CN103221637B - 用于冷却凿子的装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于借助于喷水嘴冷却在截切头(1,2)中的凿子的装置，其中，在截切臂(6)的两侧各支承有截切头(1,2)，并且在截切臂(6)处布置有喷嘴支承元件(8)，其对于每个截切头(1,2)承载两组喷嘴，第一组布置在传动颈(7)的区域中而第二组布置在截切头(1,2)后面。不仅第一组喷嘴而且第二组喷嘴相应具有从垂直于旋转轴线(5)在截切头(1,2)之间伸延的中间平面(27)指离的、侧向地指向外的喷射轴线且具有离开角(α)，使得相邻的喷嘴的喷射锥在撞击到工作面上之前彼此相叠。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于借助于喷水嘴冷却截切头(Schrämkopf)中的凿子(Meißel)的装置，截切头以可围绕横向于截切臂(Schrämarm)的纵向的、大致水平的轴线旋转的方式支承在可摆动的截切臂处，其中，在截切臂的两侧各支承有截切头，其装备有凿子，截切臂在它的布置在两个截切头之间的自由端处构造为传动颈(Getriebehals)并且在截切臂处布置有喷嘴支承元件，其对于每个截切头承载两组喷嘴，其中的第一组喷嘴在截切头之间布置在传动颈的区域中而其中的第二组喷嘴布置在截切头后面。
此外，本发明涉及一种截煤机(Schrämmaschine)，其包括：可摆动的截切臂；以可围绕横向于截切臂的纵向的、大致水平的轴线旋转的方式支承在截切臂处的截切头，其中，在截切臂的两侧各支承有截切头，其装备有凿子；和用于冷却凿子的装置。
背景技术
在挖掘时在凿子处出现高温，从而冷却凿子是有利的。但是现在如果例如在挖掘煤时在矿层(Flöz)中存在硬的岩石夹杂物(Gesteinseinschluss)或者如果还必须从硬的空心的岩石中挖掘层，则可发生火花形成并且这样的火花形成又带来从矿层中出来的沼气爆炸的危险。因此已提出将以水的形式的冷却介质输送给凿子。为了在挖掘过程中避免污染和因此喷射喷嘴的堵塞，水必须在高压下被从喷嘴中喷出，而这又造成较大的水消耗。除了由此损害矿井(Grube)中的水平衡(Wasserhaushalt)之外，大量积累的水也带来困难，因为在工作面(Ortsbrust)之前的区域被淹没。由此还使基底(Sohle)变软，从而存在该风险，即截煤机失去其支承。已提出将喷嘴邻近每个凿子布置在截切头处并且仅仅在截切头的该旋转角度(在其期间相关的凿子处于接合中)期间开启至喷嘴的水供给。这一方面要求非常复杂的布置而另一方面由于在该已知的布置方案中不能通过闭锁机构克服高的水压且因此通过处于高压下的空气使水雾化仅实现工作面的不充足的冷却，其中，也不能充足地结合积累的灰尘。
因此将喷嘴布置在单独的喷嘴架处大多是优选的。从文件EP 0010536 A1中已知一种由大量单个喷嘴构成的喷射装置，在其中平行布置的喷嘴被安装在设置在截切头后面的喷嘴架中并且对准凿子排和凿子之间的间隙，其中，不同喷嘴组的水供给可单独地操控。
从文件DE 3429170 A1中已知一种截切头的水喷射，在其中，喷嘴梁在盖板的保护中布置在截切头后面并且在凿子尖部的方向上和在凿子之间的水射束对准工作面。
从文件DE 3609754 A1中可得出一种用于切割辊的喷射装置，在其中喷嘴被加载以至少100bar的喷射水。喷嘴在截切头后面的喷嘴架处设置有不同的高度取向和侧面取向，其形成尖锐地朝向工作面成束的喷射束的系统。另外的喷嘴布置在切割臂的前面的传动颈处用于喷射到切割辊的处于内部的切割区上。
考虑高的流体压力和喷射束朝向工作面的成束，用于这样的喷射装置的水消耗然而一如既往相当大而冷却功率仅仅一般。
发明内容
因此本发明目标在于提供一种水喷射装置，利用其一方面明显减小水消耗而另一方面可提高外部喷射的效率以可靠地避免沼气的点燃和燃烧。
为了实现该目的，从开头所提及的类型的装置出发，本发明主要在于，不仅第一组的而且第二组的喷嘴相应具有从垂直于旋转轴线在截切头之间伸延的中间平面指离的、侧向地指向外的喷射轴线并且具有离开角，使得相邻的喷嘴的喷射锥(Spritzkegel)在撞击到工作面上之前彼此相叠。因为相邻的喷嘴的喷射锥在撞击到工作面上之前彼此相叠，在由喷嘴加载的截切头区域中产生一种水保护罩(Wasserschutzmantel)的形式，从而实现水的或多或少有规律的分布。冷却因此不仅逐点地、而且在截切头的整个宽度上起作用，从而一方面改善冷却能力。另一方面实现由于侧向地指向外的喷射轴线相应以一喷嘴覆盖(erfassen)多个凿子，从而可减少喷嘴数目并且由此减少水消耗。
水消耗的减少也由此实现，即喷嘴尽可能靠近截切头或凿子布置。就此而言，本发明设置成，第一喷嘴组在截切头之间布置在传动颈的区域中，使得这两个截切头的相应处于内部的凿子可以以简单的方式被冷却剂射束覆盖。各个喷嘴特别优选地直接布置在截切头附近(使得水射束以高速出现在凿子处，以减小出来的沼气的可能的停留时间)根据本发明的一优选的改进方案由此实现，即喷嘴支承元件的承载第二喷嘴组的区段具有侧向地从截切臂伸出的两个第一臂，其在截切臂的纵向延伸的方向上观察V形地伸延并且优选地相应向后倾斜。在另一优选的构造中，在此可设置成，喷嘴支承元件的承载第二喷嘴组的区段具有相应联接到第一臂处的第二臂，其大致平行于截切头的旋转轴线伸延。以该方式可使喷嘴支承元件的轮廓简单地与截切头的外轮廓相匹配。如果这两个截切头朝向外以变细的直径来构造，那么这样的构造是尤其有利的。
凿子在截切头处的布置原则上是任意的。例如，凿子可布置在垂直于旋转轴线伸延的平面或排中。然而优选地设置成，凿子螺旋线形地或螺旋形地布置在截切头的柱面(Mantel)处。在这样的构造中，在螺旋线形的或螺旋形的凿子排之间留有自由空间，冷却剂射束在喷嘴轴线的相应的取向中可穿过自由空间且尤其被引导直到工作面处。
由于喷嘴的各个喷射锥的相叠布置，为了减少水消耗的目的可减少喷嘴的总数量。一优选的改进方案就此而言设置成，第一喷嘴组包括至少两个喷嘴、优选地四个喷嘴。优选地，第二喷嘴组包括至少四个、优选地六个喷嘴。因此以八至十二个喷嘴的总数量就足够。如果喷嘴具有引起相应的喷射锥的离开角使得即使喷嘴数量较少两个相邻的喷嘴的喷射锥也相叠，那么尤其是这样。根据一优选的构造方案，至少一部分喷嘴的喷射锥在此具有20°-40°、优选地30°的打开角度。
为了还能利用较小的喷嘴数量设计借助于水射束尽可能封闭的保护罩，该构造方案优选地这样来改进，即第一组喷嘴的喷嘴轴线比第二组喷嘴的喷嘴轴线更强地向外倾斜。尤其地，第一组喷嘴的喷嘴轴线可向外倾斜30-60°而第二组喷嘴的喷嘴轴线可向外倾斜20-40°。在喷嘴轴线的这样的取向中，必要时此外可实现该有利的效果，即水射束最佳地侵入切割轨迹(Schneidspur)中。
为了能够更可靠地覆盖已知的点燃危险部位的区域，该构造方案优选地这样来改进，即第二喷嘴组的最外面的两个喷嘴和必要时第一喷嘴组的最外面的两个喷嘴的喷射锥比第二喷嘴组的其它喷嘴的锥角彼此相应更强地相叠。
根据一优选的改进方案，当至少一部分喷嘴、优选地所有喷嘴构造为平射喷嘴(Flachstrahldüse)(其喷射锥优选地具有椭圆形的直径，其中，椭圆的主轴的长度相应于椭圆的副轴的长度的多倍)时，得到在水消耗方面优化的构造方案。平射喷嘴在此有利地可布置和取向成使得其喷射锥的整体在上部的截切头区域中构造封闭的柱面。优选地，至少一部分平射喷嘴的喷射锥在主轴的平面中具有20°-40°、优选地30°的打开角度。在此，平射喷嘴形成非常窄的在横截面中椭圆状的喷射层(Bedüsungsfach)并且实现，最大的水量直接渗到凿子支架的区域中直至凿子尖部并且在那里引起冷却。同时，由此可明显减少在截切头上被吹出的且相应地不产生冷却作用的水份额。
根据一优选的改进方案，已利用10-30bar、优选地大约15bar的运行压力基本上实现水粒子的雾化和喷洒范围的优化，从而现场不需要单独的高压单元。
当由喷嘴、尤其平射喷嘴形成的相对窄的冷却罩沿着截切头表面由于截切头的旋转被带动(Coanda效应)使得冷却水可直接在凿子与岩石的接触部位处发挥其冷却作用时，得到特别有利的效果。该构造方案就此而言优选地这样来改进，即喷嘴支承元件布置在截切头的上侧处并且截切头的旋转方向选择成使得凿子在截切头的面对工作面的侧面处从上向下运动。
此外，在此优选地可设置成，喷嘴的喷射轴线指向凿子。
附图说明
下面根据在附图中示意性地示出的实施例来详细阐述本发明。其中：
图1显示了挖掘工具的透视性的视图，
图2以俯视图显示了根据图1的挖掘工具，
图3以正视图显示了根据图1的挖掘工具，
图4以侧视图显示了根据图1的挖掘工具以及
图5显示了根据图1的挖掘工具的另一透视性的视图。
具体实施方式
在图1中示出的切割工具由两个截切头1和2构成，它们在其柱面处相应承载大量凿子3。截切头1和2在箭头4的方向上可围绕示意性地表示的旋转轴线5旋转地来支承。在此，凿子3在旋转方向4上向前倾斜。截切头1和2支承在截切臂6的自由端处，其中，截切臂6的自由端由传动颈7形成，传动颈7布置在这两个截切头1和2之间并且通常容纳由挖掘传动装置驱动的截切头轴。截切头1和2构造成使得其直径从面对传动颈7的侧面朝向背对传动颈7的外侧减小。带有构造为横向切割头的、在图1中示出的切割工具的部分切割挖掘机是普遍已知的且因此不需要进一步阐述。适宜地，凿子3以大约螺旋形的布置方案布置在截切头1和2处，如这尤其可在根据图5的俯视图中识别出。也存在将凿子3布置在垂直于旋转轴线5的平行的径向平面中的可能性。
在截切臂6处，直接在截切头1和2之后布置有喷射装置，其包括布置在截切臂6的上侧处的喷嘴支承元件8。喷嘴支承元件8包括中间区域9，其布置在这两个截切头1和2之间在传动颈7的区域中。喷嘴支承元件的中间区段9承载第一组喷嘴10、11、12和13。在此，喷嘴10和11的喷射轴线从在截切头1和2之间垂直于旋转轴线5的中间平面朝向一外侧指离而喷嘴12和13的喷射轴线朝向另一外侧指离。喷嘴支承元件此外具有两个侧向的区段14，其相应包括第一臂15和第二臂16。第一臂15斜向后和向上伸延，从而得到V形的布置方案。大致平行于旋转轴线5伸延的第二臂16相应联接到第一臂15处。第一臂15相应具有喷射喷嘴17、18、19和20。第二臂16具有喷射喷嘴21和22。
喷射喷嘴10至13以及17至22构造为平射喷嘴并且具有离开角，从而得到例如30°的喷射锥α。喷嘴的喷射特性构造成使得喷射锥具有带有发散的射束的第一区域，发散的射束在接下来的区域中过渡成平行的射束。水射束的扇状散开的平面在各个平射喷嘴中不同，其中，从根据图3的图示中可见，平射喷嘴的取向相应实现成使得从各个平射区域中产生由冷却剂构成的整个罩，其大致相应于截切头1或2的轮廓。由此，平射喷嘴21或22的平射区域23或24在根据图3的视图中比从喷嘴17和19得出的平射区域25或26更强地倾斜。
此外，各个喷嘴的喷嘴轴线的取向也不同。这特别明显地在图2中可见。尤其地，喷嘴10至13的喷射轴线比喷嘴17至22的喷射轴线更强地向外倾斜。喷射轴线相对于以27表示的中间平面的倾斜角示意性地以β表示。在此可见，在喷嘴17至22之内也存在喷射轴线的倾斜的区别。尤其地，最外面的喷嘴21和22的喷射轴线不如喷嘴17至20的喷射轴线那么强地相对于中间平面27倾斜。由此，实现各个喷嘴的喷射锥的最佳重叠。在此尤其可观察到，最外面的两个喷嘴18和21或20和22的重叠区域比里面的两个喷嘴17和18或19和20的重叠区域更大。此外，喷嘴10和11或12和13的重叠区域同样比较大。
在根据图4的侧视图中可识别出，喷嘴10至13和17至22的喷射轴线也朝向下倾斜。尤其地，喷射轴线取向成使得其几乎朝向点X指向，点X对应于从以28标明的位置出发相应于角度γ的位置。角度γ例如为大约30°。
附加地，在图5中喷嘴的喷射轴线以29标明。
Claims (25)
1.一种用于借助于喷水嘴冷却在截切头中的凿子的装置，所述截切头以能够围绕横向于截切臂的纵向的、大致水平的轴线(5)旋转的方式支承在能够摆动的截切臂(6)处，其中，在所述截切臂(6)的两侧各支承有截切头(1,2)，其装备有凿子(3)，所述截切臂(6)在它的布置在两个所述截切头(1,2)之间的自由端处构造为传动颈(7)并且在所述截切臂(6)处布置有喷嘴支承元件(8)，其对于每个截切头(1,2)承载两组在向所述凿子的方向上取向的喷嘴，其中的第一组喷嘴(10,11,12,13)布置在所述截切头(1,2)之间在所述传动颈(7)的区域中而其中的第二组喷嘴(17,18,19,20,21,22)布置在所述截切头(1,2)后面，其特征在于，不仅所述第一组喷嘴而且所述第二组喷嘴相应具有从垂直于旋转轴线(5)在所述截切头(1,2)之间伸延的中间平面(27)指离的、侧向地指向外的喷射轴线且具有打开角度(α)，使得相邻的喷嘴的喷射锥在撞击到工作面上之前彼此相叠。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述喷嘴支承元件(8)的承载所述第二组喷嘴的区段(14)具有侧向地从所述截切臂(6)伸出的两个第一臂(15)，其在所述截切臂(6)的纵向延伸的方向上观察V形地伸延。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一臂(15)相应向后倾斜。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述喷嘴支承元件(8)的承载所述第二组喷嘴的区段(14)具有相应联接到所述第一臂(15)处的第二臂(16)，其大致平行于所述截切头(1,2)的旋转轴线(5)伸延。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一组喷嘴包括至少两个喷嘴。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一组喷嘴包括四个喷嘴。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二组喷嘴包括至少四个喷嘴。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二组喷嘴包括六个喷嘴。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，至少一部分喷嘴构造为平射喷嘴。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所有喷嘴构造为平射喷嘴。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述平射喷嘴的喷射锥在横截面上具有椭圆的形状，其中，所述椭圆的主轴的长度是所述椭圆的副轴的长度的多倍。
12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述平射喷嘴布置和取向成使得其喷射锥的整体在上部的截切头区域中构造封闭的柱面。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，至少一部分喷嘴的喷射锥具有20°-40°的打开角度(α)。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述打开角度(α)是30°。
15.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，至少一部分平射喷嘴的喷射锥在所述主轴的平面中具有20°-40°的打开角度(α)。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述打开角度(α)是30°。
17.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一组喷嘴的喷嘴轴线比所述第二组喷嘴的喷嘴轴线更强地向外倾斜。
18.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一组喷嘴的喷嘴轴线向外倾斜30-60°。
19.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二组喷嘴的喷嘴轴线向外倾斜20-40°。
20.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二组喷嘴的最外面的两个喷嘴(21,18;22,20)的喷射锥比所述第二组喷嘴的其它喷嘴的喷射锥彼此相应更强地相叠。
21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述第一组喷嘴的最外面的两个喷嘴(10,11;12,13)的喷射锥比所述第二组喷嘴的其它喷嘴的喷射锥彼此相应更强地相叠。
22.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述凿子(3)螺旋线形地或螺旋形地布置在所述截切头(1,2)的柱面上。
23.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述喷嘴支承元件(8)布置在所述截切头(1,2)的上侧处并且所述截切头(1,2)的旋转方向选择成使得所述凿子(3)在所述截切头的面对所述工作面的侧面处从上向下运动。
24.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述喷嘴的喷射轴线指向所述凿子(3)。
25.一种截煤机，其包括：能够摆动的截切臂(6)；以能够围绕横向于所述截切臂的纵向的、大致水平的轴线旋转的方式支承在所述截切臂(6)处的截切头(1,2)，其中，在所述截切臂(6)的两侧各支承有截切头(1,2)，其装备有凿子(3)；和用于冷却所述凿子的根据权利要求1至24中任一项所述的装置。
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