DE2824923A1

DE2824923A1 - Bremsvorrichtung mit einer dynamischen und einer mechanischen bremse

Info

Publication number: DE2824923A1
Application number: DE19782824923
Authority: DE
Inventors: Horst Dr Ing Muschelknautz; Klaus Ing Grad Sauka
Original assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority date: 1978-06-07
Filing date: 1978-06-07
Publication date: 1980-04-10
Also published as: GB2023247B; DE2824923B2; AU4782479A; FR2428183B1; DE2824923C3; FR2428183A1; BR5900756U; US4278298A; JPS554281A; AU530288B2; PL127235B1; PL216099A1; GB2023247A

Description

G 35^3 ~ Ψ - Voith Turbo GmbH & Co.

Kennwort: "Geregelte Bremsenkombination" KG, Crailsheira

Bremsvorrichtung mit einer dynamischen und einer mechanischen Bremse

Die Erfindung geht aus von einer Bremsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine solche Bremsvorrichtung, deren dynamische Bremse als hydrodynamische Bremse ausgebildet ist, ist bekannt aus der DT-OS 2 239 008.

Bekanntlich steigt das von einer dynamischen Bremse erzeugte , Bremsmoment mit zunehmender Rotordrehzahl unter sonst gleichbleibenden Bedingungen nach einer parabelförmigen Kurve an. Somit ist die im Anspruch 1 angegebene, den Betriebsbereich der dynamischen Bremse abgrenzende Grenzkennlinie im unteren Drehzahlbereich eine Parabel, während sie oberhalb einer bestimmten Drehzahl etwa horizontal oder leicht ansteigend oder leicht abfallend verläuft; denn in diesem Bereich muß das maximale dynamische Bremsmoment kleiner als das theoretisch mögliche Bremsmoment gehalten werden, damit eine mechanische oder thermische Uberbeanspruchung der dynamischen Bremse vermieden wird. Die dynamische Bremse soll den Betriebsbereich in der Regel auf bestimmten Kennlinien durchfahren; hierzu wird eine Regeleinrichtung vorgesehen, die z.B. im Falle einer hydrodynamischen Bremse den Füllungsgrad entsprechend ver- _t stellt.

Die bekannte Bremsvorrichtung weist hierzu ein Füllungsregelventil und eine Einrichtung zum Messen des tatsächlich erzeugten dynamischen Bremsmomentes auf. Das bewegliche Ventilglied des Füllungsregelventile ist als Kräftevergleicher ausgebildet, der eine dem gemessenen dynamischen Bremsmoment proportionale Kraft (die Regelgröße) mit einer das geforderte Bremsmoment (die Führungsgröße) repräsentierenden

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Kraft vergleicht. Bei einer Abweichung wird das Ventilglied des
Füllungsregelventils derart verstellt, daß sich die Regelgröße an
die FUhrungsgröße angleicht.

Wenn während eines Bremsvorganges die Drehzahl des Bremsrotors so
weit absinkt, daß der parabelförmige Teil der Grenzkennlinie überschritten wird, wenn also das erzielbare dynamische Bremsmoraent
kleiner als das geforderte ist, dann muß die Reibungsbremse zusätzlich wirksam werden. Das gleiche kann auch der Fall sein, wenn bei
hohen Rotordrehzahlen ein Bremsraoment gefordert wird, das oberhalb
der Grenzkennlinie liegt. Solange die dynamische Bremse das geforderte Bremsmoment allein aufbringen kann, bleibt die Reibungsbremse
unwirksam, damit der Verschleiß an den Reibflächen möglichst gering
gehalten wird.

Bei der bekannten Bremsvorrichtung ist zum selbsttätigen Zuschalten
der Reibungsbremse folgendes vorgesehen: In einem sogenannten Drei-

druckregelventil wird wiederum eine dem momentanen dynamischen |

Bremsmoment entsprechende Kraft mit einer die Führungsgröße repräsen- i

tierenden Kraft verglichen. Ist die letztere größer, dann betätigt i

diese die Stelleinrichtung der mechanischen Bremse; d.h. sie öffnet j

ein Ventil, welches nunmehr Druckmittel einem Stellzylinder der I

Reibungsbremse zuführt, so daß diese wirksam wird. Dies soll derart f

geschehen, daß das von der Reibungsbremse erzeugte Bremsmoment mög- |

liebst gleich der Differenz aus dem geforderten und dem momentanen _t

dynamischen Bremsmoment ist. Oder mit anderen Worten: Die Summe der | Bremsmomente soll stets gleich dem geforderten Bremsmoment sein. j

In der Praxis bemerkt man jedoch bei derartigen kombinierten Bremsvorrichtungen häufig, daß die gewünschte ideale Funktionsweise allen- [ falls für eine gewisse Zeit anhält. Vielfach wird dann das mechani- 't sehe Bremsmoment zumindest zeitweise höher oder niedriger, als es f zur Ergänzung des dynamischen Bremsmomentes erforderlich wäre. Dieser [ Nachteil kann beim Abbremsen eines Fahrzeuges vielleicht hingenom- . [ men werden, weil dort der Fahrzeugführer einen etwaigen Fehler durch

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Verstellen des Bremspedals ausgleichen kann.

Handelt es sich aber z.B. um stationäre Anlagen, in denen die Bremsvorrichtung nicht ständig durch Bedienungspersonal überwacht werden kann, so kann der aufgezeigte Nachteil unter Umständen zu schweren Betriebsstörungen führen. Beispiele für solche stationäre Anlagen sind nachfolgend angegeben.

a) Eine Förderanlage umfasst mehrere hintereinander geschaltete, aber einzeln angetriebene Förderbänder. Hier kommt es beim Stillsetzen der Anlage darauf an, daß alle Förderbänder unab-

A hängig von der Beladung den gleichen Bremsweg zurücklegen. Ansonsten bestünde die Gefahr, daß ein noch laufendes Förderband das nachfolgende, unter Umständen schon stillstehende Förderband mit Fördergut überschüttet.

b) Ein Förderband dient neben dem Materialtransport zum Befördern von Personen. Hierbei ist es behördlich vorgeschrieben, eine bestimmte Verzögerung nicht zu überschreiten.

c) Ein Förderband fördert talwärts. Dabei muß dessen Fördergeschwindiskeit durch Dauerbremsung unabhängig von Schwankungen der Beladung konstant gehalten werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kombinierte Bremsvorrichtung, umfassend eine dynamische und eine mechanische Bremse, anzugeben, die einen geforderten Betriebswert, zum Beispiel ein bestimmtes Bremsmoment oder eine bestimmte Drehzahl oder eine bestimmte Verzögerung, auch beim gemischten dynamischen und mechanischen Bremsen einregeln kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch l angegebene Bremsvorrichtung gelöst. Hierzu ist es zunächst erforderlich, daß eine der Regeleinrichtung zugeordnete Meßvorrichtung die von beiden Bremsen gemeinsam einzustellende Regelgröße messen kann. Mit an-

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deren Worten: Falls z.B. ein bestimmtes Bremsmoment eingeregelt [ werden soll, wird gemäß der Erfindung nicht allein das von der !' dynamischen Bremse erzeugteJBremsmoment (wie bei der bekannten i Bremsvorrichtung), sondern das von beiden Bremsen gemeinsam erzeugte Bremsmoment gemessen. Somit findet gemäß der Erfindung auch beim gemischten Bremsbetrieb ein Regelvorgang statt mit dem Ergebnis, daß die Summe der Bremsmomente auf den jeweils geforderten Wert eingeregelt wird. Dennoch wird die Reibungsbremse erst dann beaufschlagt, wenn das geforderte Bremsmoment größer als das von der dynamischen Bremse erzielbare Bremsmoment ist. Dies wird gemäß der Erfindung durch einen Signalgeber erreicht, der feststellt, wann das geforderte 3remsmoment den Betriebsbereich der dynamischen Bremsen übersteigt, und durch eine Schalteinrichtung, die in dem vorgenannten Falle die Regeleinrichtung der mechanischen Bremse zuschaltet, so daß diese zusätzlich wirksam wird. Mit anderen Worten: Die von der Regeleinrichtung abgegebene Stellgröße wird zeitweise an die Stelleinrichtung der dynamischen Eremse und zeitweise an die Stelleinrichtung der Reibungsbremse geleitet. Wenn nun ein Umschalten in den Zustand stattgefunden hat, in dem die Regeleinrichtung der Reibungsbremse zugeschaltet j

ist, so findet vorläufig keine Beeinflussung der dynami- \

sehen Brerr.se durch die Regeleinrichtung mehr statt. >■

Gemäß einem wichtigen Weiterführenden Gedanken der Erfindung ,; (Anspruch 2) wird aber dafür gesorgt, daß bei dem vorgenannten Um- i schaltvorßang die der Stelleinrichtung der dynamischen Bremse zu- ) geführte Stellgröße auf den bisherigen Wert gehalten wird, so daß [ die Wirkung der dynamischen Bremse aufrechterhalten bleibt. Nach ^ dem Umsehaltvorgang, d.h. während des gemischten Bremsbetriebes, \ kann zwar das dynamische Bremsmoment Änderungen erfahren, z.B. in- i folge von Drehzahl-Änderungen. Aber die Regeleinrichtung hält da- i bei die Summe beider Bremsmomente auf dem geforderten Wert, oder \ die Regeleinrichtung hält - je nach Lage des Falles - die Summe der Bremsmomente auf einem solchen Wert, daß die Drehzahl oder die Verzögerung den geforderten Wert annimmt.

Durch die Erfindung gelingt es, während des gemischten Bremsbetriebes störende Einflüsse auszugleichen, wie z.B. Änderungen der Reibungszahl der mechanischen Bremse (verursacht etwa durch

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.Schwankungen der Luftfeu&hlie! oder.^taiieruiigen^des medmAjracneif¹· (y Widerstandes der Stelleinrichtung der Reibungsbremse. Solche störende Einflüsse dürften wohl bei der bekannten Bremsvorrichtung die oben aufgezeigten Schwierigkeiten verursacht haben.

Ein weiterer wesentlicher Gedanke der Erfindung betrifft die Funktion des obengenannten Signalgebers, der feststellt, daß das geforderte Bremsmoment den Betriebsbereich der dynamischen Bremse übersteigt. Diener Signalgeber muß nämlich in der Lage sein, bei zwei verschiedenen Betriebszuständen das Signal abzugeben, welches die Regeleinrichtung der mechanischen Bremse zuschaltet, nämlich

a) immer dann, wenn die Drehzahl der dynamischen Bremse zum Erzeugen des geforderten Bremsmoments nicht mehr ausreicht, und

b) immer dann, wenn die mechanische oder thermische Belastbarkeit der dynamischen Bremse überschritten wird.

Zur Lösung dieses Teilproblems wird - wenn die dynamische Bremse eine hydrodynamische Bremse ist - (gemäß Anspruch 3) einerseits festgestellt, ob der Druck in der Sinlaßleitung der hydrodynamischen Bremse einen bestimmten Wert Übersteigt (wodurch das Erreichen der Vollfülluriissparabel angezeigt wird) und andererseits festgestellt, ob der sich im Gehäuse der hydrodynamischen Bremse einstellende und weitgehend drehzahlabhängige Flüssigkeitsdruck einen bestimmten Viert übersteigt (wodurch das Erreichen des maximal zulässigen hydrodynamischen Bremsmoments angezeigt wird). Die Schalteinrichtung reagiert dann entweder auf das eine oder auf das andere Schalt-

der signal, indem sie jedesmal die Regeleinrichtung/mechanischen Bremse zuschaltet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

Fig.1 ein Steuerschema einer kombinierten Bremsvorrichtung mit einer hydrodynamischen und einer mechanischen Bremse;

Fig.2 ein Bremsmoment-Drehzahl-Diagramm der hydrodynamischen Bremse der Fig.1.

In Fig.l sind auf einer abzubremsenden Welle 9 eine hydrodynamische Bremse 10 und eine mechanische Bremse 20 angeordnet. Die Welle 9 ist Teil einer nur symbolisch dargestellten Arbeitsmaschine 30

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-S- Τ .

(z.B. einer Fördereinrichtung), die durch einen Elektromotor 21 angetrieben wird.

Die Strömungsbremse 10 umfasst ein Rotorsohaufelrad 11, ein Statorschaufelrad 12 mit einem Bremsengehäuse 13, einen Kühlkreislauf mit Auslaßleitung l4a, Kühler 14 und Einlaßleitung l4b. An die letztere ist eine Füll- und Entleerleitung 13 angeschlossen, die von einem Hydrospeieher l6 ausgeht. Die Höhe des darin eingestellten Luftdruckes bestimmt in bekannter Weise den Füllungsgrad der Strömungsbretnse 10. Vom Füllungsgrad und von der Rotordrehzahl hängt das erzeugte hydrodynamische Bremsmoment ab.

Luftseitig ist der Hydrospeicher Vo über eine Druckleitung 17a/17b mit einem elektromagnetisch betätigbaren Auf-Zu-Ventil 17 an eine Druckquelle 8 angeschlossen. Von der Druckleitung 17a zweigt eine Entlastungsleitung l8a ab zu einem weiteren elektromagnetisch betätigbaren Auf-Zu-Ventil l8.

Die mechanische Bremse 20 umfasst in bekannter Weise eine Brems- i

trommel 21 und eine Bremsbacke 22, die mit dem Kolben 23 eines Fe- j

derspeieherZylinders 24 mechanisch verbunden ist. Dessen Feder 25 \

drückt die Bremsbacke 22 an die Bremstrommel. Durch Zuführen von /

Druckluft über eine Druckleitung 26a/26b/26c (ausgehend von der j

^ Druckquelle 8) wird die mechanische Bremse 20 entgegen der Wirkung \

*y der Feder 25 gelöst. In der Druckleitung 26a/26b/26c sind ein elek- ?.

tromagnetisch schaltbares Entlüftungsventil 26 und ein ebenfalls \

elektromagnetisch betätigbares Druck-Einstellventil 27 eingebaut. ;

Wenn der Elektromagnet des Ventils 26 erregt ist, dann ist der Fe- |

derspeieherzylinder 24 mit dem Druck-Einstellventil 27 verbunden, \ andernfalls wird der Federspeicherzylinder 24 über eine Entlüftungsleitung 28a mit einer einstellbaren Drossel 28 entlüftet. Diese Anordnung dient bei Stromausfall zum selbsttätigen Ansprechen der mechanischen Bremse 20. Das Druck-Einstellventil 27 hat drei Stellungen, und zwar außer einer mittleren Neutralstellung eine Stellung

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für das Druckerhöhen im Federspeichersylinder 24 (diese Stellung wird eingenommen, wenn Elektromagnet 79 erregt ist) und eine Stellung für das Druckabsenken, die eingenommen wird, wenn Elektromagnet 77 erregt ist.

Eine Regeleinrichtung 40 ist über eine Meßleitung 32 mit einem Drehzahlgeber 33 verbunden. Dadurch erhält die Regeleinrichtung als Regelgröße ein zur Drehzahl der Welle 9 proportionales Signal. Stattdessen kann als Regelgröße auch die Verzögerung der Welle 9 eingegeben werden, und zwar über eine Leitung 34 mit einem Differenzierer 35, der das Drehzahl-Signal differenziert. Eine weitere §k Alternative besteht darin, der Regeleinrichtung 40 als Regelgröße ein Signal für das von beiden Bremsen 10 und 20 gemeinsam erzeugte Bremsmoment einzugeben, und zwar von einem Drehmomentmessgerät 37 über eine Meßleitung 36. Eine Steuerleitung 42 dient zum Zuführen der Führungsgröße, d.h. eines Signals für die Höhe der geforderten Drehzahl. Stattdessen kann, je nachdem, welcher Betriebswert eingeregelt werden soll, über die Leitungen 44 oder 46 als Führungsgröße die geforderte Verzögerung oder das geforderte Bremsinoment eingegeben werden. Eine Leitung 4l dient zur Stromversorgung der Regeleinrichtung 40 und des Elektromagneten des Entlüftungsventils 26.

ffL Die Rege !einrichtung weist einen Ausgang 47 für das Signal "Brems-

^y^ inomentßrhöhen" und einen Ausgang 49 für das Signal "Brerasmoraent

/ .auf
verringern/. Der Ausgang 47 ist mit einem Eingang eines Und-Gliedes 47' verbunden, dessen Ausgang über eine Leitung 47a, einen Leistungsverstärker 7 ¹UId eine Leitung 47b an den Elektromagneten des Ventils 17 angeschlossen ist. Der Ausgang 47 ist ferner über eine Leitung 57 mit einem Eingang eines weiteren Ünd-Gliedes 57¹verbunden, dessen Ausgang über eine Leitung 57a, einen Leistungsverstärker 7 und eine Leitung 57b an den Elektromagneten 77 des Druck-Einstellventils 27 angeschlossen ist. Der Ausgang 49 ist mit einem Eingang eines dritten Und-Gliedes 49' verbunden. Dieses hat einen

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negierenden Ausgang, der über eine Leitung 49a, einen Leistungsverstärker 7 und eine Leitung 49b an den Elektromagneten des Ventils l3 angeschlossen ist. Außerdem ist der Ausgang 49 über eine
Leitung 59, ein weiteres Und-Glied 59', eine Leitung 59a, einen
Leistungsverstärker 7 und eine Leitung 59b mit dem Elektromagneten
79 des Druck-j;instellventils 27 verbunden.

Λη die Druckluft-Leitung 26c ist ein Druckschalter 68 angeschlossen, der beim überschreiten eines bestimmten Druckes (wodurch
angezeigt wird, daß die Reibungsbremse 20 vollkommsn gelöst ist)
über Leitungen 69 ein Signal an einen weiteren Eingang des Und-Gliedes 49' und an einen weiteren Eingang - und zwar einen negierenden Eingang - des Und-Gliedes 59' anlegt. Der Strömungsbrerase 10
ist ein (weiter unten im einzelnen beschriebener) Signalgeber 50
bis 56 zugeordnet, der über eine Leitung 58 mit einem weiteren Eingang des Und-Gliedes 57' sowie mit einem weiteren Eingang - und zwar [ mit einem negierenden Eingang - des Und-Gliedes 47' verbunden ist. |

Die figur l zeigt die Anlage im Stillstand, Hierbei 1st die Hei- [

bungsbremse 20 durch die Feder 25 angelegt und der Hydrospeicher 16 ■

ist drucklos, d.h. die ßtrömungsbremse ist entleert. Vor dem In- |

gangsetzen der Fördereinrichtung JQ wird - unter der Voraussetzung, ;

daß eine nicht dargestellte Überwachungseinrichtung die Betriebs- [

bereitschaft der Anlage anzeigt - an die Leitung 4l Spannung ange- ,

legt, wodurch das Entlüftungsventil 26 umgesteuert wird. Außerdem \

erhält der Regler 40 einen Befehl zum Lösen der Reibungsbremse 20. ;·

Der Regler löst hierzu über den Ausgang 49 und die Leitungen 59* |

59a, 59b, ein vorübergehendes Erregen des Elektromagneten 79 aus, [

wodurch der Kolben 23 mit Druckluft beaufschlagt und damit die Bremse |

20 gelöst wird. Zugleich wird durch den negierenden Ausgang des >

Und-Gliedes 49' bewirkt, daß der Elektromagnet des Ventils 18 er- \,

regt und somit die Entlastungsleitung 18a abgesperrt wird (Bereit- |

Schaftsstellung). Nur im Stillstand oder wenn an beiden Eingängen t

des Und-Gliedes 49' ein Signal anliegt, nimmt das Ventil 18 die j

gezeichnete Stellung ein. Dadurch ist sichergestellt, daß bei einem I

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Süromausfall (wodurch auch die Regeleinrichtung 40 außer Betrieb ist) die hydrodynamische Bremse 10 unwirksam ist. In diesem Falle soll nämlich die mechanische Bremse 10 allein wirksam sein, und zwar mit einem fest eingestellten Bremsmoment, vorzugsweise mit dem maximal zulässigen Bremsmoment. Auf diese Weise soll eine Uberbeanspruchung der Welle 9 durch ein etwaiges gleichzeitiges volles Arbeiten beider Bremsen 10 und 20 vermieden werden.

Während des Bremsbetriebes wird in der Regeleinrichtung 40 die Regelgröße ständig mit der Führungsgröße verglichen. Wenn hierbei z.B. die Regelgröße kleiner ist als die Führungsgröße, wenn also das Bremsmoment erhöht werden muß, dann erscheint am Ausgang eine von der Regelabweichung abhängende Stellgröße in Form eines elektrischen Stromes, der eine bestimmte Taktfrequenz und ein bestimmtes Taktverhältnis aufweist. Dieser Strom bewirkt über die Leitungen 47a und 47b ein zeitweises Erregen des Elektromagneten des Ventils 17; demzufolge erhöht sich, wie oben schon erläutert, das von der StrÖmungsbremse 10 erzeugte Bremsmoment. Wenn das geforderte Bremsmoment den Betriebsbereich der Strömungsbremse 10 übersteigt, dann wird dies durch den Signalgeber 50 bis 56 gemeldet, indem in der Leitung 58 ein Signal erscheint. Dies hat zur Folge, daß das am Ausgang 47 erscheinende Signal nicht mehr in die Leitung 47a, dafür aber in die Leitung 57a weitergegeben wird. Hierdurch wird zweierlei erreicht: Zum einen bleibt der Magnet des Ventils 17 ausgeschaltet und derjenige des Ventils 18 eingeschaltet; d.h. beide Ventile 17 und l8 sind in der geschlossenen Stellung, so daß das bisher von der Strömungsbremse 10 aufgebrachte Bremsraoment erhalten bleibt (und zwar solange, bis entweder das Signal in der Leitung 58 verschwindet oder an beiden Eingängen des Und-Gliedes 49' ein Signal anliegt). Zum anderen wird ein zeitweises Erregen des Elektromagneten 77 des Druck-Einstellventils 27 ausgelöst und damit ein geregeltes Beaufschlagen der Reibungsbremse 20 mittels der Feder 25, indem ein geregeltes Entlüften des Zylinders 24 über die Leitungen 26c und 26b stattfindet.

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Wenn umgekehrt die Regelgröße größer ist als die Führungsgröße, wenn also das Bremsmoment verringert werden muß, dann erscheint am Ausgang 49 ein Signal, und zwar eine von der Regelabweichung abhängende Stellgröße. Sofern zu diesem Zeltpunkt die Reibungsbremse 20 wirksam ist, wird zunächst der Elektromagnet 79 des Druck-Einbtellventils 27 erregt, um hierdurch das mechanische Bremomoment zurückzunehmen. Falls hierdurch die Reibungsbremse 20 vollkommen gelöst wird, gibt der Druckschalter 68 über die Leitungen 69 ein Signal an die Und-Glieder 49' und 59¹. Falls dann die Regelgröße immer noch größer 1st als die Führungsgröße (Signal am Ausgang 49)* bewirkt der negierende Ausgang des Und-Gliedes 49' ein zeitweises h. Zurückgehen des Ventils 18 in die geöffnete Ruhelage und dadurch ein geregeltes Zurücknehmen des Bremsmoments der Strömungsbremse 10. Gleichzeitig bewirkt das Signal in den Leitungen 59 zusammen mit dem negierenden Eingang des Und-Gliedes 59'* daß das Signal vom Ausgang Ψ9 des Reglers 40 nicht mehr zum Elektromagneten 79 gelangt, üifis wäre unnötig, da Ja die Reibungsbremse 'dO sahon vollkommen gelöst 1st.

Der an der Strömungsbremse 10 angeordnete Signalgeber 50 bis 56

besteht im wesentlichen aus zwei Drucksignalgebern 51 und 52, de- »

ren Ausgänge über ein Oder-Glied 50 mit der Leitung 58 verbunden [·

sind. Der Druckgeber 51 ist über eine Druckmeßleitung 53 mit der '(

jSinlaßleltung l4b der Strömungsbremse 10 verbunden. Er vergleicht |

^ den dort gemessenen Flüssigkeitsdruck mit einer über eine Leitung |

55 eingegebenen Bezugsgröße, die demjenigen Flüssigkeitsdruck jj

entspricht, der in der Einlaßleitung l4b herrscht, wenn die Strö- |

mungsbremse 10 ihren maximalen Füllungsgrad erreicht hat. Wenn f.

dies der Fall ist, dann gibt der Drucksignalgeber 51 ein Signal ji

über die Leitung 51a, das Oder-Glied 50 und die Leitung 58 an die j

Und-Glieder 57' und 47'. In entsprechender Weise ist der Drucksig- ;

nalgeber 52 über eine Druckmeßleitung 54 mit dem radial äußeren E

Bereich des Bremsengehäuses 13 verbunden. Der dort gemessene Flüs- [

sigkeitsdruck wird verglichen mit einer über eine Leitung 56 ein- f

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gegebenen Bezugsgröße, die dem im Bremsengehäuse 13 maximal zulässigen Flüssigkeitsdruck entspricht. Wenn dieser Druck erreicht wird, dann gibt der Drucksignalgeber 52 ein Signal über die Leitung 52a, das Oder-Glied 50 und die Leitung 58 an die ünd-Olieder 5Y¹ und 47'.

Nachfolgend wird die Wirkung der Regeleinrichtung 40 und des Signalgebers 50 bis 56 nochmals anhand des in Figur 2 dargestellten Bremsmoment-Drehzahl-Diagramms beschrieben. Darin ist das Bremsmoment M (d.h. das von der Strömungsbremse 10 erzeugte dynamische Bremsmoment und das gegebenenfalls zusätzlich von der Reibungsbremse 20 erzeugte mechanische Bremsmoment) über der Drehzahl η der Welle 9 aufgetragen.

Die parabelförmige Kennlinie für den maximalen Füllungsgrad der ; Strömungsbremse 10 ist mit 60 bezeichnet. Diese Parabel bildet im unteren Drehzahlbereich die Grenzkennlinie für das maximal erzielbare dynamische Bremsmoment. Der obere Teil der Parabel 60 ist nur noch mit einer gestrichelten Linie dargestellt. Im höheren Drehzahlbereich wird das maximal erzielbare dynamische Bremsmoment durch den im radial äußeren Bereich des Gehäuses 13 der Strömungsbremse 10 zulässigen Flüssigkeitsdruck bestimmt, wobei sich etwa die mit 61 bezeichnete Grenz-Kennlinie ergibt. Diese bildet zusammen mit der Parabel 60 und mit eirer bei der maximal zulässigen Drehzahl liegenden senkrechten Linie 64 die Begrenzung des Betriebsbereiches der Strömungsbremse 10. Dieser Betriebsbereich ist in Fig.2 schräg schraffiert.

Soll mit der Bremsvorrichtung z.B. bei einem talwärts fördernden B'örderband eine bestimmte Drehzahl eingeregelt werden, etwa die Drehzahl n~, so müssen hierzu je nach der Beladung des Förderbandes unterschiedliche Bremsmomente aufgebracht werden, die in Fig.2 alle auf einer senkrechten Linie 62 liegen. Diese unterschiedlichen Bremsmomente werden durch die Regeleinrichtung 40 dadurch eingestellt, daß diese in der beschriebenen Weise die Ventile 17 und

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betätigt und hierdurch den Druck im Hydrospeicher 16 verstellt, was eine Änderung des Füllungsgrades der Strömungsbremse 10 zur Folge hat. Wird hierbei das geforderte Bremsmoment zum Beispiel gleich M,, also größer als das bei der Drehzahl n_? erzielbare größte dynamische Bremsmoment Mp, so überschreitet der durch den DruckislßnaJ gebor 52 gemessene Flüssigkeitsdruck den zulässigen Wert. Dadurch wird, wie oben beschrieben, zusätzlich die mechanische Bremse 2ü betätigt. Deren Bremsmoment 1st dann gleich der Differenz M, minus Mp.

Soll mit der Bremsvorrichtung eine Maschine zum Beispiel mit einem konstanten Bremsmoment M. zum Stillstand gebracht werden, so geschieht folgendes: Zunächst kann die Strömungsbremse 10 das Brernsmoment M₁ allein aufbringen. Ihr Betriebspunkt wandert mit abnehmender Drehzahl auf einer horizontalen Linie 6j5 nach links; beim Erreichen der Grenzkennlinie 60, 6l hat die Strömungsbremse ihren maximalen Füllungsgrad erreicht. Eine weitere Erhöhung des Druckes im Windkessel 16 und damit in der Einlaßleitung l4b hat drum dan Tätlgwerden de3 Drucksignalgebers 51 zur B'olge, der nunmehr das Zuschalten der mechanischen Bremse 20 auslöst. Bei welter abnehmender Drehzahl wird das hydrodynamische Bremsmoment immer kleiner. Der Regler 40 sorgt aber für ein entsprechendes Ansteigen des mechanischen Bremsmoments.

Bei den in Fig. 1 dargestelltem Ausführungsbeispiel steuert die Regeleinrichtung 40 die Stelleinrichtungen der beiden Bremsen 10 und 20, also die Ventile 17, l8 und 27, mit digitalen Signalen. Dadurch ändert sich der Luftdruck in den Leitungen 17a und 26b/26c stufenweise. Dennoch wird die Bremswirkung der beiden Bremsen 10 und 20 im wesentlichen kontinuierlich verändert, weil der Hydrospeicher 16 und der Zylinder 24 als Dämpfuigselemeute wirken. Der Vorteil dieser Steuerungsmethode ist, daß zum Beispiel an der Strömungsbremse 10 als Stelleinrichtung einfache AUF-ZU-Ventile 17, benutzt werden können.

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Anders liegt der Fall, wenn der FUllungsgrad der Strömlings bremse 10 mittels eine.«? in einer Leitung für die Arbeitsflüssigkeit angeordneten Steuerventils gesteuert werden soll und somit ein Hydrospeieher nicht vorhanden ist. In diesem Falle ist es zweckmäßig, als Steuerventil ein solches Ventil zu verwenden, dessen bewegliches Ventilglied beliebig viele Zwischenstellungen einnehmen kann. Beispielsweise kommt hierfür ein sogenanntes Servoventil oder ein Proportionalventil in Betracht. Die Regeleinrichtung muß in diesem Fall das Steuerventil mittels eines analogen, d.h. stufenlos veränderlichen elektrischen Signales ansteuern.

Diese Methode kann aber selbstverständlich auch zum Steuern der pneumatisch betätigten Reibungsbremse benutzt werden oder auch im Zusammenhang mit einer pneumatisch über einen Hydrospeieher steuerbaren Strömungsbremse.

Heidenheim, den 01.06.78
Sh/Srö

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Claims

Patentansprüche

Bremsvorrichtung mit einer dynamischen, vorzugsweise hydrodynamischen Bremse, die eine Stelleinrichtung zum Einstellen des dynamischen Bremsmoments aufweist, wobei die erzielbaren dynamischen Bremsmomente - gesehen in einem Bremsmoment-Drehzahl-Diagramm - Innerhalb eines Betriebsbereiches liegen, der durch eine Grenzkennlinie für das maximale dynamische Bremsmoment abgegrenzt ist, und mit einer Regeleinrichtung, die eine zu regelnde Größe ("Kegelgröße"), z.B. das dynamische Bremüinoinont, mit einer einstellbaren FUhrungsgröße vergleicht und bei einer Abweichung der Regelgröße von der FUhrungsgröße eine von der Regelabweichung abhängende Stellgröße an die Stelleinrichtung der dynamischen Bremse abgibt, ferner mit einer mechanischen Bremse (Reibungsbremse), die eine Stelleinrichtung zum Einstellen des mechanischen Bremsmomentes aufweist und die nur so weit beaufschlagt wird, als das geforderte Bremsmoment den Betriebsbereich der Strömungsbremse übersteigt, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Regeleinrichtung (40; 40') zugeordnete Meßvorrichtung (33, 37) derart angeordnet ist, daß sie zum Messen der von beiden Bremsen (10, 20) gemeinsam einzustellenden Regelgröße geeignet ist, und daß der dynamischen Bremse (10) ein Signalgeber (50-56) zugeordnet ist, der das Abgeben eines Schaltsignals (Leitung 58) auslöst, wenn das geforderte Bremsmoment den Betriebsbereich der dynamischen Bremse (10) übersteigt, und daß ferner eine Schalteinrichtung (57'; 92') vorgesehen ist, die bei Vorhandensein des Schaltsignals die von der Regelabweichung abhängende Stellgröße an die Stelleinrichtung (27; 82) der Reibungsbremse (20) abgibt .

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ORIGINAL

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2. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Stelleinrichtung (l7/l8j,vder dynamischen Bremse (lO) zugeführte Stellgröße bei Vorhandensein des Schaltsignals (in Leitung 58) auf demjenigen Wert gehalten wird, den sie beim Erscheinen des Schaltsignals angenommen hat.

j5. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, deren dynamische Bremse eine hydrodynamische Bremse ist, die ein Rotorschaufelrad und ein dieses umhüllendes Gehäuse aufweist, an das eine Auslaßleitung und eine Einlaßleitung für Arbeitsflüssigkeit angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber (50 - 56) einen ersten an die Einlaßleitung (l4b) angeschlossenen Drucksignalgeber (51) und einen zweiten an das Bremsengehäuse (13),vorzugsweise an dessen radial ausseren Bleich, angeschlossenen Drucksignalgeber (52) umfasst, die derart ausgebildet sind, daß sie beim überschreiten bestimmter Drücke Schaltsignale abgeben, von denen jedes einzelne anzeigt, daß die hydrodynamische Bremse (10) die Grenze (60 oder 61) ihres Betriebsbereiches erreicht hat,

K. Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis j5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung(¹IO) einen ersten Ausgang (47) aufweist, der bei positiver Regelabweichung eine von dieser abhängige Stellgröße abgibt (Befehl "Erhöhen des Bremsmoments"), und einen zweiten Ausgang $-9), der bei negativer Regelabweichung eine von dieser abhängige Stellgröße abgibt (Befehl "Verringern des Bremsmoments"), und daß die Stelleinrichtungen (17/18, 27) der beiden Bremsen (lO, 20) Ventile oder Ventilkombinationen aufweisen mit je drei Stellungen für die Befehle "Erhöhen des Bremsmoments", "Verringern des Bremsmoments" und "Neutral".

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5. Bremsvorrichtung nach Anspruch 4, deren Reibungsbremse (20) mittels eines FederspeieherZylinders (24) beaufschlagbar ist, der bei Zufuhr eines Druckmittels die Reibungsbremse (20) löst, dadurch gekennzeichnet, daß an die zum Zylinder (24) führende Druckmittelleitung (26c) ein Druckschalter (68) angeschlossen ist, der bei Erreiohen eines bestimmten Druckes, bei dem die Reibungsbremse (20) gelöst ist, ein Signal in eine Leitung (69) abgibt,_wdas ein Weiterleiten des Befehles "Verringern des Bremsmomentes^M an die Stelleinrichtung (27) der Reibungsbremse (20) unterbindet, z.B. mittels einer Schalteinrichtung (59¹)·

6. Bremsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schalteinrichtung (49¹) vorgesehen ist, die den Befehl "Verringern des Bremsmomentes" nur bei Vorhandensein des Signals "Reibungsbremse gelöst" (Leitung (69)) an die Stelleinrichtung (l8) der Strömungsbremse (10) weiterleitet.

7. Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schalteinrichtung (4?*) vorgesehen ist, die den Befehl "Erhöhen des Bremsmoments" nur bei Nicht-Vorhandensein des Schaltsignals (Leitung(58) an die Stelleinrichtung (17) der Strömungsbremse (10)weiterleitet.

OI.O6.78
Sh/Rä/Srö

030016/0003