-
Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung für einen Band-, Gurt- oder Kettenförderer zum Fördern von loser Gut, die im störungsfreien Normalbetrieb in einer Lösestellung gehalten ist und im Fall einer Störung eine Bremsung durchführt, wobei eine Steuer- und Regeleinrichtung zum Steuern und Regeln des Bremsvorgangs vorgesehen ist, die mit einem oder mehreren manuell betätigbaren Notausschaltern verkoppelt ist.
-
Besonders beim Einsatz unter Tage besteht einerseits das Problem, dass Streckenabschnitte mit großen Steigungen oder Gefälle zurückgelegt werden müssen. Andererseits werden im Bereich des Bergbaus immer strengere Anforderungen an die Sicherheit des Betriebes solcher Förderer gestellt. Dies betrifft sowohl die Sicherheit, mit der das jeweilige Gut gefördert wird, als auch die Vermeidung von Gefährdungen der Umgebung, in der der Förderer betrieben wird.
-
Die von Betriebsmitteln der in Rede stehenden Art zu erfüllenden Sicherheitsanforderungen sind beispielsweise in der ”RICHTLINIE 94/9/EG DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES vom 23. März 1994 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten für Geräte und Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen” zusammengefasst worden, mit der die Grundlagen der so genannten ”ATEX-Norm” festgesetzt worden sind.
-
Um die jeweilige Transportaufgabe bewältigen zu können, sind bei der Fördervorrichtung der in Rede stehenden Art entlang des Förderweges beabstandet zueinander Antriebe angeordnet. In der Regel ist dabei jedem der Antriebe eine eigene Bremseinrichtung zugeordnet. Diese Bremseinrichtungen sind üblicherweise so eingerichtet, dass sie im Notfall selbsttätig eine Bremsung ausführen können.
-
Eine beispielsweise aus der
DE 198 37 315 C1 bekannte Vorrichtung weist dazu einen Federspeicher auf, der pneumatisch vorgespannt werden kann. Die Druckluftbeaufschlagung hält die Bremse während des normalen Förderbetriebes geöffnet. Soll eine Bremsung ausgeführt werden, so wird der Federspeicher von der Druckluftbeaufschlagung entlastet und die für die Bremsung benötigte Bremskraft von der Feder des Federspeichers abgegeben. Zur Überwachung der ordnungsgemäßen Funktionsweise und des Verschleißzustandes ist die bekannte Bremse mit einer Messeinrichtung ausgestattet, die laufend die relative Lage der mit den Bremselementen verkoppelten Gehäuseteile der Bremse überwacht.
-
Bei einer derart ausgebildeten Bremsvorrichtung ist sichergestellt, dass die für die Durchführung der Bremsung erforderliche Kraft auch dann sicher zur Verfügung steht, wenn es zum Ausfall der Druckluftversorgung kommt. So ist sichergestellt, dass der Förderer bei einer Betriebsstörung rechtzeitig abgebremst wird. Gleichzeitig ist es bei derartigen Bremsen problemlos möglich, im Normalbetrieb die Bremsung geregelt durchzuführen. Auf diese Weise lassen sich die bei einer Bremsung auftretenden Belastungen des zum Fördern des transportierten Gutes eingesetzten Fördermittel minimieren mit der Folge, dass die Lebensdauer des Fördermittels, bei dem es sich typischerweise um einen Gurt, ein Band oder eine Kette handelt, und der zu seinem Antrieb benötigten Einrichtungen verlängert ist.
-
Durch einen derart optimiert geregelten Bremsvorgang wird zwar die Einsatzfähigkeit und Verfügbarkeit des Transportmittels deutlich erhöht. Um dabei auch im Fall eines Stromausfalls eine geregelte Bremsung durchführen zu können, ist in der
DE 102 56 283 A1 vorgeschlagen worden, die zum Regeln des Bremsvorgangs dort vorgesehene Regeleinrichtung mit einem Energiespeicher auszustatten. Dieser Energiespeicher, stellt beim Ausfall der zentralen Energieversorgung eine Energiemenge zur Verfügung, welche für die Regelung mindestens eines Bremsvorgangs ausreicht. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass auch bei einem Störfall eine sichere und gleichzeitig materialschonende Bremsung geregelt durchgeführt werden kann.
-
Um im Fall einer Störung durch das Bedienpersonal schnell eine Notbremsung auslösen zu können, sind die Antriebseinrichtungen der voranstehend erläuterten Art mit manuell betätigbaren Notausschaltern ausgestattet, die mit einer entsprechend eingerichteten Steuereinrichtung zusammenwirken. Die Funktionalität derartiger Notschalter ist in der DIN EN 954 geregelt. Dabei besteht die Anforderung, dass das durch den Notausschalter und die zugeordnete Steuerung gebildete Notausschalt-System selbst ebenfalls so abgesichert ist, dass die Notausschaltung auch im Fall einer Störung der zur Steuerung und Regelung der Bremsvorrichtungen eingesetzten Elemente sicher durchgeführt wird. Ein solches Problem kann beispielsweise dadurch ausgelöst werden, dass es durch eine defekte Steuerung nach erfolgter Notbremsung zu einem unbeabsichtigten und unkontrollierten Lösen der Bremsvorrichtung kommt mit der Folge, dass das jeweilige Band von alleine anläuft und die Sicherheit von Bedienpersonal und Gerät gefährdet.
-
Neben dem voranstehend erläuterten Stand der Technik ist aus der
DE 198 40 562 A1 ein sicherheitsbezogenes Steuer- und Datenübertragungssystem bekannt, das dazu dient, bestehende Feldbussysteme sicherheitstechnisch so zu verbessern, dass zur Übertragung beispielsweise von Notaus-Signalen keine zusätzlichen Leitungen oder redundante Baugruppen erforderlich sind. Dabei soll bei diesem Stand der Technik bereits auf die Unterbrechung einer bestimmten Dynamik hin eine zugeordnete sicherheitsbezogene Systemkomponente abgeschaltet werden können. Dies erlaubt es, bei dem bekannten System auf die Übertragung einer expliziten Steuer-Information für ein Notaus zu verzichten. Grundgedanke ist dabei, dass eine explizit vorhandene bzw. explizit nicht vorhandene Information als Notaus-Signal interpretiert wird. Ort der Beschaffung dieser Information sind die Steuerleitungen des Systems.
-
Des Weiteren ist aus der
DE 198 04 964 A1 ein Signalsystem bekannt, bei dem ein Sender ein Signal auf die Versorgungsspannung eines Haartrockners aufmoduliert und an dem betreffenden Haartrockner ein Empfänger angeordnet ist, der das aufmodulierte Signal empfängt.
-
Schließlich kennt der Fachmann aus der
DE 197 11 218 C1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Übertragung von Daten zwischen einer Positionsmesseinrichtung und einer Auswerteinheit. Neben inkrementellen Positionsdaten werden auf Seiten der Positionsmesseinrichtung auch absolute Positionsdaten erzeugt und über ein oder mehrere Versorgungsleitungen zu der Auswerteeinheit übertragen.
-
Vor dem Hintergrund des voranstehend erläuterten Standes der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Bremsvorrichtung zu schaffen, bei der auf einfache, kostengünstige Weise gewährleistet ist, dass die Notausschaltung auch im Fall einer Störung der Steuer- und Regeleinrichtungen der Bremsvorrichtung stets mit ausreichender Sicherheit durchgeführt wird.
-
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst worden. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den auf Anspruch 1 rückbezogenen Ansprüchen angegeben.
-
Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wirkt der Notausschalter über ein Sicherheitsglied auf die Bremsvorrichtung. Dieses Sicherheitsglied erzeugt ein bestimmtes Signal, das im Normalbetrieb an der Bremsvorrichtung anliegt und anzeigt, dass keine Störung und auch keine Notaus-Situation vorliegt.
-
Eine Betätigung des Notausschalters ändert das an der Bremseinrichtung anliegende, vom Sicherheitselement abgegebene Signal. Diese Änderung wird von der Bremsvorrichtung erkannt und veranlasst sie, die Bremsung durchzuführen. Die Bremsung selbst wird dabei von der Steuer- und Regeleinrichtung der Bremsvorrichtung gesteuert und geregelt, so dass auch bei einem Notaus sichergestellt ist, dass eine materialschonende geregelte Bremsung durchgeführt wird.
-
Die geforderte Sicherheit ist bei einem erfindungsgemäßen System dabei dadurch gewährleistet, dass der Bremsvorrichtung ein definiertes Signal aufgegeben wird, das den Normalzustand signalisiert. Ändert sich dieses Signal, so zeigt dies an, dass eine Notfallsituation eingetreten ist. Da jede Abweichung von dem den Normalzustand repräsentierenden Signal eine Änderung darstellt, die den Notfall anzeigt, schließt dies auch einen vollständigen Wegfall des Normalzustandssignals ein. Somit wird bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung auch dann die in Folge der Betätigung des Notausschalters erfolgte Notbremsung aufrechterhalten, wenn es beispielsweise in Folge eines Stromausfalls zu einem vollständigen Wegfall des vom Sicherheitsglied abgegebenen Signals kommt.
-
Das Schaltglied der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung löst die Bremsung aus, wenn das an ihm anliegende Signal sich ändert. Die vom Sicherheitsglied erzeugte, vom Koppelglied der Energieversorgung aufmodulierte Spannung dient als Signal, das anzeigt, ob ein Notaus erfolgen muss oder nicht. Der Transport eines solchen Spannungssignals kann sehr einfach beispielsweise über die Leitungen erfolgen, über die das in der Bremsvorrichtung enthaltene Steuer- und Regelgerät seine Versorgungsspannung erhält. Daher eignet sich die erfindungsgemäße Lösung insbesondere für solche Bremsvorrichtungen, bei denen eine Vielzahl von in großen Abständen angeordneten Bremsen über eine Zentraleinheit gesteuert wird, die über ein Bussystem oder ein vergleichbares mit den einzelnen Bremsen und den zu ihrer Betätigung erforderlichen Geräten und Bauelementen verbunden ist. Indem die Signalübertragung über die bei einer solchen Vorrichtung ohnehin vorhandenen Leitungen erfolgt, ist der Verkabelungsaufwand auf ein Minimum reduziert.
-
Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung sieht vor, dass eine Betätigung des Notausschalters das Sicherheitsglied von seiner Energieversorgung trennt, so dass bei Betätigung des Notausschalters die Abgabe des Normalsignals aufgrund des Abschaltens des Sicherheitsglieds abbricht. Diese Variante ermöglicht einen besonders sicheren Betrieb bei gleichzeitig besonders einfacher Ausgestaltung, da die Trennung von der Energieversorgung und der damit einhergehende Abbruch des an die Bremsvorrichtung abgegebenen Signals auch dann aufrechterhalten bleibt, wenn durch äußere Umstände verursachte weitere Störungen der Gesamtanlage hinzutreten.
-
Um eine eindeutige Feststellung und Auswertung der vom Sicherheitsglied abgegebenen Signale zu ermöglichen, kann die Regeleinrichtung einen Detektor zum Detektieren des Normalsignals umfassen.
-
Eine weitere Verbesserung der Betriebssicherheit kann dadurch erreicht werden, dass das Schaltglied bei einer durch die Betätigung des Notausschalters bewirkten Veränderung des Normalsignals die Verbindung zwischen einer Energieversorgung und der Steuer- und Regeleinrichtung herstellt, die daraufhin die Bremsung auslöst. Das Schaltelement ist dabei so eingerichtet, dass es durch das im Normalbetrieb anliegende Signal in einer geöffneten Stellung gehalten wird und bei einer Änderung des Signals, insbesondere bei einem Wegfall des Signals, selbsttätig seine Schließstellung einnimmt. Sobald letzterer Fall eintritt, beginnt die geregelte Abbremsung, so dass auch im Notfall stets sichergestellt ist, dass eine optimierte Abbremsung des jeweiligen Förderers durchgeführt wird. Bei der betreffenden Energieversorgung handelt es sich bevorzugt um einen elektrischen Speicher, wie einen Akkumulator oder eine Batterie. Dieser stellt auch dann die geregelte Bremsung sicher, wenn es zu einem vollständigen Ausfall oder einer nachhaltigen Störung der elektrischen Energieversorgung kommt.
-
Die Betriebssicherheit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die wie üblich ein von der Steuer- und Regeleinrichtung gesteuertes Bremsaggregat umfasst, kann dadurch verbessert werden, dass zwischen die Steuer- und Regeleinrichtung und das Bremsaggregat ein Schaltglied geschaltet ist, welches bei Anliegen des Normalsignals die Verbindung zwischen der Steuer- und Regeleinrichtung und dem Bremsaggregat aufrechterhält und ein Zeitglied umfasst, das die Verbindung zwischen der Steuer- und Regeleinrichtung und dem Bremsaggregat für eine Haltezeit auch dann noch aufrecht erhält, wenn das Normalsignal sich geändert hat und die geregelte Bremsung ausgelöst ist. Das zwischen die Steuer- und Regeleinrichtung und das Bremsaggregat geschaltete Schaltglied unterbricht die Verbindung zwischen der Steuer- und Regeleinrichtung und dem Bremsaggregat, so dass bei einem Notaus von der Steuer- und Regeleinrichtung oder anderen Komponenten der gesamten Bremsvorrichtung ausgehende Störsignale den Status des in Bremsstellung befindlichen Bremsaggregats nicht verändern können. Dementsprechend ist die Haltezeit, über die die Verbindung zwischen der Steuer- und Regeleinrichtung und dem Bremsaggregat aufrechterhalten wird, bevorzugt so bemessen, dass sie mindestens gleich der, insbesondere jedoch nur geringfügig länger ist als die für eine Bremsung benötigte Bremszeit.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
-
1 eine Bremsvorrichtung für einen Bandförderer;
-
2 eine in der Bremsvorrichtung gemäß 1 eingesetzte Bremseinheit.
-
Die Bremsvorrichtung 1 umfasst ein zentrales Servicegerät 2, vier Bremseinheiten 3, 4, 5, 6, die einem ersten hier nicht dargestellten Antrieb des ebenfalls nicht gezeigten Bandförderers zugeordnet sind, ein erstes Koppelglied 7, weitere vier Bremseinheiten 8, 9, 10, 11, die einem zweiten hier auch nicht dargestellten Antrieb des nicht gezeigten Bandförderers zugeordnet sind, ein zweites Koppelglied 12, ein Sicherheitsglied 13 und einen Notausschalter 14. In entsprechender Weise können weitere hier nicht dargestellte Bremseinheiten vorgesehen sein. So sind bei in der Praxis eingesetzten Bremsvorrichtungen der in Rede stehenden Art beispielsweise 16 Bremseinheiten zusammengefasst.
-
Die hier dargestellten Bremseinheiten 3 bis 11 sowie die weiteren nicht gezeigten Bremseinheiten sind über eine Datenleitung 15 mit dem Servicegerät 2 verbunden. Das Servicegerät 2 ist an zentraler Stelle für das Bedienungspersonal leicht zugänglich angeordnet. Es enthält die für die Kontrolle und Überwachung der Bremsvorrichtung 1 benötigten Instrumente sowie einen so genannten Sicherheitskreis, durch den beim Auftreten einer Betriebsstörung eine automatische Bremsung ausgelöst wird.
-
Das Servicegerät 2 ist an eine erste Energieversorgung 16 angeschlossen, die die für seinen Betrieb erforderliche Energie zur Verfügung stellt. Zusätzlich ist eine zweite Energieversorgung 16a vorhanden, die die Signalübertragung zwischen dem Servicegerät 2, den Bremseinheiten 3–11 sowie das Sicherheitsglied 13 speist. Meldungen über den Betriebszustand der Bremseinheiten 3–11 sowie vom Servicegerät 2 abgegebene Steuersignale werden digital über einen Datenbus 17 zwischen dem Servicegerät 2 und den Bremseinheiten 3–11 sowie dem Sicherheitsglied 13 und dem Servicegerät 2 übertragen.
-
Zusätzlich versorgt das Servicegerät 2 über eine Notaus-Leitung 18 das Sicherheitsglied 13 mit elektrischer Energie. An die Notaus-Leitung sind auch die Koppelglieder 7, 12 angeschlossen.
-
Das Sicherheitsglied 13 generiert ein Wechselspannungssignal, das als Normalsignal N mit einer festgelegten Frequenz auf die Notaus-Signalleitung 18 gegeben wird. Die Koppelglieder 7, 12 koppeln dieses Normalsignal N auf die Versorgungsspannung auf, mit der die Steuer- und Regelgeräte 19 der Bremseinheiten 3–11 über eine Versorgungsleitung 20 mit elektrischer Energie versorgt werden. Die zum Betrieb der Bremseinheiten 3–11 benötigte elektrische Energie wird von Energieversorgungen 21, 22 geliefert, von denen die eine Energieversorgung 21 über das Koppelglied 7 der ersten Gruppe von Bremseinheiten 3–6 und die zweite Energieversorgung 22 über das Koppelglied 12 der zweiten Gruppe von Bremseinheiten 7–11 zugeordnet ist.
-
In den Bremseinheiten 3–11, von denen in 2 musterhaft die Bremseinheit 3 gezeigt ist, wird das Normalsignal N in einer Detektions- und Auskoppeleinrichtung 23 mittels eines hier nicht gezeigten Kondensators ausgekoppelt und über einen ebenfalls nicht dargestellten Verstärker verstärkt und gleichgerichtet. Die so erzeugte Gleichspannung G wird einem als Relais ausgebildeten Schaltglied 24 aufgegeben, das bei Anliegen der Gleichspannung G in seiner geschlossenen Stellung gehalten wird, so dass im Normalbetrieb auch am Eingang der Steuer- und Regeleinrichtung der Bremseinheit 3 die Gleichspannung G anliegt. Gleichzeitig liegt die Gleichspannung G an einem zweiten Schaltglied 25 an, das zwischen den Ausgang der Steuer- und Regeleinrichtung 19 und den Steuereingang 26A des zur Bremseinheit 3 gehörenden Bremsaggregats 26 geschaltet ist.
-
Bei anliegender Gleichspannung G ist das zweite Schaltglied 25 geschlossen, so dass die Signale der Steuer- und Regeleinrichtung 19 zum Steuereingang 26A geleitet werden. Dabei umfasst das Schaltglied 25 ein Zeitglied, durch das es auch dann für eine Schließzeit im geschlossenen Zustand gehalten wird, wenn die Gleichspannung G nicht mehr anliegt. Die betreffende Schließzeit ist dabei um einen geringen Betrag länger als die für eine geregelte Bremsung vom Bremsaggregat 26 benötigte Bremszeit.
-
Im Fall eines Stromausfalls versorgt ein als elektrischer Akkumulator ausgebildeter Energiespeicher 27 die Steuer- und Regeleinrichtung 19 mit der für eine geregelte Bremsung benötigten Energie.
-
Bei Betätigung des Notausschalters 14 wird die Sicherheitskreisspannung des Sicherheitsgliedes 13 über die Notaus-Leitung 18 unterbrochen, so dass kein Normalsignal N mehr an den Koppelgliedern 7, 12 anliegt. Dementsprechend liefern die Detektionseinrichtungen 23 der Bremseinheiten 3–11 im Fall der Betätigung des Notausschalters 14 auch keine Gleichspannung G mehr an die Schaltglieder 24 der Bremseinheiten 3–11.
-
Das Schaltglied 24 öffnet daraufhin die Verbindung zwischen der Detektionseinheit 23 und der Steuer- und Regeleinrichtung 19, so dass Störungen, die von der Detektionseinheit 23 ausgehen könnten, die Steuer- und Regeleinrichtung 19 nicht mehr erreichen können.
-
Mit dem Abfall der Gleichstromspannung G leiten die Steuer- und Regeleinrichtungen 19 der Bremseinheiten 3–11 synchron eine geregelte Bremsung des nicht gezeigten Förderers ein.
-
Dazu geben die Steuer- und Regeleinrichtungen 19 Bremssteuersignale an die ihnen jeweils zugeordneten Bremsaggregate 26 ab, auf die hin diese sich selbsttätig in einer durch die Steuer- und Regeleinrichtungen 19 geregelten Weise schließen.
-
Während der für die Bremsung durch die Bremsaggregate 26 benötigten Zeit wird das Schaltglied 25 trotz des Fehlens der Gleichstromspannung G durch sein Zeitglied geschlossen gehalten, so dass die Steuersignale der Steuer- und Regeleinrichtung 19 das Bremsaggregat sicher erreichen. Unmittelbar nachdem die für den Bremsvorgang benötigte Zeit abgelaufen ist, öffnet jedoch auch das Schaltglied 25, so dass keine Störsignale zum Bremsaggregat 26 gelangen können.
-
Indem für die elektrische Versorgung der Steuer- und Regeleinrichtungen
19 auch bei einem Stromausfall der Energiespeicher
27 zur Verfügung steht, ist bei einem durch die Betätigung des Notausschalters
14 signalisierten Notfall sichergestellt, dass auch dann noch eine geregelte Bremsung durchgeführt wird, wenn die übrige elektrische Versorgung der Bremsvorrichtung
1 ausfällt oder gestört ist. Die Fehlersicherheit der zur unmittelbaren Abbremsung des Förderers eingesetzten Aggregate kann dabei dadurch gewährleistet werden, dass diese nach dem Vorbild des in der
DE 102 56 283 A1 beschriebenen Standes der Technik ausgebildet werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Bremsvorrichtung
- 2
- zentrales Servicegerät
- 3–6
- Bremseinheiten
- 7
- Koppelglied
- 8–11
- Bremseinheiten
- 12
- Koppelglied
- 13
- Sicherheitsglied
- 14
- Notausschalter
- 15
- Energieversorgungsleitung
- 16, 16a
- Energieversorgungen
- 17
- Datenbus
- 18
- Notaus-Leitung
- N
- Normalsignal
- 19
- Steuer- und Regelgeräte
- 20
- Versorgungsleitung
- 21, 22
- Energieversorgungen
- 23
- Detektions- und Auskoppeleinrichtung
- G
- Gleichspannung
- 24
- Schaltglied
- 25
- Schaltglied
- 26
- Bremsaggregat
- 26A
- Steuereingang
- 27
- Energiespeicher