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Sicherheitsvorrichtung für Fördermaschinen. Bei Fördermaschinen, Aüfzügen
' u. dgl. kann man die Fördergeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Stellung des
Fördergeräts im Schacht selbsttätig beeinflussen. Es geschieht dies in bekannter
Weise, z. B. dadurch, daß vom Teufenzeiger oder dessen Antrieb Gestänge, Kurvenscheiben
o. dgl. in Beweaung gesetzt werden, die das Auslegen des Steuerhebels beim Anlassen
begrenzen, uncl die ihn zwecks Stillsetzers des Fördergerätes in seine Nullage wieder
zurückschieben. Diese Abhängigkeit zwischen der Stellung der Steuervorrichtung und
der Fördergeschwindigkeit ist praktisch genügend genau bei Maschinen vorhanden,
die in Leonard-Sch,altung gesteuert werden. Bei anderen Antrieben jedoch, besonders
mittels Drehstrominduktionsmotoren, Kollektormotoren mit Seriencharakteristik usw.,
ist jedoch die F ördergeschwinidigkeit außer von der Steuerhebelstellung noch von
der Größe und dem Sinne der Belastung abhängig. Will man solche Maschinen beispielsweise
elektrisch bremsen, so muß der Steuerhebel sogar über seine Nullstellung hinaus
zurückgeschoben werden. Mit den bekannten Sicherheitsvorrichtungen, die den beabsichtigten
Geschwindigkeitsverlauf insoweit erzwingen, daß falsche Handhabungen der Steuerung,
wie Anfahren in falscher Richtung, zu schnelles Anfahren. und zu spätes Stillsetzer,
verhindert werden, kann man in derartigen Fällen nicht zum Ziele gelangen. Es kann
sogar bei gewissen Belastungsfällen durch derartige Sicherheitsvorrichtungen eine
Gefährdung des Betriebes herbeigeführt werden. Man beschränkt sich deshalb bei der
derartigen Anlage im allgemeinen darauf, eine Überschreitung der höchst zulässigen
Geschwindigkeit und eiln Überfahren der Endstellung durG, Sicherheitsbremsen und
Unterbrechung d@ Statorstromkreises zu verhindern.
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Durch die Sicherheitsvorrichtung nach dem Erfindung ist es möglich
auch bei Fördermaschinenantrieben mit Drehstrommötoren usw. die gleiche Betriebssicherheit
zu erreieb@en wie bei L eonard-Anlagen. Bei der neuen Anordnung wird der Steuerhebel
bzw. die Steuervorrichtung nicht unmittelbar durch die tatsächliche Geschwindigkeit
des Fördergerätes - im folgenden Istgeschwindigkeit genannt, und der jeweils zulässigen
Geschwindigkeit - in folgendem Sollgeschwindigkeit genannt - beeinflußt. Auch steht
er nicht in kontinuierlichem Zusammenhang oder zwangläufigem Eingriff mit jener
Vorrichtung, die das Erreichen der Sollgeschwindigkeit herbeiführen und deren Überschreiten
verhindern soll, wodurch Pendelungen unvermeidlich sind. - Auch sind keine Begrenzungen-
der einzelnen Lagen des Steuerhebels vorhanden, die in keinem Falle ein schnelleres
oder stärkeres Auslegen des Steuerhebels gestatten. Bei der Anordnung nach der Erfindung
bewahrt vielmehr der Steuerhebel oder die Steuervorrichtung seine vollständige Manöverierfreiheit.
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Gemäß der Erfindung ist eine von Ist- und Sollgeschwindigkeit des
Fördergerätes bzw. derFördermaschnne abhängigeÜberwachungseinrichtung vorgesehen,
bei welcher die Sollals auch die Istgeschwindigkeit durch mechanische oder elektrische,
augenblicklich wirkende
Mittel während der Fahrt dargestellt sind:.
Bei Überschreiten der Sollgeschwindigkeit wird die sonst frei einstellbare Steuervorrichtung
selbst (der Steuerhebel) zwangläufig zurückgeführt. Bekannten, mit mechanischen
Regulatoren gewöhnlicher Art arbeitenden Rückführvorrichtungen gegenüber wird hierdurch
der Vorteil erzielt, daß der Unempfindlichkeitsgrad des Regulators unberücksichtigt
bleiben kann und. hierdurch das Überschreiten der Sollgeschwindigkeit um oft erhebliche
Beträge verhindert wird. Durch die unmittelbare Einwirkung der Sicherheitsvorrichtung
auf den Steuerhebel selbst wird ferner in vorteilhafter Weise dem Maschinisten die
Herrschaft über die Maschine in dem Belange genommen, daß er nach Eingreifen der
Sicherheitsvorrichtung keinesfalls mehr Schaltungen vornehmen kann, welche die Maschine
oder das Netz gefährden könnten. Ferner wird hierdurch eine übersichtliche Gesa:mtanrdnung
geschaffen. Schließlich wird nach Aufhören des Eingriffs der Sicherheitsvorrichtung
es dem :Maschinisten ermöglicht, sofort wieder etwa notwendige und zulässige -röBere
Geschwindigkeiten zu erreichen.
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Im einzelnen kann die Überwachungsein, richtung beispielsweise durch
eine Kupplung 3en Steuerhebel mit einer Rückstellung verbinden. Ist die Sollgeschwindigkeit
durch das Fördergerät erreicht, d. h. ist das Fördergerät auf die Sollgeschwindigkeit
zurückgeführt, so wird die Einflußnahmo der Überwachungseinrichtung auf .die Steuervorrichtung
selbsttätig wieder behoben, und die Steuervorrichtung erhält ihre freie Manöverierfähigkeit
wieder. Durch die Überwachungsei i ichtumb wird schließlich auch das Auslegen dies
Steuerhebels nach einer falschen Seite verhindert.
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Die Zeichnung zeigt einige Anxsführungsbeispiele der Erfindung.
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Fig. t zeigt eine Überwachungseinrichtung, die rein elektrisch wirkt.
Zwei Magnetspulen o, p wirken auf die Zunge s eines Differentialrelais ein.
Der eine Magnet o wird in Abhängigkeit von der Istgeischwindigkeit, der andere Magnet
p in Abhängigkeit von der Sollgeschwindigkeit erregt. Das erstere geschieht durch
eine Dynamo q, die über ein gegebenenfalls auswechselbares Zwischengelege v von
der Fördermaschine angetrieben wird. Die an den Magneten o durch die Dynamo q angelegte
Spannung ist daher der Istgeschwindigkeit proportional und damit auch die Erregung
dieses Magneten. Die Spule p ist über einen Regelwiderstand an die Sammelmaschine
t angeschlossen. Dieser Regelwidersta-nd' r wird durch ein Kurvenstück
a
verstellt, das wiederum von der Fördermaschine in der einen oder anderen
Richtung auf beliebige Weise verschoben wird. Die Begrenzungsfläche des Kurvenstückes
a ist so bemessen, daß es bei jeder Stellung des Fördergerätes im Schacht den, Widerstand
r so einstellt, daß die Erregung des Magneten der Sollgeschwindigkeit entspricht.
Es ist aus der Zeichnung ohne weiteres ersichtlich, daß bei entsprechender Abgleichumg
der Erregungen (A. W.) der beiden Magneten o, p die Zunge s so lange nicht
bei s, Kontakt machen wird, als die Zugkraft des Magneten-p die des Magneten o überwiegt.
Dies wird so lange der Fall sein, als die Sollgeschwindigkeit durch die Istgeschwindigkeit
nicht überschritten wird. Wächst die Istgeschwindigkeit jedoch über die Sollgeschwindigkeit
hinaus an, so macht die Zunge s bei s, Kontakt, und eine Spule aa. wird erregt.
Diese wirft ein Schütz s. ein, und ein: als Rückstellvorrichtung wirkender Anker
a1 eines Motors erhält Strom. Dieser Anker ist mit dem Steuerhebel l oder der Steuervorrichtung
dauernd in Verbindung. Solange er stromlos ist - und dies ist immer der Fall, wenn
die Sollgeschwindigkeit nicht durch die Istgeschwindigkeit überschritten wird -,
hindert er in keiner Weise" die freie Handhabung der Steuervorrichtung. Ist aber
die Sollgeschwindigkeit durch die Istgeschwindigkeit überschritten, so hindert er
nicht nur die weitere Auslegung der Steuervorrichtung im Sinne einer Vergrößerung
der Istgeschwindigkeit, sondern er verstellt die Steuervorrichtung derart, daß eine
geringe Istgeschwindigkeit eingestellt wird, die schließlich der Sollgeschwindigkeit
entspricht. Ist das letztere eingetreten, so wird der Kontakt bei s, wieder unterbrochen,
das Schütz s, fällt ab, der Motoranker a, wird stromlos, und die Steuervorrichtung
l erhält ihre freie Manöverierfähigkeit wieder.
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Damit die Steuervorrichtung stets in solchem Sinne verstellt wird,
daß die Istg:eschwindigkeit bei Eingreifen der Rückführvorrichtung herabgesetzt
wird, ist es notwendig, den Motoranker gleichzeitig mit der Umkehr der Umlaufsrichtung
der Fördermaschine umzusteuern bzw. dessen Polarität zu wechseln. Es geschieht dies
bei dem Beispiel vorteilhaft selbsttätig durch den Umschalter w. Ebenso muß auch
bei Umkehr der Umlaufsrichtung der Fördermaschine die Polarität der Dynamo q gewechselt
werden, damit der Magnet o stets in gleichem Sinne erregt wird. Im Beispiel geschieht
dies vorteilhaft durch Umschalten, der Feldwicklung der Dynamo selbsttätig durch
den Umschalter vl. Auch hier kann: man durch Änderung des Übersetzungsverhältnisses
durch das Zwi: schengelege v zwischen Dynamo und Fördermaschine d!ie Sicherheitsvorrichtung
für verschiedene Sollgeschwindigkeiten brauchbar
machen. Weitere
Änderungen der überwachungseinrichtung sind nicht notwendig.
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In Fig. 2 ist ein Beispiel dargestellt, dessen Überwachungseinrichtung
durch ein rein elektrisches Differentialrelais und einen Fliehkraftregler gebildet
wird. Der Fliehkraftregler e wird durch einen Motor in, angetrieben. In dessen Stromkreis
ist eine Dynamo d, eingeschaltet, die über ein auswechselbares Zwischengelege v
von der Fördermaschine angetrieben wird. Sie ist fremd erregt, und ihre Spainnung
ist daher der Istgeschwindigkeit proportional. Das Beispiel geht von edier Annahme
aus, daß am Orte der Förderung Gleichstrom nicht vorhanden sei. Es wird daher der
Stromkreis der Maschine in, und d, durch eine Dynamo d. gespeist, die von einem
Drehstrommotor ia, angetrieben wird. d, ist eine Erregermaschine, die außer den
Fremderregungen der Maschinen na" d, und d. auch noch den Stromkreis einer Elektromagnetkupplung
k, speist. Der letztere ist bei i, unterbrochen und kann dort durch den Stellhebel
f des Fliehkraftreglers überbrückt werden. In den Erregerstromkreis der Dynamo d2
ist ein Widerstand r geschaltet. Dessen Größe wird durch einen Kurvenschub a in
Abhängigkeit voll der Sollgeschwindigkeit geregelt. Der Kurvenschub a wird von der
Fördermaschine oder dem Fördergerät verschoben. Er kann selbstverständlich hier
wie an allen anderen Beispielen durch eine Kurvenscheibe o. digl. ersetzt werden.
Der Anker der Dynamo d: wird durch den Induktionsmotor ia, konstant angetrieben.
Die Spannung der Dynamo d2 ist daher der Sollgeschwindigkeit proportional. Ihr entgegengeschaltet
ist die Spannung der Dynamo d,. Ist die Differenz der beiden Spannungen konstant
oder wird diese Differenz nicht über einen bestimmten Wert verringert, so wird eine
Sollgeschwindigkeit für das Fördergerät eingehalten bzw. nicht überschritten. Der
Anker des fremd erregten Motors va, erhält daher eine Spannung, die einen bestimmten
Wert so lange nicht unterschreitet, als die Sollgeschwindigkeit nicht überschritten
wird. Der Fliehkraftregler e wird daher so lange eine bestimmte höchste Tourenzahl
nicht unterschreiten, als auch die Sollgeschwindigkeit durch die Istgeschwindigkeit
nicht überschritten wird. Der Stellhebel f muß in diesem Falle einarmig ausgebildet
sein und wird dann den Kontakt bei i, überbrücken, wenn der Fliehkraftregler abfällt.
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Es ist aber auch möglich, die Spannung der Dynamomaschine d, und rl,
hintereinander zu schalten. In diesem Falle - dem die gezeichnete Anordnung des
Fliehkraftreglers entspricht - muß die Spannung bzw. das Feld der Dynamo dz so geregelt
werden, daß sie zu Beginn der Förderung ihr Maximum und bei voller Fahrt ihr Minimum
erreicht. Sie ist daher umgekehrt proportional der Sollgeschwindigkeit. Die Spannung
der Dynamo dl ist nach wie vor der Istgeschwindigkeit proportional. Bei steter Übereinstimmung
von Soll- und Istgeschwindigkeit wird daher die Summe der Spannungen der Dynamomaschine@n
d, und d2 konstant sein. Dieser Spannungswert wird unterschritten, wenn die I.stgeschwindigkeit
unterhalb der Sollgeschwindigkeit verbleibt. In diesem Falle wird durch die Überwachungseinrichtung
nichts an der Stellung der Steuervorrichtung geändert. Die erwähnte konstante Summe
der beiden Spannungen wird aber erhöht, wenn die Istgeschwindigkeit die Sollgeschwindigkeit
überschreitet. Der Motoranker in, erhält dann höhere Spannung und beschleunigt den
Fliehkraftregler e. Dessen Muffe steigt an, und der Doppelhebel f macht bei
i, Kontakt. Der Stromkreis dien Elektromagnetkupplung k, wird dadurch geschlossen.
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Nach Einrücken der Kupplung k, wird, diel Steuervorrichtung l mit
einer Rückführvor-( richtung, beispielsweise einem umlaufenden Motor, verbunden.
Dieser greift an derl Welle in an und verstellt die Steuervorrich-' tung derart,
daß die Fördermaschine eine geringere Geschwindigkeit annimmt. Stimmt' schließlich
die Istges.chwindigkeit mit der Sollgeschwindigkeit wieder überein, so ist der Fliehkraftregler
e so weit abgefallen, daß der; Kontakt bei i, unterbrochen ist. i An den Hebel
f ist ein Lenker 1, angelenkt, der mit einem Schlitzauge am Stellhebel
eines Steuerorgans u, angreift. Schwankungen des Hebels f in geringem Maße werden
wegen des Schlitzauges auf dieses Steuerorgan nicht einwirken. Bei größeren; Schwankungen
wird der Stellhebel verdreht und durch das Organ et, eine Bremse zum Fallen gebracht.
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Die letztbeschriebene Ausführungsform weist den großen Vorteil auf,
daß der Fliellkraftregler e, falls er statisch gewählt ist, im Bereiche seiner größten
Empfindlichkeit arbeiten kann. Er wird stets mit gleicher Geschwindigkeit .angetrieben
und braucht nur auf geringe Erhöhungen oder Erniedrigungen dieser konstanten Tourenzahl
anzusprechen. Seine Empfindlichkeit kann daher sehr groß gewählt werden, und er
braucht insbesondere nicht in niedrigen Tourenbereichen zu schalten, in denen seine
Empfindlichkeit geringer ist. Es findet daher tatsächlich ein augenblickliches Schalten
statt.
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Dass Beispiel der Fig. _ kann in vielfacher Weise abgeändert werden.
So gelangt die Maschine d, in Fortfall, wenn Gleichstrom konstanter Spannung an
der Arbeitsstelle vorhanden ist. Die Dynamomaschine dz kann an
Stelle
der Felderregung im Ankerstromkreis geregelt werden. Der Motoranker m; kann auch
an konstante Spannung gelegt sein und an Stelle dessen seine Erregerwicklung in
dem Stromkreis der Dynamomaschinen d, und d. liegen. Die Elektromagneikupplung k,
kann auch mittelbar durch ein Relais gesteuert werden. Der Fliehkraftregler e kann
auch labil sein, so daß er bei Überschreitung einer vorbestimmten Tourenzahl plötzlich
anspricht u. a. m.
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Das Feld der Dynamomaschine dl inuß auch in diesem Beispiel umschaltbar
sein. Die Umschaltung geschieht zweckmäßig selbsttätig bei Umkehr der Umlauf srichtung
der Fördermaschine.
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Bei sämtlichen Beispielen muß die Rückführvorrichtung .umgesteuert
werden bei Umkehr derUmlaufsrichtung derSteuermaschine, falls ein Umkehranlasser
als Steuervorrichtung l verwendet wird. Es ist auch möglich, jdie Überwachungseinrichtung
so einzurichten, daß sie erst bei Überschreitungen der Sollge,schivind'igkeit um
vorbestimmbare Maße eingreift. Es wird dadurch bezweckt, Pendelengen im Betrieb
möglichst hintanzuhalten. In bekannter Weise kann auch der Kurvenschub a für Hin-
und Rücklauf verschieden gewählt wenden, wenn verschiedene Geschwindigkeitsverhältnisse
für diese Fahrten erwünscht sind. Die Umsteuerung der Rückführvorrichtungen bei
Verwendung von Umkehranlassern o. dgl. wird zweckmäßig ebenfalls selbsttätig durch
den Anlasser oder die Fördermaschine bewirkt werden.
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Die beschriebene Sicherheitsvorrichtung kann auch sinngemäß bei Dampffördermaschinen
Anweindung finden. Selbstverständlich ist es auch in allen Fällen möglich, an Stelle
mit Arbeitsstrom mit Ruhestrom zu arbeiten.