DE3827693A1 - Winde fuer eine bergwerksmaschine, insbesondere fuer einen im untertageeinsatz befindlichen walzenlader - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Winde für eine Bergwerksmaschine, insbesondere für einen im Untertageeinsatz befindlichen Walzenlader, die mit einem ihr als Antriebsmotor dienenden Drehstrommotor ausgerüstet ist, der über wenigstens eine seine Drehbewegung untersetzende Planetenradstufe mit dem in eine Zahnstange oder Kette eingreifenden und die Vorschubbewegung der Bergwerksmaschine erzeugenden Antriebsrad getrieblich verbunden ist.

Es gehört zum vorbekannten Stand der Technik, wie die DE-OS 36 27 909 zeigt, Walzenlader des Untertagebetriebes mit je einem Antriebsmotor für die beiden Schneidwalzen und einem Antriebsmotor für die Winde auszurüsten. Dem Untersetzungsgetriebe der Winde ist ein Überlagerungsgetriebe vorgeschaltet, das zwei Getriebeeingänge besitzt, von denen einer mit dem Antriebsmotor der Winde und der andere mit dem Antriebsmotor einer Schneidwalze getrieblich verbunden ist. Zweck dieser Anordnung soll es sein, der Winde des Walzenladers im Bedarfsfall zusätzliche Antriebsleistung zur Verfügung zu stellen, um deren maximale Zugkraft auch in höheren Geschwindigkeitsbereichen beibehalten zu können.

Weiterhin zeigt und beschreibt die deutsche Auslegeschrift 11 71 376 bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung der Vorschub- und der Schnittgeschwindigkeit von Gewinnungsmaschinen. Die zur Ausübung dieses Verfahrens benutzte Gewinnungsmaschine ist mit einem einzigen Antriebsmotor ausgerüstet, der die Schneidwalze, die Winde und die Flüssigkeitspumpe eines Hydraulikkreislaufs antreibt. Ein Flüssigkeitsmotor befindet sich innerhalb des Hydraulikkreislaufs und greift in den Außenzahnkranz des Gehäuses eines Planetengetriebes ein, dessen zentrales Sonnenrad mit dem einzigen Antriebsmotor der Gewinnungsmaschine verbunden ist. Der Flüssigkeitsmotor überlagert die von dem Antriebsmotor stammende Drehbewegung mit einer über Null hinausgehenden Drehbewegung. Infolgedessen wird die Schrämwalzendrehzahl, je nach Umlaufrichtung des Flüssigkeitsmotors, durch die Summe oder die Differenz der vom Antriebsmotor und der vom Flüssigkeitsmotor ausgehenden Drehbewegungen bestimmt.

Zum Stand der Technik gehört es auch, Walzenlader für den Untertagebetrieb mit Asynchronmotoren auszurüsten, die entweder die Schneidwalze oder die Winde antreiben. Zur Drehzahlregelung sind diese Motoren über Umrichter mit dem Streckennetz verbunden. Dabei befindet sich nur der Gleichrichter in der Strecke, während die Wechselrichter sich im Maschinenkörper des Walzenladers und damit im unmittelbaren Bereich der Asynchronmotoren befinden (P 37 27 800.2). Nicht zuletzt wegen des Schlagwetterschutzes benötigen die Wechselrichter jedoch Bauraum, der bei Walzenladern nur im begrenzten Maß verfügbar ist.

Die Erfindung hat eine Lösung zum Ziel, die es erlaubt, eine mit einem Drehstrommotor ausgerüstete Winde einer Bergwerksmaschine mit variabler Drehzahl anzutreiben.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von der eingangs erläuterten Winde für Bergwerksmaschinen aus und schlägt vor, sie zusätzlich mit einem Hydraulikkreislauf auszurüsten, dessen in beide Förderrichtungen stufenlos verstellbare Flüssigkeitspumpe mit dem Abtriebswellenstumpf des Drehstrommotors und dessen Flüssigkeitsmotor unmittelbar mit dem zentralen Sonnenrad der ersten Planetenradstufe verbunden ist, die mit der Umfangsverzahnung ihres äußeren Zahnkranzes in die Verzahnung eines auf dem Abtriebswellenstumpf des Drehstrommotors angeordneten Stirnrades eingreift. Innerhalb der Planetenradstufe vereinigen sich die Drehbewegungen von Drehstrommotor und Flüssigkeitsmotor. Dadurch wird, je nach Drehsinn des mit variabler Drehzahl umlaufenden Flüssigkeitsmotors, die Drehzahl des in die Zahnstange eingreifenden Antriebsrades der Winde angehoben und somit größer, als sie bei alleinigem Antrieb der Planetenradstufe durch den Drehstrommotor wäre, oder aber abgesenkt, wenn die Drehbewegung des vom Flüssigkeitsmotor angetriebenen zentralen Sonnenrades der Drehbewegung des Antriebsmotors entgegenwirkt. Der Verstellbereich der Drehzahl des Windenantriebsrades wird somit durch den Verstellbereich der Drehzahl des zentralen Sonnenrades der Planetenradstufe bestimmt. Dieser ist wiederum abhängig vom Verstellbereich der Flüssigkeitspumpe, also vom Flüssigkeitsvolumen, das dem Flüssigkeitsmotor in der Zeiteinheit zugeht. Somit ist durch Regeln der Pumpenförderung auch eine Regelung der Drehzahl des Antriebsrades der Winde möglich. Wechselrichter zur Drehzahlregelung des Drehstrommotors erübrigen sich daher und folglich auch der zu ihrem Schlagwetterschutz notwendige bauliche Aufwand.

Zweckmäßigerweise sind die als Untersetzungsgetriebe dienenden Planetenradstufen in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, an dessen gegenüberliegende Seitenwände einerseits der Drehstrommotor und andererseits die Flüssigkeitspumpe und der Flüssigkeitsmotor angeflanscht sind. In dieser Form läßt sich das zur Drehzahluntersetzung und Regelung notwendige Getriebe besonders kompakt ausbilden und mit kleinstem Bauraum innerhalb des Windengehäuses unterbringen.

Es empfiehlt sich, das Gehäuse mit einem Kühler auszurüsten und es mit dem Hydraulikkreislauf derart zu verbinden, daß während des Betriebes ständig ein Teil der Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikkreislauf in das Gehäuse abfließt und durch rückgekühlte Flüssigkeit aus dem Gehäuse ersetzt wird.

Vorteilhaft ist es auch, wenn der Flüssigkeitsmotor in beiden Drehrichtungen in seiner Schluckmenge stufenlos in Größe und Richtung verstellbar ist, um den Verstellbereich der Windendrehzahl auszudehnen.

Dazu sollten Flüssigkeitspumpe und Flüssigkeitsmotor mit zu ihrer Fördermengen- bzw. Schluckmengeneinstellung dienenden eigensicheren Proportionalventilen ausgerüstet sein. Sie schaffen die Voraussetzung, um die Fördermengeneinstellung der Flüssigkeitspumpe und/oder des Flüssigkeitsmotors mit Hilfe des Belastungsstromes der Antriebsmotoren der Lösewerkzeuge und/oder des Belastungsstromes des Drehstrommotors der Winde, vorzunehmen.

In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 Eine schematische Darstellung des Überlagerungsgetriebes und des Hydraulikkreislaufes;

Fig. 2 eine schematische Stirnansicht des Überlagerungsgetriebes.

Das Windengehäuse ist mit (1) bezeichnet. Es ist Teil einer im Untertageeinsatz befindlichen, nicht dargestellten Bergwerksmaschine, die sich über die Länge eines Abbaustrebes hin- und herbewegt und diese Bewegung mit Hilfe eines Antriebsrades (2) erzeugt, das in eine sich über die Länge des Maschinenfahrweges erstreckende Zahnstange (3) eingreift. Seine Drehbewegung erhält das Antriebsrad (2) von einem Drehstrommotor (4), der an eine Seitenwand des Windengehäuses (1) angeflanscht und hier in einer Gehäusebohrung zentriert ist. Mit seinem Abtriebswellenstumpf (5) greift dieser Motor (4) in das Innere des Windengehäuses (1) ein und trägt auf dem Abtriebswellenstumpf (5) ein Stirnrad (6), das mit der Umfangsverzahnung (7) des äußeren Zahnkranzes (8) einer Planetenradstufe (9) kämmt. Der Abtriebswellenstumpf (5) erstreckt sich über die ganze Gehäusebreite und ist mit einer Flüssigkeitspumpe (10) verbunden, die sich auf der dem Drehstrommotor (4) gegenüberliegenden äußeren Gehäusewand befindet. Flüssigkeitspumpe (10) und Flüssigkeitsmotor (11) liegen in einem gemeinsamen Hydraulikkreislauf (12), der während des Betriebes ständig ein gewisses Kreislaufvolumen an den Ölvorrat des Windengehäuses (1) abgibt, das mit einem nicht dargestellten Kühler ausgerüstet ist. Ein entsprechendes gekühltes Flüssigkeitsvolumen geht über nicht dargestellte Leitungen aus dem Windengehäuse (1) dem Hydraulikkreislauf (12) ständig zu und ersetzt das abgehende Flüssigkeitsvolumen.

Der Flüssigkeitsmotor (11) liegt zentrisch zum zentralen Sonnenrad (13) der Planetenradstufe (9) und zentrisch zur Achse (14) des Antriebsrades (2) auf der Gehäuseseitenwand. Die von ihm ausgehende Drehbewegung gelangt mit entsprechender Untersetzung über die sich an der Innenverzahnung (15) des äußeren Zahnkranzes (8) abwälzenden Planetenräder (16) zum Planetenradträger (17) und zum zentralen Sonnenrad (18) einer zweiten Planetenradstufe (19) und wird über die dieser Stufe (19) zugeordneten Planetenräder (20) und den Planetenradträger (21) an das in die Zahnstange (3) eingreifende Antriebsrad (2) weitergegeben. Überlagert wird die Drehbewegung des Flüssigkeitsmotors (11) von der relativ konstanten Drehzahl des Drehstrommotors (4), die über den äußeren Zahnkranz (8) in die Planetenradstufe (9) gelangt. Aus beiden bildet die Planetenradstufe (9) eine resultierende Drehzahl, die sich je nach Drehrichtung des Flüssigkeitsmotors (11) aus der Summe oder der Differenz der Drehzahlen von Drehstrommotor (4) und Flüssigkeitsmotor (11) unter Berücksichtigung der Untersetzungsverhältnisse der beiden Planetenradstufen (9) und (19) ergibt. Mit dieser Drehzahl läuft das Antriebsrad (2) des Windengehäuses (1) um und bestimmt die Vorschubgeschwindigkeit der Bergwerksmaschine.

Proportionalventile (22) nehmen die Fördermengeneinstellung der Flüssigkeitspumpe (10) bzw. die Schluckmengeneinstellung des Flüssigkeitsmotors (11) in Größe und Richtung vor. Sie sind aus Gründen des Schlagwetterschutzes eigensicher und werden vom Belastungsstrom des Antriebsmotors, der die Lösewerkzeuge der Bergwerksmaschine antreibt und/oder vom Belastungsstrom des Drehstrommotors (4) gesteuert. Infolgedessen reduzieren sie durch Verringerung der Pumpenförderung bzw. der Schluckmenge des Hydraulikmotors (11) die Drehzahl des Antriebsrades (2) und entlasten die Antriebsmotoren, wenn deren Ankerstrom seinen zulässigen Wert übersteigt.

Claims (6)

1. Winde für eine Bergwerksmaschine, insbesondere für einen im Untertageeinsatz befindlichen Walzenlader, die mit einem ihr als Antriebsmotor dienenden Drehstrommotor ausgerüstet ist, der über wenigstens eine seine Drehbewegung untersetzende Planetenradstufe mit dem in eine Zahnstange oder Kette eingreifenden und die Vorschubbewegung der Bergwerksmaschine erzeugenden Antriebsrad getrieblich verbunden ist, gekennzeichnet durch einen Hydraulikkreislauf (12), dessen in beide Förderrichtungen stufenlos verstellbare Flüssigkeitspumpe (10) mit dem Abtriebswellenstumpf (5) des Drehstrommotors (4) und dessen Flüssigkeitsmotor (11) unmittelbar mit dem zentralen Sonnenrad (13) der ersten Planetenradstufe (9) verbunden ist, die mit der Umfangsverzahnung (7) ihres äußeren Zahnkranzes (8) in die Verzahnung eines auf dem Abtriebswellenstumpf (5) des Drehstrommotors (4) angeordneten Stirnrades (6) eingreift.

2. Winde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Untersetzungsgetriebe dienenden Planetenradstufen (9,19) in einem gemeinsamen Gehäuse (1) liegen, an dessen sich gegenüberliegende Seitenwände einerseits der Drehstrommotor (4) und andererseits die Flüssigkeitspumpe (10) und der Flüssigkeitsmotor (11) angeflanscht sind.

3. Winde nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) mit einem Kühler ausgerüstet und mit dem Hydraulikkreislauf (12) derart verbunden ist, daß während des Betriebes ständig ein Teil der Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikkreislauf (12) in das Gehäuse (1) abfließt und durch rückgekühlte Flüssigkeit aus dem Gehäuse (1) ersetzt wird.

4. Winde nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen in beiden Drehrichtungen in seiner Schluckmenge stufenlos verstellbaren Flüssigkeitsmotor (11).

5. Winde nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Flüssigkeitspumpe (10) und Flüssigkeitsmotor (11) mit zu ihrer Fördermengen- bzw. Schluckmengeneinstellung in Größe und Richtung dienenden eigensicheren Proportionalventilen (22) ausgerüstet sind.

6. Winde nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Proportionalventile (22) vom Belastungsstrom des die Lösewerkzeuge antreibenden Motors und/oder vom Belastungsstrom des Windenmotors (4) gesteuert werden.