DE3809659A1 - Antriebsstation fuer seilbetriebene streckenfoerderbahnen, insbesondere des untertagebetriebes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsstation für seilbetriebene Streckenförderbahnen, insbesondere des Untertagebetriebes gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In der Praxis sind die im Untertagebetrieb als Sonder­ fördermittel eingesetzten Streckenseilbahnen als Einschienenhängebahnen, welche von der Streckensohle unabhängig sind oder als Flurförderbahnen ausgebildet, welche mit einem auf der Streckensohle verlegten Gestänge zwangsgeführt und daher von dem Verlauf der Streckenfirste unabhängig sind. Diese Sonderförder­ mittel gestatten eine Pendelförderung von Material und gegebenenfalls Personen über größere Entfernungen in Verhältnissen, welche eine Zwangsführung der Bahn vor­ aussetzen. Der Seilantrieb des Zuges macht die Kraft­ übertragung von dem Rad auf die Schiene unabhängig, so daß sich die Bahn schlupffrei auch auf stark geneigten Fahrstrecken betreiben läßt.

Die erfindungsgemäße Antriebsstation ist regelmäßig für ein endloses Seil vorgesehen. Bei derartigen Antrieben entfällt das Wickeln des Seiles in Abhängigkeit von der Entfernung des Zuges von der Antriebsstation, wenn die Krafteinleitung mit einer Antriebsscheibe erfolgt. Das Seil läuft dann endlos zwischen einer am Ende der Fahr­ strecke angeordneten Umlenkscheibe und der Antriebs­ scheibe am anderen Ende der Fahrstrecke um. Beim Seil­ antrieb über eine derartige Treibscheibe ist im allgemeinen in das Seil eine Seilscheibe eingeschaltet, welche den Umschlingungswinkel auf der Treibscheibe vergrößert und dadurch den Formschluß der Treibscheibe mit dem Seil herbeiführt. Ein solches Seil muß unter dauernder Spannung gehalten werden. Das geschieht mei­ stens mit einer Spannstation, welche bei kleineren Anlagen unmittelbar auf die Umlenkscheibe wirken kann, bei größeren Anlagen dagegen in der Nähe der Antriebs- oder Treibscheibe angeordnet wird. Je nach Länge der Bahn können aber auch mehrere Spannstationen eingesetzt werden. In der Spannstation wird gegebenenfalls über eine oder mehrere in den Seiltrieb eingeschaltete Spannrollen ein Seillängenausgleich herbeigeführt. Das geschieht in der Regel mit einem druckmittelbetätigten Arbeitszylinder.

Die erfindungsgemäße Antriebsstation ist insbesondere für den Steinkohlenbergbau unter Tage vorgesehen. Dort sind Streckenförderbahnen der eingangs erläuterten Art eingerichtet, die eine mittlere Bahnlänge von ca. 850 m aufweisen und im Extremfall Fahrtstrecken von einem bis zu zwei Kilometern aufweisen. Im allgemeinen werden diese Anlagen mit 16 mm Seilen betrieben. Ihre Wirtschaftlichkeit und insbesondere ihre Verfügbarkeit hängen daher wesentlich von der Lebensdauer der Seile ab. Der Seilverschleiß erzwingt einem Seilwechsel, sobald er fortgeschritten ist. Er verursacht nicht nur erhebliche Materialkosten, sondern erzwingt auch beträchtliche Arbeitsaufwände, die mit Fach­ kräften aufgebracht werden müssen, welche z.B. in der Lage sind, das Förderseil zu spleißen.

Die Erfindung geht von einer vorbekannten Antriebs­ station der eingangs bezeichneten Art aus. Hierbei wird der Antriebsmotor des Seilbahnantriebes in der Regel von Hand gefahren, sofern er nicht in Einzel­ fällen mit einer Fernsteuerung beeinflußt wird. In der Spannstation ist das Seil mit einer konstanten Belastung, die auf den erforderlichen Höchstwert ausgelegt ist, vorgespannt. Als Spannvorrichtung dient eine Seilrolle, welche hinter dem Förderseilantrieb im Betrieb auftretenden Seillängenänderungen in eine Seilschleife zieht.

Streckenförderbahnen mit diesen verbreiteten Antriebsstationen zeigen einen erheblichen Seilver­ schleiß. Insbesondere läßt sich beobachten, daß jede betrieblich auftretende Änderung der Seillänge zu einer schlagartigen Änderung der Lage der in das Seil eingeschalteten und mit der höchsten Vorspannkraft belasteten Seilspannrolle verbunden ist. Im Seil treten dabei starke dynamische Beanspruchungen auf. Es hat sich allerdings herausgestellt, daß diese Beanspruchungen nicht durch eine bloße Änderung der Spannstation behoben werden können.

Tatsächlich treten nämlich nicht nur beim Anfahren des Antriebes Laständerungen im Seilbetrieb auf, welche u. a. durch den Verlauf, d. h. durch Neigungsänderungen des Fahrgleises der Bahn erzwungen werden, während eine praktisch gleichmäßige Kraft in das Seil einleitet. Da aus dem eingangs Genannten die Bahn gerade dann einge­ setzt wird, wenn Teilstrecken mit jeweils unter­ schiedlicher Neigung durchfahren werden müssen, wechseln sich beim Betrieb der Bahn im Seil stark unterschied­ liche Seilkräfte ab. Denn bei der Bergfahrt ist die der Vortriebskraft entsprechende Seilkraft allen anderen Seilkräften entgegengesetzt, nämlich insbe­ sondere der Hangabtriebskraft ebenso wie die dem Fahrwiderstand der Bahn bzw. des Zuges entsprechenden Widerstände und der Widerstand, der vom den Seilführungen des Förderseiles der Seilbewegung entgegengesetzt wird. Bei Teilfahrt muß dagegen die Vortriebskraft zwar auch den Fahrwiderstand der Bahn und den Bewegungswider­ stand in den Seilführungen ausgleichen. Die Hangab­ triebskraft wirkt jedoch als Vortriebskraft und kann bei hinreichender Neigung des Fahrgleises die von dem Antrieb aufgebrachte Kraft sogar übersteigen, so daß gebremst werden muß.

Die sich hieraus ergebenden Lastwechsel im Seil treten zuerst an der Krafteinleitung in den Zug auf, der meistens über einen Seilarm mit dem Förderseil verbunden ist. Diese Lastwechsel übertragen sich jedoch durch das Seil auf die Spannstation, und auf Antriebsstation, wo sie mit zeitlicher Verzögerung Wirkungen auslösen. Je Antriebsart des Haspels wirken sich der Lastwechsel in vermehrter oder verminderter Leistungsabnahme z.B. durch eine Drehzahländerung oder auch lediglich in einer Än­ derung der Last eines Getriebes aus. Diese Reaktionen des Haspels und die Lageänderungen in der Spannstation treten je nach Länge des Übertragungsweges ein, der von dem Seil gebildet wird und von der Krafteinleitung in den Zug bis zur Antriebsstation reicht. Die meisten Wechsel der Seilkraft erfolgen jedoch so schnell, daß ihr Ausgleich in der Antriebsstation und in der Spann­ station zu spät erfolgt. Die Folge sind Überlagerungen mit neuen Seikraftänderungen mit Zusatzbeanspruchungen des Seiles, die eine unverhältnismäßige Steigerung des Seilverschleißes ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lebensdauer des Seiles einer seilbetriebenen Strecken­ förderbahn der eingangs beschriebenen Art zu verlängern.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruches 1. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung werden die Änderungen der Seilkraft am Zugarm praktisch ohne Zeitverzug in entsprechende Reaktionen gleichzeitig des Haspelantriebes und der Spannstation umgesetzt. Das ermöglichen die in dem Haspelantrieb und in der Spannstation vorgesehenen Steuerungen. Im Haspelantrieb kann z. B. ein hydrauli­ scher Antriebsmotor des Haspels mit einer Schief­ scheibensteuerung oder bei elektrischer Ausführung ein über eine Scheibe beeinflußbarer Steuerwiderstand vorgesehen sein. Wenn diese Steuerungen wie bisher von Hand betätigt werden, werden die zum Ausgleich der Seilkraft erforderlichen Reaktionen der Haspel­ steuerung einfach überlagert. Ist der Haspelantrieb nicht steuerbar, so erhält er eine Steuerung, welche die Reaktionen herbeiführt. In der Spannstation wird gleichzeitig und in entsprechendem Maße die Seil­ vorspannung verändert. Bei Seilrollen mit druckmittelbe­ tätigten Arbeitszylindern kann die jeweilige Stellung des Kolbens im Antriebszylinder durch Steuerung der Druck­ mitteleinleitung bzw. -abfuhr zur Veränderung der Vorspannkraft Verwendung finden. Damit in der erfindungsgemäßen Antriebsstation die von dieser in das Seil eingeleiteten Kräfte in dieser Weise gesteuert werden, ist den Steuerungen ein Fahrtregler vorge­ schaltet. Er erzeugt das überlagernde Signal aus den festliegenden Änderungen der Seilkräfte längs des Weges nach Stärke und Richtung. Deshalb entspricht die Kraft­ einleitung durch den Antrieb und die Spannstation in das Seil der jeweiligen Kraftabnahme des Zuges im wesentlichen. Damit können alle wesentlichen Überla­ gerungen der Seilkräfte und vermeidbaren Seilbean­ spruchungen ausgeschaltet werden.

Die dynamischen Seilbelastungen sind ihrer Größe nach u.a. auch von der Seilgeschwindigkeit abhängig. Hierbei sind die Seilkräfte bei plötzlichen Änderungen umso höher, je geringer die Geschwindigkeit des Zuges ist. Mit dem Merkmal des Anspruches 2 wird dieser Tatsache Rechnung getragen, indem die Geschwindigkeit des Zuges der jeweiligen Änderung der Seilkraft durch eine Dreh­ zahländerung des Antriebes angepaßt wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung wiedergegeben; es zeigen

Fig. 1 schematisch eine seilbahnbetriebene Strecken­ förderbahn, auf die sich die Erfindung bezieht,

Fig. 2 die äußeren Kräfte an einer Streckenförderbahn gemäß der Erfindung, wobei in der oberen Dar­ stellung die lastfreie Bahnanlage wiedergegeben und in der unteren Darstellung die Auswirkungen der Seilvorspannung im Stillstand der Bahn gezeichnet sind,

Fig. 3 in der Fig. 2 entsprechender Darstellung die äußeren Kräfte der seilbetriebenen Strecken­ förderbahn zur Verdeutlichung eines Last­ wechsels beim Überfahren eines Sattels unter der vereinfachten Annahme eines hundertprozentigen Wirkungsgrades,

Fig. 4 die an einem Hang auftretenden Seilkräfte und ihre Zusammensetzung,

Fig. 5 schematisch eine Antriebsstation gemäß der Erfindung und

Fig. 6 ein Seilkraft-Wegdiagramm, nach dem die erfin­ dungsgemäße Antriebsstation gesteuert wird.

In der Darstellung der Fig. 1 ist eine seilgetriebene Streckenförderbahn (1) wiedergegeben. Das Förderseil (2) läuft endlos zwischen einer Antriebsstation (3) und einer Umkehrstation (4) um. Als Antrieb dient ein Seil­ haspel mit einer Antriebsscheibe (5) und einer Seil­ scheibe (6), welche den Umschlingungswinkel des Förder­ seils (2) auf der Treibscheibe (5) vergrößert. Mit der Antriebsstation (3) erfolgt die Krafteinleitung in das Förderseil (2), wobei das Förderseil in einer Spann­ station (7) gespannt gehalten wird. Die Spannstation besteht aus zwei stationären Seilumlenkrollen (8, 9) und einer in eine Seilschleife eingeschalteten Rolle (10), welche mit einem in Fig. 1 nur schematisch wieder­ gegebenen druckmittelbetätigten Arbeitszylinder (11) unter Spannung gehalten wird.

Der Zug (12) wird mit der vom Förderseil (2) abgenommenen Kraft auf einem nicht dargestellten Fahr­ gleis, z.B. einer Hängeschiene bewegt.

Gemäß der Darstellung der Fig. 2 bewegt sich der Zug (12) auf dem Fahrgleis (14) in beiden Richtungen. Das Fahrgleis verläuft von der am Anfang der Fahrstrecke gelegenen Talstation (15) über eine Teilstrecke (16) an­ steigend bis zu einem Sattel (17). Von da ab fällt die Fahrstrecke gleichmäßig ab und erreicht die Endstation (18).

Aus der oberen Darstellung der Fig. 2 ergibt sich bei ausgeschalteter Antriebsstation (3) und kraftloser Spannstation (7), daß in dem Förderseil (2) keine Kräfte auftreten. Sobald die im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 vorgesehenen beiden Spannrollen der Spannstation (7) belastet werden, ergibt sich eine entsprechende Gegenkraft an der Seilumlenkrolle (4) und eine gleich­ mäßige Seilspannung über den gesamten Seiltrieb, solange der Zug steht.

Gemäß der oberen Darstellung der Fig. 3 hat der Zug (12) die Talstation (15) verlassen und bewegt sich auf der Teilstrecke (16) in Richtung auf den Sattel (17). Es ergibt sich dann eine entsprechende Auslenkung der in der Antriebsstation nachgeschalteten Spannrolle (19), welche die Seillängung auszugleichen hat. Die Belastung des Förderseils steigt am Zugarm (20) des Zuges an und erzeugt im wesentlichen eine gleichförmige Seilbelastung im Seiltrieb vom Zugarm (20) über das vorlaufende Seil­ trum und das rücklaufende Seiltrum bis zur zweiten Spannrolle (21) der Spannstation (7).

Die untere Darstellung der Fig. 3 läßt erkennen, wie sich die Seilkräfte ändern, sobald der Zug (12) den Sattel (17) überwunden hat.

Die dabei auftretenden Seilkraftänderungen ergeben sich aus der Darstellung der Fig. 4. Ist die Fahrtrichtung des Zuges (20) aufwärts gerichtet, so muß die Antriebs­ kraft mindestens so groß wie die Summe aus der Hang­ abtriebskraft, dem Bewegungswiderstand in den Seil­ führungen und dem Fahrwiderstand des Zuges sein. Ist dagegen der Sattel überwunden, was durch die Änderung des Fahrtrichtungspfeiles in Fig. 4 erkennbar gemacht ist, so wirken zwar der Bewegungswiderstand in den Seilführungen und der Fahrwiderstand des Zuges der Bewegung des Zuges entgegen. Die Hangabtriebskraft kann aber so sein, daß sie die Antriebskraft übersteigt, also der Zug sogar gebremst werden muß.

Gemäß der Darstellung der Fig. 6 ist eine praxisnahe Fahrstrecke wiedergegeben. Das Diagramm zeigt auf der Abszisse die jeweilige Neigung des Fahrgleises in gon, während auf der Ordinate die Fahrtstrecke wiedergege­ ben ist. Am linken oberen Bildrand ist an die Talstation zu denken, während am rechten unteren Bildrand die Berg­ station wiedergegeben ist. Die eingetragene Kurve gibt die jeweiligen Neigungen der Teilstrecken wieder. Ihr entspricht eine Kurve, welche statt der Neigungen die hierbei auftretenden Änderungen der Seilkraft am Zugarm wiedergibt und durch Messungen gewonnen wird.

In der Darstellung der Fig. 5 ist eine Steuereinheit gezeichnet. In dieser werden aus einem nach Art der Fig. 6 wiedergegebenen Diagramm Signale erzeugt, welche die aus den Neigungen der Bahn folgenden Seilkräfte und dementsprechend auch die Seilkraftänderungen wieder­ geben. Diese werden in der Steuereinheit einem Fahrtregler aufgegeben, der hieraus Signale erzeugt. Die Signale werden einerseits der im linken Teil der Fig. 5 wiedergegebenen Haspelsteuerung überlagert und führen dort zur Änderung des Drehmomentes und damit der Antriebskraft, so daß die Krafteinleitung durch den Antrieb (3) der jeweiligen Kraftabnahme des Zuges (12) im wesentlichen entspricht. Außerdem werden die Signale in eine Änderung der Spannkräfte in der Spannstation (7) umgesetzt. Diese ist in der Darstellung der Fig. 5 vereinfacht wiedergegeben, wobei die bewegliche Spann­ rolle (10) am Ende der Kolbenstange (22) eines Kolbens (23) in einem Arbeitszylinder (24) gezeichnet ist. Der Zylinder ist einfach wirkend. Die Stellung des Kolbens hängt vom jeweiligen Druck auf die Kolbenringfläche ab. Damit wird die Seilvorspannung ebenfalls entsprechend der jeweiligen Kraftabnahme des Zuges (12) vergrößert bzw. verringert.

Von der Art der Haspelsteuerung hängt es ab, ob man mit Hilfe der Steuereinheit auch die Antriebsdrehzahl der Treibscheibe (5) ändern kann. Dann läßt sich die Zuggeschwindigkeit den über die jeweilige Zugstrecke wechselnden Seilkräften anpassen.

Claims (3)

1. Antriebsstation für seilbetriebene Streckenförderbahnen, insbesondere des Untertagebetriebes, bei dem die Kraftabnahme aus dem Förderseil durch den Zug und die Krafteinleitung in das Förderseil mit einem Seilhaspel, vorzugsweise über eine Antriebs­ scheibe erfolgt, wobei das Förderseil in wenigstens einer Spannstation gespannt gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftein­ leitung durch den Antrieb (3) der jeweiligen Kraftabnahme des Zuges (12) im wesentlichen entspricht und mit Hilfe der Signale eines Fahrtreglers erfolgt, die dem Verlauf der Seilkräfte über den Weg und die Richtung des Zuges entsprechen und einer Haspel­ steuerung überlagert, sowie in Änderungen der Spannkräfte in der Spannstation (7) umgesetzt werden.

2. Antriebsstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlagerungssignale der Haspelsteuerung in Drehzahländerungen des Seilantriebes (5, 6) umsetzbar sind.

3. Antriebsstation nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Spannstation (7) der Druck in einem zur Erzeugung der Seilvorspannung dienenden Arbeitszylinder (24) veränderlich ist.