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Die Erfindung bezieht sich auf eine geregelte Bremseinrichtung für
Förderanlagen, insbesondere abwärts fördernde Förderbänder, mit konstanter Bremsverzögerung,
welche durch eine in ihrer Sinderungsgeschwindigkeit einstellbare Führungsgröße
bestimmt ist, die vom Einschalten der Bremsregelung ab mit einem aus der Fördergeschwindigkeit
abgeleiteten Istwert verglichen wird, und mit einer Nachregelung der Führungsgröße
entsprechend den Fördergeschwindigkeiten bei Normalbetrieb, bei der die Führungsgröße
als Istwert mit der jeweiligen Fördergeschwindigkeit als Sollwert verglichen wird.
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Bei Förderanlagen, insbesondere abwärts fördernden Bändern, muß bei
Störungen oder beim Abschalten der Antriebsmotoren das Band in möglichst kurzer
Zeit zum Stillstand kommen, da sonst das Ladegut auf diesen Bändern deren Geschwindigkeit
unzulässig steigern könnte. Die Bremsverzögerung darf jedoch nicht zu groß werden,
da sonst das Fördergut seine Haftung mit dem Band verliert und weiterrutscht. Um
diesem Punkt möglichst nahe zu kommen, ohne ihn jedoch zu erreichen, muß die Abbremsung
mit konstanter Bremsverzögerung - dt = const erfolgen, wobei sich durch Anderung
der Störgrößen die Verzögerung nicht ändern darf.
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Bekannt sind Bremseinrichtungen, die aus mehreren Bremsen bestehen,
bei denen man je nach Beladung des Bandes die Bremsen stufenweise betätigt.
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Die Abbremsung erfolgt also gesteuert. Laständerungen sowie unterschiedliche
Reibwerte und andere Störgrößen verfälschen das Ergebnis. IJnterschiedliche Anslaufzeiten
im Verhältnis 1 : 10 sind dabei möglich. Bei gesteuerten Bremsen muß man also die
Bremsverzögerung klein halten, damit der kritische Punkt des Durchrutschens nicht
erreicht wird. Außerdem nutzt der Bremsbelag bei der Stufenbremsung unterschiedlich
ab und bringt zusätzlich Schwierigkeiten in der Wartung mit sich.
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Durch die deutsche Patentschrift 961 204 ist es bekannt, zum geregelten
Abbremsen von Aufzügen mit konstanter Bremsverzögerung den Verlauf der abnehmenden
Geschwindigkeit durch eine in ihrer Anderungsgeschwindigkeit einstellbare Führungsgröße
zu bestimmen. Diese Führungsgröße wird beispielsweise entsprechend der Zeitschrift
»Neues aus der Technik«, Nr. 7/8 vom 1. 8. 1959, S. 2, durch einen Integrator mit
Hilfsverstärker gebildet. Durch die schweizerische Patentschrift 315 979 ist es
bekannt, daß der Ausgangswert der Führungsgröße bei Beginn des Abbremsvorganges
der Geschwindigkeit zu diesem Zeitpunkt entspricht. Eine Nachregelung der Führungsgröße
auf den Istwert ist aus der bereits genannten Druckschrift »Neues aus der Technik«
bekannt.
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Verwendet man diese Regeleinrichtung zur Regelung einer mechanischen
Bremse, so ergeben sich Schwierigkeiten durch den Leerhub, den die Bremsbetätigungsvorrichtung
durchlaufen muß, ehe die Bremse wirksam wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
diese Schwierigkeiten zu beseitigen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Führungsgröße
beim Einschalten der Bremsregelung einen Vorlauf erhält, so daß das Stellglied des
Regelkreises für die Bremseinrichtung sofort beim Einschalten der Bremsregelung
ausgesteuert
wird. Hierdurch wird der Leerhub der Bremseinrichtung schnell durchlaufen.
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Um zu verhindern, daß der Vorlauf der Führungsgröße noch nach dem
Bremseinsatz wirksam ist, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß der Führungsgröße
ein der Änderungsgeschwindigkeit des Istwertes proportionaler Wert entgegengeschaltet
ist. Bei richtiger Justierung wird hierdurch nach dem Bremseinsatz der Vorlauf der
Führungsgröße kompensiert.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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F i g. 1 zeigt ein Schaltschema; Fig. 2 dient zur Erläuterung der
Funktion des Gegenstandes der Erfindung.
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Die Bremsbacke 33 einer Bremse wird durch einen Hydraulikzylinder
12 in Verbindung mit einem Bremsgewicht 11 betätigt. Mehrere Bremszylinder für mehrere
Bremsbacken oder Bremsen werden hydraulisch parallel geschaltet und über ein Stellglied
13, im Ausführungsbeispiel ein elektrohydraulisches Übertragungsglied, betätigt.
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Die Messung der Geschwindigkeit erfolgt über einen Gleichstrom-Tachogenerator
16, dessen Gleichspannung als Istwert mit einem veränderlichen Sollwert, also einer
Führungsgröße, verglichen wird. Der zeitlichen Änderung des Sollwertes wird bei
konstanter Verzögerung die Funktion einer Geraden gegeben.
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Die Abweichung der Tachospannung vom Sollwert wird über einen entsprechenden
Regelverstärker 25 dem elektrohydraulischen Übertragungsglied 13 zugeführt, welches
in den äußeren Regelkreis 1 eingreift.
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Während des Förderbetriebes wird der Hydraulikzylinder 12 über das
elektrohydraulische tJbertragungsglied 13 und das Magnetventil 14 mit Drucköl der
Pumpe 34 aus dem Behälter 35 beaufschlagt, und die Bremsbacke 33 ist gelüftet. Das
Magnetventil 14 hat angezogen, und das elektrohydraulische Übertragungsglied 13
wird über die Spannung 15 so ausgelenkt, daß das Drucköl freien Durchgang zum Hydraulikzylinder
12 hat. Um von jeder beliebigen Bandgeschwindigkeit, die z. B. während eines Anfahrvorganges
vorliegen kann, eine gleichmäßige verzögerte Bremsung zu ermöglichen, darf die Einleitung
des Bremsvorganges nicht von einer festen Sollwertgröße aus erfolgen. Beim Beginn
des Bremsens muß der Sollwert daher möglichst gleich dem Istwert der jeweils vorhandenen
Förderbandgeschwindigkeit sein. Diese Funktion wird durch einen internen Regelkreis
II, der aus den Widerständen 18, 19 und 30, dem Kondensator31, der Spannungsquelle
29, dem Umschalter 23 und dem Integrator 21 besteht, wie folgt gewährleistet: :
Der Gleichstrom-Tachogenerator 16 gibt eine der Drehzahl proportionale Gleichspannung
17 ab, die über Widerstände 18 und 19 mit der Ausgangsspannung 20 des Integrators
21 verglichen wird. Eine Differenz22 der beiden Spannungen bei gleichen Widerständen
18 und 19 wird über den Kontakt 23 auf den Eingang des Integrators 21 gegeben, der
somit versucht, die Spannung 22 auf Null zu regeln. In diesem Fall ist die Spannungl7
der Sollwert und die Spannung 20 der Istwert des internen Regelkreises II.
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Soll der Bremsvorgang eingeleitet werden, so werden die Kontakte
23 und 24 umgeschaltet, und damit tritt der äußere Regelkreis 1 in Funktion, der
aus Verstärker 25, dem elektrohydraulischen tZbertragungsglied
13
als Regler und dem Zylinder 12 samt Gewichten 11 und Bremsen 10 als Regelstrecke
besteht. Über I Kontakt 23 wird der Integrator 21 an die konstante Spannung der
Spannungsquelle 29 gelegt, die so gerichtet ist, daß die Ausgangsspannung 20 des
Integrators 21 abgebaut wird. Die Integrationszeit wird mit dem Widerstand 30 eingestellt
und außerdem durch den Kondensator 31 bestimmt.
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Jetzt wirkt die Spannung 20 als Sollwert, der mit dem Istwert 17
über die Widerstände 26 und 27 verglichen wird. Die Regel abweichung wird als Spannung
28 auf den Eingang des Verstärkers 25 gegeben, der entsprechend der Regelabweichung
das elektrohydraulische Übertragungsglied 13 aussteuert.
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Dieses beaufschlagt den Hydraulikzylinder 12 so mit Öl, daß die Abbremsung
so erfolgt, wie sie über den Integrator 21 als Sollwert vorgegeben wird.
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Sind die Widerstände 18 und 19 sowie die Widerstände 26 und 27 gleich
groß, so ist die Spannung 281 gleich Null, und das elektrohydraulische lDbertragungsglied
13 steht auch auf Null. Um beim Einleiten des Bremsvorganges jedoch das elektrohydraulische
Übertragungsglied 13 sofort mit dem Befehl »Bremse schließen« zu beaufschlagen und
damit den Leerhub der Bremsbacken 33 von der voll gelüfteten Stellung bis zum Anlegen
an das abzubremsende Teil 10 schnell zu durchlaufen, kann man Widerstand 19 so verstimmen,
daß die Regel abweichung 28 beim Befehl »Bremsen« das elektrohydraulische tSbertragungsglied
13 sofort aussteuert, ohne erst das Kommando über den Spannungsabbau des Integrators
21 zu erhalten. Mit Widerstand 19 wird dem Integrator 21 also ein bestimmter Vorlauf
gegeben. Da jedoch diese Aussteuerung des elektrohydraulischen Übertragungsgliedes
13 um ein Vielfaches größer ist, als diese später für die Regelung gewünscht wird,
würde die Bremsung mit vollem Bremsmoment so lange andauern, bis der Vorlauf, der
über Widerstand 19 vorgegeben wurde, eingeholt ist (s. I Kurve a der F i g. 2, vom
Zeitpunkt tj [Bremsbeginn] an). Der mit c bezeichnet unerwünscht schnelle Bremsvorgang
(maximaler Bremsmoment) entspricht dem erwähnten Vorlauf des Sollwertes. Erst von
dem Punkt vt der Kurve a an würde die Bremsung so erfolgen, wie es vom Integrator
21 als Sollwert vorgegeben wird, d. h. mit konstanter Bremsverzögerung. Um diesen
Vorlauf beim Beginn des Abbremsens, d. h. beim Aufsetzen der Bremsbacke 33 und somit
beim Anwachsen der Bremsverzögerung auf den gewünschten Wert abzubauen, wird über
den Kondensator 32 die Sinderung der Istwertspannung 17 übertragen. Bei entsprechender
Dimensionierung kann man die Vorlauf spannung, die am Verstärker 25 ansteht, über
den Kondensator 32 kompensieren, sobald die Bremsverzögerung einsetzt, die bei Erreichung
ihres Sollwertes konstant bleibt. Die Spannungsabnahme der Spannung 17 ist dann
ebenfalls konstant. I Kurve b der Fig. 2 zeigt den nunmehr eintretenden, erstrebten
Verlauf der abnehmenden Geschwindigkeit. Eine un-
ter Umständen im äußeren Regelkreis
I während des geregelten Abbremsens auftretende Schwingungsneigung kann dadurch
unterdrückt werden, daß die vom Gleichstrom-Tachogenerator 16 abgegebene Spannung
17 mittels eines hier nicht dargestellten Transformators differenziert und dieser
Wert mit in den Verstärker 25 eingegeben ist. Die Höhe der differenzierten Spannung
kann mit einem Vorwiderstand einstellbar gemacht werden.
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Der Gleichstrom-Tachogenerator 16 wird vorteilhaft an die gleiche
Welle, an der normalerweise auch der Antriebsmotor des Förderbandes sitzt, angekuppelt,
auf der auch das abzubremsende Teil 10 aufgesetzt ist. Dadurch werden eventuelle
elastische Längenänderungen des Bandes vermieden, die sonst Störungen im äußeren
Regelkreis I hervorrufen können.
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Die Einrichtung für eine geregelte Abbremsung kann nicht nur mit
hydraulisch betätigten Bremsen verwirklicht werden. Werden andere Stellgeräte, z.
B. speziell ausgelegte elektrische Motoren, zur Betätigung der Bremsbacken gewählt,
so werden naturgemäß die vorgeschalteten Stellglieder einschließlich des Verstärkers
anders ausgelegt, das Regelverfahren bleibt jedoch bestehen.