DE20108994U1

DE20108994U1 - Antriebssystem für Mittel- oder Doppelmittelkettenkratzförderer

Info

Publication number: DE20108994U1
Application number: DE20108994U
Authority: DE
Original assignee: DBT GmbH; DBT Deustche Bergbau Technik GmbH
Current assignee: Caterpillar Global Mining HMS GmbH
Priority date: 2001-05-30
Filing date: 2001-05-30
Publication date: 2001-12-06
Anticipated expiration: 2011-05-31

Description

Anmelder: DBT Deutsche Bergbau-Technik GmbH, Industriestraße 1,

D-44534 Lünen
Titel: Antriebssystem für Mittel- oder Doppelmittelkettenkratzförderer

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für Mittel- oder Doppelmittelkettenkratzforderer mit einer Kettenradtrommel, die drehschlüssig mit einer zwei Wellenenden aufweisenden, durchgehenden, über Wellenlager an den Seitenwangen eines Maschinenrahmens gelagerten Welle verbunden ist und die in der Einbaulage mit Ringteilen, die beiderseits der Kettentrommel angeordnet sind und die Welle umschließen, gesichert ist, mit einem ein Getriebe aufweisenden, drehschlüssig mit einem der Wellenenden der Welle verbundenen Antrieb, und mit einer Auswert- und Steuereinheit, die die Getriebedaten wie vorzugsweise die Drehzahl des Getriebes erfaßt und auswertet.

Gattungsgemäße Antriebssysteme werden von der Anmelderin seit einigen Jahren als sogenannte "Controlled Start Transmission-Antriebssysteme" (CST-Antriebssysteme) vertrieben und mit Erfolg eingesetzt. Die DE 43 16 798 Al offenbart den Aufbau und die Steuerung dieser Antriebssysteme. Antrieb und Getriebe sind vorzugsweise als Antriebseinheit mit elektrischem Asynchronmotor und Überlastschutzkupplung in Gestalt einer hydraulisch oder pneumatisch gesteuerten Lamellenkupplung ausgeführt ,cso daß.ein lastfreier Hochlauf des Asynchronmotors und ein Sanftanlauf des Kettenantriebs ermöglicht werden kann. Der Aufbau einer geteilten Kettenradtrommel, die über eine Paßfederverbindung drehschlüssig mit einer im Maschinenrahmen gelagerten Welle vgr.bjandeir-.ist. utid.^.irtg.tsl^#le"utnfaßl, *· die die Welle

hülsenartig zum Schutz der Lager umschließen, ist allgemein in der DE 197 24 994 Al offenbart. Bei Kettenantriebssystemen mit hohen zulässigen Antriebsdrehmomenten kann die Kettenradtrommel auch einteilig ausgeführt sein und die Drehschlußverbindung zwischen der Welle und der Kettenradtrommel wird über eine Außenverzahnung an der Welle und eine Innenverzahnung der Trommel erreicht.

Die Kettenradtrommel und die mit diesen mitdrehenden, vorzugsweise an diesen festgeschraubten Verschlußringe umschließen die Kettenradwelle hülsenartig, so daß es nicht möglich ist, visuell Schäden an der Kettenradwelle zu erkennen. Zwar sind die Antriebsssysteme mit einem Überlastschutz versehen, der eine Überwachung der Abtriebsdrehzahl umfaßt, so daß aus den Betriebsdaten des Getriebes bzw. angetriebenen Wellenendes auf eine unmittelbar bevorstehende Blockierung des Kettenbandes geschlossen und der Kraftfluß zwischen der Kettenradtrommel und dem Antrieb getrennt werden kann. Ein Ermüdungsbruch der Kettenradwelle im Wellenabschnitt zwischen dem Kettenrad und dem nicht angetriebenen Wellenende, der bei Antriebssystemen für Strebbetriebe mit hohen Fördermengen, mithin hohen Kettenkräften und entsprechend hohen Antriebsleistungen der Antriebe, auftreten könnte, ist jedoch nicht feststellbar. Falls hier ein Wellenbruch auftritt, kann dies zu immensen Schäden in der Antriebseinheit führen, da der axiale Lauf des Kettenrades und der Kettenradwelle nicht mehr gewährleistet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein kostengünstiges und einfach aufgebautes Antriebssystem zu schaffen, bei dem die vorgenannten Probleme nicht zu nennenswerten Beschädigungen der Antriebseinheit führen können.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Erf indung_<sgemäß_a umfaßt das Antriebssystem eine

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Überwachungseinrichtung für einen Wellenbruch, die zumindest ein Sensormittel umfaßt, das die Drehzahl des Wellenabschnitts zwischen Kettenradtrommel und dem nicht mit Antrieb bzw. Getriebe verbundenen Wellenende erfaßt und den Antrieb bei Auftreten einer Drehzahldifferenz zwischen den Wellenenden abschaltet oder vom Getriebe entkoppelt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Antriebssystems kann mithin automatisch ein Wellenbruch aufgrund Materialermüdung od.dgl. zwischen dem Kettenrad und dem antriebsfreien Wellenende erfaßt werden und Folgeschäden im Antrieb oder im Getriebe können durch Abschalten des Antriebs bzw. Trennen des Kraftfluß zwischen Antrieb und Getriebe vermieden werden.

Für eine besonders kostengünstige Nachrüstung der bestehenden Antriebssysteme erfolgt die Bestimmung der Drehzahl im antriebsseitigen Wellenabschnitt aus den Getriebedaten und nur im antriebsfreien Wellenabschnitt aus den Sensordaten des Sensormittels, so daß ggf. nur ein Wellenende bzw. Wellenabschnitt mit einem Sensormittel versehen werden muß.

Alternativ kann sowohl dem antriebsseitigen als auch dem antriebsfreien Wellenabschnitt ein die Drehzahl messendes Sensormittel zugeordnet sein, so daß aus einem Vergleich der von den beiden Sensormitteln gelieferten Daten eine Drehzahldifferenz festgestellt und ein entsprechendes Schalten des Antriebs bzw. der Kupplung erfolgen kann. Das Sensormittel am freien Wellenabschnitt kann vorzugsweise derart angeordnet werden, daß es die Drehzahl unmittelbar am antriebsfreien Wellenende erfaßt. Ferner werden als Sensormittel vorzugsweise berührungslos arbeitende Drehzahlsensoren wie induktive Drehzahlsensoren oder Drehzahlsensoren mit Impulsgeber verwendet.

Bei der bevorzugten Ausgestaltung des Antriebssystems sind Antrieb und Getriebe^als^ Antriebseinheit, nut. elektrischem Asyn-

chronmotor und Überlastschutzkupplung in Gestalt einer hydraulisch oder pneumatisch gesteuerten Lamellenkupplung ausgeführt, die einen lastfreien Hochlauf des Asynchronmotors und einen Sanftanlauf des Kettenantriebs ermöglicht, wobei bei Auftreten einer Drehzahldifferenz die Schließdruckeinstellung der Lamellenkupplung betätigbar ist. Ferner kann bei dem Antriebssystem für hohe Antriebsleistungen - wie an sich bekannt - die Kettenradtrommel einen Zahnkranz mit Innenverzahnung und die Welle einen Zahnkranz mit Außenverzahnung für die drehschlüssige Verbindung aufweisen.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf ein schematisch in der einzigen Fig. gezeigtes Ausführungsbeispiel erläutert. In der schematischen, teilweise aufgebrochenen Ansicht ist ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Antriebssystem für einen untertägigen Mittel- oder Doppelmittelkettenkratzförderer mit seinen wesentlichen Komponenten gezeigt. Ein als Trommel ausgeführtes Kettenrad 1 für einen Doppelmittelkettenkratzförderer wird von einer horizontalen Kettenradwelle 2 getragen, die beiderseits des Kettenrades 1 mit Wälzlagern 3 umfassenden Wellenlagern 4 in den vertikalen Seitenwangen 5 eines nicht weiter dargestellten Maschinenrahmens des Kettenkratzförderers gelagert ist. Die durchgehende Kettenradwelle 2 durchgreift beide Seitenwangen 5 des Maschinenrahmens und ragt seitlich mit Wellenenden bildenden Wellenzapfen aus dem Maschinenrahmen heraus . Von den Wellenenden ist in der Figur das antriebsfreie Wellenende 6A zumindest teilweise mit seiner Kerbverzahnung 7 für die drehschlüssige Verbindung mit einer Abtriebswelle eines Getriebes dargestellt. Das antriebsseitige, schemat.isch angedeutete Wellenende 6B ist auf nicht weiter dargestellte da bekannte Weise mit der Abtriebswelle eines Getriebes 8 drehschlüssig verbunden und identisch wie das Wellenende 6A mit einer Kerbverzahnung ausgebildet. Die aus Getriebe 8 und Asynchronmotor 9. be.ste.hende Ajit^ri^bseinheit 11 kann ;*·. :*** .". .... . . . . · · · · · : : ·:

daher wahlweise links oder, wie in der Figur gezeigt, rechts an einer der Seitenwangen 5 des Maschinenrahmens angeordnet und mit der insgesamt symmetrisch aufgebauten Kettenradwelle 2 drehschlüssig verbunden werden. Die Kettenradtrommel 1, die am Innenumfang der Trommel mit einer Innenverzahnung versehen ist, in die eine am Außenumfang der Kettenradwelle 2 vorgesehene Außenverzahnung 12 form- und drehschlüssig eingreift, wird mittels zweier Verschlußringe bzw. Ringteile 13, die zu beiden Seiten der Kettenradtrommel 1 angeordnet und über Schrauben 15 mit dieser verschraubt sind und die Kettenradwelle 2 zusammen mit der Kettenradtrommel 1 hülsenartig umschließen, in der Einbaulage gesichert. Die Wellenlager 4 sitzen in schienenartigen Führungen 22 der Seitenwangen 5, so daß die gesamte Kettenradtrommelanordnung in vormontiertem Zustand von der Kopfseite des Maschinenrahmens in diesen eingeschoben oder aus diesem herausgenommen werden kann. Wie beispielsweise aus der DE 43 16 798 Al, auf deren Offenbarungsgehalt hier Bezug genommen wird, bekannt ist, weist die Antriebseinheit 11 als Überlastkupplung eine nicht weiter dargestellte, vorzugsweise hydraulisch beaufschlagbare Lamellenkupplung auf, die über das elektrisch betätigbare Magnetventil 14 in Abhängigkeit von den Betriebsdaten des Antriebssystems, die über nicht gezeigte Meßwertgeber und die Signalleitung 23 an eine Auswert- und Steuereinheit 16 weitergegeben werden, im Sinne eines lastfreien Hochlauf des Asynchronmotors 9 geschaltet werden kann. Mit der Lamellenkupplung wird auch ein Überlastschutz zur Vermeidung übermäßig hoher Kettenkräfte und/oder Kettenbrüchen verwirklicht. Von den Meßwertgebern wird u.a. auch die Drehzahl am angetriebenen und mit dem Getriebe 8 gekoppelten Wellenende 6B an die Auswert- und Steuereinheit 16 übertragen.

Ein Antriebssystem 10 mit den vorgenannten Komponenten ist bekannt. Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung, mit der ein Wellenbruch zwischen dem antriebsseitigen WeI-

lenende 6&Bgr; und dem nicht angetriebenen Wellenende 6A, insbesondere zwischen dem antriebsfreien Wellenende 6A und der Außenverzahnung 12 der Welle 2 ermittelt werden kann. Zur Realisierung der Überwachungseinrichtung ist in einem Schutzgehäuse

17 für das nicht angetriebene Wellende 6A ein Drehzahlsensor

18 angeordnet, von dem über die Signalleitung 19 ein Signal, das proportional zur Drehzahl des Wellenendes 6A ist, an die Auswert- und Steuereinheit 16 übertragen wird, so daß in der Auswert- und Steuereinheit 16 Informationen zur Drehzahl am antriebsfreien Wellenende 6A und am angetriebenen Wellenende 6B vorliegen. Falls die Auswert- und Steuereinheit 16 eine Drehzahldifferenz feststellt, schaltet sie über die Signalleitung 2 0 den Asynchronmotor 9 sofort ab und/oder schaltet über die Signalleitung 21 das Elektromagnetventil 14 derart, daß die Lamellenkupplung geöffnet und der Kraftfluß zwischen Motor 9 und Kettenradwelle 2 entkoppelt ist. Eine Beschädigung der Antriebseinheit 11 wird folglich selbst dann vermieden, wenn ein Wellenbruch der Kettenradwelle 2 im Wellenabschnitt zwischen der Außenverzahnung 12 und dem antriebsfreien Wellenende 6A auftritt.

Für den Fachmann ergeben sich aus der vorhergehenden Beschreibung eine Reihe von Abweichungen, die in den Schutzbereich fallen sollen. So kann jede Art von geeignetem Drehzahlsensor zur Erfassung der Drehzahlen am antriebsfreien Wellenende und ggf. auch an dem angetriebenen Wellenende Verwendung finden. Der Drehzahlsensor muß nicht in das Schutzgehäuse integriert sein, sondern kann auch beispielsweise im Wellenlager und/oder in einem zusätzlichen Gehäuseteil angeordnet sein. Anstelle eines Doppelmittelkettenrades können auch ande-

I.

re Kettenräder und/oder eine andere Anbringung von Verschlußringen zusammen mit der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung eingesetzt werden.

Claims

1. Antriebssystem für Mittel- oder Doppelmittelkettenkratzförderer mit einer Kettenradtrommel (1), die drehschlüssig mit einer zwei Wellenenden (6A, 6B) aufweisenden, durchgehenden, über Wellenlager (4) an den Seitenwangen (5) eines Maschinenrahmens gelagerte Welle (2) verbunden ist und die in der Einbaulage mit Ringteilen (13), die beiderseits der Kettenradtrommel (1) angeordnet sind und die Welle (2) umschließen, gesichert ist, mit einem ein Getriebe (8) umfassenden, drehschlüssig mit einem der Wellenenden (6B) der Welle verbundenen Antrieb, und mit einer Auswert- und Steuereinheit (16), die die Getriebedaten wie vorzugsweise die Abtriebsdrehzahl des Getriebes (8) erfaßt und auswertet, gekennzeichnet durch eine Überwachungseinrichtung für einen Wellenbruch, die zumindest ein Sensormittel (18) umfaßt, das die Drehzahl des Wellenabschnitts zwischen Kettenradtrommel (1) und dem nicht mit dem Antrieb bzw. Getriebe (8) verbundenen Wellenende (6A) erfaßt und den Antrieb bei Auftreten einer Drehzahldifferenz zwischen den Wellenenden (6A, 6B) abschaltet oder vom Getriebe (8) entkoppelt.

2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Drehzahl im antriebsseitigen Wellenabschnitt aus den Getriebedaten und im abtriebsfreien Wellenabschnitt aus den Sensordaten des Sensormittels (18) erfolgt.

3. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem antriebsseitigen und dem antriebsfreien Wellenabschnitt ein die Drehzahl messendes Sensormittel zugeordnet ist.

4. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensormittel im freien Wellenabschnitt die Drehzahl unmittelbar am Wellenende (6A) erfaßt.

5. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensormittel ein vorzugsweise berührungslos arbeitender Drehzahlsensor (18) ist.

6. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Antrieb und Getriebe (8) als Antriebseinheit (11) mit elektrischem Asynchronmotor (9) und Überlastschutzkupplung in Gestalt einer hydraulisch gesteuerten Lamellenkupplung, die einen lastfreien Hochlauf des Asynchronmotors (9) und einen Sanftanlauf des Kettenantriebs ermöglicht, ausgeführt ist, wobei bei Auftreten einer Drehzahldifferenz das Magnetventil (14) für die Schließdruckstellung der Lamellenkupplung betätigbar ist.

7. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettenradtrommel (1) einen Zahnkranz mit Innenverzahnung und die Welle (2) einen Zahnkranz mit Außenverzahnung (12) für deren drehschlüssige Verbindung aufweist.