DE3441428C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat für überlastge­ fährdete Betriebsmittel wie kettengetriebene Streb­ betriebsmittel im Untertagebergbau mit einem Antriebsmotor, einem nachgeschalteten Getriebe, einer druckmittelbeauf­ schlagbaren Lamellenkupplung mit einer Schlupfüberwachung als Meßwertgeber für eine Meß- und Steuervorrichtung zum Be­ tätigen der Lamellenkupplung. - Derartige Antriebsaggregate dienen zur Steuerung und zum Schutze der beispielsweise durch Stöße, Schwingungen oder dergleichen überlastgefährdeten Be­ riebsmittel. Zur Drehzahlreduzierung bzw. Drehmomentener­ höhung wird regelmäßig ein mehrstufiges Getriebe eingesetzt.

Es ist ein derartiges Antriebsaggregat bekannt, bei welchem die Lamellenkupplung mit einer Drehzahlüberwachungseinrich­ tung ausgerüstet ist, welche die Drehzahl der Lamellenkupp­ lung und Drehzahldifferenzen zwischen den beiden umlaufenden Kupplungshälften erfaßt. Die Drehzahlüberwachungseinrichtung ist einerseits mit einer elektromechanischen Schaltvorrich­ tung für die Lamellenkupplung verbunden, andererseits als Meßwertgeber mit einer Meßvorrichtung für die Messung der Arbeitsleistung des Antriebsaggregates. Bei dieser bekannten Ausführungsform bildet die Lamellenkupplung ein selbständiges Aggregat und ist zwischen einer selbständigen Vorstufe und Hauptstufe des Getriebes angeordnet. Die Lamellenkupplung besteht aus einer topfförmigen Kupplungshälfte und einer darin eintauchenden Kupplungshälfte, wobei die zweite Kupp­ lungshälfte mit einer Betätigungszylinderkolbenanordnung ver­ sehen ist, welche über eine Drehdurchführung mit Druckmittel versorgt wird (vergl. DE-PS 31 30 050).

Ferner kennt man einen Antrieb für stetige Fördermittel, ins­ besondere für Kettenkratzförderer, mit jeweils einem Elektro­ motor mit steiler Momentencharakteristik an den beiden Um­ kehrstellen. Dem einen der Elektromotoren ist ein Hilfsmotor mit flacher Momentencharakteristik zugeordnet, der über ein Planetengetriebe gemeinsam mit dem Elektromotor das eine Ende des Kettenkratzförderers antreibt. An den beiden Antriebsen­ den sind gleichausgebildete Planetengetriebe vorgesehen, wo­ bei an einem Planetengetriebe ein Getriebeglied festgelegt ist, während ein anderes Getriebeglied als Überlagerungsge­ triebe dient. Für das festgelegte Getriebeglied, nämlich das Hohlrad, ist eine Feststellvorrichtung vorgesehen, die als Steuervorrichtung bzw. als Bremse dient. Dadurch ist es mög­ lich, den zugeordneten Elektromotor bei stillstehendem Ket­ tenkratzförderer anzulassen, indem man zunächst die Bremse lüftet und dann den Antrieb allmählich auf die Kettenbänder wirken läßt, indem die Bremse nach und nach angezogen wird (vergl. DE-PS 9 14 836).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebsaggre­ gat für überlastgefährdete Betriebsmittel wie ket­ tengetriebene Strebbetriebsmittel im Untertagebergbau der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welches sich durch kompakte Bauweise und hohe Betriebssicherheit auszeichnet.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Antriebsaggregat dadurch, daß die Lamellenkupplung konzen­ trisch innerhalb des Getriebestranges eines Planetengetriebes angeordnet ist und ein Stützmoment des Hohlrades oder des Planetenradträgers auf das Getriebegehäuse überträgt, daß die Schlupfüberwachung dem drehbeweglichen Lamellenträger der Lamellenkupplung zugeordnet und der Lamellenkupplung eine Kolben/Zylinder-Einheit zugeordnet ist, wobei der Zylinder über den ortsfesten Lamellenträger der Lamellenkupplung fest mit dem Getriebegehäuse verbunden ist und der über den Zylin­ der druckmittelbeaufschlagte Kolben die Lamellenkupplung ein- oder ausrückt, und daß die Steuervorrichtung im Zuge der Schlupferkennung nach Überschreiten eines für die Schlupf­ überwachung vorgegebenen Sollwertes die Lamellenkupplung aus­ rückt und den Antriebsmotor ausschaltet. - Diese Maßnahmen der Erfindung haben zunächst einmal zur Folge, daß die Lamel­ lenkupplung in dem Getriebegehäuse für das Planetengetriebe untergebracht ist. Insoweit erfolgt eine optimale Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Bauraumes. Daraus resultiert eine besonders kompakte Bauweise. Hinzu kommt, daß eine direkte Druckmittelbeaufschlagung für die Kolben/Zylinder-Einheit verwirklicht ist, und zwar durch den Zylindermantel. Die di­ rekte Druckmittelbeaufschlagung ist möglich, weil die Kolben/ Zylinder-Einheit ebenso konzentrisch wie die Lamellenkupplung in dem Getriebestrang angeordnet ist und der Zylindermantel praktisch einen Teil des Getriebegehäuses bildet bzw. als ortsfester Zylindermantel daran anschließt. Insoweit wird hohe Betriebssicherheit erreicht. In diesem Zusammenhang ist ferner von Bedeutung, daß die Axialbewegungen des Kolbens verhältnismäßig gering sind, so daß Dichtungsverschleiß weit­ gehend unterbunden wird und Leckverluste während der gesamten Betriebszeit des erfindungsgemäßen Antriebsaggregates kaum zu erwarten sind. Falls die Lamellenkupplung über ihre Funktion als Überlastsicherung hinaus auch zur Steuerung von Anfahr- und Umschaltvorgängen bei beispielsweise Kohlehobel­ antrieben eingesetzt werden soll, dann können bei einer zu erwartenden hohen Schalthäufigkeit zwei hintereinanderlie­ gende Dichtungen für den Kolben mit dazwischenliegenden Rück­ führungsbohrungen zur direkten Abführung von Leckageflüssig­ keit vorgesehen werden. - Ferner können bei dem erfindungsge­ mäßen Antriebsaggregat fest verdrahtete Temperatur-Meßsonden unmittelbar zwischen die Lamellen des ortsfesten Lamellen­ trägers der Lamellenkupplung eingesetzt werden. Weiter kann der Verschleißzustand der Lamellenkupplung mittels fest ver­ drahteter Näherungsschalter als Meßwertgeber über die verän­ derte Kolbenstellung der geschlossenen Lamellenkupplung genau erfaßt werden. Die Meßwerte lassen sich dann ebenfalls an die Meß- und Steuervorrichtung zur Auswertung geben. - Derar­ tige Maßnahmen empfehlen sich dann, wenn eine besonders ge­ naue Erfassung des Temperaturverlaufes und des Verschleißzu­ standes der Kupplungslamellen erforderlich ist. Das ist bei­ spielsweise bei einem Einrücken der Lamellenkupplung während des Anlaufvorganges und bei Mehrfachantrieben bei einem Ein­ rücken der Lamellenkupplungen in zeitlicher Aufeinanderfolge der Fall.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind im folgenden aufgeführt. So lehrt die Erfindung, daß als Meßwer­ te die Schlupfzeit, der Schlupfweg und die zeitliche Folge von Schlupfvorgängen in der Meß- und Steuervorrichtung elek­ tronisch auswertbar sind und bei Überschreiten des jeweils zugeordneten Sollwertes die Steuervorrichtung die Lamellen­ kupplung und den Antriebsmotor mittels einer elektronischen bzw. elektro-hydraulischen bzw. elektro-pneumatischen Steue­ rung betätigt. Vorzugsweise ist die Charakteristik der Lamel­ lenkupplung hinsichtlich des Ansprechmomentes und Momenten­ verlaufes durch die Wahl des Kupplungsdruckes, den Verlauf des Druckabbaus und die Wahl des Kupplungsrestdruckes über eben die elektro-hydraulische bzw. elektro-pneumatische Steuerung der Steuervorrichtung einstellbar. Dadurch kann das Verhalten des Antriebsaggregates beeinflußt werden. Die einzelnen Werte sind über die Steuervorrichtung manuell vor­ wählbar auf das gewünschte Verhalten des Antriebsaggregates eingestellt oder es finden sogenannte Programm-Module als beispielsweise einsteckbare Bausteine Verwendung, die ent­ weder über ihre äußere Formgebung das Verhalten des Antriebs­ aggregates bestimmen oder durch elektronische Einwirkung auf die Steuervorrichtung. Bei Mehrfachantrieben erfolgt die Be­ tätigung der Lamellenkupplungen und Antriebsmotoren sämt­ licher Antriebe zweckmäßigerweise von der Steuervorrichtung eines Antriebes gleichzeitig aus. Ferner besteht die Möglich­ keit, daß die Charakteristik der Lamellenkupplung während des Betriebes zeitabhängig über die Steuervorrichtung ver­ änderbar ist und bei Mehrfachantrieben insbesondere das Kupp­ lungsmoment eines jeden Antriebes durch Veränderung des Kupplungsdruckes so steuerbar ist, daß über einen in zeit­ licher Folge von Steuervorrichtungen der einzelnen Antriebe eingeleiteten Soll-Schlupf ein kontinuierlicher Belastungs­ ausgleich für die einzelnen Antriebe erreichbar ist. Dadurch läßt sich beispielsweise ein Belastungsausgleich für die An­ triebe von Mehrfachantrieben bei kettengetriebenen Strebbe­ triebsmitteln erreichen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläu­ tert; es zeigt

Fig. 1 ein Planetengetriebe mit einer Lamellenkupplung für ein erfindungsgemäßes Antriebsaggregat, teilweise im Axialschnitt,

Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. 1,

Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Antriebsaggregat in schema­ tischer Darstellung,

Fig. 4 eine Meß- und Steuervorrichtung für den Gegenstand nach Fig. 3 in vergrößerter schematischer Darstellung und

Fig. 5 ein Strebbetriebsmittel mit Mehrfachantrieb in schema­ tischer Darstellung.

In den Figuren ist ein Antriebsaggregat für überlastgefähr­ dete Betriebsmittel wie kettengetriebene Strebbe­ triebsmittel 1 im Untertagebergbau dargestellt. Dieses An­ triebsaggregat weist einen Antriebsmotor 2, ein nachgeschal­ tetes Getriebe 3, eine druckmittelbeaufschlagbare Lamellen­ kupplung 4 mit einer Schlupfüberwachung 5 als Meßwertgeber für eine Meß- und Steuervorrichtung 6 zum Betätigen der La­ mellenkupplung 4 auf. Die Lamellenkupplung 4 ist konzentrisch innerhalb des Getriebestranges eines Planetengetriebes ange­ ordnet und überträgt ein Stützmoment entweder des Hohlrades 7 oder des Planetenradträgers 8 auf das Getriebegehäuse 9.

Die Schlupfüberwachung 5 ist dem drehbeweglichen Lamellenträ­ ger 10 der Lamellenkupplung 4 zugeordnet. Ferner ist der La­ mellenkupplung 4 eine Kolben/Zylinder-Einheit 11 zugeordnet, wobei der Zylinder 12 über den ortsfesten Lamellenträger 13 der Lamellenkupplung 4 fest mit dem Getriebegehäuse 9 ver­ bunden ist. Der über den Zylinder 12 druckmittelbeaufschlagte Kolben 14 rückt die Lamellenkupplung ein oder aus. Die Steuervorrichtung 6 rückt im Zuge der Schlupferkennung nach Überschreiten eines für die Schlupfüberwachung 5 vorgegebenen Sollwertes die Lamellenkupplung 4 aus und schaltet den An­ triebsmotor 2 ab. Der Schlupf zwischen dem ortsfesten Lamel­ lenträger 13 und dem drehbeweglichen Lamellenträger 10 kann entweder mittels direkter mechanischer Kontakte oder berüh­ rungslos mittels eines oder mehrerer induktiver Annäherungs­ schalter 15 erfaßt werden, deren Meßwerte als elektronische Signale der Meß- und Steuervorrichtung 6 zur Schlupferkennung zugeleitet werden.

Als Meßwerte sind die Schlupfzeit, der Schlupfweg und die zeitliche Aufeinanderfolge von Schlupfvorgängen in der Meß- und Steuervorrichtung 6 elektronisch auswertbar. Bei Über­ schreiten des jeweils zugeordneten Sollwertes betätigt die Steuervorrichtung 6 die Lamellenkupplung 4 und den Antriebs­ motor 2 mittels einer elektronischen Steuerung 16, und zwar unter Zwischenschaltung einer hydraulischen bzw. pneuma­ tischen Steuerung 17.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist die Lamellenkupplung 4 an das Hohlrad 7 des Planetengetriebes angeschlossen, so daß der Abtrieb über den Planetenradträger 8 erfolgt. Die Druckbeaufschlagung der Lamellenkupplung 4 erfolgt über die Kolben/Zylinder-Einheit 11, deren Zylindermantel mit dem ortsfesten Lamellenträger 13 eine Verlängerung des Getriebe­ gehäuses 9 bildet und eine Druckmittelzuführung 18 aufweist. Bei eingerückter Lamellenkupplung 4 ist der Kolben 14 mit Druckmittel beaufschlagt. Das Ausrücken der Lamellenkupplung 4 erfolgt - nach Druckabfall - auf mechanischem Wege mittels Rückzugfedern 19, welche gegen den Kolben 14 wirken. Grund­ sätzlich besteht auch die Möglichkeit, die Rückstellung des Kolbens 14 unter Berücksichtigung einer entsprechenden kon­ struktiven Gestaltung hydraulisch oder pneumatisch zu bewir­ ken. - Die Schlupfüberwachung 5 weist einen induktiven An­ näherungsschalter 15 auf, welcher eine berührungslose Schlupferfassung ermöglicht und dem drehbeweglichen Lamellen­ träger 10 der Lamellenkupplung zugeordnet ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Lamellenkupplung 4 an den Planetenradträger 8 angeschlossen, so daß der Ab­ trieb über das Hohlrad 7 erfolgt. In diesem Fall wird der Kolben 14 durch die Federkraft von Druckfedern 20 geschlos­ sen. Die Steuerung sowie das Ausrücken der Lamellenkupplung 4 erfolgt durch direkte Druckmittelbeaufschlagung. Die Schlupfüberwachung 5 mit Annäherungsschalter 15 ist dem an den drehbeweglichen Lamellenträger 10 angeschlossenen Plane­ tenradträger 8 zugeordnet.

Nach Fig. 3 kann der Abtrieb des Planetengetriebes bzw. Ver­ zweigungsgetriebes 3 mit integrierter Lamellenkupplung 4 auf ein Kettenritzel 21 für den Antrieb von kettengetriebenen Strebbetriebsmitteln 1, z. B. Kohlehobeln arbeiten. Während die hydraulische bzw. pneumatische Steuerung 17 der Meß- und Steuervorrichtung 6 zweckmäßigerweise in unmittelbarer Nähe des Antriebsaggregates angeordnet ist, kann die elektronische Steuerung 16 weiter entfernt, z. B. in einem Steuerstand an­ geordnet sein. Bei Mehrfachantrieben können die elektroni­ schen Steuerungen 16 der einzelnen Antriebseinheiten in einem Steuerstand zusammengefaßt oder selbst in einer elektro­ nischen Steuerung vereinigt sein.

Nach der in Fig. 4 dargestellten Meß- und Steuervorrichtung 6 für das Antriebsaggregat werden die Meßwerte der Schlupf­ überwachung 5 als elektronische Signale der elektronischen Steuerung 16 zur Schlupferkennung und -auswertung zugeleitet, wobei es entsprechend den programmierten Sollwerten zu den folgenden Reaktionen der elektronischen Steuerung kommen kann:

Der Schlupfweg der Lamellenkupplung 4 überschreitet beim Festfahren eines Kohlenhobels den vorprogrammierten Sollwert. Es kommt zu einer Reaktion der elektronischen Steuerung 16, wonach die Betätigung der Lamellenkupplung 4 über die hydrau­ lische bzw. pneumatische Steuerung 17 und die Betätigung des als E-Motor ausgebildeten Antriebsmotors 2 gleichzeitig oder in zeitlicher Folge erfolgen kann. - Bei einer zeitlichen Folge von Schlupfvorgängen wegen stoßartiger Beanspruchungen des Betriebsmittels erfolgt eine Reaktion der elektronischen Steuerung 16 dann, wenn der Gesamt-Schlupfweg den des zuge­ ordneten Sollwertes in einem vorgegebenen Zeitintervall eines elektronischen Schieberegisters überschreitet. Der einzelne Schlupf führt zu keiner Reaktion der elektronischen Steue­ rung, sondern nur ein unzulässiges Langsamschlupfen der La­ mellenkupplung 4 unter den obigen Voraussetzungen.

Nach Fig. 5 ist ein Mehrfachantrieb, nämlich Vierfachantrieb für einen Kettenkratzförderer dargestellt, und zwar unter Berücksichtigung einer direkten Anordnung der hydraulischen bzw. pneumatischen Steuerung 17 am jeweiligen Planetenge­ triebe. Die elektronischen Steuerungen 16 sind in einer Ge­ samtsteuerung vereinigt.

Claims (5)

1. Antriebsaggregat für überlastgefährdete Betriebsmittel wie kettengetriebene Strebbetriebsmittel im Unter­ tagebergbau mit einem Antriebsmotor, einem nachgeschalteten Getriebe, einer druckmittelbeaufschlagbaren Lamellenkupplung mit einer Schlupfüberwachung als Meßwertgeber für eine Meß- und Steuervorrichtung zum Betätigen der Lamellenkupplung, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamel­ lenkupplung (4) konzentrisch innerhalb des Getriebestranges eines Planetengetriebes (3) angeordnet ist und ein Stützmo­ ment des Hohlrades (7) oder des Planetenradträgers (8) auf das Getriebegehäuse (9) überträgt, daß die Schlupfüberwachung (5) dem drehbeweglichen Lamellenträger (10) der Lamellenkupp­ lung (4) zugeordnet und der Lamellenkupplung (4) eine Kolben/ Zylinder-Einheit (11) zugeordnet ist, wobei der Zylinder (12) über den ortsfesten Lamellenträger (13) der Lamellenkupplung (4) fest mit dem Getriebegehäuse (9) verbunden ist und der über den Zylinder (12) druckmittelbeaufschlagte Kolben (14) die Lamellenkupplung (4) ein- oder ausrückt, und daß die Steuervorrichtung (6) im Zuge der Schlußerkennung nach Über­ schreiten eines für die Schlupfüberwachung (5) vorgegebenen Sollwertes die Lamellenkupplung (4) ausrückt und den An­ triebsmotor (2) ausschaltet.

2. Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßwerte die Schlupfzeit, der Schlupfweg und die zeitliche Folge von Schlupfvorgängen in der Meß- und Steuer­ vorrichtung (6) elektronisch auswertbar sind und bei Über­ schreiten des jeweils zugeordneten Sollwertes die Steuervor­ richtung (6), die Lamellenkupplung (4) und den Antriebsmotor (2) mittels einer elektronischen Steuerung (16) betätigt.

3. Antriebsaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Charakteristik der Lamellenkupplung (4) hinsichtlich des Ansprechmomentes und Momentenverlaufs durch die Wahl des Kupplungsdruckes, den Verlauf des Druckabbaus und die Wahl des Kupplungsrestdruckes über eine elektro-hy­ draulische bzw. elektro-pneumatische Steuerung (17) der Steuervorrichtung (6) einstellbar ist.

4. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Mehrfachantrieben die Betätigung der Lamellenkupplungen (4) und Antriebsmotoren (2) sämtlicher Antriebe von der Steuervorrichtung (6) eines Antriebes gleichzeitig erfolgt.

5. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Charakteristik der Lamellenkupplung (4) während des Betriebes zeitabhängig über die Steuervor­ richtung (6) veränderbar ist und bei Mehrfachantrieben ins­ besondere das Kupplungsmoment eines jeden Antriebes durch Veränderung des Kupplungsdruckes so steuerbar ist, daß über einen in zeitlicher Folge von Steuervorrichtungen (6) der einzelnen Antriebe eingeleiteter Soll-Schlupf ein kontinuier­ licher Belastungsausgleich für die einzelnen Antriebe er­ reichbar ist.