DE3043237A1

DE3043237A1 - Verfahren und einrichtung zur ueberlastsicherung der antriebe von untertaegigen gewinnungs- und foerdereinrichtungen

Info

Publication number: DE3043237A1
Application number: DE19803043237
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. Dr. 4712 Werne Trümper
Original assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Current assignee: Caterpillar Global Mining Europe GmbH
Priority date: 1980-11-15
Filing date: 1980-11-15
Publication date: 1982-07-01
Also published as: GB2088442A; DE3043237C2; GB2088442B

Description

'. : PATENTANWÄLTE
DIP L.-IN G. BUSCHHOFF
DlPL.-ING. HENNICKE 7

DlPL.-ING. VOLLBACH °

KAISER-WILHELM-RING 24

5000 KÖLN 1

Reg.-Nr.

^AktenZ-^: Γ ®* 8077H KÖLN, den 7.11.1980

bitteangeben V O / ViV

Anm.: Gewerkschaft Eisenhütte ¥estfalia, 4670 Lünen

Titel: Verfahren und Einrichtung zur Überlastsicherung der Antriebe von untertägigen Gewinnungs- und Fördereinrichtungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überlastsicherung der Antriebe von untertägigen Gewinnungs- und Fördereinrichtungen, insbesondere von Kohlenhobeln, indem bei Überlast eine den angetriebenen Teil von dem Antrieb trennende Kupplung geöffnet wird.

Bei leistungsstarken Kettenantrieben, wie sie vor allem bei Kohlenhobeln und im Untertagebetrieb eingesetzten Kettenkratzförderern zur Verwendung kommen, ist es bekannt und in der Praxis üblich, Scherbolzenkuptjlungen vorzusehen, um die Antriebsketten und die Getriebe gegen Überlast zu schützen. Die Scherbolzenkuoplungen haben sich zwar in der Praxis bewährt; sie weisen _tjedoch gewisse Nachteile auf, da jeweils nach einem Scherbolzenbruch neue Scherbolzen eingesetzt werden müssen, was zu Betriebsunterbrechungen führt. Um das Einsetzen der Scherbolzen zu erleichtern, hat man besondere Hilfsgeräte entwickelt (DE-OS 27 49 865)ο

Es hat in der Vergangenheit nicht an Versuchen gefehlt, die herkömmlichen Scherbolzenkupt>lungen durch Überlastkupplungen anderer Bauarten zu ersetzen (DE-PS 25 21 315, DE-OS 21 41 304, DE-OS 26 34 918). Es handelt sich hier zumeist um verhältnismäßig bauaufwendige ÜpezialkuOplungen, die bisher keinen Eingang in die Praxis gefunden haben.

Gewerkschaft Eisenhütte Wastfalia . 3 043237

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem sich bei Vermeidung aufwendiger Überlastkupplungen eine zuverlässige Überlastsicherung bei leistungsstarken Bergbaumaschinen-Antrieben, insbesondere Hobeltriebwerken und Förderer-Antrieben, erreichen läßt. Ferner bezweckt die Erfindung eine zweckdienliche Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die sich vor allem durch verhältnismäßig geringem Bauaufwand, robuste, verschleiß- und wartungsfreie Ausführung und hohe Funktionssicherheit auszeichnet.

Die gestellte Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß im Betrieb ständig der mechanische Beiastungszustand eines durch das übertragene Antriebsmoment belasteten Getriebeelementes ermittelt und die Kupplung in Abhängigkeit von dem Belastungszustand des Getriebeelementes betätigt wird. Vorzugsweise wird hierbei als mechanische Meßgröße die Torsion einer Getriebewelle, zweckmäßig der Getriebe-Abtriebswelle, gemessen, wobei die ermittelten Meßwerte insbesondere auf elektronischem Wege zur Steuerung der an der Getriebewelle angeordneten Kupplung ausgenutzt werden.

Bei dieser Verfahrensweise lassen sich zur Messung des jeweiligen Antriebsdrehmomentes bzw. des hiervon abhängigen Belastungszustandes des Getriebeelementes einfache, für die Messung mechanischer Größen bekannte Meßglieder, wie insbesondere Dehnungsmeßstreifen u.dgl. verwenden, deren elektrische Ausgangs signale zur Betätigung der am Getriebe angeordneten Kupplung im Sinne einer Überlastsicherung ausgewertet werden. Dabei können Kupplungen herkömmlicher Bauart, z.B. elektromagnetisch betätigte Kupplungen oder über Magnetventile betätigte hydraulische Kupplungen verwendet werden. Die Verwendung eines Dehnungsmeßstreifens als Meßglied auf der Getriebe-Abtriebswelle schließt Einflüsse durch andere Bauteile aus und umgeht jegliche Verluste» Die

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gesamte Meßeinrichtung kann robust ausgeführt werden und unterliegt im Betrieb keinem Verschleiß. Mit Hilfe eines kleinen Mikroprozessors, welchem die elektrischen Meßsignale zugeführt werden und der die Kupplung steuert, läßt sich der jeweilige Abschaltvorgang vorab einstellen und damit das System den jeweiligen Betriebsverhältnissen anpassen. Die Kupplung läßt sich in ihrer Charakteristik derart auslegen, daß ein schlagartiges Abschalten des Antriebes vermieden wird.

Eine für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignete Einrichtung ist gekennzeichnet durch die Verwendung eines an sich bekannten Meßwertaufnehmers mit berührungsloser Meßwertübertragung in Verbindung mit einem an der Welle angeordneten Dehnungsmeßstreifen zur Ermittlung der Torsion der Welle, wobei der Meßwertaufnehmer ausgangsseitig mit einer die Kupplung im Überlastfall öffnenden elektronischen Steuervorrichtung, insbesondere einem Mikroprozessor, gekoppelt ist.

Bei dieser Einrichtung erfolgt also die Übertragung der elektrischen Meßsignale des auf der Getriebewelle, vorzugsweise der Getriebe-Abtriebswelle angeordneten, das jeweilige Drehmoment über die Wellentorsion messenden Dehnungsmeßstreifens auf berührungslosem Wege mit Hilfe eines an sich bekannten Systems zur berührungslosen Meßwertübertragung, bei dem der als Meßglied verwendete Dehnungsmeßstreifen die Frequenz eines kleinen NF-Oszillators steuert, der zusammen mit dem Meßglied an der umlaufenden Getriebewelle angebracht ist. Die Ausgangssignale des Oszillators werden dabei auf induktivem Wege auf eine kleine im Getriebe angeordnete Meßwertempfangsstation, d.h. den Meßwertaufnehmer, übertragen, die bzw. der eine EmO-fangsspule und z.B. einen Frequenz-Spannungswandler aufweist, welcher die frequenzmodulierte Trägerfrequenz in eine meßwertpro-oortionale Ausgangsspannung wandelt. Die

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sich im Betrieb einstellenden Spanntangsänderungen können dann in dem Mikroprozessor verarbeitet werden, der seinerseits die Kupplung im Sinne einer Überlastsicherung steuert.

Die gesamte Einrichtung zeichnet sich vor allem durch geringen Bauaufwand, kleine Abmessungen und hohe Funktionssicherheit auch unter rauhen Betriebsbedingungen.aus. Zugleich erlaubt sie eine einfache Anpassung an die jeweiligen Betriebsverhältnisse, d.h. an die jeweils zu installierende Antriebsleistung und das jeweils zu übertragende Drehmoment.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt im Schnitt ein Getriebe 10, welches Bestandteil eines Hobeltriebwerks oder eines Förderer-Antriebes für einen untertägigen Kettenkratzförderer ist. Die Eingangswelle des Getriebes 10 ist mit 11 und die Getriebe-Abtriebswelle mit 12 bezeichnet. Auf die Abtriebswelle 12 ist eine Kupplung 13 gesetzt, die z»B. aus einer elektromagnetisch oder hydraulisch betätigten Lamellenkupplung herkömmlicher Art besteht. Das über die Abtriebswelle 12 übertragene Antriebsdrehmoment wird mit Hilfe eines auf dieser Welle befestigten Dehnungsmeßstreifens 14 laufend gemessen. In unmittelbarer Nähe der Welle 12 und des hieran befestigten Dehnungsmeßstreifen 14 ist im Getriebe ein berührungsloser Meßwertaufnehmer 15 angeordnet, der über elektrische Anschlußleitungen mit einer elektronischen Steuervorrichtung 16 verbunden ist, welcher aus einem Mikroprozessor besteht. Die elektronische Steuervorrichtung 16 bzw. der Mikroprozessor ist ausgangsseitig über elektrische Leitungen 17 mit der elektrisch auslösbaren Kupplung 13 verbunden.

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Der als Meßglied verwendete Dehnungsmeßstreifen 14 und der als feste Meßstation im Getriebe angeordnete Meßwertaufnehmer 15 sind Bestandteil eines an sich bekannten Systems zur berührungslosen Meßwertübertragung, bei dem die Ausgangssignale des Dehnungsmeßstreifens 14 bzw. eines von diesem frequenzgesteuerten Oszillators auf induktivem Wege auf den Meßwertaufnehmer 15 übertragen wird, der zu diesem Zweck eine Empfangsspule aufweist. Der Meßwertaufnehmer 15 liefert an seinem Ausgang eine meßwertproportionale Ausgangsspannung, die dem Mikroprozessor 16 zugeführt wird, der seinerseits die Kupplung 13 in Abhängigkeit von der Spannung und daher in Abhängigkeit von dem übertragenen Drehmoment betätigt. Der kleine Mikroprozessor ist so eingestellt, daß er bei einem vorgegebenen Spannungswert, welcher dem Überlastfall entspricht, die Kupplung 13 lüftet. Es empfiehlt sich, die Kupplung 13 in ihrer Charakteristik derart auszubilden, daß ein schlagartiges Abschalten des angetriebenen Teils im Überlastfall vermieden wird.

Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. BUSCHHOFF Dipl.-Ing. HENNICKE Dipl.-Ing. VOLLBACH KAISER-WILHELM-RING 24 5000 KÖLN 1 Aklen7-: I Gw 8077 j Köln, den 7.11.1980 bitte ongeben Vo/kr Anm.: Gewerkschaft Eisenhütte Westfalia, 4670 Lünen Titel: Verfahren und Einrichtung zur Überlastsicherung der Antriebe von untertägigen Gewinnungs- und Fördereinrichtungen Ansprüche

1. Verfahren zur Überlastsicherung der Antriebe von untertägigen GewinnungS" und Fördereinrichtungen, insbesondere von Kohlenhobeln, indem bei Überlast eine den angetriebenen Teil von dem Antrieb trennende Kupplung geöffnet wird, dadurch gekennzeich~ net, daß im Betrieb ständig der mechanische Bela~ stungszustand eines durch das übertragene Antriebsmoment belasteten Getriebeelementes ermittelt und die Kupplung in Abhängigkeit von dem Belastungszustand des Getriebeelementes betätigt wird.

2ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als mechanische Meßgröße die Torsion einer Getriebewelle, vorzugsweise der Getriebe-Abtriebswelle, gemessen wird.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch die Verwendung eines an sich bekannten Meßwertaufnehmers (15) mit berührungsloser Meßwertübertragung in Verbindung mit einem an einer Welle (12) angeordneten Dehnungsmeßstreifens (14) zur Ermittlung der

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Torsion der Welle, wobei der Meßwertaufnehmer (15) nusgangsseitig mit einer die Kupplung (13) im Überlastfall öffnenden elektronischen Steuervorrichtung (16), insbesondere einem Mikroprozessor, gekoppelt ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch eine auf der Getriebe-Abtriebswelle (12) angeordneten elektrisch auslösbaren Kupplung (13), vorzugsweise einer durch ein Magnetventil betätigten hydraulisch schaltbaren Kupplung oder einer magnetisch betätigten Lamellenkupplung.