DE102010054594A1

DE102010054594A1 - Walzenschrämlader

Info

Publication number: DE102010054594A1
Application number: DE102010054594A
Authority: DE
Inventors: Martin Reuter
Original assignee: Marco Systemanalyse und Entwicklung GmbH
Current assignee: Marco Systemanalyse und Entwicklung GmbH
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2012-06-21
Also published as: CZ306918B6; PL397367A1; UA104627C2; CN102562061B; CN102562061A; CZ2011824A3; PL223539B1; CZ306863B6; RU2485312C1

Abstract

Ein Walzenschrämlader für die bergmännische Gewinnung im Untertagebau weist einen entlang einem Förderer verfahrbaren Maschinenkörper und mindestens zwei an jeweils einem Tragarm angebrachten Schneidwalzen auf, wobei der Maschinenkörper auf zumindest vier Elementen gelagert ist, von denen zwei angetriebene Elemente auf einem Triebstock laufen und zwei weitere Elemente auf Gleitkufen gelagert sind, die sich am Liegenden abstützen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Walzenschrämlader. Walzenschrämlader sind im Bergbau die am häufigsten verwendeten Gewinnungsmaschinen. Die Konstruktion dieser Maschinen und Produkte wurde über Jahre hinweg optimiert. Es zeigt sich aber, dass die heute übliche Konstruktion für Mächtigkeiten unter 1,4 m nur begrenzt zu verwenden ist. Die Tatsache, dass die Leistung eines Elektromotors mit dem Volumen zunimmt, bzw. mit kleiner werdendem Volumen abnimmt, begrenzt die zur Verfügung stehenden Leistungen der Motoren bei gleicher Konstruktion der Walzenschrämlader für niedrige Bauhöhen drastisch. Neben der zur Verfügung stehenden Leistung ist vor allem das Ladeverhalten ein wichtiges Kriterium für die Konstruktion einer leistungsfähigen Maschine.
Die Gesamtleistung der Maschine wird durch die Geometrie begrenzt. Besonders hinderlich sind hier bei bereits verfügbaren Maschinen folgende Umstände: die geringe Leistung der Schneidmotoren, die geringe Leistung der Antriebswinden, die geringe Standfestigkeit der Maschine (Klettern oder Springen), das schlechte Ladeverhalten (geringer Querschnitt der Transportkanäle für die Kohle in der Walze, Blockierung des Kohlenflusses durch den Arm), der kleine Tunnel unter der Maschine, da die Maschinen als Brücke über dem Förderer stehen, die geringe Geschwindigkeit, mit der die Schilde der Walze folgen können und die geringe Geschwindigkeit, die der Walzenfahrer beim Steuern der Maschine erreicht.
Die Erfindung betrifft eine neue Konstruktion eines Walzenschrämladers, bei der der Tunnel für den Kohletransport und das Ladeverhalten deutlich verbessert sind.
Bei einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Walzenschrämladers fahren zwei der vier Beine auf dem Förderer. Der Maschinenkörper wird durch zwei weitere Beine mit Kufen am Liegenden gestützt. Weiterhin kann der Walzenlader eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften aufweisen:

– Der Maschinenkörper besitzt Wartungsöffnungen zum Förderer hin. Der Antrieb für den Vorschub ist auf der Kohlenstoßseite.
– Am Kohlenstoß wird der Walzenschrämlader durch zwei Gleitfüße in der gewünschten Lage gehalten. Diese Gleitfüße werden in der Höhe aktiv geregelt. Durch diese Regelung kann die Horizontsteuerung am Liegenden mit geringerer Verstellung ausgeführt werden.
– Die Kabelführung muss so hoch wie möglich ausgeführt werden, damit die Kabel Schlaufen übereinander haben können.
– Die Walze hat als Bedienelemente lediglich ein Steuergerät, das an einer Kabelbrücke befestigt ist. Diese Kabelbrücke wird durch eine Gleitführung am Rahmen des Kabelkanals gestützt. Am Maschinenrahmen ist diese Kabelbrücke mit einem Gelenk befestigt.

1 zeigt schematisch eine Seitenansicht auf einen Streb mit einem Ausbaugestell 10, an dem auf bekannte Weise ein Förderer 12 angelenkt ist. Mit dem Bezugszeichen 14 ist der Maschinenkörper eines Walzenschrämladers bezeichnet, der in der Figur schematisch mit einem Block angedeutet ist. Der Walzenschrämlader fährt mit zwei Beinen auf den Förderer 12. Am Kohlenstoß wird der Walzenschrämlader durch zwei Gleitkufen 16 geführt, die in der Höhe verstellbar sind und durch eine Steuerung in ihrer vertikalen Höhenlage gehalten werden. Mit dem Bezugszeichen 18 sind die Meißel der Walze angedeutet.
Die Zuführung elektrischer Energie zu dem Maschinenkörper 14 erfolgt über eine Kabelbrücke 20, die am Maschinenrahmen des Walzenschrämladers über ein Gelenk 22 befestigt ist. Auf der Strebseite des Förderers 12 ist die Kabelbrücke 20 durch eine Gleitführung an einem Rahmen eines Kabeltunnels 24 gestützt. Mit der Kabelbrücke 20 verbunden ist ein Steuergerät 26, mit dem der Walzenschrämlader bedient wird.
2 zeigt zwei schematische und perspektivische Ansichten des Maschinenkörpers 14, der an beiden Stirnseiten mit Schwenkaufnahmen 30 für den mit der Walze versehenen Tragarm versehen ist. Wie 2 in der rechten Darstellung zeigt, ist der Maschinenkörper 14 auf der Seite des Kohlenstoßes mit zwei Gleitkufen 16, 16' versehen, die jeweils über einen Hydraulikzylinder 17, 17' vertikal verstellbar sind. Außerdem ist der Maschinenkörper 14 wie angedeutet mit Sensoren versehen, die dessen Neigung sowie dessen Bewegung in allen drei Raumachsen detektieren.
Auf Seite des Förderers 12 ist der Maschinenkörper 14 mit zwei angetriebenen Zahnrädern 32 und 34 versehen, die auf an sich bekannte Weise in einen Triebstock 35 eingreifen. Ein am Antriebszahnrad 32, 34 vorgesehener Gleitschuh 36 kann dabei so ausgebildet sein, dass er sich der Neigung des Förderers 12 anpasst.
Das jeweilige Zahnrad 32, 34 für den Vorschub kann an der Ausgangswelle eines Planetengetriebes befestigt sein. Eine entsprechende Anordnung zeigt 3, bei der zwei Planetengetriebe 40, 42 gezeigt sind, an deren Ausgangswellen 44, 46 jeweils ein Antriebszahnrad 32, 34 befestigt ist. Die beiden Hohlräder 48, 50 der Planetengetriebe 40 und 42 sind einerseits gelenkig und andererseits über Stellglieder bzw. Hydraulikzylinder 54–57 an dem Maschinenkörper 14 befestigt.
Wie 3 zeigt, weist das in der 3 linke Planetengetriebe 40 am Außenumfang seines Hohlrads 48 jeweils diametral gegenüberliegende Gelenke 52, 53 auf, an denen jeweils ein Hydraulikzylinder 54, 55 angelenkt ist, der in der Vertikalen verstellbar ist. Für das Planetengetriebe 42 ist eine gleichartige Anordnung getroffen, so dass das Hohlrad 50 des Planetengetriebes 42 über einen (linken) Hydraulikzylinder 56 und einen rechten Hydraulikzylinder 57 mit dem Maschinenkörper 14 verbunden ist.
Wie 3 zeigt, ist der linke Hydraulikzylinder 54 des Planetengetriebes 40 über eine Hydraulikleitung 58 mit dem linken Hydraulikzylinder 56 des Planetengetriebes 42 verbunden. In gleicher Weise steht der rechte Hydraulikzylinder 55 des Planetengetriebes 40 über eine Leitung 59 mit dem rechten Hydraulikzylinder 57 des rechten Planetengetriebes 42 in Verbindung. In sämtlichen Hydraulikzylindern ist ein kombinierter Kraft-/Wege-Sensor integriert, wobei alle Sensoren über (gestrichelt dargestellte) Steuerleitungen mit einer elektronischen Steuerung 60 verbunden sind. Über diese Steuerung 60 kann auch ein Wegeventil 62 angesteuert werden, mit dem ein Ausgleich zwischen den beiden Leitungen 58 und 59 geschaffen werden kann.
Die vorstehend beschriebene Anordnung dient dazu, einen Teilungsfehler des Triebstocks 35 zu kompensieren. Die einzelnen Antriebssegmente des Triebstocks 35 sind an der Rinne des Förderers 12 montiert. Da die einzelnen Rinnenelemente zueinander beweglich sind, entsteht ein Teilungsfehler, da zwei entfernt stehende Beine des Maschinenkörpers gleichzeitig mit den Zahnrädern 32 und 34 antreiben. Bei einem Antreiben der Zahnräder 32 und 34 wird das Drehmoment in beide Richtungen über das jeweilige Hohlrad und von dort über die Hydraulikzylinder 54–57 aufgenommen. Da jeweils die beiden das Drehmoment in gleicher Richtung aufnehmenden Zylinder hydraulisch miteinander verbunden sind, kann bei Drehmomentsunterschieden ein hydraulischer Ausgleich erfolgen. Da der Antrieb immer nur begrenzte Zeit in einer Richtung arbeitet, kann eine mögliche Drift durch das Wegeventil 62 ausgeglichen werden.
Bei der Maschinengestaltung kann der Tragarm gerade oder gekröpft sein. Die gerade Ausführung ermöglicht es, den rechten und linken Tragarm identisch auszuführen. Lediglich die Aufhängung mit Lager und Anschlag für den Zylinder zur Höheneinstellung erfordert eine Asymmetrie. Der Tragarm wird gekröpft, um damit den Kohlenfluss zu erleichtern.
Wenn der Walzenkörper nach unten schneidet und der Arm nach oben gekröpft ist, wird die Kohle unter den Tragarm auf den Förderer geschoben. Die Fläche, an der die Kohle hier übergeben wird, ist jedoch gering.
Viele niedrige Walzen haben die Schnittrichtung der ersten Walze von unten nach oben. Dadurch haben diese Walzen eine verbesserte Standfestigkeit und das Ladeverhalten ist ebenfalls etwas besser. Der gekröpfte Tragarm ist hier aber nicht vorteilhaft.
Eine größere Öffnung zwischen Kohlenstoß und Förderer hinter der Ersten schneidenden Walze entsteht nur, wenn sich der Arm der Walze vor den Förderer legen kann.
4 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Walzenschrämladers nach der Erfindung, der in 4 von links nach rechts bewegt wird und in Kohle K einschneidet. An beiden stirnseitigen Enden des Maschinenkörpers 14 ist jeweils ein linker Tragarm A und ein rechter Tragarm B verstellbar angelenkt. Auch befindet sich am linken Tragarm A ein Antriebsmotor M1 und am rechten Tragarm B ein Antriebsmotor M2. Die am linken Tragarm A angebrachte Walze W1 wird entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt, so dass diese im Hangenden von unten nach oben schneidet. Die am rechten Tragarm B angeordnete Walze W2 wird im Uhrzeigersinn gedreht, so dass diese im Liegenden von oben nach unten schneidet. Wie im Zusammenhang den 5 bis 8 noch näher erläutert wird, sind beide Tragarme A und B jeweils mit einer Ladeschaufel 70 bzw. 72 versehen, die fest und starr am Tragarm montiert ist und sich mit dem Tragarm in der Höhe verstellt. Hierdurch wird der Tragarm zusätzlich stärker versteift und die Ladeschaufel sorgt dafür, den geschnittenen Kohlestrom auf den Förderer zu leiten.
Wie 4 zeigt, schneidet die Walze W1 deutlich höher am Hangenden. Der Walzenkörper W1, der am Hangenden schneidet, lässt den Großteil der durch ihn geschnittenen Kohle direkt nach unten fallen. Die Kohle, die aber auf die Ladeschaufel 70 fällt, kann durch die Ladeschaufel zusammen mit den Wendeln des Schneidkörpers W1 auf den Förderer gedrückt werden. Dadurch bleibt der Raum über dem Förderer im Wesentlichen für den Kohletransport. Lediglich eine kleine Brücke, welche die Energieversorgung und das Bedüsungswasser über den Förderer leitet, begrenzt diesen Raum nach oben.
5 zeigt eine Draufsicht auf den rechten Tragarm B von 4 mit an dem Tragarm B befestigtem Antriebsmotor M2 und der von dem Antriebsmotor M2 angetriebenen Walze W2. Wie 5 verdeutlicht, befindet sich in Draufsicht gesehen zwischen dem Antriebsmotor M2 und der Walze W2 die Ladeschaufel 72, deren Aufgabe es ist, die von der Walze geschnittene Kohle quer zur Bewegungsrichtung der Walze, d. h. zum Förderer 12 hin in Richtung des Pfeiles X umzuleiten. Die Ladeschaufel 72 ist fest und starr am Tragarm B montiert und verstellt sich mit dem Tragarm in der Höhe. Dadurch dass die Ladeschaufel mit dem Tragarm zu einem Bauelement verbunden ist, wird der Tragarm zusätzlich stärker versteift. Die Ladeschaufel 72 lenkt den Förderstrom, der von der Walze tangential ankommt, um etwa 90° in Richtung des Förderers 12 um und hebt diesen dabei über den Tragarm B. Wie 7 und 8 verdeutlichen, besitzt die Ladeschaufel 72 von oben gesehen eine kreisförmige oder elliptische äußere Begrenzung, die als nahezu vertikale Wand 74 ausgebildet werden kann. Der Boden 76 der Ladeschaufel 72 hebt sich rampenförmig nach oben (vgl. 8) so dass der Förderstrom entlang des Weges so weit angehoben wird, dass dieser über den Tragarm B zum Förderer 12 gelangen kann. Die Oberkante der Ladeschaufel 72 ist so begrenzt, dass die gleiche Walze auf der Rückfahrt auch deutlich höher am Hangenden schneiden kann.
Der Tragarm B (und auch A) ist nach unten gekröpft und hat damit oben eine größtmögliche Öffnung für den Kohlefluss. Durch diese Formgebung nützt der Tragarm die Höhe der Begrenzung des Förderers. In der Projektion auf den Kohlenstoß versteckt er sich praktisch hinter dem Förderer, wodurch eine größtmögliche Öffnung für den Kohlenfluss übrig bleibt.
Wie insbesondere 6 verdeutlicht, sind auf jeder Walze W1 und W2 mehrere Meisel a–d entlang wendelförmiger Linien angeordnet. Die einzelnen Meisel sind im Querschnitt annähernd rechteckig ausgebildet und entlang des Umfangs der Walze entlang einer Wendellinie 80 so orientiert, dass die Transportrichtung der Kohle am Kohlenstoß etwa tangential, d. h. in Umfangsrichtung der Walze, und nahe am Förderer 12 annähernd parallel zur Rotationsachse der Walze ausgerichtet ist. Eine Tangente an die Längsseite der Meisel verläuft somit bei den in 6 ganz rechts angeordneten Meiseln a annähernd parallel zur Rotationsachse der Walze und bei den in 6 ganz links angeordneten Meiseln d unter einem Winkel von etwa 45° zur Rotationsachse. Hierdurch wird der auf der Ladeschaufel 72 befindliche Förderstrom durch die Rotationsbewegung der Walze auf den Förderer 12 geschoben.

Claims

Walzenschrämlader für die bergmännische Gewinnung im Untertagebau mit einem entlang einem Förderer (12) verfahrbaren Maschinenkörper (14) und mindestens zwei an jeweils einem Tragarm (A, B) angebrachten Schneidwalzen (W1, W2), dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinenkörper (14) auf zumindest vier ein Verfahren ermöglichenden Elementen gelagert ist, von denen zwei angetriebene Elemente auf einem Triebstock (35) laufen und zwei weitere Elemente Gleitkufen (16) aufweisen, die sich am Liegenden abstützen.
Walzenschrämlader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Tragarm (A, B) nach unten gekröpft ist und insbesondere einen Abschnitt aufweist, der sich nicht oder nur unwesentlich über den benachbarten Förderer hinaus erstreckt.
Walzenschrämlader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Walze (W1, W2) mehrere Meisel (a–d) entlang insbesondere parallel zueinander verlaufender Wendel (80) angeordnet sind, wobei insbesondere die Tangente an eine Wendel im Bereich des benachbarten Förderers einen spitzen Winkel mit der Fahrtrichtung einschließt und im Bereich des Kohlenstoßes einen Winkel von annähernd oder genau 90° mit der Fahrtrichtung einschließt, wobei insbesondere jede Wendel (80) ihre Steigung ändert.
Walzenschrämlader nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem Tragarm (A, B) eine Ladeschaufel (72) starr befestigt ist, die mit dem Tragarm in der Höhe verstellbar ist, wobei die Ladeschaufel (72) vorzugsweise den von der Walze geschnittenen Kohleförderstrom über den Tragarm anhebt und in Richtung auf den Förderer (12) zu umlenkt.
Walzenschrämlader nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Boden (76) der Ladeschaufel (72) rampenartig ansteigt und dass die Ladeschaufel (72) eine gekrümmte Leitwand (74) aufweist, die im Wesentlichen vertikal verläuft.
Walzenschrämlader nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in Fahrtrichtung vorne angeordnete Walze (W2) eine solche Drehrichtung aufweist, dass Kohle im Liegenden von oben nach unten geschnitten wird und dass die in Fahrtrichtung hinten angeordnete Walze (W1) so angetrieben wird, dass Kohle im Hangenden von unten nach oben geschnitten wird.
Walzenschrämlader nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Kabeltunnel (24) des Förderers (12) und dem Maschinenkörper (14) eine mit diesem verfahrbare Kabelbrücke (20) vorgesehen ist.
Antriebsvorrichtung, insbesondere für einen Walzenschrämlader nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese zwei angetriebene Wellen (44, 46) aufweist, die mit einem Planetengetriebe (40, 42) in Verbindung stehen, dessen jeweiliges Hohlrad (48, 50) über ein Paar von Hydraulikzylindern (54, 55; 56, 57) gelenkig gelagert ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Hydraulikzylinder (54, 56; 55, 57) eines Planetengetriebes über eine Ausgleichsleitung (58, 59) miteinander hydraulisch verbunden sind, wobei insbesondere die beiden Ausgleichsleitungen (58, 59) über ein Ventil (62) miteinander verbindbar sind.
Antriebsvorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Hydraulikzylinder mit einem integrierten Kraft-/Wege-Sensor versehen ist.