DE102009009000B4 - Verfahren zur Regelung der Schnitthöhe bei Walzenschrämladern - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Regelung der Schnitthöhe der Walzen von als Gewinnungsmaschinen in untertägigen Steinkohlenbergbau eingesetzten Walzenschrämladern, bei welchem der Einschnitt der Walzen in das Nebengestein mittels Messwerten erfasst und die Schnitthöhe der Walzen durch aus den Messwerten abgeleitete Steuersignale eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während der Gewinnungsarbeit die Stromaufnahme (ISM) der die Walzen antreibenden Schneidmotoren sowie die Marschgeschwindigkeit des Walzenschrämladers (VM) als Messwerte erfasst und daraus in einer Rechnereinheit die jeweilige spezifische Schneidenergie (ESP) als Verhältnis der Stromaufnahme (ISM) zur Marschgeschwindigkeit (VM) ermittelt wird, wobei für unterschiedliche Abbauverhältnisse in Abhängigkeit von der Festigkeit der hereinzugewinnenden Kohle und des anstehenden Nebengesteins jeweils ein charakterischer Wert für die spezifische Schneidenergie (ESP) festgesetzt wird, bei dessen Überschreiten ein Einschneiden der Walze in das Nebengestein angenommen wird und entsprechende Steuersignale für die Korrektur der Schnitthöhe der Walze erzeugt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Schnitthöhe der Walzen von als Gewinnungsmaschinen in untertägigen Steinkohlenbergbau eingesetzten Walzenschrämladern, bei welchem der Einschnitt der Walzen in das Nebengestein mittels Messwerten erfasst und die Schnitthöhe der Walzen durch aus den Messwerten abgeleitete Steuersignale eingestellt wird.
  • Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 31 27 702 A1 bekannt. Hierbei wird der durch die an der jeweiligen Walze von dem in Eingriff genommenen Material verursachten Schnittkräfte angeregte Körperschall durch einen auf den Walzentragarm angebrachten Körperschallaufnehmer gemessen. Die Schwingungsamplituden des Körperschalls werden ausgewertet und mit dem für die Zerspanung von Kohle einerseits und die Zerspanung von Nebengestein andererseits charakteristischen Frequenzspektren abgeglichen. Aus diesem Abgleich werden Steuersignale für das Einstellen der Schnitthöhe der Walzen generiert. Dieses Verfahren arbeitet in nachteiliger Weise jedoch nicht mit der erforderlichen Genauigkeit, da die Übertragung der Körperschalldaten über die Walzentragarme weiteren Einflüssen wie Lagersteifigkeit, auftretende Vibrationen und dergleichen ausgesetzt ist.
  • Weiterhin ist aus der AT 503 387 B1 ein Verfahren zum Regeln des Antriebs einer Vortriebs- oder Gewinnungsmaschine im Hinblick auf die Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Auslegerarms bekannt, bei welchem Stehgrößen wie Position der Schrämwerkzeuge und/oder Leistungsaufnahme der Antriebsmotoren beziehungsweise Druck in hydraulischen Stellzylindern ermittelt werden. Eine Feststellung oder Regelung der Schnitthöhe der Walzen einer Gewinnungsmaschine ist dabei nicht vorgesehen.
  • In der DE 36 31 087 A1 ist vorgeschlagen, die Betriebs- und Zustandsdaten einer im Untertagebergbau eingesetzten Gewinnungs- oder Teilschnittmaschine kontinuierlich zu erfassen und einem Rechner zur Auswertung zuzuführen, wobei in einem Soll-/Istwertvergleich die Antriebsleistung der Gewinnungsmaschine angepasst wird. Auch diese Maßnahme zielt nicht auf eine Regelung der Schnitthöhe der Walzen von Walzenschrämladern ab.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches mit einer verbesserten Genauigkeit arbeitet.
  • Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.
  • Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, dass während der Gewinnungsarbeit die Stromaufnahme (ISM) der die Walzen antreibenden Schneidmotoren sowie die Marschgeschwindigkeit des Walzenschrämladers (VM) als Messwerte erfasst und daraus in einer Rechnereinheit die jeweilige spezifische Schneidenergie (ESP) als Verhältnis der Stromaufnahme (ISM) zur Marschgeschwindigkeit (VM) ermittelt wird, wobei für unterschiedliche Abbauverhältnisse in Abhängigkeit von der Festigkeit der hereinzugewinnenden Kohle und des anstehenden Nebengesteins jeweils ein charakterischer Wert für die spezifische Schneidenergie (ESP) festgesetzt wird, bei dessen Überschreiten ein Einschneiden der Walze in das Nebengestein angenommen wird und entsprechende Steuersignale für die Korrektur der Schnitthöhe der Walze erzeugt werden.
  • Die Erfindung nutzt dabei die aufgewendete spezifische Schneidenergie (ESP) bei Walzenschrämladern als Kriterium, um Unterschiede in den von den Walzen geschnittenen Mineralien zu erkennen, die durch verschiedene Härten gekennzeichnet sind.
  • Die spezifische Schneidenergie (ESP) ergibt sich dabei aus folgendem mathematischen Zusammenhang: ESP = PSM × η/VM × DW × TW wobei
    • PSM
    = Schneidmotorleistung
    η
    = Wirkungsgrad
    VM
    = Marschgeschwindigkeit des Walzenschrämladers
    DW
    = Durchmesser Walze
    TW
    = Schnitttiefe Walze
    sind.
  • Da die Größen für DW, TW und η als konstant unterstellt werden und die Leistung PSM des betreffenden Schneidmotors als proportional zum Schneidmotorstrom (ISM) angenommen werden kann, kann somit gelten, dass die spezifische Schneidenergie (ESP) dem Verhältnis von Schneidmotorstrom (ISM) zur Marschgeschwindigkeit (VM) des Walzenschrämladers entspricht.
  • Diese spezifische Schneidenergie ist unterschiedlich, je nach dem ob die Walze in der Kohle schneidet oder im Nebengestein schneidet. In Abhängigkeit von spezifischen Lagerstättenverhältnissen lassen sich charakteristische Kennwerte für die spezifische Schneidenergie für unterschiedliche Kohlenhorizonte wie auch für Nebengestein verschiedener Ausprägung feststellen und damit für einzelne Abbaubetriebe vorgehen. Insofern sind diese charakteristischen Kennwerte in der Rechnereinheit parametrierbar.
  • Bei der laufenden Gewinnungsarbeit wird nun die jeweils aufzuwendende spezifische Schneidenergie in der Rechnereinheit ermittelt und mit den dort abgelegten charakteristischen Werten abgeglichen. Somit lässt sich feststellen, ob die Walze in der Kohle oder im Nebengestein schneidet beziehungsweise auch ob Teile des Nebengesteins mitgeschnitten werden. Aus diesem Abgleich können entsprechende Steuersignale für die Korrektur der Schnitthöhe der Walze erzeugt und entsprechend die Schnitthöhe der Walze korrigiert werden.
  • Insofern ist mit der Erfindung der Vorteil verbunden, dass eine automatische Grenzschichterkennung zwischen Kohle und Nebengestein beziehungsweise eine automatische Grenzschichtverfolgung bei der Schneidarbeit erreicht werden kann, und zwar sowohl für die vorlaufende Walze in deren Kontakt zum Hangenden wie auch für die nachlaufende Walze in deren Kontakt zum Liegenden.
  • Insbesondere um Messgenauigkeiten beim Anfahren des Walzenschrämladers zu vermeiden, ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass die Berechnung der spezifischen Schneidenergie (ESP) in der Rechnereinheit erst oberhalb einer als Untergrenze festgelegten Marschgeschwindigkeit (VM) durchgeführt wird, die beispielsweise mit 3 dm/min angenommen werden kann.
  • Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen und der Zusammenfassung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims (3)

  1. Verfahren zur Regelung der Schnitthöhe der Walzen von als Gewinnungsmaschinen in untertägigen Steinkohlenbergbau eingesetzten Walzenschrämladern, bei welchem der Einschnitt der Walzen in das Nebengestein mittels Messwerten erfasst und die Schnitthöhe der Walzen durch aus den Messwerten abgeleitete Steuersignale eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während der Gewinnungsarbeit die Stromaufnahme (ISM) der die Walzen antreibenden Schneidmotoren sowie die Marschgeschwindigkeit des Walzenschrämladers (VM) als Messwerte erfasst und daraus in einer Rechnereinheit die jeweilige spezifische Schneidenergie (ESP) als Verhältnis der Stromaufnahme (ISM) zur Marschgeschwindigkeit (VM) ermittelt wird, wobei für unterschiedliche Abbauverhältnisse in Abhängigkeit von der Festigkeit der hereinzugewinnenden Kohle und des anstehenden Nebengesteins jeweils ein charakterischer Wert für die spezifische Schneidenergie (ESP) festgesetzt wird, bei dessen Überschreiten ein Einschneiden der Walze in das Nebengestein angenommen wird und entsprechende Steuersignale für die Korrektur der Schnitthöhe der Walze erzeugt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung von Messungenauigkeiten die Berechnung der spezifischen Schneidenergie (ESP) in der Rechnereinheit erst oberhalb einer als Untergrenze festgelegten Marschgeschwindigkeit (VM) durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, die als Untergrenze festgelegte Marschgeschwindigkeit 3 dm/min beträgt.
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