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Anordnung zum Abbau schüttfäiiigen Materials Die Erfindung betrifft
eine Anordnung zum Abbau schüttfähigen Materials von einem aufgeschütteten Haufen,
z. B. für den Abbau von Kohle, Erz u. dgl., von einer Halde, zu welcher dieses Material
in vielen Schichten aufgeschüttet ist. Im besonderen betrifft die Erfindung eine
Anordnung mit einer Vorrichtung zum Aufnehmen und Überführen des Materials auf einen
an einem Rahmen befestigten Förderer, wobei das aufgeschüttete Material gleichmäßig
verteilt anfällt.
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Es sind bereits Schaufelradbagger mit einem rotierenden Schaufelrad
bekannt, dessen Grabebene senkrecht zur lotrechten Längsebene des Auslegers verläuft.
Das Schaufelrad rotiert um den Ausleger und ist mittels eines Führungswagens längs
des Auslegers verschiebbar, der ein Förderband aufweist, welches das Gut vom Becherrad
übernimmt. Bei einer derartigen Anordnung ist das Schaufelrad in seiner Höhe über
der Böschung verstellbar und um den Ausleger schwenkbar ausgebildet. Die Arbeitsrichtung
eines derartigen Schaufelrades liegt in Abwärtsrichtung von der Böschung.
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Des weiteren sind Rückführeinrichtungen bekannt, bei denen das Material
unter Einwirkung einer etwa der Breite des Haufens entsprechenden Egge von dem aufgeschütteten
Haufen vor einen Förderer gelangt, der quer zur Abbaufläche des Haufens umläuft
und das Gut aufnimmt. Der Förderer wird mit seinem Tragrahmen entsprechend dem Abbau
der Halde gegen deren Breitseite vorgeschoben. Eine derartige Anordnung ist durch
die Verwendung eines umlaufenden Förderers, der das Material direkt von dem Haufen
aufnimmt, kompliziert und aufwendig.
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Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die Kombination eines an einem
Rahmen etwa senkrecht zur Abbaufläche und längs der Abbaufläche umlaufenden Schaufelrades,
das unmittelbar über dem Erdboden in gleichbleibendem Abstand vom Boden längs der
Abbaufläche bewegt wird, am unteren Ende in die Abbaufläche eingreift und das Material
an den Förderer abgibt, und einer Egge, die sich zusammen mit dem Schaufelrad bewegt
und auf die Abbaufläche oberhalb des Schaufelrades einwirkt, wobei die Breite der
Egge die des Schaufelrades längs der Abbaufläche in bezug auf die Gesamtbreite der
Anordnung nur wenig übersteigt. Das abzubauende Material wird durch Verwendung der
Egge fortschreitend von der Abbauwand oder -fläche der Halde abgenommen, so daß
durch ständiges Wegnehmen von Teilen aller Schichten zugleich eine gleichförmige
Mischung des Materials aus allen Schichten erhalten wird. Dies ist von besonderer
Bedeutung, wenn verlangt wird, daß
das abgebaute Material eine möglichst gleichmäßige
Zusammensetzung von Materialien aller Schichten aufweist. Die Verwendung der Egge
in Verbindung mit dem Schaufelrad bringt weiter den Vorteil, daß das Schaufelrad
zur Abbaufläche bewegt werden kann, eine Auf- und Abbewegung des Schaufelrades jedoch
nicht erforderlich ist. Würde die Anordnung ohne Egge arbeiten, würde das Schaufelrad
in den unteren Teil der Abbaufläche des Haufens eingreifen, und das über der Abbaufläche
liegende Material würde seine Stütze verlieren, so daß das darunterliegende Schaufelrad
verschüttet würde. Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform jedoch bewegt sich
das Schaufelrad zusammen mit einer Egge, die auf die Abbaufläche des Haufens oberhalb
des Schaufelrades so einwirkt, daß das Material gelockert wird und dem Schaufelrad
stets an der Stelle zugeführt wird, an der das Schaufelrad Material aus dem Haufen
herausholt. Damit kann das Material von allen Höhenschichten des Haufens in gleicher
Weise und gleichmäßig gemischt abgebaut und die Abbaufläche des Haufens in einem
solchen Winkel gehalten werden, daß das über dem Schaufelrad liegende Material das
Schaufelrad nicht verschütten kann.
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Durch die erfindungsgemäße Kombination von Schaufelrad und Egge wird
erreicht, daß das Schaufelrad bei seiner Arbeit im Gegensatz zu bekannten Anordnungen
nicht angehoben zu werden braucht.
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Dadurch ergibt sich eine wesentlich einfachere konstruktive Ausbildung
der gesamten Anordnung, insbesondere auch dadurch, daß die Egge zusammen mit dem
Schaufelrad bewegt wird und in ihrer Breite nur etwa der des Schaufelrades entspricht;
dies steht im Gegensatz zu bekannten Einrichtungen, die nur mit einem Schaufelrad
arbeiten und keine Egge aufweisen, und bei denen ein Anheben des Schaufelrades unbedingt
erforderlich ist.
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An Hand der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt.
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F i g. 1 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung von hinten mit einem
dahinter schichtenweise aufgeschütteten Haufen, der rückgeführt werden soll; Fig.
2 ist eine Aufsicht auf die erfindungsgemäße Anordnung und den Materialhaufen; F
i g. 3 zeigt einen Teil des Rückführwagens nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;
Fig. 4 ist ein Schnitt nach der Linie 4-4 der F i g. 3 in vergrößertem Maßstab;
Fig. 5 zeigt in weiterhin vergrößertem Maßstab einen Einzelteil entsprechend der
Schnittlinie 5-5 der Fig. 4; Fig. 6 ist ein Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig.
5; Fig. 7 ist ein Schnitt nach der Linie 7-7 der Fig. 5; Fig. 8 zeigt in graphischer
Darstellung die Geschwindigkeitssteuerung des Wagens; Fig. 9 zeigt schematisch den
Wagen antrieb und die Geschwindigkeitsregelvorrichtung; Fig. 10 ist ein Schaltschema
für den Wagenantrieb.
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Die Anordnung nach der Erfindung besteht aus einem Hauptrahmen 10,
der an seinen Enden von Rädern 11 getragen wird, die auf Schienen 12 laufen. Diese
Schienen 12 verlaufen längs der beiden Seiten der Aufschüttung oder des Haufens
13, der aus geschichtetem Material besteht und abgebaut werden soll. An dem Hauptrahmen
sind eine oder mehrere Materialbehandlungseinheiten 14 angeordnet, die in der Längsrichtung,
d. h. hin und zurück über die Abbaufläche der Aufschüttung eine Bewegung ausführen.
Eine solche Vorrichtung ist auf der linken Seite der Fig. 1 dargestellt, und eine
zweite ist auf der rechten Seite gestrichelt angedeutet. Im allgemeinen bringt die
Verwendung von zwei oder mehr Materialverarbeitungsvorrichtungen, von denen jede
ein Stück an der Abbaufläche der Aufschüttung entlangläuft, eine Verbesserung der
Mischung des abzubauenden Materials.
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An der vorderen oder Abbaufläche der Materialverarbeitungsvorrichtung
ist eine Egge 15 vorgesehen.
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Sie arbeitet im allgemeinen, soweit sie nicht weiter unten anders
beschrieben ist, in der herkömmlichen Weise. Es sind Antriebsmittel, beispielsweise
in das Fahrgestell 16 des Hauptrahmens eingebaute Motoren mit veränderlicher Drehzahl
vorgesehen, um die Anordnung auf den Schienen gegen die Abbaufläche der Aufschüttung
mit der gewünschten Geschwindigkeit zu verfahren.
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Wie im einzelnen aus Fig. 4 hervorgeht, hat der Hauptrahmen der Anordnung
einen Querschnitt eines umgekehrten Dreieckes mit zwei im Abstand voneinander angeordneten
oberen Seitengliedern 20 und einem unteren an der Spitze angeordneten Glied 21.
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Alle diese Glieder verlaufen in Längsrichtung des Rahmens und sind
durch Streben 22 und 22 a mitein-
ander verbunden. Die oberen Seitenglieder 20 tragen
Schienen 23 (Fig. 7), auf welchen die Materialverarbeitungseinrichtung 14 quer über
den Rahmen läuft. Diese Vorrichtung weist einen Wagen mit einem Rahmen 24 auf, der
ebenfalls einen Querschnitt eines umgekehrten Dreieckes (Fig. 4) besitzt. Dieser
Wagen läuft um den dreieckförmigen Hauptrahmen herum und ist mit Flanschrädern 25
versehen, die auf Schienen 23 laufen. An seinem unteren Ende enthält der Wagenrahmen
24 Führungen 26, die mit den entgegengesetzten Seiten des unteren Rahmengliedes
21 des dreieckförmigen Hauptrahmens im Eingriff stehen.
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Die Materialverarbeitungsvorrichtung des Hauptrahmens wird von einem
Antrieb hin- und herbewegt, der z. B. ein umsteuerbarer Elektromotor 30 mit veränderlicher
Drehzahl ist (Fig. 2 und 4), der auf dem Wagen befestigt ist und eine Welle 31 antreibt,
die im Abstand versetzte Kettenräder 32 trägt.
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Über diese Kettenräder laufen Ketten 33 von Spannkettenrädern 32 a.
Die Ketten laufen von dem einen zum anderen Ende des Hauptrahmens und sind an den
Enden des Hauptrahmens befestigt.
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Die Vorrichtung, die das Material am Boden der Abbaufläche der Aufschüttung
oder der Halde ab baut, weist ein Schaufelrad 40 auf, welches auf der querverschiebbaren
Einheit 14 drehbar angeordnet ist. Das Schaufelrad umgibt den Hauptrahmen und den
Wagenrahmen und ist mit im Abstand voneinander angeordneten ringförmigen Seitengliedern
41 (Fig. 5) mit Flanschen 42 versehen. An der inneren Umfangsfläche der Flansche
sind Schienen 43 angeordnet, die mit Flanschrädern 44 im Eingriff stehen.
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Diese Flanschräder sind an dem Wagenrahmen an den äußeren Enden von
im Abstand angeordneten Umfangswellen 45 vorgesehen. Die Flanschräder 44 drehen
sich frei und tragen das Rad, so daß es eine Drehbewegung um den Wagen in senkrechter
Ebene senkrecht zu der Abbaufläche der Aufschüttung oder der Halde ausführen kann.
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Die ringförmigen Seitenglieder 41 des Rades sind durch Schaufeln
46 verbunden, die um das Rad in Abständen angeordnet sind. Diese dringen in den
unteren Teil oder Boden der Aufschüttung ein und führen das Material von dort nach
oben, wenn das Rad entgegen dem Uhrzeigersinn (in F i g. 4) gedreht wird.
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Für den Antrieb des Schaufelrades in dieser Drehrichtung sind Antriebsmittel
vorgesehen, beispielsweise Elektromotoren 55, die über Untersetzungen 56 die Zahnräder
57 antreiben, welche mit Rollen 58 im Eingriff stehen. Diese sind mit Abstand ringsherum
auf dem äußeren Umfang der Flansche 42 der ringförmigen Seitenglieder des Rades
angeordnet.
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Der hin- und hergehende Wagen trägt ferner eine vorstehende Kabine
59 für den Fahrer, in welcher die notwendigen Steuermittel einschließlich der für
eine Kette bzw. ein Seil 60 (F i g. 4) angeordnet sein können, durch die der Eingriffswinkel
der Egge in der üblichen Weise eingestellt werden kann. Wie aus Fig. 2 ersichtlich,
ist die Grundfläche oder das untere Ende der Egge mit einem Einschnitt versehen,
so daß sie teilweise die Schaufeln umgibt und dadurch verhindert, daß die Schaufeln
mit Material überladen werden können.
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Die Antriebsmittel für die Querbewegung des Wagens und die Drehbewegung
des Rades sind auf einer Plattform 62 angeordnet, die an dem oberen Teil des Wagens
befestigt ist. Das von den Schaufeln aufgenommene
Material wird
nach oben gebracht und dort auf eine Fördervorrichtung geschüttet, die auf dem Hauptrahmen
der Rückführvorrichtung angeordnet ist und sich in Längsrichtung durch die Mitte
des Rades erstreckt, so daß das Material zu dem einen oder anderen Ende der Rückführvorrichtung,
im vorliegenden Fall nach links, gebracht werden kann. Wie insbesondere aus Fig.
4 zu ersehen ist, schütten die Schaufeln ihre Ladung in die breite Öffnung eines
trichterförmigen Aufnehmers 65, der auf dem querlaufenden Wagen angeordnet ist.
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Aus dem offenen Boden des Aufnehmers wird die Ladung zwischen den
Stauplatten 66 entladen, die sich über die ganze Länge des Hauptrahmens erstrekken
und das herabfallende Material auf den oberen Strang 67 eines angetriebenen Förderbandes
entladen, welches von trogförmigen Rollen 68 getragen wird.
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Der untere oder nach rückwärts führende Strang des Bandes ist mit
69 bezeichnet. Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, entlädt sich die Rückführvorrichtung
auf eine Fördervorrichtung 70, durch welche das abgebaute Material an den Bestimmungsort
gebracht wird. Die Fördervorrichtung kann an beiden Seiten des Hauptrahmens angeordnet
sein, wo sie mit der Fördervorrichtung der Rückf&rvorrichtung in der entsprechenden
Richtung zusammen arbeitet.
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Der Wagen wird ständig hin und her über die Abbaufläche der Aufschüttung
oder Halde geführt, wobei sich das Schaufelrad dreht. Wenn, wie dargestellt, ein
einzelner Wagen verwendet wird und ein einzelnes Schaufelrad für die ganze Abbaufläche
verwendet wird (anstatt nur für einen Teil, wie es der Fall sein würde, wenn zwei
Wagen zwischen der Mitte und den Enden des Hauptrahmens hin- und herlaufen würden),
so ermöglicht die Rückführvorrichtung die Durchführung eines außerordentlich wirksamen
Abbauvorganges. Unter diesen Umständen stehen die hin- und hergehende Geschwindigkeit
des Wagens und die Drehzahl des Rades bei jedem Eingriff des Rades in die Aufschüttung
in einem bestimmten Verhältnis, damit der Abbauvorgang gleichförmig vor sich gehen
kann. Dies kann dadurch erreicht werden, daß das Rad mit konstanter Drehzahl gedreht
und die Quergeschwindigkeit so gesteuert wird, daß sie gegen die äußeren Teile der
gewöhnlich dreieckigen Aufschüttungsfläche zu größer wird, wo die Höhe der Fläche
abnimmt, und im Mittelteil der Querbewegung kleiner wird, wo die Höhe größer ist.
Bei einer solchen Arbeitsweise der Rückführvorrichtung bleibt die Menge des für
die Schaufeln zur Verfügung stehenden Materials während der ganzen Querbewegung
des Wagens etwa konstant, und die Rückführvorrichtung kann für ein gegebenes Rad
mit der größten Leistung arbeiten, und der Abbauvorgang kann in kürzester Zeit durchgeführt
werden.
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Die Größe der Quergeschwindigkeit und die erforderlichen Geschwindigkeitsveränderungen
zwischen der Mitte und den Enden des Querweges des Wagens werden für eine besondere
Konstruktion aufgezeichnet. Bei einer dreieckförmigen Abbaufläche kann die Beziehung
zwischen der Quergeschwindigkeit (v) und der Höhe der Aufschüttung (ist) durch die
Gleichung ausgedrückt werden: h v = k (wobei k konstant ist). (1) Die Gleichung
(1) ist eine hyperbolische Funktion und ist in F i g. 8 durch die Kurve 71 graphisch
dar-
gestellt, in der die Quergeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Bewegung der
Materialverarbeitungsvorrichtung mit Bezug auf die Abbaufläche dargestellt ist.
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Die selbsttätige Veränderung der Geschwindigkeit der Materialverarbeitungsvorrichtung
bei der Querbewegung über die Abbaufläche wird z. B. durch ein Geschwindigkeitsreduziergetriebe
72 erreicht, das von einem der Spannkettenräder angetrieben wird, welches die Antriebskette
33 um das Kettenrad 32 auf der Antriebswelle 31 (Fig. 9) herumführt. Das Geschwindigkeitsreduziergetriebe
weist eine solche Übersetzung auf, daß seine Ausgangswelle 73 eine vollständige
Umdrehung während der Bewegung der Materi alverarbeitungsvorrichtung über die Abbau
fläche durchführt. Die Ausgangswelle 73 treibt eine Drehzahlsteuervorrichtung 74,
beispielsweise einen Regelwiderstand oder Induktor in dem Stromkreis mit dem Antriebsmotor
30 (Fig. 10) an.
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Die Geschwindigkeitsreguliervorrichtung 74 kann im Erregerstromkreis
des Antriebsmotors 30 liegen, wie in Fig. 10 dargestellt ist. In diesem Fall soll
sie die Drehzahl des Antriebsmotors von einer minimalen Geschwindigkeit (b) bis
zu einer maximalen Geschwindigkeit (c) verändern, wie es in Fig. 8 dargestellt ist,
wenn sie um 1800 gedreht wird, und wieder zurück auf die minimale Geschwindigkeit
(b), wenn sie von 180 auf 3600 gedreht wird. Ein einstellbarer Widerstand oder Induktor
75 ist weiterhin in den Ankerstromkreis für den Antriebsmotor eingeschaltet.
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Die Einstellung des Widerstandes bestimmt die minimale Geschwindigkeit
(b), bei der sich die Anordnung auf ihrem Querweg über die Abbaufläche bewegt.
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Ein einstellbarer Widerstand oder Induktor 76, welcher in Reihe mit
der Geschwindigkeitsreguliervorrichtung 74 im Erregerstromkreis des Antriebsmotors
geschaltet ist, bestimmt die maximale Geschwindigkeit (c), bei der sich die Einheit
quer über die Abbaufläche bewegt. Das Einstellen der Widerstände 75 und 76 bestimmt
somit die Geschwindigkeiten (b) und (c), zwischen welchen die Geschwindigkeitsreguliervorrichtung
automatisch die Geschwindigkeit verändert, mit welcher sich die Einheit über die
Abbaufläche bewegt. Die Widerstände 75 und 76 sind von Hand einstellbar, so daß
die maximalen und minimalen Geschwindigkeiten beliebig eingestellt werden können.
Ein einstellbarer Widerstand 77 kann in Nebenschluß zu der Geschwindigkeitsreguliervorrichtung
74 geschaltet werden, um eine feine Regelung der Geschwindigkeitsverhältnisse zu
ermöglichen, bei denen die Einheit arbeitet.
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Wie aus Fig. 10 ersichtlich ist, sind die Umkehrschalter 78 und 79
ebenfalls in den Erregerstromkreis des Antriebsmotors eingeschaltet. Einer der Umkehrschalter
wird jedesmal betätigt, wenn die Materialverarbeitungsvorrichtung am Ende ihrer
Bahn bei der Querbewegung über die Abbaufläche in der einen Richtung ankommt. Auf
diese Weise wird die Drehrichtung des Antriebsmotors umgeschaltet, so daß die Materialverarbeitungsvorrichtung
in der anderen Richtung über die Abbaufläche bewegt wird.