DE3809149C1 - Control of the cooling-water flow rate in water-cooled drive units - Google Patents
Control of the cooling-water flow rate in water-cooled drive unitsInfo
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Description
Die Erfindung richtet sich auf eine Regelung der Kühlwasser
durchflußmenge bei wassergekühlten Antriebseinheiten unter
tägiger Förderer oder Gewinnungsmaschinen.
Antriebseinheiten für den vorstehend beschriebenen Einsatz
werden bislang mit einer Kühlwassermenge beaufschlagt, die
selbst bei häufigen Spitzenbelastungsphasen sicherstellt,
daß bei einer Kühlwassereintrittstemperatur von ca. 25°C
die Kühlwasseraustrittstemperatur kleiner als 50°C gehal
ten werden kann. Hierbei geht man in der Praxis in der Regel
an die obere Grenze, um Kaltleiterabschaltungen der Antriebs
einheiten auf eine vertretbare Anzahl pro Schicht zu beschrän
ken. Dennoch kann nicht verhindert werden, daß durch solche
Kaltleiterabschaltungen, insbesondere im untertägigen Gewin
nungsbetrieb, die Förderung zum Stillstand kommt und damit
das wirtschaftliche Ausbringen empfindlich verringert wird.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Betriebsweise besteht
darin, daß durch das permanente Maximalangebot der Kühlwasser
verbrauch sehr hoch ist und die dadurch verursachten Kosten
einen erheblichen Teil der Gesamtkosten ausmachen, welche
bei der Gewinnung von untertägig anstehenden Mineralen an
fallen. Außerdem ist zu erwähnen, daß das aus einer Antriebs
einheit tretende erwärmte Kühlwasser in der überwiegenden
Anzahl der untertägigen Betriebspunkte verlorengeht und
keiner weiteren Anwendung mehr zugeführt wird.
Zum Stand der Technik zählt ferner das Kühlsystem eines
Fahrzeugantriebs mit Verbrennungsmotor für beispielsweise
eine Diesellokomotive. Hierbei ist in der das erwärmte Kühl
wasser von dem Verbrennungsmotor fortführenden Leitung ein
Abschnitt vorgesehen, dessen Querschnitt in Abhängigkeit von
der Temperatur des abströmenden erwärmten Kühlwassers ver
änderbar ist.
Durch "Kurznachrichten" des Steinkohlenbergbauvereins, Nr.
121, Seite 2, September 1987 ist es schließlich noch bekannt,
das zur Kühlung der Schneidmotoren von Walzenladern einge
setzte Kühlwasser anschließend für die Staubbindung im
Schneidbereich der Walzen zu verwenden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelung
der Kühlwasserdurchflußmenge bei wassergekühlten Antriebs
einheiten untertägiger Förderer oder Gewinnungsmaschinen
zu schaffen, die es erlaubt, den Kühlwasserverbrauch erheb
lich senken zu können.
Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung in den
im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkma
len gesehen.
Kernpunkt der Erfindung ist die Regelung der Menge des über
die Antriebseinheit geführten Kühlwassers mittels der Tempe
ratur des aus der Antriebseinheit tretenden erwärmten Kühl
wassers. Aufbauend auf der Erkenntnis, daß die Temperatur
des erwärmten Kühlwassers in einem direkten proportionalen
Zusammenhang mit der jeweiligen Belastung der Antriebsein
heit steht, wird nun der Antriebseinheit stets nur so viel
Kühlwasser zugeführt, daß eine ausreichende Kühlung der
Antriebseinheit während aller Betriebsphasen gewährleistet
ist.
Ist die Antriebseinheit nicht oder nur geringfügig belastet,
genügt folglich auch nur eine entsprechend verminderte Kühl
wassermenge, um die Austrittstemperatur des Kühlwassers
unter 50°C zu halten. Steigt die Temperatur des erwärmten
Kühlwassers an, ist hiermit automatisch eine Erhöhung der
der Antriebseinheit zugeführten Kühlwassermenge verbunden.
Aufgrund des Sachverhalts, daß der Kühlwasserverbrauch jetzt
gezielt belastungsabhängig gesteuert wird, entfällt der
bislang in der Praxis geschlossene Kompromiß des grundsätz
lich erhöhten Kühlwasserangebots unabhängig davon, ob sich
die Antriebseinheit gerade in einer Schwachlastphase oder in
einer Spitzenbelastungsphase befindet, wie dies gerade beim
untertägigen Einsatz mit hobelnden Gewinnungswerkzeugen oder
mit Strebförderern sehr häufig der Fall ist.
In der weitaus überwiegenden Mehrzahl der Fälle genügt eine
stufenweise Veränderbarkeit des Leitungsquerschnitts. Wie
viel Stufen zum Tragen kommen, hängt von dem Einsatzort
und der Belastung der jeweiligen Antriebseinheit ab. So
dürfte es beispielsweise für den untertägigen Grubenbetrieb
in aller Regel ausreichen, wenn eine Regelung in maximal
vier Stufen von beispielsweise 4 Litern pro Minute, 9 Litern
pro Minute, 15 Litern pro Minute und 23 Litern pro Minute
zur Verfügung steht.
Der veränderbare Querschnitt kann aber auch von mindestens
zwei parallelgeschalteten Leitungsabschnitten gebildet sein,
von denen mindestens ein Leitungsabschnitt temperaturgere
gelt verschließbar gestaltet ist. Hierbei ist ein Leitungs
abschnitt stets offen. Der andere Leitungsabschnitt wird
erst dann geöffnet, wenn die Temperatur des in der Abfluß
leitung strömenden erwärmten Kühlwassers auf eine höhere
Belastung der Antriebseinheit hinweist, so daß auch eine
größere Menge Kühlwasser die Antriebseinheit kühlen muß.
Sinkt dagegen die Temperatur in der Abflußleitung, wird der
zweite Leitungsabschnitt wieder geschlossen, so daß nur noch
die durch den ersten grundsätzlich offenen Leitungsabschnitt
bestimmte Kühlwassermenge am Kühlvorgang der Antriebseinheit
beteiligt ist.
Wenn im Vorstehenden von mindestens einem temperaturgesteu
ert verschließbaren Leitungsabschnitt die Rede ist, so wird
hiermit zum Ausdruck gebracht, daß in Abhängigkeit von den
jeweiligen örtlichen Gegebenheiten auch zwei oder mehr zusätz
liche parallele Leitungsabschnitte vorgesehen sein können,
die temperaturgesteuert verschließbar gestaltet sind. Ihr
Öffnungs- und Schließverhalten wird durch die jeweilige
Temperatur des erwärmten Kühlwassers bestimmt.
Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 2 können alle paral
lel geschalteten Leitungsabschnitte auf denselben Querschnitt
eingestellt sein. Denkbar ist aber auch eine Ausführungs
form, bei welcher die Leitungsabschnitte bezüglich ihrer
Querschnitte variabel sind, was z. B. durch geeignete Mengen
begrenzungsventile erreicht werden kann.
Nach Anspruch 3 ist es von Vorteil, wenn in jeden verschließ
baren Leitungsabschnitt ein Sperrventil eingegliedert ist,
das mit einem Temperaturfühler in der Abflußleitung verbunden
wird. Auf diese Weise besteht eine direkte Abhängigkeit der
Betriebssituation des Sperrventils und damit des Querschnitts
von der Temperatur des erwärmten Kühlwassers.
Sind zwei oder mehr verschließbare Leitungsabschnitte vorhan
den, so sieht die Erfindung entsprechend den Merkmalen des
Anspruchs 4 vor, die in diese verschließbaren Leitungsabschnit
te eingegliederten Ventile mit auf unterschiedlichen Ansprech
temperaturen eingestellten Temperaturfühlern in der Abfluß
leitung zu verbinden. Eine solche Anordnung ermöglicht es,
auf einfache Weise die Kühlwassermenge zu variieren, und
zwar gezielt in Abhängigkeit von der Belastung der Antriebs
einheit.
Nach Anspruch 5 sind die parallel geschalteten Leitungsab
schnitte austauschbar. Gemäß dieser Ausführungsform wird auf
eine Querschnittsänderung der einzelnen Leitungsabschnitte
im eingebauten Zustand verzichtet. Statt dessen können die
Leitungsabschnitte als Ganzes ausgetauscht werden, um einen
den örtlichen Verhältnissen angepaßten Querschnitt für das
Kühlwasser bereitstellen zu können.
Dem im Querschnitt veränderbaren Leitungsabschnitt kann ein
mit dem Ein- und Ausschaltemechanismus gekoppeltes Hauptven
til vorgeschaltet sein. Das Hauptventil hat die vorteilhafte
Eigenschaft, daß erst dann Kühlwasser der Antriebseinheit
zugeführt wird, wenn diese in Betrieb gesetzt wird. Dabei
kann die Kopplung zwischen dem Ein- und Ausschaltmechanismus
der Antriebseinheit und dem Hauptventil so ausgebildet sein,
daß die Antriebseinheit erst zu laufen beginnt, wenn ausrei
chend Kühlwasser ansteht. Wird die Antriebseinheit ausge
schaltet, so wird das Hauptventil erst nach einer einstell
baren Verzögerung in die Sperrstellung überführt, um auch
beim Auslaufen der Antriebseinheit eine Kühlung zu garan
tieren.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem Hauptventil und
dem im Querschnitt veränderbaren Leitungsabschnitt ein
Schmutzabweiser sowie eine Wasseruhr in Hintereinanderschal
tung vorgesehen sind. Der Schmutzabweiser übernimmt hierbei
eine Filterfunktion. Die Wasseruhr kann gegebenenfalls an
eine Fernübertragung angeschlossen sein, so daß der Wasser
verbrauch nicht nur an einer, insbesondere übertägigen,
Betriebswarte angezeigt, sondern hier auch nachprüfbar auf
gezeichnet werden kann.
Der im Anspruch 6 gekennzeichnete Strömungswächter dient
dem Zweck, die Antriebseinheit stillzusetzen, wenn eine
Mindestmenge an Kühlwasser nicht mehr durch die Abflußlei
tung strömt. Auf diese Weise werden gegebenenfalls nur schwer
reparierbare Schäden an der Antriebseinheit bzw. an den
mit der Antriebseinheit bewegten Betriebsmitteln vermieden.
Wenn das erwärmte Kühlwasser in einen offenen Auffangbehäl
ter ausgetragen wird, ist es in vorteilhafter Weise möglich,
einen Gegendruck zu vermeiden, der unter Umständen die Funk
tion der erfindungsgemäßen Kühlwasserregelung außer Kraft
setzen könnte. Dabei ist es denkbar, daß der Auffangbehälter
über eine Reinigungsvorrichtung mit dem Wasserrückführungs
netz in Verbindung steht.
Das gebrauchte Kühlwasser kann somit bei Bedarf wieder in
das Leitungsnetz eingespeist werden.
Vorstellbar ist aber auch eine Ausführungsform, gemäß wel
cher der Auffangbehälter über eine Reinigungsvorrichtung
sowie eine Rückstellanlage mit der an die Antriebseinheit
angeschlossenen Wasserleitung verbunden ist. Hierbei ist
also ein vom Wasserleitungsnetz unabhängiger geschlossener
Wasserkreislauf vorgesehen. Wasser ist nur dann zu ersetzen,
wenn eine Anzeige am Auffangbehälter den zur einwandfreien
Kühlung der Antriebseinheit notwendigen Mindestwasserstand
kenntlich macht.
Schließlich ist es noch denkbar, daß der Auffangbehälter mit
einer Vorrichtung zum Bedüsen der Gewinnungsmaschinengasse
und/oder zum Niederschlagen von Staub verbunden ist. Auf
diese Weise kann das Kühlwasser einer weiteren sinnvollen
Verwendung zugeführt werden.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Mit 1 ist ein nur schematisch angedeuteter Antriebsmotor für
den Stetigförderer eines untertägigen Gewinnungsbetriebs
(Streb) bezeichnet. Der Motor 1 ist wassergekühlt. Die Zufüh
rungsleitung für das Kühlwasser ist mit 2 und die Abflußlei
tung mit 3 bezeichnet.
Da der Antriebsmotor 1 während seines Betriebs einsatzbedingt
unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt ist, wird zur Rege
lung der jeweils eine optimale Betriebstemperatur gewährlei
stenden Kühlwassermenge in der das erwärmte Kühlwasser von
dem Antriebsmotor 1 fortführenden Leitung 3 ein in Abhängig
keit von der Temperatur des abströmenden erwärmten Kühlwassers
veränderbarer Querschnitt Q vorgesehen. Der Querschnitt
Q kann stufenlos oder stufenweise veränderbar sein.
Beim Ausführungsbeispiel ist eine stufenweise Veränderung
des Leitungsquerschnitts Q veranschaulicht. Es ist zu sehen,
daß in die Abflußleitung 3 vier parallel geschaltete Leitungs
abschnitte 4-7 eingegliedert sind, wobei die Leitungsabschnit
te 4-7 durch auswechselbare Rohre 11-14 unterschiedliche
Querschnitte haben. So hat der Leitungsabschnitt 4 einen
Querschnitt von 4 Litern pro Minute, während die Leitungs
abschnitte 5, 6 und 7 Querschnitte von 5 Litern pro Minute,
6 Litern pro Minute bzw. 8 Litern pro Minute gewährleisten.
Von den vier Leitungsabschnitten 4-7 sind die Leitungsab
schnitte 5-7 temperaturgesteuert verschließbar gestaltet,
während der Leitungsabschnitt 4 ständig offen ist. Zu diesem
Zweck sind in die Leitungsabschnitte 5-7 Sperrventile 8-10
eingegliedert, die über Steuerleitungen 15-17 mit Temperatur
fühlern 18-20 in der Abflußleitung 3 verbunden sind. Die
Temperaturfühler 18-20 sind auf unterschiedliche Ansprech
temperaturen eingestellt.
Zwischen dem Antriebsmotor 1 und dem veränderbaren Leitungs
querschnitt Q ist ein Hauptventil 21 in die Abflußleitung
3 eingegliedert. Das Hauptventil 21 steht über eine Steuer
leitung 22 mit dem Ein- und Ausschaltmechanismus 23 der
Antriebseinheit 1 in Verbindung.
Zwischen dem Hauptventil 21 und dem veränderbaren Leitungs
querschnitt Q ist ein Schmutzabscheider 24 sowie eine Wasser
uhr 25 in Hintereinanderschaltung vorgesehen. Die Wasseruhr
25 kann gegebenenfalls mit einer Betriebswarte verbunden
sein.
Die Abflußleitung 3 mündet in einen offenen Auffangbehälter
26. Dem Auffangbehälter 26 vorgeschaltet und dem veränderba
ren Leitungsquerschnitt Q nachgeschaltet ist ein Strömungs
wächter 27, der dafür Sorge trägt, daß der Antriebsmotor
1 stillgesetzt wird, wenn eine Mindestmenge an Kühlwasser
nicht mehr die Abflußleitung 3 durchströmt.
Des weiteren veranschaulicht die Darstellung, daß der Auffang
behälter 26 über eine Reinigungsvorrichtung 28 mit der Zu
führungsleitung 2 in Verbindung steht.
Wird statt des Wasserzuführungsnetzes 2 ein geschlossener
Wasserkreislauf vorgesehen, so ist zweckmäßig in den Kreis
lauf 29 zwischen dem Auffangbehälter 26 und dem Antriebsmo
tor 1 hinter die Reinigungsvorrichtung 28 noch eine Rückkühl
anlage 30 eingegliedert.
Denkbar ist es auch, daß der Auffangbehälter 26 bei Bedarf
mit einer nicht näher dargestellten Vorrichtung zum Bedüsen
der Gewinnungsmaschinengasse und/oder zum Niederschlagen von
Staub verbunden ist.
Die vorstehend beschriebene Kühlwasserregelung wird etwa wie
folgt beschrieben:
Der Antriebsmotor 1 wird eingeschaltet und das Hauptventil
21 geöffnet. Durch den stets offenen Leitungsabschnitt 4
fließt eine Menge von 4 Litern pro Minute Kühlwasser durch
den Antriebsmotor 1 in den Auffangbehälter 26. Dabei ist
sichergestellt, daß der Antriebsmotor 1 erst dann zu laufen
beginnt, wenn Kühlwasser durch den Leitungsabschnitt 4 strö
men kann.
Wird der Antriebsmotor 1 über einen fixierten Temperaturpunkt
hinaus belastet, so wird über den entsprechenden Temperatur
fühler 18 das Sperrventil 8 in dem Leitungsabschnitt 5 geöff
net und es fließen zusätzlich 5 Liter pro Minute durch die
Kühlwasserregelung. Insgesamt wird dadurch der Antriebsmotor
1 mit 9 Litern pro Minute beaufschlagt.
Sollte die Belastung des Antriebsmotors 1 so hoch sein, daß
die Temperatur des erwärmten Kühlwassers weiter steigt und
9 Liter pro Minute Kühlwassermenge nicht ausreicht, um den
Antriebsmotor 1 auf der optimalen Betriebstemperatur zu
halten, wird dies durch den Temperaturfühler 19 festgestellt
und hierüber das Sperrventil 9 in dem Leitungsabschnitt 6
geöffnet, so daß weitere 6 Liter pro Minute, also jetzt
insgesamt 15 Liter pro Minute durch den Antriebsmotor 1
strömen.
Sollte auch diese Kühlwassermenge zur Kühlung des Antriebs
motors 1 nicht ausreichen und die Temperatur des erwärmten
Kühlwassers noch mehr ansteigen, so wird dies über den Tempe
raturfühler 20 ermittelt, der das Sperrventil 10 öffnet
und damit weitere 8 Liter pro Minute durchströmen läßt.
Insgesamt fließen jetzt 23 Liter pro Minute durch die Kühl
wasserregelung. Die Kombination der Öffnungs- und Schlußfol
ge der einzelnen Ventile 8-10 kann über die Einstellung
der Temperaturfühler 18-20 beliebig verändert werden.
Bei Zurückgang der Belastungen des Antriebsmotors 1 und
damit einhergehender Reduzierung der Kühlwassertemperatur
ist die Betriebsweise der Kühlwasserregelung umgekehrt,
jedoch mit einer kleineren Schalthysterese behaftet. Das heißt
temperaturabhängig schließen die Ventile 10, 9, 8 nacheinan
der. Bei Stillstand des Antriebsmotors 1 wird letztlich auch
das Hauptventil 21 geschlossen. Dieses jedoch mit einer
einstellbaren Verzögerung, welche gewährleistet, daß durch
den Antriebsmotor 1 auf jeden Fall Kühlwasser strömt, so
lange dieser erwärmt ist.
Die Kühlwasserregelung ist so gestaltet, daß die parallel
geschalteten Leitungsabschnitte 4-7, insbesondere die Rohre
11-14 gegen Rohre abweichenden Querschnitts austauschbar
sind.
Denkbar ist es aber auch, daß die Leitungsabschnitte 4-7 auf
unterschiedliche Querschnitte einstellbar sind, was bei
spielsweise durch Mengenregelventile erfolgen kann.
Claims (6)
1. Regelung der Kühlwasserdurchflußmenge bei wassergekühlten
Antriebseinheiten (1) untertägiger Förderer oder Gewinnungs
maschinen, wobei in der das erwärmte Kühlwasser von der
Antriebseinheit (1) fortführenden Leitung (3) ein Leitungs
abschnitt (Q) mit in Abhängigkeit von der Temperatur des
abströmenden erwärmten Kühlwassers veränderbarem Querschnitt
vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der veränderbare Querschnitt (Q) stufenweise veränderbar
ist und/oder daß der veränderbare Querschnitt (Q) durch
mindestens zwei parallelgeschaltete Leitungsabschnitte (4-7)
gebildet ist, von denen mindestens ein Leitungsabschnitt
(5-7) temperaturgeregelt verschließbar gestaltet ist.
2. Regelung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die parallel geschalteten Leitungsab
schnitte (4-7) auf unterschiedliche Querschnitte einstellbar
sind.
3. Regelung nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem(n) verschließbaren
Leitungsabschnitten (5-7) ein mit einem Temperaturfühler
(18-20) in der Abflußleitung (3) verbundenes Sperrventil
(8-10) eingegliedert ist.
4. Regelung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß bei Anordnung von zwei
oder mehr verschließbaren Leitungsabschnitten (5-7) die
hierin eingegliederten Ventile (8-10) mit auf unterschied
lichen Ansprechtemperaturen eingestellten Temperaturfühlern
(18-20) in der Abflußleitung (3) verbunden sind.
5. Regelung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die parallel geschalteten
Leitungsabschnitte (4-7) bezüglich mindestens eines Längen
teils (11-14) austauschbar sind.
6. Regelung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß im Anschluß an den im
Querschnitt veränderbaren Leitungsabschnitt (Q) ein Strö
mungswächter (27) in der Abflußleitung (3) integriert ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3809149A DE3809149C1 (en) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | Control of the cooling-water flow rate in water-cooled drive units |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3809149A DE3809149C1 (en) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | Control of the cooling-water flow rate in water-cooled drive units |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3809149C1 true DE3809149C1 (en) | 1989-11-30 |
Family
ID=6350112
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3809149A Expired DE3809149C1 (en) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | Control of the cooling-water flow rate in water-cooled drive units |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3809149C1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4200723A1 (de) * | 1992-01-14 | 1993-07-15 | Gewerk Auguste Victoria | Schraemmaschine |
AU2005222548B2 (en) * | 2004-12-07 | 2010-07-15 | Siemag Tecberg Gmbh | Three chamber tube feeder in underground mining |
CN113700655A (zh) * | 2020-05-21 | 2021-11-26 | 上海凯士比泵有限公司 | 一种变频器和电机集成装置内外自循环的冷却系统 |
WO2024013068A1 (de) | 2022-07-12 | 2024-01-18 | Gea Westfalia Separator Group Gmbh | Verfahren zur überwachung und regelung der kühlmitteltemperatur einer antriebvorrichtung eines separators |
-
1988
- 1988-03-18 DE DE3809149A patent/DE3809149C1/de not_active Expired
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
DE-Z: Kurznachrichten aus Bergtechnik und Kohlenveredelung, des Steinkohlenbergbauvereins, Sept. 1987, Nr. 121, S. 2 * |
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DE102022117310A1 (de) | 2022-07-12 | 2024-01-18 | Gea Westfalia Separator Group Gmbh | Verfahren zur Überwachung und Regelung der Kühlmitteltemperatur einer Antriebvorrichtung eines Separators |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of patent without earlier publication of application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |