DE3702944A1 - Regelantriebssystem fuer foerderanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Regelantriebssystem für Förderanlagen mit Mehrmotorenantrieb. Bei der Förderanlage kann es sich um einen Bandförderer oder einen Kettenkratzförderer handeln.

Es ist bekannt, daß bei Bandförderern mit Regelantriebssystem von beträchtlicher Länge wie beispielsweise einer Meile, wie sie für den Transport von Material über lange Entfernungen wie beispielsweise Untertage oder bei Steinbrüchen oder in Hüttenwerken und dgl. verwendet werden, große Sorgfalt bei der Zeitsteuerung zum Ein- und Ausschalten der verschiedenen Antriebsmotoren geübt werden muß, um einmal eine Bandbeschädigung infolge Überspannung und zum anderen eine Zufuhr von lockerem Förderband mit den damit einhergehenden Problemen des Spurhaltens oder der Stabilität zu vermeiden, wobei zur Motorsteuerung Zeitverzögerungsanordnungen vorgeschlagen wurden, welche jedoch nur jeweils für die spezielle Anlage geeignet sind und keine Flexibilität der Steuerung ergeben.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Regelantriebssystem für Förderanlagen zu schaffen, durch welches die vorgenannten Nachteile der bisher bekannten Systeme behoben werden.

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Regelantriebssystem für Förderanlagen, bestehend aus einem Hauptantriebsaggregat mit einem Antriebsmotor und wenigstens einem Nebenantriebsaggregat mit einem Antriebsmotor im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß das System außerdem eine Überwachungs- und Regeleinheit aufweist, ferner vom Hauptantriebsaggregat zu dieser Überwachungs- und Regeleinheit verlaufenden Regelkreis sowie einen Mehrfachkoppler mit einem Hauptausgang und einem Nebenausgang zu jedem Nebenantriebsaggregat, wobei der Hauptausgang des Mehrfachkopplers mit dem Hauptantriebsaggregat verbunden ist und einen Teil des Regelkreises bildet, wodurch alle Motoren sich die Last bei einer vorprogrammierten Höhe und bei jeder Betriebsgeschwindigkeit teilen, und daß jeder Nebenausgang des Mehrfachkopperls eine individuell einstellbare und programmierbare Zeitverzögerungsschaltung aufweist, welche sowohl vor dem Anlauf wie beim Betrieb der Förderanlage betätigbar ist.

Dadurch, daß bei dem erfindungsgemäßen System der oder die Nebenausgänge mit individuell einstellbaren und programmierbaren Zeitverzögerungsschaltern ausgestattet sind, kann ein Standardsystem hergestellt werden, welches ohne Schwierigkeiten in eine Reihe von Förderanlagen eingebaut werden kann, welche verschiedene Betriebsmerkmale und Anlaufweisen erfordern, wobei eine spezifische Einstellung entsprechend den individuellen Anforderungen am Einsatzort und außerdem eine weitere Einstellung ohne weiteres möglich ist, falls die Betriebserfahrung zeigt, daß dies erforderlich ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist jeder Nebenausgang ferner eine individuell einstellbare Lastverteilungseinrichtung auf, wodurch sich die gleichen Vorteile wie bei der einstellbaren Zeitverzögerungsschaltung ergeben. Daher braucht die Lastverteilung der durch die Nebenausgänge gesteuerten Neben- oder Hilfsmotore nicht unbedingt gleich zu sein, sondern kann auf beispielsweise zwischen 75 und 100% der Gesamtleistung der Motoren eingestellt werden. Im einzelnen kann der Mehrfachkoppler mit fünf Nebenausgängen versehen werden, sodaß bis zu fünf Nebenmotore durch ein einziges Antriebssystem gesteuert werden können, wobei allerdings vorteilhafterweise die Anordnung derart getroffen ist, daß die theoretische oder errechnete Leistung eines jeden der Motoren derart geregelt werden kann, daß sie der geforderten Antriebskraft entspricht.

Jedes Antriebsaggregat besteht vorzugsweise aus einem Elektromotor, einem nachstehend im einzelnen noch zu erläuternden universellen Regelantrieb und normalerweise einem Untersetzungsgetriebe mit einer Ausgangswelle für den Antrieb eines verdrehbaren Bauteiles der Förderanlage wie beispielsweise einer Rolle für ein Förderband oder einer Zahnradtrommel für einen Kettenkratzförderer. Jeder universelle Regelantrieb besteht vorzugsweise aus einem Drehmomentwandler mit einer vorgeschalteten modulierten Naßkupplung, wobei letztere einen hydraulischen Einrücksteuerkreis sowie einen Schmierkreis besitzt. Dabei ist der Drehmomentwandler vorzugsweise mit einer Sperr- oder Blockierkupplung versehen, welche wiederum vorzugsweise hydraulisch gesteuert wird. Mit derartigen Antriebsaggregaten würde es sich bei dem Regelkreis um einen elektrohydraulischen Regelkreis handeln.

Ein Regelkreis mit einer modulierten Kupplung benötigt ein Modulationsventil, welches zweckmäßigerweise solenoid-betätigt ist, um die Schrittgeschwindigkeit zu steuern, was bei dem bzw. jedem Nebenantriebsaggregat eine einfache Einrichtung der Lastverteilung erfordert, da die Schrittgeschwindigkeit der Nebenantriebsaggregate ohne weiteres durch standardmäßige elektronische Steuerorgane eingestellt werden kann, sodaß das bzw. jedes Nebenantriebsaggregat mit beispielsweise 75-100% der Leistung des Hauptantriebsaggregats arbeitet, während, wenn die Leistung gleichmäßig zwischen dem Hauptantriebsaggregat und dem bzw. den Nebenantriebsaggregaten aufgeteilt werden soll, alle Modulierventile mit der gleichen Frequenz modulieren bzw. aussteuern.

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ferner ein Bandförderer vorgesehen, welcher mit einem Regelantriebssystem der vorbeschriebenen Art ausgerüstet ist.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist außerdem ein Kettenkratzförderer vorgesehen, welcher ein Regelantriebssystem der vorbeschriebenen Art aufweist.

Normalerweise würde ein Kettenkratzförderer nur ein einziges Nebenantriebsaggregat aufweisen, welches am rückwärtigen Ende des Förderers angeordnet ist, während das Hauptantriebsaggregat am Kopfende des Förderers sitzt.

Nachstehend wird die Erfindung im einzelnen anhand eines in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht des in einen Bandförderer eingebauten erfindungsgemäßen Regelantriebssystems;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eines der Antriebsaggregate der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab; und

Fig. 3 das Hauptantriebsaggregat sowie zwei Nebenantriebsaggregate des Antriebssystems aus Fig. 1 und 2 im Detail.

Der in Fig. 1 dargestellte Bandförderer besitzt am einen Ende eine Umlenkrolle 2 und am anderen Ende eine weitere Umlenkrolle 3 sowie ein Band 4 mit einem oberen oder Fördertrum 5 und einem unteren oder Rücklauftrum 6. Neben der Umlenkrolle 2 wird der Antrieb für das Rücklauftrum 6 des Bandes 4 durch vier Antriebsaggregate erzielt, und zwar einem Hauptantriebsaggregat 7 und drei Nebenantriebsaggregaten 8, 9 und 10. Fig. 1 zeigt außerdem den möglichen Einsatz eines sogenannten Boosterförderers 11 zwischen den Enden des Förderers 1. Dieser Boosterförderer wird an einem Ende durch eine Umlenkrolle 12 und am anderen Ende durch eine Umlenkrolle 13 begrenzt und besitzt zwei weitere Nebenantriebsaggregate 14 und 15, um das Antriebsmoment des Hauptantriebsaggregates 7 und der Nebenantriebsaggregate 8 bis 10 zu unterstützen.

Fig. 2 zeigt in vergrößertem Maßstabe eines der Antriebsaggregate 7, 8, 9, 14 oder 15, welches einen Elektromotor 16 zur Eingabe eines Drehmoments in einen universellen Regelkreis 17 besitzt, der im einzelnen in Fig. 3 dargestellt ist und seinerseits ein Drehmoment an ein Untersetzungsgetriebe 18 abgibt, dessen Ausgang kraftschlüssig mit einer Antriebstrommel der Walze 19 verbunden ist, um welche das Rücklauftrum 6 teilweise herumläuft. Wie Fig. 1 zeigt, sind außerdem zwei herkömmliche Spanneinrichtungen 20 für das Förderband vorgesehen.

Ein Regelantriebssystem 22 gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung besitzt eine Überwachungs- und Regeleinheit 23, welche über eine Leitung 24 mit einem Mehrfachkoppler 25 verbunden ist, welcher einen Hauptausgang 26 besitzt, der mit dem Hauptantriebsaggregat 7 verbunden ist und insbesondere mit dessen universellem Regelkreis 17, wie im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert wird, sowie fünf Nebenausgänge 27, die mit den vorgesehenen fünf Nebenantriebsaggregaten 8 bis 10 und 14 und 15 verbunden sind, wobei der Hauptausgang 26 und die Nebenausgänge 27 einen Teil eines elektrohydraulischen Regelkreises bilden. Die Überwachungs- und Regeleinheit 23 besitzt ein elektronisches Speicherteil, durch welches der sogenannte "weiche" oder "stufenweise" Anlauf, der für den Förderer 1 erforderlich würde, nicht nur in die Einheit 23 einprogrammiert werden kann, sondern ohne weiteres für veränderte Betriebsbedingungen verändert werden kann. So kann beispielsweise die Einheit 23 derart programmiert werden, daß das Hauptantriebsaggregat seine volle Drehzahl innerhalb von 0 bis 60 sec erreicht, während die Nebenantriebsaggregate in gleicher Weise über die ausgewählte Anstiegszeit geregelt werden. Da ein anderes Teil der Überwachungs- und Regeleinheit 23 auch für ein maximales Drehmoment programmiert werden kann, liegt die Antriebsdrehzahl niedriger als die volle Drehzahl, wenn die Drehmomentgrenze erreicht ist, bevor die Höchstgeschwindigkeit erreicht ist.

Wie Fig. 3 zeigt, besitzt jedes Antriebsaggregat 7 bis 10 und 14 sowie 15 eine Eingangswelle 28 seines zugeordneten Elektromotors 16 und eine Ausgangswelle 29 zu seinem zugeordneten Getriebe 18, während der dazwischenliegende universelle Regelantrieb 17 einen Drehmomentwandler 30 besitzt, welchem eine modulierte Naßkupplung 31 vorgeschaltet ist. Der Drehmomentwandler 30 besitzt eine mit der Ausgangswelle 29 verbundene Turbine 32, einen von einem Gehäuse 34 des universellen Regelantriebs 17 getragenen Stator 33 und ein von der modulierten Naßkupplung 31 antreibbares Laufrad 35. Die Turbine 32 besitzt außerdem eine selektiv und hydraulisch betätigbare Sperr- oder Blockierkupplung 36.

Ein einen Teil des elektrohydraulischen Regelkreises bildender Hydraulikkreis 37 dient zur Regelung des Betriebes eines jeden Antriebsaggregates 7 bis 10, 14 sowie 15, wie dies Fig. 13 zeigt. Der Hydraulikkreis 37 besitzt eine Pumpe 38, welche mit einer Hydraulikquelle über eine Leitung 39 verbunden ist und Druckflüssigkeit über eine Leitung 40 liefert, welche sich in zwei Leitungen 41 teilt, deren jede eine Drossel 42 enthält, welcher ein Solenoid betätigtes Modulierventil 43 zur Regelung des Eingriffs der modulierten Naßkupplung 31 bzw. ein Solenoid betätigtes Ventil 44 zur Regelung des Eingriffs der Sperrkupplung 36 vorgeschaltet ist. Der Schmierkreis für die Naßkupplung 31 ist nicht dargestellt.

Das Ventil 43 besitzt eine erste Speiseleitung 45 zur modulierten Naßkupplung 31 und eine zweite Speiseleitung 46 zu einem manuell betätigbaren Ventil 47, um das Antriebssystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung bei einem Betrieb mit geringer Leistung einzusetzen. Dieser Betrieb dient zum Spannen des Bandes 5, indem das Band festgeklemmt wird und dann das Hauptantriebsaggregat 7 bis auf eine vorher eingestellte Geschwindigkeit hochgefahren wird, woraufhin das Band 5 weiter festgeklemmt werden kann, um irgendwelche Reparaturarbeiten an dem festgeklemmten und gespannten Band durchführen zu können. Die zweite Speiseleitung 46 ist mit einer Leitung 48 verbunden, welche zu einem Druckmesser 49 führt, sowie mit einer Ausflußleitung 50 mit einer Drossel 51, welche zu einem Rücklaufbehälter 52 führt.

Das Ventil 45 besitzt eine Speiseleitung 53 zur Sperrkupplung 36 und eine Ausflußleitung 54 zum Behälter 52. Eine Abflußleitung 55 für die Regelflüssigkeit führt von der Naßkupplung 31 zum Behälter 52.

Wie Fig. 3 zeigt, besitzen der Hauptausgang 26 und die verschiedenen Nebenausgänge 27 jeweils elektrische Ausgangsleitungen 56 bzw. 57 für die Betätigung der Solenoidventile 43 und 44, wobei diese Leitungen 56 und 57 ebenfalls einen Teil des Regelkreises bilden. Einen Teil des Regelkreises bildet auch eine Leitung 58, welche von einem der Ausgangswelle 29 zugeordneten Drehzahlsensor 59 zum Mehrfachkoppler 25 führt. Letzterer besitzt, wie Fig. 3 zeigt, auf einer Frontplatte 60 eine Gruppe 61 von LED-Alarmanzeigen, eine Einrichtung 62 zur Abgabe von akustischen Warnsignalen, ein Anzeigenfeld 63 für die Systemdaten, ein Tastfeld 64 für das Regelprogramm sowie vier Schaltknöpfe 65 für jeweils die Betriebsweise mit voller/mittlerer Geschwindigkeit, für den hohen/niedrigen Leistungsbetrieb, für Automatik/manuell bzw. für die Rückstellung. Eine Leitung 66 läuft von der Überwachungs- und Regeleinheit 23 zu einem entfernt liegenden Bezugspunkt wie beispielsweise der Bandwaage 21, einer Anpassungeinrichtung für den Betrieb unter Tage oder dgl.

Der Bandförderer 1 wird vom Stillstand wie folgt gestartet. Während alle elektrischen Antriebsmotore 16 laufen, läuft der Bandförderer 1 ursprünglich noch nicht, da die modulierten Naßkupplungen 31 der Antriebsaggregate 8 bis 10, 14 sowie 15 nicht aktiviert sind, sodaß, obwohl die Eingangswellen 28 eines jeden Antriebsaggregates sich drehen, kein Antrieb an die entsprechenden Ausgangswellen 29 übertragen wird. Der Antrieb wird begonnen durch ein elektrisches Signal, welches über die Ausgangsleitung 55 des Mehrfachkopplers 25 an das Solenoidventil 43 des Hauptantriebsaggregates 7 übertragen wird. Dieses verschiebt eine Spule des Ventils 43, sodaß die Druckflüssigkeit in die erste Speiseleitung 45 hineinfließt und damit der Antriebseingriff der Naßkupplung 31 beginnt, und zwar in einem Ausmaß, welches durch den Durchlaß des Ventils 43 und damit die der Steuerschaltung der Naßkupplung 31 zugeführte Menge an Druckflüssigkeit gesteuert wird. Bei teilweisem Eingriff der Naßkupplung 31 wird über den Drehmomentwandler 30 an die Ausgangswelle 29 ein Drehmoment übermittelt, sodaß die Antriebsrolle 19 sich zu drehen beginnt. Wenn es auch möglich ist, ein "Antriebs"-Signal gleichzeitig über alle Ausgangsleitungen vom Mehrfachkoppler 25 zu übertragen, so ist es gewöhnlich bei einem Bandförderer erwünscht, beim Anlauf die Betätigung einiger der Nebenantriebsaggregate für eine kurze Zeitspanne zu verzögern, sodaß sich eine gewünschte Bandspannung aufbauen kann, um ein Schleudern des Förderbandes usw. zu vermeiden. So kann der Nebenausgang 56 vom Mehrfachkoppler 25 zum ersten Nebenantriebsaggregat 8 für eine Verzögerung von 2 sec programmiert werden, bevor das Antriebssignal an das Solenoidventil 43 dieses ersten Nebenantriebsaggregates 8 übertragen wird, während für das zweite Nebenantriebsaggregat 9 eine Verzögerung von 3 sec vorprogrammiert werden kann usw. Diese zeitlichen Verzögerungen können unschwer im Mehrfachkoppler 25 durch standardmäßige elektronische Mittel gespeichert werden. Außerdem können die Zeitverzögerungen ohne weiteres auch durch standardmäßige elektronische Mittel wie Betätigung der Tastatur 64 des Überwachungs- und Regelkreises 23 verändert oder gelöscht werden. Eine Löschung bzw. Nachstellung kann erwünscht sein, wenn der Bandförderer 1 seine gewünschte Laufgeschwindigkeit erreicht hat, um beispielsweise das Hauptantriebsaggregat und alle Nebenantriebsaggregate gleichzeitig zu aktivieren.

Claims (10)

1. Regelantriebssystem für Förderanlagen, bestehend aus einem Hauptantriebsaggregat mit einem Antriebsmotor und wenigstens einem Nebenantriebsaggregat mit einem Antriebsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß das System außerdem eine Überwachungs- und Regeleinheit (23) aufweist, ferner vom Hauptantriebsaggregat (7) zu dieser Überwachungs­ und Regeleinheit verlaufenden Regelkreis (24, 26, 27, 58) sowie einen Mehrfachkoppler (25) mit einem Hauptausgang (26) und einem Nebenausgang (27) zu jedem Nebenantriebsaggregat (8-10, 14, 15), wobei der Hauptausgang (26) des Mehrfach- Kopplers mit dem Hauptantriebsaggregat (7) verbunden ist und einen Teil des Regelkreises (24, 26, 27, 58) bildet, wodurch alle Motoren (16) sich die Last bei einer vorprogrammierten Höhe und bei jeder Betriebsgeschwindigkeit teilen, und daß jeder Nebenausgang (27) des Mehrfachkopplers eine individuell einstellbare und programmierbare Zeitverzögerungsschaltung aufweist, welche sowohl vor dem Anlauf wie beim Betrieb der Förderanlage (1) betätigbar ist.

2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Nebenausgang (27) ebenfalls eine individuell einstellbare Lastverteilungseinrichtung aufweist.

3. Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrfachkoppler (25) fünf Nebenausgänge (27) aufweist.

4. Antriebssystem nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Antriebsaggregat (7-10, 14, 15) aus einem Elektromotor (16), einem universellen Regelantrieb (17) und einem Untersetzungsgetriebe (18) mit einer Ausgangswelle für den Antrieb eines verdrehbaren Bauteiles (19) der Förderanlage (1) besteht.

5. Antriebssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder universelle Regelantrieb (17) aus einem Drehmomentwandler (30) mit einer vorgeschalteten modulierten Naßkupplung (31) besteht, wobei letztere einen hydraulischen Einrücksteuerkreis (43, 45, 55) sowie einen Schmierkreis besitzt.

6. Antriebssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmomentwandler (30) eine Blockierkupplung (36) aufweist.

7. Antriebssystem nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis (24, 26, 27, 37, 58) elektrohydraulisch ausgebildet ist.

8. Bandförderer, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem Regelantriebssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgerüstet ist.

9. Kettenkratzförderer, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem Regelantriebssystem gemäß einem der Ansprüche 1, 2 und 4 bis 7 ausgerüstet ist.

10. Kettenkratzförderer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nebemantriebsaggregat (8-10) am rückwärtigen Ende und das Hauptantriebsaggregat (7) am Kopfende der Förderanlage angeordnet ist.