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Hydraulische Schrämmaschine Zusatz zur Anmeldung: E 18920 VI a / 5
b -Auslegeschrift 1171376
Die Hauptpatentanmeldung E 18920 VI a/ 5 b betrifft
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum selbsttätigen Regeln der Vorschub- und Schnittgeschwindigkeit
von Gewinnungsmaschinen, bei denen die Schnittgeschwindigkeit der Schrämwerkzeuge
selbsttätig in Abhängigkeit von der Verschubgeschwindigkeit hydraulisch gesteuert
wird. Zweck dieses Verfahrens ist es, die Vorschubgeschwi-ndigkeit einer Gewinnungsmaschine
mit der Schnittgeschwindigkeit der Schrämwerkzeuge zu koppeln, um dadurch die Dicke
des von den Schrämmeißeln zu lösenden Spanes bestimmen und das zu lösende Mineral
unabhängig von der Vorschubgeschwindigkeit der Schrämmaschine mit konstanter Spandicke
abbauen zu können. Durch diese Maßnahme wird nicht nur die spezifische Schnittkraft
der Schrämwerkzeuge reduziert, sondern auch die Körnung der gelösten Kohle und damit
ihr Verkaufswert verbessert. Über einen hydraulischen Steuerkreislauf, der über
ein Verstellorgan die Flüssigkeitspumpe für den Windenkreislauf und über einen Kolben
die Flüssigkeitspumpe für den Schrämwerkzeugkreislauf steuert, sind die beiden Flüssigkeitspumpen,
von denen eine den Windenkreislauf und die andere den Schrämwerkzeugkreislauf beliefert,
miteinander gekoppelt. Die Gewinnungsmaschine benötigt somit zwei mit einer eigenen
Flüssigkeitspumpe ausgestattete Flüssigkeitskreisläufe, um das Verfahren ausüben
zu können.
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Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine hydraulisch betriebene
Schrämmaschine so auszubilden, daß sie das Verfahren nach der Hauptpatentanmeldung
auch mit einem einzigen Flüssigkeitskreislauf ausüben kann.
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Sie geht zu diesem Zweck von einer hydraulischen Schrämmaschine aus,
deren Winde und deren Schrämwerkzeug von je einem Flüssigkeitsmotor angetrieben
werden, wobei die Flüssigkeitsmotoren in einem gemeinsamen Flüssigkeitskreislauf
angeordnet sind, der von einer durch den Antriebsmotor der Schrämmaschine angetriebenen
Flüssigkeitspumpe mit Druckflüssigkeit versorgt wird.
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Eine derartige Schrämmaschine ist bekannt.
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Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die beiden Flüssigkeitsmotoren
in dem Flüssigkeitskreislauf hintereinander liegen. Da der Flüssigkeitskreislauf
durch eine einzige von dem Antriebsmotor der Schrämmaschine betriebene Flüssigkeitspumpe
beliefert .wird, sind Vorschub- und Schnittgeschwindigkeit der Schrämmaschine gleichsinnig
voneinander abhängig. Die. Drehzahlen der beiden Flüssigkeitsmotoren stehen daher
in einem festen Verhältnis zueinander, so daß eine Verringerung der Vorschubgeschwindigkeit
immer eine Verringerung der Schnittgeschwindigkeit zur Folge hat, und umgekehrt.
Die von den Schrämwerkzeugen gelöste Spandicke ist infolgedessen konstant und von
der Vorschubgeschwindigk.eit unabhängig.
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Um eine übermäßige Erwärmung des Flüssigkeitskreislaufes bei fehlender
Kühlung zu vermeiden, empfiehlt sich die Erfindung besonders für Schrämmaschinen,
bei denen der Flüssigkeitsmotor vorzugsweise einen die Grunddrehzahl des Schrämwerkzeuges
überlagernden Getriebezweig bildet. Es wird einer der beiden auf das Schrämwerkzeug
arbeitenden Getriebezweige durch den erwähnten Flüssigkeitskreislauf gebildet, während
der andere, seine Antriebsbewegung direkt von dem Antriebsmotor der Schrämmaschine
erhaltende mechanische Getriebezweig als Differentialgetriebe ausgebildet ist und
die Drehzahl des hydraulischen Getriebezweiges mit der ihm eigenen Drehzahl addiert
bzw. von ihr subtrahiert und auch zumindest teilweise die Funktion des die Motordrehzahl
reduzierenden Untersetzungsgetriebe.s mit übernimmt. Geht man davon aus, daß die
Drehrichtung der beiden in dem Flüssigkeitskreislauf hintereinanderliegenden Flüssigkeitsmotoren
nur zwischen Null und ihrem Höchstwert regelbar ist, so muß bei dem vorerwähnten
Aufbau der Schrämmaschine der mechanische Getriebezweig derart bemessen sein, daß
er allein das Sclirämwerkzeug mit der niedrigsten als Schnittgeschwindigkeit in
Frage kommenden Drehzahl antreiben kann. Die von dem hydraulischen Getriebezweig
erzeugte überlagerungsdrehzahl wird dann in dem als Differentialgetriebe ausgebildeten
mechanischen Getriebezweig zu dessen Eigendrehzahl addiert und braucht folglich
nur den für die Schrämwerkzeuge als Schnittgeschwindigkeit
interessanten
Drehzahlbereich zu umfassen. Durch diese Ausbildung werden die hydraulischen Verluste
reduziert, der Gesamtwirkungsgrad des Schrämwerkzeuggetriebes verbessert und trotzdem
eine stufenlose Einstellbarkeit der Schrämwerkzeuggeschwindigkeit in dem als Schnittgeschwindigkeit
in Frage kommenden Geschwindigkeitsbereich erzielt.
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Um die Schrämwerkzeuge mit unterschiedlichen Schnittgeschwindigkeiten
betreiben zu können, muß die überlagerungsdrehzahl des auf das Schrämwerkzeug einwirkenden
Flüssigkeitsmotors einstellbar sein. Dieses wird nach einem weiteren Merkmal der
die Erfindung durch ein zwischen den beiden Flüssigkeitsmotoren die beiden Kreislaufseiten
miteinander verbindendes, einstellbares Mengenregelventil erreicht, welches einen
Teil des Kreislaufvolumens unmittelbar zur Flüssigkeitspumpe zurückleitet. Mit Hilfe
des einstellbaren Me.genregelventils kann der Bedienungsmann der Schrämmaschine
das Drehzahlenverhältnis der beiden Flüssigkeitsmotoren ändern und damit auch die
Spandicke einstellen, sie also der Härte des zu lösenden Minerals anpassen.
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Bei kleinster Schnittgeschwindigkeit der Schrämwerkzeuge ist die überlagerungsdrehzahl
Null. Diese kleinste Schnittgeschwindigkeit wird allein durch das Untersetzungsverhältnis
des Differentialgetriebes bestimmt. Das Fördervolumen der Flüssigkeitspumpe ist
in diesem Fall gerade so groß, daß es, nachdem es den Windenmotor durchlaufen hat,
völlig von dem Mengenregelventil aufgenommen wird. Es wird also das gesamte praktisch
nutzbare Druckgefälle in der Winde umgesetzt. Lediglich der vor dem Mengenregelventil
anstehende geringe Druck wirkt jetzt noch auf den im Schrämkopf gelegenen Flüssigkeitsmotor
ein und versucht diesen in Drehung zu versetzen. Um dies zu verhindern, ist dem
hinter dem Mengenregelventil liegenden Flüssigkeitsmotor ein Bremsventil (Druckbegrenzungsventil)
nachgeschaltet. Dieses kann beispielsweise aus Kugel und Feder bestehen, wobei die
Feder so bemessen ist, daß der zum Öffnen dieses Ventils erforderliche Flüssigkeitsdruck
gleich dem zum Durchfließen des Mengenregelventils erforderlichen Druckgefälle ist.
Auf beiden Seiten des Flüssigkeitsmotors steht dann die Kreislaufflüssigkeit mit
gleichem Druck an und schließt Drehbewegungen aus.
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Um den Antriebsmotor und auch die beiden Flüssigkeitsmotoren vor Überlast
zu schützen, ist die mittels der Handverstellung vorgegebene Fördermengeneinstellung
der Flüssigkeitspumpe durch das vom Kreislaufdruck gesteuerte Verstellorgan und
durch das vom Belastungsstrom des Antriebsmotors gesteuerte Verste.llorgan im Sinn
einer Leistungsminderung verstellbar. Übersteigt der Istwert des Belastungsstromes
und/oder der Istwert des Kreislaufdruckes den Sollwert, so werden sie von einem
oder von beiden Verstellorganen durch Reduzieren der Pumpenfördermenge, also durch
gleichzeitiges Vermindern sowohl der Vorschubgeschwindigkeit als auch der Schnittgeschwindigkeit
auf den Sollwert zurückgeführt.
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An Hand eines Schaltschemas ist die Erfindung näher erläutert.
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Der Antriebsmotor 1 der Schrämmaschine treibt über das Getriebe 2
die Schrämwalze 3 mit prak- i tisch konstanter Drehzahl an. Gleichzeitig ist er
auch mit der den dick ausgezogenen Flüssigkeitskreislauf (Arbeitskreislauf) beliefernden
Flüssigkeitspumpe 4 und mit der den dünn ausgezogenen Steuerkreislauf mit Druckflüssigkeit
beliefernden Flüssigkeitspumpe 5 direkt oder über ein Getriebe verbunden. Der von
der Flüssigkeitspumpe 4 gespeiste Flüssigkeitskreislauf ist ein geschlossener Kreislauf.
In ihm liegen der die Winde der Schrämmaschine antreibende Flüssigkeitsmotor 6 sowie
der den Schrämwerkzeugen 3 dei Schrämmaschine zugeordnete Flüssigkeitsmotor? hintereinander.
Saug- und Druckseite dieses Arbeitskreislaufs münden in einen Steuerblock 8 ein,
welcher die den Kreislauf absichernden überlastventile sowie das Abschalt- und Spülventil
enthält. In einem besonderen Zweig des Arbeitskreislaufes, der beide Seiten des
Flüssigkeitsmotors 7 miteinander verbindet, befindet sich ein Mengenregelventil9,
dessen Durchtrittsmenge einstellbar ist.
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Mit dem Einschalten des Antriebsmotors 1 erhält die Schrämwalze 3
die durch das Getriebe 2 entsprechend untersetzte Drehbewegung. Mit ihr werden gleichzeitig
auch die beiden Flüssigkeitspumpen 4, 5 in Drehung versetzt. Die Flüssigkeitspumpe
4 läuft zu diesem Zeitpunkt leer um, während die Flüssigkeitspumpe 5 den Steuerkreislauf
beliefert und dadurch den Schieber des Steuerblockes 8 gegen den Druck einer Feder
in eine Stellung bringt, in der die Flüssigkeitspumpe 4 mit dem Flüssigkeitskreislauf
verbunden ist. Wird jetzt mittels der Handverstellung 10 das Verstellorgan 11 betätigt
und dadurch die Fördermenge der Flüssigkeitspumpe 4 eingestellt, so wird der Arbeitskreislauf
der Schrämmaschine in Richtung des Pfeiles 12 und mit ihm der Flüssigkeitsmotor
6 beaufschlagt.
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Liegt die Liefermenge der Flüssigkeitspumpe 4 unterhalb der Schluckfähigkeit
des Mengenregelventils 9, so wird der dem Flüssigkeitsmotor 6 nachgeschaltete Flüssigkeitsmotor
7 nicht in Drehung versetzt, da die Druckflüssigkeit über das Mengenregelventil
9 zur Flüssigkeitspumpe 4 zurückfließt. Es kann sich daher zwischen den beiden Seiten
des Flüssigkeitsmotors 7 keine Druckgefälle aufbauen. Der gegebenenfalls beim Durchfließen
des Mengenregelventils 9 auftretende Druckverlust läßt sich in seiner Wirkung auf
den Flüssigkeitsmotor durch ein diesem Flüssigkeitsmotor nachgeschaltetes, nicht
dargestelltes Bremsventil ausgleichen.
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Solange die Fördermenge der Flüssigkeitspumpe 4 von dem Mengenregelventil9
aufgenommen werden kann, läuft die Schrämwalze 3 mit der konstanten, durch das Getriebe
2 bestimmten Drehzahl des Antriebsmotors 1 um. Die Vorschubgeschwindigkeit
der Schrämmaschine, die der Fördermenge der Flüssigkeitspumpe 4 direkt proportional
ist, ist in diesem Förderbereich der Flüssigkeitspumpe von der Schnittgeschwindigkeit
des Schrämwerkzeuges3 unabhängig.
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Übersteigt jedoch das von der Flüssigkeitspumpe 4 umgewälzte Volumen
die Schluckfähigkeit des Mengenregelventils 9, so überlagert der Flüssigkeitsmotor
7 unter der Wirkung des ihm jetzt zur Verfügung stehenden, mehr oder weniger großen
Druckgefälles das als Differentialgetriebe ausgebildete Getriebe 2 mit einer zusätzlichen
Drehzahl. Die Schrämwalze 3 wird jetzt mit der sich aus der Drehzahl des mechanischen
Getriebezweiges und der Drehzahl des hydraulischen Getriebes ergebenden resultierenden
Drehzahl angetrieben und ist mit dem Auftreten der überlagerungsdrehzahl, also in
dem die Schluckfähigkeit des Mengenregelventils 9 übersteigenden Förderbereich der
Flüssigkeitspumpe 4, mit ihrer Schnittgeschwindigkeit
von der Vorschubgeschwindigkeit
der Schrämmaschine abhängig.
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Durch das auf den Belastungsstrom des Antriebsmotors 1 entsprechende
Verstellorgan 13 sowie das auf die Druckd@ifexenz zwischen Saug- und Druckseite
der Flüssigkeitspumpe 4 ansprechende Verstellorgan 14 werden Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeit
der Schrämmaschine selbsttätig geregelt und die vorgegebene Handeinstellung gegebenenfalls
im Sinne einer Leistungsminderung korrigiert. Vorschubgeschwindigkeit und Schnittgeschwindigkeit
ändern sich bei dieser Regelung, da die beiden Flüssigkeitsmotoren 6, 7 in einem
Flüssigkeitskreis hintereinanderliegen, gleichsinnig, so daß die Spandicke ihren
Weit beibehält.
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Eine Änderung und Anpassung der Spandicke an das abzubauende Mineral
läßt sich in einfacher Weise durch Ändern der Schluckmenge des Mengenregelventils
9 bzw. des Flüssigkeitsmotors 7 erreichen. Um die Laufrichtung der Winde unabhängig
von der Umlaufrichtung des Schrämwerkzeuges 3 zu machen, ist zweckmäßigerweise der
Flüssigkeitsmotor 6 umsteuerbar ausgebildet, oder aber es werden seine Zu- und Abflußleitungen
über einen nicht dargestellten Wendeblock geführt, der es gestattet, Saug- und Druckseite
des Motors zu vertauschen. Hierdurch wird es möglich, in beiden Fahrtrichtungen
der Schrämmaschine, mit gleichem Umlaufsinn der Schrämwalze 3, zu arbeiten.