DE3741762C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Überlagerungsantrieb für kettengezogene Strebbetriebsmittel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Im Strebbetrieb wird vor allem unter Tage Kohle gewonnen. Die Mechanisierung des Abbaus im Streb bedingt Betriebs­ mittel, welche allgemein gesehen einen Haupt- und einen Hilfsantrieb aufweisen, die über ein Kettentrieb form­ schlüssig gekuppelt sind und gleiche oder unterschied­ liche installierte Leistungen aufweisen. Handelt es sich um eine im Abbau eingesetzte Gewinnungsmaschine, z. B. einen Kohlenhobel, so ist der Hobelkörper in der Regel in eine Kette eingeschaltet, welche an den Umkehren des Kettentriebes über Kettenräder läuft, die formschlüssig die Kettenglieder erfassen. Zu den Strebbetriebsmitteln gehören aber auch Kettenförderer mit einem aus einer oder mehreren Ketten und eingeschalteten Mitnehmern gebildeten Förderorgan, dem im Haupt- und im Hilfsantrieb eine der Anzahl seiner Ketten entsprechende Anzahl von Kettenrä­ dern zugeordnet sind, die die Kettenglieder erfassen.

Derartige Strebbetriebsmittel sind in der Regel mit An­ triebsstationen an Haupt- und gegebenenfalls am Hilfsan­ trieb ausgerüstet, die aus einem polumschaltbaren oder eintourigen Drehstromasynchronmotor, einer drehelasti­ schen Kupplung, konstant untersetzendem Getriebe und ei­ ner Überlastkupplung bestehen, welche vor allem in Hobel­ anlagen benutzt wird. Die Verwendung von Asynchronmotoren ist vor allem im Steinkohlenbergbau u. a. aus Gründen der Vermeidung der Explosionsgefahr vorgegeben, die andere Bauarten elektrischer Maschinen infolge ihrer Funkenbil­ dung nur schwer vermeiden können. Die Polumschaltung der Asynchronmotoren erfolgt in der Regel in zwei Schalt­ stufen und erlaubt höhere Anfahrmomente mit der gerin­ geren Drehzahl.

Als nachteilig hat sich herausgestellt, daß bei derar­ tigen Strebbetriebsmitteln der Formschluß des Kettentrie­ bes zu starken Lastunterschieden im Haupt- und Hilfsan­ trieb führt. Das ist u. a. eine Folge unterschiedlich ge­ längter Kettenabschnitte, die sich in der Regel in der gleichen Kette des Triebes finden. Je nach der Größe sol­ cher Unterschiede kann das dazu führen, daß die Antriebe statt unterstützend zu wirken, gegeneinander arbeiten. Die bislang verfügbaren, bei Überlast ansprechenden Kupp­ lungssysteme sprechen auf ein fest eingestelltes Dreh­ moment an. Die dafür maßgebliche Blockierspitzenkraft ist in einer Hobelanlage abhängig von der Blockierlänge der Hobelkette und wird als Entfernung vom Hobel zum ersten ziehenden Antrieb definiert.

In der Zeitschrift "Glückauf" 117 (1981) Nr. 8, S. 417-422 sind Antriebssysteme beschrieben, bei denen mehrstu­ fige Planetengetriebe bzw. Planetengetriebe mit Stirnrad­ vorstufe zur Übersetzungsänderung eingesetzt werden. Da­ rüber hinaus sind Überlagerungsgetriebe zum Ausgleich un­ gleichmäßiger Lastverteilung genannt. Diese Überlage­ rungsgetriebe sind Planetenüberlagerungsgetriebe, wobei ein zweiter kleiner Motor (Stützmotor) das Außenrad an­ treibt, und damit der vom Hauptmotor erzeugten Antriebs­ drehzahl eine Drehzahlkomponente von ± 9% der Nenndreh­ zahl hinzufügt. Dazu müssen durch eine elektrische Rege­ lung die Zeitkonstante der mechanischen Übertragung der Drehmomentänderung über die Kette und die elektrische Steuerung der Drehzahl des Stützmotors in Übereinstimmung gebracht werden.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Außenrad mit Hilfe einer hydrostatischen Stützpumpe (an beiden Antrie­ ben) abzustützen. Über den lastabhängigen Schlupf wird der Lastausgleich zwischen den Antrieben erreicht.

Die Nachteile der bekannten Antriebssysteme liegen im we­ sentlichen in einer sehr kostenaufwendigen Regelung und im Einsatz des notwendigen Umrichters, sowie bei Verwen­ dung hydrostatischer Stützpumpen in der Ausstattung bei­ der Antriebe und dem Einsatz schwer entflammbarer Hydrau­ likflüssigkeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Strebbetriebsmittel der eingangs als bekannt vorausge­ setzten Art auf einfache Weise einerseits die Schwierig­ keiten des beschriebenen hydraulischen Antriebssystems zu vermeiden, andererseits aber die jeweils installierte elektrische Leistung voll auszunutzen.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Zweckmäßige Ausführungsformen der Er­ findung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß kann der elektrische Überlagerungsantrieb in jeder der beiden möglichen Drehrichtungen die Be­ triebsdrehzahl am Hauptantrieb geringfügig erhöhen oder erniedrigen. Dadurch wird der Stützantrieb aufgrund der Zwangssynchronisation des Haupt- und Hilfsantriebes durch den Kettentrieb gezwungen, belastend oder entlastend zu wirken. Ist z. B. ein positiver Leistungsunterschied zu Gunsten des Hauptantriebes vorhanden, so wird im Haupt­ antrieb die Drehzahl erhöht, während ein negativer Leistungsunterschied zur Drehzahlverminderung führt. Der Stützmotor ist in dem Strebbetriebsmittel gemäß der Er­ findung durch eine hohe zulässige Schalthäufigkeit ge­ kennzeichnet.

Die Erfindung hat bei hohen Schwungmassen des Strebbe­ triebsmittels, wie sie vor allem bei Hobelanlagen vorkom­ men, den Vorteil, daß sie die dynamische Energie der Motorschwungmasse zum Hobeln ausnutzt. Insbesondere be­ steht der Vorteil der Erfindung darin, daß nur ein Last­ ausgleichsgetriebe mit einem ungeregelten elektromoto­ rischen Stützantrieb benötigt wird, worauf die Verein­ fachung des Strebbetriebsmittels beruht. Hierbei werden die elektrischen Belastungswerte in der elektrischen Lei­ stungsaufnahme bzw. Stromaufnahme ausgedrückt und konti­ nuierlich erfaßt sowie verglichen. Ein Wendeschütz oder ein elektronisches Stellglied kann den Stützmotor außer in die beiden möglichen Drehrichtungen auch in den Still­ stand schalten, wenn keine Lastunterschiede festgestellt werden.

Der Überlastschutz kann durch Anordnung der Überlastkupp­ lung in Kettenradnähe an der Getriebeabtriebsstufe ge­ währleistet werden. Schwer entflammbare Betriebsflüssig­ keiten werden in dem erfindungsgemäßen Strebbetriebsmit­ tel nicht benötigt. Zweckmäßigerweise sind der Haupt- und Hilfsmotor polumschaltbar ausgebildet. Vorteilhafterweise weist der Hilfsantrieb einen Drehstromasynchronmotor auf.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs­ beispieles näher erläutert, in der Zeichnung zeigen

Fig. 1 schematisch ein Strebbetriebsmittel gemäß der Er­ findung,

Fig. 2 den Drehzahlstellbereich des Hauptantriebes,

Fig. 3 eine erste Ausführungsform der Erfindung in sche­ matisierter Darstellung und

Fig. 4 eine andere Ausführungsform der Erfindung in der Fig. 3 entsprechenden Darstellung.

Das in Fig. 1 allgemein mit 1 bezeichnete Strebbetriebs­ mittel weist einen Endloskettentrieb 2 auf, der mit sei­ nem Obertrum 3 und seinem Untertrum 4 die schematisch dargestellten Kettenräder 5 bzw. 6 eines Hauptantriebes 7 und eines Hilfsantriebes 8 formschlüssig kuppelt. Beide Antriebe 7, 8 sind elektromotorisch ausgebildet. Mit dem Hauptantrieb 7 ist der Hauptmotor 9 als polumschaltbarer Drehstromasynchronmotor ausgeführt. Er ist über eine drehelastische Kupplung und eine Haltebremse 8′ mit dem Hauptzweig eines mechanischen Getriebes 10 verbunden. Dieses Getriebe hat einen Stützzweig, an den ein ungere­ gelter Drehstromasynchronmotor 11 als Stützmotor über eine Kupplung und eine Haltebremse 12 angeschlossen ist.

Wie sich aus der Darstellung der Fig. 3 ergibt, wird der Hauptzweig des Getriebes 10 von einem zweistufigen Um­ laufrädergetriebe gebildet. Die Eingangsstufe 14 wird von der Welle 15 des Sonnenrades 16 gebildet. Die Planeten­ räder 17 bzw. 18 der Eingangsstufe 14 sitzen auf dem Planetenradträger 19 und kämmen mit dem Hohlrad 20. Das Hohlrad 20 stützt sich auf einem Stirnraduntersetzungsge­ triebe 21 ab, nämlich auf dessen Abtriebsrad 22, das von einem Ritzel 23 auf einer Getriebewelle 24 angetrieben ist, die ihrerseits von der Eingangswelle 25, auf die der Drehstromasynchronmotor 11 wirkt, über ein Ritzel 26 und ein Stirnrad 27 angetrieben wird.

Die zweite Stufe 28 des Umlaufrädergetriebes ist mit dem Planetenträger 29 an die Abtriebswelle 30 des Getriebes und damit an das Kettenrad 6 angeschlossen. Das Sonnenrad 31 ist mit dem Planetenträger 19 über die Welle 32 gekup­ pelt, während die Planetenräder 33, 34 mit dem Hohlrad 35 kämmen, das mit Hilfe einer Mehrflächenlamellenkupplung 36 am Gehäuse 37 abgestützt werden kann. Die Kupplung 36 dient als Überlastschutzeinrichtung und kann hydraulisch betätigt werden. Als Druckmedium läßt sich eine Öl/Wasseremulsion HFA-Flüssigkeit verwenden. Der vorhan­ dene Druck der Arbeitsflüssigkeit ist dem Ansprechwert der Überlastkupplung proportional. Wird die Kupplung druckentlastet, so ist der Kraftfluß von beiden Motoren 9, 11 zum Kettenrad 6 unterbrochen.

Gemäß der Darstellung der Fig. 1 wird die Belastung der beiden Antriebe 7, 8 in den Meßeinrichtungen in Form elektrischer Werte kontinuierlich erfaßt. Die Meßwerte werden in einem Vergleicher 39 vorzeichenrichtig addiert. Ein nachgeschalteter Dreipunktregler 40 betätigt hystere­ sebehaftet ein nachgeschaltetes Wendeschütz 41. Das Wendeschütz schaltet den Stützmotor 11 in die Dreh­ richtung rechts oder links oder setzt den Motor still.

Aus der Darstellung der Fig. 2 ergibt sich die statische Drehmomenten-Drehzahlkennlinie des Drehstromasynchronmo­ tors 9, welche bei 42 erkennbar ist. Die beiden gestri­ chelten Linien 43, 44 zeigen die Drehmomenten-Drehzahl­ kennlinien, die sich beim Zuschalten des Stützmotors 11 bei Rechts- bzw. Linkslauf ergeben. Daraus folgt, daß je nach Lastunterschied bei Hauptantrieb 7 und Hilfsantrieb 8 die Drehzahl des Getriebes 10 vermindert bzw. ver­ größert wird. Werden keine Leistungsunterschiede gemes­ sen, kann der Stützmotor 11 ausgeschaltet werden.

Der Hilfsantrieb 8 ist konventionell ausgebildet. Er weist einen Drehstromasynchronmotor 45 auf, welcher über eine drehelastische Kupplung gegebenenfalls Haltebremse mit einem mechanischen Getriebe 46 auf die Welle 47 des Kettenrades 5 geschaltet ist.

In der abgeänderten Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 4 ist das Hohlrad 20 der Getriebeeingangsstufe 14 auf dem Ritzel 48 eines Planetenträgers 49 abgestützt, dessen Planetenräder 50, 51 zu einer zweiten Eingangs­ stufe 52 des nicht dargestellten Stützmotors gehören. Das Sonnenrad 53 dieser Stufe wird von dem Planetenträger 54 der ersten Eingangsstufe 55 angetrieben. Seine Planeten­ räder 56, 57 kämmen mit dem Sonnenrad 58, das auf der Motorantriebswelle 59 sitzt. Bei dieser Ausführungsform ist der mechanische Überlastschutz mit einer Überlast­ kupplung gewährleistet, die im Hohlrad des Planetengetriebes 52 der Abtriebsstufe des Ausgleichsgetriebes an­ geordnet, aber nicht dargestellt ist.

Anstelle eines Drehstromasynchronmotors 11 läßt sich ein Verschiebeankermotor verwenden, der durch Verschieben seines Ankers gebremst wird, so daß die Haltebremse 12 entfällt.

Claims (5)

1. Überlagerungsantrieb für kettengezogene Strebbe­ triebsmittel, bei dem die Lastunterschiede zwischen einen Hilfsantrieb und einen Hauptantrieb kontinuier­ lich gemessen und in Regelgrößen eines Stützmotors umgesetzt werden, der die Abtriebsdrehzahl des Um­ laufrädergetriebes in beiden Drehrichtungen nach Maßgabe der Meßgrößen durch einen Antrieb des Hohlra­ des des Umlaufrädergetriebes des Hauptantriebs über ein Getriebe vergrößert oder vermindert oder nicht beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß der als Dreh­ stromasynchronmotor mit mechanischer Bremse oder Ver­ schiebeanker ausgeführte Stützmotor (11) ungeregelt ist und über ein Wendeschütz (41) in Drehrichtung rechts oder links schaltet oder festgesetzt ist, dem der Regler vorgeschaltet ist, der als hysteresebehaf­ teter Dreipunktregler (40) ausgebildet und einem Ver­ gleicher (39) nachgeschaltet ist, der die in Form elektrischer Werte erfaßten Meßgrößen des Haupt- und Hilfsmotors (9, 45) vorzeichenrichtig addiert.

2. Überlagerungsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Planetenträger (19) mit einem Sonnenrad (31) einer Endstufe (28) des Hauptantriebs (7), die eine als Überlastschutz dienende Kupplung (36) aufweist, verbunden ist.

3. Überlagerungsantrieb nach einem der vorherigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsantrieb (45-47) einen Drehstromasynchronmotor (45) aufweist.

4. Überlagerungsantrieb nach einem der vorherigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptmotor (9) und der Hilfsmotor (45) polumschaltbar sind.

5. Überlagerungsantrieb nach einem der vorherigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweistufiges Umlaufrädergetriebe vorgesehen ist, welches über eine Stirnradstufe (48) das Hohlrad (20) der Eingangsstufe (14) vom Hauptantrieb (7) antreibt.