AT393294B - Fraesscheibe fuer die kohlengewinnung - Google Patents

Description

AT 393 294 B

Die Erfindung betrifft eine Frässcheibe für die Kohlengewinnung, die eine zu einem Grundkörper gehörende Ladespirale sowie mit dieser und/oder mit dem Grundkörper verbundene Messer aufweist.

Bekanntlich verbreitete sich in der ersten Hälfte des Jahrhunderts die Anwendung der mechanisierten Produktion im Kohlenbergbau, wobei sich auch der Strebbau entwickelte. Im Vergleich zu den früheren S bergbaulichen Technologien stellten sowohl die Gewinnung mit breiter Stollenstim - d. h. der Strebbau -, als auch die bei der Gewinnung verwendeten, zum Abbau und zum Laden gleicherweise dienenden Abbaumaschinen eine revolutionäre Entwicklung dar. In den vergangenen Jahren erhöhte sich die Produktion auf etwa das Dreißigfache.

Früher wurden beim Strebbau meistens zu den Schrämmaschinen gehörende Abbaumaschinen, kombiniert 10 mit Förderanlagen, eingesetzt In der Folge haben sich als Gewinnungs- und Ladeeinrichtungen immer mehr Abbaumaschinen mit Frässcheiben und Kohlenhobel · diese in erster Linie zum Abbau von Kohlenlagerstätten niedriger Festigkeit · durchgesetzt Sowohl die Abbaumaschinen mit den Frässcheiben als auch die Kohlenhobel zerkleinern die Kohle vollkommen.

Im Kohlenbergbau in Ungarn wird der überwiegende Teil der gewonnenen Kohle - etwa 90 % - mit Hilfe von 15 Abbaumaschinen mit Frässcheiben erhalten. Diese Frässcheiben enthalten dabei im allgemeinen einen Grundkörper mit ein» mehrgängigen Ladespirale, wobei den Abbau ausführende Messer in Spannvorrichtungen befestigt sind, die auf dem Grundkörper und/oder auf der Ladespirale vorgesehen sind. Während der Gewinnung sind die Messer relativ zum Grundkörper bzw. zur Ladespirale stationär, und demzufolge steht die Kante je eines Messers mit der zu gewinnenden Kohle in konstanter Verbindung. Dieser Umstand hat zur Folge, daß bei der 20 Gewinnung die Messerkante weitgehend erwärmt und abgenutzt wird. Die Lebensdauer der Messer kann ausschließlich durch die Anwendung von Hartmetallen auf einem passablen Wert gehalten werden.

Die Frässcheiben zerkleinern dermaßen die Kohle, daß die gewonnene Kohle überwiegend eine Korngröße unter 20 mm aufweist, wodurch der sog. Kohlenstaub erhalten wird. Dies» Kohlentyp wird hauptsächlich in Kraftwerken verbraucht, in denen die Kohle in der Regel gemahlen wird. Demgemäß schien der hohe Staubgehalt 25 der gewonnenen Kohle überhaupt nicht unvorteilhaft zu sein, da der größte Teil der Produktion der Kohlengruben zur Versorgung der Kraftwerke diente. Infolge der gravierenden Änderungen bei der Energiegewinnung in den vergangenen Jahren nahm der Bedarf an Kohle in den Kraftwerken ab, gleichzeitig jedoch besteht der Bedarf sonstiger Kohlenverbrauch» - z. B. in den Haushalten -, wobei in diesem Fall stückige Kohle benötigt wird. Dieser Bedarf kann bei gleichzeitiger Verminderung der gesamten Kohlenproduktion nur gedeckt werden, wenn die 30 zur Verwendung kommenden Abbaumaschinen die Produktion von verstärkt stückigen Kohlenmengen »möglichen.

Die bekannten, üblicherweise verwendeten Frässcheiben »zeugen allmählich zunehmende bzw. abnehmende Späne während des kontinuierlichen Schleppens der Gewinnungsmaschine, da die Messer mit den übrigen Teil»i der Frässcheibe mitrotieren bzw. relativ zum Grundkörper bzw. zur Ladespirale stationär sind. 35 Zur Erhöhung des Anteils der Stückkohle in der gewonnenen Kohlenmenge wäre eine auf die Verbesserung der bekannten Frässcheiben g»ichtete Entwicklung »forderlich oder müßte man solche neuartige Frässcheiben erzeugen, die eine andere Arbeitsweise als bisher ermöglichen. Als Resultat der »sterwähnten Entwicklung könnte eine Frässcheibe vorgesehen werden, die den Anteil der Stückkohle gewissermaßen erhöhen würde, wobei aber die sonstigen Nachteile - nämlich die hochgradige Erwärmung der Messer und der intensive Verschleiß -40 keinesfalls eliminiert wären. Die Erfindung stellte sich daher die Schaffung einer neuartigen, auf einem neuen Funktionsprinzip beruhenden Frässcheibe zum Ziel, wodurch eine neuartige Gewinnung vorgenommen w»den kann.

Es ist dah» Aufgabe der Erfindung, eine Frässcheibe der eingangs angegebenen allgemeinen Art vorzusehen, bei d» die einzelnen Messer das Eindringen d» gesamten Frässcheibe in die Kohlenwand ermöglichen, wobei der 45 überwiegende Anteil der gewonnenen Kohle mit solchen Messern abgebaut werden kann, die in die Kohle verhältnismäßig tief eindringen können und darauffolgend die Kohlenstücke absprengen, wodurch ein»seits die Staubbildung verringert w»den kann, und andererseits die Kanten sich wenig» erwärmen und v»schleißen.

Demgemäß ist die erfindungsgemäße Frässcheibe der eingangs angeführten Art dadurch gekennzeichnet, daß von den Messern einzelne Mess» mit den Ladespiralen verbundene drehbare Scheibenmesser sind, wogegen die 50 übrigen Messer an d» der Kohlenwand zugewandten Seite d» Frässcheibe befestigte stationäre Messer sind.

Bei Anwendung d» erfindungsgemäßen Frässcheibe kann das gesetzte Ziel dadurch erreicht w»den, daß d» überwiegende Teil der produzierten Kohlenmenge - etwa 85 % - durch die Scheibenmess» gewonnen wird, die während des Abbaus um ihre Achse eine Drehbewegung ausführen, und daß die in die Kohlenwand eindringenden Messer die mit den übrigen Teilen der Frässcheibe steif verbunden sind, bloß einen geringen Anteil der 55 Gesamtproduktion »geben. Im einzelnen hängen dabei die Zahl, Anordnung und Einstellung der Scheibenmesser der »findungsgemäßen Frässcheibe von dem abzubauenden Gestein und der angewendeten Technologie ab.

Im Interesse der Erhöhung der Wirksamkeit der Ladung - unter Berücksichtigung der technischen und technologischen Parameter der Gewinnungsmaschine - kann eine optimale Gewindesteigung für die Ladespiralen bestimmt werden. Dabei muß das Profil der Ladespirale so gestaltet werden, daß einerseits die Menge des 60 verlorenen - auf d» Achse nach hinten geworfenen - Materials minimal ist, anderseits die Ladung auf die Materialförderanlage, z. B. auf einen Kettenschlepper begünstigt wird.

Beim Arbeiten der »findungsgemäßen Frässcheibe z»spalten die auf d» Frässcheibe vorhandenen -2-

AT 393 294 B

Scheibenmesser die Kohle annähernd parallel zur Stollenstim, und die hervorgerufene Staubbildung ist minimal, da die Kohle durch das verhältnismäßig tiefe Eindringen der Scheibenmesser abgelöst wird. Während der Kohlengewinnung rollen die einzelnen Scheibenmesser zufolge der auf sie einwirkenden Kräfte ab, da sie drehbar gelagert sind, wodurch immer ein neuer Abschnitt der Scheibenmesserkante an der Gewinnung S teilnimmt. Als Resultat nimmt die Kante des Scheibenmessers über den ganzen Umfang an der Gewinnung teil, im Gegensatz zu den bekannten stationären Messern, wo nur eine höchstens einige Zentimeter lange, ständig in Anspruch genommene Kante an der Gewinnung teilnimmt. Um die Verdrehung der Scheibenmesser während des Betriebs zu begünstigen, ist es auch von besonderem Vorteil, wenn gezahnte Scheibenmesser vorgesehen sind. Dies ist vor allem beim Abbau von relativ harter Kohle günstig. 10 Auch ist es vorteilhaft, wenn die Spannseite der Scheibenmesser mit zwei Kegelflächen ausgebildet ist. Bei einer solchen Ausbildung mit zwei - unter Umständen auch mit drei - Kegelflächen, je nach den verschiedenen Kohlenarten, kann - bei gleichzeitiger entsprechender Kantenfestigkeit - die günstige Stückkohlenproduktion erreicht werden. Für die Kohlengewinnung ist es ferner besonders günstig, wenn die Ebenen der Scheibenmesser gegenüb» der 15 Gewinnungsrichtung eine schräge Stellung einnehmen. Beispielsweise schließen die Scheibenmesser mit der Gewinnungsrichtung einen Winkel von einigen Grad ein. Die Einstellung der Scheibenmess» ist so zu wählen, daß ihre Spannseiten, in Richtung der sich vor der Kohlenwand befindenden Förderanlage, z. B. eines Kettenschleppers, die Kohle abreißen.

Um die Scheibenmesser einfach und dabei doch wirksam zu lagern und gegebenenfalls rasch austauschen zu 20 können, ist es auch von Vorteil, wenn jedes Scheibenmesser in einem Messerhalt» gelagert und darin durch eine Befestigungsgäbel gesichert ist.

Die die Scheibenmesser aufnehmenden Mess»halter werden zweckmäßig am Nebenteil d» Frässcheibe und/oder an der Rückseite der Ladespiralen befestigt, wodurch es möglich ist, die Ladespiralen so zu dimensionieren, daß die Wanddicke der Ladespirale wegen im Betrieb auftretenden Krafteinwirkungen nicht zu 25 groß gewählt werden muß.

Schließlich ist es vorteilhaft, wenn am äußeren Rand und/od» inneren Rand der Ladespiralen ein Kantenband befestigt ist. Das Kantenband kann dabei z. B. angeschweißt sein.

Ein am äußeren Rand der Ladespiralen befestigtes Kantenband erhöht einerseits die Ladefähigkeit und andererseits die Festigkeit der Ladespirale. Das Kantenband übt eine Wirkung bei der Aufgabe der Kohle auf die 30 Förderanlage aus, da es den Druck der gewonnenen Kohle auf den Abbauweg reduziert; die Kohle wird angehoben, wodurch die Förderung »leichtert wird, und gleichzeitig wird eine weitere Zerkleinerung d» Kohle verhind»L Ein am Innenrand der Ladespirale angebrachtes Kantenband fördert die Wirksamkeit des Ladevorganges, verhindert ein Rückwärtswerfen der Kohle und übt eine günstige Wirkung auf die Lenkung der Kohle aus.

Es sei noch erwähnt, daß aus der DE-OS 2 316 032 eine Halterung für - symmetrisch ausgebildete -35 Schneidscheiben bekannt ist, wobei all»dings auf einen allgemeinen Aufbau eines Schneidenkopfes oder einer Frässcheibe nicht eingegangen wird. Irgendeine bestimmte Unterteilung und Anordnung d» Messer ist dieser DE-OS 2 316 032 nicht zu entnehmen.

Die DE-OS 2 038 345 zeigt eine Schneidvorrichtung mit Rollenmessem bzw. Messerwalzen, und zwar ebenfalls ohne vergleichbare Aufteilung und Anordnung von Messern, wobei mit der bekannten 40 Schneidvorrichtung ein Zerschneiden des Gesteins auf eine solche Weise bewerkstelligt werden soll, daß Gesteinsmaterial in großen Stücken herausgebrochen w»den kann. Demgegenüber soll mit d» vorliegenden Frässcheibe Kohle d»art gewonnen w»den können, daß ein möglichst hoh» Anteil an Kohlestücken, geeignet zur Verbrämung in Haushaltsöfen usw., »halten wird. hi der DE-OS 2 448 087 ist fern» ein Schneidkopf gezeigt, der mit einer Spirale versehen ist, die außen mit 45 festen Pickenhaltem versehen ist. Demgegenüber sollen bei der vorliegenden Eiässcheibe feste Messer an der Stirnseite der Frässcheibe vorgesehen sein, wogegen die Ladespiralen mit drehbaren Scheibenmessem bestückt sein sollen.

Die GB-PS 1 520 984 offenbart sodann eine Abbaumaschine mit rollenförmigen Schneidwerkzeugen, die an einem Schneidkopf angebracht sind. Dabei haben die Rollen zueinander geneigte Achsen, was jedoch mit einer 50 Schrägstellung einzelner Scheibenmesser an den Ladespiralen relativ zur Abbaurichtung wie bei der vorliegenden Frässcheibe in einer bevorzugten Ausführungsform, nichts zu tun hat

Auch der Schneidkopf gemäß der US-PS Re 31 511 unterscheidet sich grundsätzlich von der vorliegenden Frässcheibe. Vor allem sind beim bekannten Schneidkopf keine längs einer Ladespirale angeordnete Scheibenmesser vorgesehen, vielmehr befinden sich dort Scheibenmesser nur an ein» Stirnfläche. Die 55 Unterschiedlichkeit in den Konzeptionen (beim Gegenstand der US-PS Re 31 511 handelt es sich um einen Schneidkopf für eine Tunnelbohrmaschine) zeigt sich auch darin, daß anders als bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Frässcheibe symmetrische Scheibenmesserschneiden vorhanden sind, abgesehen davon, daß beim bekannten Schneidkopf an der Frontseite keine festen Messer vorhanden sind.

Schließlich beschreibt die US-PS 4 478 457 bloß an der Außenseite von Spiralen angebrachte feste 60 Schneideinsätze. Im übrigen sind nicht einzelne Scheibenmesser schräggestellt, sondern der gesamte Schneidkopf.

Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung noch weiter erläutert; es zeigen: Fig. 1 eine ebene Abwicklung der Umfangsfläche einer -3-

AT 393 294 B erfindungsgemäßen Frässcheibe; Fig. 2 eine Ansicht der in Fig. 1 dargestellten Frässcheibe; Fig. 3 die rechtsseitige, zur Hälfte geschnittene Seitenansicht der Frässcheibe nach Fig. 2; Fig. 4 eine Draufsicht eines Scheibenmessers; Fig. 5 eine teilweise geschnittene Ansicht des Scheibenmessers nach Fig. 4; die Fig. 6 und 7 in Teilschnitten entsprechend Fig. S weitere Ausführungsbeispiele des Scheibenmessers; Fig. 8 eine Ansicht S eines Messerhalters mit einem Scheibenmess»:; Fig. 9 eine rechtsseitige Seitenansicht des Messerhalters mit dem Scheibenmesser nach Fig. 8; Fig. 10 einen Grundriß der Anordnung nach Fig. 8; Fig. 11 eine Ansicht eines eingebauten Messerhalters mit Scheibenmesser, Fig. 12 eine Draufsicht der Anordnung nach Fig. 11; und Fig. 13 einen Schnitt gemäß der Linie (A-A) in Fig. 12.

In Fig. 1 ist eine Frässcheibe mit Scheibenmessem (1) in Abwicklung veranschaulicht, wobei eine 10 Ladespirale (2) mit drei Gängen vorgesehen ist Die die Scheibenmesser (1) tragenden Messerhalter sind einerseits an der Ladespirale (2), anderseits am Näbenteil der Frässcheibe befestigt Beispielsweise sind sieben Scheibenmesser (1) angebracht Die Scheibenmesser (1) liegen an verschiedenen Gewinnungslinien. Die einzelnen Gewinnungslinien sind mit römischen Ziffern (1) bis (ΥΠ) bezeichnet Der Abstand zwischen den Gewinnungslinien bestimmt die eine geometrische Abmessung der Kohlestücke. In der Zeichnung zeigt ein Pfeil 15 die Gewinnungsrichtung an. Die Ebenen der Scheibenmess» (1) schließen mit der Gewinnungsrichtung den Winkel (tt) ein. An der der Kohlenwand zugewandten Seite der Frässcheibe - auf dem Einbruchkranz bzw. auf der Stirn - sind Nester (6) und Messerhalter (5) für stationäre Messer vorgesehen.

Aus den Fig. 2 und 3 ist ersichtlich, daß am Stimteil der Ladespirale (2) die Scheibenmesser (1) beträchtlich in der radialen Richtung vorstehen. Die Größe der vorstehenden Teile bestimmt das maximale zulässige Maß des 20 Vorschubs je Umdrehung. Auf diese Weise wird auch die andere geometrische Abmessung der gewonnenen prismenartigen Kohlenstücke bestimmt Im Zuge der allgemein üblichen Praxis wird bei einem neuen Eingriff die Abbaumaschine auf der Stirn senkrecht in die äbzubauende Kohlenwand eingelassen, wobei die Maschine sich bewegt oder sich im Stillstand befindet. Die Anwendung einer derartigen Technologie wird durch die am Einbruchkranz und am Stimteil der Frässcheibe befestigten stationären Messer (3) bzw. (4) gewährleistet 25 Zweckmäßig werden am Einbruchkranz stationäre Messer (4) des tangentiellen Typs, vorzugsweise in drei Messerbahnen, befestigt Die stationären Messer (3), (4) oder/und die Messerhalter (5) können in den Nestern (6) eingespannt werden.

Aus den Fig. 2 und 3 ist »sichtlich, daß die stationären Messer (3) - die zum radialen Typ gehören können · in Messerhaltem (7) angeordnet sind, deren Mittellinie zur Drehachse parallel verläuft. 30 Im übrigen sind in Fig. 3 ein am äußeren Rand der Ladespirale (2) vorhandenes Kantenband (13) sowie ein am inneren Rand der Ladespirale (2) befestigtes Kantenband (14) dargestellt

Bei dem in den Fig. 4 und 5 dargestellten Scheibenmess» (1) sind an d» Spannseite - die den Ausbruch der Kohlenstücke gewährleistet - zwei Kegelfläch»! (8) ersichtlich. Die durch die Kegelflächen (8) gebildete Seite weist insgesamt eine allgemein konvexe Form auf. 35 Beim in Fig. 6 dargestellten Scheibenmess» (1) sind drei Regelflächen (9) vorgesehen.

Beim in Fig. 7 veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind wiederum zwei Kegelflächen (8) an der Spannseite des Scheibenmess» (1) vorgesehen, wobei hier aber insgesamt ein konkav» Charakter gegeben ist

Durch die Kegelflächen (8) bzw. (9) und die geeignete Wahl der Kegelwinkel im Einklang mit den zu gewinnenden Materialien verschieden» Festigkeit kann bei ein» befriedigenden Kantenfestigkeit die günstigste 40 Produktion d» Stückkohle erreicht werden.

Die Fig. 8 bis 10 zeig»i eine Spanneinrichtung, die einen schnellen Ein- und Ausbau der Scheibenmesser (1) ermöglicht In diesem Fall ist das Scheibenmesser (1) in einem selbständigen Messerhalter (11) angeordnet und in seiner Position mit Hilfe einer Befestigungsgäbel (10) gesichert, die ein elastisches Element ist und so leicht und einfach gehandhabt werden kann. 45 Bei der in den Fig. 11 und 12 veranschaulichten Konstruktion ist d» Messerhalter (11), in dem das Scheibenmesser (1) drehbar gelagert ist am Nabenteil (12) der Frässcheibe montiert

Außer mit dem Näbenteil (12) ist der Messerhalter (11) auch mit der Rückseite der Ladespirale (2) verbunden. Die Verbindung mit dem Näbenteil (12) und mit der Ladespirale (2) ermöglicht daß bei der Dimensionierung der Ladespirale (2) deren Wanddicke wegen der im Betrieb auftretenden Krafteinwirkungen nicht 50 zu groß gewählt w»den muß.

Fig. 13 veranschaulicht ein Kantenband (13) am äußeren Rand der Ladespirale (2). Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Kantenband (13) auf der Ladespirale (2) angeschweißt

Die erfindungsgemäße Frässcheibe weist zahlreiche technische und wirtschaftliche Vorteile auf. Einer der wichtigsten Vorteile besteht darin, daß innerhalb d» gewonnenen Kohlenmenge d» Anteil der Stückkohle 55 zunimmt andererseits die Staubbildung infolge der spaltenden Gewinnung äbnimmt Ein anderer Vorteil ist daß im Vergleich zu den traditionellen Messern der Verschleiß d» Scheibenmesser geringer ist da das Scheibenmesser mit seinem gesamten Umfang an der Gewinnung teilnimmt. Im Zusammenhang damit kann sich daher auch die Anwendung von Hartmetalleinsätzen auf der Messerkante erübrigen.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß - da das Scheibenmesser auf der Kohlenwand abrollt - die Reibung 60 entlang des Messers abnimmt Demzufolge wird der Verbrauch an spezifischer Energie bei der Gewinnung geringer sein. Dieser geringe Energieverbrauch wird auch durch den Umstand begünstigt daß durch den höh»»i -4-

Claims (6)

1. AT 393 294 B Anteil der Stückkohle die auf die Zerkleinerung aufgewandte Energie von Anfang an gering« ist. Die Anwendung der Erfindung ändert im wesentlichen die Art der Kohlengewinnung, wodurch auch der Mechanismus der Ablösung der Kohlenstücke modifiziert wird, und in der Folge wird die dynamische Belastung der Abbaumaschine herabgesetzt. Noch ein Vorteil ist darin zu sehen, daß die Gewinnung mit den Scheibenmessem die Anwendung von Ladespiralen mit optimaler Gewindesteigung ermöglicht Weiter wird es als vorteilhaft betrachtet, daß durch die Anwendung des äußeren bzw. inneren Kantenbandes die wirksamere Ladung der gewonnenen Kohle gefördert wird; nachträgliches Zerkleinern und Verlassen des Materials werden verringert Vom Standpunkt der Wirtschaftlichkeit ist es äußerst vorteilhaft, daß infolge des erhöhten Anteils der Stückkohle in der gewonnenen Kohlenmenge auch die Verkaufseinnahmen größer werden. Dabei werden die Selbstkosten der Gewinnung infolge der niedrigeren Energie- und Messerkosten niedriger sein. Außerdem besteht der bedeutende Vorteil, daß durch die Anwendung der Erfindung die Produktionskapazität der Grundmaschine erhöht werden kann. PATENTANSPRÜCHE 1. Frässcheibe für die Kohlengewinnung, die eine zu einem Grundkörper gehörende Ladespirale sowie mit dies« und/oder mit dem Grundkörper verbundene Messer aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß von den Messern einzelne Messer mit den Ladespiralen (2) verbundene drehbare Scheibenmess« (1) sind, wogegen die übrigen Mess« an der der Kohlenwand zugewandten Seite d« Frässcheibe befestigte stationäre Messer (3,4) sind.
2. 2. Frässcheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gezahnte Scheibenmesser (1) vorgesehen sind.
3. 3. Frässcheibe nach Anspruch 1 od« 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannseite d« Scheibenmesser (1) mit zwei Kegelflächen (8,9) ausgebildet ist
4. 4. Frässcheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebenen der Scheibenmesser (1) gegenüb« der Gewinnungsrichtung eine schräge Stellung einnehmen.
5. 5. Frässcheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Scheibenmesser (1) in einem Messerhalter (11) gelagert und darin durch eine Befestigungsgabel (10) gesichert ist.
6. 6. Frässcheibe nach einem der Anbrüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am äußeren Rand und/oder inneren Rand der Ladespiralen (2) ein Kantenband (13,14) befestigt ist. Hiezu 6 Blatt Zeichnungen -5-