DE3441428A1

DE3441428A1 - Antriebssystem fuer ueberlastgefaehrdete anlagen bei einfach- und mehrfachantrieb

Info

Publication number: DE3441428A1
Application number: DE19843441428
Authority: DE
Inventors: Gerhard Ing.(grad.) 4290 Bocholt Briehl; Günter 4270 Dorsten Lütkenhorst
Original assignee: Dorstener Maschinenfabrik AG
Current assignee: Dorstener Maschinenfabrik AG
Priority date: 1984-11-13
Filing date: 1984-11-13
Publication date: 1986-05-15
Also published as: DE3441428C2; GB2190453B; GB8611626D0; FR2598527B1; FR2598527A1; GB2190453A

Description

DORSTENER MASCHINENFABRIK AKTIENGESELLSChAFT
Dorsten

Antriebssystem für Liberi astgefährdete Anlagen bei Einfach- und Mehrfachantrieb

Die Erfindung bezieht sich auf ein Antriebssystem zur Steuerung des Betriebsverhaltens und zum Schütze von stoß-, schwingungs-M und überlastgefährdeten Anlagen, insbesondere für kettengetrie- > bene Strebbetriebsmittel im Untertagebergbau, wobei jede Antriebseinheit des Antriebssystems zur Drehzahlreduzierung bzw. Drehmomenterhöhung ein im Regelfall mehrstufiges Verzweigungsgetriebe mit konzentrisch angeordneten Zentralrädern und dazwischen angeordneten Verzweigungsrädern besitzt. Die innerhalb des Getriebestranges konzentrisch angeordnete Lamellenkupplung überträgt kraftschlüssig und im Ruhezustand das Reaktionsmoment des jeweils angeschlossenen Getriebegliedes - vorzugsweise das äußere Zentralrad der schneller!aufenden Getriebestufe oder auch deren Träger der Verzweigungsräder direkt auf das Getriebegehäuse.

Die Druckbeaufschlagung des Kupplungskolbens erfolgt direkt über den Kupplungszylinder, der fest mit dem-Getriebegehäuse verbunden ist, wobei bei entsprechender Ausführung der Kolben-. Zylinderkombination die Untertage vorhandene schwerentf1ammbare Flüssigkeit der Strebhydraulik zur Anwendung kommen kann.

ΝΑΟΗ-3"·"Γ?Ε!Οί-ίΤ

Bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem kann auch bei hohen Leistungen und hohen Abtriebsdrehmomenten mit Lamellenkupplungen als überlastsicherung gearbeitet werden, da die Kupplung so innerhalb des Getriebestranges angeordnet ist, daß bei mittleren Drehzahlen auch mittlere Drehmomente zu übertragen sind. Außerdem wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Lamellenkupplung und bei Ausnutzung des, trotz der kompakten Bauweise des Verzweigungsgetriebes, zur Verfugung stehenden Bauraumes,, die spez. Belastung der Kupplungslamellen klein gehalten, was sich günstig auf den zu erwartenden Verschleiß und damit auf die Ansprechgenauigkeit der überlastkupplung beim Auftreten von unzulässigen Überlastungen auswirkt.

Bei einer als "Vorrichtung für das Gewinnen und/oder Fördern von Kohle mit einem Antriebsaggregat und einer Rutschkupplung" bezeichneten Vorrichtung (Patentschrift DE 3130050C1) ist im Drehmomentenfluß zwischen Hauptstufe und Vorstufe zur Verbindung der drehmomentführenden Wellen eine überlastkupplung angeordnet.

Diese überlastkupplung, als Rutschkupplung ausgeführt besteht aus zwei, mit der Drehzahl der zu verbindenden Wellen, rotierenden Kupplungshälften, die das Drehmoment reibschlüssig über Lamellen von einer Kupplungshälfte auf die andere übertragen. '

Das Druckmedium zur Beaufschlagung der Kolbenzylinderanordnung wird über eine zwischengeschaltete sogen. Drehdurchführung geleitet."

Zur Schlupferkennun,g werden die Drehzahlen der Kupplungshälften über mindestens zwei induktive Näherungsschalter erfaßt und einer überwachungseinrichtung zugeleitet.

Demgegenüber ergeben sich bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem wesentliche Vorteile hinsichtlich der für solche Antriebssysteme geforderten hohen Betriebssicherheit durch die Möglichkeit der direkten Druckbeaufschlagung der Kupplung durch den Außenmantel des Kupplungszylinders.

_{n r}r,3Y im

■ ■-■■-■ 3UU28

Dabei sind die Axialbewegungen des Kolbens zum Zylinder hin gering, so daß praktisch kein Dichtungsverschleiß und damit Leckverluste über die gesamte Betriebszeit zu erwarten sind. Wird die Lamellenkupplung über die Funktion als überlastsicherung hinaus auch zur Steuerung der Anfahr- und Umschaltvorgänge z. B. Kohlehobelantrieben eingesetzt, dann, können bei der dann zu erwartenden hohen Schalthäufigkeit zwei hintereinander liegende Dichtungen mit dazwischen liegenden Rückführungsbohrungen zur direkten Abführung von Leckflüssigkeit vorgesehen werden.

Außerdem setzt der sogen, "lastfreie Anlauf" von Motoren bei anschließender Schaltung der Kupplung bzw. Einschalten der Kupplung während des AnI aufVorganges, ggf. auch das Einschalten der Kupplungen in zeitlicher Folge zueinander bei Mehrmotorenantrieben, eine besonders genaue Erfassung des Temperaturverlaufes und des Verschleißzustandes der Kupplungslamellen voraus.

Bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem können fest verdrahtete Temperatur-Meßsonden direkt in die Außenlamellen der Kupplung gesetzt werden.

Ebenso kann der Verschleißzustand der Kupplung mittels festverdrahteter Näherungsschalter als Meßwertgeber über die veränderte Kolbenstellung der geschlossenen Kupplung genau erfaßt werden. Die Meßwerte werden dann an die Meßvorrichtung der elektronischen Steuerung zur Auswertung gegeben.

Das Antriebssystem ist mit einer Schiupfüberwachung der Lamellenkupplung ausgerüstet, wobei der Schlupf vorteilhaft über induktive Annäherungsschalter als Meßwertgeber erfaßt und zur Auswertung, d. h. Schiupferkennung an die elektronische Meß- und Steuervorrichtung geleitet wird, wobei die Funktionen bereits von einem einzelnen Meßwertgeber sicher- gestellt werden können, der als Teil der Schlupfüberwachung entweder in unmittelbarer Nähe des drehbeweglichen Kupplungsteiles oder im Bereich des dem drehbeweglichen Teil angeschlossenen Getriebegl iedes, z. B. des äußeren Zentr.ajrades, angeordnet sein kann.

'·■■ ■ ■■■-■ '-;-■ 3"ίΐΤ4?8⁴

Die elektronische Meß- und Steuervorrichtung wertet die Meßwerte nach Schlupfzeit, Schlupfweg und auch der zeitlichen
Folge von Schlupfvorgängen aus, vergleicht mit Sollwerten und betätigt bei überschreiten des zugeordneten Sollwertes die
elektrohydraulische bzw. elektro-pneumatisehe Steuerung der
Lamellenkupplung und leitet die Schaltung des Motores ein.

Bei Mehrfachantrieben stellt das erfindungsgemäße Antriebssystem die gleichzeitige Betätigung sämtlicher Lamellenkupplungen und das gleichzeitige Schalten der Motoren, ausgehend von der elektronischen Meß- und Steuervorrichtung eines einzelnen Antriebes, sicher.

Die Kupplungscharakteristik und damit das Systemverhalten
des Antriebssystems kann erfindungsgemäß durch die Wahl des
Kupplungsdruckes, Verlauf des Druckabbaues in der Kupplung
und Wahl des Kupplungsrestdruckes weitgehend beeinflußt werden. Diese Werte sind über die Steuervorrichtungen "von Hand" vorwählbar oder aber,es werden die Steuervorrichtungen über sogen. "Programm-Module", das sind z. B. einsteckbare Bausteine, die entweder über ihre äußere Formgebung das Systemverhalten bestimmen oder elektronisch auf die Steuervorrichtung wirken, auf das gewünschte Systemverhalten eingestellt.

Eine programmierbare zeitliche Veränderung der Kupplungscharakteristiken ist ebenfalls vorgesehen und wird z. B. zur Erreichung eines Belastungsausgleiches für die Antriebe von Mehrfachantrieben bei kettengetriebenen Strebbetriebsmitteln eingesetzt. Hierbei wird das Kupplungsmoment eines jeden Antriebes kurzzeitig und in zeitlicher Folge für die Antriebe untereinander soweit reduziert, bis ein Schlupfen der Kupplung eintritt.

EPO COPY

— R —

TnachqerSicht

In folgendem wird die Erfindung anhand von Skizzen 'fflß4tev£~.

Es zeigt:

Fig. 1, die sc!iematische Darstellung eines Verzweigungsgetriebes mit einer am äußeren Zentralrad der Schnellauf^" den Getriebestufe angeschlossenen Lamellenkupplung (1), deren Kupplungszylinder (2) über den Träger der Kupplungsaußenlamellen (7) fest mit dem Getriebegehäuse (3) verbunden ist. Die Druckbeaufschlagung der Kupplung erfolgt direkt über den Kupplungszylinder (2).

Der Kupplungszylinder (2) ist im geschlossenen Zustand der Kupplung mit Druck beaufschlagt. Das Öffnen der Kupplung geschieht nach Abfall des Kupplungsdruckes im dargestellten Fall mechanisch durch Rückzugfedern (8). Der Rückzug des Kolbens könnte bei entsprechender konstruktiver Ausbildung auch hydraulisch oder pneumatisch bewirkt werden. Der induktive Annäherungsschalter (6) als Teil der SchlupfÜberwachung (5) dient einer berührungslosen Schlupferfassung und kann wie in (Fig. 1) dargestellt direkt am drehbeweglichen Kupplungs teil (4) oder auch an den fest am Kupplungsteil (4) angeschlossenen Getriebeteilen erfolgen.

Fig. 1 a, die schematische Darstellung eines Verzweigungsgetriebes mit einer am Träger der Verzweigungsräder der Schnellaufenden Getriebestufe angeschlossenen Lamellenkupplung (1).

Auch für die Ausführung der Lamellenkupplung wird eine mögliche Variante gezeigt. Der Kupplungskolben wird hierbei, im Gegensatz zur Kupplungsausführung nach Fig. 1, durch die Federkraft der Druckfedern (9) geschlossen. Die Steuerung sowie das Öffnen der Kupplung geschieht durch direkte Druckbeaufschlagung des Kupplungszylinders (2).

EPO COPY

m?^a -

3494-1428 """ '"' ^:

Die SchlupfÜberwachung (5) mit dem Annäherungsschalter (6) ist hier beispielhaft im Bereich des dem drehbeweglichen Kupplungsteiles (4) angeschlossenen Getriebegliedes, dem Träger der Verzweigungsräder, angeordnet.

Fig. 2 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Antriebseinheit des Antriebssystems bestehend aus dem Verzweigungsgetriebe mit integrierter Lamellenkupplung als Schalt-, Überlast- bzw. Ausgleichskupplung. Dem Antriebsmotor, der in der gewählten Darstellung über eine Motorlaterne mit dem Getriebe verbunden ist, außerdem kann wie in Fig. ! dargestellt, abtriebsseitig ein Kettenritzel für • den direkten Antrieb von kettengetriebenen Maschinen z. B. Kohlehobeln angeordnet sein. Der Meß- und Steuervorrichtung (10).

Während die hydraulische bzw. pneumatische Steuerung (12) der Meß- und Steuervorrichtung zweckmäßig in unmittelbarer Nähe der'Antriebseinheit bzw. am Verzweigungsgetriebe direkt angeordnet ist, kann die elektronische Steuerung (11) der Meß- und Steuervorrichtung weiter entfernt z. B. im Steuerstand der Maschine angeordnet sein. Bei Mehrfachantrieben können die elektronischen Steuerungen der einzelnen Antriebseinheiten im Steuerstand zusammengefaßt oder sogar in einer elektronischen Steuerung vereinigt werden.

Fig. 3 zeigt die Baugruppe "Meß- und Steuervorrichtung" (10) des Antriebssystems, deren Anordnung wie unter Fig. 2 beschrieben,erfolgen kann. Die elektronischen Signale der Schlupfüberwachung (5) in Fig. 1 bzw. 1 a werden als Meßwertsignale der elektronischen Steuerung zur Schlupferkennung und -auswertung zugeleitet, wobei es entsprechend den programmierten Soll-Werten bei der Ausführung

- 10 -

EPO COP

der Meß- und SteuervorrichtUnJ 0**»*/3 PaTTeTTF

zwei beispielsweise zu folgenden Reaktionen der elektronischen Steuerung kommen kann:

Der Schlupfweg der Kupplung überschreitet z. B. beim Festfahren des Kohlehobels den vorprogrammierten Wert, es kommt zu einer Reaktion der elektronischen Steuerung, wobei die Betätigung der Kupplung über die hydraulische bzw. pneumatische Steuerung und die des E-Motores gleichzeitig oder in zeitlicher Folge erfolgen kann.

— Bei einer zeitlichen Folge von Schlupfvorgängen z. B. bei stoßhafter Beanspruchung der Maschine, von denen der einzelne Schlupf zu keiner Reaktion der elektronischen Steuerung geführt hätte bzw. beim unzulässigen Langsamschlupfen der Kupplung würde eine Reaktion der elektronischen Steuerung dann erfolgen, wenn der Gesamt-Schlupfweg den

des Soll-Wertes im vorgesehenen Zeitintervall eines elektronischen Schieberegisters überschreitet.

Weitere Meßwerte z.B. der Temperatur- und Ver-

— schleißuberwachung der Kupplung, der Temperaturüberwachung des Verzweigungsgetriebes und darüber hinaus Meßwerte, die für die Betriebsweise der gesamten Maschine wichtig sind, können bei entsprechender Ausgestaltung der Meß- und Steuervorrichtung verarbeitet und im Vergleich mit Soll-Werten in Reaktionen der Steuerung umgesetzt werden.

- 11 -

Fig. 4 zeigt den Mehrfachantrieb, dargestellt ist ein 4-fach-Antrieb eines Kettenkratzförderers bei direkter Anordnung der hydraulischen bzw. pneu matischen Steuerung am jeweiligen Verzweigungs getriebe.

Die elektronischen Steuerungen sind in einer Gesamtsteuerung vereinigt. .

EPOCOPY Jp

- Leerseite -

EPO COPY

Claims

3UH28

DORSTENER MASCHINENFABRIK AKTIENGESELLSCHAFT
Dorsten

Antriebssystem für überlastgefährdete Anlagen bei Einfach- und Mehrfachantrieb

Patentansprüche

Antriebssystem zur Steuerung des Betriebsverhaltens bzw. zum Schutz überlastgefährdeter Anlagen, wie Ice t ten getriebene Strebbetriebsmittel im Untertagebergbau, bei Einzel- und Mehrfachantrieb. Wobei jeder Antrieb aus Antriebsmotor, einem nachgeschalteten Verzweigungsgetriebe mit konzentrisch angeordneten Zentralrädern und dazwischen angeordneten Verzweigungsrädern,

sowie einer innerhalb des Getriebestranges konzentrisch angeordneten hydraulisch oder pneumatisch betätigten Lamellen-Kupplung, die das Stützmoment des äußeren Zentralrades (Fig. 1) oder des Trägers der Verzweigungsräder (Fig. la) auf das Getriebegehäuse überträgt, ; sowie einer Meß- und Steuervorrichtung (Fig. 2) zur elektro-hydraulischen bzw. elektro-pneumatisehen Steuerung der Kupplung und Steuerung des.■ Antr,febsmotores besteht,

dadurch gekennzeichnet,

= , daß die Sehalt- und/oder Rutsch- bzw. Ausgleichs

kupplung (1) direkt über den Kupplungszylinder (2) mit Druck beaufschlagt ward, der fest mit dem Getriebegehäuse (3) verbunden ist und das drehbewegliche Kupplungsteil (4) mit einer Schlupfüberwachung (5) versehen ist, wobei der Schlupf entweder-im direkten mechan. Kontakt oder berührungslos über einen oder mehrere induktive Annäherungsschalter (6) erfaßt wird, deren elektrische Signale der Meß- und Steuervorrichtung (10) (Fig. 3) zur Schiupferkennung zugeleitet werden.
2. Antriebssystem nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, daß die Schlupfzeit, der Schlupfweg bzw. die zeitliehe Folge von Schlupfvorgängen in der Steuervor-

Λ richtung (10) elektronisch ausgewertet mit SoIl-

Werten verglichen und beim überschreiten des zugeordneten Soll-Wertes die Steuervorrichtung (10) über die elektronische Steuerung (11) den Motor und weiter über die elektro-hydraulisehe bzw. elektropneumatische Steuerung (12) die Kupplung betätigt.
3. Antriebssystem nach Anspruch 1 u. 2 dadurch gekennzeichnet,

daß bei Mehrfa-ch'antrieben (Fig. 4) die Betätigung der Kupplungen bzw. der Motoren sämtlicher Antriebe, ausgehend von der Steuervorrichtung eines Antriebes, gleichzeitig erfolgt.
4. Antriebssystem nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungscharakteristik, hinsichtlich Ansprechmoment und Momentenverlauf, durch die Wahl ces Kupplungsdruckes, Verlauf des Druckabbaues und Wahl des Kupplungsrestdruckes über die elektro-hydraulische bzw. elektro-pneumatisehe Steuerung (12) der Steuervorrichtung (10) einstellbar ist.
5. Antriebssystem nach Anspruch 1
dadurch gekennze ic h η e t, daß die Kupplungscharakteristik während des Betriebes zeitabhängig über die Steuervorrichtung (10) veränderbar ist und insbesondere,das Kupplungsmoment eines jeden Antriebes bei Mehrfachantrieben durch Veränderung des Kupplungsdruckes so gesteuert wird, daß über einen Soll-Schiupf, der in zeitlicher Folge von den Steuervorrichtungen der einzelnen Antriebe (Fig. 4) eingeleitet wird, ein kontinuierlicher Belastungsausgleich für die einzelnen Antriebe eines Mehrfachanantriebes erreicht wird.

¹BPO COPY