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Uberlastungssicherung für Antriebe, insbesondere für Kettenförderer
u. dgl. in Untertagebetrieben Die Erfindung betrifft eine Überlastungssicherung
für Antriebe. Insbesondere ist sie von Bedeutung bei Kettenförderern u. dgl. in
Untertagebetrieben. Sie bezweckt ein sofortiges Lösen des Antriebes v&m Fördermittel,
falls dieses plötzlich gesperrt oder sonstwie überlastet werden sollte.
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Gerade in Untertagebetrieben tritt ein plötzliches Sperren bzw. Überlasten
des Fördermittels leicht auf, sei es daß sich ein Grubenstempel, der gewollt oder
ungewollt befördert wird, zwischen dem Förderer und dem Ausbau bzw. dem Hangenden
verspannt oder daß Steine oder andere Fremdkörper den Förderer blockieren. Bei den
bisher bekannten Antrieben treten durch dieses plötzliche Sperren oder Überlasten
des Förderers vielfach schwere Schädigungen oder auch Zerstörungen im Antrieb. oder
im Förderer auf, die zu langwierigen Wiederherstellungsarbeiten zwingen und einen
Förderausfall zur Folge haben.
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Uberlastungssicherungen sind an sich allgemein lekannt. So hat man
beispielsweise solche Sicherungen für die Turaswelle an Baggern vorgesehen, bei
denen Kuppel rollen verwendet werden, die in Kerben einrasten und das Gehäuse festhalten,
so daß die Antriebskraft durch das Planetengetriebe auf die Turaswelle übertragen
wird. Beim plötzlichten Auftreten eines über das normale Maß hinausgehenden Widerstand
werden die Rollen über
eine schiefe Ebene aus den Kerben herausgedrängt
und bewirken durch ihre Bewegung ein Stillsetzen des Antriebsmotors.
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Ähnliche Rollen hat man ebenfalls in Verbindung mit Planetengetrieben
auch bei Hubgetrieben für Hebezeuge verwendet. Hierbei wird durch den Außenkranz
des Planetengetriebes, der durch eine Feder in einer Mittellage gehalten wird, bei
Über-oder Unterschreitung einer bestimmten Kraft durch Verdrehung des Kranzes eine
Rolle angehoben, die wiederum einen Schalthebel betätigt.
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Die vorhandene Rolle dient hierbei als Steuerorgan für eine vorhandene
Kupplung und für eine Bremse.
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Die- vorliegende Erfindung geht von dem Gedanken aus, die bei Antrieben
mit einem Umlaufgetriebe zwischen dem Antriebsmotor und dem angetriebenen Teil vorhandene
Anfahrkupplung in Gestalt einer Bremse für einen der vofhandenen Getriebeteile,
etwa des Planetenträgers, als Sicherheitskupplung auszubilden. Sie schlägt hierzu
vor, die Kuppelbremse entgegen dem Widerstand einer Feder cd. dgl. in Drehrichtung
beweglich zu lagern, wobei sie unter dem Einfluß ihrer Lagenveränderung infolge
Mitnahme der Bremse durch den Planetenträger beim Überschreiten eines bestimmten
Drehmomentes lösbar ist. Die vorhandene Anfahrkupplung erfüllt somit gleichzeitig
auch noch die Funktion einer Sicherheitskupplung. Damit wird in einfacher Weise
auch bei plötzlicher Sperrung des Fördermittels verhindert, daß die lebendige Kraft
des Antriebsmotors sich zerstörend auf den Förderer oder auch auf Teile des Getriebes
auswirken kann.
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Bei Umlauf des Antriebes in nur einer Richtung wird nach der Erfindung
weiterhin vorgeschlagen, die Kuppelbremse mit ihrem Gestänge auf einer Seite auf
einem festen Widerlager und - auf der anderen Seite auf einer Feder abzustützen.
Das die Bremse betätigende Mittel, etwa ein Bremszylinder, wird außer an dem lageveränderlichen
Gestänge der Bremse über einen Ansatz und ein gelenkiges Haltemittel, etwa eine
Laschenverbindung, zusätzlich mit einem Festpunkt verbunden.
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Es wird damit erreicht, daß bei einer Drehbewegung des Gestänges ein
Ärerschwenken des Bremszylinders od. dgl. erfolgt, vçodurch die Kupplung gelöst
wird.
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Bei einem für zwei Drehbewegungen bestimmten Antrieb besteht eine
zweckmäßige Lösung nach der Erfindung darin, das drehbar gelagerte Kuppelgestänge
durch eine Feder, einen Druckmittelzylinder od. dgl. bei einem bestimmten Höchstdrehmoment
nachgebenden Haltemittel in einer hlittellage zu halten. In dieser Mittellage wird
ein SelbstschluRventil für die Zufuhr des den Kupplungsschluß bewirkenden Mittels
in Offnungsstellmlg gehalten. Sobald nach Überschreiten eines bestimmten I Höchstdrehmo'mentes
das Kuppelgestänge seine Lage verändert, wird das Selbstschlußventil freigegeben.
so daß es sich schließt und dadurch die Kupplung löst.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele nach der Erfindung
in den Abb. I bis 7 in verschiedenen Ansichten sowie Betriebszuständen schematisch,
teilweise im Schnitt, dargestellt.
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Bei der Ausführung nach den Abb. I bis 4 ist mit I der Kasten eines
Planetengetriebes bezeichnet, mit dessen Wellenstumpf 2 der Antriebsmotor verbunden
ist. Der abtreibende Wellenstumpf ist mit 3 bezeichnet. Das angetriebene Sonnenritzel
4 kämmt mit dem Planetenrad 5. welches auf dem Planetenträger 6 sitzt und mit dem
Hohlrad 7 im Eingriff steht, das mit dem Wellenstumpf 3 fest verbunden ist.
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An dem Planetenträger 6 ist eine Bremsscheibe S befestigt, die durch
Bremsbaclsen g festgehalten werden kann. Mit 10 und II ist das Bremsgestänge und
mit 12 der Bremshebel bezeichnet. Sind die Bremsbacken g gelüftet, so kann sich
das Planetenrad 5 bei sich drehendem Planetenträger 6 im liohlrad7 abwälzen, ohne
daß das Hohlrad7 bewegt wird, d. h., der Antrieb 2 ist vom Abtrieb 3 entkuppelt.
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Sobald durch die Bremsbacken 9 die Bremsscheibe 8 und damit der Planetenträger
6 am Umlauf gehindert wird, setzt das Planetenrad 5 das Hohlrad 7 in Umdrehung,
d. h., der Antrieb 2 ist mit dem Abtrieb 3 gekuppelt.
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Zur Erreichung des von der Erfindung verfolgten Zieles wird bei der
Ausführung nach Abb. I bis 4 die Lasche 15, an der die Bremsstangen I0 angreifen,
über eine Nabe I6 drehbar am Getriebe gelagert, jedoch auf der einen Seite durch
eine Feder I7 und auf der anderen durch einen festen Anschlag IS unterstützt. Die
Feder I7 ist so stark gewählt, daß sie die Reaktion, hervorgerufen durch die Bremsbacken
9 in der Lascle 15, bei einem Normaldrehmoment aufzunehmen vermag, so daß die Lasche
15 auf dem Anschlag 18 liegt. Statt der Feder 17 kann auch eine entsprechend wirkunde
andersartige Einrichtung, etwa ein Druckluftzylinder oder ein Gegengewicht, verwendet
werden. Es ist auch eine Regelvorrichtung zur Veränderung der Federspannung bzw.
der Tragkraft des Druckluftzylinders oder Gegengewichtes zweckmäßig, um die Einrichtung
für verschiedene Drehmomente einstellen zu können. Diese an sich bekannten Ausführungen
sind in der Zeichnung nicht dargestellt.
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13ei 20 ist an der Lasche 15 ein Druckluft zylinder 21 angelenkt,
der außerdem über einen Ansatzwinkel 22 und bewegliche I,aschen 23, 24 mit einem
Festpunkt 25 verbunden ist. In den Zylinder 2I mündet dieDruckluftleitung 26. Durch
die nach Öffnen des Ventils 27 zugeleitete Druckluft wird der in dem Zylinder 21
befindliche Kolben 28 nach unten bewegt und damit über den Kolbenstangenkopf 29,
der in eine Ausnehmung 30 des Bremshebels 12 greift, der Bremshebel 12 gegenüber
der Lasche 15 verspannt, und dadurch werden die Bremsbacken 9 an die Bremsscheibe
8 gelegt (Abb. I). Antrieb und Abtrieb sind damit gekuppelt.
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Tritt ein plötzliches Hindernis auf, etwa dadurch, daß sich ein Grubenstempel
gewollt oder
ungewollt in dem angetriebenen Förderer befindet und
sich am Hangenden oder am Ausbau festklemmt sowie gegen die Mitnehmer des Förderers
verspannt, so tritt eine plötzliche sehr starke Drehmomentsteigerung zwischen Antrieb
2 und Abtrieb 3 auf. Die Bremsscheibe8 überwindet dabei die Kraft der Feder 17,
so daß die Lasche 15 mit ihrem linken Ende nach unten und mit ihrem rechten Ende
nach oben um die Nabe I6 ausschwingt. Durch diese Bewegung wird der Zylitider 21
angehoben, gleichzeitig aber durch die Teile22, 23, 24 verschwenkt, so daß der Bremshebel
I2 freigegeben und damit augenblicklich der Antrieb 2 vom Abtrieb 3 abgekuppelt
wird (Abb. 3).
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Eine Feder 3I kann das Gewicht des Bremshebels I2 ausgleichen, so
daß durch dieses die Bremsbacken g nicht wieder angelegt werden.
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Inzwischen wurde durch die Feder I7 die Lasche 15 wieder in ihre
Normallage gebracht, wobei sich die Laschen 23, 24 gegeneinander verschwenken.
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Nach Beseitigung des Hindernisses braucht nur entsprechend Abb. 4
der Bremshebel I2 leicht nach unten gedrückt und der Kopf 29 in die Ausnehmung 30
eingeschoben zu werden, um nach erneuter Druckluftzufuhr zu dem Zylinder 21 Antrieb
2 und Abtrieb 3 wieder zu kuppeln.
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Das Beispiel nach Abb. 5, 6 und 7 zeigt eine Ausführung, die fiir
beide Drehrichtungen brauchbar ist. Die wiederum an einer Nabe I6 schwenkbar gelagerte
Lasche 15 steht an einem Ende mit einem Bolzen 35 in Verbindung, der durch eine
Feder 36 in einer Mittellage gehalten wird. Der Bolzen 35 trägt einen Ansatz 37
mit Durchbrechungen 38 und 39, der in dem Gehäuse 40 eines Ventils geführt ist.
Das Ventil besteht aus einer Stange 41 mit zwei auf ihr im Abstand angebrachten
Kolben 42 und 43 sowie Handgriff 44. Die Zu- und Ableitungen 45 und 46 sind so angeordnet,
daß sie in der dargestellten Lage des Ventils miteinander in Verbindung stehen.
Eine Feder 47 ist bestrebt, das Ventil zu schließen. Mit 48 sind Entlüftungsbohrungen
bezeichnet.
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Die Leitung 46 führt zu dem Bremszylinder 50, der an dem Bremshebel
12 angreift, während der Bremskolben 51 mit der Lasche I5 verbunden ist.
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Bei gcschlossener Bremse8, 9 und Übertragung eines normalen Drehmomentes,
gleich in welcher Drehrichtung, werden durch die Feder 36 (Abb.5 und 7) der Bolzen
35 und die Lasche 15 in einer bestimmten Mittellage gehalten, in der durch den Ansatz
37 die Ventilstange 41 entgegen dem Druck der Feder 47 so gehalten wird, daß die
Druckluft von der Leitung 45 über die Leitung 46 in den Zylinder 50 gelangt, so
daß durch die Bremsbacken 9 die Bremsscheibe 8 blockiert und damit der Antrieb 2
mit dem Abtrieb 3 gekuppelt ist.
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Sobald eine Störung im Fördermittel eintritt, ganz gleich bei welcher
Drehrichtung des Antriebes, und dadurch das zu übertragende Drehmoment über das
eingestellte Höchstmaß ansteigt, wird die Lasche I5 verschwenkt und der Bolzen 35
entgegen der Kraft der Feder 36 angehoben oder abgesenkt. Dadurch gibt der Ansatz
37 die Ventilstange 41 frei, die nun durch die Durchbrechung 38 bzw. 39 unter dem
Druck der Feder 47 nach links hindurchtritt. Augenblicklich wird die Druckmittelzufuhr
nach der Leitung 46 durch den ebenfalls nach links gewanderten Kolben 43 unterbrochen
und der Zylinder 50 über die Leitung 46 und die Bohrungen 48 entlüftet. Die Bremse
ist geöffnet und der Antrieb 2 vom Abtrieb 3 entkuppelt.
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Der durch die Erfindung erreichte technische Fortschritt ist aus
folgender Überlegung zu ersehen: Bei der bisher vorwiegend angewandten festen Kupplung
zwischen Motor und Getriebe würde, auch wenn der Motor im Augenblick der Überlastung
ausgeschaltet wird, die gesamte Motorschwungmasse auf den Förderer wirken. Bei einer
beispielsweise angenommenen Motordrehzahl von I500 ergäbe sich eine sehr erhebliche
lebendige Kraft, die hinreichend ist, große Zerstörungen auszuführen. Der Einbau
einer Rutschkupplung stellt keine brauchbare Lösung dar, da bis zum Stillstand des
Motors das Höchstdrehmoment der Kupplung immerhin auf den Förderer wirken würde
und außer der raumbeanspruchenden und Kosten verursachenden Rutschkupplung eine
zusätzliche automatische Ausschaltvorrichtung für den Antriebsmotor unumgänglich
wäre.
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Die Verwendung einer Flüssigkeitskupplung stellt auch keinen wirklichen
Überlastungsschutz dar. Bei der normalen Förderung überträgt eine Flüssigkeitskupplung
nämlich ein bestimmtes Moment bei einem bestimmten Schlupf. Sobald der Förderer
durch Auftreten einer Störung plötzlich verlangsamt wird, erhöht sich der Schlupf
zwischen den beiden Kupplungshälften und damit auch das von dem durchlaufenden Motor
auf das Getriebe übertragene Moment. Dazu kommt noch die lebendige Kraft der getriebeseitigen
Kupplungshälfte, deren Gewicht und Durchmesser bei diesen Ölgetrieben erheblich
sind. Da diese Getriebehälfte eine Drehzahl hat, die nahezu gleich der Motordrehzahl
ist, ist die lebendige Kraft dieser Getriebehälfte sehr erheblich. Diese Kraft sowie
das vom Älotor noch während des Verzögerungsvorganges auf das Getriebe übertragene
erhöhte Moment kann gefährliche Auswirkungen auf das Fördermittel haben.
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Demgegenüber ist bei dem plötzlichen Abschalten gemäß der Erfindung
nur noch der Planetenträger mit Bremse auf die Leerlaufdrehzahl zu beschleunigen.
Diese Leerlaufdrehzahl ist aber nur ein Bruchteil der Motordlehzahl bzw. Kupplungsdrehzahl.
Da sich die lebendigen Kräfte wie die cluadratischen Geschwindigkeiten verhalten,
ist die Minderung der noch auf den Förderer wirkenden Kräfte sehr erheblich. Bei
einem Übersetzungsverhältnis von beispielsweise 1 : 4 zwischen dem Sonnenritzel
und Planetenträger, welches konstruktiv sehr leicht zu erreichen ist, beträgt die
Größe der lebendigen Kraft selbst unter der Voraussetzung, daß die'Bremsscheibe
dasselbeGewicht hätte wie eine getriebeseitige Flüssigkeitskupp-
lungshälfte,
nur V16. Es entfällt außerdem das überhöhte Zusatzmoment, welches bei Verwendung
von Flüssigkeitskupplungen während der Verzögerung auf das Getriebe übertragen wird.
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Die Erfindung erzielt also gegenüber den bisher bekannten Einrichtungen
bedeutende Vorteile.