DE112008000670T5 - Einrichtung zur Ermittlung des Schnitthorizonts einer Bergbaugewinnungsanlage und Rinnenelement hierfür - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ermittlung des Schnitthorizonts einer Bergbaugewinnungsanlage, insbesondere einer Kohlenhobelanlage, mit einem rückbaren Förderer, der aus einzelnen Binnenelementen zusammengesetzt ist, die jeweils einen Fördererrinnenschuß mit Obertrum und Untertrum sowie einen abbaustoßseitig an diesem angebauten Führungsschuß mit Führungselementen als Maschinenführung für eine Gewinnungsmaschine aufweisen, und mit mindestens einem optischen Erkennungssensor zum Abtasten der Kohle-Liegendgestein-Grenzschicht, welcher Erkennungssensor einen in einem Sensorträger aufgenommenen, mittels wenigstens eines Druckmittels gegen die abzutastende Grenzschicht andruckbaren Sensorkopf aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein Rinnenelement für einen Förderer einer Bergbaugewinnungsanlage, mit einem Fördererrinnenschuß mit Obertrum und Untertrum sowie einem abbaustoßseitig an diesem angebauten Führungsschuß als Maschinenführung für eine Gewinnungsmaschine, insbesondere zur Verwendung in einer solchen Einrichtung.
- Im untertägigen Bergbau bestehen seit langem Bestrebungen, im laufenden Abbaubetrieb die Grenzschicht zwischen dem Liegenden und der Kohle abzutasten, um entsprechend den ermittelten Werten für die Grenzschicht die untertägige Gewinnungsanlage möglichst optimal an den Verlauf der Kohleschicht oberhalb einer das Liegende dann bildenden Gesteinsschicht, die nicht hereingewonnen werden soll, anzupassen (Schnitthorizonteinstellung). Zum Abtasten der Grenzschicht werden üblicherweise optische Erkennungssensoren eingesetzt, die einen optischen Sensorkopf sowie ein diesem vorgeschaltetes optisches Fenster wie insbesondere ein Saphirfenster aufweisen. Mit Sensoren im Sensorkopf wird optisch das unterschiedliche Reflektionsvermögen von Liegendgestein und Kohle ausgenutzt und als Meßsignal über Lichtwellenleiter einem opto-elektrischen Wandler und nachfolgend einer Auswerteeinheit zugeführt, die aus den Ausgangssignalen den Verlauf der Grenzschicht zwischen Liegendgestein und Kohle errechnet.
- Bei den bisher im untertägigen Bergbau meist testweise eingesetzten Erkennungssystemen für den Verlauf der Grenzschicht Liegendgestein/Kohle wird der optische Erkennungssensor in die Bergbaugewinnungsmaschine eingebaut, so daß mit einem Erkennungssensor oder ggf. mit zwei optischen Erkennungssystemen an der Bergbaumaschine permanent für die aktuelle Position der Bergbaugewinnungsmaschine ein Meßsignal vorliegt. Eine solche, gattungsgemäße Einrichtung für eine Kohlenhobelgewinnungsanlage wird in der
DE 199 25 949 B1 im einzelnen beschrieben. Der bekannte Erkennungssensor ist verschieblich innerhalb eines Sensorträgers angeordnet und als Austauschteil in einer Ausnehmung im Hobelkörper des Gewinnungshobels verankert. Der Sensorkopf wird mit einer Druckfeder in Richtung des Liegenden vorgespannt, um einen Kontakt zur abzutastenden Grenzschicht zu gewährleisten. Der Sensorträger sitzt hierbei außermittig der Mittelachse des Hobelkörpers nahe eines der beiden schwenkbaren Werkzeugträgers des Kohlenhobels. Der Sensorkopf ist stirnseitig mit einem Verschleißschuh ausgestattet, der das Kristallfenster vor Zerstörung schützen soll. Im Dauerbetriebseinsatz zeigt sich jedoch, daß die Standzeit des optischen Erkennungssensors relativ niedrig ist und ein Austausch des optischen Erkennungssensors spätestens nach zwei bis drei Monaten erfolgen muß. Erfahrungen im Betriebseinsatz zeigen, daß die Lebensdauer abnimmt, je stärker die Anpreßkraft des Sensorkopfes mittels der Druckfedern an die abzutastende Grenzschicht gewählt wird, je unebener der Verlauf des Liegenden aufgrund von Senken oder Mulden ist und je höher die Hobelgeschwindigkeit gewählt wird. Bei einer außermittigen Anordnung des optischen Erkennungssensors ergeben sich außerdem unterschiedliche Belastungen für die unterschiedlichen Hobelrichtungen. - In der
DE 44 14 578 C2 ist von der Anmelderin zur Ermittlung der Grenzschicht Liegendgesteine/Kohle mittels optischer Erkennungssen soren vorgeschlagen worden, die optischen Erkennungssensoren nicht mit der Gewinnungsanlage mitzuführen, sondern in den vorderen Fuß der Maschinenfahrbahn der Maschinenführung zu integrieren, damit die optischen Erkennungssensoren permanent über dem Liegenden angeordnet sind und die Grenzschicht abtasten können. Der Vorteil dieser im wesentlichen ortsfesten Anordnung der optischen Erkennungssensoren liegt in einer erheblich erhöhten Betriebssicherheit aufgrund deutlich geringerer Beanspruchungen der einzelnen Erkennungssensoren. Nachteilig ist jedoch, daß an der Maschinenfahrbahn für den Kohlenhobel nur ein geringer Einbauraum für die optischen Erkennungssensoren zur Verfügung steht und die Lichtwellenleiter jedenfalls teilweise an der Unterseite der Maschinenfahrbahn ungeschützt verlegt werden müssen. Eine praktische Umsetzung der in derDE 44 14 578 C2 vorgeschlagenen Anordnung der Erkennungssensoren hat bis heute nicht stattgefunden. - Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Ermittlung des Schnitthorizontes einer Bergbaugewinnungsanlage sowie hierfür geeignete Rinnenelemente zu schaffen, die bei erhöhter Betriebssicherheit und minimierter Verschleißanfälligkeit eine sichere Abtastung der Grenzschicht Kohle/Liegendgestein ermöglichen.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer entsprechenden Einrichtung dadurch gelöst, daß über die Länge des Förderers verteilt mehrere Rinnenelemente als Sensorrinnen ausgebildet sind, die mit einer geschützten und zum Liegenden offenen Ausnehmung versehen sind, in der ein Sensorträger mit Sensorkopf demontierbar angeordnet ist. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung kommt weiterhin ein mittels eines Druckmittels gegen die abzutastende Grenzschicht andrückbarer Sensorkopf zum Einsatz, der jedoch nicht, wie beim gattungsgemäßen Stand der Technik, der bewegten Gewinnungsmaschine zugeordnet ist, sondern stationär über die Länge des Förderers verteilt mehreren Rinnenelementen zugeordnet ist, die hierdurch Sensorrinnen bilden. Da im wesentlichen stationäre und allenfalls durch den Rückvorgang bewegte optische Erkennungssensoren zum Einsatz kommen, sind die auf das optische Fenster wie insbesondere das Saphirfenster einwirkende Reibung sowie eventueller Verschleiß aufgrund der mittels der Druck elemente aufgebrachten Anpreßkraft an das Liegende wesentlich niedriger als bei optischen Erkennungssensoren, die mit der Gewinnungsmaschine mitgeführt werden. Ferner ist nicht mehr erforderlich, eine Funkübertragung zwischen dem bewegten optischen Erkennungssensor und den Schilden od. dgl. zu installieren, da die Datenübertragung problemlos über kabelgebundene Übertragungsleitungen erfolgen kann.
- Um trotz der über die Länge des Förderers verteilt angeordneten optischen Erkennungssensoren genügend Informationen für den Verlauf der Grenzschicht zwischen Kohle und Liegendgestein zur Verfügung zu stellen, kann jedes Rinnenelement des Förderers, ggf. aber auch nur jedes n-te, z. B. jedes fünfte bis fünfzehnte, vorzugsweise etwa jedes achte bis zehnte Rinnenelement des Förderers als Sensorrinne ausgebildet werden. Je nach Länge eines einzelnen Rinnenschusses ergibt sich dann ein Abstand von etwa 1,8 bis 15 m oder etwa 20 m zwischen zwei optischen Erkennungssensoren, so daß selbst bei Ausfall eines optischen Erkennungssensors an einer Sensorrinne genügend Informationen zur Verfügung stehen, den Liegendverlauf aus den Signalen der Erkennungssensoren sicher zu bestimmen und als Steuerinformation zum Ansteuern der untertägigen Bergbaugewinnungsanlagen bereitzustellen. Die Ansteuerung der untertägigen Bergbaugewinnungsanlage kann insbesondere über üblicherweise vorhandene Stellzylinder erfolgen, die die Arbeitslage der Gewinnungsmaschine an ein verändertes Liegendniveau anpassen und somit den Schneidhorizont der Gewinnungsmaschine dem tatsächlichen Liegendverlauf nachführen.
- Die obige Aufgabe wird insbesondere auch durch geeignete, als Sensorrinnen ausgebildete Rinnenelemente gelöst, die eine geschützte und zum Liegenden offene Ausnehmung zur demontierbaren Aufnahme eines Sensorträgers für einen optischen, an die Grenzschicht mittels wenigstens eines Druckmittels andrückbaren Erkennungssensor zum Abtasten der Kohle-Gestein-Grenzschicht aufweisen. Bei der insbesondere bevorzugten Ausgestaltung ist der Sensorträger in einer in der Nähe der abbaustoßseitigen Seitenprofile von Obertrum und Untertrum ausgebildeten Ausnehmung angeordnet. Der Sensorträger hat darin einen geringen Abstand von der Abbaufront, der in etwa der notwendigen Tiefe der Maschinenführung zum Führen der die Lösewerkzeuge tragen den Gewinnungsmaschine entspricht. Der bei der Erfindung bewußt gewählte Abstand der Position des Erkennungssensor vom Fuß der Maschinenführung erhöht erheblich den zur Verfügung stehenden Bauraum für die Ausnehmung, so daß deutlich verschleißfester und gleichzeitig mit einem Druckmittel versehene optische Erkennungssensoren eingesetzt werden können. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Ausnehmung in einer abbaustoßseitigen Seitenwange des Fördererschusses oder noch vorteilhafter in einer versatzseitigen Anschlußwand des Führungsschusses ausgebildet sein. Die Anordnung der Ausnehmung und mithin auch des Sensorträgers samt Sensorkopf in einer Anschlußwand des Führungsschuß ist besonders einfach zu realisieren, wenn der Führungsschuß aus einem Gußteil mit integraler und entsprechend kräftig ausgebildeter Anschlußwand besteht.
- Die bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung bzw. der erfindungsgemäßen Rinnenelemente betrifft Hobelanlagen, bei denen die Maschinenführung als Hobelführung mit Kettenkanälen für eine Zugkette für den Gewinnungshobel und mit einer Maschinenfahrbahn für den Gewinnungshobel ausgebildet ist, wobei dann die Ausnehmung bei der insbesondere bevorzugten Ausgestaltung versatzseitig der Kettenkanäle angeordnet ist oder wird. Die Positionierung der optischen Erkennungssensoren versatzseitig der Kettenkanäle vereinfacht gegenüber sämtlichen aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen erheblich die Wartung, da eine Demontage oder Montage der optischen Erkennungssensoren erfolgen kann, ohne daß die Maschinenfahrbahn demontiert werden muß bzw. der Bergmann vor den Hobelkörper treten muß. Für die Wartung und eine ggf. erforderliche Montage oder Demontage ist besonders vorteilhaft, wenn die Ausnehmung im Förderer- oder Führungsschuß von oben nach unten verläuft und eine Montage/Demontage des Sensorträgers vom Obertrum des Förderers her ermöglicht.
- Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Ausnehmung einen zylindrischen Querschnitt aufweisen und/oder der Sensorträger ist als vorzugsweise zylindrisches, in die Ausnehmung einsetzbares Gehäuseteil ausgebildet, in dessen Innenraum das Druckmittel angeordnet und der Sensorkopf mittels des Druckmittels verschieblich gelagert sind.
- Da an einer Seitenwand bzw. Anschlußwand zwischen Förderer und Maschinenführung ausreichend Bauhöhe zur Verfügung steht, können dann im wesentlichen Sensorträger weiterverwendet werden, wie sie in der
DE 199 25 949 A1 beschrieben sind, auf deren Offenbarungsgehalt hierzu Bezug genommen wird. Bei der entsprechenden Ausgestaltung kann die Montage-/Demontageöffnung für die Ausnehmung zur Aufnahme des Sensorträgers insbesondere mittels eines demontierbaren Seitenprofilstücks für das abbaustoßseitige Seitenprofil des Fördererobertrums abgedichtet oder verschlossen werden. Ein demontierbares Seitenprofilstück kurzer Baulänge kann relativ einfach als Überbrückungsstück mittels Verschraubungen an einem Rinnenelement od. dgl. verankert werden. - Bei einer alternativen Ausgestaltung kann der Sensorträger in eine randoffene Ausnehmung an der Unterseite des Führungs- oder Rinnenschuß angeordnet sein, wobei bei dieser Ausgestaltung vorzugsweise der Sensorträger mittels des wenigstens einen Druckmittels relativ zum Führungs- oder Rinnenschuß verschieblich gelagert ist. Bei dieser Ausgestaltung wird mithin nicht mehr der Sensorkopf relativ zum Sensorträger mittels des Druckmittels bewegt, sondern es kommt ein verschleißfest ausgebildeter Sensorträger zum Einsatz, in den der Sensorkopf fest integriert ist, wobei der gesamte Sensorträger zusammen mit dem Sensorkopf beweglich in der Ausnehmung angeordnet wird, um jederzeit sicherzustellen, daß der Sensorkopf im Sensorträger unabhängig vom Verlauf des Liegenden an die abzutastende Grenzschicht angedrückt wird. Die Ausnehmung für derartige Sensorträger kann insbesondere im geschützten Bereich versatzseitig der Anschlußwand der vorzugsweise als Gußteil ausgeführten Maschinenführung ausgebildet sein. Eine entsprechende Maschinenführung kann insbesondere eine Anschlußwand aufweisen, die zumindest partiell einen Profilschenkel für Kratzer im Untertrum bildet und eine Anschweißstelle für einen Untertrumboden aufweist, wobei die Ausnehmung für den Erkennungssensor dann unterhalb des Untertrumbodens und versatzseitig der Anschlußwand ausgebildet ist. Entsprechende Rinnenelemente können insbesondere unterhalb des Untertrumbodens eine Auflagerrippe aufweisen, an der dann der Sensorträger verschieblich gelagert ist. Die Auflagerrippen können zugleich einen seitlichen Schutz für den beweglichen Sensorträger bilden, insbesondere wenn der Sensorträger zwischen zwei Auflagerrippen angeordnet ist.
- Eine Sensorelektronik zur opto-elektronischen Signalwandlung kann unmittelbar in der Ausnehmung angeordnet sein. Alternativ kann eine Sensorelektronik an der versatzseitigen Seitenwand des Rinnenelementes angeordnet sein, wobei dann besonders vorteilhaft ist, wenn ein optisches Verbindungskabel wie insbesondere ein Lichtwellenleiter oder ein Lichtwellenleiterbündel im Zwischenboden zwischen Obertrum und Untertrum verlegt ist. Falls der Sensorträger zugleich mit einer Sensorelektronik ausgestattet ist und zusammen mit dieser in der Ausnehmung angeordnet ist, kann alternativ ein elektrisches Verbindungskabel im Zwischenboden zwischen Obertrum und Untertrum verlegt sein, um die elektrische Versorgung und die Signalzuführung zwischen einer Ausbau- oder Strebsteuerung und den optischen Erkennungssensoren zu gewährleisten.
- Bei sämtlichen Ausgestaltungen ist besonders vorteilhaft, wenn das Druckmittel aus wenigstens einer Feder besteht. Bei einem als zylindrisches Gehäuseteil ausgebildeten Sensorträger kann die Feder innerhalb des Gehäuseteils positioniert sein und den Sensorkopf relativ zum Gehäuse in Richtung der abzutastenden Grenzschicht drücken. Bei einem innerhalb der Ausnehmung beweglichen Sensorträger kommen vorzugsweise mehrere Druckfedern zum Einsatz. Dem Sensorkopf ist vorzugsweise ein optisches Fenster, insbesondere ein Saphirfenster, vorgeschaltet. Da die gesamte Bergbaugewinnungsanlage nach jedem Durchgang der Gewinnungsmaschine um die Schnittiefe gerückt wird, ist dem Sensorkopf oder insbesondere dem optischen Fenster eine Schutzleiste zugeordnet. Diese Schutzleiste kann insbesondere als eine mit der Spitze in Rückrichtung weisende V-förmige Schutzleiste ausgebildet sein, so daß selbst herumliegendes Gestein beim Rückvorgang nicht das optische Fenster beschädigen kann. Um nach jedem Rückvorgang sicherzustellen, daß das Reflektionsvermögen der Grenzschicht störungsfrei abgetastet werden kann, kann gemäß einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung eine Pneumatikzufuhr, insbesondere eine Druckluftzufuhr zum wahlweisen Reinigen des optischen Fensters in den erfindungsgemäßen Sensorrinnen installiert sein. Die Pneumatik zufuhr kann z. B. in eine Düse münden, die dem optischen Fenster zugeordnet ist und beim Rückvorgang das optische Fenster freibläst. Alternativ oder zusätzlich kann ein ansteuerbares, der Druckkraft des Druckmittels entgegenwirkendes Hebemittel zum wahlweisen Anheben des Sensorkopfes oder Sensorträgers vorgesehen sein. Auch das Hebemittel kann dann vorzugsweise pneumatisch betätigt werden, um z. B. während des Rückvorgangs als zusätzliche Schutzmaßnahme für den Sensorkopf diesen oder den Sensorträger in die Ausnehmung hineinzudrücken, und nur nach Beendigung des Rückvorgangs über das Druckmittel an die Grenzschicht anzudrücken. Das Hebemittel könnte jedoch auch elektromagnetisch betätigt werden.
- Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch gezeigten Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen:
-
1 schematisch im Querschnitt durch einen Gewinnungsstreb eine erfindungsgemäße Hobelanlage mit Sensorrinne und Auslegersteuerung zur Einstellung des Schneidhorizontes des Hobels; -
2 einen Vertikalschnitt durch das abbaustoßseitige Ende einer erfindungsgemäßen Sensorrinne gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; -
3 einen Vertikalschnitt durch das abbaustoßseitige Ende einer Sensorrinne gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und -
4 eine Detailansicht von IV in3 . - Die in
1 schematisch gezeigte und in ihrem grundsätzlichen Aufbau bekannte Hobelanlage besteht aus einem vor einem nicht dargestellten Kohlenstoß verlegten und in Abbaurichtung rückbaren Strebförderer1 in Gestalt eines Kettenkratzförderers, von dem in1 nur ein Rinnenelement1 dargestellt ist. Am Förderer1 wird als Gewinnungsmaschine ein Kohlenhobel3 geführt, der die am Abbaustoß schälend hereingewonnene Kohle in den Strebförderer1 verlädt. Die entsprechend hereingewonnene Kohle kann aus dem Gewinnungsbetrieb mit dem Strebförderer1 abgefördert werden. Der Kohlenhobel3 ist an einer Hobelführung bzw. Maschinenführung zwangsgeführt, die als Führungsschuß4 abbaustoßseitig jeweils am Rinnenschuß2 eines jeden Rinnenelements1' des Strebförderers1 angebaut ist. Die Hin- und Herbewegung des Kohlenhobels3 wird mittels einer Hobelkette aufgebracht, die innerhalb von Kettenkanälen5 ,6 innerhalb des die Maschinenführung bildenden Führungsschuß4 verlegt sind, wobei der Kohlenhobel3 im unteren Kettenkanal6 an die Hobelkette angeschlossen ist, wie dies dem Fachmann im Bergbau bekannt ist. - Zur Horizont- bzw. Niveausteuerung der aus Strebförderer
1 , Kohlenhobel3 und Hobelführung bestehenden Hobelanlage ist jedes oder jedes zweite Rinnenelement1 des Förderers1 mit einem hydraulischen Stellzylinder7 versehen, der schräg zum Liegenden angeordnet ist und mit einem Ende am Kopfstück8 eines Schreitwerks9 sowie mit seinem anderen Ende in einem Gelenkkopf11 am Rinnenelement1' gelagert ist. Der Schreitbalken9 wiederum liegt zwischen Liegendschwellen12 eines Schildausbaugestells10 , mit welchem der Abbaustreb offengehalten wird und das selbständige Rücken der Gewinnungsanlage vorgenommen werden kann. Durch Aus- oder Einfahren des Stellzylinders7 kann der Schneidhorizont des die Gewinnungsmaschine bildenden Kohlenhobels3 verstellt werden, wobei im Optimalfall der Schneidhorizont derart eingestellt ist, daß die Bodenmeißel14 des Kohlenhobels3 relativ genau an der Grenzschicht zwischen dem nicht hereinzugewinnenden Liegendgestein sowie der abzutragenden Kohle schneiden. - Mit Bezugszeichen
20 ist in1 schematisch ein optischer Erkennungssensor angedeutet, der in einer Ausnehmung in der Anschlußwand des Führungsschuß4 versatzseitig der Kettenkanäle5 ,6 angeordnet ist und mit dem die Grenzschicht zwischen Liegendgestein und Kohle an der Unterseite des Führungsschuß4 abgetastet werden kann. Über die Länge der Gewinnungsanlage verteilt kann jedes Rinnenelement bzw. jede Maschinenführung mit einem entsprechenden optischen Erkennungssensor20 versehen werden. Es kann jedoch ggf. ausreichen, nicht jedes Rinnenelement bzw. jede Maschinenführung mit einem entsprechenden optischen Erkennungssensor20 zu versehen, sondern nur etwa jede fünfte bis zehnte Rinne als Sensorrinne50 mit integriertem bzw. zugeordnetem optischen Erkennungssensor20 auszubilden. Die von den optischen Erkennungssensoren20 abgetasteten und über nicht gezeigte Wandler in elektrische Signale umgewandelten Meßdaten können über Lichtwellenleiter sowie Elektrokabel an eine nicht dargestellte elektronische Auswerte- und Steuereinheit, an das Ausbausteuergerät des zugehörigen Schildes10 oder eine Steuerzentrale übermittelt werden, um aus den Meßsignalen Steuerungssignale für die Steuerzylinder7 zu generieren, wodurch der Schneidhorizont des Kohlenhobels3 an den Verlauf der Grenzschicht Liegendgestein/Kohle angepaßt werden kann. Da sich in der Mehrzahl der Fälle der Verlauf des Kohleflöz nicht abrupt ändert, kann auch mit den um etwa die Breite der Maschinenführung (Führungsschuß4 ) versetzt zum Abbaustoß angeordneten optischen Erkennungssensoren20 noch zeitnah genug eine Abtastung der Grenzschicht Liegendgestein/Kohle und eine Niveausteuerung des Schneidhorizonts durchgeführt werden. - Es wird nun Bezug genommen auf
2 , in der das abbaustoßseitige Ende eines Fördererrinnenschuß2 mit angebautem Maschinenführungsschuß4 mit vertikal ausgerichteter Ausnehmung21 zur Aufnahme des optischen Erkennungssensors20 im Detail dargestellt ist. Der Maschinenführungsschuß4 besteht im gezeigten Ausführungsbeispiel im wesentlichen aus einem als Gußteil ausgeführten Körper mit integralen Kettenführungskanälen5 ,6 , integral angeformter Maschinenfahrbahn15 , einem Führungsansatz16 für den Hintergriff eines in den unteren Kettenkanal5 eintauchenden Kettenklobens sowie einer kräftigen, versatzseitigen Anschlußwand17 , an der integral sowohl eine Anschweißnase18 für einen Zwischenboden30 als auch eine Anschweißnase19 für einen Untertrumboden31 angeordnet sind. Der Zwischenboden30 trennt den Untertrum32 des Fördererschusses2 von dessen hier als Wechseltrog33 ausgebildeten Obertrum34 . Die obere Mündungsöffnung der Ausnehmung21 ist derart angeordnet, daß sie im wesentlichen unterhalb des abbaustoßseitigen Seitenprofils35 des den Obertrum34 umfassenden Wechseltrogs33 mündet. Der Erkennungssensor20 ist als einteiliges Austauschteil von oben in die Ausnehmung21 einsetzbar. Zur Montage/Demontage muß entweder der Wechseltrog33 vollständig demontiert werden oder das abbaustoßseitige Seitenprofil35 ist mehrteilig ausgeführt und mit einem Zwischenstück versehen, das über eine Deckleiste36 und Schraubverbindungen mit fest am Wechseltrog33 bzw. Obertrum34 angeordneten Seitenprofilstücken verschraubt werden kann. Die Demontage des optischen Erkennungssensors20 kann daher problemlos nach oben erfolgen, ohne daß die entsprechende Sensorrinne50 aus dem Förderer ausgebaut oder angehoben werden muß. Die Ausnehmung21 ist zum Liegenden an der Unterseite23 des Maschinenführungsschuß4 oder, wie dargestellt, zur Unterseite23 einer Auflagerrippe40 , die im unteren Bereich der Anschlußwand17 angeschweißt ist, mittels einer Mündungsöffnung offen. Durch die Mündungsöffnung ragt ein Verschleißschuh23 eines optischen Sensorkopfes24 des Erkennungssensors20 hinaus. Der Verschleißschuh23 des Sensorkopfes24 ist mittig mit einem optischen Fenster (Saphirfenster)25 versehen, durch welches hindurch das Reflektionsvermögen des Liegenden, auf dem die Gewinnungsanlage mit der Auflagerrippe40 sowie der Maschinenfahrbahn15 aufliegt, abgetastet werden kann. Der Sensorkopf24 wird hierbei mittels einer Druckfeder26 in Richtung auf das Liegende zu vorgespannt, damit das optische Fenster25 selbst dann auf dem Liegenden aufliegt, wenn z. B. die Unterseite43 der Auflagerrippe40 einen geringen Abstand zum Liegenden hat, wie mit den beiden strichpunktierten Linien in2 angedeutet. Sensorkopf24 und Druckfeder26 sind hierbei in einem zylindrischen Gehäuseteil27 angeordnet, welches von oben in die ebenfalls zylindrische Ausnehmung21 eingesetzt ist und z. B. an einer Stufe der Ausnehmung21 verankert ist. - Im Ausführungsbeispiel in
2 werden die optischen Signale des Sensorkopfes24 über einen Lichtwellenleiter45 einem nicht dargestellten opto-elektrischen Wandler zugeführt, wobei der ggf. als Lichtwellenleiterbündel ausgeführte Lichtwellenleiter45 geschützt im Zwischenboden30 zwischen Untertrum32 und Obertrum34 bzw. Wechseltrog33 verlegt ist. Der opto-elektrische Wandler bzw. eine Sensorelektronik könnten jedoch auch als integraler Bestandteil des optischen Erkennungssensors20 mit in der Ausnehmung21 oder innerhalb des relativ großen Freiraums28 oberhalb der Ausnehmung21 angeord net sein, um ausschließlich elektrische Signale zwischen der Position des Erkennungssensors20 und einer entfernt angeordneten Auswerteelektronik od. dgl. zu übertragen. Über die Verbindungskabel könnte dann sogleich die Stromversorgung aller im optischen Erkennungssensor20 benötigten Bauteile realisiert werden.2 zeigt eine Stellung des Sensorkopfes24 des optischen Erkennungssensors20 , bei welchem das optische Fenster25 über die Unterseite43 nach unten hinausragt. Es versteht sich, daß das optische Fenster25 aufgrund der mit der Druckfeder26 gewährleisteten Beweglichkeit bündig mit der Unterseite43 abschließt, wenn die Unterseite43 der Auflagerrippe40 plan auf dem Liegenden aufliegt. - Die
3 und4 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel einer Sensorrinne150 mit einer geschützten Ausnehmung121 und angeordnetem optischen Sensor120 . Auch hier weist die Sensorrinne150 einen Rinnenschuß102 mit abbaustoßseitig angebautem Führungsschuß104 auf, der im wesentlichen als Gußteil mit angegossener Maschinenfahrbahn115 , integral ausgebildeten Kettenkanälen105 ,106 und einer versatzseitig der Kettenkanäle105 ,106 liegenden kräftigen Anschlußwand117 ausgebildet ist. Der Obertrum134 des Förderers ist wiederum als Wechseltrog133 ausgeführt, der sich an einem Zwischenboden130 abstützt, der an der Anschlußwand117 angeschweißt ist. An der Anschlußwand117 , die partiell die Seitenführung für Kratzer im Untertrum132 bildet, ist auch ein abbaustoßseitiges Ende eines Untertrumbodens131 angeschweißt, welches wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel nach oben abgewinkelte Eckränder aufweist, um eine saubere Führung der Kratzer im Untertrum132 zu ermöglichen. Der Untertrumboden131 ist allerdings nahe des abbaustoßseitigen Endes partiell mit einer Bodenaussparung160 versehen, welche mittels eines Untertrumbodenstücks161 verschlossen ist, um bei entferntem Obertrog133 und Untertrumbodenstück161 Wartungsarbeiten an einem optischen Erkennungssensor120 vornehmen zu können, der in einer Ausnehmung121 angeordnet ist, die sich versatzseitig der einstückig mit der Maschinenfahrbahn115 ausgebildeten Anschlußwand117 und unterhalb des Untertrumbodens131 erstreckt. Auch die Ausnehmung121 ist nach unten offen, jedoch in Rückrichtung bzw. Abbaurichtung der Sensorrinnen150 durch die Maschinenfahrbahn115 und den entspre chenden Schenkelabschnitt der Anschlußwand117 geschützt. Seitlich der Ausnehmung121 können wiederum Auflagerrippen an der Anschlußwand117 angeschweißt sein, wie dies beispielhaft mit der Auflagerrippe140 in4 dargestellt ist, auf die nun Bezug genommen wird. - Beim optischen Erkennungssensor
120 ist der Sensorkopf124 mit dem optischen Fenster125 fest in einen Sensorträger127 eingebaut, der hier als kräftiger Verschleißschuh ausgebildet ist und relativ zur Anschlußwand117 bzw. zum Untertrumboden131 verschieblich gelagert ist. Der Sensorträger127 weist hierzu seitlich eine vertikal ausgerichtete Führungsaussparung170 auf, die von zwei Führungsstiften171 durchgriffen sind, die beispielsweise an der Auflagerrippe140 verankert sind. Gegen die Ober- bzw. Rückseite129 des Sensorträgers127 drücken vorzugsweise mehrere Druckfedern126 , die sich hierzu an der Unterseite des Untertrumbodens131 abstützen. Der gesamte Sensorträger127 zusammen mit dem geschützt innerhalb des Sensorträgers127 angeordneten Sensorkopf124 bewegt sich mithin, falls die Unterseite der Maschinenfahrbahn115 oder eine dort befestigte, V-förmige und mit ihrer Spitze in Abbaurichtung zeigende Schutzleite180 vom Liegenden beabstandet sein sollte, durch die Druckfedern126 nach unten und wird sicher gegen das Liegende angedrückt werden, damit die Optik im Erkennungssensor120 das Reflektionsvermögen des Liegendgesteins oder der Kohle abtasten und die Meßsignale zu einer Steuereinheit liefern kann. Da insbesondere im Bereich hinter der Anschlußwand117 und unterhalb des Untertrumbodens130 relativ viel Freiraum zur Verfügung steht, kann ggf. die gesamte Sensorelektronik nebst opto-elektrischem Wandler innerhalb dieser Ausnehmung121 angeordnet werden. Es reicht dann aus, ein Anschlußkabel entweder entlang der Unterseite des Untertrumbodens oder wiederum über den Zwischenboden130 zur Versatzseite und von dort beispielsweise zu den elektronischen Steuereinheiten der einzelnen Ausbauschilde zu führen. - In den Figuren ist nicht dargestellt, daß jeweils zu den Ausnehmungen innerhalb der Sensorrinnen auch eine Pneumatikzufuhr oder Druckluftzufuhr mit Düse hingeführt werden kann, um jedenfalls während des Rückvorgangs, wenn die Sensorrinne kurzfristig vom Liegenden abgehoben wird, das optische Fenster im Sensorkopf durch Druckluft freizublasen. Ferner ist nicht dargestellt, daß insbesondere über dieselbe Druckmittelzufuhr auch eine Hebevorrichtung betätigt werden kann, die den Sensorkopf bzw. Sensorträger entgegen der Kraftrichtung der Druckfedern anhebt, so daß auch während des Rückvorgangs durch herumliegende Steine od. dgl. keine Beschädigung oder Verschleiß am optischen Fenster auftreten kann. Das Hebemittel könnte sogar dazu benutzt werden, im laufenden Betrieb, wenn die Sensorrinne auf dem Liegenden aufliegt, den Sensorträger oder den Sensorkopf kurzfristig anzuheben, um in dieser Position das Saphirfenster oder optische Fenster mit Druckluft zu reinigen.
- Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere für den Aufbau der Maschinenführung einschließlich Aufbau der Anschlußwand ergeben sich zahlreiche Modifikationen, wie dies dem Fachmann im untertägigen Bergbau für unterschiedliche Gestaltungen von Maschinenführungen, Hobelkörpern, Kettengeometrien etc. bekannt ist. Je nach Länge der einzelnen Binnenelemente und in Abhängigkeit der gewünschten Informationsdichte kann jedes Rinnenelement oder nur jedes n-te Rinnenelement als Sensorrinne ausgebildet werden. Auch der Abstand zwischen 2 als Sensorrinnen ausgebildeten Fördererrinnen kann variieren.
- Zusammenfassung
- Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ermittlung des Schnitthorizonts einer Bergbaugewinnungsanlage, mit einem rückbaren Förderer, der aus einzelnen Rinnenelementen zusammengesetzt ist, und mit mindestens einem optischen Erkennungssensor
20 , der einen in einem Sensorträger27 aufgenommenen, mittels wenigstens eines Druckmittels26 gegen eine abzutastende Kohle-Liegendgestein-Grenzschicht andrÜckbaren Sensorkopf24 aufweist. Um bei erhöhter Betriebssicherheit und minimierter Verschleißanfälligkeit eine sichere Abtastung der Grenzschicht Kohle/Liegendgestein zu ermöglichen, sind erfindungsgemäß über die Länge des Förderers verteilt mehrere Binnenelemente als Sensorrinnen50 ausgebildet, die mit einer geschützten und zum Liegenden offenen Ausnehmung21 versehen sind, in der der Sensorträger27 zusammen mit dem Sensorkopf24 demontierbar angeordnet oder anordbar ist. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
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Claims (19)
- Einrichtung zur Ermittlung des Schnitthorizonts einer Bergbaugewinnungsanlage, insbesondere einer Kohlenhobelanlage, mit einem rückbaren Förderer, der aus einzelnen Rinnenelementen zusammengesetzt ist, die jeweils einen Fördererrinnenschuß (
2 ) mit Obertrum (34 ) und Untertrum (32 ) sowie einen abbaustoßseitig angebauten Führungsschuß (4 ) als Maschinenführung für eine Gewinnungsmaschine aufweisen, und mit mindestens einem optischen Erkennungssensor (20 ), der einen in einem Sensorträger (27 ) aufgenommenen, mittels wenigstens eines Druckmittels (26 ) gegen eine abzutastende Kohle-Liegendgestein-Grenzschicht andruckbaren Sensorkopf (24 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß über die Länge des Förderers verteilt mehrere Binnenelemente als Sensorrinnen (50 ) ausgebildet sind, die mit einer geschützten und zum Liegenden offenen Ausnehmung (21 ) versehen sind, in der der Sensorträger (27 ) zusammen mit dem Sensorkopf (24 ) demontierbar angeordnet oder anordbar ist. - Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rinnenelement als Sensorrinne ausgebildet ist oder jedes n-te Rinnenelement, insbesondere etwa jedes fünfte bis fünfzehnte, vorzugsweise etwa jedes achte bis zehnte Rinnenelement des Förderers (
1 ) als Sensorrinne (50 ;150 ) ausgebildet ist. - Rinnenelement für einen Förderer einer Bergbaugewinnungsanlage, mit einem Fördererrinnenschuß (
2 ;102 ) mit Obertrum (34 ;134 ) und Untertrum (32 ;132 ) sowie einem abbaustoßseitig angebauten Führungsschuß (4 ;104 ) als Maschinenführung für eine Gewinnungsmaschine, insbesondere zur Verwendung in einer Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine geschützte und zum Liegenden offene Ausnehmung (21 ;121 ) zur demontierbaren Aufnahme eines Sensorträgers (27 ;127 ) für einen optischen, an eine abzutastende Grenzschicht mittels wenigstens eines Druckmittels (26 ;126 ) andrückbaren Erkennungssensors zum Abtasten der Kohle-Gestein-Grenzschicht. - Einrichtung oder Rinnenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorträger (
27 ;127 ) in einer nahe des abbaustoßseitigen Seitenprofils (35 ;135 ) von Obertrum und Untertrum ausgebildeten Ausnehmung (21 ;121 ) angeordnet ist. - Einrichtung oder Rinnenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung in einer abbaustoßseitigen Seitenwange des Fördererschuß oder in einer versatzseitigen Anschlußwand (
17 ) des Führungsschuß (4 ) ausgebildet ist. - Einrichtung oder Rinnenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinenführung (
4 ;104 ) als Hobelführung mit Kettenkanälen (5 ,6 ;105 ,106 ) und Maschinenfahrbahn (15 ;115 ) ausgebildet ist und die Ausnehmung (21 ;121 ) versatzseitig der Kettenkanäle angeordnet ist. - Einrichtung oder Rinnenelement nach einem der Ansprühe 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (
21 ) im Förderer- oder Führungsschuß von oben nach unten verläuft und eine Demontage/Montage des Sensorträgers (27 ) vom Obertrum des Förderers her ermöglicht. - Einrichtung oder Rinnenelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (
21 ) einen zylindrischen Querschnitt aufweist und/oder der Sensorträger (27 ) als vorzugsweise zylindrisches, in die Ausnehmung (21 ) einsetzbares Gehäuseteil ausgebildet ist, in dessen Innenraum das Druckmittel (26 ) angeordnet und der Sensorkopf (24 ) mittels des Druckmittels verschieblich gelagert ist. - Einrichtung oder Rinnenelement nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Montage/Demontageöffnung für den Sensorträger (
27 ) mittels eines demontierbaren Seitenprofilstücks (35 ) für das abbaustoßseitige Seitenprofil des Fördererobertrums (34 ) abgedichtet oder verschlossen ist. - Einrichtung oder Rinnenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorträger (
127 ) in einer randoffenen Ausnehmung (121 ) an der Unterseite des Führungs- oder Rinnenschuß (102 ;104 ) angeordnet ist, wobei der Sensorträger (127 ) mittels des wenigstens einen Druckmittels (126 ) relativ zum Führungs- oder Rinnenschuß verschieblich ist. - Einrichtung oder Rinnenelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußwand (
117 ) der Maschinenführung zumindest partiell einen Profilschenkel für Kratzer im Untertrum bildet und eine Anschweißstelle für einen Untertrumboden aufweist, und/oder die Ausnehmung (121 ) für den Erkennungssensor (20 ) unterhalb des Untertrumbodens (130 ) und versatzseitig der Anschlußwand (117 ) ausgebildet ist. - Einrichtung oder Rinnenelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Fördererrinnenschuß unterhalb des Untertrumbodens eine Auflagerrippe (
140 ) aufweist, an der der Sensorträger (127 ) verschieblich gelagert ist. - Einrichtung oder Rinnenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sensorelektronik zur optoelektrischen Signalwandlung in der Ausnehmung angeordnet ist.
- Einrichtung oder Rinnenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sensorelektronik an der versatzseitigen Seitenwand des Rinnenelementes angeordnet ist, wobei ein optisches Verbindungskabel (
45 ) zwischen Obertrum (34 ) und Untertrum (32 ), vorzugsweise in einem Zwischenboden (30 ), verlegt ist. - Einrichtung oder Rinnenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel aus wenigstens einer Feder (
26 ;126 ) besteht. - Einrichtung oder Rinnenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Sensorkopf (
24 ;124 ) ein optisches Fenster, insbesondere ein Saphirfenster (25 ;125 ) vorgesehen ist. - Einrichtung oder Rinnenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sensorkopf oder dem optischen Fenster eine Schutzleiste, insbesondere eine mit einer Spitze in Rückrichtung weisende V-förmige Schutzleiste zugeordnet ist.
- Einrichtung oder Rinnenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch eine Pneumatikzufuhr, insbesondere Druckluftzufuhr, zum wahlweisen Reinigung des optischen Fensters.
- Einrichtung oder Rinnenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch ein ansteuerbares, der Druckkraft des Druckmittels entgegenwirkendes Hebemittel zum wahlweisen Anheben des Sensorkopfes oder Sensorträgers.
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