DE3425350C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zur berüh­ rungslosen Temperaturüberwachung von zueinander relativ beweglichen Maschinenteilen des untertägigen Grubenbetriebs gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der Überwachung der Erwärmung von rotierenden oder sich translatorisch bewegenden Maschinenteilen im Untertagebetrieb ist neben dem Schutz der Maschinen vor Überhitzung die ther­ mische Überwachung für die allgemeine Sicherheit unerläßlich. Sie ist insbesondere dort erforderlich, wo Reibungswiderstän­ de erzeugt werden. Dies ist z. B. bei Bremsen und Kupplungen der Fall. Reibungswiderstände entstehen aber auch an den Trommeln von Seilbahnmaschinen und Winden.

Eine bekannte Methode zur Temperaturüberwachung verwendet zur Messung Infrarotstrahlen. Dieses Verfahren ist aber besonders bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen um ca. 100°C aufwendig und hinsichtlich des einzusetzenden Geräte­ volumens sehr groß. Ein Einsatz ist aufgrund der beengten Raumverhältnisse Untertage deshalb nicht überall möglich. Der notwendige Einbauraum wird aber noch größer, wenn, wie dies im untertägigen Grubenbetrieb aus Sicherheitsgründen erforderlich ist, Eigensicherheit vorgeschrieben wird. Auch kann bei einer Verschmutzung der Geberoptik eine Übertempera­ tur nicht mehr sicher erkannt werden. Es besteht die Gefahr, daß die Funktionsfähigkeit der zu überwachenden Maschine beeinträchtigt wird. Aus diesem Grunde wird in den meisten Fällen eine zusätzliche Referenzanordnung vorgesehen. Dies erhöht zwar noch den Aufwand, ohne aber die gewünschte siche­ re Funktion wirklich zu gewährleisten. Bei gleichzeitiger Verschmutzung beider Optiken kann keine Fehlermeldung mehr erfolgen. Eine periodische Reinigung der Optiken ist deshalb unerläßlich. Ein Einsatz im untertägigen Grubenbetrieb ist deshalb unter wirtschaftlich und technisch vertretbaren Aspekten nicht zu realisieren.

Ein weiteres bekanntes Meßverfahren beruht auf der Ermitt­ lung des Curiepunkts. Hier wird die Eigenschaft genutzt, daß bestimmte Metallegierungen in Abhängigkeit von der Tem­ peratur relativ plötzlich ihr magnetisches Verhalten verän­ dern. Folglich wird der magnetische Zustand eines derartigen Gebers überwacht und zur Temperaturermittlung herangezogen. In Fachkreisen gilt dieses Verfahren aber als nicht besonders zuverlässig. Auch sind die notwendigen Meßverstärker, insbe­ sondere in eigensicherer Ausführung, vergleichsweise aufwen­ dig und kostenträchtig. Dies trifft darüberhinaus auch auf den übrigen elektronischen Teil einer solchen Meßeinrichtung zu.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung zur berührungslosen Überwachung der Temperatur von zueinander relativ beweglichen Maschinenteilen des unter­ tägigen Grubenbetriebs zu schaffen, die einfach aufgebaut sowie betriebssicher ist und welche sich im wesentlichen aus bewährten sowie robusten, handelsüblichen Bauelementen zusammensetzt.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merk­ malen.

Temperaturänderungen des beweglichen Maschinenteils, z. B. einer Bremse, einer Kupplung oder einer Trommel einer Seil­ bahnmaschine, führen automatisch zu einer Lageveränderung der dem Dehnungselement zugeordneten Schaltfahne relativ zum sensitiven Abstandsbereich des Näherungsschalters mit dem Ergebnis, daß bei Überschreiten eines eingestellten Grenzwerts die betreffende Maschine sofort stillgesetzt wird bzw. umgehend Maßnahmen zur Senkung der Betriebstempe­ ratur auf einen zulässigen Wert getroffen werden.

Die Bewegungsbahn der Schaltfahne verläuft aber so lange nicht durch den sensitiven Abstandsbereich des Näherungs­ schalters, wie sich die zu überwachende Temperatur noch unterhalb des eingestellten Grenzwerts befindet. Vom Nähe­ rungsschalter gehen damit auch keine Signale aus, die eine Zustandsänderung anzeigen. Derselbe Sachverhalt ist bei einer stillstehenden Maschine gegeben. Erst wenn die zuläs­ sige Temperaturgrenze überschritten wird und die Bewegungs­ bahn der Schaltfahne aufgrund des in Richtung zum Näherungs­ schalter sich ausdehnenden Expansionsglieds im sensitiven Abstandsbereich des Näherungsschalters verläuft, werden von Näherungsschalter Signale abgegeben, welche die thermi­ sche Überlastung anzeigen.

Das Dehnungselement kann sich beispielsweise im Bereich des Außenumfangs eines sich drehenden Maschinenteils befinden. Es kann durch einen auf Wärmezufuhr ansprechenden Fühler mit einer am Fühlerkolben befestigten Schaltfahne gebildet sein. Die Bewegungsbahn der Schaltfahne verläuft dann je nach Stellung des Fühlerkolbens und damit der Schaltfahne durch den sensitiven Abstandsbereich des Näherungsschalters oder außerhalb dieses Abstandsbereichs. Entsprechend sind auch die vom Näherungselement ausgehenden Impulse. Das Deh­ nungselement kann indessen auch einem sich translatorisch bewegenden Maschinenteil zugeordnet sein, während der berüh­ rungslose Näherungsschalter am ortsfesten Maschinenteil vorgesehen ist.

Bevorzugt ist das Dehnungselement als kompletter Bauteil handhabbar und montierfähig.

Der Dehnungsvorgang des Dehnungsmittels kann durch die ther­ mische Stoffausdehnung und/oder durch eine Veränderung des Aggregatzustands bei Wärmezufuhr erfolgen.

Die elastische Rückstellkraft ist nach Anspruch 2 zweckmäßig durch eine Schraubendruckfeder gebildet.

Durch die Kombination eines in Richtung zum Näherungsschal­ ter expandierenden Dehnungselements mit Schaltfahne und einem Näherungsschalter mit Auswertelektronik gemäß den Merkmalen des Anspruchs 3 ist eine besonders einfache und zuverlässige Einrichtung zur Temperaturüberwachung möglich. Jede Relativbewegung der Schaltfahne zum Näherungsschalter führt zu periodischen Signalen an der elektronischen Schal­ tung, welche die thermische Überlastung erkennt und geeigne­ te Meldungen bzw. Gegenmaßnahmen durchführt. Die elektroni­ sche Schaltung setzt beim Eintreffen oder beim Ausbleiben von Signalen aus dem Näherungsschalter bestimmte Steuerbe­ fehle auf mindestens eine Signalleitung. Die zweite Variante hat den zusätzlichen Vorteil, daß auch bei einem Geberaus­ fall eine Fehlererkennung erfolgt.

Um die Zustände "Stillstand", "Temperaturüberschreitung" und "Zulässiger Temperaturbereich" sicher unterscheiden zu können, sind in einigen Anwendungsfällen die Merkmale des Anspruchs 4 von Vorteil. Die Relativbewegung des beweglichen Maschinenteils wird in diesem Fall durch einen zweiten Nähe­ rungsschalter überwacht, der Impulse von einer am beweglichen Maschinenteil starr befestigten Schaltfahne erhält. Dabei kann die elektronische Schaltung so aufgebaut sein, daß sie darüber informiert ist, in welcher Winkelposition ein Signal des die Temperatur überwachenden Näherungsschalters erwartet werden kann.

Die mit einem weiteren Näherungsschalter zusammenwirkende Schaltfahne kann gemäß Anspruch 5 als Zahnsegment, insbeson­ dere Zahnkranz, eines sich drehenden Maschinenteils ausge­ bildet sein.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Mit 1 ist der rotierende Teil einer Trommel 2 einer im unter­ tägigen Grubenbetrieb eingesetzten Seilbahnmaschine bezeich­ net. 3 ist der ortsfeste Teil der Trommel 2.

In den Rotor 1 ist vom Außenumfang her eine Gewindebohrung 4 eingebracht. In die Gewindebohrung 4 ist ein Schraubstop­ fen 5 eingedreht, welcher ein bei Wärmezufuhr gegen eine elastische Rückstellkraft 6 expandierendes Dehnungselement 7 mit Schaltfahne 8 enthält.

Das Dehnungselement 7 umfaßt einen elastisch abgestützten Schaltkolben 9 mit Ringkragen 10, ein durch Dehnungswachs gebildetes Expansionsglied 11 und am freien Ende des Schalt­ kolbens 9 die Schaltfahne 8. Die elastische Rückstellkraft 6 für den Schaltkolben 9 ist durch eine Schraubendruckfeder gebildet.

Das Expansionsglied 11 ist auf der der Drehachse 12 des Trommelrotors 1 zugewendeten Seite des Ringkragens 10 ange­ ordnet. Mithin ist die Expansionsrichtung radial nach außen gegen die elastische Rückstellkraft der Schraubendruckfeder 6 gerichtet.

Am Umfang des Rotors 1 ist ferner ein Schaltkranz 13 mit starren Zähnen 14 angeordnet, dessen Funktion nachstehend noch näher erläutert ist.

Am Stator 3 der Trommel 2 ist ein an der Bewegungsbahn der Schaltfahne 8 des Rotors 1 liegender berührungsloser Nähe­ rungsschalter 15 mit sensitivem Abstandsbereich vorgesehen. Dieser Näherungsschalter 15 ist mit einer elektronischen Schaltung 16 verbunden, die über Signalleitungen 17 mit einer Warnvorrichtung oder direkt mit einer Schaltvorrich­ tung verbunden ist, welche die mit der Trommel 2 ausgerüste­ te Seilbahnmaschine stillsetzt.

Die elektronische Schaltung 16 ist außerdem mit einem am Stator 3 vorgesehenen weiteren Näherungsschalter 18 verbun­ den, in dessen sensitivem Abstandsbereich die am Rotor 1 befestigte Zahnkranz-Schaltfahne 13, 14 verläuft.

So lange sich die zu überwachende Temperatur des Rotors 1 im zulässigen Bereich bewegt, verläuft die Bewegungsbahn der Schaltfahne 8 nicht durch den sensitiven Abstandsbereich des Näherungsschalters 15. Folglich gelangen auch keine Signale auf die Auswertelektronik 16. Die elektronische Schaltung 16 kann auch keine Steuerbefehle auf die Signal­ leitung 17 absetzen.

Erst bei Überschreitung der zulässigen Temperatur verändert sich die Lage des Schaltkolbens 9 radial nach außen, so daß die Schaltfahne 8 bei Rotation in den sensitiven Abstandsbe­ reich des Näherungsschalters 15 eintritt. Nunmehr gelangen je Umdrehung periodische Signale auf die elektronische Schal­ tung 16, welche die thermische Überlastung des Rotors 1 erkennt und über die Signalleitung 17 geeignete Meldungen bzw. Maßnahmen durchführt.

Auch bei einer stillstehenden Seilbahnmaschine können keine Signale zur Auswertelektronik 16 gelangen. Um die Zustände "Stillstand", "Temperaturüberschreitung" und "Zulässiger Temperaturbereich" sicher unterscheiden zu können, wird die Drehbewegung des Rotors 1 durch den zweiten Näherungsschal­ ter 18 überwacht, der Impulse von den starren Zähnen 14 des Schaltkranzes 13 empfängt und Signale der elektronischen Schaltung 16 zuleitet. Die elektronische Schaltung 16 kann dabei so aufgebaut sein, daß sie genau darüber informiert ist, in welcher Winkelposition ein Signal des die Temperatur überwachenden Näherungsschalters 15 zu erwarten ist.

Bezugszeichenaufstellung

 1 Trommelrotor
 2 Trommel
 3 Trommelstator
 4 Gewindebohrung in 1
 5 Schraubstopfen
 6 Rückstellfeder
 7 Dehnungselement
 8 Schaltfahne
 9 Schaltkolben
10 Ringkragen
11 Expansionsglied
12 Drehachse von 1
13 Schaltkranz
14 Zähne von 13
15 Näherungsschalter
16 elektronische Schaltung
17 Signalleitungen
18 Näherungsschalter

Claims (5)

1. Vorrichtung zur berührungslosen Überwachung der Tempera­ tur von zueinander relativ beweglichen Maschinenteilen des untertägigen Grubenbetriebs, von denen ein Maschinenteil ortsfest angeordnet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Randbereich des beweglichen Ma­ schinenteils (1) ein bei Wärmezufuhr gegen eine elastische Rückstellkraft (6) expandierendes Dehnungselement (7) mit Schaltfahne (8) und am ortsfesten Maschinenteil (3) ein an der Bewegungsbahn der Schaltfahne (8) liegender, berüh­ rungsloser Näherungsschalter (15) mit sensitivem Abstandsbe­ reich vorgesehen ist, wobei das Dehnungselement (7) einen elastisch abgestützten Schaltkolben (9) mit Ringkragen (10), ein durch Dehnungswachs gebildetes Expansionsglied (11) und am freien Ende des Schaltkolbens (9) die Schaltfahne (8) umfaßt, und daß das Dehnungswachs (11) auf der vom Nähe­ rungsschalter (15) abgewandten Seite des Ringkragens (10) angeordnet ist, während die Rückstellkraft (6) auf der ande­ ren Seite des Ringkragens (10) angreift.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elastische Rückstellkraft durch eine Schraubendruckfeder (6) gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Näherungsschalter (15) mit einer elektronischen Schaltung (16) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elektronische Schaltung (16) mit mindestens einem am ortsfesten Maschinenteil (3) vorgesehe­ nen weiteren Näherungsschalter (18) verbunden ist, in dessen sensitivem Abstandsbereich wenigstens eine am beweglichen Maschinenteil (1) befestigte, starre Schaltfahne (13, 14) verläuft.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die starre Schaltfahne als Zahnkranz (13, 14) ausgebildet ist.