DE901756C - Selbsttaetige Kippvorrichtung zum Kippen von Grubenwagen in zwei Phasen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein voll automatisches Kippsystem mit einem Kippwinkel von annähernd 90⁰; das Kippen selbst wickelt sich in zwei Phasen ab:

a) Die erste Phase umfaßt die Kippphase mit dem Winkel a, während welcher ein seitlich und längs der Bahn aufgestellter Kippstuhl mit seiner Rolle mit einer an der Seite, an dem sogenannten Rücken, des Grubenwagens außen angebrachten Schiene zusammenarbeitet, um den Kasten anzuheben und abzustoßen, damit er um seine Drehachse kippt.

b) Die zweite Phase umfaßt die Kippphase mit dem Winkel 90° — α, während welcher die im Schwerpunkt des Kastens vorhandene kinetische Energie das Abheben der Auflaufschiene einleitet und das Kippen ohne besonderen Stoß vollendet.

Dieses System wird vorzugsweise bei Grubenwagen angewendet, die mit Kasten von trapezförmigem Querschnitt versehen sind, sogenannte Grubenwagen Luxemburger Bauart mit einem Kippwinkel von etwa 90°.

Die wirtschaftlichen Vorteile bestehen in der Einsparung von Arbeitskräften, die bis jetzt für diese Arbeiten erforderlich sind, in der Möglichkeit, das Kippen langsam oder schnell mit größerer Leichtigkeit und Sicherheit auszuführen, als dieses durch Handarbeit bei leeren oder auch bei vollgeladenen Wagen möglich wäre, und in der Vermeidung von Stoßkräften, die auf Kosten der Haltbarkeit der Grubenwagen und Verladerampen bis jetzt auftreten.

Bei dem bekannten, mit der Hand betriebenen System bedient sich der Kipparbeiter (Fig. 1, 2 und 3) eines Stahlknüppels, dessen eines Ende er in eine Vertiefung der Laderampe einsetzt, während er das andere Ende dem herannahenden Grubenwagen in

schräger Haltung entgegenstellt, derart, daß ein Vorsprung des Kastenbodens auf den Knüppel aufstößt. Infolge des Zuges oder des Druckes der Lokomotive bewegt sich das Grubenwagengestell weiter, der Kasten jedoch hebt sich, und bei entsprechender Länge des Knüppels kommt der Kasten zum Kippen.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen näher beschrieben:
ίο Fig. ι zeigt den Aufriß eines Grubenwagens und eines Kippknüppels, der von einem Arbeiter eingesetzt wird;

Fig. 2 stellt einen Querschnitt der Ansicht von Fig. ι

dar, aus dem der trapezförmige Querschnitt des

tj Kastens zu ersehen ist;

Fig. 3 zeigt, wie ein Kasten vom Kippknüppel angehoben wird;

Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht des der Erfindung zugrunde liegenden Kippstuhles mit Rolle; ao Fig. 5 zeigt den Kippstuhl nach Fig. 4 um 90⁰ gedreht;

Fig. 6 zeigt im Aufriß die am Wagen fest angebrachte Kippschiene;

Fig. 7 zeigt eine Queransicht von Fig. 6; as Fig. 8 zeigt das Auftreffen der Rolle an die Kippschiene;

Fig. 9 zeigt den gegebenen Kippwinkel α zu beiden Seiten der Ebene x-y, die der Kastenbodenebene entspricht;

Fig. 10 zeigt, wie sich der Rauminhalt des Kastens bei Anwendung der Erfindung vergrößert;

Fig. 11 zeigt den Kippvorgang einer Kippvorrichtung, bei der symmetrisch zwei Kipphebel zum Kippen unabhängig von der Bewegungsrichtung vorgesehen sind;

Fig. 12 stellt die Seitenansicht eines Grubenwagens mit unter der Kastenbodenebene angebrachten Anlaufschiene dar;

Fig. 13 zeigt einen Kippstuhl zum Kippen aus beiden Richtungen;

Fig. 14 zeigt den Kippstuhl nach Fig. 13 um 90⁰ gedreht.

Gemäß der Erfindung übernimmt der Kippstuhl die Stelle und Funktion des starren Hand-Kippknüppeis. Aber dieses neue Kippelement ist in sich abgefedert; es trägt eine Kipprolle, derart, daß die von der Auflaufschiene auf den Kippstuhl bzw. auf die Rolle übertragene Kraft die Standfestigkeit des Kippstuhles nicht gefährdet. Die Vorrichtung arbeitet selbsttätig und somit unabhängig von Arbeitskräften. Die Rolle r (vgl. Fig. 4) dreht sich frei um die Drehachse i, die fest auf dem Kipphebel^ gelagert ist. Der Kipphebel selbst weist eine Schräge auf, die parallel zur Auflaufschiene verläuft. Der HebeU ist an einem Ende kippbar in der Stütze m gelagert, während das andere Ende in eine Aussparung der Stütze η geführt wird und somit eine Verschiebungsbegrenzung seitlich nach oben und nach unten stattfindet. Der Hebel I stützt sich auf eine Feder t ab, der als feste Unterlage ein Querriegel dient, welcher die Stützen m und η zu einem festen Gerüst zusammenfügt. Im Augenblick des Auftreffens der Schiene auf die Rolle kippt der Hebel I nach unten, die Feder gibt nach, spannt sich und fängt somit den Stoß auf. Im weiteren Verlauf des Aufrollens gibt die Feder ihre aufgespeicherte Energie wieder ab; der Hebel I geht in die Ruhelage zurück und leistet somit eine Arbeit, die günstig im Sinne des Kippens wirkt und unabhängig von der Lokomotivkraft bemessen sein und wirken kann. Diese zusatzliehe innere Kraft des Systems gleicht den Stoß aus, wirkt in jedem Sinne günstig, so daß die Länge und die Steigung der Auflaufschiene geringer gehalten werden können. Dies sind bauliche und betriebliche Vorteile der Erfindung.

Es werden nunmehr die baulichen Eigenschaften des Kippgerüstes näher beschrieben und erläutert, wie die Standfestigkeit des Kippgerüstes während des Kippvorganges sichergestellt ist. Zu diesem Zweck sind die Gerüstträger m und η (Fig. 4) im unteren Abschnitt drehbar und frei gelagert und ruhen auf einer gemeinsamen Sohle s. Jede Kraft, die von außen auf das Gerüst einwirkt, kann sich somit nur durch das tiefer liegende Drehgelenk auswirken; es sind die möglichen Kraftrichtungen eindeutig festgelegt, und eine entsprechende bauliche Gestaltung des Gerüstes ist leicht zu entwerfen. Die Sohle s wird ihrer Länge nach derart bemessen, daß die Kräfteresultierende R (Fig. 4), die senkrecht auf der Anlaufschiene steht und durch den Berührungspunkt dieser Schiene mit der Rolle geht, innerhalb der Auflagepunkte der Sohle die Verladerampe schneidet. Zwei Streben b, welche mit den Stützen m und η verbunden sind, bewirken durch ihre schräge Stellung die erforderliche Stabilität quer zur Bahn.

Es wird nun das Zusammenarbeiten des Kippstuhles und der Auflaufschiene beschrieben. Fig. 8 zeigt, wie die Auflaufschiene mit der Rolle des Kippstuhles in Berührung kommt. Die Schiene ist an dem Grubenkasten befestigt; die Steigung der Schiene ist gleichmäßig (vgl. Fig. 6). Die Schiene läuft auf die Rolle auf. Der physikalische Vorgang ist derselbe, wie wenn man eine Last längs einer schiefen Ebene hinaufrollt, nur ist im vorliegenden Fall die Rolle fest, und die Schiene bewegt sich. Aber ein grandsätzlicher Unterschied besteht insofern, als die Berührungspunkte der Schiene mit der Rolle eine Schraubenlinie beschreiben, so daß sich zwischen Schiene und Rolle eine bestimmte seitliche Verschiebung ergibt.

In der Fig. 9 ist die Niveauebene des Kastenbodens mit x-y bezeichnet, 0 ist der Angriffspunkt der Rolle auf die Auflaufschiene, c der Drehradius des Kastens und α der gewählte Kippwinkel. Die maximale seitliche Verschiebung h ergibt sich, indem man ein n₅ Lot vom Punkt 0 auf x-y fällt. Falls die Auflaufschiene sich in den Kreissektor mit seinem Kreisradius c und seinem Kippwinkel α einzeichnen läßt, ist die Gewähr vorhanden, daß die Verschiebung innerhalb dieses Sektors in dem dargestellten Maß beschränkt ist, so daß die bauliche Breite der Rolle leicht untergebracht werden kann. Die bevorzugte Schrägstellung der Schiene ist in Fig. 7 dargestellt, in welcher die Schiene eine gebrochene Linie aufweist und sich innerhalb des Ausmaßes h aus einem oberen, schräg laufenden Schienenteil und einem unteren

Schienenteil, der senkrecht zur Bezugsebene x-y steht, zusammensetzt.

Die Schiene reicht von der Seitenwand bis unterhalb des Kastenbodens; der untere Teil der Schiene erweist sich für das Kippen der leeren oder halbleeren Kasten als notwendig. Bei leeren Kasten ist die Masse des Kastens klein, die Trägheit des Kastens wird klein, und die Auflaufschiene muß einen längeren Weg auf der Rolle zurücklegen, damit der Kasten genügend gehoben wird, bevor er von sich aus in die labile Lage kommt und das Kippen erfolgt. Das Kippen bei kleinen oder großen Geschwindigkeiten erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Kippstuhl in gleicher Weise und stoßlos. Mit anderen Worten, es ist bei demselben Kippapparat und bei gleichbleibender Steigung der Auflaufschiene die stündliche Kippleistung innerhalb sehr weiter Grenzen regelbar, was ein großer wirtschaftlicher Vorteil ist.
Wenn ein Grubenwagenkasten sich auf der Ausladerampe mit einer hohen Geschwindigkeit (etwa 4 bis 10 km stündlich) fortbewegt, so entspricht der großen trägen Masse beim Auflaufen der Schiene auf die Rolle eine entsprechend große Bewegungsenergie, die sich im Sinne des Kippens auswirkt, da sich diese Energie ausschließlich in Drehrichtung um das Drehgelenk des Kastens auswirken kann. Es genügt daher ein geringer Auflaufweg auf die Rolle, bis die Bewegungsenergie die potentielle Energie des Kastens und seines Inhaltes überwindet und der Kasten kippt.

Wenn dagegen die Geschwindigkeit des Grubenwagens klein ist (0 bis 4 km stündlich), muß der Kasten viel höher über die Rolle geführt und gehoben werden, damit die im Schwerpunkt wirkende Bewegungsenergie genügt, um die potentielle Energie zu über- winden, das heißt, den Schwerpunkt zu heben, bis er auf seiner Kreisbahn die durch den Drehpunkt des Kastens gegebene vertikale Ebene schneidet und somit der Kasten sein Gleichgewicht verloren hat und kippt.

Es ist ein Vorteil dieser Erfindung, daß die Auflaufschiene bei gleichmäßiger Steigung und bei größerer Längenausdehnung auch bei geringer Breite der Rolle letztere nicht verläßt und daß die innere Federkraft des Kippstuhlsystems dazu beiträgt, den Kasten zu heben und die Kippbewegung einzuleiten.

Dank der Wirkung der eingebauten Feder werden die auftretenden Kraftstöße stark gedämpft, die Kippgeschwindigkeit des Kastens wird in der Ebene senkrecht zur Bahn bei diesem System auf ein Minimum vermindert, so daß der Stoß des kippenden Kastens auf die Verladerampe klein bleibt.

Fig. 10 zeigt die bauliche Ausbildung der Schiene, wenn die Schiene auf einem Vorsprung an der Kastenseite direkt angebracht ist. Die Kastenseite besteht daher aus zwei Teilen, einem zurückspringenden Teil, damit die Rolle sich gegenüber der Mitte der Schiene einstellen kann, und einem Teil, der als nutzbares Volumen des Kastens verwendet werden kann.

Bei der oben beschriebenen Vorrichtung zum selbsttätigen Kippen von Grubenwagen erfolgt das Kippen einseitig nach links oder nach rechts, aber nicht doppelseitig in zwei Richtungen nach Belieben und den Erfordernissen nach links oder rechts. Es werden nun jene Vorrichtungen beschrieben, die gestatten, ein und denselben Grubenwagen für beide Bewegungsrichtungen vollautomatisch kippbar herzurichten.

Während ferner bei der bisher beschriebenen Ausführungsform für die Unterbringung der Schiene ein Teil der zur Verfügung stehenden Ladefläche verlorenging, kann zur Vermeidung dieses Nachteils die Auflaufschiene tiefer gelegt werden, und zwar unter die Niveauebene des Kastenbodens, direkt unter den Kasten oder etwas seitlich verschoben, so daß die gesamte Schiene seitlich und in etwa der Höhe des Gestells untergebracht werden kann, was konstruktiv und betrieblich insbesondere unter Berücksichtigung der engen Verhältnisse im Kohlenbergbau eine wirtschaftlich vorteilhafte Lösung ergibt. Das Kippen in beiden Richtungen und das tiefe Anbringen der Auflaufschiene können nach Wunsch der Betriebe einzeln oder kombiniert ausgeführt werden.

Nach Fig. 11 sind zwei gleichartige Kipphebel symmetrisch zur Achse»-% vorgesehen; der linke Hebel / ruft das Kippen bei einer Bewegung von links nach rechts, der rechte Hebel / das Kippen bei einer Bewegung von rechts nach links hervor. Außerdem sind aus dieser Figur die Bahnkurven während des Kippens und die Niveauunterschiede A₁ und A₂ zu entnehmen. Die Figur zeigt einen Grubenwagen mit Auflaufschiene p, der von links nach rechts die Kipprolle anläuft. Für das Kippen von rechts nach links ist derselbe Grubenwagen in der gestrichelten Lage eingezeichnet.

Die Fig. 12 ist die Seitenansicht des Grubenwagenkastens. Die Auflaufschiene befindet sich unterhalb der Ebene des Kastenbodens.

Die Fig. 13 zeigt die konstruktive Ausführung des selbsttätigen Kippstuhles, deren Elemente in Fig. 11 bewegungstechnisch beschrieben wurden. Diese Elemente sind: die Hebel Z, die Rolle, der Drehpunkt i, der geschlossene Rahmen des Gerüstes und die seitlichen Auflagen e der Stoßfedern sowie der Verbindungsträger d.

Die Fig. 14 zeigt die Ausführung nach Fig. 13 von der Seite; die Aussparungen im oberen Teil des Gerüstes dienen als Führungen für die Kipphebel.

Um diese Ausführungsform gemäß der Erfindung in ihrer genauen Tragweite zu verstehen, müssen bei einem gegebenen Grubenwagen die erforderlichen Potentialniveaudifferenzen entweder mit Hilfe der Mechanik oder durch einen Versuch praktisch bestimmt werden.

Die erforderliche Niveaudifferenz sei gleich der Summe A₁ + A₂. Es sei n-n_x die Symmetrieachse in der Ebene der Fig. 11. Der Verbindungsträger d trägt das Gelenk^; der HebeH dreht sich an seinem einen Ende um I₁; sein anderes Ende dient als Lager für die Rolle r, die sich frei um * dreht; die Auflaufschiene p am Kasten berührt r im Punkt O₁ und erzeugt eine wirkende Kraft R senkrecht auf P₁ im Schnittpunkt O₁. Da R links von i_x die Stützebene schneidet, so muß R notwendigerweise, gemäß den mechanischen Gesetzen, den Hebel I bei Auftreffen von P₁ von rechts nach links schwenken, so daß die Feder t den Stoß auffangen kann; weiter muß der Hebel I in der neuen Ruhelage bleiben, bis die Schiene p in ihrer gesamten Länge über die Rolle hinweggehoben ist. Die Schiene^»

erzeugt somit eine Niveaudifferenz vom Betrag A₁. Sodann stößt der Anschlag α gegen die Längsseite der Rolle r. Da der Kasten in Bewegung ist, schwingt er mit Hilfe von α die Rolle aufwärts, indem die Rolle sich um das Gelenk i_x dreht; es entsteht so eine weitere Niveaudifferenz vom Betrage A₈.

Während der Hebel I sich nach oben bewegt, trifft er auf den Anschlag O₁ und fällt infolge seines Eigengewichtes in die Ruhelage zurück. Ein neuer Arbeitsgang kann somit beginnen.

Der mit dem Wagenkasten verbundene Anschlag a bewegt sich während der Drehung nach oben längs der Rolle entsprechend in einer Ebene senkrecht zur Bahn, und es wird somit vermieden, daß der Anschlag seitwärts von der Rolle abrutscht. Es ist konstruktiv leicht möglich, die Länge des Anschlages α der Länge der Rolle anzupassen, und diese konstruktive Gestaltung ist ein weiterer Vorteil dieser Vorrichtung. Was die konstruktiven Formen dieses Kippstuhles

ao betrifft, so ist zu erwähnen, daß das Gelenk J₁ auf der Querstütze d angebracht ist, die die Stützen m und η des Gerüstes starr miteinander verbindet (Fig. 13), im übrigen weist dieses Gerüst wie das vorher beschriebene hinreichende Standfestigkeit auf. Dieses Gerüst besitzt ebenfalls die seitlichen Stützen e und weist ferner den Anschlag U₁ und eine Aussparung im oberen Teil des Rahmens auf, die zur Führung der Kipphebel während ihrer Drehung dienen.

Claims (8)

Patentanspruches

1. Selbsttätige Kippvorrichtung zum Kippen von Grubenwagen in zwei Phasen, dadurch gekennzeichnet, daß während der ersten Phase ein auf der Verladerampe aufgebauter Kippstuhl mit den an jedem Grubenwagenkasten angebrachten Auflaufschienen die Kippkasten hebt und stößt und daß während der zweiten Phase die Kasten bzw. ihre Schienen sich ohne Stoß vom Kippstuhl abheben und in die Endkipplage übergehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kippstuhl ein Gerüst mit zwei Stützen besitzt, das selbst um eine Drehachse kippbar ist, die an einer gemeinsamen Sohle angebracht ist, und daß das Gerüst quer zur Bahn durch zwei Seitenstreben, die mit dem Gerüst fest verbunden sind, abgestützt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerüst eine frei rotierende konische Rolle trägt, welche auf einem Kipphebel gelagert ist, der an einem Ende um die eine Stütze des Gerüstes kippen kann und am anderen Ende in der Aussparung der anderen Stütze frei geführt wird, und sich auf eine Feder abstützt, die auf einem Querriegel der beiden Stützen ruht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am Kasten fest angebrachte Anlaufschiene eine gleichmäßige Steigung oberhalb und unterhalb des Kastenbodens aufweist und, quer zur Bewegungsrichtung des Grubenwagens betrachtet, in den Kreissektor mit dem Drehradius des Kastens und dem Kippwinkel fällt (Fig· 9)·

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem seitlichen Anbringen der Schiene an dem Kasten der Grubenwagenkasten derart ausgebildet ist, daß durch die hervorstehende Unterlage (Fig. 8) für die Auflauf schiene ein zusätzlicher, nützlicher Laderaum gewonnen werden kann.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei getrennte gleichartige Hebel (I) links und rechts zu beiden Seiten einer Symmetrieebene vorgesehen sind, daß jeder Kipphebel sich frei um ein Gelenk an einem Querträger des Kippstuhles drehen kann, daß am Ende eines jeden Hebels eine Rolle sich frei um eine am oberen Ende des Kipphebels angebrachte Achse drehen kann, daß ferner der Kipphebel selbst seine Anfangslage nach erfolgtem Aufstoß der Auflaufschiene während des Aufrollens so lange beibehält, bis ein besonderer Anschlag («) gegen die Rolle seitwärts stößt und die Rolle in seiner Aufwärtsbewegung mitnimmt, daß schließlich der Kipphebel am Ende des Aufschwingens an einen Anschlag (A₁) des Kippstuhlrahmens stößt und selbsttätig zurückfällt, während der am Kasten befestigte Anschlag (α) sich seitwärts von der Rolle löst und der Kasten kippt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen des Kippstuhles seitliche Ansätze als Stützpunkte für die Stoßfedern und am oberen Ende Aussparungen aufweist, in denen die Kipphebel während ihres Schwingens um den Drehpunkt (^₁) geführt werden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Auflaufschienen geneigt gegen die Kastenbodenebene und symmetrisch links und rechts unterhalb der Ebene des Gruben-Wagenkastens etwa in der Mitte des Grubenwagenkastens angebracht sind, daß ferner die beiden Teile der Auflaufschiene in dem Anschlag (a) zusammenlaufen und daß dieser Anschlag seitlich gegen die Kipprolle stößt und diese mitnimmt, die ioy sich um das Gelenk (i_x) dreht, so daß der Kasten sich frei von der Rolle am Ende des Kippvorganges abheben kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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