DE4128064A1

DE4128064A1 - Load compensating device for drive to mining machinery - consists of chain driven sprocket which is driven through first gearbox from electric motor and water pump driven through second gearbox

Info

Publication number: DE4128064A1
Application number: DE19914128064
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Brychta; Mehmet-Vehip Dr Kaci; Andreas Graetz; Michael Woelfle
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1991-08-23
Filing date: 1991-08-23
Publication date: 1993-02-25

Abstract

Mining machinery, such as a coal cutting machine, and a conveyor, are driven by a chain from a sprocket (3). The sprocket (3) is driven through a gearbox (2) from an electric motor (5). Any fluctuations in the power to drive the machinery are compensated for by a hydraulic system which is driven from the first gearbox (4) through a second gearbox (7). The hydraulic system uses water as the hydraulic medium and consists of a pump (8) with an inlet pipe (10) and an outlet pipe (11) and with flow control devices (12,13,14,15). The pump (8) functions as a variable brake and a mechanical brake (6) is fitted to the shaft which connects it to the second gear box (7). USE/ADVANTAGE - Load compensating device for mining machinery. The use of water as a hydraulic medium makes the device environmentally friendly.

Description

Die Einrichtung für den Lastausgleich bei gekoppelten Antrieben, insbesondere von Kettenkratzförderern und Hobelanlagen im untertägigen Bergbau, bei denen An lagenunsymmetrien zu Leistungsverschiebungen zwischen den Antrieben führen, wobei zu deren Ausgleich einrichtungsge mäße Bauelemente vorgesehen sind.The device for load balancing with coupled Drives, especially chain scraper conveyors and Planing systems in underground mining where An positional asymmetries to performance shifts between the Lead drives, to compensate for this moderate components are provided.

Insbesondere bei den im untertägigen Bergbau eingesetzten Hobelanlagen und Kettenkratzförderern, aber auch bei anderen hochbelasteten Antrieben kann es durch Anlagenunsymmetrien zu Leistungsverschiebungen zwischen den Antrieben kommen, die zu thermischen Motorauslösungen und starken mechanischen Beanspruchungen der jeweiligen Antriebselemente führen. Aus diesem Grunde sind verschiedene Bauelemente vorgesehen, mit denen ein möglichst gleichmäßiger Leistungsausgleich bewirkt werden soll. Solche bekannten Lastausgleichssysteme arbeiten auf der Basis von Mehrwellengetrieben. Neben der Antriebs welle und der Abtriebswelle steht eine zusätzliche Welle zur Verfügung, in der eine Drehzahl zu- bzw. abgegeben werden kann, um so einen Leistungsausgleich zu schaffen. Auf dem Markt befinden sich zur Zeit Systeme, bei denen das Problem auf elektrohydraulischem Wege durch den Einsatz von Stütz pumpen bzw. auf elektromechanischem Wege auf der Basis von getakteten Elektromotoren gelöst wird. Diese Systeme sind sehr aufwendig und störanfällig. Das auf hydraulischer Ab stützung basierende System erfordert ein eigenes, in den Strecken mitgeführtes Versorgungsaggregat mit großem Tankvo lumen. Störanfälligkeit und Beeinträchtigung des Betriebsab lauf es können aufgrund von Verschmutzungen der Betriebsflüs sigkeit, Empfindlichkeit der Schlauchverbindungen und Lecka gen auftreten. Durch die Verwendung schwer entflammbarer Synthetikflüssigkeiten kommt die Problematik der notwendigen Umweltverträglichkeit der Betriebsflüssigkeiten hinzu. Die Lastausgleichseinrichtung mit ungeregelten Drehstrommotoren kleiner Leistung haben trotz der geringen Leistung einen ho hen Aufwand an Regel- und Steuereinheiten in den speziellen im Bergbau erforderlichen Ausführungen als Nachteil. Auf grund der aufwendigen Sensorik steigt die Störanfälligkeit. Mit dem Lastausgleichssystem mit ungeregeltem Drehstrom-Stellmotor können zudem nur mittlere, quasi statische Last verschiebungen zwischen den Antrieben von Haupt- und Hilfs antrieb ausgeregelt werden. Die dazu erforderliche hohe Schalthäufigkeit führt zu einer hohen thermischen Belastung des Motors.Especially for those used in underground mining Planing systems and chain scraper conveyors, but also for others high-stress drives can be caused by system asymmetries there are power shifts between the drives, to thermal motor tripping and strong mechanical Carry stresses on the respective drive elements. Out for this reason, various components are provided with which results in the most even possible power equalization shall be. Such known load balancing systems work based on multi-shaft gearboxes. In addition to the drive shaft and the output shaft is an additional shaft Available in which a speed is added or given can, so as to create a performance balance. On the There are currently systems on the market where the problem electrohydraulically through the use of support pump or electromechanically based on clocked electric motors is solved. These systems are very complex and prone to failure. That on hydraulic down support based system requires its own in the Routed supply unit with a large tanker lumens. Susceptibility to interference and impairment of operations it can run due to contamination of the operating rivers fluidity, sensitivity of the hose connections and leakage gene occur. By using flame retardant Synthetic fluids comes the problem of the necessary Environmental compatibility of the operating fluids. The Load balancing device with unregulated three-phase motors low power have a high despite the low power hen expenditure on regulation and control units in the special Executions required in mining as a disadvantage. On Due to the complex sensors, the susceptibility to faults increases. With the load balancing system with unregulated Three-phase servomotors can also only handle medium, quasi-static loads shifts between the drives of main and auxiliary drive can be regulated. The high required Switching frequency leads to a high thermal load of the motor.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine ein fache, kostengünstig herstellbare und betreibbare sowie um weltverträgliche Lastausgleichseinrichtung zu schaffen, die bei gekoppelten Antrieben einzusetzen ist.The invention is therefore based on the object fold, inexpensively producible and operable as well as to create world-friendly load balancer that is to be used for coupled drives.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Bauelement eine hydraulisch betriebene, regelbare Bremsein heit dient, die dem Getriebe mit Überlastkupplung direkt oder über ein zweites Getriebe zugeschaltet ist. In einer derartigen Bremseinheit kann auf Basis der Leistungsteilung eine geringe Leistung bzw. Drehzahl lastabhängig in beiden Drehrichtungen an beiden Antrieben abgeführt werden, wobei die Bremseinheiten aufgrund ihres Aufbaus auf einer Kennli nie entsprechend den leistungsausgleichenden Vorgaben genau eingestellt werden. Als Betriebsmedium wird hierbei Wasser aus einer Wasserleitung, d. h. also aus der Brauch-, Frisch- oder Kühlwasserleitung eingesetzt, so daß keine eigene, zu sätzliche Energieversorgung benötigt wird. Vor allem ist das hier zum Einsatz kommende Medium Wasser aber völlig umwelt verträglich, so daß eine Benutzung ohne jede besondere Vor kehrungen möglich ist.The object is achieved in that as Component a hydraulically operated, adjustable brake unit that serves the transmission with overload clutch directly or is connected via a second gear. In a Such braking unit can be based on the power sharing a low power or speed depending on the load in both Direction of rotation on both drives are removed, whereby the brake units due to their structure on a characteristic never exactly according to the performance balancing specifications can be set. Water is used as the operating medium from a water pipe, d. H. so from the custom, Fresh or cooling water pipe used, so that no own, too additional energy supply is required. Most of all it is The medium water used here is completely environmental compatible, so that a use without any special prior is possible.

In einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist vorgese hen, daß zwischen dem zweiten Getriebe und der hydraulischen Bremseinheit eine mechanische Bremse zwischengeschaltet ist. Diese mechanische Bremse hat steuerungs- und vor allem si cherheitsrelevante Aufgaben und erfordert darüber hinaus vorteilhaft nur einen geringen Steuer- und Regelungsaufwand.In an expedient embodiment of the invention, it is provided hen that between the second gear and the hydraulic Brake unit a mechanical brake is interposed. This mechanical brake has control and especially si security-related tasks and also requires advantageously only a small amount of control and regulation work.

Eine weitere zweckmäßige Ausführung sieht vor, daß die hydraulische Bremseinheit an eine Wasserversorgung mit ge ringem Druckniveau, vorzugsweise an einer Frisch- oder Brauchwasserleitung angeschlossen ist. Solche Leitungen sind im untertägigen Bergbau praktisch in jeder Strecke verlegt, so daß eine Versorgung der hydraulischen Bremseinheit ausge sprochen einfach gesichert werden kann.Another expedient embodiment provides that the hydraulic brake unit to a water supply with ge low pressure level, preferably at a fresh or Service water line is connected. Such lines are in underground mining practically laid in every route, so that a supply to the hydraulic brake unit can easily be saved.

Eine besonders zweckmäßige Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß der Ablauf der hydraulischen Bremseinheit an die Rücklaufleitung oder einen Kühlwasser- oder Brauchwasserver braucher angeschlossen ist. Damit kann das ablaufende Medium aufgefangen und weiterbenutzt werden, so daß es nicht nur umweltverträglich ist, sondern auch noch dem normalen Ver braucher wieder zugeführt werden kann, ohne daß eine weitere Aufbereitung oder ähnliches notwendig wäre.A particularly useful embodiment of the invention provides before that the sequence of the hydraulic brake unit to the Return line or a cooling water or process water ver user is connected. So that the expiring medium collected and used, so that it is not only is environmentally friendly, but also the normal ver can be fed again without another Processing or the like would be necessary.

Gemäß der Erfindung ist die hydraulische Bremseinheit eine Wasserpumpe mit zusätzlichem Ventilblock. Eine solche Ein heit baut sehr klein, kann also ohne Probleme an bedarfsge rechten Stellen eingebaut werden und zeichnet sich darüber hinaus durch einen geringen Steueraufwand aus, so daß indi rekt auch Fehlerquellen weitgehend vermieden werden.According to the invention, the hydraulic brake unit is one Water pump with additional valve block. Such a one Unit builds very small, so it can be used without any problems right places are installed and stands out above also characterized by a low tax expense, so that indi sources of error are largely avoided.

Zur Sicherung der hydraulischen Bremseinheit ist vorgesehen, daß die mechanische Bremse sie gegen Hochlaufen sichert. Sie ist so geschaltet, daß verschiedene Steuereinrichtungen ein zeln oder gemeinsam je Bremseinheit gegen Hochlaufen si chern. Damit ist eine insbesondere im untertägigen Bergbau mit seinem hohen Sicherheitsbedürfnis eine genügende Ein richtung geschaffen.To secure the hydraulic brake unit, that the mechanical brake secures them against running up. they is switched so that different control devices individually or together for each brake unit against start-up chern. This is one particularly in underground mining with its high security needs a sufficient one direction created.

Die Erfindung zeichnet sich durch einen hohen technischen Fortschritt aus, wobei insbesondere durch die Verwendung ei ner wasserhydraulischen Lastausgleichseinrichtung bei gekop pelten Antrieben eine einfache, kleinbauende und umweltver trägliche Lösung geschaffen ist, ohne daß die Verbindung der Antriebe über eine aufwendige Steuerung erforderlich wird.The invention is characterized by a high technical Progress from, in particular through the use of egg ner water-hydraulic load balancer at kop drives are simple, compact and environmentally friendly inert solution is created without the connection of the Drives via a complex control system is required.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei spiels näher erläutert.The invention is illustrated below with the aid of an embodiment explained in more detail.

Wiedergegeben ist in Fig. 1 ein Schema, das den Aufbau und indirekt auch die Funktion der Lastausgleichseinrichtung 1 wiedergibt. Der Antrieb 2 bewegt über den Kettenstern 3 die Antriebskette, wobei dem bereits für die untertägige Stein kohlengewinnung eingesetzten Getriebe 4 der E-Motor 5 vorge schaltet ist. Dieses Getriebe 4 ist entweder direkt als Überlagerungsgetriebe oder durch eine Vorbaustufe als Über lagerungsgetriebe ausgeführt. An die Überlagerungswelle wird eine hydrostatische Einheit angeflanscht.Reproduced in FIG. 1 is a diagram that represents the structure and, indirectly, the function of the load balancer 1. The drive 2 moves over the chain star 3, the drive chain, the gear 4 already used for the underground stone extraction 4 of the electric motor 5 is switched on. This gear 4 is designed either directly as a superposition gear or through a preliminary stage as a superposition gear. A hydrostatic unit is flanged to the superposition shaft.

Um eventuelle notwendige Anpassungen an die zulässigen Dreh zahlen der hydrostatischen Einheit vorzunehmen, muß ggf. ein Übersetzungsgetriebe 7 zwischengeschaltet werden. Zusätzlich kann weiterhin eine mechanische Bremse 6 zwischengeschaltet werden, welche steuerungs- bzw. sicherheitsrelevante Aufga ben wahrnimmt.In order to make any necessary adjustments to the permissible speed of the hydrostatic unit, a transmission gear 7 may have to be interposed. In addition, a mechanical brake 6 can be interposed, which perceives control or safety-related tasks.

Die mechanische Bremse 6 sichert gleichzeitig die hydrau lische Bremseinheit 8 gegen Hochlaufen, wobei hier im Ven tilblock 9 verschiedene hydraulische Steuereinrichtungen 12, 13, 14, 15 zugeordnet bzw. zugeschaltet sind, über die der Zulauf 10 und der Ablauf 11 ergänzend geregelt werden.The mechanical brake 6 simultaneously secures the hydraulic brake unit 8 against run-up, here in Ven tilblock 9 different hydraulic control devices 12 , 13 , 14 , 15 are assigned or connected, via which the inlet 10 and the outlet 11 are additionally regulated.

Die hydrostatische Einheit besteht aus einer Pumpe 8 mit einer hydraulischen Steuerung 9. Als Betriebsmedium wird, wie erwähnt, Wasser aus einer Wasserleitung über den Zulauf 10 zugeführt. Um die Pumpe 8 bzw. die hydraulische Bremsein heit zu schützen, kann in den Zulauf 10 eine Überwachungs einheit bzw. hydraulische Steuereinheit 12 eingebaut werden, welche mit den hydraulischen Steuereinheiten 13, 14, sowie der mechanischen Bremse 6 und dem zweiten Getriebe 7 verbun den ist. Diese Verbindung ist als Steuerleitung vorgesehen. Die Pumpe 8 arbeitet im offenen Kreislauf in beiden Dreh richtungen. The hydrostatic unit consists of a pump 8 with a hydraulic control 9 . As mentioned, water is supplied as the operating medium from a water pipe via the inlet 10 . In order to protect the pump 8 or the hydraulic brake unit, a monitoring unit or hydraulic control unit 12 can be installed in the inlet 10 , which is connected to the hydraulic control units 13 , 14 and the mechanical brake 6 and the second gear 7 is. This connection is intended as a control line. The pump 8 works in the open circuit in both directions of rotation.

Weiter beinhaltet die hydraulische Steuereinheit 9 die Ein zelkomponenten 13, 14 und 15. Diese werden in beliebiger Reihenfolge von dem Betriebsmedium, nachdem es die Pumpe 8 verlassen hat, durchflossen. Bei 13 und 15 handelt es sich um hydraulische Steuereinheiten, die Steuersignale an andere Komponenten des Systems weitergeben oder solche Signale von ihnen erhalten. Bei der Einheit 14 handelt es sich um eine hydraulische Steuereinrichtung, die das Betriebsmedium hin sichtlich seiner physikalischen Größen Volumenstrom und/oder Druck beeinflußt.The hydraulic control unit 9 further includes the individual components 13 , 14 and 15 . The operating medium flows through them in any order after it has left the pump 8 . 13 and 15 are hydraulic control units that transmit control signals to other components of the system or receive such signals from them. The unit 14 is a hydraulic control device which obviously affects the operating medium in terms of its physical quantities, volume flow and / or pressure.

Die Einheit 14 kann entweder als kontinuierlich im Eingriff befindliche Einheit, wie zum Beispiel als Drossel, Stromre gelventil oder Proportionalventil ausgeführt sein, oder sie arbeitet diskontinuierlich wie beispielsweise ein Schaltven til.The unit 14 can either be designed as a continuously engaged unit, such as a throttle, flow control valve or proportional valve, or it operates discontinuously, such as a switching valve.

Mit 16 ist die Wasserversorgung bezeichnet, über die die beispielsweise in Form einer Frischwasserleitung 17 das benötigte Wasser der hydraulischen Bremseinheit 8 zugeführt wird. Rechts unten in der Figur ist angedeutet, daß das den Ablauf 11 verlassende Wasser in die Rücklauflei tung 18 gegeben wird, um es umweltfreundlich abzuführen. Denkbar ist es auch, daß das Wasser über den Ablauf 11 einem Verwender zugeführt wird, um es als Kühlwasser oder ähn liches zu benutzen. 16 denotes the water supply via which the water required, for example in the form of a fresh water line 17 , is supplied to the hydraulic brake unit 8 . At the bottom right of the figure it is indicated that the water leaving the outlet 11 is fed into the return line 18 in order to discharge it in an environmentally friendly manner. It is also conceivable that the water is supplied to a user via the outlet 11 in order to use it as cooling water or the like.

1 Lastausgleichseinrichtung
2 Antrieb
3 Kettenstern
4 Getriebe + Überlastkupplung
5 E-Motor
6 mechanische Bremse
7 zweites Getriebe G2
8 hydraulische Bremseinheit
9 Ventilblock, hydraulische Steuereinheit
10 Zulauf
11 Ablauf
12 hydraulische Steuereinrichtung H1
13 hydraulische Steuereinrichtung H2
14 hydraulische Steuereinrichtung H3
15 hydraulische Steuereinrichtung H4
16 Wasserversorgung
17 Frischwasserleitung
18 Rücklaufleitung 1 load balancer
2 drive
3 chain star
4 gears + overload clutch
5 electric motor
6 mechanical brakes
7 second transmission G 2
8 hydraulic brake unit
9 valve block, hydraulic control unit
10 inflow
11 procedure
12 hydraulic control device H 1
13 hydraulic control device H 2
14 hydraulic control device H 3
15 hydraulic control device H 4
16 water supply
17 Fresh water pipe
18 return line

Claims

1. Device for load balancing in coupled drives ben, in particular of chain scraper conveyors and Hobelanla conditions in underground mining, in which system asymmetries lead to performance shifts between the drives, whereby to compensate for device components are provided, characterized in that a hydraulically operated element as a component , adjustable brake unit ( 8 ) is used, the transmission ( 4 ) with overload clutch di rectly or is connected via a second transmission ( 7 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that between the second gear ( 7 ) and the hydraulic brake unit ( 8 ), a mechanical brake ( 6 ) is interposed.

3. Device according to claim 1, characterized in that the hydraulic brake unit ( 8 ) is connected to a water supply ( 16 ) with a low pressure level, preferably to a fresh or service water line ( 17 ).

4. Device according to claim 2, characterized in that the outlet ( 11 ) of the hydraulic brake unit ( 8 ) to the return line ( 18 ) or a cooling water or custom water consumer is connected.

5. Device according to claim 1, characterized in that the hydraulic brake unit ( 8 ) is a water pump with an additional valve block ( 9 ).

6. Device according to claim 2, characterized in that the mechanical brake ( 6 ), the hydraulic brake unit ( 8 ) is connected to prevent starting.

7. Device according to claim 1, characterized in that the hydraulic brake unit ( 8 ) is protected against running up via the valve block ( 9 ) associated control units ( 12 ) in connection with the control device ( 13 ) and / or ( 15 ).

8. Device according to claim 1, characterized in that the hydraulic brake unit ( 8 ) via the control unit ( 13 ) and / or ( 15 ) is directly or via an external unit or the control device ( 14 ) controllable.