Anwendungsbeispiel 4 - Schaltmagnet

Zwillingsmagnet für den Bergbau

Die Zeiten sind längst vorbei, in denen Kohleflöze mit der Spitzhacke abgebaut wurden. Ebenso gehören Holz und Eisenträger zur Abstützung der Stollen – Streb genannt – der Vergangenheit an. Heutzutage schützen hydraulisch betätigte Schilde den Bergmann.

Ein solcher so genannter Schildausbau bildet eine Art Bogen, der hydraulisch gegen das Gestein gepresst und verspannt wird. Dazu dient ein Hauptzylinder zwischen Kufe und Kappe, aber auch zusätzliche Zylinder, welche die Kappe ausfahren oder nach hinten gegen das Gestein drücken. Außerdem wird ein solcher Schild von Zylindern vorgerückt, wenn die unter seinem Schutz arbeitenden Maschinen das Flöz wieder ein Stück abgetragen haben und der Schild der Kohle nachgezogen werden muss.

Es versteht sich, dass das hydraulische System zahlreichen Sicherheitsanforder- ungen genügen muss. So verhindern Sperrventile, dass der Druck in einem Zylinder plötzlich absinken kann. Dementsprechend anspruchsvoll sind auch die Betätigungsmagnete gebaut. Immer sind zwei voneinander unabhängig arbeitende Einfachhubmagnete im Einsatz: der eine, um einen Zylinder auszufahren – der andere, um ihn einzuholen.

Sie befinden sich zusammen mit der Ansteuerelektronik in einem gemeinsamen rechteckigen Magnetgehäuse von etwa 40 Millimeter mal 80 Millimeter. Das hat den Vorteil, dass nur ein Stecker erforderlich ist und vereinfacht das Handling für den Anwender. Schließlich werden pro Schild etwa sechs bis acht solcher Zwillingsmagnete gebraucht. Bei rund 150 Schilden pro Streb ergibt das eine Zahl von 800 bis 1200 Zwillingsmagneten, die es mit elektrischer Leistung zu versorgen gilt.

Die Hauptgefahr beim Kohleabbau besteht allerdings nach wie vor darin, dass die Kohle brennbare Gase freisetzt, die in so genannten schlagenden Wettern explodieren können. Auch die Entzündung von sehr feinem Kohlestaub hat schon manchen Kumpel das Leben gekostet. Weil schon ein kleiner Funke genügen kann müssen alle elektrischen Geräte so konzipiert sein, dass keine Funken entstehen (eigensichere Geräte).

Die Ansteuerelektronik der Zwillingsmagnete ist besonders pfiffig, denn sie spart Energie: Wird der Magnetanker zunächst mit einem Nennstrom von 100 Milliampere und einer Kraft von zehn Newton angezogen, reduziert sie den Strom zeitgesteuert auf etwa 50 Prozent des Anfangswerts, nachdem der Anker den Pol erreicht hat. Damit nutzt sie den erwähnten Effekt aus, dass die Magnetkraft aufgrund des Luftspalts zwischen Magnetanker und -pol in der Hubendlage auf ca. 40 Newton bei Nennstrom ansteigen würde und das hydraulische Ventil auch bei reduziertem Strom sicher mit 20 Newton in der Endposition halten kann.
 

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