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Beschreibung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Seilschrappervorrichtung
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Eine Seilschrappervorrichtung dieser Art ist aus der DE-PS 29 42 915
bekannt. Gemäß der hier beschriebenen Erfindung war die Aufgabe zu lösen, die Motorleistung
für den Windenantrieb insofern zu optimieren, als ein Zusatzantrieb vorgesehen war,
der während der Arbeitsphase "Schrappen" dann zugeschaltet wird, wenn der Schrappkübel
in das Haufwerk des Schüttgutes hineingezogen wird. Die bekannte Seilschrappervorrichtung
baut somit auf einem zu-und abschaltbaren Zusatzantrieb auf, der fallweise die Zugseiltromwel
unterstützt. In Bezug auf die Bewegung des Schrappkübels bedeutet dies, daß er fallweise
vom Windenantrieb alleine oder von Windenantrieb und Zusatzantrieb im funktionellen
Zusammenwirken über bzw. durch das Schüttgut gezogen wird.
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Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin,
eine Seilschrappervorrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, die ohne motorischen
Zusatzantrieb auskommt und die insbesondere sicherstellt, daß der Schrappkübel nicht
zu tief ins Haufwerk hineingezogen werden kann, was letztlich zu einer Überlastung
des Antriebs bis hin zum Stillstand des Schrappkübels führen kann.
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Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
1 definierten Maßnahme gelöst.
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Weitere, insbesondere die konstruktiven Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen
Seilschrappervorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen; Einzelheiten werden
im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen Konzeption liegen darin,
daß die einzelnen Arbeitsphasen der Seilschrappervorrichtung sanft und weich geschaltet
werden können, womit ein relativ ruhiger und leistungsgerechter Betriebsablauf gewährleistet
ist.
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Fig.l zeigt eine Gesamtdarstellung einer auf einem Zuteiler montierten
Seilschrappervorrichtung einschließlich Ablaufdiagramm der Arbeitsphasen; Fig.2
und Fig.3 zeigen eine Darstellung des erfindungsgemäß konfigurierten Seilverlaufs
für eine Seilschrappervorrichtung nach Fig.l; Fig.4 zeigt die gemäß der Erfindung
vorgesehene Getriebeeinheit für die Seiltrommeln und die Spannmittel; Fig.5 zeigt
die Getriebeeinheit nach Fig.4 in einer Ausbaustufe für wahlweise manuellen Betrieb.
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In Fig.l ist eine Seilschrappervorrichtung 1 auf einem Zuteiler 2
montiert, der als rückwärtiger Abschluß von sektorförmigen Zuschlagstofflagerplätzen
3 dient und gegen den Zuschlagstoffe 4 angeböscht werden. Die Seilschrappervorrichtung
1 besteht im wesentlichen aus
einem drehbaren Chassis 5 , einem
an das Chassis 5 angelenkten Auslegers 6 mit freiem Ende, einer Auslegerabspannung
7 , einem Schrappkübel 8 , einem Zugseil 9 , einem Rückzugseil 10 , einem Fernsteuer-und
Fernanzeigegerät 11 und einer Kabine 12 zum Schutz des Bedienungsmannes bei manuellem
Betrieb.
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In Fig. 1 sind einige grundsätzliche Stellungen des Schrappkübels
8 aus seinem Bewegungsablauf angegeben.
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In Stellung I fördert der Schrappkübel 8 Zuschlagstoffe 4 aus dem
Zuschlagstofflager 3 in das Aktivlager des Zuteilers 2. In Stellung II wird der
leere Schrappkübel 8 über dem Zuschlagstofflager 3 schwebend, vom Zuteiler 2 aus,
zum Ende des Auslegers 6 zurückgeführt. In Stellung III erfolgt die Absenkung des
Schrappkübels 8 vom Ende des Auslegers 6 zurück auf das Zuschlagstofflager 3 . Innerhalb
der Stellungen 1-1 II vollzieht sich der Bewegungsablauf des Schrappkübels 8 bei
automatischem Betrieb völlig selbsttätig. Dadurch, daß es der Antrieb erlauben soll,
vom automatischen Betrieb auch auf Handbetrieb überzugehen, ist eine weitere Möglichkeit
im Bewegungsablauf des Schrappkübels 8 geschaffen. Dabei kann dieser bei manuellem
Betrieb vom Bedienungsmann über das Ende des Auslegers 6 hinausgeworfen werden ,wodurch
sich gegebenenfalls noch Zuschlagstoffe 4 heranholen lassen, die beim automatischer
Betrieb der Seilschrappervorrichtung 1 sonst nicht mehr erreichbar sind.
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In der Darstellung nach Fig. 1 ist in Aufsicht andeutungsweise noch
ein sektorförmiger Zuschlagstofflagerplatz 3 dargestellt. In Wirklichkeit liegen
mehrere dieser Zuschlagstofflagerplätze 3 nebeneinander, die dann im vollautomatischen
Betrieb nacheinander bedient werden.
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In Fig. 2 ist eiyle Prinzipdarstellung der für die Kinematik des
Schrappkübels 8 bzw. die Bewegung des Zugseils 9 und des Rückzugseils 10 notwendigen
Funktionselemente vereinzelt herausge.-zeichnet. Das Zugseil 9 wird - vgl.Fig.l
- von der Stellung I des Schrappkübels 8 ausgehend auf eine Zug-Seiltrommel 90 aufgewickelt.
Mit gleicher Geschwindigkeit - aber gegengerichtetem Drehsinn -wird von einer Rückzug-Seiltrommel
100 Rückzugseil 10 abgewickelt. Dies bedeutet, daß von der Rückzug-Seiltrommel 100
zum Schrappkübel 8 und von hier zur Zug-Seiltrommel 90 das Seil 9/10 geführt ist;Rückzugseiltrommel
100 und Zugseiltrommel 90 sind starr miteinander gekoppelt.
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Der Vollständigkeit halber sei insoweit noch darauf hingewiesen,
daß das Rückzugseil 10 auf der Strecke zwischen dem freien Ende des Auslegers 6
und der Rückzugseiltrommel 100 durch zwei Rollen 110 und 120 niedergehalten und
geführt wird. Diese beiden Rollen 110 und 120 erhalten ihre eigentliche Bedeutung
erst - im Zusammenhang mit den erfindungsgemäß vorgesehenen Spannmitteln.
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Der Kern der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, daß in dem
zwischen den Rollen 110 und 120 liegenden Seilweg Spannmittel vorgesehen sind. Diese
wirken derart auf dieses Seilstück ein, daß eine die am Schrappkübel angreifende
Zugkraft entlastende Kompensationskraft entsteht. Wird also beim praktischen Betrieb
der Schrappkübel 8 in das Haufwerk des Schüttguts hineingezogen, so wird bei Ansteigen
der Zugkraft über eine gewisse Größe hinaus das Rückzugseil 10 zwischen den Rollen
110, 120 so gespannt, daß der Schrappkübel 8 gegen die Zugkraft gezogen wird. Damit
entsteht eine resultierende Kompensationskraft im Sinne einer Verkürzung
des
Seildreiecks unterhalb des Auslegers 6; der Schrappkübel 8 wird damit- d.h.durch
das Spannen der Seile - aus dem Haufwerk des Schüttgutes im Sinne einer Verringerung
der Zugkraft herausgehoben.
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Bezugnehmend auf Fig. 2 und die hier gezeigte konstruktive Ausführung
basieren die genannten Spannmittel auf einer Wippe, die aus einem am Ausleger 6
in einem Punkt 20 schwenkbar gelagerten zweiarmigen Gestänge besteht. Ein Arm 21
dieses Gestänges ist mit einem zusätzlichen Trieb 22 gekoppelt; der zweite Arm 23
trägt an seinem freien Ende eine Spannrolle 24.
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Die Darstellung nach Fig. 2 entspricht der normalen, bekannten Arbeitsweise.
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Der Schrappkübel 8 wird mit einer Zugkraft Z über das Schüttgut gezogen.
Mit komplementärer Wickelrichtung wird dem auf die Zugseiltrommel 90 aufgewickelten
Zugseil 9 entsprechend die gleiche Seillänge an Rückzugseil 10 von der Rückzug-Seiltrommel
100 , über die beiden Rollen 110, 120 und über eine Umlenkrolle am freien Ende des
Auslegers 6 nachgegeben. Die Zugkraft Z wird alleine von der Zugseiltrommel 90 aufgebracht;
die Rückzug-Seiltrommel 100 gibt im gleichen Umfang Rückzugseil 10 ab.
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Die Erfindung setzt nun da ein, wo der Schrappkübel 8 zu tief ins
Haufwerk hineingezogen wird bzw. würde. Über steigt die Zugkraft Z einen vorgegebenen
Sollwert (Grenzwert), so wird die genannte Wippe aktiviert. Dies
geschieht
dadurch, daß der zusätzliche Trieb 22 derart in das Gesamtsystem eingekoppelt wird,
daß der eine Arm 21 des Gestänges in Richtung (Pfeil X) zusätzlichen Trieb 22 gezogen
wird. Damit wird das Gestänge als Ganzes um den Punkt 20 am Ausleger 6 geschwenkt
(Pfeil Y). Die Spannrolle 24 wird somit in den Seilweg des Rückzugseils 10 zwischen
den Rollen 110 und 120 bewegt und spannt in diesem Bereich das Rückzugseil 10.
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Zugseiltrommel 90 und Rückzugseiltrommel 100 sind formschlüssig miteinander
gekoppelt , so daß von letzterer nicht mehr Rückzugseil 10 abgegeben wird, als von
der Zugseiltrommel 90 aufgewickelt, also verbraucht wird . An der Rückseite des
Schrappkübels 8 kommt eine Gegenkraft G zur Wirkung. Zugkraft Z und Gegenkraft G
bilden vektoriell betrachtet einen stumpfen Winkel. Damit ergibt sich eine resultierende
Kompensationskraft K , die derart auf den Schrappkübel 8 wirkt, daß er aus dem Haufwerk
herausgeführt wird.
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Anhand von Fig.3 sind die erfindungsgemäß vorgesehenen Spannmittel
in einem Funktionszustand dargestellt, in dem der Seilweg zwischen Rückzug-Seiltrommel
100 und Umlenkrolle am freien Ende des Auslegers 6 maximal ist.
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Das genannte zweiarmige Gestänge ist in Pfeilrichtung Y um den maximal
möglichen, durch einen Endschalter 25 begrenzten Winkel geschwenkt. Diese Stellung
des Gestänges bleibt gegebenenfalls erhalten, bis der Schrappkübel bei gespannten
Seilen zum Ende des Auslegers 6 zurückgekehrt ist und hier einen zweiten Endschalter
26 betätigt.
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Erst jetzt kehrt das Gestänge in seine Ausgangsstellung (vgl.Fig.2
) zurück.
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Bezugnehmend auf die in Fig.2 und Fig.3 dargestellten Ausführungsformen
der Spannmittel wird darauf hingewiesen,
daß diese selbstverständlich
auch anderweitig verifiziert werden können. Worauf es letztlich ankommt, und dies
ist der Kern der vorliegenden Erfindung, ist die Tatsache, daß ein Spannelement
(hier die Spannrolle 24) dann den Seilweg des Rückzugseils 10 verändert, wenn von
der Zugseiltrommel 90 eine unzulässig hohe Zugkraft Z aufgebracht werden müßte.
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Konstruktiv gesehen sind bezüglich der Bewegung des Spannelements
an sich alle bekannten Stellantriebe denkbar.
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Bezugnehmend auf Fig.3 soll noch folgendes angemerkt werden. Grundsätzlich
sind die erfindungsgemäß vorgesehenen Spannmittel so gelagert und steuerbar, daß
vom Fußpunkt (Stellung I in Fig. 1) des Schüttgutlagers aus eine Überwachung der
Zugkraft am Schrappkübel im oben genannten Sinne durchgeführt wird. Aufgrund praktischer
Erfahrungen weiß man jedoch, daß der Schrappkübel sich bevorzugt erst im oberen
Bereich des Haufwerks zu tief in das Schüttgut"einfrißt". Dies bedeutet, daß im
Seilweg des Zugseils 9 ein Vorendschalter 27 vorgesehen werden kann, der den zusätzlichen
Trieb 22 für die Spannmittel freigibt. Über einen weiteren Schrappen-Ende-Schalter
28 wird darüberhinaus der Schrappweg des Schrappkübels 8 als solcher beendet.
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Fig. 4 zeigt das komplette Getriebe für Zugseil- und Rückzugseiltrommel
einschließlich des erfindungsgemäß vorgesehenen zusätzlichen Triebes. Die Ausgangskonfiguration
ist so, daß Zugseiltrommel 90 und Rückzug-Seiltrommel 100 starr gekoppelt sind und
über einen reversierenden Motor 95 angetrieben werden.
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Der zur Betätigung der Spannmittel vorgesehene(zusätzliche
)
Trieb ist Teil eines-Planetengetriebes 200 das wie folgt realisiert ist.
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Der Motor 95 treibt das Planetengetriebe 200 über ein Sonnenrad 201
an. Die Planetenräder 202 sind kraftschlüssig mit den Seiltrommeln 90 und 100 verbunden.
Der Sonnenkranz 203 ist drehbar gelagert und durch eine Bremse 204 blockierbar.
Kraftschlüssig mit dem Sonnenkranz 203 ist der zusätzliche Trieb , beispielsweise
in Gestalt einer Seiltrommel oder auch in Gestalt eines Kettenrades 205 verbunden.
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Die Seiltrommeln 90 und 100 können, wie an sich bekannt, ebenfalls
durch eine Bremse blockiert werden.
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Das genannte Planetengetriebe 200 wird nun wie folgt in Funktion gebracht:
Die Schrappwege für das Schrappen seien durch die Endschalter 28 und durch den Vorendschalter
27 in Schrapprichtung und für den Rückzug durch den Endschalter 26 limitiert. Wird
nun der Schrappkübel 8 durch das Material nach oben bewegt und der Vorendschalter
27 betätigt, so wird damit die Bremse 204 am zusätzlichen Trieb geöffnet. Durch
das Öffnen dieser Bremse 204 stellt sich entsprechend der Über setzung im Planetengetriebe
200 , welche für die Funktion sehr maßgebend ist, eine Differentialwirkung zwischen
der Zugkraft Z am Schrappkübel 8 und der im Ausleger 6 eingebauten Wippe mit der
Spannrolle 24 ein. Ist somit die Kraft für das Aufwärtsbewegen des Schrappkübels
8 relativ gering, so bleibt die Wippe in der unteren Stellung (wie in Fig.2 dargestellt);
vergrößert sich die Kraft, wie z.B. dann, wenn der Schrappkübel 8 in ein Haufwerk
fährt, so wird die Wippe mit
der Umlenkrolle 24 über den zusätzlichen
Trieb nach oben bewegt und das Rückzugseil 10 bei gleichzeitiger Vorwärtsbewegung
gespannt. Das Spannen des Rückzugseiles 10 bewirkt ein gleichzeitiges Ausheben des
Schrappkübels 8 und damit eine Verringerung seines Füllgrades-Damit wird der Gleichgewichtszustand
zwischen beiden Seiltrommeln 90 und 100 , sowie dem zusätzlichen Trieb wieder hergestellt.
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Dies bedeutet letztlich, daß der Schrappkübel 8 gegebenenfalls über
das Haufwerk gleitet und damit nichtwie bei Schrappvorrichtungen üblich -voll in
das Haufwerk gezogen wird. Beim Erreichen der oberen Endschalterstellung des Schrappkübels
8 wird gleichzeitig der Endschalter 28 betätigt. Diese Funktion setzt die Bremse
91 an der Zugseiltrommel 90 in Tätigkeit, wonach die Vorwärtsbewegung des Schrappkübels
8 unterbunden wird und die Wippe mit der Spannrolle 24 über den zusätzlichen Trieb
so lange gespannt wird, bis sämtliche überflüssige Seillängen aufgebraucht und der
Schrappkübel 8 in das Seileck gespannt wird. Nach Erreichen dieses Zustandes wird
der Endschalter 25 betätigt und der Motor 95 reversiert; der Schrappkübel 8 wird
bei gespannten Seilen zum Auslegerende bewegt. Hier angekommen bewirkt der Endschalter
26 die Bremsung der Seiltrommel 90 und 100 und das Lösen der Bremse 204 am zusätzlichen
Trieb . Damit geht die Wippe in ihre Ausgangsstellung zurück und der Schrappkübel
8 wird zum Erdboden abgesenkt.
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Die Wirkungsweise des Planetengetriebes 200 soll nochmals mit anderen
Worten erläutert werden. Die Bremse 204 sei geöffnet. Über die Antriebswelle des
Motors 95 wird das Sonnenrad 201 angetrieben, das seinerseits über die
Planetenräder
202 die Trommelwelle für Zug- und Rückzug-Seiltrommel 90 bzw. 100 antreibt. Je nach
Übersetzung im Planetengetriebe 200 stellt sich am Sonnenkranz 203 eine bestimmte
Reaktionskraft ein. Würde beispielsweise der Schrappkübel so tief ins Haufwerk gezogen,
daß die Zug- und Rückzug-Seiltrommel 90 bzw.
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100 zum Stillstand kämen, so blieben die Achsen der Planetenräder
202 - räumlich gesehen - stehen. Das Sonnenrad 201 wird aber weiter angetrieben,
was letztlich dazu führen würde, daß die vom Motor 95 abgegebene Kraft nur mehr
vom Sonnenkranz 203 abgegeben wird - damit werden schließlich die Spannmittel aktiviert.
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Die in Fig. 4 dargestellte Getriebeeinheit ist vom Aufbau her nur
für den sogenannten Automatikbetrieb gedacht.
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Für den Fall, daß auch an eine manuelle Handhabung bzw.
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einen wahlweise automatischen und manuellen Betrieb der erfindungsgemäßen
Seilschrappervorrichtung gedacht ist, sind entsprechende Vorkehrungen zu treffen.
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Fig. 5 zeigt die für den manuellen Handbetrieb anwendbare Getriebeeinheit,
die in diesem Fall über einen nicht reversierenden Motor angetrieben wird.
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Der Grundaufbau dieser Getriebeeinheit ist der gleiche wie der nach
Fig. 4. Der Motor 95 treibt über ein Planetengetriebe 200 ein zusätzliches Getriebe
205 und die Zug- und die Rückzug-Seiltrommel 90 bzw. 100 an. Zusätzlich zu dieser
Ausgangskonzeption ist nun folgendes vorgesehen.
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Vor dem Planetengetriebe 200 ist eine Kupplung 301 mit einem Kettentrieb
302 zu einem Vorgelege 303 vorgesehen. Von hier wird ein weiterer Kettentrieb 304
zu
den Seiltrommeln 90 und 100 mit je einer Kupplung 305, 306 hergestellt.
Der Motorantrieb ist dann kraftschlüssig über diese Transmission mit den Seiltrommeln
koppelbar. Entsprechend dem Arbeitsspiel werden sie manuell auf-bzw. abgekoppelt.
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Alles in allem wird hier eine Erfindung offenbart, die im Hinblick
auf die Funktionssicherheit und die Funktionsbereitschaft einer gattungsgemäßen
Seilschrappervorrichtung hervorragende Eigenschaften zeitigt.
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