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Einrichtung zur genauen Anzeige der Stellung von Fördermitteln, insbesondere
zur Teufenanzeiqe bei Schachtförderanlaqen Zur Anzeige der Stellung von Fördermitteln,
wie Aufzügen, Förderkörben usw., sind Stellungsanzeiger der verschiedensten Art
bekanntgeworden, die in einer Zentralstelle dem Bedienungspersonal den augenblicklichen
Stand des Fördermittels bzw. das Erreichen oder Überfahren bestimmter Punkte auf
seinem Wege zur Anzeige bringen. Diese Einrichtungen bedienen sich teils mechanischer,
teils elektrischer, optischer und akustischer Mittel und sind in den meisten Fällen
als eine verkleinerte Wiedergabe des Förderweges ausgebildet. Diese Stellungsanzeiger
besitzen fast durchweg den Nachteil, daß sie wohl das Erreichen bestimmter Stellungen
kennzeichnen können, aber keinen Aufschluß darüber zu geben vermögen, ob das Fördermittel
bei seinem Abstoppen die erwünschte, genau definierte Lage zur Anhaltstelle einnimmt.
So sind z. B. die die Stellung auf mechanischem Wege abbildenden Einrichtungen,
die in der Regel auf der Messung der abgelaufenen Seillänge beruhen, von den durch
Temperatureinflüsse und Belastungsänderungen bedingten Änderungen der Seillänge
und zum Teil auch vom Schlupf abhängig, so daß selbst eine bekannte Einrichtung
dieser Art, bei der in der Nähe von Anhaltstellen selbsttätig eine vergrößerte Wiedergabe
der Stellungsanzeige erfolgt, nicht die erwünschte Genauigkeit erzielt. Auch die
bekannten elektrischen Einrichtungen, bei denen eine Anzeige durch während der Vorbeifahrt
betätigte Kontakte, durch Induktionsstöße oder durch Verstimmung von Resonanzkreisen
bewirkt wird, genügen nicht den zu stellenden Anforderungen,
da
sie nur eine kurzzeitige, vorübergehende Beeinflussung der Anzeigeeinrichtungen
hervorrufen.
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Die an das Abstoppen von Fördereinrichtungen an bestimmten Punkten
längs des Förderweges zu stellenden Anforderungen sind oft sehr hoch, insbesondere
in Schachtförderanlagen, in denen es erforderlich ist, den Förderkorb auf etwa ±
5 cm auf das Sohlenniveau einzustellen. Bei den vorkommenden Seillängen ergeben
sich dabei Genauigkeitsgrade in der Größenanordnung von 1o-4 bis 1o-5. Das Fehlen
geeigneter Anzeigeeinrichtungen für diesen Zweck hat in der Praxis zu erheblichen
betrieblichen Schwierigkeiten und vor allem zu großen Zeitverlusten in den Grubenbetrieben
geführt. Trotz der vorhandenen Anzeigevorrichtungen wird bei solchen Schachtförderanlagen
häufig noch so verfahren, daß der .Maschinist Kreidemarkierungen am Seil selbst
anbringt, die jedoch auf Grund der obenerwähnten Veränderungen in der Seillänge
ständig korrigiert werden müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anzeigeeinrichtung
für derartige Fördereinrichtungen zu schaffen, die eine den jeweils zu stellenden
Anforderungen Genüge leistende Anzeige der Lage des Fördermittels zu den gewünschten
Anhaltestellen ermöglicht und damit eine möglichst rasche Einregelung des Fördermittels
auf diese Stellungen gestattet. Da in erster Linie an eine Anwendung in Grubenbetrieben
gedacht ist, wird das anzuwendende Meßverfahren bei einer solchen Einrichtung maßgeblich
durch die in -den Grubenbetrieben herrschenden Verhältnisse bestimmt. Verfahren,
die auf der Auswertung optischer, quasioptischer Strahlung oder auf akustischer
Schallübertragung beruhen, sind hierbei solchen Störungen, z. B. durch Staubablagerung,
Feuchtigkeit, .L.iirm usw., ausgesetzt, daß mit ihnen keine brauchbaren Ergebnisse
erzielt werden können. Auch sind alle Übertragungsarten unzweckmäßig, bei denen
empfindlicheEinrichtungen in denGruben selbst erforderlich sind, wie z. B. Apparate
mit beweglichen Teilen und solche, deren Eigenschaften durch Temperatureinflüsse,
chemische Zusammensetzung derAtmosphäre usw. beeinträchtigt werden.
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Durch die moderne Peiltechnik ist zwar dem Techniker ein Mittel an
die Hand gegeben, von der Erdoberfläche aus Längen- bzw: Tiefenmessungen mit der
erforderlichen Genauigkeit vorzunehmen, jedoch benötigen Einrichtungen dieser Art
einen hohen Aufwand an Schaltmitteln mit zum Teil hoher Empfindlichkeit und geringer
Lebensdauer.
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Es ist nun bereits ein elektrisches Verfahren zur Übertragung der
Stellung eines Fördermittels auf seinem Förderweg bekanntgeworden, das darin besteht,
daß der Kraftlinienfluß eines im Schacht angebrachten Magnetkerns im Augenblick
des Vorbeigehens eines mit dem Korb verbundenen Ankers verstärkt wind und die dadurch
in der um den Magnetkern liegenden Spule entstehenden Ströme zur Auslösung eines
Signals benutzt werden. Dieses Verfahren ist in der bekannten Ausführungsform zwar
in keiner Weise geeignet, die in dem vorliegenden Falle zu stellenden Anforderungen
zu erfüllen, jedoch ist erkannt worden, daß die Anwendung dieses Grundprinzips der
magnetischen Induktion in einer besonderen, neuartigen Anordnung einen Weg eröffnet,
eine diesen Anforderungen genügende Einrichtung zur Anzeige der tatsächlichen Stellung
eines Fördermittels gegenüber dem vorgesehenen Anhaltepunkt zu schaffen und damit
eine rasche Steuerung des Fördermittels auf diesen Punkt ohne ins Gewicht fallende
Zeitverluste zu ermöglichen.
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Die Vorteile dieser Anordnung bestehen in ihrer Einfachheit und mechanischen
Unempfindlichkeit und besonders darin, daß im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen,
die nach dem Prinzip der magnetischen Induktion arbeiten und nur einen durch das
Schneiden des Kraftlinienfelde.s erzeugten Induktionsstoß liefern, bei sehr langsamer
Fahrt oder Stillstand daher keine Anzeige möglich machen, hier eine bleibende Anzeige
erzielt wird, die auch bei Stillstand außerhalb der Sollstellung aufrechterhalten
bleibt und somit eine Kontrolle der Nachregelung ermöglicht.
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Ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung, das ihre Anwendung für
die Tettfenanzeige in Grubenbetrieben zeigt, soll im folgenden an Hand der Abb.,1
bis 3 näher beschrieben werden.
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Abb.1 zeigt in schematischer Darstellung die Anordnung einer Brückenmeßanordnung
gemäß der Erfindung im Schacht in Höhe einer Sohle; in Abb. z ist die Ausbildung
der @Meßbrücke selbst dargestellt, während (las Diagramm in Abb. 3 den Verlauf der
Brückenrestspannung in Abhängigkeit vom Weg, d. h. von der Lage der als Polschuh
wirkenden Schiene am Förderkorb zum @Magnetkern der Brückenschaltung wiedergibt.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf das zur Erläuterung gewählte Ausführungsbeispiel
beschränkt, sondern überall dort mit Vorteil anwendbar, wo es darauf ankommt, die
Lage eines längs eines vorgeschriebenen Weges bewegten Gegenstandes zu bestimmten
Punkten auf diesem Wege erkennbar zu machen.
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In Abb. 1 ist mit 1 ein Schacht angedeutet, in dem sich der Förderkorb
z auf und ab bewegt. Am Förderkorb ist eine Schiene 5 bestimmter Länge aus magnetischem
Material senkrecht angebracht. In Höhe jeder Sohle 3 sind im senkrechten Schacht
übereinander in durch die Fördergeschwindigkeit bzw. den Bremsweg bestimmten Abständen
1i; die etwa zwischen 5 und 25 m liegen, je drei Wechselstrommeßbrücken:I
(Mh, _112, 113) angebracht. Diese Brückenschaltungen werden über eine Doppelleitung
aus einer zentralen Wechselstromquelle gespeist, wobei als Wechselstrom vorzugsweise
Tonfrequenzstrom verschiedener Frequenz verwendet wird, und zwar derart, daß die
obere Brückenschaltung mit der Frequenz f1, die untere mit der Frequenz f2, die
mittlere dagegen mit allen beiden Frequenzen gespeist wird. Die gemeinsam über die
gleiche Leitung übertragenen Frequenzen können in an sich bekannter Weise durch
eine elektrische Weiche 7 voneinander getrennt werden.
Die sind
sämtlich'parällel geschaltet und durch eine Doppelleitung mit der Zentrale verbunden,
in der das die Anzeige bringende Meßinstrument JJJ angeordnet ist. Die obere und
die untere Brückenschaltung haben den Zweck, dem die Förderkorbbewegung steuernden
Maschinisten ein Vorsignal zu gehen, ,das gleichbedeutend sein kann mit dem Befehl
Abstoppen. Die mittlere Brückenschaltung dagegen soll den eigentlichen Zweck der
Erfindung erfüllen, der darin besteht, dein Maschinisten mit der erforderlichen
Genauigkeit die Lage des Förderkorbes zum Sohlenniveau anzuzeigen. Die gleichzeitige
Speisung dieser Brücke mit zwei Frequenzen erfolgt hier aus Sicherheitsgründen und
hat mit dem Meßprinzip an sich nichts zu tun.
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Die Wirkungsweise einer solchen iMeßbrückenschaltung soll an dein
in Abb. a gezeigten Schaltbild beschrieben werden. Die Brücke besteht aus
zwei Ohmschen Widerständen Ri und R2 und zwei Induktivitäten L t und L2, die jeweils
in einander benachbarten Brückenzweigen liegen. Die beiden Spulen L1 und L_, sind
symmetrisch auf den beiden Schenkeln eines E-förmigen Kerns @6 angeordnet, der in
senkrechter Lage an der Schachtwand mit seinen drei Polen dem Schacht zugewandt
angebracht ist. Die Induktivitäten und Widerstände der Brücke sind so bemessen,
daß sich die Brückenschaltung im Ruhezustand im Gleichgewicht befindet, die an der
senkrechten Brückendiaganale, an die (las Meßinstrument :IIJ angeschlossen ist,
liegende Spannung ist also gleich Null. Beim Vorbeifahren des Förderkorbes an der
Meßbrücke wird durch die als Polschub wirkende Schiene zunächst, wenn der Förderkorb
sich von oben nach unten bewegt, die Induktivität der Spule L1 erhöht. Sie erreicht
ihr Maximum bei der gezeichreten Lage der Schiene 5. Durch die Induktivitätsänderung
wird das Brückengleichgewicht gestört, und an den mit dem Meßinstrument verbundenen
Diagonalpunkten entsteht eine Spannung, die Brückenrestspannung. Bei der Weiterbewegung
der Schiene nimmt die Induktivität von Lt wieder alt, dafür nimmt die von L2 zu.
Die Brückenrestspannung Ur (Abb.3), die bei der gezeichneten Stellung der
Schiene 5 ebenfalls ihr Maximum hatte, nimmt wieder ab und erreicht den Wert o,
wenn die Schiene eine zu beiden Spulen symmetrische Stellung erreicht hat, in der
Ll = L2 ist (in Abb. 2 gestrichelt dargestellt). Dieser Punkt ist identisch mit
der niveaugleichen Stellung des Förderkorbes zur Sohle. Beim Weiterlaufen wird die
Brücke erneut verstimmt durch Erhöhung und Wiederabnahme der Induktivität von L2.
Die Brückenrestspannung zeigt den gleichen Verlauf, ist jedoch gegenphasig. Die
Größe der Brückenrestspannung ändert sich also in Abhängigkeit von dem vorbeigleitenden
Korb grundsätzlich nach der in Ahl>. 3 angegebenen Kurve. Diese Kurve kann also
besonders zwischen den beiden Maxima zur genauen I:inregelu%ig des Förderkorbes
auf die Sohlenhöhe ausgewertet werden. Wird der Förderkorb in einer Stellung angehalten,
die von der Sohlenhöhe übet- die zulässige Toleranz hinaus abweicht, jedoch innerhalb
des Wirkungsbereiches der Meßanordnung liegt, so ist auch eine entsprechende Brückenrestspa'nnung
vorhanden, die dem :Maschinisten diese Abweichung von der Sollstellung anzeigt und
ihn in die Lage versetzt, den Förderkorb so weit nachzuregeln, bis derAusschlag
verschwindet. Dabei kann die Phase dieser Spannung dazu ausgenutzt werden, eine
Unterscheidung zwischen positiver und negativer Abweichung, also zwischen darüber
und darunter, vorzunehmen. Es ist, wie bereits oben angedeutet, nicht notwendig,
daß die beiden Spulen auf einem Kern angeordnet sind. Ebenso ist die Form des Kernes
nicht festgelegt. Wichtig ist nur, daß die Spulen so zum Schacht angeordnet sind,
däß die am Förderkorb befestigte Schiene beim Vorbeifahren an der !Meßbrücke ein
scharf ausgeprägtes!Minimum derBrückendiagonalspannunig gemäß Abb.3 verursacht.
Durch geeignete Ausbildung der Kernform kann erreicht «-erden, daß die Spannungskurve
von ihrem Maxima nach außen hin flacher verläuft, d. h. daß der Kern bereits bei
einem größeren Abstand von dem Anhaltepunkt auf die Meßanordnung einzuwirken beginnt.
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Die Durchführung der Anzeige selbst kann mit an sich bekannten Mitteln
durchgeführt werden und hat mit der Erfindung selbst nichts zu tun. Es ist dabei
ohne weiteres möglich, das Anzeigeinstrument direkt in positiven und negativen Abweichungen
in einem geeigneten Längenmaßstab zu eichen.
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Die Anordnungen zurAuslösung einesVorsignals können auch durch einfachere
Meßeinrichtungen ersetzt werden, wie sie beispielsweise in der Einleitung als bekannt
vorausgesetzt sind, da es bei ihnen nur darauf ankommt, ein Aufmerksamkeitszeichen
zu geben und nicht, eine Anzeige zu erzielen. Hierfür genügt aber eine Einrichtung,
die einen einfachen Induktionsstoß liefert.