DE3045324C2 - Elektromechanischer Antrieb für ein kettengetriebenes Strebbetriebsmittel - Google Patents

Description

und daß über dem Sicherheitsventilkegel (37) das Sicherheitsvorsteuerventil (21) angeschlossen ist, welches eine Rückführleitung (34) aufweist,

4. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführleitungen (29, 38) sowie die Rückführleitungen (34) von Betriebsventil (22) und Sicherheitsventil (23) verbunden sind.

5. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbegrenzungsventile (22, 23) eine Anschlußleitung (46) aufweisen, die als einstellbare Drossel ausgebildet ist.

6. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein schaltbares Ein/Aus-Ventil angeordnet und dieses dem Betriebsventil (22) und/oder dem Sicherheitsventil (23) parallel geschaltet ist.

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf einen elektromechanischen Antrieb für ein kettengetriebenes Strebbetriebsmittel, insbesondere für ein kettengetriebenes Strebbetriebsnittel mit zwei Antrieben, — mit

Asynchronelektromotor,
Getriebe,

Kupplungseinrichtung und
Kettenstern,

wobei die Kupplungseinrichtung eine hydrostatische Kupplung zwischen Asynchronelektromotor und Getriebe und/oder zwischen Getriebe und Kettenstern aufweist und die hydrostatische Kupplung mit einer einstellbaren Drosselventilanordnung versehen ist. — Kettengetriebenes Strebbetriebsmittel sind Gewinnungs- und Fördereinrichtungen tür bergmännische Untertagebetriebe. Sie zeichnen sich im allgemeinen durch eine relativ große Anlagenlänge von 200 bis 250 m und mehr aus. Diese Strebbetriebsmittel werden in der Regel von zwei Antriebsstationen angetrieben, die sich an den Enden der Strebbetriebsmittel befinden. Als Übertragungsglieder dienen Rundstahlgliederketten und die Asynchronelektromotoren haben zumeist Kurzschlußläufer. Neben statischen Lastverschiebungen zwischen den Antrieben durch unterschiedliche Kettenteilungen treten beim Anlaufen und bei Lastwechseln dynamische Lastverschiebungen auf, die sich aus den unterschiedlichen Kettenlängen sowie der Charakteristik des Asynchronmotors ergeben. Die hydrostatische Kupplung dient dazu, das verhältnismäßig starre Drehzahlverhalten der Asynchronmotoren auszugleichen und einen langsamen Belastungsanstieg sicherzustellen. Bezüglich der Antriebe für kettengetriebene Strebbetriebsmittel generell wird z. B. verwiesen auf Glückauf 115 (1979), S. 893/9'/ und S. 997/1006.

Gegenüber den (aus der Praxis) bekannten, gattungsgemäßen Antrieben ist die hydFostntische Kupplung eine solche mit einstellbarer, reproduzierbarer Regelch&rnktcristik. insbesondere während des Anfahrcns und bei Überlast.

Das Drosselventil ist lediglich ein Auf/Zii-Vi:ntil, wenn auch auf feste Drossclwcrte einstellbar. Das alles ist nicht frei von Nachteilen. Im bergmännischen

Untertagebetrieb unvermeidbar, oft stoßartige Lastwcehse! an der Antriebsseite des Antriebes, d. h. am oder im Strebbetriebsmittel, führen zu Störungen an den Kraftübertragungsteilen, die mit hohen Beschleunigungskräften verbunden sind und die häufig störende Schwindungserscheinungen nicht nur in dem elektromechanischen Antrieb selbst sondern auch in dem System aus Antrieb and angeschlossenem Strebbetriebsmittel auslösen. Das gilt auch für die Anfahrzustände.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektromechanischen Antrieb der eingangs beschriebenen Gattung und Zweckbestimmung so weiter auszubilden, daß bei unvermeidbaren Laständerungen an der Antriebswelle des Antriebes die beschriebenen Störungen an den Kraftübertragungsteilen ausgeglichen werden, und zwar insbesondere auch bei Anfahrzuständen.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehr·, die Erfindung, daß als hydrostatische Kupplung eine solche (an sich bekannte) mit einer in einem feststehenden Kupplungsgehäuse angeordneten Verdrängerpumpe mit zumindest zwei Zahnrädern (d. h. auch eine Mehrfachverdrängerpumpe mit mehreren Zahnrädern), bei der ein Zahnrad mit der einen Kupplungswelle verbu'-den ist und das andere Zahnrad (bzw. die anderen Zahnräder) in einem um die Achse des ersten Zahnrades drehbaren Pumpengehäuse gelagert ist, in dem die Saug- und Druckkanäle für die Pumpenzahnräder angeordnet sind und an dem die andere Kupplungswelle angreift, verwendet ist, wobei die Pumpe saugseitig über eine Saugleitung und druckseitig über die Drosselventilanordnung mit einem ölvorratsraum in Verbindung steht, und daß die Drosselventilanordnung zwei parallel geschaltete, jeweils mit einem Vorsteuerventil kombinierte Druckbegrenzungsventile in Cartridge-Bauweise aufweist, deren eines als Betriebsventil, deren anderes als Sicherheitsventil ausgelegt ist. — Betriebsventil meint Ventil für alle üblichen Betriebszustände und insbesondere die Anfahrzustände. Das Sicherheitsventil tritt demgegenüber in Funktion bei Zuständen, die außerhalb des normalen Betriebes liegen. Zu einem Betriebsverhalt -n mit stets reproduzierbaren Betriebsparametern kommt man im Rahmen der Erfindung insbesondere dadurch, daß bei der hydrostatischen Kupplung das treibende Gehäuse oder die getriebene Welle der Zahnradpumpe mit einer Sekundärpumpe verbunden ist, und daß die in Eingriff stehenden Teile der Zahnräder der Zahnradpumpe in einem zusätzlichen und von der Sekundärpumpe in Gang gehaltenem Frischölkühlkreislauf angeordnet sind. Auf diese Weise können den solchen Kupplungen eigentümliche Schlupf im eingekuppelten Zustand ):lein und konstant gehalten werden.

Der Aufbau des Betriebsvcntiles ist im Rahmen der oben erläuterten Lehre zum technischen Handeln grundsätzlich beliebig. Durch Einfachheit und Funktionssicherheit ausgezeichnet ist eine Ausführungsform, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Betriebsventil ein Betriebsventilgehäuse mit durch eine Rückstellfeder belastetem Betriebsventilkegel aufweist,

wobei an das Betriebsventilgehäuse unter dem Beiricbiivcniilkcecl eine Kupplung.sdrucklcimng und seitlich eine Abfiilirleitiing angeschlossen sind, wahrend der BclnebsventilkegH mit einer durchgehenden Drosselbohrung versehen ist,

und <la(.< über dem Bctricbsventilkeccl this BetrielnvorSteuerventil angeschlossen ist, welches einen von einer Vorsteuerfeder belasteten Vorsteuerkegel und einen Anschluß für eine Rückführleitung aufweist. Entsprechend empfiehlt sich für das Sicherheitsventil ein Aufbau, der dadurch gekennzeichnet ist, daß das Sicherheitsventil ein Sicherheitsventilgehäuse mit durch eine Rückstellfeder belastetem Sicherheitsventilkegel aufweist,

wobei an das Sicherheitsventilgehäuse unter dem Sicherheitsventilkegel eine Kupplungsdruckleitung und seitlich eine Abführleitung angeschlossen sind, während der Sicherheitsventilkegel mit einer durchgehenden Drosselbohrung versehen ist,

und daß über dem Sicherheitskegel das Sicherheitsvorsteuerventil angeschlossen ist. welches eine Rückführleitung aufweist. Dabei können die Abführleitungen sowie die Rückführleitungen von Betriebsve-itil und Sicherheitsventil verbunden sein. Die Zuführleitung zum Betriebs- bzw. Sicherheitsventil ist als einstellbare Drossel ausgebildet, um den Förderstrr-n der Drehzahl des Motor-Kippmomentes anzupassen. <m Rahmen der Erfindung liegt es, zusätzlich ein schaltbares Ein/Aus-Ventil anzuordnen und dieses dem Betriebsventil und/oder dem Sicherheitsventil parallelzuschalten. Damit kann der erfindungsgemäße elektromechanische Antrieb insgesamt angekuppelt oder abgekuppelt werden.

jo Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß bei den eingangs beschriebenen unvermeidbaren Laständerungen an der Abtriebsseite des Antriebes die beschriebenen Störungen in der Kraftübertragung ohne weiteres ausgeglichen werden. Das und die Funktionsweise des erfindungsgemäßen elektromechanischen Antriebes werden im folgenden anhand von Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch einen erfindungsgemäßen elektromechanischen Antrieb.

απ Fig. 2 einen Axialschnitt durch eine hydrostatische Kupplung aus dem Antrieb der Fig.] in wesentlich vergrößertem Maßstab.

Fir 3 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand der F i g. 2 und

Jj Fig. 4 einen Schnitt in Richtung B-B durch den Gegenstand nach der F i g. 2.

Der in den Figuren dargestellte elektro..iechani:.che Antrieb ist für ein kettengetriebenes Strebbetriebsmittel 1 bestimmt. In F i g. I ist ein solches Strebbetriebs- Vi mittel I in Form einer Gewinnungs- und Fördereinrichtung ausschnittsweise dargestellt. Es besitzt zwei elektromechanische Antriebe. Zu jedem elektromechanischen Antrieb gehören

ϊ5 ein Asynchronelektromotor 2.

ein Getriebe 3,

eine Kupplungseinrichtung 4 und ein Kettenstern 5 für die Antriebskette 6 des Strebbetriebsmittels I.

Die Kupplungseinrichtung weist im Ausführungsbeispiel hydrostatische Kupplungen 4 zwischen Asynchronelektromotor 2 und Getriebe 3 auf. Aus Fi g. 2 entnimmt man. daß die hydrostatische Kupplung 1 mit einer ■'. einstellbaren Drossclvcntilanordnung 7 verschen ist.

Die hydrostatische Kupplung 4 bcsit/t eine in einem feststehend·.··· Kuppliii j/sgehHusc 8 angeoidnrtc Vr-dnintzcrrnimpe 9 mit zwei /\ihiiriUlerii I0. M h/u.

Mehrt.K'tu erdrangerpumpe mi! πκ-lii ·τι·ιι Zahnt iidcr n. ,,ei der ein Zahnrad IO nut der "inen Kupplungsw eile 12 verbunden und das andere Za' r,nl I I oder die ande; cn Zahnrader in einem um die Achse 1 ! des ersten Zahnrades 10 drehbaren l'iimpengehause 14 gelager' ist. In dein Piimpengehause 14 sind Saug unil Druckkanälc 15, lh fur die l'umpenzahnräder 10. Il ii η μ L¹1 irdnet. Andern l'nmpengehanse 14 greift 'erncrhm die andere Kupplungswelle 17 an. Die Verdrangerpum pe 9 ist saugseilig über ein·. Saugleitung 18 und druckseuig über die DrosseK eritilanordriung 7 mit einem ("Nvorriusraum 14 \crHundcn. Die l>r',sscl\ cntil anordnung 7 besteht aus /wei parallelgeschalteten. icwcils mit einem Vorsteue-venlil 20, 21 kombinierten Druckbegrenzungsventilen 22, 2i in sogenannter ( artridge-Bauweise. Das cmc dieser Ventile lsi als Ik'iriehsvontil 22. das andere is> .iK Sicherheitsventil 2? ausgelegt.

Im Ausführungsbeisniel isi bei der ludmst.irischen Kupplung das treib- ncic i'limpmigenaii'-e 14 oder die getriebene Kupplungswelle 17 der Zahnradpumpe 9 mn e ¹KT Sekundärptimpe 24 verbunden. Hie in Lmgriff ■■!ehenden Teile der Zahnräder 10, 11 der Zahnradpumpe 9 sind in einem zusätzlichen und von der Seku>'larpiimpe 24 in Gang gehaltenen Frischol-Kuhlkr-.'isiiiiif angeordnet. — wobei die Kühlelement'.¹ im cui/elncn nicht gc/cichnci sind.

Das Betnebsientii 22 besitzt, wie man aus der F ι g. 2 entnimmt, ein Betriehsvcntilgehäuse 25 mit durch eine Ruckstellfeder 26 belasteten Betriebsventilkegei 27. An das Betriebsventilgehäuse 25 sind unter dem Betriebs ventilkegel 27 eine Kiipplungsdrucklemitig 28 und seitlich eine Abführleitung 29 angeschlossen. Außerdem besitzt der Belnebsvennlkegel 27 eine durchgehende Drosselbohrung 30. Uber dem Betriebsventilkcgel 27 ist Jas Betriebssteuerventil 20 angeordnet, welches einen '.■.τ- einer Vorratsfeder 31 belasteten Vr.-steuerkegel 32 '!1".I eiren Anschluß 33 fur eine Rückführlcituns: 34 '■■.•si'.". Ähnlich ist das Sicherheitsventil 23. welches also cm Sr :;crhei'sventilgehausc 35 m:t durch eine Ruck >; ο 11Γ ο <! e r 36 belasteten Sicherheits-.entilkegel 37 aufweist. An das .Sicherheitsventilgehäuse 35 sind unter Jen-, Sicherheitsventil 23 die Kupplungsdruckleitung 28. seitlich eine Abfuhrleitung 38 angeschlossen. Der Sicherheitsventilkegel 37 besitzt wiederum eine durchgehende Drosselbohrung 39. fiber dem .Sicherheitsven-•,likegcl 37 befindet sich das Sicherheitsvorsteuerventil 21. welches einen von einer Vorsteuerfeder 40 belasteten Vorsteuerkegel 41 und einen Anschluß 42 für eine Rückführleitung 34 besitzt. Die Abfuhrleitungen 29 :nii 38 sowie die Rückführleitungen 34 vom Betrieb¹-ventil 22 und Sicherheitsventil 23 sind im Ausführung«·· heispiei miteinander verbunden.

Wie bereits erwähnt, ist bei der hydrostatischen Kupplung 4 die Kupplungswelle 12 zugleich die Antriebswelle der Zahnradpumpe 9. Die gesamte Kupplung 4 ist in einem feststehenden Kupplungsgehäuse 8 mit Lagern 43 und 44 gelagert. Die Druckseite der Zahnradpumpe 9 ist über den schon erv/arm-en Druckkanal 16 und eine zwischen dem Pumpenge'-.ause 14 und dem feststehenden Kupplungsgehäuse 8 angeordneten Dichtung 45 in Form einer Drehdurchführung, einem Rohrstück 46 mit der Drosselventiianordnung 7 verbunden. Der Kupplungskreislauf ist durch ein weiteres Rohrstück als Abführleitung 38 vervollständigt, weiches die DrosseJventüanordnun^ 7 mit einem (>lvorratsr aum (14) verbindet, welcher iibe^r il Saugleitung (IK) und .lern Hohlraum (·!/) nut der Zahnradpumpe (4) in Verbindung steht. Per \on dei Oriisselventihinor Jnu'u' 7 gesteuerte "!llstrom im KuppliiPL'skreislau! ist in Γ ι g. 2 mit ausgezogenen !'feilen anged 111 ■ ■ ι. Ans den I- i g. 2 und 4 entminm; man Ί,ι ß im Κι ι ρ ρ ■ing'-geliau-" 8 eine iiber den Saiigkanal 15 aii de " 11' ΊιIraum 47 angeschlossene SekunJarpumpe 24 integriert ist. Diese weis; einen inneren Kingkanal 48. cm Kreiselrad 49 und einen äußeren Sanmelkanal 50 auf. Der .Sammelkanal 50 ist über cmc als Rohrstück ausgebildete l.cituntr 51 mn einem gekühlten ("llvorralsraum I9\erbuml Der ölvorratsrmini 19 ist über die Saugkitiing 18 im, dem Hohlraum 47 verbunden. F.in mit gestrichelten Pfeilen angedeuteter F-riscl "I-Kühlkreislauf fließt demnach von der Saugieiuing 18 über the Sekundarpiimpc 24 und die Leitung 51 in den itlvorratsraum 19. worauf das gekühlte Lrischöl über die S.Higleitiing 18 in den Hohlraum 47 niichfließ'. Durch

Kiipplunespumpe vorgesehen· π Zahnradpumpe 9 gut gekühlt, da der kühlende Frischolsttom im .Saugkanal 15 direkt über the offenen Zähne verlauft. Vor allem wird auch in gekuppeltem Zustand, d.h. bei geschlossener Drossclventilanordnung 7 das in den Hohlraum 47 strömende warme Lecköl der Zahnradpumpe 9 durch kühles l-'rischöl aus dem ölvo-ratsraum 19 ersetzt, wodurch der Schlupf im eingekuppelten Zustund stark verrinj,."! wird Um ein Rück'ließen des Öls vom Sammclkanal 50 unter Umgebung des Olvorratsraumes 19 direkt in den Hohlraum 47 möglichst gering zu halten, ist zwischen dem Pumpengehause 14 und dem feMehenden Kupplungsgehäuse 1 nur ein enger Spalt 52 vorgesehen.

Bei normalem Betrieb, d h. beim Anlaufen und bei üblichem I ibertragungsverhalien. steht der beim Antreiben einer Last in der Kupplung 4 erzeugte Flüssigkeitsdruck an dem Betnebsventil 22 und über die Drosselbuhrungen 30 und 53 am Vorsteuerketrel 32 in. Wrd das Lastnumient hoher als das A^tricbsn-omcnt. d.h. übersteigt der Druck einen bestur-nten Wert, so öffnet das Bc'riebsvorstcuerventi! 20 De^r Druck im Raum 54 wird ger nger und das Betriebsventil 22 öffnet ebenfalls. Der Durchmesser der Abführleitung 29 ist jedoch so gewählt, daß die durchfließende Menge bei Einste'ldruck nur eine Abtriehsdrehzahl des Motors erlaubt, die dem Kippmoment entspricht. Wird das Vorsteuerventil 20 längere Zeit durchströmt, so baut sich zwischen den Drosselstellen 55 und 56 ein Druck auf. der die Federwirkung unterstützt und den Vorsteuerkegel 32 schließt. Das Verhältnis der Querschnitte der beiden Drosseln 55 und 56 bestin. it die Schließgeschwindigkeit des Betriebsvorsteuerventils 20 und des Betriebsventils 22.

Für den Sicherheitsfall steht der in der Kupplung 4 erzeugte Flüssigkeitsdruck über das Rohrstück 46 und die Kupplungsdruckleitung 28 auch am Sicherheitsventil 23 und über die Drosselbohnmgen 39 und 57 auch am Sicherheitsvorsteuerventil 21 an. Bei einem schlagartigen Ansteigen des Druckes über ein Vielfaches des Einstelldruckes am Betriebsventil 22 öffnet das Sicherheitsvorsteuerventil 21 und damit gleichzeitig das Sicherheitsventil 23. Das Rohrstück 46, die Kupplungsdruckleitung 28 und die Abführleitung 38 sind entsprechend der Leistung der Kupplung 4 dimensio-

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 Patentansprüche:

1. Elektromechanischen Antrieb für ein kettengetriebenes Strebbetriebsmittel, insbesondere für ein kettengetriebenes Strebbetriebsmittel mit zwei Antrieben, — mit

Asynchronelektromotor,
Getriebe,

Kupplungseinrichtung und
Kettenstern,

wobei die Kupplungseinrichtung eine hydrostatische Kupplung zwischen Asynchronelektromotor und Getriebe und/oder zwischen Getriebe und Kettenstern aufweist und die hydrostatische Kupplung mit einer Drosselventilanordnung versehen ist, deren Arbeitscharakteristik einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet,

daß als hydrostatische Kupplung (4) eine solche (an sich bekannte) mit einer in einem feststehenden Kupplungsgehäuse (8) angeordneten Verdrängerpumpe (9) mit zumindest zwei Zahnrädern (lO, 11), bei der ein Zahnrad (10) mit der einen Kupplungswelle (12) verbunden ist und das andere Zahnrad (U) in einem um die Achse (13) des ersten Zahnrades (10) drehbaren Pumpengehäuse (14) gelagert ist, in dem die Saug- und DruckkanäL (15, 16) für die Pumpenzahnräder (10, 11) angeordnet sind und an dem die andere Kupplungswelle (17) angreift, verwendet ist, wobei die Pumpe (4) saugseitig über eine Saugleitung (18) und druckseitig über die Drosselventiiunordnung (7) mit einem Ölvorratsraum (19) in Verbindung steht,
und daß die Drosselventi'anordnung (7) zwei parallel geschaltete, jeweils mit einem "orsteuerventil (20, 21) kombinierte Druckbegrenzungsventile (22, 23) in Cartridge-Bauweise aufweist, deren eines als Betriebsventil (22), deren anderes als Sicherheitsventil (23) ausgelegt ist.

2. Antrieb nach Anspruch !.dadurch gekennzeichnet, daß das Betriebsventil (22) ein Betriebsventilgchäuse (25) mit durch eine Rückstellfeder (26) belastetem Betriebsventilkegel (27) aufweist,

wobei an das Betriebsventilgehäuse (25) unter dem Betriebsventilkegel (27) eine Kupplungsdruckleitung (28) und seitlich eine Abführleitung (19) angeschlossen sind, während der Betriebsventilkegel (27) mit einer durchgehenden Drosselbohrung (30) versehen ist.

und daß über dem Betriebsventilkegel (27) das Betriebsvorsteuerventil (20) angeschlossen ist, welches einen von einer Vorstcuerfeder (31) belasteten Vorsteuerkegel (32) und einen Anschluß (33) für eine Pückführleitung (34) aufweist.

3. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitsventil (23) ein Sicherheitsventilgehäuse (35) mit durch eine Rückstellfeder (36) belastetem Sicherheitskegel (37) aufweist.

wobei an das Sichcrhcitsveniilgchäusc (35) unter dem Sichcrhcitsventilkcgel (37) eine Kuppluiigsdruckleitiing (28) und seitlich eine Abführlcitung (2M) angeschlossen sind, während der Sicherheitsventilkenel (37) mit einer durch-

gehenden Drosselbohrung (39) versehen ist,