DE3411021A1

DE3411021A1 - Schwungradantrieb fuer maschinen und fahrzeuge, insbesondere grubenfahrzeuge

Info

Publication number: DE3411021A1
Application number: DE19843411021
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl.-Ing. 4000 Düsseldorf Schaffarczyk
Original assignee: Neuhaeuser GmbH and Co Lager und Foerdersysteme
Current assignee: Neuhaeuser GmbH and Co Lager und Foerdersysteme
Priority date: 1984-03-24
Filing date: 1984-03-24
Publication date: 1985-10-03

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwungradantrieb für Maschinen und Fahr-
zeuge, insbesondere Grubenfahrzeuge, mit einem auf einer Antriebswelle angeordneten Schwungrad, einem unter Zwischenschaltung einer Kupplung auf die Antriebswelle arbeitenden Antriebsmotor und einer unter Zwischenschaltung einer Kupplung an die Antriebswelle anschließbaren Abtriebswelle, gegebenenfalls mit einem Getriebe. - Maschinen meint im Rahmen der Erfindung beispielsweise Straßenbaumaschinen, Bergbaumaschinen, Maschinen für Rangierbetriebe und Munitionsdepots, Rasenmäher usw.
Fahrzeuge bzw. Grubenfahrzeuge meint im Rahmen der Erfindung beispielsweise Grubenlokomotiven, untertagetaugliche Fahrlader, Einschienenhängebahnen usw.
Das Schwungrad ist bekanntlich ein mechanischer Energiespeicher. Es wird einerseits verwendet, um bei stoßweiser Maschinenarbeit an der Antriebswelle gleichmäßige Verhältnisse zu erhalten, andererseits dient es auch zum langsamen Sammeln bzw. Speichern von gleichmäßig angebotener Energie, um dann im Stoßbetrieb größere Arbeiten verrichten zu können. Eine relativ große Energiemenge wird durch den Schwungradspeicher von Fahrzeugen umgesetzt. Es handelt sich hierbei um solche Fahrzeuge, die an dafür vorgesehenen Stationen einen Antriebsmotor an das elektrische Netz anschließen und damit das Schwungrad in verhältnismäßig kurzer Zeit auf eine vorgegebene Umdrehungszahl pro Minute beschleunigen. Die auf diese Weise gespeicherte Energie dient anschliessend zum Antrieb des Fahrzeuges bis zu dem nächsten "Tanken" von Drehenergie. In diesem Zusammenhang ist es beispielsweise bekannt, einen mit dem Schwungrad verbundenen Elektromotor im Fahrbetrieb als Generator zu betreiben, der den Strom für die Fahrmotoren des Fahrzeuges liefert. Es sind aber auch Hybridantriebe aus Verbrennungsmotor und Schwungrad bekannt. Zwar sind Schwungradantriebe, da sie lärmfrei und abgasfrei sind, umweltfreundliche Antriebe, jedoch ist deren Effektivität unter anderem durch das Auftreten enormer Kräfte im System noch nicht zufriedenstellend. - Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwungradantrieb der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem die im System sonst störenden Kräfte beseitigt oder zumindest auf ein Minimum begrenzt werden und der sich durch große Energiespeicherbreite bei verhältnismäßig kompakter Bauweise auszeichnet.
Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Schwungradan trieb dadurch, daß auf der Antriebswelle zumindest zwei gegenläufige Schwungräder angeordnet sind und zwischen den beiden Schwungrädern ein Wendegetriebe angeordnet ist. - Diese Maßnahmen der Erfindung haben zur Folge, daß die Gegenläufigkeit der beiden Schwungräder die sonst negativen Einflüsse der Kreiselwirkung bzw. Präzession gleichsam im Wege der Kompensation behoben werden, wobei das Wendegetriebe dafür sorgt, daß in bezug auf die Antriebswelle bzw. deren Umlaufrichtung praktisch ein Gleichlauf beider Schwungräder erreicht wird. Das Wendegetriebe kann als ein mechanisches, hydraulisches oder dergleichen Getriebe verwirklicht sein. Jedenfalls sorgt das Wendegetriebe für eine Bewegungsumkehr in bezug auf das eine gegenläufige Schwungrad. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind auf der Antriebswelle mehrere Schwungradpaare mit zwischen den Schwungradpaaren und/ oder den einzelnen Schwungrädern vorgesehenen Wendegetrieben angeordnet, so daß sich der erfindungsgemäße Schwungradantrieb in einem weiten Bereich ausnutzen läßt bzw. durch eine große Energiespeicherbreite auszeichnet. Denn durch das Aneinanderreihen mehrerer Schwungradpaare sind höhere Antriebsleistungen bzw. längere Betriebszeiten erzielbar. Insoweit wird ein Baukastenprinzip verwirklicht, welches eine Anpassung des erfindungsgemäßen Schwungradantriebes an die betrieblichen Erfordernisse im Wege der Verkleinerung oder Vergrößerung der Antriebsleistung ermöglicht.
Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden aufgeführt. So ist zweckmäßigerweise zwischen den Schwungrädern bzw. Schwungradpaaren und der abtriebsseitigen Kupplung ein Getriebe, z.B. Untersetzungsgetriebe, mit einer weiteren Kupplung zwischen dem Untersetzungsgetriebe und den Schwungrädern angeordnet, damit auch die Schwungräder und das Getriebe außer Eingriff gebracht werden können. Der Antriebsmotor arbeitet nach einer Ausführungsform der Erfindung über das Getriebe bzw. Untersetzungsgetriebe auf die Antriebswelle. Bei diesem Antriebsmotor kann es sich um einen externen Elektromotor, aber auch Verbrennungsmotor, hydraulischen oder pneumatischen Motor handeln, der zur Aufladung der Schwungräder dient. Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Abtriebswelle eine Hydropumpe, ein Hydromotor und eine Steuervorrichtung mit Netzanschluß für beide Aggregate zugeordnet sind, um gleichsam eine netzhydraulische Aufladung der Schwungräder zu erreichen. In diesem Fall läßt sich der Energiefluß beim Speichern bzw. Aufladen der Schwungräder von einem externen Hydraulik-Anschluß einleiten, und zwar über die dann als Hydromotor wirkende Hydropumpe.
Endlich sieht die Erfindung vor, daß die Schwungräder, die Getriebe und die Kupplungen als Antriebseinheit in einem luftdichten Gehäuse mit einer Vakuumpumpe untergebracht sind. Denn durch das Evakuieren des Gehäuses lassen sich der Luftwiderstand und die daraus resultierenden Reibungsverluste erheblich reduzieren. Außerdem kann das Gehäuse für die Unterbringung sonstiger Hilfsgeräte und insbesondere eines Speichers für den Hydromotor und die Hydropumpe dienen.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß ein Schwungradantrieb für Maschinen und Fahrzeuge, insbesondere Grubenfahrzeuge, verwirklicht wird, der sich durch eine Kompensation der sonst im System auftretenden Kräfte auszeichnet. Das gilt insbesondere für die negativen Einflüsse der Kreiselwirkung bzw. Präzession. Darüber hinaus zeichnet sich der erfindungsgemäße Schwungradantrieb durch den Einsatz eines oder mehrerer Schwungradpaare durch eine variable und verhältnismäßig große Energiespeicherbreite und dennoch kompakte Bauweise aus, weil sich mehrere Schwungradpaare mit gleichbleibendem Schwungraddurchmesser aneinanderreihen lassen. Ferner ist der erfindungsgemäße Schwungradantrieb insbesondere für eigenständige Antriebe aber auch Hybridantriebe im Untertagebergbau bevorzugt geeignet, insbesondere in explosionsgefährdeten Räumen, und zwar als Ersatz für bisher im Einsatz befindliche Maschinen wie Seilzug, Dieselantrieb, Fahrdraht- und Batterieantrieb usw. Insbesondere eignet sich der erfindungsgemäße Schwungradantrieb dort für Grubenlokomotiven, Fahrlader und Einschienenhängebahnen.
Irn folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen: Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Schwungradantrieb in schematischer Darstellung mit externer Aufladung durch einen E-Motor, Fig. 2 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. 1 für hydraulische Aufladung und Fig. 3 einen Fahrlader mit einem erfindungsgemäßen Schwungradantrieb in schematischer Seitenansicht.
In den Figuren ist ein Schwungradantrieb für Maschinen und Fahrzeuge 1, insbesondere Grubenfahrzeuge, dargestellt, und zwar mit einem auf einer Antriebswelle 2 angeordneten Schwungrad 3, einem unter Zwischenschaltung einer Kupplung 4 auf die Antriebswelle 2 arbeitenden Antriebsmotor 5 und einer unter Zwischenschaltung einer Kupplung 6 an die Antriebswelle 2 anschließbaren Abtriebswelle 7. Auf der Antriebswelle 2 sind zumindest zwei gegenläufige Schwungräder 3, 8 angeordnet.
Zwischen den beiden Schwungrädern 3, 8 ist ein Wendegetriebe 9 angeordnet. Zur Erhöhung der Antriebsleistung können auf der Antriebswelle 2 auch mehrere Schwungradpaare 3, 8 mit zwischen den Schwungradpaaren oder den einzelnen Schwungrädern vorgesehenen Wendegetrieben 9 angeordnet sein. Zwischen den Schwungrädern 3, 8 und der abtriebsseitigen Kupplung 6 ist ein Getriebe 10, nämlich Untersetzungsgetriebe mit einer weiteren Kupplung 11 zwischen dem Getriebe 10 und den Schwungrädern 3, 8 angeordnet. - Nach der Ausführungsform in Fig. 1 arbeitet der Antriebsmotor 5 über das Untersetzungsgetriebe 10 auf die Antriebswelle 2 und ist beispielsweise als E-Motor zum Aufladen der Schwungräder 3, 8 ausgebildet. - Nach der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform sind der Abtriebswelle 7 eine Hydropumpe 12, ein Hydromotor 13 und eine Steuervorrichtung 14 mit Netzanschluß 15 für beide Aggregate zugeordnet. In diesem Fall kann eine hydraulische Aufladung der Schwungräder 3, 8 erfolgen. Die Steuervorrichtung 14 dient zum Steuern der Drehzahlen bzw. Umlaufrichtung. Netzanschluß 15 meint hier einen hydraulischen Anschluß zum Einleiten des Energieflusses beim Aufladen der Schwungräder 3, 8 über die dann als Hydromotor arbeitende Hydropumpe 12.
Die Schwungräder 3, 8, die Getriebe 9, 10 und die Kupplungen 4, 6, 11 können als Antriebseinheit in einem luftdichten Gehäuse 16 mit einer Vakuumpumpe 17 untergebracht sein, um durch das Evakuieren des Gehäuses 16 den Luftwiderstand und folglich die Reibungsverluste zu reduzieren. Das Gehäuse 16 kann ferner einen Hydraulikspeicher 18 und sonstige Hilfsgeräte 19 aufnehmen.
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Claims

Schwungradantrieb für Maschinen und Fahrzeuge, insbesondere Grubenfahrzeuge Patentansprüche: 1. Schwungradantrieb für Maschinen und Fahrzeuge, insbesondere Grubenfahrzeuge, mit einem auf einer Antriebswelle angeordneten Schwungrad, einem unter Zwischenschaltung einer Kupplung auf die Antriebswelle arbeitenden Antriebsmotor und einer unter Zwischenschaltung einer Kupplung an die Antriebswelle anschließbaren Abtriebswelle, gegebenenfalls mit eine Getriebe, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß auf der Antriebswelle (2) zumindest zwei gegenläufige Schwungräder (3, 8) angeordnet sind und zwischen den beiden Schwungrädern (3, 8) ein Wendegetriebe (9) angeordnet ist.
2. Schwungradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Antriebswelle (2) mehrere Schwungradpaare (3, 8) mit zwischen den Schwungradpaaren und/oder den einzelnen Schwungrädern vorgesehenen Wendegetrieben (9) angeordnet sind.
3. Schwungradantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schwungrädern (3, 8) und der abtriebsseitigen Kupplung (6) ein Getriebe (10) mit einer Kupplung (11) zwischen diesem Getriebe (10) und den Schwungrädern (3, 8) angeordnet ist.
4. Schwungradantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (5) über das Getriebe (10) auf die Antriebswelle (2) arbeitet.
5. Schwungradantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwungräder (3, 8), die Getriebe (9, 10) und die Kupplungen (4, 6, 11) als Antriebseinheit in einem luftdichten Gehäuse (16) mit einer Vakuumpumpe (17) untergebracht sind.
6. Schwungradantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebswelle (2) eine Hydropumpe (12), ein Hydromotor (13) und eine Steuervorrichtung (14) mit Netzanschluß (15) für beide Aggregate zugeordnet sind.