DE3741762A1 - Strebbetriebsmittel, insbesondere gewinnungsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Strebbetriebsmittel, insbesondere eine Gewinnungsmaschine gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruches 1.

Im Strebbetrieb wird vor allem unter Tage Kohle gewonnen. Die Mechanisierung des Abbaus im Streb bedingt Betriebsmittel, welche allgemein gesehen einen Haupt- und einen Hilfsantrieb aufweisen, die über ein Kettentrieb formschlüssig gekuppelt sind und gleiche oder unterschiedliche installierte Leistungen aufweisen. Handelt es sich um eine im Abbau eingesetzte Gewinnungsmaschine, z.B. einen Kohlenhobel, so ist der Hobelkörper in der Regel in eine Kette einge­ schaltet, welche an den Umkehren des Kettentriebes über Kettenräder läuft, die formschlüssig die Ketten­ glieder erfassen. Zu den Strebbetriebsmitteln gehören aber auch Kettenförderer mit einem aus einer oder mehreren Ketten und eingeschalteten Mitnehmern gebildeten Förderorgan, dem im Haupt- und im Hilfs­ antrieb eine der Anzahl seiner Ketten entsprechende Anzahl von Kettenrädern zugeordnet sind, die die Kettenglieder erfassen.

Derartige Strebbetriebsmittel sind in der Regel mit Antriebsstationen an Haupt- und gegebenenfalls am Hilfsantrieb ausgerüstet, die aus einem polumschalt­ baren oder eintourigen Drehstromasynchronmotor, einer drehelastischen Kupplung, konstant untersetzendem Getriebe und einer Überlastkupplung bestehen, welche vor allem in Hobelanlagen benutzt wird. Die Ver­ wendung von Asynchronmotoren ist vor allem im Steinkohlenbergbau u.a. aus Gründen der Vermeidung der Explosionsgefahr vorgegeben, die andere Bauarten elektrischer Maschinen infolge ihrer Funkenbildung nur schwer vermeiden können. Die Polumschaltung der Asynchronmotoren erfolgt in der Regel in zwei Schaltstufen und erlaubt höhere Anfahrmomente mit der geringeren Drehzahl.

Als nachteilig hat sich herausgestellt, daß bei derartigen Strebbetriebsmitteln der Formschluß des Kettentriebes zu starken Lastunterschieden im Haupt- und Hilfsantrieb führt. Das ist u.a. eine Folge unterschiedlich gelängter Kettenabschnitte, die sich in der Regel in der gleichen Kette des Triebes finden. Je nach der Größe solcher Unterschiede kann das dazu führen, daß die Antriebe statt unterstützend zu wirken, gegeneinander arbeiten. Die bislang verfügbaren, bei Überlast ansprechenden Kupplungssysteme sprechen auf ein fest eingestelltes Drehmoment an. Die dafür maßgebliche Blockierspitzenkraft ist in einer Hobelanlage abhängig von der Blockierlänge der Hobelkette und wird als Ent­ fernung vom Hobel zum ersten ziehenden Antrieb definiert.

Nicht zum vorveröffentlichten Stand der Technik gehört ein Strebbetriebsmittel, dessen Antriebssystem elektro­ hydraulisch ausgebildet ist. Es besteht aus einem Drehstromasynchronmotor, einem Planetenradgetriebe, einer drehelastischen Kupplung, einer hydrostatischen Stützpumpe und einem hydraulischen Versorgungsaggregat einschließlich Druck-, Rücköl- und Leckageleitungen. Als Fluid wird schwer entflammbare Synthetikflüssigkeit HFD benutzt.

Dieses Antriebskonzept erlaubt eine gleichmäßige Ver­ teilung der Gesamtlast auf Haupt- und Hilfsantrieb und gestattet damit eine bessere Ausnutzung der installier­ ten Leistung. Nachteilig ist die Verwendung einer hydrostatischen Stützeinheit. Durch die mögliche Ver­ schmutzung der Betriebsflüssigkeit ist ein solches Aggregat sehr störanfällig. In einer Hobelanlage führt das Durchörtern kleinerer Störungen oder härterer Kohlepartien dazu, daß die kinetische Energie der Schwungmasse des Drehstromasynchronmotors nicht aus­ genutzt werden kann, weil die hydrostatische Stütz­ einheit auf das maximale Drehmoment des Asynchronmotors (Kippmoment) abgestimmt ist. Die Blockierspitzenkraft setzt sich aus den statischen Anteilen der Antriebe am Haupt- und Hilfsantrieb und dem dynamischen Anteil des ersten Antriebes zusammen. Das Umsetzen der in den Drehmassen des ersten Antriebes, vor allem in seinem Motor gespeicherten Rotationsenergie, in Kettenkraft­ erhöhung ist umso wirkungsvoller, je kürzer die Blockierlänge ist. Dies führt in der Praxis dazu, daß die Einstellung der Überlastkupplung auf einen Wert erfolgt, der bei kurzen Blockierungen in Antriebsnähe einen sicheren Schutz der Kette gewährleistet. Bei langen Blockierlängen hat dies jedoch zur Folge, daß die Überlastkupplung bereits bei kleineren Blockier­ kräften auslöst. Die verfügbare installierte Leistung wird dadurch nicht optimal ausgenutzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Strebbetriebsmittel der eingangs als bekannt voraus­ gesetzten Art auf einfache Weise einerseits die Schwierigkeiten des beschriebenen hydraulischen Antriebssystems zu vermeiden, andererseits aber die jeweils installierte elektrische Leistung voll auszu­ nutzen, dabei jedoch alle Baugruppen des Strebbetriebs­ mittels zuverlässig gegen Beschädigungen zu schützen, die durch Blockieren des Kettengetriebes eintreten können.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß kann der elektrische Überlagerungs­ antrieb in jeder der beiden möglichen Drehrichtungen die Betriebsdrehzahl am Hauptantrieb geringfügig erhöhen oder erniedrigen. Dadurch wird der Stützantrieb aufgrund der Zwangssynchronisation des Haupt- und des Hilfsantriebes durch den Kettentrieb gezwungen, belastend oder entlastend zu wirken. Ist z.B. ein positiver Leistungsunterschied zu Gunsten des Haupt­ antriebes vorhanden, so wird im Hauptantrieb die Dreh­ zahl erhöht, während ein negativer Leistungsunterschied zur Drehzahlverminderung führt. Der Stützenmotor ist in dem Strebbetriebsmittel gemäß der Erfindung durch eine hohe zulässige Schalthäufigkeit gekennzeichnet.

Die Erfindung hat bei hohen Schwungmassen des Streb­ betriebsmittels, wie sie vor allem bei Hobelanlagen vorkommen, den Vorteil, daß sie die dynamische Energie der Motorschwungmasse zum Hobeln ausnutzt. Insbesondere besteht der Vorteil der Erfindung darin, daß nur ein Lastausgleichsgetriebe mit einem ungeregelten elektro­ motorischen Stützantrieb benötigt wird, worauf die Vereinfachung des Strebbetriebsmittels beruht. Der Überlastschutz kann durch Anordnung der Überlastkupplung in Kettenradnähe an der Getriebeabtriebsstufe gewähr­ leistet werden. Schwer entflammbare HFD-Betriebsflüssig­ keiten werden in dem erfindungsgemäßen Strebbetriebs­ mittel nicht benötigt.

Vorzugsweise und mit den Merkmalen des Patentanspru­ ches 2 gewährleistet man die erforderliche Schalt­ häufigkeit des Stützmotors bei gleichzeitiger Verwirk­ lichung von zwei Getriebeabtriebsdrehzahlen durch Polumschaltung des Hauptmotors.

Mit den Merkmalen des Patentanspruches 3 läßt sich die Erfindung leicht verwirklichen. Hierbei werden die elektrischen Belastungswerte in der elektrischen Leistungsaufnahme bzw. Stromaufnahme ausgedrückt und kontinuierlich erfaßt sowie verglichen. Ein Wendeschütz oder ein elektronisches Stellglied kann den Stützmotor außer in die beiden möglichen Drehrichtungen auch in den Stillstand schalten, wenn keine Lastunterschiede festgestellt werden.

Mit den Merkmalen des Patentanspruches 4 kann der Hilfs­ antrieb konventionell ausgebildet werden, um die Vorteile der Erfindung voll zu nutzen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert; in der Zeichnung zeigen

Fig. 1 schematisch ein Strebbetriebsmittel gemäß der Erfindung,

Fig. 2 den Drehzahlstellbereich des Hauptantriebes,

Fig. 3 eine erste Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung und

Fig. 4 eine andere Ausführungsform der Erfindung in der Fig. 3 entsprechender Darstellung.

Das in Fig. 1 allgemein mit (1) bezeichnete Streb­ betriebsmittel weist einen Endloskettentrieb (2) auf, der mit seinem Obertrum (3) und seinem Untertrum (4) die schematisch dargestellten Kettenräder (5 bzw. 6) eines Hauptantriebes (7) und eines Hilfsantriebes (8) formschlüssig kuppelt. Beide Antriebe (7, 8) sind elektromotorisch ausgebildet. Mit dem Hauptantrieb (7) ist der Hauptmotor (9) als polumschaltbarer Drehstromasynchronmotor ausgeführt. Er ist über eine drehelastische Kupplung und eine Haltebremse (8′) mit dem Hauptzweig eines mechanischen Getriebes (10) verbunden. Dieses Getriebe hat einen Stützzweig, an den ein ungeregelter Drehstromasynchronmotor (11) als Stützmotor über eine Kupplung und eine Haltebremse (12) angeschlossen ist. Wie sich aus der Darstellung der Fig. 3 ergibt, wird der Hauptzweig des Getriebes (10) von einem zweistufigen Umlaufrädergetriebe gebil­ det. Die Eingangsstufe (14) wird von der Welle (15) des Sonnenrades (16) gebildet. Die Planetenräder (17 bzw. 18) der Eingangsstufe (14) sitzen auf dem Planeten­ radträger (19) und kämmen mit dem Hohlrad (20). Das Hohlrad (20) stützt sich auf einem Stirnradunter­ setzungsgetriebe (21) ab, nämlich auf dessem Abtriebs­ rad (22), das von einem Ritzel (23) auf einer Getriebe­ welle (24) angetrieben ist, die ihrerseits von der Eingangswelle (25), auf die der Drehstromasynchron­ motor (11) wirkt, über ein Ritzel (26) und ein Stirn­ rad (27) angetrieben wird.

Die zweite Stufe (28) des Umlaufrädergetriebes ist mit dem Planetenträger (29) an die Abtriebswelle (30) des Getriebes und damit an das Kettenrad (6) angeschlossen. Das Sonnenrad (31) ist mit dem Planetenträger (19) über die Welle (32) gekuppelt, während die Planetenräder (33, 34) mit dem Hohlrad (35) kämmen, das mit Hilfe einer Mehrflächenlamellenkupplung (36) am Gehäuse (37) abgestützt werden kann. Die Kupplung (36) dient als Überlastschutzeinrichtung und kann hydraulisch betä­ tigt werden. Durch das Druckmedium läßt sich eine Öl/Wasseremulsion HFA-Flüssigkeit verwenden. Der vor­ handene Druck der Arbeitsflüssigkeit ist dem Ansprech­ wert der Überlastkupplung proportional. Wird die Kupplung druckentlastet, so ist der Kraftfluß von beiden Motoren (9, 11) zum Kettenrad (6) unterbrochen.

Gemäß der Darstellung der Fig. 1 wird die Belastung der beiden Antriebe (7, 8) in den Meßeinrichtungen in Form elektrischer Werte kontinuierlich erfaßt. Die Meßwerte werden in einem Vergleicher (39) vor­ zeichenrichtig addiert. Ein nachgeschalteter Drei­ punktregler (40) betätigt hysteresebehaftet ein nachgeschaltetes Wendeschütz (41). Das Wendeschütz schaltet den Stützmotor (11) in die Drehrichtung rechts oder links oder setzt den Motor still.

Aus der Darstellung der Fig. 2 ergibt sich die statische Drehmomenten-Drehzahlkennlinie des Drehstromasynchron­ motors (9), welche bei (42) erkennbar ist. Die beiden gestrichelten Linien (43, 44) zeigen die Drehmomenten- Drehzahlkennlinien, die sich beim Zuschalten des Stützmotors (11) bei Rechts- bzw. Linkslauf ergeben. Daraus folgt, daß je nach Lastunterschied bei Haupt­ antrieb (7) und Hilfsantrieb (8) die Drehzahl des Getriebes (10) vermindert bzw. vergrößert wird. Werden keine Leistungsunterschiede gemessen, kann der Stützmotor (11) ausgeschaltet werden.

Der Hilfsantrieb (8) ist konventionell ausgebildet. Er weist einen Drehstromasynchronmotor (45) auf, welcher über eine drehelastische Kupplung gegebenen­ falls Haltebremse mit einem mechanischen Getriebe (46) auf die Welle (47) des Kettenrades (5) geschaltet ist.

In der abgeänderten Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 4 ist das Hohlrad (20) der Getriebeeingangsstufe (14) auf dem Ritzel (48) eines Planetenträgers (49) abgestützt, dessen Planetenräder (50, 51) zu einer zweiten Eingangsstufe (52) des nicht dargestellten Stützmotors gehören. Das Sonnenrad (53) dieser Stufe wird von dem Planetenträger (54) der ersten Eingangsstufe (55) angetrieben. Seine Planetenräder (56, 57) kämmen mit dem Sonnenrad (58), das auf der Motorantriebswelle (59) sitzt. Bei dieser Aus­ führungsform ist der mechanische Überlastschutz mit einer Überlastkupplung gewährleistet, die im Hohlrad des Planetengetriebes (52) der Abtriebsstufe des Ausgleichsgetriebes angeordnet, aber nicht dargestellt ist.

Anstelle eines Drehstromasynchronmotors (11) läßt sich ein Verschiebeankermotor verwenden, der durch Verschie­ ben seines Ankers gebremst wird, so daß die Haltebremse (12) entfällt.

Claims (10)

1. Strebbetriebsmittel, insbesondere Gewinnungs­ maschine mit einem Hauptantrieb und einem Hilfsantrieb eines Kettentriebes, welcher die beiden elektromotorischen Antriebe form­ schlüssig kuppelt und mit wenigstens einem, vorzugsweise zweistufigen Umlaufräder­ getriebe, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlaufrädergetriebe (14, 28) im Hauptantrieb im Hauptmotor (9) und seiner Eingangsstufe (14) zugeordnet ist und mit seinem Hohlrad (20) auf dem Abtrieb (22) eines Getriebes eines elektrischen Überlagerungsantriebes (11, 12) abgestützt ist, der die Abtriebs­ drehzahl des Umlaufrädergetriebes (14, 28) in beiden Drehrichtungen nach Maßgabe der elektrischen Belastung des Haupt- und Hilfs­ antriebes (7, 8) vergrößert oder vermindert.

2. Strebbetriebsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützmotor (11) des Überlagerungsantriebes von einem Drehstrom­ asynchronmotors gebildet und der Hauptmotor (9) ein polumschaltbarer oder eintouriger Drehstrommotor ist.

3. Strebbetriebsmittel nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Belastungswerte des Haupt- und des Hilfsmotors (9, 45) kontinuierlich mit den Meßeinrichtungen (38, 38 a) erfaßt und einem Vergleicher (39) zugeführt werden, dem ein Dreipunktregler (40) nachgeschaltet ist, welcher einen dem Stützmotor (11) zugeord­ neten Leistungsschalter betätigt.

4. Strebbetriebsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsantrieb (45-47) einen Drehstrom­ asynchronmotor (45) als Hilfsmotor mit dreh­ elastischer Kupplung und mechanischem Getriebe (46) aufweist.

5. Strebbetriebsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Über­ lagerungsantrieb ein Stirnradgetriebe (21) aufweist und als Überlastschutzeinrichtung die Kupplung (36) der zweiten Getriebestufe (28), welche deren Hohlrad (35) mit dem Gehäuse (37) verbindet, dient.

6. Strebbetriebsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (36) als Mehrflächenlamellenkupp­ lung ausgebildet und hydraulisch betätigt ist.

7. Strebbetriebsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlagerungsantrieb ein zweistufiges Umlauf­ rädergetriebe aufweist, welches über eine Stirnradstufe (48) das Hohlrad (20) der Eingangsstufe (14) und den Hauptmotor (9) antreibt.

8. Strebbetriebsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützmotor (11) des Überlagerungsantriebs von einem Verschiebe­ ankermotor gebildet und der Hauptmotor (9) ein polumschaltbarer oder eintouriger Drehstrommotor ist.

9. Strebbetriebsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlagerungsantrieb ein zweistufi­ ges Umlaufrädergetriebe aufweist, welches über eine Stirnradstufe (48) das Hohlrad (20) der Eingangsstufe (14) und den Haupt­ motor (9) antreibt, und daß als Überlast­ schutz die Überlastkupplung der zweiten, als Umlaufgetriebe ausgeführten Getriebestufe (52), welche deren Hohlrad (60) mit dem Gehäuse verbindet, dient.

10. Strebbetriebsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Überlastschutzreinrichtung eine Überlast­ kupplung dient, die zwischen der letzten Zahnradstufe und der Abtriebsstufe des Getriebes eingesetzt ist.