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Die Erfindung betrifft eine Förderbandanlage nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Dabei ist die erfindungsgemäße Förderbandanlage derart gestaltet, dass ein zuverlässiges und einfach zu wartendes Gesamtantriebskonzept zum Einsatz kommt.
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Bandanlagen mit einer hohen Förderleistung bis 30000 t/h werden heute fast ausschließlich durch die Trommeln am Kopf und am Heck angetrieben. Bei großen Hubhöhen oder sehr großen Förderlängen sind für den Antrieb Leistungen von bis zu 20000 kW erforderlich.
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Durch die Konzentration der Antriebe an Kopf und Heck entstehen sehr hohe Gurtzüge, die Gurtqualitäten bis zu St 10000 (Bruchlast 10000 kN/m) erfordern. Diese starken Gurte erfordern große Trommeldurchmesser bis zu 2,5 m und Antriebe mit hohen Abtriebsdrehmomenten. Dies treibt die Kosten hoch und begrenzt Hubhöhen und Förderdistanzen.
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Es wurde deshalb schon lange versucht, an den Streckentragrollen Zwischenantriebe einzusetzen. Offensichtlich waren die bisher vorgeschlagenen Lösungen nicht einfach und betriebssicher genug, denn sie wurden in großen Anlagen nicht eingesetzt. Außerdem standen lange Zeit nicht die erforderlichen Steuerungen und Regelungen für die Antriebe zur Verfügung.
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Die bisherigen Patente für Bandanlagen mit Rollenantrieben sind unten kurz zusammengestellt:
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– Die Patente
DE 502 509 A von 1930 und
GB 263 456 A von 1931 behandeln ungemuldete Förderbänder, bei denen mehrere Rollen durch einen Antrieb angetrieben werden. Dies ist kompliziert und nur bei kleinen Stückgutförderern einsetzbar.
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– Das Patent
US 2 655 253 A von 1953 nutzt Riementriebe, um von einem E-Motor mehrere Rollen anzutreiben. Auch dies ist aufwendig und nicht betriebssicher.
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– Das Patent
GB 1 108 712 A von 1968 nutzt mehrere parallel geschaltete Hydraulikmotoren an den Bandrollen, die von einem Pumpenaggregat versorgt werden. Auch dieses Prinzip ist für große Anlagen nicht praktikabel.
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– Das Patent
DE 21 46 218 A von 1973 beschreibt eine Bandanlage mit einzeln angetriebenen Tragrollen. Die Antriebe können sowohl aufgesteckt als auch in die Rolle integriert werden. Die Anordnung ist im Prinzip richtig. Jedoch sind die Motorleistungen bei großen Anlagen so hoch (7,5–45 kW), dass der relativ große und schwere E-Motor wirtschaftlich weder auf die Welle aufgesteckt noch in die Bandrolle integriert werden kann. Bei einem integrierten Antrieb ist außerdem die Wärmeabfuhr nicht gewährleistet.
- – Das Patent DE 23 26 452 A von 1974 beschreibt eine elastische Umhüllung der Tragrollen, die als Längenausgleich dienen soll. Dies kennzeichnet das Fehlen von elektronischen Regelungen.
- – Das Patent DE 28 31 004 A1 von 1980 beschreibt eine Bandanlage, bei der mehrere Bandrollen durch Zahnriemen oder Hydraulikmotoren von einen E-Motor angetrieben werden. Auch dies ist für leistungsfähige Anlagen nicht praktikabel.
- – Das Patent DE 33 38 425 C2 von 1985 beschreibt einen Fördergurt mit einem Mitnahmeelement unter dem Gurt, das durch Reibräder angetrieben wird. Es wird aber nicht beschrieben, wie dieser Gurt um die Trommeln gelegt wird.
- – Das Patent EP 0 300 127 B1 von 1989 beschreibt einen in die Rolle integrierten Antrieb für eine Rollenförderbahn. Auch dies ist für große Bandanlagen keine praktikable Lösung.
- – Das Patent DE 196 39 087 C2 und das Patent DE 196 39 091 C2 von 1998 beschreiben eine Bandrolle mit integriertem Elektromotor. Hier ist die Wärmeabfuhr problematisch.
- – Das Patent EP 0 878 421 A1 von 1998 zeigt eine in die Rolle integrierte Planetenstufe. Dies ist aufwendig und bei einer großen Anzahl von Antrieben wenig betriebssicher.
- – Aus der Druckschrift DE 203 05 351 U1 sind ferner Zwischenantriebe bekannt, die als kurze Treibgurte mit Trommel unter dem eigentlichen Fördergurt angeordnet sind. Auch dieser Aufwand ist relativ groß.
- – Das Patent US 5 131 527 A beschreibt eine Bandanlage kurzer Länge und ohne angetriebene Obergurtmittelrollen.
- – Das Patent US 5 13 527 A beschreibt Antriebsrollen für Rollen-Transport-Anlagen wie sie beim Entladen von Flugzeugen zum Einsatz kommen. Ein Bezug zu Förderbandanlagen ist nicht gegeben
- – Das Dokument DE 60 2004 001 204 T2 offenbart kippbar gelagerte Stützrollen, die in eine das Band stützende Position und in eine vom Band beabstandete Position gebracht werden können. Es ist aber keine, bei beladenem Förderband wegklappbare Stützrolle beschrieben.
- – Das Dokument DE 196 08 236 C1 beschreibt eine Rollenantriebseinheit für Rollenförderbahnen z. B. zum Antreiben von Frachtbehältern, die in Frachtladesystemen zum Beladen von Frachtflugzeugen eingesetzt werden und betrifft daher ein anderes Gebiet der Technik
- – Im Dokument US 2010/0 072 037 A1 ist eine Service-Vorrichtung mit einer einzigen klappbaren Stützrolle für Förderbandanlagen beschrieben. Dabei offenbart das Dokument wegklappbare angetriebene Obergurtmittelrollen nicht und auch keine fest installierten, den angetriebenen Obergurtmittelrollen jeweils zugeordneten Entlastungsrollen, die deren Traglast übernehmen könnten.
- – Das Patent US 2 608 286 A beschreibt schwenkbare angetriebene Rollen für Rollen-Transportanlagen, die durch Ihre Schwenkbarkeit auch an nichtebenen Werkstücken anliegen.
- – Das Patent US 4 978 000 A beschreibt ein einstellbares Kopfende einer Förderbandanlage, um den parabolischen Fall des transportierten Materials hinter dem Ende des Förderbandes einzustellen. Diesem Dokument liegt aber eine andere Aufgabe zugrunde.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für lange Förderbandanlagen insbesondere mit großer Höhenüberwindung ein zuverlässiges und einfach zu wartendes Konzept des gesamten Antriebes vorzustellen.
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Die Aufgabe wird durch die in dem Hauptanspruch 1 offenbarten Merkmalen erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 10.
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Eine erfindungsgemäße Förderbandanlage weist mindestens einen Antrieb an der bzw. den Kopftrommeln auf. Zudem ist eine Vielzahl angetriebener Obergurtmittelrollen vorgesehen, wobei in unmittelbarer Nähe der angetriebenen Obergurtmittelrollen jeweils mindestens eine nicht-angetriebene Entlastungsrolle angeordnet ist. Weiterhin sind Mittel vorgesehen, um die angetriebenen Obergurtmittelrollen in eine vom Gurt beabstandete Position zu bringen. Dadurch können die angetrieben Obergurtmittelrollen für Wartungsarbeiten bzw. einen Austausch vom Gurt entfernt werden. Es ist somit vorteilhaft nicht notwendig bei Defekt einer angetriebenen Obergurtmittelrolle die Förderbandanlage zu stoppen um diese zu reparieren bzw. zu tauschen. Vorteilhaft übernimmt die nicht angetriebene Entlastungsrolle die Tragfunktion der angetriebenen Obergurtmittelrolle, wenn diese sich in der vom Gurt beabstandeten Position befindet. In jedem Fall kann so eine defekte angetriebene Obergurtmittelrolle aus dem Betrieb genommen werden, um diese dann beim nächsten planmäßigen Stop der Förderbandanlage zu reparieren bzw. zu tauschen. Die Antriebsleistung der gesamten Förderbandanlage ist dabei so dimensioniert, dass der Ausfall einer bzw. mehrerer angetriebener Obergurtmittelrollen problemlos kompensiert werden kann. Vorteilhaft wird somit eine Förderbandanlage mit einem effizienten Antriebskonzept geschaffen, die zudem eine sehr hohe Zuverlässigkeit bietet.
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Bevorzugt sind die nicht angetriebenen Obergurtmittelrollen ebenfalls in eine vom Gurt beabstandete Position zu verbringen. Somit können auch diese während des Betriebes der Förderanlage stillgesetzt werden. Weiterhin bevorzugt ist die angetriebene Obergurtmittelrolle dem Gurt näher als die nicht angetriebene Obergurtmittelrolle, damit die Last zur Übertragung des Antriebsmomentes auf der angetriebenen Obergurtmittelrolle liegt.
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In einer bevorzugten Ausführung werden die angetriebenen oder auch nicht angetriebenen Obergurtmittelrollen mittels eines Hebels, der über einen Drehpunkt mit der in Abstand zu bringende Obergurtmittelrolle vom Gurt weg bewegt. Dabei kann der Hebel maschinell (z. B. hydraulisch) oder auch von Hand bedient werden.
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In einer alternativen Ausgestaltung besteht das Gerüst der Bandanlage aus einem Unter- und einem Obergerüst. Am Obergerüst sind die angetriebenen Mittelrollen und die bevorzugt versetzt angeordneten Seitenrollen verlagert. Unter- und Obergerüst sind im Bereich einer Obergurtmittelrollen bzw. einer Rollenstation über höhenverstellbare Verbindungsmittel (. B. einer Gewindestange mit Muttern oder auch Hydraulikzylinder) verbunden. Zur Außerbetriebnahme wird das Obergerüst über die höhenverstellbaren Verbindungsmittel abgesenkt und damit die am Obergerüst angeordneten Gurtrollen in eine vom Gurt beabstandete Position gebracht. Die benachbarten Rollensätze bzw. Rollenstationen übernehmen dann die Tragfunktion der abgesenkten Gurtrollen je zur Hälfte.
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Weiterhin bevorzugt ist einer der Antriebe an der/den Kopftrommel(n) ein Führungsantrieb, dessen Drehzahl durch einen Frequenzumrichter gesteuert wird und die Drehzahlen der weiteren Antriebe an den Kopftrommeln durch Frequenzumrichter so geregelt sind, dass sie das gleiche Drehmoment erzeugen wie der Führungsantrieb. Vorteilhaft können so verschleißsteigernde Drehmomentsunterschiede zwischen den Kopftrommeln vermieden werden.
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Weiterhin bevorzugt werden die Drehzahlen der angetriebenen Obergurtmittelrollen über Frequenzumrichter so geregelt, dass sie dem Führungsantrieb proportionale Antriebsmomente erzeugen. Die Regelung erfolgt bevorzugt auf einen Anteil des Nenndrehmomentes des Führungsantriebes.
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Besonders bevorzugt werden mehrere Antriebe für die Obergurtmittelrollen zu einer Gruppe zusammengefasst, wobei die Gruppe von einem Frequenzumrichter geregelt wird. Dies ist insbesondere bei horizontalen Abschnitten der Förderbandanlage zweckmäßig. Vorteilhaft können so Kosten für Frequenzumrichter gespart werden. Im Bereich von 7,5 kW bis 45 kW Nennleistung haben die E-Motoren noch eine relativ weiche Kennlinie und damit ein gutes Ausgleichsverhalten. Ein Zusammenfassen von mehreren Motoren zu Gruppen, die an einem Frequenzumrichter hängen, ist möglich und reduziert den Aufwand.
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Eine lange Bandanlage benötigt einige hundert Zwischenantriebe an den Obergurtmittelrollen.
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Weiterhin besonders bevorzugt sind beidseitig in Richtung des Gurtes gesehen neben einer angetriebenen Obergurtmittelrolle zwei nicht angetriebene Seitentragrollen, bevorzugt versetzt, angeordnet. Die Seitentragrollen sind dabei schräg angeordnet, so dass die beiden Seitentragrollen zusammen mit der angetriebenen Obergurtmittelrolle eine Mulde zur Materialaufnahme bilden. Durch die versetzte Anordnung der Seitentragrollen und Obergurtmittelrollen ist vorteilhaft Bauraum für einen außen an der Welle befindlichen Motor bzw. eine Rücklaufsperre bzw. eine Bremse geschaffen. Auch sind durch die versetzte Anordnung vorteilhaft die Mittel zum Verbringen der angetriebenen Obergurtmittelrolle leicht zugänglich.
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Bevorzugt ist die Länge der angetriebenen Obergurtmittelrolle so gewählt, dass zwischen 60% und 80%, bevorzugt ca. 70% der Nutzlast auf dieser Rolle liegen und das verbleibende Gewicht auf den nicht angetriebenen Seitentragrollen. So kann vorteilhaft die Antriebsleistung gut übertragen werden.
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Weiterhin bevorzugt haben die angetriebenen Obergurtmittelrollen auf Ihrer Mantelfläche den gleichen Belag wie die Antriebstrommel(n) und sind kostengünstig in zwei Stehlagern verlagert. Durch die Wahl des gleichen Materials werden vorteilhaft sehr ähnliche bis gleiche Reibwerte zwischen Obergurtmittelrolle bzw. Antriebstrommel und Gurt erreicht, wodurch das Förderband sehr gleichmäßig läuft.
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Weiterhin bevorzugt ist an ein Wellenende der angetriebenen Obergurtmittelrolle über eine Ausgleichskupplung ein Elektromotor, bevorzugt ohne Getriebestufe angekoppelt. Vorteilhaft ist der Antrieb somit verschleißarm bei sehr leichter Zugänglichkeit für einen Austausch bzw. eine Reparatur. Die Anbringung des Motors am Wellenende hat bezüglich der Zugänglichkeit als auch der Abführung der Betriebswärme erhebliche Vorteile gegenüber einem im Rolleninneren angeordneten Motor.
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Besonders bevorzugt ist am anderen Wellenende der angetriebenen Obergurtmittelrolle eine Rücklaufsperre oder eine Bremse angekoppelt. Somit kann nach dem Stoppen der Bandanlage ein Rücklaufen dieser auf einfache Weise verhindert werden. Dabei kommen bei Förderbandanlagen mit Höhenüberwindung Rücklaufsperren zum Einsatz, während bei horizontalen Anlagen Bremsen einzusetzen sind.
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Bei Rampenbändern mit ca. 15% Steigung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, bis auf einen kleinen Bereich am Kopf und am Heck alle Obergurtmittelrollen anzutreiben.
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Bei langen Horizontalbändern ist ausreichend ca. jede 6. Obergurtmittelrolle anzutreiben. Dabei werden ca. 200 Antriebe zu Gruppen zusammengefasst und von einer Elektrostation versorgt.
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Dies erfordert einen einfachen und betriebssicheren Aufbau. Grundsätzlich wird deshalb nur die Obergurtmittelrolle angetrieben, auf der bedingt durch die gewählte Querschnittsgeometrie ca. 70% der Nutzlast liegen. Die Obergurtmittelrolle hat einen vergrößerten Durchmesser und ist zur Verbesserung der Mitnahmefähigkeit mit einem Belag versehen. Die Obergurtmittelrolle ist in zwei Stehlagen gelagert und hat zwei überstehende Wellenenden. An das eine Wellenende ist über eine Ausgleichskupplung ein achtpoliger Elektromotor angeschlossen. An das andere Wellenende ist bei Steigbändern eine Rücklaufsperre und bei langen Horizontalbändern eine Bremse angeschlossen. Wegen der Betriebssicherheit und der Wärme wird bei den Zwischenantrieben auf eine Getriebestufe verzichtet. Die Drehzahl wird wie oben beschrieben über Frequenzumrichter angepasst. Die beschriebene Anordnung ist sehr betriebssicher, was wegen der großen Anzahl unbedingt erforderlich ist.
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Vorteilhaft bleiben durch die Verwendung der Zwischenantriebe die Leistungen der Trommelantriebe auf einem erheblich niedrigeren Niveau. Dies reduziert die maximalen Gurtzüge, erlaubt den Einsatz von Gurten mit geringerer Zugfestigkeit und ermöglicht Kosteneinsparungen. Nicht zuletzt werden somit auch moderate Trommeldurchmesser und moderate Trommelantriebe ermöglicht.
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Durch den Einsatz von Zwischenantrieben an den Obergurtmittelrollen kann die Bandanlage wirtschaftlicher konzipiert werden. Ein Förderband kann auch für eine wesentlich vergrößerte Länge oder für einen wesentlich vergrößerten Hub ausgelegt werden.
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Bei Steigbändern können durch den Einsatz von Zwischenantrieben an nahezu allen Obergurtmittelrollen Förderhöhen von über 1000 m mit einem Förderband erreicht werden.
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Weiterhin bevorzugt ist eine angetriebene Obergurtmittelrolle koaxial beidseitig von Motoren angetrieben, wobei die Obergurtmittelrolle mit den beiden Motoren eine Welleinheit bildet. Eine Bremse bzw. Rücklaufsperre wird bevorzugt außen an der Welleneinheit angeordnet.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Figuren erläutert, dabei zeigen:
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1 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Bandanlage,
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2 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Bandanlage,
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3 eine Schnittdarstellung durch eine alternative Ausführung der erfindungsgemäßen Bandanlage, und
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4 eine Darstellung der Mittel zur Entlastung der angetriebenen Obergurtmittelrolle.
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In 1 ist eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Bandanlage 1 dargestellt.
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Diese hat eine Nennförderleistung von 24000 t/h auf einer Rampe mit 15% Steigung und eine Länge von 1600 m bei einer Höhenüberwindung von 240 m. Für den Betrieb dieser Bandanlage 1 ist eine Gesamtleistung von 19440 kW erforderlich.
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Die Bandanlage 1 hat drei angetriebene Kopftrommeln 2, 3 und 4 mit einer Antriebsleistung von 3 × 1800 kW also einer Gesamtleistung der Kopftrommelantriebe von 5400 kW und eine Hecktrommel 5. Die restliche Leistung von 14000 kW wird durch 560 angetriebene Obergurtmittelrollen 6 mit jeweils 25 kW erzeugt.
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Der Kopftrommelantrieb 2 ist der Führungsantrieb. Seine Drehzahl wird durch einen Frequenzumrichter vorgegeben. Die Drehzahlen der anderen beiden Kopftrommelantriebe 3 und 4 werden so geregelt, dass ihre Abtriebsmomente dem Führungsantrieb gleich sind.
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Die 560 angetriebenen Obergurtmittelrollen 6 sind gruppenweise an Frequenzumrichter angeschlossen. Ihre Drehzahlen sind so geregelt, dass ihre Momente zu dem Moment des Führungsantriebes proportional sind.
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Bei dieser Auslegung ist der maximale Betriebsgurtzug vorteilhaft so reduziert, dass ein Fördergurt aus dem Material St 2800 ausreichend ist. Zudem kann somit der Durchmesser der angetriebenen Kopftrommeln 2, 3, 4 bei moderaten 1,25 m belassen werden und damit diese sehr kostengünstig hergestellt werden.
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2 zeigt eine Schnittdarstellung durch die Bandanlage 1 im Bereich einer angetriebenen Obergurtmittelrolle 6, die einen auf ihr aufliegenden Gurt 14 antreibt. Diese hat einen Durchmesser von 265 mm und eine Länge von 1000 mm. Die angetriebene Obergurtmittelrolle 6 ist in zwei Stehlagern 9 verlagert und hat zwei überstehende Wellenenden. An das eine Wellenende ist über eine Ausgleichskupplung 10 ein Elektromotor 11 ohne Übersetzungsstufe angeschlossen.
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Auf das andere Wellenende ist eine Rücklaufsperre 12 aufgesetzt. Vorteilhaft vereinfacht diese Trennung die Wartung und gestattet falls erforderlich einen schnellen Komponentenaustausch.
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In Gurtrichtung gesehen seitlich sind jeweils zwei Seitentragrollen 13 angeordnet, durch die gemeinsam mit der angetriebenen Obergurtmittelrolle 6 der gemuldete Gurt 14 getragen wird. Die Längen der angetriebenen Obergurtmittelrolle 6 und der Seitentragrollen 13 sind dabei so ausgelegt, dass die Gewichtskraft des Fördergutes zu 70% auf der angetriebenen Obergurtmittelrolle 6 und zu 30% auf den beiden Seitentragrollen 13 lastet. Somit entfallen von der Querschnittsfläche des Fördergutes auf dem Gurt 14 70% in den Lastbereich der angetriebenen Obergurtmittelrolle 6 und 30% auf die Lastbereiche der Seitentragrollen 13. Die Seitentragrollen 13 sind dabei in Gurtrichtung versetzt angeordnet und liegen sich gegenüber. Vorteilhaft kann so die Zugänglichkeit der angetriebenen Obergurtmittelrolle 6, des Elektromotors 11 und der Rücklaufsperre 12 gewährleistet werden.
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3 zeigt eine alternative Ausgestaltung der angetriebenen Obergurtmittelrolle 6. Diese ist beidseitig mit einen Elektromotor 11 verbunden, wobei einer der Elektromotoren 11 außenseitig (in 2 der linksseitige) eine Rücklaufsperre 12 aufgesetzt hat. Da die Motorenlager die Last der Obergurtmittelrolle 6 tragen, müssen sie verstärkt ausgeführt werden. 4 zeigt eine Seitendarstellung der Mittel zur Entlastung der angetriebenen Obergurtmittelrolle 6. Zwecks Übersichtlichkeit sind die Seitentragrollen 13 in 4 nicht dargestellt. In Gurtrichtung ist unmittelbar hinter der angetriebenen Obergurtmittelrolle 6 eine Entlastungsrolle 16 angeordnet, die nicht angetrieben ist. Über ein von Hand betätigtes Spannschloss 21 ist ein Hebel 18 über einen Drehpunkt 17 zu betätigen, der die angetriebene Obergurtmittelrolle 6 von einer Eingriffsposition 19 in eine vom Gurt 14 beabstandete Position 20 bewegt.
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Eine maßstäbliche Betrachtung der Obergurtmittelrolle 6 und des Elektromotors 11 zeigt, dass ein Aufstecken des Elektromotors auf ein Wellenende oder eine Integration des Motors in die Obergurtmittelrolle 6 nicht sinnvoll ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bandanlage
- 2, 3, 4
- angetriebene Kopftrommeln
- 5
- Hecktrommel
- 6
- angetriebene Obergurtmittelrolle
- 7
- Lastbereich Seitentragrolle
- 8
- Lastbereich Obergurtmittelrolle
- 9
- Stehlager
- 10
- Ausgleichskupplung
- 11
- Elektromotor
- 12
- Rücklaufsperre
- 13
- Seitentragrolle
- 14
- Gurt
- 15
- Welleneinheit
- 16
- Entlastungsrolle
- 17
- Drehpunkt
- 18
- Hebel
- 19
- Eingriffsposition
- 20
- vom Gurt beabstandete Position
- 21
- Bedienzylinder
