DE202004015038U1

DE202004015038U1 - Antriebseinrichtung für Bergbaugewinnungsmaschinen

Info

Publication number: DE202004015038U1
Application number: DE202004015038U
Authority: DE
Original assignee: DBT GmbH
Current assignee: Caterpillar Global Mining Europe GmbH
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2014-09-25
Also published as: AU2005211644A1; CN2924010Y; US20060119188A1

Abstract

Antriebseinrichtung für Bergbaugewinnungsmaschinen, insbesondere für kettengezogene Strebbetriebsmittel, mit einem in einem Motorengehäuse (2) angeordneten Antriebsmotor (1) mit Motorflansch (3) zum Anschließen des Antriebsmotors (1) an ein Getriebe (30), mit wenigstens einer Meßwertsammlereinrichtung zur Erfassung von Betriebszuständen des Antriebsmotors (1) und/oder des Getriebes (30) sowie mit einem Antriebsrechner zur Ansteuerung des Antriebsmotors (1) und/oder von Getriebeelementen des Getriebes (30), dadurch gekennzeichnet, daß außen am Motorengehäuse (2) wenigstens ein Aufnahmegehäuse (8) für die Meßwertsammlereinrichtung und/oder den Antriebsrechner angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft Antriebseinrichtungen für Bergbaugewinnungsmaschinen, insbesondere für kettengezogene Strebbetriebsmittel, mit einem in einem Motorengehäuse angeordneten Antriebsmotor mit Motorflansch zum Anschließen des Antriebsmotors an ein Getriebe, mit wenigstens einer Meßwertsammlereinrichtung zur Erfassung von Betriebszuständen des Antriebsmotors und/oder des Getriebes sowie mit einem Antriebsrechner zur Ansteuerung des Antriebsmotors und/oder von Getriebeelementen des Getriebes.
Bei Bergbaugewinnungsmaschinen, insbesondere bei Zugketten aufweisenden Strebbetriebsmitteln wie Förderern und Hobelanlagen werden Antriebseinheiten eingesetzt, die Hochleistungs-Elektromotoren und daran angeflanschte Großgetriebe umfassen. Die Großgetriebe mit den ggf. zugeordneten Kupplungen dienen dazu, die hohen Antriebsleistungen der Motoren in die Antriebswellen der Kettenräder der anzutreibenden Maschinen einzuleiten. Im untertägigen Bergbau haben sich insbesondere die von der Anmelderin angebotenen, modular aufgebauten CST-Antriebssysteme bewährt, bei denen in einem ersten Gehäuseteil die eigentliche, meist als Planeten- oder Kegelradgetriebe mit integrierter Kupplung für den Maschinenanlauf ausgeführte Getriebestufe angeordnet ist, und bei denen in einem zweiten, die Versorgungseinheit bildenden Gehäuseteil die Versorgungsaggregate wie Kühlölpumpe, Hochdruckpumpe, Wärmetauscher, Hydraulik-Steuerung, Filter u.dgl. angeordnet sind. Ursprünglich wurden bei den CST-Getrieben die von Sensoren ermittelten Betriebszustände der einzelnen Getriebeelemente einer elektronischen, als Meßwert-Vorverarbeitungseinheit ausgeführten Meßwertsammlereinrichtung (Datensammlereinrichtung) zugeführt, die ebenfalls in dem Gehäuseteil der Versorgungseinheit angeordnet war. Durch die Integration der Meßwertsammlereinrichtung in den Gehäuseteil des Getriebes konnten hinsichtlich einiger Regelgrößen kurze Regelkreise verwirklicht werden, die für ein schnelles Ansprechverhalten der entsprechenden Regelkreise sorgten.
Aus der DE 201 10 788 U1 ist eine gattungsgemäße Antriebseinrichtung bekannt, bei der die Meßwertsammlereinrichtung nicht mehr im zweiten Getriebegehäuseteil, sondern in einem extern am Getriebe angebrachten Aufnahmegehäuse angeordnet ist, um die mechanische Belastung auf die Meßwertsammlereinrichtung herabzusetzen und die Meßwertsammlereinrichtung dem unmittelbaren Einflußbereich der schwankenden Betriebstemperaturen des Getriebes im Innern des Getriebegehäuses zu entziehen. Die von der Meßwertsammlereinrichtung ermittelten Meßwerte werden allerdings weiterhin einem im Streb oder im Übergang Streb/Strecke angeordneten Antriebsrechner zugeführt, an dem die von der Meßwertsammlereinrichtung ermittelten Sensorwerte weiterverarbeitet und gemäß der in der Software des Antriebsrechners gespeicherten Algorithmen in Steuerbefehle umgewandelt werden.
Durch den modularen Aufbau mit zwei in Reihe hintereinander angeordneten Gehäuseteilen baut die gattungsgemäße Antriebseinrichtung vergleichsweise groß. Außerdem hat sich gezeigt, daß die Anordnung der Meßwertsammlereinrichtung am Getriebegehäuse, insbesondere in der Nähe des Filters, weiterhin zu wärmeschwankungsbedingten Meßwertverfälschungen führen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebseinrichtung für den untertägigen Bergbau zu schaffen, die gegenüber den gattungsgemäßen Antriebseinrichtungen kürzer baut, die eine Anordnung der Elektronik für die Meßwerterfassung in einem hinsichtlich Temperaturschwankungen günstigen Bereich schafft und die die Verwendung kurzer Sensorkabel zum Anschluß der Sensoren an die Meßwertsammlereinrichtung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens ein Aufnahmegehäuse zur geschützten Aufnahme der Meßwertsammlereinrichtung und/oder des Antriebsrechners außen am Motorengehäuse angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Lösung sieht mithin vor, extern am Motorengehäuse wenigstens ein Aufnahmegehäuse vorzusehen, in dem zumindest die Meßwertsammlereinrichtung angeordnet ist. Da das Motorengehäuse im Allgemeinen einen geringeren Durchmesser bzw. eine geringere Höhe als die nachgeschalteten Getriebegehäuse hat, können am Motorengehäuse platzsparend weitere Aufnahmegehäuse angeordnet werden, ohne daß sich hierdurch die insgesamt notwendige Höhe der Antriebseinrichtung ändert. Besonders günstig ist, wenn die Aufnahmegehäuse derart am Motorengehäuse angebaut sind, daß sie maximal in der Größe wie das Gehäuse des nachgeschalteten Getriebes bauen.
Bei der insbesondere bevorzugten Ausgestaltung sind die Meßwertsammlereinrichtung und der Antriebsrechner in eine einzige Rechnereinheit integriert, die in einem der Aufnahmegehäuse aufgenommen ist. Besonders vorteilhaft ist es dann, wenn an die Rechnereinheit eine im Betrieb der Antriebseinrichtung im Streb installierte Visualisierungseinheit angeschlossen ist. Dies ermöglicht, daß zwar die Verarbeitung der Meßdaten und die Ansteuerung der Antriebseinrichtung mit äußerst kurzen Leitungswegen und damit mit geringer Anfälligkeit für Störun gen und Meßwertverfälschungen durchgeführt werden kann, gleichwohl jedoch im Streb an einem gesicherten Standpunkt, z.B. innerhalb eines Schildes, der Funktionszustand der Antriebseinrichtung überwacht werden kann.
Zweckmäßigerweise sind mehrere, voneinander getrennte Aufnahmegehäuse an der Außenwand des Motorengehäuses angeordnet. In verschiedenen Aufnahmegehäusen können dann neben dem Antriebsrechner und der Meßwertsammlereinrichtung bzw. der Rechnereinheit weitere Peripheriegeräte oder Elektronikteile des Antriebs oder des Getriebes wie Spannungsversorgungsmittel, Wirkleistungs-Signalumformer, Spannungswandler, Stromwandler od.dgl. angeordnet werden. Das Motorengehäuse kann insbesondere einen zylindrischen Außenwandabschnitt aufweisen und die Aufnahmegehäuse können Seitenwandteile mit zylindrisch gekrümmten Innenstirnkanten aufweisen. Die Rückwand der Aufnahmegehäuse kann dann entweder von dem Außenwandabschnitt des Motorengehäuses oder von einer an die Krümmung des Außenwandabschnitts angepaßten Rückwandplatte gebildet werden. Zweckmäßigerweise sind die Seitenwandteile mit Außenstirnkanten versehen, die wenigstens zwei zueinander abgewinkelte, gerade Bereiche umfassen, so daß das Aufnahmegehäuse eine polygonförmige Außenfläche hat. Dies schafft die Voraussetzung, daß jedes Aufnahmegehäuse mit wenigstens zwei ebenen und getrennt voneinander lösbaren Gehäusedeckeln verschlossen werden kann.
Besondere Vorteile bietet eine Ausgestaltung, bei der zwei Aufnahmegehäuse an gegenüberliegenden Seitenflanken des Motorengehäuses angeordnet sind, wobei vorzugsweise zwischen beiden Aufnahmegehäusen ein Freiraum für die Durchführung von Versorgungs- und/oder Anschlußkabeln ausgebildet ist. Die Anordnung der Aufnahmegehäuse an einander gegenüberliegenden Seitenflanken sorgt für eine günstige räumliche Anordnung. Der Freiraum sorgt zugleich für eine gesicherte und geschützte Durchführung der Versorgungskabel oder Anschlußkabel. Es versteht sich, daß hierbei in den einzelnen Aufnahmegehäusen die Elektronikkomponenten derart angeordnet werden, daß sich insgesamt kurze Verkabelungswege ergeben und möglichst keine Verkabelungen außerhalb der Aufnahmegehäuse verlaufen. Der Freiraum zwischen den beiden Aufnahmegehäusekästen kann insbesondere von einer lösbaren Abschlußplatte übergriffen sein.
Bei einer besonderen Ausgestaltung kann zwischen den Aufnahmegehäusen und dem Motorflansch extern am Motorgehäuse ein Frequenzumrichtergehäuse zur Aufnahme einer Frequenzumrichterelektronik angeordnet sein. Besonders vorteilhaft ist, wenn das Frequenzumrichtergehäuse quer zum Motorengehäuse und an dessen Oberseite angeordnet ist. Im Stand der Technik waren bisher die Frequenzumrichtergehäuse parallel zum Motorgehäuse angeordnet. Aufgrund der Aufnahmegehäuse, welche die Breite des Motors im wesentlichen an die Breite des Getriebes anpassen, kann jedoch nunmehr auch das Frequenzumrichtergehäuse quer angeordnet werden.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematischen gezeigten Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen:
1 perspektivisch eine erfindungsgemäße Antriebseinrichtung mit einem an ein schematisch dargestelltes Getriebe angeschlossenen Antriebsmotor; und
2 perspektivisch das Motorengehäuse mit den zusätzlichen Aufnahmegehäusen.
In 1 ist mit Bezugszeichen 10 eine Antriebseinrichtung für eine untertägige Bergbaugewinnungsmaschine wie insbesonde re einen Strebförderer dargestellt. Die Antriebseinrichtung 10 umfaßt einen elektrischen Hochleistungsantriebsmotor 1 mit einem zylindrischen Motorengehäuse 2, das mittels eines Motorflansches 3 drehmomentabgestützt an einem Getriebeflansch 31 eines nur schematisch dargestellten Getriebes 30 abgestützt ist. Bei dem dargestellten Teil des Getriebes 30 kann es sich insbesondere um den die Versorgungseinheiten wie Kühlölpumpe, Hochdruckpumpe für die Hydraulikversorgung, Filter und Wärmetauscher für die Abfuhr der entstehenden Wärme des Getriebes aufnehmenden Gehäuseteil handeln, an den sich dann ein weiterer, modular aufgebauter Gehäuseteil mit der eigentlichen Getriebestufe wie einem Planetengetriebe mit zugehöriger Lamellenkupplung für den Motorsanftanlauf anschließt.
Der Motoranschlußflansch 3 ist über zahlreiche, umfangsverteilt angeordnete Versteifungsrippen 4 am zylindrischen Teil des Motorengehäuses 2 befestigt und im Motorengehäuse 2 ist der weiter nicht dargestellte elektrische Hochleistungsantrieb, wie beispielsweise ein regelbarer Drehstrom-Frequenzumrichtermotor, angeordnet. Sowohl dem im Motorengehäuse 2 angeordneten Antriebsmotor als auch den Versorgungsaggregaten und Getriebeelementen des Getriebes 30 sind nicht dargestellte Sensoren wie Drucksensoren, Temperatursensoren, Leistungsaufnahmesensoren und Betriebszustandserfassungssensoren und außerdem Aktoren wie Ventile u.dgl. zugeordnet, welche z.B. über das Elektrokabel 5 an einer Rechnereinheit 6 angeschlossen sind, die sowohl die Funktion eines Meßwertsammlers zur Erfassung und Verarbeitung der von den Sensoren detektierten Meßwerte als auch die Funktion eines Antriebsrechners zur Ansteuerung der Aggregate, Aktoren und Elemente des Antriebsmotors 1 und des Getriebes 30 übernimmt. Der Antriebsrechner 6 ist hierbei in einem oberen Gehäusekasten 7A eines an der Außenwand des Motorgehäuses 2 angebrachten Aufnahmegehäuses 8 geschützt aufgenommen. Das Aufnahmegehäuse 8 erstreckt sich über einen Teilbereich des seitlichen Abschnitts des Motorengehäuses 2 und umfaßt vordere und hintere Seitenwandteile 9, deren Innenstirnkanten 9' an die zylindrische Krümmung der Außenwand des Motorengehäuses 2 angepaßt sind und deren Außenstirnkanten 9" hier jeweils zwei ebene, zueinander abgewinkelte Abschnitte aufweisen, wobei der erste Abschnitt der Aufnahmekammer 7B und der zweite Abschnitt der Aufnahmekammer 7A zugeordnet ist. Zwischen den beiden Aufnahmekammern 7A, 7B des Aufnahmegehäuses 8 ist eine Zwischenwand 11 angeordnet und obere und untere Wandteile 12 bzw. 13 schließen das Aufnahmegehäuse 8 stirnseitig nach oben und unten ab.
Aus 2 ist gut ersichtlich, daß zum Verschließen der beiden Aufnahmekammern des Aufnahmegehäuses 8 jeweils getrennt voneinander lösbare Deckel 14 bzw. 15 vorgesehen sind. Der der oberen Aufnahmekammer des Aufnahmegehäuses 8 zugeordnete Deckel 14 schließt hierbei bündig mit dem oberen Wandteil 12 ab, während der untere Deckel 15 sich seitlich und parallel zum Motorengehäuse 2 bis zu dessen unterem Scheitelpunkt erstreckt. Beide Deckel 14, 15 stoßen auf Höhe der Zwischenwand (11, 1) gegeneinander. Der Deckel 15 steht senkrecht, der Deckel 14 schräg.
Die 1 und 2 lassen ferner gut erkennen, daß zu beiden Seiten des Motorengehäuses 2 ein identisch, aber spiegelverkehrt, aufgebautes Aufnahmegehäuse 8 angeordnet ist, so daß zahlreiche Peripheriegeräte und Aggregate in den Aufnahmegehäusen 8 angeordnet werden können. Da weitere Aggregate und Peripheriegeräte in den Aufnahmekästen der beiden Aufnahmegehäuse angeordnet werden können, kann z.B. der Getriebe-Gehäuseteil für die Versorgungseinheit kürzer bauen. Die beiden Aufnahmegehäuse 8 sind hierbei am oberen Scheitelpunkt des zylindrischen Motorengehäuses 2 um mehrere cm voneinander beabstandet und die Rückwandplatten 12A der oberen Wandteile 12 12 schließen zwischen sich einen Freiraum 16 ein, durch den ein nicht dargestelltes Anschlußschlauchkabel mit elektrischen und/oder hydraulischen Leitungen der Antriebseinrichtung 10 zugeführt werden kann.
Die beiden Aufnahmegehäuse 8 am Motorengehäuse 2 sind im Abstand vom Motorflansch 3 angeordnet und zwischen den Aufnahmegehäusen 8 und dem Motorflansch 3 befindet sich ein rechteckförmiges Frequenzumrichtergehäuse 17, welches quer zur Längserstreckung des zylindrischen Teils des Motorengehäuses 2 ausgerichtet ist. Das kastenförmige Frequenzumrichtergehäuse 17 ist an der Oberseite des Motorengehäuses 2 angebaut und mit mehreren Verschlußdeckeln 18 von oben verschlossen. Auch der Freiraum 16 ist mittels einer lösbaren Abschlußplatte 19 nach oben hin verschlossen.
Insbesondere 1 läßt erkennen, daß die Aufnahmegehäuse 8 und das Frequenzumrichtergehäuse 17 mit den seitlichen, nur in 2 gezeigten Deckeln 15 und Abschlußplatten 20 im wesentlichen die gleichen Abmessungen haben wie das antriebstechnisch dem Antriebsmotor 1 nachgeschaltete Getriebe 30. Mit den als Aufbauten am Motorengehäuse 2 ausgeführten Aufnahmegehäusen 8 und dem Frequenzumrichtergehäuse 17 wird mithin der ohnehin zur Anordnung des Getriebes 30 und des Antriebsmotors 1 benötigte Bauraum im untertägigen Streb vorteilhaft ausgenutzt und es müssen keine zusätzlichen Peripheriegeräte oder Aggregate in weiteren Schaltschränken od.dgl. positioniert werden. Schließlich zeigt 1 noch, daß dem Antriebsrechner 6, der geschützt in einer der Aufnahmekammern 7A angeordnet ist, ein Visualisierungsrechner 40 zugeordnet sein kann, der über ein Elektrokabel 41 mit der Rechnereinheit 6 verbunden ist und in einem geschützten Bereich im Streb, beispielsweise an einem antriebsnahen Schild, angeordnet sein kann, um die Betriebszu stände des Antriebsmotors 1 und des Getriebes 30 auch im Streb überprüfen zu können.
Es versteht sich, daß die einzelnen Aufnahmekammern in den Aufnahmegehäusen 8 bei aufgesetzten Deckeln 14 bzw. 15 gegenüber allen Umgebungseinflüssen abgedichtet sind und die Kabel durch entsprechend abgedichtet ausgeführte Kabeldurchführungen aus den Aufnahmegehäusen 8 herausgeführt sind. Der Anschluß der Visualisierungseinheit kann auch über ein Anschlußkabel erfolgen, daß zusammen mit den weiteren Anschluß- und Versorgungskabeln an einem Steckeranschluß im Freiraum zwischen den beiden Aufnahmegehäusen angeschlossen ist.

Claims

Antriebseinrichtung für Bergbaugewinnungsmaschinen, insbesondere für kettengezogene Strebbetriebsmittel, mit einem in einem Motorengehäuse (2) angeordneten Antriebsmotor (1) mit Motorflansch (3) zum Anschließen des Antriebsmotors (1) an ein Getriebe (30), mit wenigstens einer Meßwertsammlereinrichtung zur Erfassung von Betriebszuständen des Antriebsmotors (1) und/oder des Getriebes (30) sowie mit einem Antriebsrechner zur Ansteuerung des Antriebsmotors (1) und/oder von Getriebeelementen des Getriebes (30), dadurch gekennzeichnet, daß außen am Motorengehäuse (2) wenigstens ein Aufnahmegehäuse (8) für die Meßwertsammlereinrichtung und/oder den Antriebsrechner angeordnet ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertsammlereinrichtung und der Antriebsrechner in eine Rechnereinheit (6) integriert sind, die im Aufnahmegehäuse (8) aufgenommen ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die Rechnereinheit (6) eine im Betrieb im Streb installierte Visualisierungseinheit (40) angeschlossen ist.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, vorzugsweise voneinander getrennte Aufnahmegehäuse (8) an der Außenwand des Motorgehäuses (2) angeordnet sind.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorengehäuse (2) einen zylindrischen Außenwandabschnitt aufweist und die Aufnahme gehäuse (8) Seitenwandteile (9) mit zylindrisch gekrümmten Innenstirnkanten (9') aufweisen.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwandteile (9) mit mehrfach abgewinkelten Außenstirnkanten (9") versehen sind.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Aufnahmegehäuse (8) wenigstens zwei Aufnahmekästen (7A, 7B) aufweist und mit wenigstens zwei ebenen und getrennt voneinander lösbaren Gehäusedeckeln (14, 15) verschlossen ist.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Aufnahmegehäuse (8) an gegenüberliegenden Seitenflanken des Motorengehäuses (2) angeordnet sind, wobei zwischen beiden Aufnahmegehäusen (8) ein Freiraum (16) für die Durchführung von Versorgungs- und/oder Anschlußkabeln ausgebildet ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiraum (16) von einer lösbaren Abschlußplatte (19) übergriffen ist.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Aufnahmegehäusen (8) und dem Motorflansch (3) extern am Motorgehäuse (2) ein Frequenzumrichtergehäuse (17) zur Aufnahme einer Frequenzumrichterelektronik angeordnet ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Frequenzumrichtergehäuse (17) quer zum Motorengehäuse (2) und an dessen Oberseite angeordnet ist.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in den Aufnahmegehäusen (8) Peripherieeinrichtungen und Überwachungseinrichtungen wie Signalumformer, Spannungswandler und/oder Stromwandler angeordnet sind.