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Schachtfördermaschine, insbesondere zur Verwendung beim Ab-
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teufen von Schächten Die Erfindung bezieht sich auf eine Schachtfördermaschine,
insbesondere zur Verwendung beim Abteufen von Schächten, mit einer oder zwei Fördermaschinen
für ein- oder zweitrümigen Betrieb für Güter- und Seilfahrt sowie mit Weg- und Geschwindigkeits-IST-Wertgebern
und Vergleichs-bzw. Differenzschaltungen mit vorgegebenen SOLL-Werten zur Verarbeitung
zu einem Drehzahl-SOLL-Wert für jede Fördermaschine.
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Es ist für das Abteufen eines Schachtes, bei dem Kübel zum Abtransport
des abgebauten Materials von einer Beladeposition oberhalb der Arbeitsbühne in ihrer
jeweils dem Abbaufortschritt entsprechende Teufe in die Entladeposition oberhalb
des Schachtdeckels bewegt werden, und bei dem auch Seilfahrt vom Schachtdeckel bis
zur Arbeitsbühne erforderlich ist, bekannt, einen Drehzahlregler vorzusehen, der
der Abteufmaschine die entsprechenden Drehzahlsollwerte vorgibt. Die bekannte Einrichtung
geht davon aus, daß es nicht möglich ist, während der Abteufarbeiten im Schacht
Schachtschalter anzubringen, zumal deren Position mit zunehmendem Abteuffort chritt
immer wieder geändert werden müßte. Daher war es bisher insbesondere im unteren
Endlagenbereich schwierig, den jeweiligen Drehzahlsollwert der Abteufmaschine vorzugeben,
um einerseits den höchstzulässigen Geschwindigkeitsbereich voll auszunutzen und
andererseits mit der zugelassenen Langsamfahrt in die jeweiligen
Endpt)sitionen
einzu fahren urid auch die Sndposition genau einzuhllten. Es besteht daher zunächst
die Aufgabe, den DrehzahlSo3 lwert für das Einfahren in die jeweiligen Endlayen
des veränderlich langen l~ahrwe(es zu ermitteln und dem Drehzahlregler der Abteufmaschine
vorzugeben.
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Die bekannte Einrichtung löst diese Aufgabe mittels eines Fahrtreglers,
der die Differenz aus dem der jeweiligen Schachtpositi-on entsprechenden Fahrweg
und dem in den Endlagenbereichen im Schachtzähler des Fahrtreglers stehenden Fahrweg
dem Drehzahlregler der Abteufmaschine über einen Funktionsgeber als Drehzahl-Sollwert
vorgibt. Da bei der bckannten Einrichtung fortdauernd zwei Fahrwegabsehnitte miteinander
verglichen werden, ergibt sich einc Weg-Geschwindigkeits-Cha3akteristik, bei der
die Fahrgeschwindigkeit zu keinem Zeitpunkt völlig konstant ist. Vielmehr nimmt
die Geschwindigkeit bei der Abwärtsfahrt nach Durchfahrt eines Beschleunigungsbereichs
zuerst bis zum Erreichen der Höchstgeschwindigkeit zu, die jedoch nicht gehalten
wird, sondern sich kontinuierlich auf weniger als die Hälfte bis zu einem Drittel
der Höchstgeschwindigkeit verringert, bis die Bremsphase zur Einfahrt in die End-Beladeposition
eingeleitet wird. Bei Aufwärtsfahrt ergibt sich dieselbe Charakteristik, weil nach
dem Anfahren eine lange, ganz allmähliche Beschleunigung stattfindet und erst kurz
vor Erreichen des Schachtdeckels die Höchstfahrt erreicht wird und aus dieser Höchstfahrt
abgebremst werden muß. Diese Geschwindigkeits-Charakteristik ist um so nachteiliger,
je tiefer der Schacht abgeteuft wird, also je länger der Fahrweg ist, denn mit zunehmendem
Fahrweg verringert sich die Durchschnittsgeschwindigkeit immer stärker.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile der bekannten Einrichtung
zu vermeiden und für eine Schachtförderanlage mit einer oder zwei Fördermaschinen
für ein-oder zweitrümigen Betrieb eine Steuereinrichtung für die Fördermaschinen
zu schaffen, die ein Durchfahren des Fahrweges mit konstanter Geschwindigkeit ermöglicht,
uo daß sie nicht nur auf die Verwendung
beim Abteufen von Schächten
beschränkt ist, sondern universell zum Steuern der Fahrtgeschwindigkeit in der Vertikalförderung
einsatzfähig ist.
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Abweichend von der bekannten Funktionsweise besteht die Erfindung
darin, daß den Weg-IST-Werten und den Geschwindigkeits--Werten n 1 yen von von Rechteckimpulsen
entsprechen, wobei die eu fen-Weg- IST- Impulse Dezimal-Umkehrzähler ansprechen
und über Vergleichsstufen gegenüber in Speichern eingestellten Tcufen-Weg-SOLL-Werten
positive oder negative Differenz-Impulsfolgen in Additions-Subtraktionsrechnern
erzeugen, welche als Korrekturwerte gegenüber den kontinuierlichen Impulsfolgen
eines Zeitgenerators die jedem Teufenstand zugeordneten eingegebenen SOLL-Geschwindigkeits-Impulsfolgen
in weiteren Dezimal-Umkehrzählern überlagern, wobei die Ergebnisse der Impulsüberlagerung
Rechenwerken eingespeist werden, welchen Auch die Geschwindigkeits-IST-Impulsfolgen
zugeführt werden, und die bei Überschreiten der jeweils vorgegebenen GeschwindigLeitsilocllstwerte
Bremssignal-Befehle zu Fördermaschinen leite tl .
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Die großen Vorteile dieses Steuerungsverfahrens nach der Erfindung
liegen auf der Hand, da die gesamten Funktionen digital ablaufen und keine Digital-Umsetzer
erforderlich sind.
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Ferner sind auch die zahlreichen Zahleneinsteller auf der Fahrstrecke
zwischen Schachtdeckel bis zum unteren Ende des jeweiligen Fahrtabschnittes und
die UND-Glieder entbehrlich, die stets dann ein Ausgangssignal liefern, wenn der
Zählerstand der Schacht-bzw. Umdrehungszähler die in den Zahleneinstellern eingestellte
Zahl erreicht bzw. durchläuft.
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Die erfindungsgemäße Verfahrensweise erfordert vor allem einen erheblich
geringeren technischen Aufwand, und sie verbindet absolute Sicherheit und Zuverlässigkeit
mit dem weiteren Vorteil, daß praktisch jede Höchst- und Mindestgeschwindigkeit
und jede Beschleunigungs- und Verzögerungscharakteristik durch einfache manuelle
Eingabe der Festwerte eingestellt werden kann.
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In einfacher Weise werden erfindungsgemäß die Rechteck-Impulsfolgen
durch Nockenscheiben in Verbindung mit Näherungsschaltern mit eingebauten Tri ggerstu
fen erzeugt, wobei die Nockenscheiben für IST-Geschwindigkeits-Impulse auf den Mutorwcllen
und die Nockenscheiben für die IST-Teufen-Weg-Impulcie an den Bobinen-bzw. Seilscheiben-Wellen
angeflanscht sind.
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Nach einem weiteren Merkmal sind die den Teufen-Weg-IST-Impulsen entsprechenden
jeweiligen IST-Zählerstände der vierstufigen Dezimal-Umkehrzähler an vierstelligen
Anzeigen ablesbar.
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Ein wesentlicher Gesichtspunkt der Erfindung besteht noch darin, daß
IST-Geschwindigkeits-Impulse in einem Impulszähler erfaßt und mit der von dem Zeitgenerator
erzeugten kontinuierlichen Impulsintervallen über eine Mischeinheit verglichen werden
und die sich ergebenden IST-Geschwindigkeitswerte auf dreistelligen Anzeigen ablesbar
sind.
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Durch diese Anzeigen für alle maßgebenden, die Fahrt-Charakteristik
bestimmenden Werte, wird eine klare Übersichtlichkeit des jeweiligen SOLL-und IST-Zustandes
der Anlage erreicht, so daß notfalls bei Störungen auch sofort eingegriffen werden
kann. Hierzu trägt auch das weitere Merkmal der Erfindung bei, daß die in Speicher
eingegebenen Teufen-Weg-SOLL-Werte, die an zweistelligen Anzeigen ablesbar sind,
in Vergleichsstufen zu Positiv/Negativ-Differenz-Impulsfolgen verarbeitet werden,
die als Korrekturwerte über Additions/Subtraktionsrechner die jedem Teufenstand
zugeordneten, den an Festwerteingaben eingestellten SOLL-Geschwindigkeitswerten
entsprechenden, sich aus dem Vergleich der Intervall-Impulsfolgen des Zeitgenerators
ergebenden SûLL-Geschwindigkeits-Impulsfolgen, die an dreistelligen Anzeigen ablesbar
sind, überlagern und in Rechnern zu Brems-Signalbefehlen an die Fördermaschinen
verarbeitet werden.
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Die Erfindung vereinigt eine Anzahl von Vorteilen in sich, durch welche
jede Aufgabe beim Überwachen und Steuer der Geschwindigkeit einer vertikalen Förderanlage
mit einem geringstmöglichen technischen Aufwand bei höchsten Anforderungen an die
Übersichtlichkeit und Sicherheit einer solchen Anlage erfüllt sind.
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Uie Erfindung ist an Hand eines Ausführungsbeispiels einer zweitrümigen
Bobinen-Schachtabteufförderung im folgenden näher erläutert und in den Zeichnungen
dargestellt. Es zeigen Fig. 1 ein Diagramm-Schema (Weg-Geschwindigkeits-Diagramm)
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Vorrichtung mit ihren Funktionenß Fig.
3 ein Blockschaltbild' Aus dem Weg-Geschwindigkeits-Diagrarnm (Fig.1) ist als Aufgabe
der beschriebenen Vorrichtung die Begrenzung Normal-Fahrgeschwindigkeit von 12 m/s
auf die jeweilige Einfahrgeschwindigkeit von 2 m/s an den beiden Fahrwegenden im
Bereich der Rasenhtjngebank und der Teufensohle ersichtlich.
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Uie Aufgabe wird gelöst durch die Begrenzung der Normal-Fahrgeschwindigkeit
auf den eingegebenen Wert von 12 m/s und auf die ebenfalls eingegebene Verzögerungscharakteristik
durch kontinuierlichen Vergleich der vorgegebenen SollgröBen mit den abgegriffenen
Ist-Größen.
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Wie slch aus Fig. 2 ergitt, besteht die Vorrichtung im wesenteinen
aus den Vorrichtungen zum Abgriff und zur Eingabe der It-Lrößen: SIGNAL - FAHRTRICHTUNG
SIGNAL - IST-FAhRTGESCHWINDIGKEIT SIGNAL - IST-TEUFENSTAND sowie zum Einstellen
der Vorgabe-Werte: GRÖSSE DER VERZERRUNG - manuelle Eingabe BEGINN DER VERZÖGERUNG
- manuelle Eingabe und ferner dem Verarbeitungsteil und schlieslich dem Teil zur
Einleitung der Befehl-Signale an die Fördermaschine:
SIGNAL - ANFAHREN
- manuell SIGNAL - BESCHLEUNIGEN BIS ZUR FAHRGESCHWINDIGKEIT SIGNAL - VERZÖGERN
bzw. BREMSEN SIGNAL - STOP Die oben erwähnten Vorrichtungen zur Eingabe der IST-GröBen
sind, wie aus Fig. 3 ersichtlich, in die Eingangsstufe 1 zusammengeführt. Sie bestehen
aus den Start-Signal-Gebern 2,3 für die Aufwärts- und Abwärtsfahrt, sowie aus den
Impulsgebern für die IST-Fahrgeschwindigkeit 4 und den zuden IST IST-Teufenstand
5.
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In der Eingangsstufe werden die numerisch abgegriffenen Geber-Impulse
zur digitalen Weiterverarbeitung aufbereitet, und es werden die Eingangsimpulse
auf Ausfall überwacht.
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Der Abgriff der Impuls-Signale für die Erfassung der IST-Teufe erfolgt
mittels einer nicht dargestellten Nockenscheibe,die an der Bobinenwelle angeflanscht
ist, wobei über einen ebenfalls nicht nher dargestellten Näherungsschalter mit einer
Triggerstuie Rechteckimpulse erzeugt werden. Für die Teufe wird mittels je eines
Impulszählers 11,12 für jedes Trum der jeweilige IST-Wert kontinuierlich ermittelt
und ist an einer vierstelligen Anzeige für Trum 1 13 und für Trum II 14 ablesbar.
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Da der Fahrweg des GefäBes im Schacht nicht den Umdrehungen der Fördermaschine
proportional ist, geben die jeweiligen Zählerstände nicht die absolute Teufe an,
jeder Teufe ist jedoch ein ganz bestimmter Zählerstand zugeordnet.
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Die Teufenzähler 11,12 sind als vierstufige Dezimal-Umkehrzähler ausgebildet
und mit jeweils einer Vergleichsstufe 19,20 gekoppelt, in welche als manuelle Eingabe
der Anfangs-SOLL-Wert 17,18 "Teufe" eingespeichert wird1 der eingegebene SOLL-Wert
ist in einer zweistelligen Anzeige 15,16 jeweils ablesbar.
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Der Abgriff der Impuls-Signale für die Erfassung der IST-Fahrtgeschwindigkeit
erfolgt ebenfalls mittels einer nicht dargestellten Nockenscheibe, die auf der Motorwelle
sitzt, und über einen ebenfalls nicht dargesLe liten Näherungsschalter, der mit
einer
Triqcjer-Stufe versehen ist, die ebenfalls am Ausgang Rechieck-Impulse erzeugt.
Die iST-Ceschwindigfreit wird durch @ählen der Impulse (Iinpulszähler 31) in bestirimten
von einem @eitgenerator 6 erzeugten Zeitintervallen erfaßt und ist für Jedes Trulll
kontinuierlich an den dafür vorgesehenen dreistelligen digitalen Anzeigen 29 für
Trum I und 30 für Trum II ablesbar. Der Zeitgenerator 6 ist ein bekannter Quarz-ûszillator,
der durch Frequenzteilung definierte Zeitintervalle erzeugt.
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Der SOLL-Geschwindigkeitswert - im Beispiel 12 m/s - wird durch manuelle
Einstellung - Eingaben 21, 22 - in fünfsturige Dezimal-Umkehr@ähler 7 für Trum I
und 8 für Trum II .tiijepeiehert. Die jeweils eingestellte SOLL Ceschwindigkeit
ist an den dreistelligen Anzeigen 9 für Trum 1 und 10 für Trum II ablesbar.
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In die Dezimal-Umkehrzähler 7, 8 für die SOLL-Geschwindigkeitsuerte,
d.h. die für jede erreichte Teufe vorgegebene Geschwindigkeit, speist der Zeitgenerator
6 über je einen Additions-Subtraktions-Rechner 23, 24 die Zeitintervalle ein, wobei
ferner in die genannten Rechner 23, 24 die positiven oder negativen Signale aus
den Vergleichsstufen 19, 20 eingegeben werden, welche den zeitabhängigen Abweichungen
der jeweils erreichten Teufe entsprechen. Nun werden die in den Zählern 7, 8 anstehenden
um die jeweiligen Korrekturgrößen berichtigten, den erreichten Teufenstanden zuzuordnenden
SOLL-Geschwindigkeiten der Zähler 7, 8 mit den jeweiligen IST-Geschwindigkeitswerten
aus dem Zähler 31 in den Rechnern 27, 28 kontinuierlich verglichen und zu Bremssignal-Befehlen
an die Fördermaschinen verarbeitet.
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Im folgenden soll die Funktion der Vorrichtung kurz erläutert werden.
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Wie im einzelnen ausgeführt, werden die von der Bobine abgegriffenen
Impulse richtungsabhängig in getrennten Schachtzählern 11, 12 für jedes Trum gezählt
und die Zählerstände
digital getrennt angezeigt 13, 14.
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Beim Durchfahren der Schachtklappe in Aufwärtsrichtung setzt ein Magnet
am Schlitten des Kübels über einen Magnetschalter (Synchronisierschalter) den zugeordneten
Zähler auf Null.
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Der Zählerstand bleibt so lange auf Null, bis der Schlitten wieder
unterhalb der Schachtklappe ist.
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Beim Abwärtsfahren, z.B. mit dem Kübel im Trum I bleibt der Teufenzähler
11 so lange auf "O", bis ein nicht dargestellter Sendemagnet am Führungsschlitten
des Kübels der Magnetschalter (Synchronisierschalter) umgeschaltet hat und damit
die Teufenimpulse zum Teufen-Zähler 11 freigibt. Der aktuelle Teufenzählerstand
ist an der Anzeige 13 ablesbar.
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Beim Teufen-Zählerstand O ist die angezeigte SOLL-Geschwindigkeit
auf z.B. 2 m/s gesetzt. Damit wird die Manöveriergeschwindigkeit oberhalb der Rasenhängebank
automatisch auf die oben genannte Geschwindigkeit begrenzt. Nach Freigabe der Teufenzählung
11 wird mit jedem Teufenimpuls die SOLL-Geschwindigkeit um einen einstellbaren Faktor
erhöht und bei 7 digital angezeigt. Die Erhöhung der SOLL-Geschwindigkeit erfolgt
bis zu einem einstellbaren max. Wert.
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Befindet sich die Last im Retardierbereich, gibt die Vergleichsstufe
19, 20 einen Impuls zur Freigabe der Geschwindigkeits-SOLL-Wert-Veränderung.
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Bei Erreichen der vorher eingestellten Teufe, die gleichzeitig die
Länge des Retardierbereiches bestimmt (digital angezeigt siehe 15) wird noch zusätzlich
der SOLL-Geschwindigkeitswert durch den Rechner 23, 22 überprüft und bei kleinen
Differenzen auf den maximalen Wert korrigiert.
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Der max. Geschwindigkeits-SOLL-Wert - im Beispiel 12 m/s -ist in dem
fünfstufigen Dezimal-Umkehrzähler 7 gespeichert.
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Im Retardierbereich wird durch extrem schnelles Rückwärtszählen vom
SOLL-Wert subtrahiert, wobei sich der Retardierfaktor nach folgender Formel errechnet:
V V V max - V min - = = Retardierfaktor a Anfangs-SOLL-Wert
Der
Ketardierfaktor wird an den Zählern 7, 8 ebenfalls als Speicherwert festeingestellt.
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Iri oben beschrieberlem Bereich (Retardierbereich) darf der FördeImaschinist
nur unterhalb der SOLL-Geschwindigkeit fahren. Bei Überschreitung dieses vorgegebenen
Wertes erfolgt der Befehl "Bremsen" und die Bremsung wird eingeleitet. Befindet
sich der Führungsschlitten des Kübels außerhalb des Retardierbereiches, wird die
max. Geschwindigkeit im gesamten Schachtbereich überwacht. Im Gegensatz zu Trum
I bewegt sich <Ictr Fihruncjsschl i tten im Trum Jl aufwärts, so daß der Tcufenzähler
12 im Irum II rückwärts zählt. Beide SULL-Geschwindigkeitsanzeiger 7, 8, 9, 10 zeigen
den max. Wert an.
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Erreicht der Führungsschlitten von Trum II den Retardierbereich, so
wird die SOLL-Geschwindigkeit mit jedem Teufenimpuls um einen einstellbaren Faktor
verringert, z.B. bis auf 2 m/s und digital angezeigt (siehe 10).
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Bei Überschreitung dieser Geschwindigkeit wird der Befehl "Bremsen"
ausgelöst und die Bremsung eingeleitet.
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Der Bremsbefehl bewirkt, daß z.B. mit Gegenstrom gebremst wird. Damit
ein definiertes Bremsmoment entsteht, wird dabei unabhängig von der augenblicklichen
Stellung des Anlassers in bekannter Weise ein fester Widerstand in den Läuferkreis
des Motors geschaltet.
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Wird der Geschwindigkeitshöchstwert unterschritten, so gibt der Rechner
27, 28 die Steuerung wieder frei.
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Bei Spannungsausfall bleiben die gespeicherten Daten für ca.
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4 - 6 Stunden erhalten.
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Bei jedem Anfahren wird der Synchronisierschalter abgefragt, ob der
Geschwindigkeitshöchstwert auf z.B. 2 m/s zurückgesetzt worden ist. Ist das nicht
der Fall, wird die Sicherheitsbremse aufgelegt.
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Der eingestellte Höchstwert der Geschwindigkeit wird ebenfalls dauernd
digital angezeigt. Überschreitet im Schacht der IST-Wert den eingestellten Höchstwert,
so gibt der Rechner
27, 28 an seinem Auìyang den 13Befehl zum
rcln:serl.
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Unterschreitet der Schacht zähler 31 für den aufwärtsgehenden Kübel,
der dann rückwärts zählt, den eingestellten Zählerstand, so setzt die Retardierung
ein, d.h., der Höchstwert für die Fahrgeschwindigkeit wird jetzt wegabhängig bis
auf die Geschwindigkeit 2 m/s herabgeführt.
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Jedem Schachtpunkt im-Retardierbereich ist ein ganz bestimmter Geschwindigkeitshöchstwert
zugeordnet, der sowohl für die Einfahrt, wie auch für die Ausfahrt gilt.
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Bleibt der Maschinist unter dem angezeigten Höchstwert, so erfolgt
kein Eingriff; wird der Höchstwert überschritten, steht am F ahrtreglerausgaiig
sofort der Bremsbe fehl an.
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Die Impulsgeber für die Schachtzähler und für die Geschwindigkeit
überwachen sich gegenseitig.
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Kommt ein Teufenimpuls ohne gleichzeitiges Anstehen von Geschwindigkeitsimpulsen,
wird sofort die Sicherheitsbremse aufgelegt.
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Bei Anfahren des Synchronisierschalters wird die SOLL-Geschwindigkeit
auf den min. Wert, z.B. 2 m/s überprüft und korrigiert.
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Stimmt in diesem Punkt die SOLL- und IST-Geschwindigkeit nicht überein,
so wird der Sicherheitskreis unterbrochen und dadurch die Sicherheitsbremsung eingeleitet.
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Wie aus der Beschreibung für 2-trümmigen Betrieb ersiehtlich ist,
überwacht und regelt die Vorrichtung selbsttätig die Beschleunigung und Verzögerung.
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L e e r s e i t e