DE1533706A1 - Hydraulisches System einer automatischen Sicherheitshaspel - Google Patents

Description

• Hydraulisches System einer automatischen Sicherheitshaspel Die Erfindung betrifft das hydraulische System einer automatischen Sicherheitshaspel zum Konstanthalten der Zugkraft in einen Seil od, dgl,s welchen zur Ab$icherung einer in steilen Flözen arbeitenden Abbaumaschine dient, bestehend aus einer Pumpe zur Erzeugung eines einstell- baren "Soll"-Druckes in der Druckleitung, deren Leistung von dem jeweiligen "Ist»-Druck gesteuert wird und einem mit der Sicherheitshaspel gekoppelten langsam laufenden Flüssigkeitsmotor-hohen Drehmoments, welcher in einer Strömungsrichtung als Motor und in der anderen als Pumpe arbeitet sowie einer auf die Sicherheitshaspel einwirken- den Federbremse.
• Derartige Haspeln haben die Aufgabe, ein Abrutschen der Abbaumaschine aufgrund ihren Eigengewichts im Falle des Zerreißens des Arbeitszugelementes zu verhindern.
• Die Sicherheitshaspel ist mittels eines Seiles mit der zu sichernden Abbaumaschine verbunden. Von einer derartigen Sicherheitshaspel wird verlangt, daD sie auf das Seil eine konstante Zugkraft ausübt, unabhängig von der Lage oder Vor- schubrichtung der Abbaumaschine. Die Sicherheitshaspel darf die Bewegungsfreiheit der Abbaumaschine während ihrer nor- malen Arbeit nicht behindern, d, h, sie muß das Sicherungs- seil je nach Fahrtrichtung und -geschwinäigkeit der Maschine auf- oder abwickeln.
• Es sind Sicherheitshaspeln bekannt, die diesen Erfordernassen selbsttätig nachkommen. Sie weisen hydraulische Systeme auf, die einen schnelläufenden Flüssigkeitsmotor enthalten, welcher die Trommel antreiben oder aber auch abbremsen kann, indem er als Pumpe wirkt. Der Flüssigkeits- motor ist in diesen@Iiaspeln über ein mehrstufiges mechanisches Zahnradgetriebe mit der Trommel gekoppelt. In manchen der bekannten hydraulischen Systeme derartiger Haspeln wird eine Pumpe mit veränderlicher Leistung verwendet; Zur Umsteuerung der Haspel bei Fahrtrichtungswechsel der Abbaumaschine dient in diesen Haspeln ein mechanisches Relais, das den hydraulischen Kreislauf umsteuert. Die bekannten selbsttätigen Sicherheitshaspeln eignen sich zur Sicherung der Abbaumaschinen jedoch nur in Pölzen mit einer Neigung unter 35o.
• Das Problem, in einem Seil beim Auf- oder Abwickeln eine konstante Zugkraft aufrechtzuerhalten, tritt auch bei Schlepp- oder Anlegemanövern von Schiffen auf. Die bekannten zu diesem Zweck verwendeten Haspeln besitzen ein hydraulisches System, das einen langsam laufenden Flüssigkeitsmötor mit hohem Drehmoment, eine Pumpe mit konstanter Leistung und einen Druckbehälter auf der Druckseite des Motors enthält. In diesen Einrichtungen erfolgt der Abfluß der entspannten Flüssigkeit vom Motor direkt in einen Behälter, in welchem atmosphärischer Druck herrscht.
• Eine Sicherheitshaspel, welche mit dem erfindungsgemäßen hydraulischen System ausgerüstet ist, kann selbst schwerste Abbaumaschinen in sehr steilen Flözen mit einer Neigung von über 60o sichern, wobei sie vollkommen selbsttätig arbeitet. Diese Eigenschaften der Haspel werden durch eine gemeinsame Anwendung der bekannten Elemente im hydraulischen System erreicht, d. h. eines langsam laufenden Flüssigkeitsmotors mit hohem Drehmoment und einer hydraulischen Pumpe mit veränderlicher Leistung bei gleichzeitiger Sicherung des Druckes auf der Abflußseite des Motors. Dieser Druck wirkt vorteilhaft auf den Betrieb des Motors, wenn dieser die Seiltrommel antreibt, Er ist unentbehrlich, weA-in der Motor als Pumpe betrieben wird, insbesondere bei einer schnellen Verstellung von Motor- auf Pumpenbetrieb, Es sind hydraulische Systeme bekannt, bei welchen man sich bemühte, diesen Druck durch Verwendung einer zusätzlichen Pumpe zu sichern. Dies kompliziert das hydraulische System jedoch beträchtlich. Gemäß der Erfindung wird dieser Druck durch Anwendung eines Niederdruckbehälters als Drucksammler gesichert, Bisher war es nur bekannt, einen Druckbehälter zur Abgleichung'des Druckes in den Druckleitungen anzuordnen; der erfindungsgemäß in der Abflußleitung des Motors angeordnete Druckbehälter ist dagegen an einen Niederdruck angepaßt, Das Nachfüllen der Flüssigkeit in den Druckbehälter erfolgt dabeäldurch die Hauptpumpe über den Dosierverteiler, weshalb eine zusätzliche Pumpe nicht erforderlich ist. Das erfindungsgemäße hydraulische System ist daher trotz Erfüllang der gestellten Anforderungen einfacher im Aufbau. Bei den bekannten hydraulischen Systemen von Sicher- heitshaspeln ist in der Leitung, welche die Druckleitung der Pumpe mit dem Behälter verbindet, oft ein Dros- selorgan angeordnet. Dieses Organ ist in der Regel ein ' Federüberlaufventil, wobei der Druck, bei welchem sich das Ventil öffnen soll, von Hand eingestellt werden kann, Bei dem erfindungsgemäßen hydraulischen 'System kann auch ein solches Ventil angewendet werden, es ist jedoch auch die Möglichkeit vorgesehen, anstelle dieses Ventils einen Verteiler als Drosselorgan zu verwenden, der mit der Druck- differenz des Rücklaufventils in der Druckleitung der Pumpe gesteuert wird. Die zweite Alternative ermöglicht die Auto- matik in weiterem Bereiche zu benutzen. In der praktischen Ausführung ist es möglich, das Federüberlaufventil gegen den Verteiler und umgekehrt auszutauschen, da es sich ge- zeigt hat, daß beijaanchen Arbeitsbedingungen die erste Alternative und bei anderen die zweite von Vorteilhaftig- keit ist. Se ist es z. B. in sehr- steilen Fläzen.vortellhaftera ein Federventil zu verwenden, Vorteilhafterweise ist in der Leitung, die den Hydraulikzylinder de; Federbremse mit dem Flüssigkeitsbehälter ver- bindet, ein Abtrennverteller angeordnet, der mit dem Arbeitsdruck der Pumpe genteuer y wird. Dieser Verteiler bewirkt ein sofor diges Bl.ockieran der Bremsen, indem die Flüssigkeit im

  Hydraulikzylinder drucklos wird" sobald der Druck in der

  Druckleitung einen vorbestimmten Wert unterschreitet. In-

  folgedessen erfolgt im Falle einer Störung sowohl im elek-

  trischen Netz als auch in den hydraulischen Leitungen eine

  sofortige Blockierung der Seiltrommel.

  Das erfindungsgemäße hydraulische System einer automatischen

  Sicherheitshaspel wird nachstehend in den Figuren 1 bis 3

  anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigens

  Fig. 1 ein Schema des hydraulischen Systems mit der Haspel-

  trommelx

  Fig. 2 ein Sc@ea:a, das sich von dem vorheriger; dadurch

  unterschf idet# daß anstatt eines hydraulisch ge-

  steuerten Verteilers ein Überlaufventll verwendet

  wird und

  Fig. 3 einen wztomatischen istungsregier.

  Der in Fig. 1 dargestellte elektrische Motor treibt eine

  Axialkolbenpumc;>e 1 e derer- Leistung selbsttätig durch die

  Feder 2 und den Kolben 3 geregelt wird. Das Öl fließt von

  darr Pumpe 1 aus u Zylindern 150 welche die Entbremsung der

  Trommel 7 bewIrkeny und zugleich durch. daRHcklaufventil

  und durch den. Ve_"teiler des Drehrichtungswechsele `r zu dem

  Flüssigkeitsmotor 6 mit hohem Drehmoment, welcher die mit einer Innenverzahnung versehene Haspeltrommel 7 antreibt. Von dem Flüssigkeitsmotor 6 fließt das Öl durch den Verteiler 5 zu einem Niederdruckbehälter 9, von wel- chem aus es durch ein Niederdrucküberlaufventil 10i welches den Druck im Niederdruckbehälter 9 aufrechterhält, zu dem drucklosen Ölbehälter abfließt, Durch Änderung der Spannung der Feder 2 kann der Druck auf der Druckseite des hydrau- lischen Kreislaufs und damit auch die Zugkraft in dem Sicherungsseil gesteuert werden. Der Wechsel vom Auf- zum Ab- wickeln verlangt keine Umsteuerung.
• In diesem Falle wickelt die Abbaumaschine das Sicherungs- seil von der Haspel ab und treibt dabei die Trommel 7, das Zahnradgetriebe mit Innenverzahnung und den Flüssigkeitsmotor 6 an, welcher jetzt als Pumpe wirkt und die Rolle einer Brem- se spielt. Das durch den Flüssigkeitsmotor 6 gedrückte Öl fließt bei geschlossenem Rückschlagventil 4 zu dem als Dros- selorgan wirkenden Verteiler 8, der durch die Differenz zwi- schen den durch die Pumpe 1 und den Flüssigkeitsmotor 6 be- wirkten Drücke gesteuert wird. Im Falle des Betriebs des Flüssigkeitsmotors 6 als Pumpe ist der durch ±in bewirkte Druck etwas größer als der durch die Pumpe 1 bewirkte Druck. Somit wird der Schieber des Verteilers 8 verschoben und ge- stattet einen freien Öldurchfluß zur Ansaugseite des hydrau- lischen Motors 6, wodurch der hydraulische Kreislauf geschlossen wird.
• Weil der .verwendete Flüssigkeitsmotor 6 mit hohem Dreh- moment zum selbsttätigen Ansaugen des Öls nicht geeignet ist, muß auf der Ansaugseite ein stetiger Überdruck auf- rechterhalten werden.
• Dieser Überdruck wird durch einen Druckdosierverteiler 11 gewährleistet, welcher den Zufluß des Öls von der.Pumpe 1 zu dem Niederdruckbehälter 9 im Falle einer Druckabsenkung unter einen vorbestimmten Wert ermöglicht. Bei einer Druck- steigerung im Druckbehälter 9 über einen vorbestimmten Wert erfolgt eine Unterbrechung des Zuflusses des Öls von der Pumpe 1 zu dem Druckbehälter 9. Ein Sicherheitsventil 15 sichert das Hydrauliksystem im Falle einer hydraulischen Verstopfung einen der Elemente. Die Haspeitrommel'7 treibt stets einen Fliehkraftschalter 14 an, welcher bei über- mäßiger Steigerung der Drehzahl, verursacht durch Schäden im Hydrauliksystem oder durch =nachteilige Einstellung, den Elektromotor ausschaltet, was mit einer Öldruckabaenkung im hydraulischen System verbunden ist. Bei einer Druckabsenkung von beispielsweise unter 12 atü stellt der Abtrennverteiler 12 eine Verbindung zwischen den Zylindern der Federbremsen 13 und dem drucklosen Ölbehälter her und be- wirkt dadurch eine eofortige Bremsung der Trommel. Während des normalen Betriebes der Haspel wird die Ab- baumaschine mit dem Hydrauliksystem der Haspel gesichert. Die Bremsen der Trommel bilden ein zusätzliches Siche- rungselement, das die Maschine im Falle einer Druckab- senkung gegen ein Abgleiten nach unten sichert.
• In Fig. 2 ist das Schema des hydraulischen Systems einer Sicherheitshaspel dargestellt, welche zur Absicherung von in besonders steilen Flözen betriebenen Abbaumaschinen be- stimmt ist. Dabei wird anstelle des in Fig. 1 dargestellten Drosselorgans 8 ein Überlaufventil 16 verwendet, weiches durch seinen Öffnungsdruck die Zugkraft im Sicherungsseil beim "Lastsenken" einstellt. Die Verwendung des Überlaufvertils anstatt des Dämpfungsverteilers beseitigt die momen- tane Kraftminderung im Sicherungsseil, welche bisher im Augenblick des Ausschaltens des Elektromotors vor der Be- tätigung der Bremsen auftrat.
• Infolge einer beträchtlichen Nachgiebigkeit der Regulation der Pumpenleistung mittels Feder 2 und Kolben 3 wurde ein automatischer Leistungsregler entwickelt, dessen Wirkungsweine anhand der Fig. 3 erläutert wird.
• Diener Regler hat eine steile Charakteristik, nach welcher in engem Bereich der Druckänderungen eine volle Leistungs-

  änderung der Pupe von Null bin zum Maximalwerte folgt.

  Das durch die Pumpe gedrückte Ö1 fließt durch den Haupt- verteilers und den Verteiler 20 unter den Steuerkolben 21 und hält die Pumpe 1 in der Stellung ihrer größten Leistung.
• Bei Steigerung des Drucks über einen durch die Feder des Verteilers 20 vorbestimmbaren Wert verbindet der verschobe-ne Schieber den Verteilers den Raum unter dem Steuerkolben 21 mit dem drucklosen Behälter und den-Raum über dem Kolben mit der Druckleitung. Nach Verschieben des Steuerkolbens 21 wird die Leistung der Pumpe 1 und damit der Druck in der Druckleitung verringert, Um den Anfangsimpuls der Umsteuerung zu sichern, wird der automatische Regler so konstruiert, daß die Pumpe die theo- retische Nulleistung nicht erreichen kann.
• Die Ausbeute der Pumpe fließt in dieser Entstellung durch das Überlaufventil 16 (Fig. 2) oder durch das Sicherheits- ventil 15 (Fig, 1),

Claims (1)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Hydraulisches System einer automatischen Sicherheits- haspel zum Konstanthalten der Zugkraft in einem Seil od. dgl., welches zur Absicherung einer in steilen Flözen-arbeitenden Abbaumaschine dient, bestehend aus einer Pumpe zur Erzeugung eines einstellbaren "Soll"-Druckes in der Druckleitung, deren Leistung von dem je- weiligen "Ist"-Druck gesteuert wird und einem mit der Sicherheitshaspel gekoppelten langsam laufenden Flüssig- keitsmotor hohen Drehmonents, welcher in einer Strömungsrichtung als Motor und in der anderen als Pumpe arbei- tet sowie einer auf die Sichirheitshaspel einwirkenden Federbremse, gekennzeichnet durch einen in der Abflußleiteng des Flüssigkeitsmotors (6) angeordneten Nieder- druckbehälter (9), welcher mit einem Druckdosierverteiler (11) und einem Niederdrucküberlaufventil (10) versehen ist, und einen vom der Druckleitung gesteuerten Abtrenaverteiler (12), welcher in der Lei- tung angeordnet ist, welche den Zylinder der Feder- bremse (13) mit einem drucklosen Behälter verbindet. 2. Hydraulisches System nach Anspruch 1, dadurch gekonnt zeichnet, daß in der Leitung, welche die Druckleitung der Pumpe (1) mit dem Druckbehälter (9) verbindet, ein Verteiler (8) als Drosselorgan angeordnet ist. 3. Hydraulisches System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom "Ist"-Druck in der Druckleitung gesteuerter Verteiler (20) die wechsel'eitige Beaufschlagung mit Drucköl des die Leistung der pumpe (1) verstellenden Kolbens (21) steuert.