CN101821477A - 开采矿物的开采装置和用于此的传感器系统的容纳装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于开采矿物的开采装置，包括：能沿输送装置移动的机器框架(11)，该机器框架对于每个行驶方向在其在生产使用中面向回采工作面的前侧(13)上具有用于要回采的矿物的崩矿工具(14、15)；设置在机器框架(11)上的传感器系统，用于识别矿物和废石。为了提供一种可设有改进的传感器系统或可与改进的传感器系统使用的开采装置，在机器框架(11)的前侧(13)上设有悬伸地固定的、用于传感器装置的容纳箱(20)，其中优选在该容纳箱(20)内设置有地质雷达作为传感器系统。

Description

开采矿物的开采装置和用于此的传感器系统的容纳装置
技术领域
本发明涉及一种用于开采矿物的开采装置，包括：能沿输送装置移动的机器框架，该机器框架对于每个行驶方向在其在生产使用中面向回采工作面的前侧上具有用于要回采的矿物的崩矿工具；设置在机器框架上的传感器系统，用于识别矿物和废石。本发明还涉及一种用于传感器系统的容纳装置，该传感器系统用于在利用能沿输送装置移动的开采装置开采矿物时识别矿物/废石。
背景技术
在井下的采矿中很久以来已知，这样改善用于开采矿物的开采装置的开采效率，即，借助于适当的传感器系统探测在底层岩石与要回采的矿物例如煤之间的边界层，以便利用开采装置的崩矿工具特别是在底层尽可能只开采矿物。已知的传感器系统几乎只包括光学传感器系统，它们借助于适当的压力元件(弹簧)被压靠到底层上，以便探测一方面煤和另一方面底层岩石的光学上不同的反射能力。只示例性参阅DE 19925949A1，其中一光学传感器系统作为复杂的更换件可垂直运动地设置在一容纳箱中，该容纳箱借助抗剪螺栓固定在刨煤机的机器框架的前侧上的一空隙中并且向下朝底层悬空。在同一种刨煤机中，在传感器装置上方设置顶刨刀，利用该顶刨刀可以改变开采装置的开采高度。已知的光学的传感器系统由结构决定地只能在底板的区域内探测边界层。
发明内容
本发明的目的是，提供一种开采装置，该开采装置能配设改进的传感器系统或能与改进的传感器系统一起使用。
按照本发明，该目的和其他的目的这样达到，即，在机器框架的前侧上悬伸地固定用于传感器系统的容纳箱，其中优选在容纳箱内设置地质雷达作为传感器系统。通过容纳箱的悬伸的固定不仅有可能，可以采用其他的传感器系统如特别是地质雷达，而且同时创造出前提条件，即可以探测整个的回采工作面以及在底板与要待开采的矿物之间的边界层。悬伸的固定能够实现向回采工作面的直接的基本上最好的“视野”，其中利用传感器系统可以探测在前侧或开采侧在输送机上的机器行驶轨道之前直到在掩护支架的顶梁的顶梁端之前的整个区域内的回采工作面。
在优选的实施形式中，地质雷达和/或容纳箱居中地设置在各崩矿工具之间。在这里，经由传感器的数量和发射角(Abstrahlwinkel)可以确定，在回采工作面的哪个区域上应对矿物与废石之间的边界层进行探测，而全部的传感器可受保护地设置在容纳箱的容纳空间中。地质雷达基本上适用于在刨削式工作的开采装置上应用，而且适用于在切割式工作的开采装置上应用。不过，本发明的主应用领域涉及这样的开采装置，在该开采装置中各崩矿工具由切割辊构成，亦即特别是用于采煤的滚筒式采煤机。
对于许多应用目的可以足够的是，将容纳箱在一固定的位置安装在机器框架的前侧上。但在高度可调的崩矿工具中，特别在开采装置的相应向前的前侧上的高度可调的崩矿工具中可以有利的是，容纳箱是高度可调的或能在不同的高度位置固定在机器框架上。
在特别优选的实施形式中，容纳箱构成多件式的并且具有一个容纳地质雷达的、包括向下和/或向上的多个窗口的主箱，其中在主箱的两侧设置有转向器元件(Abweiserelement)。容纳箱则可以构造成封闭的容纳箱，由该容纳箱中优选只还必须在后侧引出用于传感器系统的信号线和供电线，而这两个转向器元件用于保护主箱并且引导崩落岩石或矿石从主箱旁边经过。
上述目的在用于传感器系统的容纳装置中这样达到，即，容纳装置由构造成多件式的、用于地质雷达的容纳箱构成并且能悬伸地可拆卸地固定在开采装置的机器框架的前侧上。容纳箱在这里优选具有一个容纳地质雷达的、包括向下和/或向上的多个窗口的主箱以及能设置在容纳箱两侧的转向器元件。
符合目的地，各窗口构成在主箱的顶壁和/或底壁中，该顶壁和底壁分别倾斜于主箱的后壁延伸，以便利用地质雷达的设置在主箱中的各传感器可以探测在底板的区域内和必要也在顶板的区域内的回采工作面。各窗口优选借助于可更换的用于地质雷达的透视板、特别是塑料板是封闭的，以便一方面地质雷达的各传感器的电磁波能探测回采工作面并同时借助于各传感器能尽可能无阻碍地接收所发射的波。当透视板过度磨损时，则可以将其以新的透视板更换。
在特别优选的实施形式中，主箱构成为伸长的和/或借助于各梯形的侧壁和一个矩形的前板封闭。通过容纳箱的梯形形状实现相对于矿石等的较小的阻力，其中同时也在主箱的区域内保持转向功能。有利地，转向器元件由一个后板、多个加强筋和一个梯形的连接壁构成，它们相互焊接成一个稳定的焊接结构。转向器元件的上面的和下面的加强筋优选倾斜于后板并特别是与主箱上的底壁和顶壁对准地延伸。如果对于要回采的矿物利用相当简单地构成的转向器元件不能完全实现转向功能，则每个转向器元件可以附加设有适当的切割板条，以便必要时利用在行驶方向上向前的切割板条切去在行驶方向上留在崩矿工具后面的材料。每个转向器元件作为附加的防磨损保护也可以设有耐磨板或具有边界层硬化部。
进一步优选地，后壁可以向上和向下分别以一螺纹孔板条突出于顶壁和底壁，或后板可以向上和向下分别以一螺纹孔板条突出于上面的和下面的加强板，以便按较简单的方式可以将机器箱悬伸地固定在机器框架上。螺纹孔板条的各孔在容纳箱在开采装置上的安装状态下优选由夹紧螺钉穿过，这些夹紧螺钉必要时与配合销一起用于承受纵向力和横向力并同时在机器框架与容纳箱之间构成预定断裂部位。
附图说明
由对在附图中示意示出的实施例的以下描述得出一按照本发明的、包括按照本发明的容纳装置的开采装置的其他的优点和实施形式。图中：
图1示意示出一作为按照本发明的开采装置在生产使用中的滚筒式采煤机；
图2示意示出图1的滚筒式采煤机的前侧的视图；
图3示意示出按照本发明的用于地质雷达的容纳箱的详图；
图4以垂直剖视图示出图3中的、在机器框架上的安装位置的容纳箱；以及
图5示出图3的容纳箱的分解图。
具体实施方式
在图1中以一系统示意图示出一井下的用于采煤的工作面1。工作面1借助液压式掩护支架2在所谓的底板3与顶板4之间保持敞开的。在掩护支架2的掩护梁5下方设置一输送机例如链式刮板输送机6，利用该输送机从工作面中运走借助于滚筒式采煤机10作为开采装置回采的矿物如特别是煤。滚筒式采煤机10具有一机器框架11，该机器框架的后侧12面向掩护支架2、亦即面向装料侧，而该机器框架的前侧13面向回采工作面7。作为崩矿工具，滚筒式采煤机10如同图2所示地具有两个切割辊轮14、15，它们分别借助于一支承臂或摆臂16或17支承在机器框架11上。机器框架11借助于多个导向装置如前面的导向座18支承在输送机6上，并且同时至少一个驱动齿轮19在机器框架11的后侧附近嵌入一在输送机6上安装的进给装置例如齿条8中，如其本身对于技术人员来说在井下采矿中已知的。通过两个切割辊轮14、15经由摆臂16、17的可偏转性可以确保，相应在行驶方向F上向前的切割辊轮14自由切割在顶板处的回采工作面，而跟在后面的辊轮15自由切割在向底板3的过渡处的顶板。两个切割辊轮14、15的转动位置调节成，使其覆盖机器框架11的整个高度。
为了能够用适当的传感器系统最佳地识别用附图标记9在图1中示出的在底板区域内的边界层、但必要时也在顶板区域内的边界层，在滚筒式采煤机10的机器框架11的前侧13上悬伸地固定一用于容纳作为传感器系统的未详细示出的地质雷达的容纳箱20，使得至少在回采工作面7向底板3的过渡处未被切割的边界层9可以借助在容纳箱20中的地质雷达的发射的电磁波A探测。为了识别废石，评价经由矿物和废石的不同的吸收或反射R在边界层9上的折射和衍射性能。传感器系统的接收模式可以接收反射的信号R，以便由此采集关于边界层和底板3的地质学的信息。可以借助其他的传感器对顶板上的边界层进行探测。容纳箱20的悬伸的固定以向回采工作面7的不阻碍的“视野”保证，由容纳箱20中的传感器系统发射的电磁波只入射到待切除的矿石或废石上，而不由于滚筒式采煤机的任何构件受到阻碍。
参照图3至5，它们示出一用于相应的按照本发明的用于容纳地质雷达的容纳箱20的优选实施例。图3至5中总体上用附图标记20标出的、用于作为传感器系统的未示出的地质雷达的容纳箱构造成三件式的并且具有一个伸长的中间的主箱21，在该主箱两侧设置有相互相同构成的转向器元件30。在主箱21中设置用于地质雷达的一个或多个传感器包括天线、供电线和信号导线等，该主箱包括一个强力的后壁22、一个底壁23和一个顶壁24(该底壁和顶壁分别倾斜于后壁22延伸)、两个侧面的梯形侧壁25以及一个前壁26，所述后壁、底壁、顶壁、侧壁和前壁相互焊接成一个基本上封闭的壳体。容纳箱21的长是宽两倍多并且特别是前壁26由一矩形的板条形的板构成。主箱21的不仅底壁23而且顶壁24相互相向倾斜地延伸，并且由此随着离后壁22的渐增的距离，容纳箱21的净宽度逐渐缩小。底壁23在中央具有一矩形的较小的窗口27。顶壁24由于一较大的矩形的空隙28直到窄的框架板条几乎完全空出，以便必要时在安装的壳体箱21时通过大的空隙28可以对地质雷达的设置在容纳箱21的容纳空间21A中的各传感器进行修理工作或更换工作。借助金属的封闭板50封闭较大的空隙28，该封闭板本身又设有一较小的窗口29，该窗口的尺寸精确地符合底壁23中的窗口27的尺寸。在倾斜定向的底壁23中的窗口27借助地质雷达的各传感器能够实现向底板区域内的回采工作面的自由的“视野”，而在主箱21的倾斜延伸的顶壁24中的窗口29能够实现向顶板上的边界层的自由的视野。为了容纳箱的容纳空间的密封的闭锁，两个窗口27、29借助适当的保护板40、特别是塑料板封闭，它们在过度磨损时可以以其他的塑料板更换并且可以通过螺纹固定或按其他的方式固定在窗口27、29内的台阶27A、29A上。主箱21的后壁22分别以一个螺纹孔板条22A向上或向下突出于顶壁24和底壁23，并且两个孔板条22A设有适当数量的螺纹孔41，以便在这里利用总共10个固定或夹紧螺钉42可以将主箱21拧紧在机器框架11上，如其示例性在图4中所示。为了附加的固定，可以在后壁22的后侧上设置多个夹紧销和/或后壁具有或构成多个止挡板条，它们与在滚筒式采煤机的前侧中的多个突出部或凹槽形锁合地配合作用，以便能可靠地承受在生产使用中传入主箱21中的所有力。经由主箱21的后壁22中的一空隙22B实现用于在主箱21的容纳空间21A中的传感器的电缆供给以及用于其它液压的管线或信号导线等的电缆供给，其中优选空隙22B在接近容纳地质雷达的主箱的整个基面上延伸。
为了尽管主箱在机器框架的前侧上的暴露的悬伸的固定但保护包括作为传感器系统的地质雷达的主箱21免受损坏和折断，对于两个行驶方向在主箱21的侧面安装转向器元件30。两个转向器元件30各包括一个强力的后板31、在这里总共四个加强筋，即一个上面的加强筋32、一个下面的加强筋33和两个中间的垂直于后板的加强筋34，它们构成基本上三角形的并且与在垂直于后板31焊接的梯形的连接壁35上的横向侧相焊接。上面的和下面的加强筋32、33以与顶壁24或底壁23在主箱21中相同的弯角倾斜于后板31延伸，从而这些加强筋在安装位置如图3中所示地对准于它们。各转向器元件30从自由端到连接壁35成楔形加大，该连接壁在安装状态下贴紧在主箱21的侧壁25上并且与该侧壁经由夹紧螺钉43拧紧。后板31也分别以一个螺纹孔板条31A向上突出于上面的加强筋32或向下突出于下面的加强筋33，以便两个转向器元件30也可以借助适当数量的夹紧螺钉42、在这里总共六个夹紧螺钉43固定在机器框架上。在这两个转向器元件30中也可以设置多个夹紧销等，以便可以可靠地承受沿着和横向于行驶方向的所有力。不过有利的是，不仅各夹紧螺钉42而且必要时存在的各夹紧销构成预定断裂部位，如果在容纳箱与岩石块之间出现阻塞，则确保整个的容纳箱20包括各转向器元件30的掉落，以便避免在滚筒式采煤机或用于滚筒式采煤机的导向装置上的更强的损坏。在损坏情况下，则只需要安装一新的容纳箱20。
在所示的实施例中，将各转向器元件和主箱在一固定的位置处固定在机器框架上。通过在机器框架上设置多个叠置的孔板条，在其他相同的结构时也可以在较低的厚度时实现开采。但容纳箱的高度可调性也可以通过容纳箱在基板上的固定和基板在滚筒式采煤机的前侧上的不同的定位实现。图1中的实施例示出借助于地质雷达对在底板上的回采工作面的探测。或者借助于地质雷达只可以探测顶板，或者不仅顶板而且底板。地质雷达优选容纳于一抗压的固有安全的壳体内并且与该壳体装入主箱中。主箱还可以焊接在或按其他的方式固定在采矿机的前侧上。代替一个用于一个或多个地质雷达的主箱，也可以在前侧上固定多个主箱，其中优选在所有的主箱的侧面设置转向器元件。这样的和其他的修改应落入所附权利要求的保护范围内。

Claims (17)

1.用于开采矿物的开采装置，包括：能沿输送装置移动的机器框架(11)，该机器框架对于每个行驶方向在其在生产使用中面向回采工作面的前侧(13)上具有用于要回采的矿物的崩矿工具(14、15)；设置在机器框架(11)上的传感器系统，用于识别矿物和废石；其特征在于，设有在机器框架(11)的前侧(13)上悬伸地固定的、用于传感器装置的容纳箱(20)，其中优选在容纳箱(20)内设置有地质雷达作为传感器系统。
2.按照权利要求1所述的开采装置，其特征在于，所述地质雷达和/或容纳箱(20)居中地设置在各所述崩矿工具(14、15)之间。
3.按照权利要求1或2所述的开采装置，其特征在于，各所述崩矿工具由切割辊(14、15)构成。
4.按照权利要求1至3之一项所述的开采装置，其特征在于，容纳箱是高度可调的或能在不同的高度位置固定在机器框架上。
5.按照权利要求1至4之一项所述的开采装置，其特征在于，容纳箱(20)构造成多件式的并且具有一个容纳地质雷达的、包括向下和/或向上的多个窗口(27、29)的主箱(21)，在该主箱两侧设置有转向器元件(30)。
6.用于传感器系统的容纳装置，该传感器系统用于在利用能沿输送装置移动的开采装置开采矿物时识别矿物和废石，其特征在于，所述容纳装置由构造成多件式的、用于地质雷达的容纳箱(20)构成并且能悬伸地可拆卸地固定在开采装置的机器框架的前侧上。
7.按照权利要求6所述的容纳装置，其特征在于，所述容纳箱(20)具有一个容纳地质雷达的、包括向下和/或向上的多个窗口(27、29)的主箱(21)以及能设置在主箱(21)两侧的转向器元件(30)。
8.按照权利要求1至7之一项所述的开采装置或容纳装置，其特征在于，所述窗口(27、29)构成在主箱的底壁(23)和/或顶壁(24)中，所述底壁和顶壁倾斜于主箱(21)的后壁(22)延伸。
9.按照权利要求8所述的开采装置或容纳装置，其特征在于，顶壁(24)借助一空隙(28)渐缩直到框架板条，在该框架板条上固定一具有窗口(29)的封闭板(50)。
10.按照权利要求8或9所述的开采装置或容纳装置，其特征在于，窗口(27、29)借助可更换的用于地质雷达的透视板(40)是封闭的。
11.按照权利要求1至10之一项所述的开采装置或容纳装置，其特征在于，主箱(21)借助各梯形的侧壁(25)和一个矩形的前壁(26)封闭。
12.按照权利要求1至11之一项所述的开采装置或容纳装置，其特征在于，各所述转向器元件(30)可更换地固定在机器框架(11)上和主箱(21)上。
13.按照权利要求1至12之一项所述的开采装置或容纳装置，其特征在于，转向器元件(30)包括一个后板(31)、多个加强筋(32、33、34)和一个梯形的连接壁(25)，它们相互焊接。
14.按照权利要求13所述的开采装置或容纳装置，其特征在于，上面的和下面的加强筋(32、33)倾斜于后板(31)延伸。
15.按照权利要求11至14之一项所述的开采装置或容纳装置，其特征在于，后壁(22)向上或向下分别以一螺纹孔板条(22A)突出于顶壁和底壁(24、23)，并且后板(31)向上或向下分别以一螺纹孔板条(31A)突出于上面的和下面的加强筋(32、33)。
16.按照权利要求15所述的开采装置或容纳装置，其特征在于，所述螺纹孔板条(22A，31A)的各孔(41)在安装状态下由夹紧螺钉(42)穿过，这些夹紧螺钉必要时与各配合销一起用于承受纵向力和横向力并且同时在机器框架(11)与容纳箱(20)之间构成预定断裂部位。
17.按照权利要求1至16之一项所述的开采装置或容纳装置，其特征在于，每个转向器元件设有切割板条和/或耐磨板，或具有边界层硬化部。
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