DE646041C - Elektrisch betriebene Betriebs-, Not- und Feinregelbremse - Google Patents

Description

Die üblichen Bremsen haben den Nachteil, daß der Bremsmoment nicht regelbar ist. Durch die Höhe des Stoßes beim Einfallen der Bremse ist die Höhe des anzuwendenden Bremsmomentes begrenzt, zumal dieses bis zum Schluß der Bewegung in gleicher Stärke erhalten bleibt, so daß die Stillsetzung mit einem Ruck erfolgt. Es sind zwar bereits Anordnungen bekannt, bei denen eine allmähliehe Zunahme des Bremsmomentes erzielt werden kann, jedoch bleibt dann das auf seinen Höchstwert angewachsene Bremsmoment bis zum Schluß konstant, und es kann keine allmähliche Abnahme in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des abzubremsenden Triebwerkes erzielt werden. Gerade dies ist aber notwendig, wenn der unangenehme Ruck beim Stillsetzen vermieden werden soll. Diese Forderung wird an alle Menschen befördernde Transportmittel, z. B. Aufzüge, gestellt.

Die Erfindung beseitigt diesen Nachteil dadurch, daß das Bremsmoment bei gleichbleibender Richtung der Geschwindigkeitsänderung allmählich bis zu einem Höchstwert ansteigt und von einer bestimmten einstellbaren Drehzahl ab bis zu einem einstellbaren Restbremsmoment bei Stillstand wieder abfällt.

Eine Anordnung nach der Erfindung ist in einer Prinzipskizze in Abb. 1 dargestellt.

Diese Bremsanordnung kann sowohl als Betriebsbremse als auch als Notbremse Verwendung finden. Im letztgenannten Falle muß jedoch noch eine gesonderte Betriebsbremse vorgesehen werden. Eine dritte Verwendungsmöglichkeit besteht als Feinregelbremse, wobei durch geringe Änderungen an den vorhandenen Gewichten erreicht werden kann, daß die Bremse den Motor auf einer bestimmten niedrigen Drehzahl, z. B. io°/₀ der normalen Arbeitsdrehzahl, hält. In der Abbildung ist mit M der Antriebsmotor mit dem Blockierungsschütz S₁, mit B der Betriebsbremslüfter auf der Motorwelle und mit N_b die Notbremse, deren Bremsscheibe meist direkt auf der Welle der angetriebenen Maschine sitzt, bezeichnet, g stellt einen Hilfsgenerator auf der Welle des Motors dar, auf der noch ein Umschalter U etwa nach Art eines Schleppschalters sitzt, um die Stromrichtung im Feld des Hilfsgenerators bei beiden Drehrichtungen des Motors M gleichzuhalten. Auf dem Hebelarm H₁ der Notbremse läuft ein Laufbremsgewicht G₁, das mittels des Hebels H₂ von dem Lüftgerät L₂ verschoben wird. Ein Gewicht G₂ auf dem einen Arm des Lüftgerätes L₂ ist so bemessen, daß es bei einer bestimmten Drehzahl der Hubkraft von L₂ das Gleichgewicht hält.

Ein zweites Lüftgerät L₁ hält in seiner tiefsten Lage vermittels des Gewichtes G₃

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Max Peucker in Berlin-Lichtenberg.

über die Rollen R₁ und R₂ und den Hebel LT₂ das Laufbremsgewicht G₁ in seiner gezeichneten linken wirksamsten Stellung. In seiner höchsten Lage hebt es den Hebel H₁ an und/: entlastet dadurch die Bremse von der Belastung, die durch das Laufbremsgewicht G₁ in seiner rechten Endstellung noch ausgeübt wird. Diese Belastung ist veränderlich. Die Mittel hierzu können verschieden sein. Durch ίο geeignete mechanische Ausbildung kann es ermöglicht werden, das Laufbremsgewicht bis an den Drehpunkt heranzufahren. Eine andere Möglichkeit ist in der Zeichnung gestrichelt dargestellt. Der mit dem Hebel H₁ verbundene waagerechte Hebelarm erhält über seinen Drehpunkt hinaus eine Verlängerung, auf der ein Verschiebegewicht G₄ sitzt, durch das der Ausgleich vorgenommen und eine bestimmte Grundbelastung hergestellt wird. Die Einao schaltung des Lüftgerätes L₁ erfolgt über den Einschaltdruckknopf E durch das Schütz S₂. Sobald der Hebel H₁ angehoben wird, zieht die Feder des Schalters D dessen beweglichen Kontaktarm nach links, unterbricht dadurch die Stromzuführung zum Lüftgerät L₂ und schließt schließlich den Spulenstromkreis für das Blockierungsschütz S₁. Jetzt kann der Motor M und der Betriebsbremslüfter B an Spannung gelegt werden. Der Druckknopf A dient zum Ausschalten.

Der Betrieb bei Verwendung der Erfindung als Notbremse nach Abb. 1 spielt sich nun in folgender Weise ab: Bei Betriebsbeginn oder nach einer längeren Betriebspause wird durch Niederdrücken des Druckknopfes E das Schütz .S₂ geschlossen und das Lüftgerät L₁ an Spannung gelegt. Demzufolge wird der das Gewicht G₃ und die Rolle R₁ tragende Hebel nach oben gedruckt. Unter dem Einfluß des Gewichtes G₂ folgt die Rolle R₂ der Rolle R₁ und dreht den Hebel H₂ um den Drehpunkt P und verschiebt dabei das Laufbremsgewicht G₁ nach rechts bis in die gestrichelt gezeichnete Stellung. Inzwischen ist die Rolle R₁ an der Hebel verbindung zwischen dem Hebel H₁ und dem Festpunkt P angekommen und hebt den Hebel H₁ an, so daß die Bremsscheibe von N_b ganz frei wird. Mit der Aufwärtsbewegung von H₁ bewegt sich der bewegliche Kontaktarm des Schalters D nach links und schließt den Stromkreis für das Blockierungsschütz S₁. Der Antrieb befindet sich jetzt in seiner betriebsmäßigen Ruhestellung. Die Steuerung des Motors erfolgt nun in bekannter Weise durch die üblichen Steuergeräte, die der Einfachheit halber nicht dargestellt sind. Von der Drehbewegung des Antriebes wird der Umschalter U in eine seiner beiden Schaltstellungen mitgenommen und dadurch der Stromkreis für das Feld des Hilfsgenerators G geschlossen, der also Spannung erzeugt, dessen Ankerkreis aber in D geöffnet ist.

Die Notbremsanordnung nach der Erfin- -. dung bleibt also von dem eigentlichen Be-•trieb, dem Ein- und Ausschalten des Motors zusammen mit dem Betriebsbremslüfter, völlig unberührt. Erst dann, wenn nach Schluß des Betriebes oder vor einer größeren Betriebspause die ganze Anlage stillgesetzt werden soll oder wenn ein Gefahrenfall eingetreten ist, wird durch Niederdrücken des Druckknopfes A das Schütz S₂ des Lüftgerätes L₁ zum Abfallen gebracht und so das Lüftgerät L₁ stromlos gemacht. Es ist selbstverständlieh, daß in Reihe mit dem Druckknopf A alle anderen der Sicherheit der ganzen Anlage dienenden Elemente, wie Geschwindigkeitsmeßgeräte, Überstromrelais, Endschalter u.a., liegen, die durch ihr Ansprechen die gleiche Wirkung hervorrufen.

Das Gewicht G₃ zieht den Hebel mit der Rolle R₁ nach unten und gestattet so dem Hebel H₁ in die Waagerechte zurückzukehren. Im Schalter D erfolgt hierbei die Abschaltung des Blockierungsschützes S₁ und damit im Gefahrenfalle auch des Motors M und des Betriebsbremslüfters B. Das Abfallen des Lüftergerätes L₁ erfolgt sehr stark verzögert. Das Gewicht G₁ wirkt jetzt am kürzesten Hebelarm. Da der Stromkreis für das Lüftgerät L₂ geschlossen ist, beginnt dieses zu aibeiten, gespeist von der Spannung des Hilfsgenerators G. Die Hubbewegung des Lüftgerätes L₂ erfolgt gedämpft. Das Laufbremsgewicht L₁ wird deshalb nur allmählich nach links bewegt. Bei einer bestimmten Drehzahl erhält das Lüftgerät L₂ nur noch eine so große Spannung, daß seine Hubkraft dem Gewichte G₂ gerade das Gleichgewicht hält. In dem Maße, wie jetzt die Drehzahl des Antriebes abnimmt, die Hilfsgeneratorspannung also sinkt, überwiegt das Gewicht G_t über die Hubkraft des Lüftgerätes L₂ und drückt den Lüfterhebel immer weiter nach unten. Dabei wird das Laufbremsgewicht G₁ wieder nach rechts verschoben und die Bremskraft wieder bis auf den konstanten Wert der Grundbelastung vermindert. Der Antrieb ist nun zum Stillstand gekommen. Während dieser Zeit hat das Bremslüftgerät L₁ seinen Abfallweg zurückgelegt. Die Rolle R₁ berührt die in ihrer obersten Stellung befindliche Rolle R, und drückt auf ihrem weiteren Wege die letztere jetzt nach unten, da das Gewicht G₃, wie »15 auch in Abb. 1 dargestellt, größer ist als das Gewicht G₂. Hierdurch wird das Laufbremsgewicht G₁ in seine weiteste linke Stellung verschoben und die größte Bremskraft zur Wirkung gebracht. iao

Wird die Anordnung nach der Erfindung als Betriebsbremse verwendet, so fällt der

Betriebsbremslüfter B fort und die Notbremse N_b tritt an seine Stelle. Es muß dann lediglich die Steuerung der Notbremse, die bisher als selbständige Druckknopfsteuerung dar-S gestellt war, mit der Steuerung des Antriebsmotors verbunden werden. Erfolgt z. B. durch eine Steuerwalze die Einschaltung des Antriebes, so ist durch die Anordnung des Blockierungsschützes S₁ die Einschaltung des

ίο Motors wie bisher erst nach vollständiger Lüftung der Bremse möglich.

In den Abb. 2 bis 5 ist die Wirkungsweise der Anordnung in einigen Kurven dargestellt. Abb. 2 zeigt den durch die Anordnung nach der Erfindung erzielten Verlauf der Bremskurve. Sobald der Bremshebel H₁ in die Waagerechte zurückgekehrt ist, kommt das Laufbremsgewicht G₁ am kürzesten Hebelarm zur Wirkung. Wir bezeichnen das mit Grundbelastung g, die in der Abb. 2, völlig willkürlich, mit 20 °/₀ angegeben ist. Jetzt erfolgt, von dem Lüftgerät L₂ bewirkt, die verzögerte Bewegung des Laufbremsgewichtes G₁ nach links. Im Verfolg dieser Bewegung steigt das aus der Bewegung des Antriebes genommene veränderliche Bremsmoment d anfangs langsam, da ja das Bremslüftgerät L₂, welches zweckmäßig, wie auch L₁, als elektrohydraulisches Gerät ausgebildet ist, erst Druck erzeugen muß, und hernach schnell und gleichmäßig bis zu einem Höchstwert an. Nach den in der Abb. 2 gewählten Verhältnissen ist bei etwa 70 °/₀ der Drehzahl die Gleichgewichtstellung zwischen Gewicht und Hubkraft erreicht. Bei weiterem Abfall der Drehzahl und damit der Spannung drückt das Gewicht G₂ den Lüfterhebel nach unten und das Laufbremsgewicht G₁ nach rechts. Das Bremsmoment d nimmt nach der gezeichneten Kurve ab und ist bei Stillstand Null. Es leuchtet ein, daß der Anstieg der Bremskurve d davon abhängig ist, wie schnell oder langsam der Drehzahlabfall erfolgt, wie lange also dem Lüftergerät eine hohe Spannung zur Verfügung steht. Dies hängt von den dem Antrieb innewohnenden lebendigen Kräften, d. h. von der Belastung, ab. Ist diese groß, so wird der Drehzahlabfall während des an sich gleichen Anstieges des Bremsmomentes d kleiner sein als bei kleiner Belastung; im ersten Falle erhält das Bremslüftgerät L₂ also längere Zeit höhere Spannung als im zweiten Falle. Das Laufbremsgewicht G₁ wird dann weiter nach links verschoben als bei geringer Belastung, d. h. also, daß die Abbremsung mit einem größeren Bremshöchstmoment erfolgt als bei kleiner Last. Diese Verhältnisse sind in der Abb. 3 dargestellt, in der die beiden übereinander gezeichneten Kurven zwei verschiedenen Belastungsverhältnissen entsprechen. Anders liegen die Verhältnisse natürlich, wenn infolge höherer Geschwindigkeit, z. B. beim Senken, der Bremslüfter eine größere als normalerweise höchste Spannung bekommt und dann das Laufgewicht G₁ auf alle Fälle in die weiteste Ausladung verschiebt, also die größte Bremskraft einstellt, wie dies in Abb. 3 mit drei weiteren Kurven dargestellt ist.

Von größter Bedeutung für die Bremsan-Ordnung nach der Erfindung ist das Maß der Dämpfung des Lüftgerätes L₂. Der Einfluß der Dämpfung ist in Abb. 4 dargestellt. Allen Kurven gemeinsam ist der schwache Anstieg im ersten Augenblick, da das Gerät erst den notwendigen Druck erzeugen muß. Aber darauf erfolgt das Arbeiten in Abhängigkeit von der Dämpfung. Das Maß der Dämpfung ist aber für die erreichbaren Höchstwerte bestimmend, da bei starker Dämpfung längere Zeit mit kleineren Bremsmomenten gebremst wird als bei kleiner Dämpfung, wo kürzere Zeit mit größeren Bremsmomenten gebremst wird, um die gleiche Geschwindigkeitsverminderung zu erzielen. In Abb. 4 liegt allen Kurven eine bestimmte Belastung zugrunde. Bei der praktischen Ausführung wird eine bestimmte Dämpfung eingestellt und damit eine stets gleichbleibende Bremszeit und auch ein stets gleichbleibender Bremsweg erreicht, da ja nach Abb. 3 die Höhe der Bremsmomente sich mit der Belastung selbständig ändert.

In Abb. 5 ist nun die Bremsdruckkurve eines ganzen Spieles dargestellt, wie es sich mit einer Anordnung nach Abb. 1 im Gefahrenfalle ergibt. · Das Laufgewicht G₁ befindet sich im Ruhezustand in seiner "weitesten Auslage, übt also den größten Bremsdruck aus. Durch diese Anordnung soll ein unbedingtes Feststehen aller beweglichen, dem Winddruck ausgesetzten oder auf schiefer Ebene haltenden Fahrwerke usw. gewährleistet werden. Es sollen hierdurch Anordnungen, wie Schienenklammern u. ä., überflüssig gemacht werden.

Wird der Einschaltdruckknopf £ gedrückt, so hebt das Lüftgerät L₁ die Rolle R_x an und gibt damit die Rolle R₂ frei. Das Gewicht G₂ drückt nach unten und verschiebt das Laufbremsgewicht G₁ in der Zeit t_t nach rechts. Das Stillstandbremsmoment fällt linear bis auf seinen in Abb. 2 dargestellten Wert g ab. Durch Anheben des Hebels H₁ durch die Rolle des Lüftergerätes L₁ wird auch dieses Bremsmoment g aufgehoben. Nach erfolgter Einschaltung läuft der Motor M an und in der Zeit ig auf seine volle Geschwindigkeit nach der Kurve ν hoch. t_a kennzeichnet die Dauer des- Betriebes. Wird jetzt der Ausschaltdruckknopf A gedrückt oder spricht ein Sicherheitsschalter an, so wird dadurch zunächst der Lüfter L₁ stromlos gemacht und

zum Abfallen gebracht. Er gibt damit den Bremshebel H₁ frei, der die Grundbelastung g herstellt, den Motor M abschaltet und den Stromkreis für das Lüftergerät L₂ herstellt. L₂ beginnt zu arbeiten und einen Bremsdruck nach der dargestellten Kurve zu erzeugen. Die Motordrehzahl ν vermindert sich in diesem Zeitintervall i₄ auf den Wert Null. Wenn der Stillstand erreicht ist, ist das Lüftgerät L₁ so ίο weit abgesunken, daß seine Rolle ^₁ die Rolle R 2 berührt und diese in der Zeit i₅ wieder herunterdrückt. Das Laufbremsgewicht G₁ wird dadurch wieder nach links geschoben und so erneut der hohe Stillstandbremsdruck erzeugt. Zu beachten ist hierbei, daß der Hub des Lüftgerätes L₁ ungedämpft, sein Abfallen aber sehr stark gedämpft erfolgt. Hierdurch wird erreicht, daß das Anwachsen des Bremsdruckes auf den hohen Wert im Stillstand nur allmählich erfolgt, so daß auch im Falle des Versagens der anderen Bremseinrichtung, z. B. infolge eines Bruches, noch eine allmählich anwachsende Bremskraft zur sicheren Stillsetzung des Antriebes zur Verfügung steht.

Diese Anordnung eines derartig hohen Stillstandbremsdruckes ist allerdings nur möglich, wenn es sich um Antriebe handelt, bei denen Geschwindigkeitssteigerungen über den normalen Betriebswert hinaus nicht möglich sind; denn nach Abb. 3 würde bei einer Stillsetzung aus solcher höheren Geschwindigkeit heraus fast sofort dieses in seiner Stärke nur im Stillstand zulässige, besonders hohe Bremsmoment zur Wirkung kommen und den Antrieb ernstlich gefährden.

Wird eine derartige hohe Feststellkraft im Stillstand nicht benötigt, so ist dies durch geringe bauliche Veränderungen zu erreichen. Es fällt dann lediglich der kurze Hebelarm mit der Rolle R₂ fort. Dann bestimmt allein das Gewicht G₂ die Lage des Laufgewichtes G₁, das somit im Ruhestand in der rechten Endlage steht, in die es gestrichelt eingezeichnet ist. Im Ruhezustand ist also nur die Grundbelastung g wirksam. Im Diagramm fallen die Zeiten i_t und t₃ fort; sonst ändert sich nichts.

Schließlich kann die Anordnung nach der Erfindung auch als Feinregelbremse für alle diejenigen Antriebe, die an einer genau vorbestimmten Haltestelle bündig halten müssen, z. B. für Aufzüge, Schiffshebewerke, bewegliche Brücken usw., verwendet werden. Die Bemessung der Gewichte G₂ und G₈ muß dann so erfolgen, daß sich Gewichte und Hubkraft bei der gewünschten niedrigen Drehzahl, z. B. io⁰/„, das Gleichgewicht halten. Der Motor M ist hierbei natürlich eingeschaltet, und es ist für die Erfindung an sich ohne Bedeutung, ob durch Änderung der Schaltung im Schalter D der Motor während des ganzen Abbremsvorganges eingeschaltet bleibt oder ausgeschaltet und nach Erreichen einer entsprechenden Drehzahl wieder eingeschaltet wird. Nimmt der Motor in der Feineinstellperiode eine höhere Drehzahl an, so erhält das Lüftgerät L₂ höhere Spannung, seine Hubkraft überwiegt. Er verschiebt das Laufgewicht im Sinne stärkerer Bremsung, so daß der Motor auf niedrigere Drehzahl herabgeht. Sinkt diese umgekehrt zu weit, so überwiegen die Gewichte und verschieben das Laufbremsgewicht G₁ im Sinne schwächerer Bremsung, so daß die Drehzahl sich wieder erhöhen kann.

Wenn auch mit dem Dargestellten nicht alle Verwendungsmöglichkeiten der neuartigen Anordnung ausgeschöpft sind, so ist doch hieraus die große Verwendungsmöglichkeit der Erfindung mit stets nur ganz geringfügigen Änderungen zu ersehen. Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt noch darin, daß die beschriebene Bremseinrichtung stets voll betriebsbereit ist und auch beim Ausbleiben der Spannung in der beschriebenen Weise arbeitet. Sie ist deshalb besonders geeignet für alle Antriebe, bei denen eine Sicherung gegen Gefahr notwendig ist, und auch für die Abbremsung großer umlaufender Massen.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Elektrisch betriebene Betriebs-, Not- und Feinregelbremse mit selbsttätiger Regelung des Bremsdruckes, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsmoment bei gleichbleibender Richtung der Geschwindigkeitsänderung allmählich bis zu einem Höchstwert ansteigt und von einer bestimmten einstellbaren Drehzahl ab bis zu einem einstellbaren Restbremsmoment bei Stillstand wieder abfällt.

2. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein verzögert arbeitendes Lüftgerät (L₂), das von der abklingenden Spannung eines Hilfsgenerators (G) betrieben wird, die Auslage eines Laufbremsgewichtes (G₁) verändert.

3. Bremse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Auslage verstellbares Gewicht (G₂) bei einer bestimmten einstellbaren Drehzahl der Hubkraft des Lüftgerätes (L₂) das Gleichgewicht hält.

4. Bremse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufheben des durch das in seiner kleinsten Auslage befindlichen Laufbremsgewichtes (G₁) ausgeübten Bremsmomentes ein zweites eben- no falls verzögernd arbeitendes Lüftgerät (L₁) dient.

5- Bremse nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremslüftgerät (L₁) auch zur Verschiebung des Laufbremsgewichtes· (G₁) in seine weiteste Auslage dient.

6. Bremse nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide Lüftgeräte elektrohydraulische Geräte sind.

7. Bremse nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung als Feinregelbremse die Gewichte an den, Lüftgeräten sq gegeneinander abgeglichen sind, daß sie der Hubkraft des ersten Lüftgerätes gerade bei der gewünschten Feinregeldrehzahl das Gleichgewicht halten.

8. Bremse nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Einschaltstromkreis für den Motor ein Schalter (D) angeordnet ist, der von dem Bremsgestange erst nach völliger Lösung der Bremse geschlossen wird.

9. Bremse nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis für das Lüftgerät (L₁) erst geschlossen wird, nachdem der Lüfter (L₂) das Restbremsmoment hergestellt hat.

10. Bremse nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen von der Drehrichtung abhängigen Umschalter (?7) die Stromrichtung im Hilfsgeneratorfeld stets gleichgehalten wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen