DE3545314C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Getriebe für Förder-, Gewinnungs- oder Brechanlagen, insbesondere des untertägigen Grubenbetriebs, gemäß den Merkmalen im Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Getriebe zählt z. B. durch den Sonderdruck aus der Zeitschrift "Glückauf", Jahrgang 117 (1981) Nr. 7, Seiten 386/88, Bild 5 zum Stand der Technik. Hierbei ist der abtriebsseitigen Umlaufstirnradstufe eine weitere Umlaufstirnradstufe vorgeschaltet, die ihrerseits wieder über zwei Stirnradstufen mit der Antriebsmaschine verbunden ist. Die Antriebsmaschine besteht aus einem Elektro­ motor, wohingegen die der Abtriebsstufe vorgelagerte Umlauf­ stirnradstufe über ihr Sonnenrad an einer Hydropumpe abge­ stützt ist.

Der hydraulische Antrieb bildet bei dieser bekannten Bauart ein Bestandteil der drehmomentenabhängigen Überlast­ sicherung. Tritt beispielsweise am Abtrieb eine unzulässige Erhöhung des Drehmoments auf, so wirkt sich diese Erhöhung zugleich in einer Erhöhung des Drucks in der Versorgungs­ leitung für den Hydromotor aus. Diese Druckerhöhung wird nun als Impuls dazu genutzt, die weitere Zufuhr von Druckfluid zum Hydromotor zu unterbrechen und gleichzeitig auch den Elektromotor abzuschalten. Das Getriebe steht still und Beschädigungen, insbesondere an den Zahnrädern, sollen vermieden werden.

Ein Mangel des bekannten Getriebes besteht jedoch darin, daß sich schlagartig auftretende, unzulässig hohe Beanspruchungen auf der Abtriebsseite nach wie vor in nachteiliger Weise auf das Getriebe auswirken. Es ist nämlich in diesen Fällen nicht möglich, das Getriebe schnell genug stillzusetzen, weil der Initiator der Überlastsicherung in einem relativ großen Abstand, und zwar unter Eingliederung nahezu des gesamten Getriebezugs, vom Abtrieb angeordnet ist. Gelingt es aber nicht, das Getriebe momentan zum Stillstand zu bringen, besteht die Gefahr, daß die Zahnräder zumindest beschädigt, wenn nicht sogar zerstört werden.

Ein weiterer Nachteil wird darin gesehen, daß der vergleichsweise hohe getriebetechnische Aufwand zwischen Antriebsmaschine und Abtriebsmaschine zu einem relativ breiten Getriebegehäuse führt. Ein solches Getriebegehäuse verengt aber beim Einsatz in einem Hobel- oder Fördererantrieb im Übergangsbereich Streb-Strecke den dort ohnehin sehr knapp bemessenen Raum noch mehr, so daß den hohen untertägigen Sicherheitsanforderungen nicht in dem notwendigen Umfang Rechnung getragen werden kann.

Aber nicht nur allein die Breite des Getriebegehäuses, sondern darüberhinaus auch der zusätzliche Aufwand bezüglich des Hydromotors führt zu einem erheblichen weiteren Raumbedarf mit der Folge, daß das Verwendungsspektrum eines derartigen Getriebes zwangsläufig beschränkt ist, weil es unter Beachtung der Sicherheitsbestimmungen nicht überall im untertägigen Grubenbetrieb eingesetzt werden kann.

Aus der DE-OS 33 23 250 ist eine Überlastsicherung in Form einer als Bremse arbeitenden Überlastkupplung bekannt. Sie umfaßt einen im Getriebegehäuse frei drehbar gelagerten Umlaufteil und einen in den Umlaufteil koaxial integrierten Gegenkupplungsteil. Zwischen dem Umlaufteil und dem Gegen­ kupplungsteil befindet sich ein Lamellenpaket, dessen Lamel­ len teils mit dem Umlaufteil, teils mit dem Gegenkupplungs­ teil drehschlüssig, jedoch axial verschieblich verbunden sind.

Der Umlaufteil ist nach Art einer Bremstrommel ausgebildet. Er weist eine Außenverzahnung auf, über die er mit dem im Betrieb stillstehenden Hohlrad getrieblich gekoppelt ist. Diese Kopplung erfolgt über ein außenverzahntes Zwischenrad, welches einerseits mit der Außenverzahnung des Hohlrads und andererseits mit der Außenzahnung des Umlaufteils kämmt. Der Umlaufteil ist in Lagern im Getriebegehäuse gela­ gert. Der Gegenkupplungsteil sitzt auf einem Wellenzapfen, der in Lagern gelagert ist und einen Flansch trägt. Der Flansch weist am Umfang eine Ausnehmung mit einer radialen Anschlagfläche auf. Zwischen der Anschlagfläche und einem Meßglied ist ein Druckbolzen vorgesehen. Folglich stützt sich bei geschlossener Überlastkupplung der Gegenkupplungs­ teil über den Druckbolzen am Meßglied ab und das Hohlrad ist gegen Drehung gehalten.

Die Überlastsicherung ist somit nicht in den Getriebezug zwischen der Antriebsmaschine und der Abtriebsstufe einge­ gliedert, sondern radial neben der Abtriebsstufe.

Aufgrund dieser Anordnung muß das Hohlrad drehfähig gelagert werden. Das bedeutet entsprechende Lagerungen zwischen dem Planetenträger und dem Hohlrad. Der konstruktive und ferti­ gungstechnische Aufwand ist hierdurch hoch. Auch wird durch die Eingliederung der Lager zwischen den Planetenträger und das Hohlrad die radiale Erstreckung des Getriebes in der Ebene der Abtriebsstufe erheblich vergrößert.

Ein zusätzlicher Aufwand ergibt sich ferner dadurch, daß das Hohlrad am äußeren Umfang mit einer Verzahnung versehen sein muß, welche eine Drehmomentübertragung zwischen der Abtriebsstufe und der Überlastsicherung gewährleistet.

Außerdem wird noch zwischen der Überlastsicherung und der Abtriebsstufe ein Zwischenrad vorgesehen. Ein solches Zwi­ schenrad erfordert dann seinerseits eine entsprechende Lage­ rung mit dem damit verbundenen Platzbedarf.

Von ganz erheblichem Nachteil ist an der bekannten Bauart, daß im Falle eines plötzlichen Stillstandes der Arbeitsmaschi­ ne, z.B. eines im untertägigen Bergbau eingesetzten Kohlen­ hobels, nicht nur das Hohlrad, sondern auch die mit diesem während des Normalbetriebs stillstehenden Hohlrad getrieblich gekoppelten drehfähigen Teile der Überlastsicherung beschleu­ nigt werden müssen. Eine derartige Beschleunigung stillste­ hender Massen wird außerdem schlagartig bewirkt. Dieser Umstand erfordert demzufolge eine entsprechend kräftige Dimensionierung aller in der Überlastsicherung zusammenwir­ kenden Teile sowie der Lager für die drehfähigen Teile. Hierdurch wird sowohl der konstruktive als auch der ferti­ gungstechnische Aufwand noch weiter erhöht.

In diesem Zusammenhang ist insbesondere zu berücksichtigen, daß der plötzliche Stillstand der Arbeitsmaschine und das damit einhergehende schlagartige Beschleunigen des Hohlrads und der damit verbundenen drehfähigen Teile der Überlastsi­ cherung gerade bei einem hobelnden Gewinnungsgerät im unter­ tätigen Grubenbetrieb pro Arbeitsschicht häufig vorkommen kann und dementsprechende Ausbildungen der vorerwähnten Teile verlangt.

Schließlich ist noch zu berücksichtigen, daß zwischen der mit der Ausgangswelle verbundenen Arbeitsmaschine und dem Meßglied eine Vielzahl von ineinandergreifenden, zumindest teilweise drehfähig gelagerten Bauteilen vorgesehen sind. Die hierdurch bedingte Elastizität des Getriebes ruft somit zwangsläufig eine unerwünschte Verzögerung des Trennvorgangs zwischen der Antriebsmaschine und der Arbeitsmaschine hervor. Aufgrund dieser unvermeidlichen zeitlichen Verzögerung des Trennvorgangs sind die zwischen der Arbeitsmaschine und dem Meßglied eingegliederten Bauteile außerordentlich hohen Beanspruchungen ausgesetzt, die folglich vergleichsweise leicht mindestens zu einer Beschädigung dieser Bauteile führen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebene Getriebe so zu verbessern, daß es insbesondere in der Zuordnung zu Förder-, Gewinnungs- oder Brechanlagen des untertägigen Grubenbetriebs geringvolumiger baut und auch bei einer schlagartig auftretenden Überlast nicht beschädigt oder zerstört wird.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

Die Besonderheit der Erfindung besteht darin, daß es nunmehr möglich ist, den Kraftfluß im Getriebe unmittelbar in der Nähe der Kraftübergangsstelle von der Arbeitsmaschine auf das Getriebe unterbrechen zu können. Es wird dafür Sorge getragen, daß bei einer unzulässigen Überbeanspruchung, insbesondere aber bei einer stoßartig auftretenden Überlast, das Sonnenrad der Abtriebsstufe aus dem Kraftfluß herausgenommen wird. Folglich werden durch von der Arbeitsmaschine direkt oder durch andere Kuppel- oder Anschlußelemente ins Getriebe gelangende Höchst- oder Blockiermomente auf dem kürzesten Weg im Kräftezug Umlaufräderträger - Hohlrad - Umlaufräder - Sonnenrad unterbrochen. Sie können damit nicht weiter in das Getriebe gelangen. Da also schon in der Abtriebsstufe der Drehmomentenfluß unterbrochen wird, kann die Antriebsstufe kein Drehmoment mehr übertragen und läuft frei um.

Wird in diesem Zusammenhang über die Drehmomentenmeßeinrichtung ein zu hohes Drehmoment an dem sich im Getriebegehäuse abstützenden Hohlrad festgestellt, so wird aufgrund eines vorbestimmten Maximaldrehmoments, welches z. B. analog einer zulässigen maximalen Kettenzugkraft ist, von der Drehmomentenmeßeinrichtung ausgehend ein Impuls erzeugt, durch den die Schaltkupplung gesteuert und der Kraftfluß zwischen der Antriebsmaschine und der Abtriebsstufe unterbrochen wird.

Durch die unmittelbare Zuordnung der Umlaufstirnradstufe über den Umlaufräderträger zum Abtrieb sowie der Integration des Hohlrads in das Gehäuse wird der weitere Vorteil erzielt, daß das gesamte Getriebegehäuse, insbesondere bei Verwendung einer Stirnradeingangsstufe, sehr schmal baut und dadurch für einen Hobel- oder Fördererantrieb besonders geeignet ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Grundgedankens wird in den Merkmalen des Anspruchs 2 gesehen. Aufgrund der Abstützung des Umlaufräderträgers auf beiden Seiten des Sonnenrads werden die Umlaufräder nicht mehr einseitig belastet. Die Gefahr von Zahnradbrüchen ist damit erheblich gemindert. Die Gebrauchsdauer des Getriebes wird heraufgesetzt.

Die Merkmale des Anspruchs 3 gestatten es, die Eingangsstufe unmittelbar eng an die Abtriebsstufe heranzuverlagern. Auch diese Maßnahme trägt dazu bei, daß die Breite des Getriebes noch mehr verringert werden kann. Es ist daher für den Einsatz in untertägigen Betriebspunkten, vorzugsweise im Bereich des Streb-Strecken-Übergangs, als Bestandteil eines Hobel- und/oder Fördererantriebs besonders geeignet. Auch bei in den Strecken angeordneten stationären oder verlagerbaren Brechern zeigen sich die vorteilhaften Eigenschaften der Erfindung. Das Getriebe kann sehr eng an den Maschinenrahmen gebaut werden, so daß auch die Befestigungen zwischen dem Gehäuse und dem Maschinenrahmen günstiger gestaltet werden können. Die nicht zu vermeidenden Schwingungen können sich auf diese Weise nicht mehr in dem Umfang schädlich auf das Getriebe auswirken, wie es bei einigen Bauarten des Standes der Technik der Fall ist.

Die Merkmale des Anspruchs 4 geben eine bevorzugte Ausführungsform der Kopplung der Drehmomentenmeßeinrichtung mit der Schaltkupplung wieder. Das Steuergerät stellt hierbei eine Auswerteeinheit dar, welche die von der eigensicher ausgeführten Drehmomentenmeßeinrichtung übermittelten Ist-Daten mit vorgegebenen Sollwerten vergleicht und bei Überschreiten der Sollwerte dann dafür Sorge trägt, daß das Sperrorgan als Drei-Wege-Organ einerseits zur Druck-Hauptleitung schließt, andererseits jedoch öffnet, um das Druckfluid aus der Schaltkupplung entweichen zu lassen. Der an der Schaltkupplung anstehende Druck des hydraulischen Druckfluids wird beseitigt, so daß die Schaltkupplung öffnet und das Sonnenrad der Abtriebsstufe von der Getriebeeingangsstufe trennt.

Die Drehmomentenmeßeinrichtung kann aber auch über ein Relais z. B. eine Elektromagnetkupplung betätigen.

Die Zuordnung eines Druckreduzierventils zu dem Sperrorgan gemäß den Merkmalen des Anspruchs 5 erweist sich dann als empfehlenswert, wenn das Druckfluid für die Schaltkupplung der Strebhydraulik entnommen wird.

Bei Verwendung der Merkmale des Anspruchs 6 ist sichergestellt, daß bei einem unzulässig hohen Abtriebsmoment nicht nur der Drehmomentenfluß zwischen der Antriebsmaschine und der Abtriebsstufe unterbrochen, sondern daß gleichzeitig auch die Antriebsmaschine stillgesetzt und eine Bremse zwischen der Antriebsmaschine bzw. der der Antriebsmaschine nachgeschalteten Kupplung und der Getriebeeingangsstufe eingelegt wird, welche ihrerseits dann sofort die Getriebeeingangsstufe stillsetzt. Auch hierdurch wird die Sicherheit gegen Beschädigungen des Getriebes bei schlagartigen Überbeanspruchungen weiter erhöht. Um ein schnelles Wiedereinschalten der Kupplung zu ermöglichen, ist es zweckmäßig, die in Umlauf befindlichen Massen zu bremsen.

Eine Lamellenkupplung als Schaltkupplung gemäß Anspruch 7 hat den Vorteil, daß sie bei Beaufschlagung mit Druckfluid getriebefähig ist und bei Ausfall des Druckfluids sofort öffnet, so daß dann der Drehmomentenfluß von der Antriebsmaschine zum Abtrieb unterbrochen ist.

Wird das erfindungsgemäße Getriebe an beiden Enden einer Förder- und Hobelanlage eingesetzt, so kann es sinnvoll sein, daß an beiden Enden Steuergeräte vorhanden sind, von denen aus sowohl die im unmittelbar benachbarten Getriebe angeordnete Schaltkupplung als auch die Schaltkupplung des am anderen Ende der Hobelanlage angeordneten Getriebes sowie die Antriebs- und Bremseinrichtungen beeinflußt werden.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine im untertägigen Grubenbetrieb eingesetzte Hobelanlage und

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab ein an einem Ende der Hobelanlage angeordnetes Getriebe.

Mit 1 ist in der Fig. 1 eine Hobelanlage zum Hereingewinnen von insbesondere flözartig anstehenden Mineralien bezeichnet. Die Hobelanlage 1 umfaßt einen durch eine Kette 2 angetriebenen Hobel 3 sowie endseitig der Hobelanlage 1 an den nicht näher dargestellten Maschinenrahmen befestigte Antriebe 4. Die Hobelkette 2 ist dort über separat gelagerte Kettenräder 5 in Anschlußkästen 6 geführt.

Die Kettenräder 5 werden von Elektromotoren 7 aus über dazwischengeschaltete Getriebe 8 beaufschlagt. Zwischen den Elektromotoren 7 und den Getrieben 8 befinden sich Kupplungen 9 sowie Bremsen 10, die in nachstehend noch näher erläuterter Weise beeinflußbar sind.

Wie die Fig. 2 näher zu erkennen gibt, setzt sich jedes der Getriebe 8 aus einer mit dem Elektromotor 7 verbundenen Stirnradeingangsstufe 11, einer mit dem Kettenrad 5 kuppelbaren Abtriebsstufe 12 sowie einer zwischen die Eingangsstufe 11 und die Abtriebsstufe 12 eingegliederten, hydraulisch beaufschlagbaren Lamellenkupplung 13 zusammen.

Die Abtriebsstufe 12 ist als Umlaufstirnradstufe (Planetenstirnradstufe) ausgebildet, wobei der Träger 14 für die sich zwischen dem zentralen Sonnenrad 15 und dem umfangsseitigen Hohlrad 16 abwälzenden Umlaufräder 17 auf beiden Seiten des Sonnenrads 15 in entsprechend gestalteten Wälzlagern 18 im Gehäuse 19 abgestützt ist. Der Umlaufräderträger 14 kann dabei einen Hohlwellenabschnitt 20 aufweisen, der mit der Antriebswelle 21 für das Kettenrad 5 über eine Steckverbindung kuppelbar ist.

Das Sonnenrad 15 befindet sich an einem Ende einer sich durch die Getriebeeingangsstufe 11 erstreckenden Welle 22. Am anderen Ende der Welle 22 ist ein Teil 23 der Lamellenkupplung 13 angeordnet, während der andere Teil 24 stirnseitig einer die Welle 22 umgebenden Hohlwelle 25 vorgesehen ist, die Bestandteil der Getriebeeingangsstufe 11 bildet.

Das Hohlrad 16 der Abtriebsstufe 12 ist am Getriebegehäuse 19 über eine Drehmomentenmeßeinrichtung 26 abgestützt. Von der Drehmomentenmeßeinrichtung 26 führt eine Steuerleitung 27 zu einem Steuergerät 28 als Auswerteeinheit im Sinne eines Ist/Soll-Vergleichs des jeweils momentan vorhandenen Drehmoments mit einem vorab einstellbaren maximalen Drehmoment.

In die Druckleitung 29 zur Lamellenkupplung 13 ist ein Absperrventil 30 eingegliedert, das über eine Steuerleitung 31 von dem Steuergerät 28 aus beeinflußbar ist. Vor dem Sperrorgan 30 ist in die Druckleitung 29 ein Druckreduzierventil 32 eingegliedert, um den hohen Druck in der Strebhydraulik auf das erforderliche niedrigere Druckniveau zu mindern (siehe auch Fig. 1).

Ferner ist aus den Fig. 1 und 2 zu erkennen, daß sowohl die Elektromotoren 7 als auch die zwischen den Elektromotoren 7 und den Getrieben 8 angeordneten Bremsen 10 über Steuerleitungen 33 mit den Steuergeräten 28 verbunden sind. Ferner sind die Steuergeräte 28 an jedem Ende der Hobelanlage 1 miteinander über eine Steuerleitung 34 verbunden.

Wird während des Betriebs der Hobelanlage 1 von einem der Steuergeräte 28 festgestellt, daß das eingestellte maximale Drehmoment überschritten wird, so veranlaßt dieses Steuergerät 28, daß die Sperrorgane 30 geschlossen werden und damit die Zufuhr von Druckfluid zu den Lamellenkupplungen 13 unterbrochen wird. Die Lamellenkupplungen 13 öffnen. Gleichzeitig werden die Elektromotoren 7 abgeschaltet und die Bremsen 10 fallen ein, so daß auch bei schlagartigen Überbeanspruchungen jeglicher Drehmomentenfluß von den Antriebsmaschinen 7 zu den Kettenrädern 5 bzw. von den Kettenrädern 5 in die Getriebe 8 unmittelbar an den Sonnenrädern 15 der Abtriebsstufen 12 unterbrochen werden und somit keine negativen Auswirkungen auf die Zahnräder der Getriebe 8 hat.

In der Fig. 2 ist in strichpunktierter Linienführung noch angedeutet, daß die Antriebsmaschinen 7 auch stirnseitig der Getriebe 8 angeflanscht werden können. Darüberhinaus ist es denkbar, daß sowohl stirnseitig als auch seitlich der Getriebe 8 Antriebsmaschinen 7 vorgesehen sind.

Claims (7)

1. Getriebe für Förder-, Gewinnungs- oder Brechanlagen, insbesondere des untertägigen Grubenbetriebs, das wenigstens eine Umlaufstirnradstufe als Abtriebsstufe und eine mit der Antriebsmaschine verbundene Zahnradeingangsstufe aufweist, wobei der Träger für die Umlaufräder der Abtriebsstufe wenigstens mittelbar mit der Arbeitsmaschine verbunden und in den Getriebezug zwischen der Antriebsmaschine und der Abtriebsstufe eine drehmomentabhängige Überlastsicherung eingegliedert ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

• a) das Hohlrad (16) der Abtriebsstufe (12) ist über eine Drehmomentenmeßeinrichtung (26) am Getriebegehäuse (19) abgestützt;
• b) zwischen das Sonnenrad (15) der Abtriebsstufe (12) und die Getriebeeingangsstufe (11) ist eine mit der Drehmomentenmeßeinrichtung (26) gekoppelte, durch ein Druckfluid beaufschlagbare Schaltkupplung (13) eingegliedert.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (14) für die Umlaufräder (17) der Abtriebsstufe (12) auf beiden Seiten des Sonnenrads (15) im Getriebegehäuse (19) gelagert ist.

3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeeingangsstufe (11) mit einer Hohlwelle (25) eine mit dem Sonnenrad (15) verbundene Welle (22) umgreift und die Schaltkupplung (13) zwischen dem dem Sonnenrad (15) abgewandten Ende der Welle (22) und der Hohlwelle (25) vorgesehen ist.

4. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentenmeßeinrichtung (26) und die Schaltkupplung (13) über ein Steuergerät (28) sowie ein von dem Steuergerät (28) beeinflußbares, in die Druckleitung (29) zur Schaltkupplung (13) eingegliedertes Sperrorgan (30) miteinander gekoppelt sind.

5. Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Druckleitung (29) vor dem Sperrorgan (30) ein Druckreduzierventil (32) eingegliedert ist.

6. Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (28) sowohl mit der Antriebsmaschine (7) als auch mit einer zwischen der Antriebsmaschine (7) und der Getriebeeingangsstufe (11) angeordneten Bremse (10) verbunden ist.

7. Getriebe nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkupplung (13) durch eine Lamellenkupplung gebildet wird.