DE301809C

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Publication number: DE301809C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 301809 -. KLASSE 35 c. GRUPPE

Fallgewichtsbremse für Fördermaschinen. Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. Februar 1915 ab.

Um das stoßweise Aufsetzen von Fallgewichtsbremsen und das Pendeln des Bremsdruckes zu vermeiden, hat man eine Reihe von Maßnahmen getroffen, die sich sämtlich grundsätzlich damit befassen, den Fall des Bremsgewichtes selbst derart zu gestalten oder zu regeln, daß unzulässige Spannungen im Bremsgestänge vom Gewicht nicht ausgeübt werden können. So wurde eine Dämpfungsvorrichtung für die Bewegung des Fallgewichtes vorgesehen, so daß nicht mehr große lebendige Kräfte entwickelt wurden und das Aufsetzen der Bremse und die Steigerung des Bremsdruckes allmählich erfolgte. Dies brachte jedoch den schwerwiegenden Nachteil mit sich, daß die Einfallzeit der Bremse gegenüber einer freifallenden Bremse sehr verlängert wurde. Um diesen Nachteil teilweise zu beseitigen, wurde vorgeschlagen, zwischen Fallgewicht und Bremse eine Feder anzuordnen, durch deren ungedämpfte Entspannung beim Auslösen ein schnelles Anlegen der Bremse bewirkt werden sollte, während das gedämpft nachfallende Gewicht die Feder und damit die Bremse allmählich belasten sollte. Die Bremsanordnung berücksichtigt jedoch nicht die unvermeidliche betriebsmäßige Abnutzung der Bremsen; es sind deshalb bei ihr Bremsdruckerhöhungen und Stöße im Bremsgestänge unvermeidlich.

Ferner wurde vorgeschlagen, das Bremsgewicht bis zu einem Wegpunkt, längstens aber bis zum Aufliegen der Bremsbacken auf der Bremsscheibe, frei durchfallen zu lassen und von diesem Wegpunkte an den Fall des Bremsgewichtes derart zu dämpfen, daß die gesamte, in ihm aufgespeicherte Arbeit von einem Puffer aufgenommen wird, dessen Entladung in solcher Weise vorgenommen wird, daß keine Pendelungen des Bremsdruckes auftreten können. Auch bei dieser Einrichtung wird zumindest ein Teil des Bremsgestänges stärker beansprucht, als der beabsichtigten Bremswirkung entspricht.

Die Erfindung schafft ebenfalls eine Fallgewichtsbremse, welche den bekannten Erfordernissen der kürzesten Einfallszeit, des allmählichen Steigens des Bremsdruckes unter Vermeidung von Pendelungen und Zerrungen des Bremsgestänges Rechnung trägt. Nach der Erfindung wird in das Gestänge zwischen Fallgewicht und Bremse ein mit einem Austrittsventil versehener Luftzylinder eingeschaltet. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß im gesamten Bremsgestänge, d. h. dem Verbindungsgestänge zwischen Fallgewicht und Bremse kein höherer Zug oder Druck eintreten kann, als dem durch die Ventileinstellung gegebenen Bremsdruck entspricht. Es ist bei dieser Bremse ganz gleichgültig, ob das Fallgewicht gedämpft oder ungedämpft fällt, ob die Bremse mehr oder weniger abgenutzt ist und in welcher Weise die Stillsetzung des Fallgewichtes erfolgt, stets tritt die gewünschte pendelungsfreie Bremswirkung ein.

Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der Erfindung. In Fig. 1 ist b die Bremsscheibe, α die der Einfachheit halber einseitig dargestellte Bremsbacke, h der um den festen Drehpunkt^ drehbare Bremshebel, f das Fallgewicht, das in bekannter Weise durch eine Stange s mit einem Kolben c verbunden ist, welcher sich im Hubzylinder e bewegt; w ist

der bekannte Dreiweghahn, welcher zum Einleiten der Preßluft oder Preßflüssigkeit zum Anheben des Fallgewichtes f bzw. zum Auslassen derselben dient, ο ist ein Drosselventil, das nicht notwendig vorhanden sein muß und dessen Funktion später beschrieben werden soll. In einer Bohrung g des Bremsgewichtes f ist ein luftdicht schließender Kolben k geführt. Ferner sind am Boden der Bohrung g ein

ίο Saugventil i und ein Druckventil u vorgesehen. Es ist damit im Bremsgestänge ein Luftzylinder eingeschaltet. Selbstverständlich müssen die Ventile i und u nicht im Boden des Zylinders angebracht sein, sondern können auch im Kolben angeordnet werden. Auch können von entsprechenden Öffnungen im Luftzylinder bewegliche Verbindungen zu den an beliebiger Stelle fest angeordneten Ventilen führen.

Die Wirkungsweise dieses einfachsten Ausführungsbeispieles der Erfindung sei unter Heranziehung des Diagramms der Fig. 2 näher erläutert. Das Bremsgewicht f wird in seiner höchsten Stellung in bekannter Weise beispielsweise durch Druckluft, gehalten, welche durch den Dreiweghahn w in den Hubzylinder e eingelassen ist. Die Fallbewegung, in beliebiger Weise ausgelöst, wird durch Umstellen des Dreiweghahnes auf Auspuff eingeleitet. Das Gewicht f beginnt sich in praktisch nahezu freiem Falle abwärts zu bewegen .und komprimiert hierbei die Luft im Luftzylinder g; Fig. 2 zeigt diesen Vorgang. Als Abszisse sind dort die Fallzeiten T und als Ordinaten die Kompressionsdrücke K im Luftzylinder g aufgetragen. Die Abzissenachse entspricht dabei dem normalen Atmosphärendruck. In dem Augenblick, in dem sich das Bremsgewicht in Bewegung setzt, ist im Luftzylinder g der Überdruck Null vorhanden. Er steigt zunächst bis zum Punkt·/, in dem der Überdruck groß genug geworden ist, um die Trägheit und Bewegungswiderstände des Bremsgestänges einschließlich des Kolbens k zu überwinden. Das Bremsgestänge setzt sich nun bei weiter fallendem Gewicht gleichförmig beschleunigt in Bewegung, bis die Bremsbacken α auf der Bremsscheibe b anliegen. Während dieser Zeit bleibt der Druck im Luftzylinder g nahezu konstant, und es entspricht ihr im Diagramm der Fig. 2 die Linie 1-2. Sobald die Bremsbacken anliegen, steht auch der Kolben k im Räume still, und es findet eine Relativbewegung des Fallgewichtes zu ihm statt. Während dieser Bewegung wird die Luft im Zylinder g komprimiert, bis ein vorbestimmter, durch das Druckventil u eingestellter Druck auftritt. Bei weiterer Fallbewegung öffnet sich das Druckventil und läßt die überschüssige komprimierte Luft entweichen. Eine Steigerung des Druckes auf den Kolben k auch bei weiter durchfallendem Gewicht f ist dadurch ausgeschlossen, und der Bremsdruck bleibt nach Erreichung dieses Wertes ein für alle Male konstant. Je nach Einstellung des Ventils wird die Kompression bis zu den Werten 3, 4 oder 5 der Fig. 2 gesteigert werden, um dann infolge der Wirkung des Druckventiles u die ! konstanten Werte 3-3' oder 4-4' oder 5-5' beizubehalten, unabhängig von der Zeit und der Art der Weiterbewegung des Fallgewichtes f. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird das Bremsgewicht f schließlich durch ungedämpftes Auffallen auf den Erdboden 1 zur Ruhe gebracht. In diesem Moment schließt sich das Druckventil u. Die Verhältnisse müssen so gewählt sein, daß in dieser Endlage selbst bei größter Abnutzung der Bremsbacken und bei größter eingestellter Kompression stets ein mit Druckluft angefüllter Raum zwischen dem Kolben k und dem Boden des Zylinders g verbleibt, so daß kein Stoß im Bremsgestänge durch unmittelbare Berührung des Kolbens mit dem Zylinderboden entstehen kann. Wie das Diagramm der Fig. 2 zeigt, findet ein fast stoßloses Aufsetzen der Bremsbacken statt, und der Bremsdruck steigt bei der Fallbewegung allmählich an. Durch den Gegendruck im Zylinder g findet eine geringe Dämpfung des, Falles des Bremsgewichtes f statt. Selbstverständlich können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung an Stelle der gedrängten Bauart der Fig. 1 Luftzylinder und Fallgewicht getrennt voneinander ausgebildet werden. Zwischen dem Luftzylinder und dem Fallgewicht würden dann Gestänge eingeschaltet sein, welche der Absicht der Erfindung entsprechend ebenfalls keine größeren Drücke zu übertragen hätten, als dem normalen Bremsdruck entsprechend. Selbstverständlich darf der gesamte auf den Kolben k ausgeübte Druck nie größer sein als das statische Gewicht des Fallgewichtes f. Andernfalls würden Peridelungen auftreten, da das Gewicht f wieder angehoben würde.

Das Bremsgewicht kommt beim Auffallen 10s auf die praktisch unelastische Unterlage 1 augenblicklich pendelungsfrei zur Ruhe. Der ganze Vorgang bis zur Erreichung des vorbestimmten Bremsdruckes spielt sich in einem Bruchteil einer Sekunde ab. Das Lüften des no Fallgewichtes erfolgt durch Einlassen von Druckluft über den Dreiweghahn w in den Hubzylinder.

-Der Kolben k wird bei der Aufwärtsbewegung des Fallgewichtes angehoben, sobald die Druckluft im Zylinder g wieder auf den normalen Luftdruck expandiert ist. Das Saugventil i verhindert, daß im Zylinder g ein Unterdruck auftritt. Selbstverständlich kann an Stelle der beschriebenen Hubeinrichtung ein Windengesperre o. dgl. treten.

Setzt sich das Gewicht entsprechend der

einfachen schematischen Anordnung der Fig. ι unmittelbar auf eine unelastische Hubbegrenzung auf, so kann infolge von Undichtigkeiten am Kolben k mit der Zeit ein Nachlassen des Druckes im Zylinder g und damit des Bremsdruckeserfolgen. Dies ist nachteilig, wenn die Fallgewichtsbremse in längeren Pausen als Haltebremse · benutzt wird. Um das Nachlassen des Bremsdruckes zu verhindern, können

ίο nachgiebige Hubbegrenzungen oder Dämpfungsvorrichtungen vorgesehen werden. Es ist bei der Vorliegenden Bremse gleichgültig, an welcher Stelle des Fallweges die Dämpfung einsetzt, solange nur die Stillsetzung des FaIlgewichtes nach Erreichung des beabsichtigten Bremsdruckes im Luftzylinder g und vor Zusammenstoßen des Fallgewichtes f mit dem Kolben k erfolgt, und ein Nachsinken des Fallgewichtes bis zum Auftreffen auf den KoI-ben möglich ist.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel. Die mit Fig. ι übereinstimmenden Teile sind auch bei der Anordnung der Fig. 3 mit denselben Buchstaben bezeichnet. Hier setzt sich das Fallgewicht f auf die Kolben η der zweckmäßig mit öl 0. dgl. gefüllten Dämpfungszylinder φ auf. Die Zylinder φ besitzen einen Umlauf r, welcher durch Ventile gedrosselt werden kann. Man wird anstreben, die lebendige Kraft des Fallgewichtes möglichst rasch zu vernichten, also den Umlauf durch das Ventil stark drosseln. Ist das Austrittsventil u am Luftzylinder g so eingestellt, daß der Bremsdruck dem statischen Gewicht des Fallgewichtes f. entspricht, so wird nach seiner Stillsetzung das Gewicht nur durch den Kompressionsdruck ■ im Räume g schwebend erhalten. Entweicht allmählich Luft aus diesem Raum, so sinkt das Fallgewicht stark gedämpft langsam nach und kann sich schließlich auf den Kolben k aufsetzen. Es erfolgt dies absolut stoßlos. Bemerkt sei noch, daß bei praktischen Ausführungen das Entweichen der Druckluft ganz allmählich stattfinden wird, so daß das Aufsetzen des Fallgewichtes auf den Kolben k während der üblichen Betriebspausen gar nicht vorkommen wird.

Beim Hochziehen des Fallgewichtes f werden die Kolben η der Zylinder -p dadurch mitgenommen, daß Greifbacken q, welche beim Niedergehen des Fallgewichtes über den Kolbenstangenbund t hinweggleiten, die Kolbenstange und den Kolben n- so lange mitnehmen, bis letzterer an seine obere Hubbegrenzung anstößt. Um den Bewegungswiderstand im Dämpfungszylinder beim Aufwärtsgang des Kolbens η zu verringern, kann das Drosselventil ν zwangläufig etwa in Abhängigkeit vom Bewegungssinn des Kolbens umgestellt werden, oder es kann ein zweiter Umlauf r_x mit geringem Widerstand und Rückschaltventil V₁ vorgesehen sein, der den Umlauf nur -in einer Richtung, also beim Anheben des Kolbens n, fast widerstandslos gestattet u. a. m. Das Ventil ν muß so eingestellt sein, daß die Gewichte der Kolben η allein diese nicht in Bewegung setzen können. Dies wird von vornherein nicht auftreten, wenn die Bremszylinder liegend angeordnet sind.

Statt das Fallgewicht auf die Kolben von Dämpfungszylindern aufsetzen zu lassen, ist es in manchen Fällen zweckmäßiger, den Dämpferkolben fest mit dem Fallgewicht zu verbinden. Gegebenenfalls kann auch der Hubzylinder e als Dämpfungszylinder verwendet werden, besonders dann, wenn zum Betrieb des Hubzylinders eine Druckflüssigkeit benutzt wird. In diesem Falle ist das Drosselventil 0 im Austritt des Hubzylinders identisch mit dem Ventil ν des Dämpfungszylinders.

Steht der Kolben η der Dämpfungsvorrichtung dauernd mit dem Fallgewicht in Verbindung, so darf eine Dämpfung der Fallgewichtsbewegung natürlich erst erfolgen, nachdem der gewünschte Bremsdruck erreicht ist. Dies kann durch zwangläufige Verbindung des Drosselventils υ bzw. 0 der Dämpfungsvorrichtung mit dem Austrittsventil u des Luftzylinders geschehen, wie in der Nebenfigur 5 angegeben. Die Ventilspindel von u ist an den Verstellhebel von ν angelenkt, öffnet sich u infolge Erreichung des gewünschten Bremsdruckes, so wird ν verstellt und verengt den Umlauf r des Dämpfungszylinders. Umgekehrt wird die Drosselung sofort aufgehoben, sobald sich u wieder schließt.

Sowohl bei Ausbildung der Dämpfungsvorrichtung nach Fig. 3 als auch bei dauernder Verbindung der Dämpfungsvorrichtung mit dem Fallgewicht kann statt des Drosselventiles s oder außer diesem ein Druckventil O₂ im Umlauf angeordnet werden, das erst bei einem bestimmten einstellbaren Überdruck im Zylinder p den Umlauf der Flüssigkeit zuläßt. Der Dämpfungszylinder kann dann einen gleichbleibenden Teil der statischen Gewichtswirkung des Fallgewichtes dauernd aufnehmen. Dies kommt in Frage, wenn der gewünschte Bremsdruck kleiner sein soll, als dem Gewicht f entspricht. Durch entsprechende Einstellung der Ventile u und v₂ wird das Gewicht in vorausbestimmter Weise auf den Luftzylinder g und die Dämpfungsvorrichtung verteilt. Auch hierbei wird bei Entweichen der Luft aus dem Luftzylinder g ein allmähliches Nachsinken des Fallgewichtes f stattfinden.

Um bei Verwendung eines Hubzylinders einen geringeren Bremsdruck einzustellen als der statischen Bremsgewichtswirkung entspricht, kann man auch das Ventil 0 als Reduzierventil ausbilden, welches im Hubzylinder nach Niedersinken des Fallgewichtes einen

entsprechenden Teildruck aufrechterhält. Die auf die Kolben c und k ausgeübten Gesamtkräfte müssen dann zusammen der statischen Wirkung des Gewichtes f gleich sein. Zu diesem· Zweck empfiehlt es sich oft, eine zwangläufige Verbindung zwischen dem Ventil u und dem Ventil ο herzustellen, wie dies Fig. 4 zeigt. Die Spannung der Federbelastung der beiden Ventile wird durch einen bei α_Λ

ίο drehbaren Hebel A₁ eingestellt, und es entspricht der größeren Belastung des Ventiles ο eine geringere des Ventiles u, und umgekehrt. Um hierbei Druckverluste im Hubzylinder e auszugleichen, kann das Ventil ο in bekannter Weise als Bremsdruckregler ausgebildet sein.

Die Einstellung des Ventiles u kann von

Hand oder selbsttätig etwa in Abhängigkeit von der Teufenzeigerstellung, der Belastung der Maschine, der Steuerhebelstellung oder von mehreren Betriebszuständen zugleich erfolgen. Es können damit verschiedene Bremsdrücke in der Nähe der Hängebank oder beim Einhängen der Lasten oder verschiedene Fördergeschwindigkeiten selbsttätig oder von Hand eingestellt werden.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Fallgewichtsbremse für Fördermaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß in das Gestänge zwischen Fallgewicht (f) und Bremsbacken (a) ein Luftzylinder (g) eingeschaltet ist, dessen Austritts ventil (u) entsprechend der beabsichtigten Bremskraft eingestellt werden kann.
2. Fallgewichtsbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Zurücklegung eines beliebigen Fallweges des Bremsgewichtes eine Dämpfung (p, n, v, Fig. 3 oder e, 0, Fig. 1) einsetzt.
3. Fallgewichtsbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach Erreichung des gewünschten Bremsdruckes eintretende Dämpfung der Fallgewichtsbewegung durch selbsttätige Einstellung der zugehörigen Ventile (u, v) durch das Austrittsventil (u) am Luftzylinder (g) erfolgt.
4. Fallgewichtsbremse nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch ein einstellbares Druckventil (v₂) an der Dämpfungsvorrichtung, so daß von dieser ein Teil der statischen Gewichtswirkung des Fallgewichtes dauernd aufgenommen werden kann, wobei zweckmäßig die Einstellung des einstellbaren Ventiles (v₂) an der Dämpfervorrichtung abhängig gemacht ist von derjenigen des Ventiles (u) am Luftzylinder.
5. Fallgewichtsbremse nach Anspruch 1 mit Hubzylinder, gekennzeichnet durch ein einstellbares Reduzierventil (0) im Austritt des Hubzylinders (e), so daß dieser nach Auslösung der Bremse einen Teil der statischen Gewichtswirkung des Fallgewichtes aufnimmt.
6. Fallgewichtsbremse nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch zwangläufige Verbindung des Austrittsventiles (u) am Luftzylinder und des Reduzierventiles (0) am Hubzylinder, derart, daß einem geringeren Druck im Luftzylinder ein höherer Druck im Hubzylinder entspricht, und umgekehrt.
7. Fallgewichtsbremse nach Anspruch. 1 oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Druckes im Luftzylinder in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit von einem oder mehreren Betriebszuständen der Fördermaschine oder der Stellung des Fördergerätes im Schacht erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.