DE4039645A1 - Vorrichtung zur verbindung einer batteriekatze mit einer stromschiene - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ver­ bindung einer an der Einschienenhängebahnschiene verfahrbaren Batteriekatze mit einer in den Strecken des Steinkohlenbergbaus, insbesondere an Steigungen verlegten Stromschiene, mit korrespon­ dierenden, der Batteriekatze und einem an der Stromschiene verschiebbaren Stromabnehmerwagen zugeordneten, schlagwettergeschützten Steckvor­ richtungen sowie einem den Stromabnehmerwagen be­ einflussenden Mitnehmerarm.

Im untertägigen Berg- und Tunnelbau werden für den Antrieb von Einschienenhängebahnanlagen un­ terschiedliche Systeme eingesetzt. Man unter­ scheidet seilbetriebene Bahnen, die den Nachteil haben, nur über maximal 3 km Strecke eingesetzt werden zu können, sowie Dieselkatzen und Batte­ riekatzen, wobei die Diesel- und Batteriekatzen über eigene Antriebe verfügen. Dieselkatzen haben den Nachteil, daß sie Abgas und Wärme erzeugen und eine zusätzliche Bewetterung benötigen. Bat­ teriekatzen haben den Nachteil, daß zur Schonung der Batterien zunächst nur 80% der Leistung ent­ nommen werden kann, um letztlich eine Ausgasung der Akkus zu vermeiden. Dementsprechend kann eine Batterie nur zu 80% geladen werden. Insgesamt weisen die Batteriekatzen eine geringere Reich­ weite auf. Wegen der geringen, der Batterie zu ent­ nehmenden Stromstärken können sie Steigungen nur bis maximal 10 gon befahren. Dafür erfahren sie nur eine geringe Erwärmung, sie sind abgasfrei und sie haben einen geringen Verschleiß. Um die geschilderten Nachteile möglichst zu reduzieren, sind sogenannte bewegliche Stromzuführungen geschaffen worden, und zwar in Form einer Strom­ schiene, die parallel zur EHB-Schiene verläuft. Die Stromschiene selbst und die zugeordneten Ag­ gregate auf der Batteriekatze sind schlagwetter­ geschützt, so daß sie auch in gefährdeten Berei­ chen eingesetzt werden können. Eingesetzt werden sie aber im wesentlichen nur an Steigungs­ strecken, um hier die weiter oben beschriebenen Nachteile zu beheben. Es hat sich herausgestellt, daß der Nutzen der zusätzlichen Stromzuführung in einer Geschwindigkeitssteigerung um 25% und ei­ ner Erhöhung der Reichweite um 1200 m besteht. Ein Versuch auf der Schachtanlage Osterfeld kommt zu dem Schluß, daß am Einsatzort ohne Benutzung der Stromzuführung nur eine Fahrt mit einer Bat­ terie absolviert werden kann, hingegen mit der Stromzuführung zwei Fahrten ohne Batteriewechsel möglich sind (DE-Z-Glückauf 126 (1190), Nr. 13/14, Seiten 635-641). Zur mechanischen und elektrischen Kopplung der Batteriekatze mit der Stromzuführung ist ein der Kabine zugeordneter ausschiebbarer Mitnehmerarm und zwei schlagwet­ tergeschützte Steckvorrichtungen eingesetzt wor­ den. Die nicht näher beschriebene Koppel­ vorrichtung ist kompliziert und erlaubt keine au­ tomatische Ankopplung der Stromschiene an die Batteriekatze. Insbesondere eine halb- oder voll­ automatische Ankoppelung ist aber Grundvorausset­ zung für eine wirtschaftliche Nutzung der Strom­ schiene.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Auf­ gabe zugrunde, eine Verbindungsvorrichtung zu schaffen, über die eine bergbaugerechte und mög­ lichst automatische Ankopplung der Batteriekatze an die Stromschiene zu erreichen ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an den An- bzw. Abkoppelstellen ein quer zur Schienenlängsachse verschiebbarer Schlitten mit zwei in die Fahrschiene eingepaßten Schienenstüc­ ken angeordnet ist, von denen eines einen aufge­ gleisten Tender mit einer der Steckvorrichtungen trägt und den Mitnehmerarm aufweist und daß die andere Steckvorrichtung einem der Batteriekatze zusätzlich zugeordneten mehrrädrigen Wagen zuge­ ordnet ist, dessen oberer Teil den Tender aufneh­ mend ausgebildet ist.

Bei einer derartigen Vorrichtung braucht der Ab­ stand zwischen EHB-Schiene und Stromschiene unter Beachtung von Mindest- und Maximalabständen in horizontaler und vertikaler Richtung nicht fest­ gelegt zu werden. Die erforderliche Paßgenauig­ keit beim Ankoppeln in Schienenquerachse wird durch den Tender realisiert, der beim Ankoppeln in das Katzenprofil eingeschoben und beim Abkop­ peln wieder herausgezogen wird. Die Paßgenauig­ keit längs der Schiene kann durch kontrollierte Fahrt der Katze erreicht werden, während die Hochachse durch die katzeneigene Bordhydraulik überbrückt wird. Beim Abkoppeln ist ein durch die Bordhydraulik der Batteriekatze zu realisierender Abdrückvorgang notwendig. Insgesamt gesehen ist damit eine bergbaugerechte Lösung geschaffen, die sowohl unkompliziert als auch weitgehend automa­ tisch zu handhaben ist. Der Schlitten mit den beiden der Fahrschiene angepaßten Schienenstücken wird beim An- und Abkoppelvorgang jeweils so hin- und hergeschoben, daß der zugeordnete Tender ent­ weder in das Profil der Batteriekatze eingescho­ ben oder daraus herausgeschoben wird. Die notwen­ dige elektrische Kopplung erfolgt unter Beachtung der Sicherheitsvorschriften, wobei die entspre­ chende Steckvorrichtung einem gesonderten mehr­ rädrigen Wagen zugeordnet ist, der so ausgebildet ist, daß er den Tender aufnehmen kann, wodurch eine genaue Verbindung der beiden Steckvorrich­ tungen ohne Probleme zu erreichen ist.

Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß in Längsrichtung des Ver­ schiebeweges des Schlittens ein Pneumatikzylinder angeordnet ist. Im untertägigen Steinkohlenberg­ bau kann auf das Druckluftnetz zurückgegriffen werden, wobei der Pneumatikzylinder vorteilhaft wie bei einer Weiche verwendet werden kann, so daß die erforderlichen Verriegelungen rein pneu­ matisch bergbaugerecht zum Einsatz kommen können. Der Betrieb ist damit optimal abzuwickeln, kann aber auch mit einem Hydraulikzylinder o. ä. arbei­ ten, wobei der Schlitten schwalbenschwanzförmig ausgebildet ist und der Pneumatikzylinder am freien Ende des Schlittens angreift. Dadurch ist ein Verfahren der Schienenstücke wie bei einer Weiche möglich.

Eine Beschädigung des Mitnehmerarms oder des Stromabnehmerwagens wird dadurch verhindert, daß ein Zugkraftbegrenzer zugeordnet ist, der bei Überlastung in Form eines Endschalters die Strom­ zufuhr und damit den Betrieb der Batteriekatze beeinflußt.

Den bergbehördlichen Vorschriften ist optimal Ge­ nüge getan, da der untere, die Steckvorrichtung aufnehmende Teil des mehrrädrigen Wagens als druckfestes Gehäuse ausgebildet ist, indem ein zusätzlicher, fernschaltbarer Leistungsschalter angeordnet ist, der dem Freischalten der einzel­ nen Steckerstifte dient. Neben dem fernschaltba­ ren Leistungsschalter befindet sich in der Mitte des unteren Teils ein Magnet, der dem Zentrieren der Steckdosen des Tenders dient und jeweils nur vorübergehend aktiv geschaltet ist. Auf diese Weise können die beiden Steckvorrichtungen vor dem Herstellen der Verbindung so angeordnet wer­ den, daß sie genau zentriert zusammengeführt wer­ den können. Es sind auch ähnlich arbeitende mechanische oder sonstige Vorrichtungen denkbar, die zu aktivieren sind.

Das Zusammenführen der Steckvorrichtungen erfolgt erfindungsgemäß und zweckmäßig durch eine lang­ same und genau geführte Bewegung der dem mehrräd­ rigen Wagen zugeordneten Steckvorrichtung auf die dem Tender zugeordnete Steckvorrichtung zu. Hierzu ist vorgesehen, daß die dem mehrrädrigen Wagen zugeordnete Steckverbindung eine vertikal- oder auch horizontal verfahrbare, mit Zentrier­ stiften versehene Platte aufweist, wobei der Platte zweckmäßigerweise ein Hydraulikzylinder zugeordnet ist, über den die Platte sicher und gleichmäßig verfahren werden kann.

Anstelle der druckfesten elektrischen Verbindung ist auch eine Möglichkeit denkbar, bei der der untere Teil des mehrrädrigen Wagens als Über­ druckraum mit einer aus Gummi bestehenden Trenn­ wand ausgebildet ist. Eine solche elektrische Verbindung in einem Überdruckraum, der durch eine Gummiwand, vergleichbar mit der Gummilippe der Stromschiene, den Zugang des Steckerstiftes zur Steckdose ermöglicht, ist auch für den Einsatz im Untertagebergbau möglich.

Mit weniger Aufwand ist es darüber hinaus mög­ lich, eine elektrische Kopplung in Form einer Druckverbindung dadurch herzustellen, daß die po­ tentialführenden Druckplatten in einem Überdruck­ raum des Tenders angeordnet werden, der abhängig von der Fahrtrichtung von Druckkontakten geöffnet wird, die beidseitig an dem zusätzlichen mehrräd­ rigen Wagen angeordnet sind. Der Druck beim Schieben des Tenders und Ziehen des Stromabneh­ merwagens gewährleistet dann den elektrischen Kontakt. Hierbei sind neben dem Leistungsschalter Gleichstromschütze erforderlich, damit der je nach Fahrtrichtung nicht benutzte Steckerstift spannungsfrei ist. Im gleichen Stromkreis mit der Endabschaltung der mechanischen Zugkraftbegren­ zung liegt ein weiterer Endschalter, der über die mechanischen Zentrierstifte geschaltet wird.

Hierzu weist die Steckvorrichtung, die dem Tender zugeordnet ist, den durch die Zentrierstifte be­ einflußbaren Endschalter auf. Alternativ kann die Steckvorrichtung auch druckfest ausgebildet sein.

Eine derartige Vorrichtung bringt gegenüber den bekannten Lösungen erhebliche Vorteile mit sich. Vor allem ist es möglich, mit relativ geringem Aufwand eine bergbaugerechte, sowohl unkompli­ zierte als auch weitgehend automatische Ankopp­ lung der Stromschiene an die Batteriekatze zu verwirklichen. Damit ist es möglich, auch bei wechselnden Verhältnissen auf der Fahrstrecke ei­ ner derartigen Batteriekatze jeweils auch an meh­ reren hintereinander liegenden Steigungsstrecken eine Stromschiene anzuordnen, die dann der Batte­ riekatze im Bedarfsfalle die Möglichkeit gibt, zusätzliche Energie zuzuführen, so daß die ge­ speicherte Energie geschont bleibt. Vorteilhaft ist dabei insbesondere, daß der Fahrer beim An­ koppeln die Batteriekatze nur grob positionieren und dann von der Fahrerkabine aus den Stromschie­ nenbetrieb einschalten muß. Anschließend wird al­ les weitere automatisch bewirkt, so daß ein ge­ naues und sicheres Ankoppeln der Batteriekatze an die Stromschiene gesichert ist.

Eine zweckmäßige Ausbildung der Batteriekatze bzw. der zugehörigen An- und Abkoppelvorrichtung wird anhand der nachfolgenden Figuren erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine An- bzw. Abkoppelstelle in Schienenlängs­ längsrichtung gesehen vor dem Koppelvorgang,

Fig. 2 die An- bzw. Abkoppelstelle in Seitenansicht nach erfolgter Ankopplung,

Fig. 3 den gabelförmigen Mitnehmerarm in Draufsicht und

Fig. 4 das Schaltbild für eine Einschaltverriegelung.

Eine An- bzw. Abkoppelstelle 1 irgendwo in einer ansteigenden Strecke ist in Fig. 1 angedeutet.

Die Fahrschiene ist mit 2 bezeichnet. An dieser Fahrschiene 2 wird die Batteriekatze 3 verfahren, wobei die Einzelteile der Batteriekatze 3 über eine Zugstange 4 miteinander verbunden sind.

Parallel zur Fahrschiene 2 verläuft eine Strom­ schiene 6, in der ein Stromabnehmerwagen 7 ver­ schiebbar angeordnet ist. Dieser Stromabnehmerwa­ gen 7 wird über den Mitnehmerarm 8 mitgenommen, der eine weiter hinten erläuterte Anordnung auf­ weist.

Über den Stromabnehmerwagen 7 mit seinem An­ schlußkasten 9 wird eine elektrische Verbindung über die elektrische Leitung 10 zur Steckvorrich­ tung 12 hergestellt. Parallel zur elektrischen Leitung 10 verläuft ein Luftschlauch 11.

Die Steckvorrichtung 12 ist einem Tender 13 mit Laufrädern 14 zugeordnet, der auf ein Schienen­ stück 15 aufgegleist ist, das an einem Schlitten 16 befestigt ist. Im Abstand zu dem Schienenstück 15 trägt der Schlitten 16 noch ein weiteres Schienenstück 17, das bei der aus Fig. 1 er­ sichtlichen Ausführung in die Fahrschiene 2 ein­ gefügt ist.

Über den Schlitten 16 können die Schienenstücke 15, 17 quer zur Fahrschienenlängsachse 15 ver­ schoben und jeweils in die Fahrschiene 2 einge­ paßt oder aus dieser herausgezogen werden. Mit dem Verschieben des Schlittens 16 über den Pneumatikzylinder 25 wird das Schienenstück 15 in die Fahrschiene 2 eingefügt, wodurch dann grob die Steckvorrichtung 12 über der Steckvorrichtung 19 positioniert wird, wobei diese Steckvor­ richtung 19 der Batteriekatze 3 bzw. einem der Batteriekatze 3 zugeordneten mehrrädrigen Wagen 20 zugeordnet ist.

Während Fig. 1 eine Situation wiederspiegelt, in der die Batteriekatze 3 unabhängig von der Strom­ schiene 6 betrieben wird bzw. eine Situation vor Herstellung der Ankopplung der Batteriekatze 3 an die Stromschiene 6, gibt Fig. 2 die Situation nach Herstellung der Ankopplung wieder. Deutlich wird, daß der die Steckvorrichtung 19 aufweisende zweirädrige Wagen 20 über zwei eigene Laufkatzen 21, 22 an der EHB-Schiene verfahrbar aufgehängt ist. Der obere Teil 23 dieses mehrrädrigen Wagens 20 ist so ausgebildet, daß, wie aus Fig. 2 er­ sichtlich, der Tender 13, der auf das Schienen­ stück 15 aufgegleist ist, in den mehrrädrigen Wa­ gen 20 eingepaßt werden kann. Hierdurch erfolgt die bereits erwähnte grobe Justierung bzw. Posi­ tionierung.

Die Steckvorrichtung 19 im Bereich der Batterie­ katze 3 ist dem unteren Teil 24 des mehrrädrigen Wagens 20 zugeordnet, wobei dieser Teil des zweidrädrigen Wagens als druckfestes Gehäuse aus­ gebildet ist. Im unteren Teil 24 des mehrrädrigen Wagens 20 befindet sich im druckfesten Gehäuse ein zusätzlicher Leistungsschalter 28, der fern­ schaltbar ausgebildet ist und der dem Freischal­ ten der Steckerstifte 31, 32 dient. Neben dem fernschaltbaren Leistungsschalter 28 befindet sich in der Mitte des unteren Teils 24 des mehr­ rädrigen Wagens 20 ein Magnet 29, der dem Zen­ trieren der Steckdosen des Tenders dient und nur vorübergehend aktiv ist. Daneben befindet sich im unteren Teil 24 eine hydraulisch vertikal ver­ fahrbare Platte 30, die zwei Zentrierstifte 31, 32 und zwei Steckerstifte trägt. Die Platte wird über einen Hydraulikzylinder 33 vertikal verfah­ ren, um so die elektrische Kopplung zu bewirken. Sie kann auch horizontal angeordnet sein.

Zur elektrischen Kopplung wird der Abstand des eingeschobenen Tenders 13 vom Mittelpunkt des mehrrädrigen Wagens 20 durch eine Abstandsmeßein­ richtung erfaßt und die Batteriekatze 3 so ver­ fahren, daß die Steckvorrichtungen 12 des Tenders 13 mittig über den ausfahrbaren Steckvorrichtun­ gen 19 des mehrrädrigen Wagens 20 stehen. Die elektrische Kopplung wird durch eine magnetische oder auch mechanische Zentrierung der Steckteile vorbereitet, was weiter oben erläutert ist. Der Magnet 29 im Unterteil des mehrrädrigen Wagens 20 baut das dazu erforderliche Magnetfeld auf, das den Steckdosenteil 12 exakt zentriert. Danach fährt, angetrieben vom Hydraulikzylinder 33, die Platte 30 mit den Steckerstiften aus, um die Kopplung zu bewirken. Steckdosen und Stecker­ stifte sind druckfest gekapselt oder überdruckge­ kapselt.

Der mechanische Zentrierstift bzw. die beiden Stifte 31, 32 sind auch erforderlich, um den End­ schalter zu betätigen, nachdem die elektrische Steckverbindung zwischen Stromschiene 6 und Bat­ teriekatze 3 hergestellt ist. In diesem Strom­ kreis liegt auch die Endabschaltung beim Anspre­ chen der mechanischen Zugkraftbegrenzung. Die beiden Endschalter beeinflussen den die Stromzu­ führung speisenden Gleichrichter. Der zusätzliche Leistungsschalter 28 schaltet ein, sobald die Spannung auf der der Stromschiene 6 zugewandten Seite der Steckvorrichtung 12 erscheint und wie­ der aus, sobald dort keine Spannung mehr ansteht. Eine Selbsthaltung durch die Batteriespannung der Batteriekatze 3 in eingeschaltetem Zustand wird durch eine Diode verhindert.

Der Abkoppelvorgang läuft genau umgekehrt zum An­ koppelvorgang, wobei der Fahrer die Katze ledig­ lich wieder bezüglich dem ausrückbaren Schienen­ stück positionieren muß. Durch Ausschalten des Strombetriebes schaltet der zusätzliche Lei­ stungsschalter 28 aus, die Platte 30 fährt in den unteren Teil 24 des mehrrädrigen Wagens 20 wieder ein, wodurch der Gleichrichter ausgeschaltet wird. Ist dieser Einfahrvorgang abgeschlossen, kann das Schienenstück 15 mit dem Tender 13 wie­ der aus der Batteriekatze herausgerückt werden. Der Koppelvorgang ist abgeschlossen.

Fig. 4 zeigt eine Einschaltverriegelung 40, wäh­ rend Fig. 3 eine Draufsicht auf den Mitnehmerarm 8 wiedergibt, der endseitig als Gabel 35 ausge­ bildet ist, die den Stromabnehmerwagen 7 bzw. den Anschlußkasten 9 aufnimmt. Die Seitenwand 36 der Gabel 35 ist über ein sperrbares Gelenk 37 in Richtung des Pfeiles 41 verschwenkbar, während es in Richtung des Pfeiles 42 gesperrt ist.

 1 Ankoppelstelle
 2 Fahrschiene
 3 Batteriekatze
 4 Zugstange
 6 Stromschiene
 7 Stromabnehmerwagen
 8 Mitnehmerarm
 9 Anschlußkasten von 7
10 elektrische Leitung
11 Luftschlauch
12 Steckvorrichtung an 13
13 Tender
14 Laufrad
15 EHB-Schienenstück mit 13
16 Schlitten
17 EHB-Schienenstück ohne 13
18 Schienenlängsachse
19 Steckvorrichtung an 3
20 zweirädriger Wagen
21 Laufkatze
22 Laufkatze
23 oberer Teil von 20
24 unterer Teil von 20
25 Pneumatikzylinder
28 Leistungsschalter
29 Magnet
30 Platte
31 Zentrierstift
32 Zentrierstift
33 Hydraulikzylinder
35 Gabel von 8
36 Seitenwand
37 Gelenk
39 Gelenk für 13
40 Einschaltverriegelung
41 Pfeil
42 Pfeil

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Verbindung einer an der EHB-Schiene verfahrbaren Batteriekatze mit einer in den Strecken des Steinkohlenbergbaus, insbesondere an Steigungen verlegten Stromschiene, mit korrespondierenden, der Batteriekatze und einem an der Stromschiene ver­ schiebbaren Stromabnehmerwagen zugeordneten, schlag­ wettergeschützten Steckvorrichtungen sowie einem den Stromabnehmerwagen beeinflussenden Mitnehmerarm, da­ durch gekennzeichnet, daß an den An- bzw. Abkoppel­ stellen (1) ein quer zur Schienenlängsachse (18) ver­ schiebbarer Schlitten (16) mit zwei in die Fahr­ schiene (2) eingepaßten Schienenstücken (15, 17) an­ geordnet ist, von denen eines (15) einen aufgeglei­ sten Tender (13) mit einer der Steckvorrichtungen (12) trägt und den Mitnehmerarm (8) aufweist und daß die andere Steckvorrichtung (19) einem der Batterie­ katze (3) zugeordneten mehrrädrigen Wagen (20) zuge­ ordnet ist, dessen oberer Teil (23) den Tender auf­ nehmend ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Längsrichtung des Verschiebeweges des Schlit­ tens (16) ein Pneumatikzylinder (25) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (16) schwalben­ schwanzförmig ausgebildet ist und daß der Pneumatik­ zylinder (25) am freien Ende des Schlittens angreift.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mitnehmerarm (8) oder dem Stromabnehmerwagen (7) ein Zugkraftbegrenzer zugeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere, die Steckvorrichtung (19) aufnehmende Teil (24) des mehrrädrigen Wagens (20) als druck­ festes Gehäuse ausgebildet ist, in dem ein zusätzli­ cher, fernschaltbarer Leistungsschalter (28) angeord­ net ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem mehrrädrigen Wagen (20) zugeordnete Steckvorrichtung (19) mit einem die Steckvorrichtung (12) zentrierenden Magnet (29) ausgerüstet ist, der aktivierbar ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem mehrrädrigen Wagen (20) zugeordnete Steckverbindung (19) eine vertikal verfahrbare, mit Zentrierstiften (31, 32) versehene Platte (30) auf­ weist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Platte (30) ein Hydraulikzylinder (33) zuge­ ordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil (24) des mehrrädrigen Wagens (20) als Überdruckraum mit einer aus Gummi bestehenden Trennwand ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die potentialführenden Druckplatten einer elek­ trischen Druckkopplung in einem Überdruckraum des Tenders (13) und die notwendigen Druckkontakte beid­ seitig des mehrrädrigen Wagens (20) angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Steckvorrichtung (12), die dem Tender (13) zugeordnet ist, einen durch die Zentrierstifte (31, 32) beeinflußbaren Endschalter aufweist.