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Wagenvorzieher für Förderwagen Die Erfindung betrifft einen Wagenvorzieher
für Förderwagen mit zwei oder mehreren gegenläufig hin-und herbewegten, über Kolben
und Kolbenstangen hydraulisch betätigten Mitnehmern.
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Der Nachteil der bekannten Vorzieher dieser Art besteht darin, daß
wegen der verschiedenen Abstände der Wagenachsen, gegen die der Mitnehmer bei seiner
Hubbewegung anschlägt, um die Mitnahme des Wagens zu bewirken, und der verschiedenen
Größe der Hubbewegung eine gleichmäßige Vorwärtsbewegung der Förderwagen nicht zu
erzielen ist. Der jeweils getriebene Mitnehmer trifft auf die Wagenachse, deren
Geschwindigkeit sich bereits verringert hat, nachdem der sich gerade zurück bewegende
Mitnehmer außer Eingriff gekommen ist. Der zunächst leer vorwärts laufende Mitnehmer
wird demzufolge nach Eingriff mit der Achse schlagartig abgebremst. Aufgabe der
Erfindung ist es, diesen Schlag zu dämpfen, um gefahrlos mit höheren Leistungen,
Wagengewichten und Geschwindigkeiten arbeiten zu können.
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Bekannt ist bereits eine Aufschiebevorrichtung für Förderwagen, die
im wesentlichen aus einem Druckluftarbeitszylinder besteht, an dessen Kolbenstange
gelenkig ein Stößel befestigt ist, und bei der die Druckluft nicht direkt auf den
Arbeitskolben, sondern auf eine Arbeitsflüssigkeit wirkt, und bei der außerdem eine
Dämpfungsvorrichtung, z. B. ein Drosselventil, derart angebracht ist, daß der von
der unter Druck gestellten Flüssigkeit beaufschlagte Kolben sich mit einer von der
Belastung des Stößels unabhängigen Geschwindigkeit bewegt.
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Ferner ist ein hydraulischer Förderwagenvorschieber zum Beschleunigen
eines in Bewegung befindlichen Förderwagens mit die Vorschubkraft erzeugendem Arbeitskolben,
insbesondere für Untertagebetriebe, mit zwei nebeneinander angeordneten Zylindern,
deren Kolben zum abwechselnden Vorschieben gegenläufig arbeiten, bekannt, bei dem
auf dem Vorschubhub zwei verschieden große Kolbenflächen nacheinander zur Wirkung
kommen, wobei die kleinere Fläche dem ersten, bis zum Erreichen des Wagens mit der
hohen Einholgeschwindigkeit zu durchlaufenden Hubteil und die größere Fläche dem
anschließenden Hubteil zugeordnet ist, der bei gesteigerter Kolbenkraft eine im
Vergleich zur Einholgeschwindigkeit verminderte Geschwindigkeit hat. Dabei sind
ein Arbeitszylinder für den großen Kolben und ein Hilfszylinder für den kleineren
Anlaufkolben gleichsinnig an eine gemeinsame Steuerdruckleitung unter Einschaltung
eines Ventils angeschlossen, das den Zutritt der Druckflüssigkeit zum Arbeitszylinder
erst nach Einholung des Förderwagens freigibt. Als Ventil soll ein Doppelrückschlagventil
mit zwei in entgegengesetzten Richtungen öffnenden Ventilkörpern dienen. Bei den
in den Druckleitungen dieser Vorrichtung angeordneten Ventilen handelt es sich nicht
um hydraulische Speicher. Bei einem Rückschlagventil werden alle Teile von der Flüssigkeit
umströmt, und eine Volumenänderung tritt nicht ein. Somit ist die Voraussetzung
für eine Speicherwirkung nicht gegeben.
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Bei einem Wagenvorzieher für Förderwagen mit zwei oder mehreren gegenläufig
hin- und herbewegten, über Kolben und Kolbenstangen hydraulisch betätigten Mitnehmern,
deren antreibende Kolben unmittelbar nach ihrer Richtungsumkehr mit befristet vergrößerter
Kolbengeschwindigkeit zum Zwecke der Einholung des angetriebenen Wagens laufen und
bei gesteigerter Kolbenkraft eine im Vergleich zur Einholgeschwindigkeit befristet
verminderte Geschwindigkeit annehmen, sind gemäß der vorliegenden Erfindung in der
Leitung zwischen der die Druckflüssigkeit liefernden Pumpe und den Arbeitszylindern
ein oder mehrere hydraulische Speicher angeordnet, deren Volumen so groß gestaltet
ist, daß die durch ihn bzw. sie bewirkte Geschwindigkeitserhöhung des Mitnehmers
beendet ist, wenn dieser die Achse eingeholt hat.
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Durch die Erfindung wird erreicht, daß der Stoß beim Auftreffen des
Mitnehmers auf die vorzutreibende Achse des Förderwagens bei geringerem Druckanstieg
stattfindet, da durch den plötzlichen Druckanstieg
zunächst der
Speicherraum bei gleichzeitiger und allmählicher Zunahme der Beschleunigungskraft
gefüllt wird, ehe die völlige Vortriebsenergie auf den Wagen wirkt. Die Geschwindigkeit
des Mitnehmers zu Beginn des Vorhubes während des Leerweges, der durch die Klinkenbewegung
erzwungen wird und währenddessen der Mitnehmer der Achse des Förderwagens nacheilt,
wird durch die Speicherfüllung erhöht, so daß der Mitnehmer die Achse nach kürzerer
Zeit erreicht und demzufolge auch die Geschwindigkeit des Förderwagens noch nicht
so weit abgesunken ist, wie dies bisher der Fall war. Der Leerweg während des Vorschubhubes
wird also verkürzt und damit der Eingriffsweg während des Vorhubes vergrößert. Außerdem
wird die Schlagwirkung beim Auftreffen des Mitnehmers auf die Achse verringert.
Dadurch, daß das Volumen des Speichers so groß gewählt wird, daß die durch ihn bewirkte
Geschwindigkeitserhöhung des Mitnehmers beendet ist, wenn dieser die Achse eingeholt
hat, hat der Mitnehmer im Augenblick des Auftreffens auf die Achse die Normalgeschwindigkeit,
die allein durch die Pumpenförderung bestimmt ist.
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Der oder die Speicher können an beliebiger Stelle der Druckleitung
zwischen Pumpe und dem Umsteuerorgan angeordnet werden. Besonders vorteilhaft ist
es, je einen Speicher zwischen dem Umsteuerorgan und dem den Vortrieb bewirkenden
Zylinderraum eines jeden Zylinders anzuordnen.
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Die Unterteilung des Speicherraumes gibt weiterhin die Möglichkeit,
bei Verwendung von in an sich bekannter Weise in Längsrichtung versetzten Vorschubzylindern
den Gesamthub in zwei hintereinander wirksam werdende Abschnitte mit praktisch stoßfreier
Übergabe zwischen diesen Hubabschnitten zu teilen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Abb. 1 die Draufsicht auf einen Wagenvorzieher, Abb.2 eine Ansicht des
zu dem Wagenvorzieher gemäß Abb. 1 gehörigen Antriebes, Abb.3 ein Weg-Geschwindigkeits-Diagramm
des Mitnehmers und des Förderwagens zu Beginn des Vorschubes und Abb. 4 die Draufsicht
auf eine Wagenvorzieher mit in Längsrichtung versetzten Vorschubzylindern.
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Der hydraulische Vorzieher gemäß Abb. 1 und 2 besteht aus den beiden
Zylindern 1 und 2 mit Kolbenstangen 3 und 4, die beide mit abgesetzten Kolben vorzugsweise
gleicher Größe versehen sind. An den Enden der Kolbenstangen 3 und 4 sind die Mitnehmerschlitten
5 und 6 befestigt, die mit den Mitnehmern 7 und 8 versehen sind. Der Mitnehmerschlitten
5 gleitet in einer Bahn 9 und Schlitten 6 in einer Bahn 10 des Gestelles 11, welches
zwischen den Schienen 12 und 13 angeordnet ist. Die Druckflüssigkeit fließt dem
Umsteuerorgan 14 durch eine Druckleitung 15 zu. Der Rückfluß erfolgt durch die Leitung
16 in den Flüssigkeitsbehälter- 17.
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Das Umsteuerorgan 14 verbindet die Druckflüssigkeitsleitung 15 in
dem einen Falle mit den Zylinderräumen 1" und 2' und die Rückleitung 16 mit den
i Zylinderräumen 1' und 2". Hierbei bewegen sich Kolbenstange 3 und Schlitten 5
in Richtung des Pfeiles 18 und Kolbenstange 4 mit Schlitten 6 in Richtung des Pfeiles
19. Erreichen die Schlitten 5 die hintere Endstellung und Schlitten 6 die vordere
Endstellung, was gleichzeitig oder angenähert gleichzeitig geschieht, so werden
das Umsteuerorgan 14 in bekannter Weise umgesteuert und damit die Druckleitung 15
mit den Zylinderräumen 1' und 2" und die Rückflußleitung 16 mit den Zylinderräumen
1" und 2' verbunden. Schlitten 5 bewegt sich demzufolge in Richtung des Pfeiles
19 und Schlitten 6 in der Gegenrichtung.
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Auf dem Flüssigkeitsbehälter 17 ist ein Elektromotor 20 angeordnet,
der über eine Kupplung die Pumpe 21 antreibt. Diese saugt aus dem Behälter 17 die
Flüssigkeit an und drückt sie in die Leitung 22. Mittels eines T-Stückes 23 ist
ein Sicherheitsventil 25 an die Leitung 22 angeschlossen, von dem aus eine Abflußleitung
26 in den Behälter 17 zurückführt. In diese Leitung 26 mündet über ein T-Stück 24
auch die Rückflußleitung 16. Ein weiteres T-Stück 23 a schließt einen Speicher
27 an die Leitung 22 an, der mit einem Ablaß- oder Ladeventil 28 versehen ist. Die
Leitung 22 mündet schließlich in die Druckflüssigkeitsleitung 15.
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In Abb. 1 sind die Achsen 29, 30 und 31, 32 zweier in Richtung des
Pfeiles 19 vorzuschiebender Förderwagen gestrichelt angedeutet. In der dargestellten
Lage stößt der Mitnehmer 7 an die Achse 31, und Mitnehmer 8 läuft frei in Richtung
des Pfeiles 18 zurück, wobei er ausklinkend unter den Achsen 32 und 31 hindurchläuft.
Sobald er in die hintere Endstellung gelangt ist, ist die Achse 31 so weit in Richtung
des Pfeiles 19 vorgerückt, daß der wieder vorstoßende Mitnehmer 8 sie sicher erfaßt.
Beim Anschlag des Mitnehmers 8 an der Achse 31 wird der Stoß durch den Speicher
27 so weit gemildert, daß der Druck in der Druckleitung 16, 22 denjenigen Druck,
bei dem das. Sicherheitsventil 25 öffnet, nicht übersteigt.
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In Abb. 3 ist der Weg dargestellt, den der Schlitten 6 mit dem Mitnehmer
8 zu Beginn seines Vorschubes zurücklegt. Befindet sich der Mitnehmer 8 im hinteren
Umkehrpunkt 80, so steht die Achse 31 in der Stellung 310. Die Geschwindigkeit W
der Achse 31 in Stellung 310 entspricht genau derjenigen Wo, die durch die Fördermenge
der Pumpe 21 und den Kolbenquerschnitt im Zylinder 1 bestimmt ist. Da der Mitnehmer
7 die Achse 31 in dem Augenblick losließ, als der Mitn.ehmer 8 in die hintere Umkehrstellung
80 gelangte, verzögert sich die Geschwindigkeit der Achse 31 mit fortschreitender
Bewegung in Richtung 19, so daß sich der Geschwindigkeitsverlauf ergibt, wie er
durch die strichpunktierte Linie W-W-W dargestellt ist.
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Der Mitnehmer 8 erfährt im Umkehrpunkt 80 eine rasche Beschleunigung.
Der Geschwindigkeitsverlauf ist für einen Vorzieher ohne den erfindungsgemäßen Speicher
in voller Linie dargestellt. In diesem Falle hat die Geschwindigkeit C des Mitnehmers
8 bereits nach sehr kurzer Zeit bei Punkt 81 die Geschwindigkeit Co erreicht, die
im Leergang etwas höher liegt als die Geschwindigkeit Wo, da im Leergang die Leckverluste
kleiner sind und die Motordrehzahl zunimmt. Bei dem geringen Unterschied zwischen
Wo und Co kann der Mitnehmer 8 die Achse 31 nur dann einholen, wenn die Geschwindigkeit
des Wagens W wesentlich absinkt. Dies ist im Punkt 82 der Fall, der mit dem Punkt
312 zusammenfällt, an dem die Geschwindigkeit W der Achse 31 auf W2 gesunken ist.
Die Geschwindigkeit des Mitnehmers 8 wird durch das Auftreffen auf die Achse 31
scharf abgebremst und fällt ebenfalls auf den Wert W2. Zufolge der geringen Kompressibilität
der Druckflüssigkeit steigt der Druck im hydraulischen System plötzlich sehr hoch.
Der Druck im Raum 2' des Zylinders 2 steigt steil an, so daß das Sicherheitsventil
25 öffnet und vom Punkt 82, 312 bis zum Erreichen der Geschwindigkeit Wo im Punkt
313, 83 abbläst. Von hier an sind die Geschwindigkeiten W der Achse 31 und die Geschwindigkeit
C
des Mitnehmers 8 gleich Wo bis zum vorderen Umkehrpunkt, an dem sieh das Spiel für
den Mitnehmer 7 und Zylinder 1 an der nächsten verfügbaren Achse wiederholt.
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Wird dagegen erfindungsgemäß der Speicher 27 in die Druckleitung eingeschaltet,
so entsteht ein wesentlich günstigerer Verlauf der Geschwindigkeitskurve. Im Umkehrpunkt
80 steht dann nämlich außer der Pumpenförderung auch das Speichervolumen zur Verfügung.
Demzufolge steigt gemäß der gestrichtelten Kurve die Geschwindigkeit C des Mitnehmers
8 auf einen weit höheren Wert C an, der im Punkt 84 erreicht wird, und fällt
dann wieder, bis sich der Speicher 27 auf denjenigen Druck entladen hat, der seiner
Vorspannung oder bei geringerer Vorspannung dem Leerlaufwiderstand des Schlittens
6 entspricht. Die Geschwindigkeit sinkt also schnell auf die Geschwindigkeit Co
zurück, die im Punkt 85 erreicht wird und der Pumpenförderung entspricht. Die durch
den Speicher bewirkte Erhöhung der Geschwindigkeit bewirkt, daß die Achse 31 von
dem Mitnehmer 8 bedeutend früher erreicht wird als in dem vorbeschriebenen Beispiel
ohne Speicher, und zwar im Punkt 316, 86. Bei entsprechender Bemessung des Speichervolumens
können die Punkte 85 und 86 annähernd zusammenfallen. Im Punkt 86, 316 ist die Geschwindigkeit
W der Achse 31 weit weniger abgesunken als im Punkt 82, 312. Co -Wsist
also wesentlich kleiner als Co-W2. Bei der nun folgenden Beschleunigung wird keinerlei
Betriebsflüssigkeit über das Sicherheitsventil abgeblasen. Vielmehr wird die von
der Pumpe 21 bei der Geschwindigkeit Wo überschüssig geförderte Menge in den Speicher
27 gedrückt, während die Geschwindigkeit des Mitnehmers und der Achse allmählich
ansteigt. Dieser Anstieg ist demzufolge wesentlich flacher, als wenn kein Speicher
vorhanden wäre. Trotz dieser allmählichen, Mitnehmer 8 und Achse 31 schonenden Kraftabgabe
und Geschwindigkeitszunahme wird die Endgeschwindigkeit Wo früher erreicht als beim
Betrieb ohne Speicher 27. Dieser Punkt fällt etwa mit dem Punkt 82, 312 zusammen.
Das Diagramm zeigt, daß der Förderweg des Mitnehmers vergrößert wird. Außer der
Schonung der Teile und der Verminderung der Erwärmung wird also noch eine Erhöhung
der effektiven Förderleistung durch den Speicher 27 erzielt.
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Der Speicher 27 kann mit einstellbarem Speichervolumen oder mit einstellbarer
Druckgrenze ausgebildet werden. Das Speichervolumen läßt sich in bekannter Weise
bei Feder- oder Gewichtsakkumulatoren durch Endanschläge oder bei Gasfüllung durch
einen Schwimmerkolben, eine gasgefüllte Gummiblase oder eine ähnliche Einrichtung
begrenzen. Die Druckgrenzen können veränderlich sein und dem jeweiligen Erfordernis
angepaßt werden-, sei es durch Änderung der Federspannung oder der Gewichtsbelastung
oder durch Änderung des Gasdruckes oder der Volumenverhältnisse der Speicherräume.
Statt des einen Zylinders 27 können zwei Speicher vorgesehen_ werden, die zwischen
dem Umsteuerorgan 14 und den Druckräumen 1' und 2' der Zylinder 1 und 2 angeschlossen
sind. Solche Speicher lassen sich in dem Raum zwischen den Zylindern 1 und 2 anordnen.
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In Abb. 4 ist ein Vorzieher dargestellt, bei dem die Zylinder 41 und
42 nicht in gleicher Höhe, sondern in Längsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet
sind. Diese an sich bekannte Anordnung hat den Vorteil, daß eine schon weitgehend
stoßlose Übergabe vom hinteren, also zunächst wirkenden Mitnehmer 47 auf den vorderen,
die gleiche Achse 31 später erfassenden Mitnehmer 48 erfolgt, Schon ohne Speicher
bietet also diese Ausführungsform den Vorteil der gleichförmigeren Vorschubbewegung
der Förderwagen. Das Angreifen des Mitnehmers 47 ist allerdings nach wie vor hart.
Bei Anordnung eines Speichers 67 zwischen dem Umsteuerorgan 54 des Kolbens 41 und
dessen Zylinderraum 41' werden die Verhältnisse auch für das Angreifen des hinteren
Mitnehmers 47 wesentlich gebessert. Ein zweiter Speicher 67' zwischen dem Umsteuerorgan
54' und dem Zylinderraum 42' ermöglicht es, das gleiche Baumuster für verschiedene
Aufgaben zu verwenden, sei es, daß die Wagengrößen, die Achsabstände, die Neigungsverhältnisse
oder die verlangten Geschwindigkeiten, Durchsatzmengen, Pumpengrößen oder Pumpenbauarten
oder die Antriebszahlen oder Betriebsflüssigkeiten verschieden sind.
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Das Umsteuern der Organe 14 bzw. 54 und 54' kann mechanisch oder mechanisch-hydraulisch
oder rein hydraulisch erfolgen. Im ersten Falle betätigen die Kolbenstangen 3 und
4 die Kolben oder die Schlitten 5 und 6 Organe, die den Flüssigkeitsstrom umleiten.
Sie müssen, um keine Selbstabsperrung zu bewirken, Energiespeicher erhalten. Diese
sind in der Regel in Form schnappender Federn ausgeführt und sowohl störanfällig
als auch einem großen Verschleiß unterworfen. Demzufolge werden mechanisch-hydraulische
Einrichtungen vorgezogen, bei denen man Vorsteuerkolben verwendet, die beispielsweise
von den Kolbenstangen 3 und 4 gesteuert werden. Das Hauptsteuerorgan kann ungestört
durch die Stillsetzung der Hauptbewegung durch von den Vorsteuerkolben gesteuertes
Drucköl seinen Platz wechseln und dadurch die Kanäle für die Betriebsflüssigkeit
umsteuern. Rein hydraulische Umsteuerungen benutzen den in den Zylinderräumen 1'
und 2' oder in der Druckleitung bei Einlauf der Kolben in die Endstellung entstehenden
Druckanstieg zum Einleiten der Umsteuerbewegung des Organs 14. Durch das plötzliche
Anhalten der Kolbenstangen kann zufolge des Weiterlaufs der Pumpe mit voller Drehzahl
eine starke Stauung entstehen. Das Umsteuern erfolgt daher mit sehr großer Geschwindigkeit,
was durch Anwendung eines Hilfsspeichers beseitigt werden kann.