DE2362726C3 - Haspel mit Rillentreibscheibe, insbesondere für seilbetriebene Transportanlagen im Bergbau - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Haspel mit Rillentreibscheibe, insbesondere für seilbetriebene Transportanlagen im Bergbau.

Als Antriebe für seilgezogene Transportanlagen im Bergbau dienen bekanntlich Haspel mit mehrrilligen Treibscheiben oder mit Parabolscheiben. Bei beiden Treibscheibenarten ist nachteilig, daß nur vergleichsweise kurze Seilaufliegezeiten erreicht werden. Die Ursachen sind, wie am Beispiel der mehrrilligen Treibscheibe gezeigt werden soll, prinzipbedingt:
Bei der mehrrilligen Treibscheibe, wie sie z. B. aus der DT-PS 12 27 219 oder der FR-PS 15 19 591 bekannt ist, laufen alle darauf angeordneten Seilrillen, die bei neuen Treibscheiben gleiche Durchmesser haben, zwangsläufig mit der gleichen Drehzahl um. Zur Kraftübertragung von der Treibscheibe auf das Vollseil ist ein Reibungsschluß zwischen Seil und Treibscheibenfutter nötig, der eintritt, wenn auf der Leerseilseite eine Vorsparinkraft aufgebracht wird, die jedoch nur einen Bruchteil der am Vollseil angreifenden Zugkraft beträgt. Im praktischen Betrieb führen diese ungleichen Belastungen von VoIl- und Leerseil, verbunden mit Seilschlupferscheinungen auf einem Teil des Umschlingungswinkels, zu einem ungleichmäßigen Verschleiß der einzelnen Seillaufrillen im Treibscheibenfutter. Dieser zu unterschiedlichen Durchmesserverringerungen der einzelnen Seillaufrillen fürende Verschleiß erreicht vergleichsweise schnell solche Werte, die, obgleich der Verschleiß noch gar nicht sichtbar ist und auch mit den im Untertagebetrieb verfügbaren Hilfsmitteln noch kaum meßbar ist, von der Elastizität des Seiles bereits nicht mehr ausgeglichen werden können. Es wurde gefunden, daß als Folge davon bereits im Anfangsstadium des Verschleißes derart hohe Schnürspannungen in dem auf der Treibscheibe aufliegenden Seilstück auftreten, die in der Spitze nahezu die Bruchlast des Seiles erreichen. Da die Seile längere Zeit unter diesen hohen Schnürspannungen betrieben werden, bevor der Verschleiß des Treibscheibenfutters sichtbar wird, wird die Seillebensdauer stark vermindert. Zur Abhilfe dieses Nachteils sind bislang als Maßnahmen ein frühzeitiges Nachschneiden oder Auswechseln des Treibscheibenfutters vorgenommen worden.

Beide Maßnahmen sind zeitaufwendig und unwirtschaftlich und zudem äußerst unbefriedigend, weil sie nur die Auswirkungen, nicht die Ursachen des Verschleißes bekämpfen.

Vor mehr als 50 Jahren ist diese Problematik bereits einmal erürtert worden und es sind schon Vorschläge zur Lösung unterbreitet worden. Wie aus den DT-Patentschriften 2 63 931, 2 80 507, 2 92 500,3 54 157 und 3 77 293 hervorgeht, die im Jahrzehnt 1912 bis 1922 patentiert worden sind, gehen diese Vorschläge dahin, zwei Treibscheiben mit je nur einer Rille zu verwenden und jeder Treibscheibe die dem jeweiligen Belastungsfall entsprechende Drehzahl dadurch beizumessen, daß die Treibescheiben über ein mechanisches Differential untereinander sowie mit dem Antrieb verbunden werden. Trotzdem werden noch heute, wie oben beschrieben worden ist, Mehrrillenscheiben für Trans-

SS porthäspel verwendet, bei denen Seilschlupferscheinungen erheblichen Verschleiß an Seilfutter und Seil verursachen. Möglicherweise haben sich die vorgenannten älteren Vorschläge deshalb nicht durchzusetzen vermocht, weil mechanische Differentiale zu kompliziert und zu teuer waren.

Die Erfindung greift die in Vergessenheit geratene Lehre der damaligen Vorschläge wieder auf und stellt sich die Aufgabe, diese Lehre, dem heutigen Stand der Technik angepaßt, weiterzubilden und einen Haspel zu

^ft5 entwickeln, bei dem Seilfutter und Seil praktisch keinem Verschleiß unterliegen und der kein aufwendiges mechanisches Differential benötigt.
Diese Aufgabe wird bei einem Haspel mit Rillentreib-

scheibe, wobei diese geteilt ausgebildet und jeder Treibscheibenrille ein eigener Antrieb zugeordnet ist und die Antriebe über ein Differential miteinander verbunden sind, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Einzeltreibscheibe mit einem Hydroantrieb ver- s bunden ist und diese an einen gemeinsamen, geschlossenen Druckmittelkreislauf angeschlossen sind. Bei dem erfindungsgemäßen Haspel mit Rillentreibscheibe werden, wie bei den o. a. früheren Vorschlägen, schädliche Schlupferscheinungen zwischen Seil und Futter von vornherein vermieden, so daß Durchmesserunterschiede bei den Treibrillen wegen eines ungleichmäßigen Verschleißes überhaupt nicht auftreten können. Aber selbst, wenn Durchmesserunterschiede auftreten sollten oder auch schon vorhanden sein sollten, gewährleistet das hydraulische Differential einen Kraftausgleich über Drehzahländerung und damit eine gleichmäßige Lastverteilung, so daß Schnürspannungen ausgeschlossen sind. Die Höchstseilspannkraft ist nicht höher als die höchste Seilzugkraft am auflaufenden Seil -uzüglich der Seilvorspannung am ablaufenden Seil. Durch entsprechende Schonung des Seiles, insbesondere durch Wegfall der Schnürspannungen, werden längere Seilaufliegezeiten erzielt. Wegen des wegfallenden Seilschlupfes tritt nur ein sehr geringer Verschleiß des Treibscheibenfutters auf, der zudem in jeder Treibscheibenrille etwa gleich groß ist.

Die Erfindung läßt sich vorteilhaft an solchen Haspeln verwirklichen, die in an sich bekannter Weise gemäß der DT-PS 3 54 157 aus zwei hintereinander angeordneten einrilligen Treibscheiben bestehen und bei denen der Umschlingungswinkel des Seils jeweils rd. 225° beträgt, indem jede Treibscheibe mit zugehörigem Hydromotor ausgerüstet wird. Durch ihre schmale Bauweise eignen sich derartige Haspel dazu, im Leerseil einer seilbetriebenen Transporteinrichtung aufgestellt zu werden. Bei seilgeführten Transporteinrichtungen im Bergbau bedeutet das, daß der Haspel irgendwo in der Strecke aufgestellt werden kann, was zu Platzersparnis führt und außerdem Seilumlenkungen entbehrlich macht, was erheblich zur Schonung der Seile beiträgt.

Die Erfindung kann aber auch an solchen Haspeln zur Ausführung gelangen, die in an sich bekannter Weise gemäß der DT-PS 2 63 931 aus zwei nebeneinander angeordneten geraden und einer davor angeordneten schrägen einrilligen Treibscheiben bestehen und bei denen der Umschlingungswinkel des Seils jeweils rd. 180° beträgt, indem jede der drei Treibscheiben mit zugehörigem Hydromotor ausgerüstet wird. Bei diesem Haspel ist zwar eine Anordnung vor Kopf der seilbetriebenen Transporteinrichtungen nötig, es ist dafür aber eine größere Kraftübertragung möglich, da durch die zwischengeschaltete Schrägscheibe die Umfangskraft verdoppelt wird. Vorzugsweise wird die Antriebsstärke jeder der beiden Hydromotoren der gerade angeordneten Treibscheiben nur halb so groß gewählt, wie die der schräg angeordneten. Wenn demgemäß die Umfangskräfte im Verhältnis 1 :2 :1 auf die drei Treibscheiben verteilt werden, kann die erforderliche Seilvorspannung entsprchend gering gehalten werden.

Eine besonders günstige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Haspels besteht darin, daß dieser aus vier hintereinander angeordneten einrilligen Treibscheiben mit zugehörigen Hydromotoren gebildet ist und der Umschlingungswinkel des Seils jeweils rd. 225° beträgt. Wie der Haspel mit zwei hintereinander angeordneten Treibscheiben hat auch der mit vier Treibscheiben wegen seiner schmalen Bauweise Aufstellungsvorteile. Bei gleicher Seilvorspannung ist hier aber eine dreifache Kraftübertragung möglich, denn auf der zweiten Treibscheibe wird die Seilvorspannkraft zuzüglich der aufgebrachten Umfangskraft der ersten Treibscheibe als Gesamtseilvorspannkraft wirksam. Die Relation der Seilvorspannkraft zur Seilzugkraft läßt sich bei diesem Haspel dadurch weiter verbessern, daß die Stärke dei Hydroantriebe dem Verhältnis 1 :2 :2 : -. entspricht

Wenn de erfindungsgemäße Haspel mit vier Treibscheiben als Antrieb für eine Einschienenhängebahn verwendet werden soll, empfiehlt es sich, die mittleren Treibscheiben etwas gegenüber den äußeren Treibscheiben nach oben versetzt anzuordnen, so daß der Seilauf- und -ablauf ungehindert oben am Haspel erfolgen kann.

Andererseits empfiehlt es sich, wenn der erfindungsgemäße Haspel mit vier Treibscheiben als Antrieb einer Flurförderbahn verwendet werden soll, die mittleren Treibscheiben etwas gegenüber den äußeren Treibscheiben nach unten versetzt anzuordnen, so daß der Seilauf- und -ablauf unten am Haspel erfolgen kann. In beiden vorgenannten Fällen sind keine seilschädigenden zusätzlichen Seilumlenkungen erforderlich, da Seilaufund -ablauf jeweils in der Ebene des Leerseils der betreffenden seilgeführten Transporteinrichtung liegen.

Vorteilhaft können je zwei höhenmäßig gegeneinander versetzt angeordnete Treibscheiben zu einer Bausatzeinheit zusammengefaßt sein. Diese lassen sich dann leicht zu Haspeln entweder für Flurförderbahnen oder aber für Einschienenhängebahnen je nach Bedarf zusammenstellen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielhaft näher beschrieben; es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung des Seillaufs und der Seilkräfte des erfindungsgemäßen Haspels in der Ausführung mit zwei hintereinander angeordneten einrilligen Treibscheiben in Seitenansicht,

F i g. 2 ein Diagramm mit den bei einem Haspel mit mehrrilliger Treibscheibe auftretenden Seilzugkräften,

F i g. 3 ein Diagramm über die Größe der Seilzugkräfte bei dem erfindungsgemäßen Haspel mit zwei einrilligen Treibscheiben,

F i g. 4 und 5 den erfindungsgemäßen Haspel in der Ausbildung mit drei einrilligen Treibscheiben,

F i g. 6 einen erfindungsgemäßen Haspel mit vier hintereinander angeordneten einrilligen Treibscheiben und oben angeordnetem Seilauf- und -ablauf,

F i g. 7 den Gegenstand der F i g. 6 mit unten angeordnetem Seilauf- und -ablauf sowie

Fig.8 eine Bausatzeinheit aus zwei hintereinander angeordneten einrilligen Treibscheiben.

In Fig. 1 sind schematisch Seillauf und Seilkräfte des erfindungsgemäßen Haspels in der Ausführung mit zwei hintereinander angeordneten einrilligen Treibscheiben 1, 2 dargestellt. Ein Seil 3 wird im Beispiel, das einen Versuchshaspel für Grundsatzversuche zeigt, durch eine Seilablenkrolle 4 und eine Seilumlenkrolle 5 zu den Treibscheiben 1,2 hin und von diesen weggeführt

Das Seil 3 wird abspannseitig aus der Abspannrichtung 6 heraus an der Seilablenkrolle 4 vorbei zur Treibscheibe 1 geleitet, die entsprechend dem Umschlingungswinkel λ 1 umspannt wird. Das Seil 3 gelangt von dort zur Treibscheibe 2, die ihrerseits entsprechend dem Umschlingungswinkel λ 2 umspannt wird. Von der Treibscheibe 2 aus wird des schließlich über die Seilumlenkrolle 5 in Zugrichtung 7 ausgerichtet.

Im Seil 3, das zugseitig mit einer maximalen Seilzugkraft von Si, im Beispiel 300O kp, beaufschlagt wird und abspannseitig mit einer Seilvorspannkraft 52, im Beispiel 800 kp, vorgespannt ist, treten Höchstseilspannkräfte auf., die der Summe der Seilzugkraft Si und der Seilvorspannkraft 52 entspricht, im Beispiel Si + S₂ = 5 = 3800 kp. Dem Zahlenbeispiel liegt zugrunde, daß der gesamte Umschlingungswinkel (al + λ 2) = 450° beträgt und der Reibwert μ = 0,351 ist, welcher Reibwert im Blockierungsversuch mit veränderlicher Seilvorspannkraft ermittelt worden ist. Die Darstellung der Stärke des Seils 3 in der F i g. 1 ist kraftproportional vorgenommen worden, um die Kraftverteilung besser zu verdeutlichen.

Die beiden Treibscheiben 1, 2 der Versuchseinrichtung werden von zwei hier nicht dargestellten Hydromotoren angetrieben, die aus einem gemeinsamen geschlossenen Druckmittelkreislauf mit Drucköl versorgt werden. Die maximale Seilzugkraft der Einrichtung beträgt Si = 3000 kp, die Seilgeschwindigkeit 2 m/S. Da die Seilvorspannkraft S₂ = 800 kp ist, wird bei maximaler Seilzugkraft eine l,3fache Sicherheit gegen Seilrutsch erreicht, denn die Höchstseilspannkraft im System ist 3800 kp.

In F i g. 2 ist dargestellt, welche Höchstseilspannkräfte als Ursache von Schnürspannungen bei einem Haspel mit dreirilliger Treibscheibe auftreten können, wenn, wie im Beispiel gezeigt ist, die vorgenannten Werte der Seilzugkraft von Si = 3000 kp und der Seilvorspannkraft von S₂ = 800 kp anliegen. Aus dem Diagramm geht hervor, daß die Schnürspannungen, verursacht durch die Höchstseilspannkräfte im Seil, hier sehr hohe Werte erreichen können. Die Höchstseilspannkräfte können das Mehrfache der Seilzugkraft Si betragen, im Beispiel etwa das Dreifache, nämlich 9000 kp.

Aus Fig.3 ist demgegenüber ersichtlich, daß die Höchstseilspannkraft bei dem erfindungsgemäßen Haspel nicht höher als die Seilzugkraft Si plus der Seilvorspannkraft S₂ ist, nämlich nur 3800 kp.

Gemäß einer anderen Ausbildung des erfindungsgemäßen Haspels kann dieser auch, wie die F i g. 4 und 5 zeigen, aus zwei nebeneinander angeordneten, senkrecht stehenden Treibscheiben 10, 20 mit Seilrille 8 sowie einer weiteren davor angeordneten schrägen Treibscheibe 30 bestehen. Das auflaufende Seil 31 wird dabei zunächst um die gerade Treibscheibe 10 herumgeführt, dann auf der schrägen Treibscheibe 30 gewendet und schließlich über die gerade Treibscheibe 20 wieder in die Ausgangsrichtung gelenkt. Bei diesem Haspel ist bei gleicher Seilvorspannkraft eine größere Seilzugkraft möglich als bei zwei hintereinander angeordneten einriligen Treibscheiben. Allerdings ist eine Anordnung des Haspels vor Kopf der seilbetriebenen Transporteinrichtung nötig. Demgegenüber kann der Haspel mit zwei einrilligen Treibscheiben irgendwo in das Leerseil der Transporteinrichtung eingeschaltet werden, so daß die bei den üblichen Haspeln nötige Seilumlenkung entfällt und die Seile somit geschont werden.

In den F i g. 6 und 7 sind erfindungsgemäße Haspel abgebildet, die jeweils aus vier hintereinander angeordneten einrilligen Treibscheiben 1,2,11,12 gebildet sind und bei denen das auflaufende Seil 31 und das ablaufende Seil 32 jeweils in der gleichen Ebene angeordnet sind. In Fig.6 sind die beiden mittleren Treibscheiben 1,11 etwas höher als die beiden äußeren Treibscheiben 2, 12 verlagert, so daß auf- und ablaufendes Seil oben in den Haspel ein- bzw. aus diesem auslaufen kann. Dieser Haspel eignet sich insbesondere als Antriebseinheit für eine Einschienenhängebahn, denn er kann an jeder Stelle des Leerseils, wo in der Grubenstrecke gerade Platz ist, eingegliedert werden. Außerdem ist er wegen seiner schmalen Bauweise äußerst platzsparend. Der Haspel

ίο mit vier Treibscheiben 1,2,11,12 gemäß Fig. 7, bei dem die mittleren Treibscheiben 2,12 tiefer verlagert sind als die beiden äußeren Treibscheiben 1, 11, eignet sich wegen der in seinem unteren Bereich angeordneten Seilabgänge 31, 32 insbesondere als Antrieb für

•j seilgetriebene Flurfördermittel.

In F i g. 8 ist eine Bausatzeinheit 90 abgebildet, die aus zwei einrilligen, hintereinander angeordneten Treibscheiben 1,2 besteht, die zu einer Haspeleinheit mit dem Rahmenboden 9 zusammengefaßt sind. Die Treibschei-

»o be 1 ist dabei etwas höher verlagert als die Treibscheibe 2, um das auflaufende Seil 31 bzw. das ablaufende Seil 32 ohne zusätzliche Umlenkeinrichtungen an den beidsen Treibscheiben 1, 2 vorbeiführen zu können. Jede der beiden Treibscheiben 1, 2 ist mit einem hier nicht dargestellten Hydromotor ausgerüstet. Jede Bausatzeinheit stellt für sich einen erfindungsgemäßen Haspel dar. Es können aber auch, wie aus den Fig.6 und 7 entnommen werden kann, zwei Haspel mit vier hintereinander angeordneten Treibscheiben verbunden werden, wobei je nach Anordnung der Bausatzeinheiteri nebeneinander der erfindungsgemäße Haspel gemäß F i g. 6 oder gemäß F i g. 7 gebildet werden kann.

Bei Haspeln mit vier Treibscheiben 1,2; 11,12 (F ig. f und 7) lassen sich ohne Erhöhung der Vorspannung wesentlich höhere Kräfte übertragen als mit zwei odei drei Treibscheiben.

Da als Seilvorspannung (Fig.6) auf der zweiter Treibscheibe 2 die Seilvorspannkraft plus der aufge brachten Umfangskraft der ersten Treibscheibe 1 ankommen, läßt sich mit der zweiten Treibscheibe 2 da: (c/"a — 1 )-fache der ersten Treibscheibe 1 an Umfangs kraft übertragen.

Da der Haspel in beiden Richtungen ziehen soll, dar die dritte Treibscheibe 12 wieder nur die Kräfte dei zweiten 2 und die vierte Treibscheibe 11 nur die dei ersten 1 übertragen.

Rechenbeispiel
« = 225°
so μ = 0,35
S₂ = 500 kp

Treibscheibe 1
Ut = S₂ -(e/"a-l)
Ui = 500 χ 2 = 1000 kp

Treibscheibe 2

U₂ = (Ut +S2)(e/««-l)

U₂ - (1000 + 500) χ 2 = 3000 kp

Damit ist die übertragbare Umfangskraft de Haspels:

Uges.=2 xi7i
= 8000 kp

1000 + 2 χ 3000

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Haspel mit Rillentreibscheibe, insbesondere seilbetriebene Transportanlagen im Bergbau, wobei die Rillentreibscheibe geteilt ausgebildet und jeder Einzeltreibscheibe mit einer Rille ein eigener Antrieb zugeordnet ist und die Antriebe über ein Differential miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einzeltreibscheibe (1, 2; 10, 20, 30; 11, 12) mit einem Hydroantrieb verbunden ist und diese an einen gemeinsamen, geschlossenen Druckmittelkreislauf angeschlossen sind.

2. Haspel nach Anspruch 1, wobei dieser aus zwei hintereinander angeordneten einrilligen Treibscheiben besteht und der Umschlingungswinkel des Seils jeweils rd. 225° beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß jede Treibscheibe (1, 2) mit zugehörigem Hydromotor ausgerüstet ist

3. Haspel nach Anspruch 1. wobei dieser aus zwei nebeneinander angeordneten geraden und einer davor angeordneten schrägen einrilligen Treibscheibe bsteht und der Umschlingungswinkel des Seils jeweils rd. 180° beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß jede Treibscheibe (10, 20, 30) mit zugehörigem Hydromotor ausgerüstet ist

4. Haspel nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsstärke jeder der beiden Hydromotoren der gerade angeordneten Treibscheiben (10, 20) halb so groß ist wie die der schräg (30) angeordneten.

5. Haspel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus vier hintereinander angeordneten einrilligen Treibscheiben (1, 2, 11, 12) mit zugehörigen Hydromotoren besteht und der Umschlingungswinkel («i. 2. ii. 12) des Seils (31, 32) jeweils rd. 225" beträgt.

6. Haspel nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Hydroantriebe dem Verhältnis 1 : 2 : 2 :1 entspricht.

7. Haspel nach den Ansprüchen 1,5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mittleren Treibscheiben (1,

11) etwas gegenüber den äußeren Treibscheiben (2,

12) nach oben versetzt angeordnet sind und der Seilauf- und -ablauf (31,32) oben am Haspel erfolgt (F ig. 6).

8. Haspel nach den Ansprüchen 1,5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mittleren Treibscheiben (2, 12) etwas gegenüber den äußeren Treibscheiben (1, II) nach unten versetzt angeordnet sind und der Seilauf- und -ablauf (31,32) unten am Haspel erfolgt (Fig-7).

9. Haspel nach den Ansprüchen 1, 2 und 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei höhenmäßig gegeneinander versetzt angeordnete Treibscheiben (1, 2; U, 12) zu einer Bausatzeinheit (90) zusammengefaßt sind.