es, das mechanische System an einem Bandgerüst zu betrachten. Für die Betrachtungen wurde das OT-Bandgerüst gewählt. Die Auswahl für das UT-Bandgerüst erfolgt entsprechend der Geometrie und Belastung. Bei den Berechnungen wurde jeweils nur von der Hälfte eines Bandgerüstes mit der sich daraus ergebenden Anzahl von TRS (2,5 für OT bzw. 0,5 für UT) ausgegangen. Die angegebenen Massen gehen deshalb nur zur Hälfte ein. Die UT-TRS entspricht bei dieser Breite des Gurtes 2 nicht der Praxis, wurde aber für den Vergleich mit dem OT so gewählt.

In Fig. 2 sind die Ergebnisse der Berechnung bei Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung dargestellt. Es wurde kein Sturz vorausgesetzt, so daß das Kräftegleichgewicht nur durch die Führungskraft aus dem Gewicht von Gurt 2 und Gut und durch die Neigung (Neigungswinkel γ gemäß Fig. 1 und ga nach Fig. 2) des Systems erzeugt wird. Die Federabstimmung ist dann abgeschlossen, wenn die Federkonstante alle erforderlichen Neigungswinkel erfüllt, d. h. die Funktion in Fig. 2 parallel zur Ordinate verläuft.

Berechnungsbeispiel

Für das Berechnungsbeispiel wurde ein Gurtförderer mit folgenden Größen gewählt:

Gurttyp: St 3150
Gurtgewicht: 49,7 kg/m²
Schüttdichte: 1600 kg/m³
TRS OT (5 Stück)Rahmen): A3g 750 - 159
TRS UT (1 Stück(Rahmen): A3g 750 - 245
Gurtzug (0% Beladung) OT: 225 kN
Gurtzug (50% Beladung) OT: 310 kN
Gurtzug (100% Beladung) OT: 405 kN
Gurtzug (0% Beladung) UT: 200 kN
Gurtzug (50% Beladung) UT: 225 kN
Gurtzug (100% Beladung) UT: 250 kN
Gurtbreite: 2000 mm
Kurvenradius: 500-2000 m
Tragrollenabstand OT: 1200 mm
Tragrollenabstand UT: 3000 mm
Abstand a (OT-Rahmen): 1100 mm
Abstand b (OT-Rahmen): 660-1100 mm
Abstand e (OT-Rahmen): 1540-2200 mm
Abstand a (UT-Rahmen): 1300 mm
Abstand b (UT-Rahmen): 780-1300 mm
Abstand e (UT-Rahmen): 2080-2600 mm
Abstand y_o (OT-Rahmen): 1000 mm
Abstand y_s (OT-Rahmen): 600 mm
Abstand y_o (UT-Rahmen): 400 mm
Abstand y_s (UT-Rahmen): 300 mm
Rahmen- + TRS-Masse OT: 1000-3000 kg
Rahmen- + TRS-Masse UT: 200-600 kg
Reibungsbeiwert (max.): 0,5
Sturzwinkel: 0-1 Grad
Muldungswinkel λ₁ (OT): 36-50 Grad
Muldungswinkel λ₂ (OT): 36-50 Grad
Muldungswinkel λ₁ (UT): 10 Grad
Muldungswinkel λ₂ (UT): 10 Grad
Neigungswinkel γ_max (OT): 20-40 Grad
Neigungswinkel γ_max (UT): 20-45 Grad
Böschungswinkel: 5 Grad
Schubmodul (Gurt): 4 N(mm²
Laufschichtdicke OT: 8 mm
Laufschichtdicke UT: 16 mm.

In Fig. 3 wird eine neigungsveränderliche Tragrollenstation 1 gezeigt. Die Tragrollenstation ist an der Außenkurve drehbar gelagert. An der Innenkurve zwischen den Punkten B, C ist die Tragrollenstation federnd abgestützt. Im Punkt B erfolgt eine Zwangsführung durch die Führungsschiene 4. Durch die federnde Abstützung zwischen den Punkten B, C ist die Neigung veränderlich. Es ergibt sich bei allen möglichen Neigungen eine Überhöhung an der Innenkurve zum Ausgleich des Gurtzuges.

Bezugszeichenliste

1 Tragrollenstation
2 Gurt
3 Bandgerüst
4 Führungsschiene
F_AV Vertikalkraft des Festlagers
F_AH Horizontalkraft des Festlagers
F_B Federkraft
F_ges Gewichtskraft von Rahmen und TRS
F_Go Gewichtskraft von Gurt und Gut
F_Ho Führungskraft aus Gurt- und Guteigengewicht
F_Ro Reibungskraft zwischen Gurt und Tragrolle
F_To Kraftkomponente aus dem Gurt Zug
S Masseschwerpunkt
a Abstand Stützpunkt B-S
b Abstand Stützpunkt A-S
e Abstand Stützpunkt A-B
c_F Federsteifigkeit
y_o Höhe der Oberkante Mittelrolle
y_s Höhe des Massenschwerpunkts
γ Neigung der Tragrollenstation (Mittelrolle)
λ Muldungswinkel

Claims (6)

1. Gurtförderer mit horizontaler Kurvenführung, bestehend aus herkömmlichen Bandgerüsten mit Ober- und Untertrumtragrollen­ stationen, gekennzeichnet dadurch, daß die Tragrollenstation (1) an wenigstens einem Punkt (A) drehbar gelagert und an wenigstens einer Stützstelle zwischen den Punkten (B, C) federnd abgestützt ist, und die Tragrollenstation (1) eine sich selbsttätig einstellende Neigung gegenüber der Horizontalen mit einer Überhöhung an der Innenkurve, zur Erzeugung eines horizontalen Kräftegleichgewichtes, einnimmt.

2. Gurtförderer nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Bandgerüst (3) an wenigsten einem Punkt (A) drehbar gelagert und wenigstens einer Stützstelle zwischen den Punkten (B, C) federnd abgestützt ist, und das Bandgerüst (3) eine sich selbsttätig einstellende Neigung gegenüber der Horizontalen mit einer Überhöhung an der Innenkurve, zur Erzeugung eines horizontalen Kräftegleichgewichts, einnimmt.

3. Gurtförderer nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß Ober- und Untertrumtragrollenstationen in einem Bandgerüst (3) angeordnet sind, und unterschiedliche Neigungen gegenüber der Horizontalen aufweisen.

4. Gurtförderer nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß Ober- und Untertrumtragrollenstationen in getrennten Bandgerüsten (3) angeordnet sind.

5. Gurtförderer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die federnde Abstützung eine regelbare aktive Verstelleinrichtung ist.

6. Gurtförderer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß der Stützpunkt (B) zwangsgeführt ist.