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Vorrichtung zur Steuerung des Gewinnungswerkzeuges von Maschinen für
die bohrende Gewinnung von Kohlen Vorrichtungen zur Steuerung des am Bohrkopf mit
Schneid- und Brechmeißeln sowie Bohrschaft mit Förderschnecke ausgerüsteten Gewinnungswerkzeuges
von Maschinen für die bohrende Gewinnung von Kohlen in zwischen Hangendem und Liegendem
verlaufenden Flözen sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Um ein Festlaufen
des Bohrers durch Eindringen in das Hangende oder Liegende bereits nach kurzem Vortrieb
zu vermeiden, sind bei einer derartigen bekannten Vorrichtung dem Bohrkopf über
Druckluftzylinder steuerbare Gleitkufen zugeordnet worden. Es wird somit ermöglicht,
den Bohrkopf anzuheben, wenn er in das Liegende, und den Bohrkopf zu senken, wenn
er das Hangende anbohrt. Die hierzu erforderlichen Steuermittel sind insofern nachteilig,
da das Gewinnungswerkzeug zumeist aus mehreren Schüssen zusammengesetzt wird und
daher auch als zusätzliche Kupplung der Steuermittel erforderlich ist. Nachteilig
ist ferner, daß man zwar auf Grund des verringerten Vorschubes das Eindringen in
das Liegende oder das Hangende feststellen kann, jedoch mit Sicherheit nicht beurteilen
kann, ob das Liegende oder das Hangende die Ursache hierzu ist. Um bei doppelspindeligen
Bohrmaschinen mit einem zwei Bohrwerkzeuge aufweisenden Bohrkopf eine Schrägstellung
desselben zu vermeiden und diesen in horizontaler Lage unter allen Umständen zu
führen, ist bereits vorgeschlagen worden, jedem Bohrwerkzeug zwei Zylinder und zwei
je einem zur Führung am Hangenden und einem an der Sohle zuzuordnen, von
denen die diametral gegenüber liegenden Zy-
linder mit einer gemeinsamen Druckmittelleitung
in Verbindung stehen, die durch eine von einem drehbar aufgehängten Pendelgewicht
betätigte Steuerscheibe bei Schräglage des Bohrkopfes mit der Entlüftung verbunden
sind. Die vorstehend ausgeführten Nachteile lassen sich jedoch auch durch diese
Vorrichtung nicht ausräumen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Steuerung
des Gewinnungswerkzeuges von Maschinen für die bohrende Gewinnung von Kohlen anzugeben,
bei der, bis auf die Anordnung von Meßvorrichtungen, die dazu dienen, den Abstand
des Bohrkopfes, oder genauer des Bohrkopfumfanges, vom Hangenden oder vom Liegenden
zu messen, mit an sich bekannten und im übertägigen Bergbau bewährten Gewinnungswerkzeugen
und üblichen Maschinen ohne zusätzliche Steuereinrichtung gearbeitet werden kann.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung des am Bohrkopf
mit Schneid- und Brechmeißeln sowie Bohrschaft mit Förderschnecke ausgerüsteten
Gewinnungswerkzeugen von Maschinen für die bohrende Gewinnung von Kohlen in zwischen
Hangendem und Liegendem verlaufenden Flözen. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch
eine am Umfang des Bohrkopfes angebrachte Meßeinrichtung für die Bestimmung des
Abstandes des Bohrkopfumfanges vom Hangenden und Liegenden und durch eine Einrichtung
zur Veränderung des Andruckes des Gewinnungswerkzeuges. Zweck-mäßig besteht die
Meßeinrichtung für die Bestimmung der Lage des Bohrkopfes im Kohleflöz aus einem
an sich bekannten Emissions- und Zählgerät in der Bohrkopfwandung mit radioaktivem
Strahler, Positionsschalter und Hochfrequenzübertragungsgerät sowie Anzeigegerät
am Bedienungsstand. Nach einem besonderen Vorschlag der Erfindung ist im Bohrschaft
des Gewinnungswerkzeuges ein Kühlrohr angeordnet und sind in diesem Hochfrequenzübertragungsgerät
und Positionsschalter angeordnet. Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung, der
sich auf einfache Weise verwirklichen läßt, ist die Meßeinrichtung für die Bestimmung
der Lage des Bohrkopfes im Kohleflöz als Staudruckmeßeinrichtung an einem oder an
mehreren der Schneidmeißel oder Brechmeißel ausgeführt, wobei die Staudruckmeßeinrichtung
ans einer mit dem Meißelschaft verbundenen Düsenkammer mit von der Stellung des
Meißelschaftes im Meißelhalter beeinflußbarer Meßdüse besteht und diese einem pneumatischen
oder hydraulischen Anzeigensystem mit einem oder mehreren Positionsventilen zugeordnet
ist.
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Die Erfindung nutzt die Tatsache, daß bei Maschinen für die bohrende
Gewinnung von Kohlen eine Achse bereits durch die Schwerkraft definiert
ist
und daß überraschenderweise infolgedessen durch bloße Variation der Andrückkraft,
mit der der Bohrkopf gegen die zu gewinnende Kohle angedrückt wird, ein Heben bzw.
Senken des Bohrungsverlaufes und damit eine Steuerung möglich ist. Erstmals erreicht
jedoch die Erfindung durch Ausnutzung dieses Effektes in Verbindung mit der Messung
des Ab-
standes des Bohrkopfumfanges vom Hangenden und/oder Liegenden eine
einfache Richtungssteuerung des Gewinnungswerkzeuges ohne komplizierte Steuerelemente.
Im betriebsmäßigen Einsatz läßt sich so unschwer verhindern, daß das Gewinnungswerkzeug
in das Hangende bzw. in das Liegende einläuft. Ein Verlaufen des Gewinnungswerkzeuges
nach links oder rechts tritt im wesentlichen bei der bohrenden Gewinnung von Kohlen
in zwischen Hangendem und Lie 'gendein verlaufenden Flözen überraschenderweise nicht
auf, so daß insoweit eine Richtungssteuerung des Gewinnungswerkzeuges nicht erforderlich
ist. Beobachtet man beim Arbeiten mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Verringerung
des Abstandes des Bohrkopfumfanges zum Hangenden, so wird erfindungsgemäß der Andruck
erniedrigt. Beobachtet man hingegen eine Verringerung des Abstandes des Bohrkopfumfanges
vom Liegenden, so wird lediglich der Andruck erhöht. Erhöhung und Reduzierung des
Andruckes erfolgen vorzugsweise durch Veränderung der Vorschubgeschwindigkeit der
Gewinnungsmaschine, die nach bevorzugter Ausführungsform unabhängi g
von der Rotationsgeschwindigkeit des Gewinnungswerkzeuges steuerbar ist.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu
sehen, daß erfindungsgemäß durch bloße Änderung des Andruckes nach Maßgabe von Meßergebnissen
über den Abstand des Bohrkopfumfanges vom Hangenden und/oder Liegenden eine vollständige
und ausreichende Steuerang des Gewinnungswerkzeuges erreicht werden kann. Es läßt
sich so sicherstellen, daß das Gewinnungswerkzeug weder in das H.angende noch in
das Liegende einläuft, so daß folglich die für den wirtschaftlichen Einsatz derartiger
Maschinen erforderlichen Gewinnungslängen oder Bohrlochtiefen erreicht werden können.
Von besonderem Vorteil ist auch die Tatsache, daß die vorrichtungsgemäße Gestaltung
einfach ist, was im folgenden an Hand der Figuren ausführlicher erläutert wird.
Es zeigt Fig. 1 das Gewinnungswerkzeug einer Maschine für die bohrende Gewinnung
von Kohlen beim Arbeiten in einem zwischen Hangendem und Liegendem verlaufenden
Flöz, F i g. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Gegenstand nach F i
g. 1,
F i g. 3 in schematischer Darstellung eine zugeordnete
Meßeinrichtung und F i g. 4 ein Detail aus dem Gegenstand nach F i
g. 3 in seiner konstruktiven Gestaltung.
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In den F i g. 1 und 2 ist zunächst das Hangende H und das Liegende
L angedeutet, zwischen Hangendem H und Liegendem L verläuft ein Kohleflöz K, dessen
Kohlen durch bohrende Gewinnung hereingewonnen werden sollen. Dazu wird mit einer
Maschine für die bohrende Gewinnung von Kohlen gearbeitet, die ein Gewinnungswerkzeug
aus Bohrkopf 1 mit Schneid- 2 und Brechmeißeln 3 und Bohrschaft 4
mit Förderschnecke 5 aufweist. Die Gewinnungsmaschine selbst ist mit ihrem
Antrieb in den Figuren nicht dargestellt worden. Sie besteht in ihrem grundsätzlichen
Aufbau aus dem Maschinengestell mit Antrieb und Getriebe, wobei das aus mehreren
Schüssen bestehende Gewinnungswerkzeug 1 bis 5 nach Maßgabe des Bohrfortschrittes
schußweise verlängert werden kann.
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Erfindungsgemäß ist am Bohrkopf 1 des Gewinnungswerkzeuges
eine Meßeinrichtung 10 bis 13
bzw. 14 bis 19 für die
Bestimmung der Lage des Bohrkopfes im K-ohleflöz K angebracht, während im
übrigen die Gewinnungsmaschine selbst mit einer Einrichtung zur Veränderung des
Andruckes des Gewinnungswerkzeuges ausgerüstet ist. Im einfachsten Falle ist dazu
der übliche Vorschub willkürlich steuerbar und beispielsweise vom Rotationsantrieb
entkuppelt. Der Abstand des Bohrkopfes 1, oder genauer des Bohrkopfumfanges
vom Hangenden H und/oder Liegenden L wird mit Hilfe der beschriebenen Meßeinrichtung
gemessen, und nach dem Meßergebnis wird der Andruck des Gewinnungswerkzeuges
1 bis 5 gesteuert. Stellt man beispielsweise eine Verringerung des
Abstandes des Bohrkopfes 1
vom HangendenH fest, so wird der Andruck erniedrigt.
Das hat zur Folge, daß sich beim weiteren Vorschub der Bohrkopf 1 in Richtung
des Pfeils 6
nach unten gleichsam absenkt und der Vorschub in Richtung der
strichpunktierten Linie 7 der F i g. 1
verläuft. Stellt man eine Verringerung
des Abstandes des Bohrkopfes 1 vom Liegenden L fest, so wird der Andruck
erhöht, wodurch sich beim weiteren Vorschub der Bohrkopf 1. in Richtung des
Pfeils 8
gleichsam hebt und der weitere Vorschub in Richtung der strichpunktierten
Linie 9 verläuft. Eine seitliche Auslenkung des Bohrkopfes 1 tritt
nicht ein, weil die Vertikale durch die Schwerkraft ausgezeichnet ist. So läßt sich
durch Variation des Andruckes des Gewinnungswerkzeuges 1 bis 5 das
Gewinnungswerkzeug selbst richtungssteuem und verhindert, daß der Bohrkopf
1 in das Hangende H oder Liegende L einläuft. Darüber hinaus kann das Gewinnungswerkzeug
1 bis 5 im ganzen dem Flözverlauf K folgend gesteuert bzw. geführt
werden.
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In den F i g. 1 und 2 ist dargestellt worden, daß die Meßeinrichtung
für die Bestimmung der Lage des Bohrkopfes 1 irn Kohleflöz K nach bevorzugter
Ausführungsform der Erfindung aus einemEmissions-und Zählgerät 10 mit radioaktivem
Strahler 11 besteht, wobei dieses Emissions- und Zählgerät 10 in der
Wandung des Bohrkopfes 1 angeordnet ist. Ein Positionsschalter 12 und ein
Hochfrequenzübertragungsgerät 13 sind zugeordnet, das entsprechende Anzeigegerät
befindet sich am nicht gezeichneten Bedienungsstand.
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Die F i g. 3 und 4 erläutern, daß die Meßeinrichtung für die
Bestimmung der Lage des Bohrkopfes 1
im Kohleflöz K auch als Staudruckmeßeinrichtung
14 an einem oder mehreren Schneidmeißeln 2 oder Brechmeißeln 3 ausaeführt
sein kann, wobei die Staudruckmeßeinrichtung 14 aus einer mit dem Meißelschaft
15 verbundenen Düsenkammer 16 mit von der Stellung des Meißelschaftes
15 im Meißelhalter 17 beeinflußter Meßdüse 18 besteht und diese
einem pneumatischen oder hydraulischen Anzeigesystern am Bedienungsstand mit einem
oder mehreren Positionsventilen 19 zugeordnet ist.
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Im einzelnen ist zu der mit radioaktivem Strahler arbeitenden Meßeinrichtung
10 bis 13 nach den F i g. 1 und 2 darauf hinzuweisen, daß mit
an
anderen Kohlengewinnungsmaschinen bereits bekannten Meßgeräten
gearbeitet werden kann. Es erfolgt die Messung der Rückstrahlungsintensität radioaktiven
Materials, wie Americium, Caesium oder Kobalt, zur Bestimmung der Dicke einer Kohlenschicht
zwischen Strahlungsquelle und Gestein. Da die Lage des Bohrkopfes 1 im Flöz
K im wesentlichen mit der Messung des geringsten Abstandes des Umfanges des Bohrkopfes
zum Gestein H oder L bestimmt ist, kann eine solche Einrichtung auch zur Richtungssteuerung
des Bohrkopfes 1 benutzt werden. Das Emissions- und Zählgerät 10 mit
Strahler 11 ist dabei in der Wandung des Bohrkopfes 1 untergebracht.
Im Bohrschaft 4 führen elektrische und Kühlwasserleitungen zum Verstärker und zum
Meßgerät 10 in der Trommelwandung. Da im Gegensatz zur üblichen Aufgabenstellung
bei anderen Kohlegewinnungsmaschinen in diesem Fall nicht fortlaufend die Kohlenschichtdicke
gemessen werden kann, da sich diese während eines Umlaufes in einer Sekunde zweimal
von unendlich bis auf minimale Dicke ändert, sind besondere Maßnahmen notwendig,
diese Messungen zu ermöglichen. Zunächst muß die getrennte Messung der oberen minimalen
Schichtdicke und der unteren minimalen Schichtdicke sichergestellt werden. Dies
kann z. B. durch einen Quecksilberringschalter als Positionsschalter 11
geschehen.
Die vom Emissions- und Zählgerät 10
gemessenen Impulse werden über den Verstärker
dem Positionsschalter 12 zugeführt. Dieser leitet in Abhängigkeit von der geometrischen
Lage des Zählgerätes 10 den gemessenen Impuls auf zwei verschiedenen Kanälen
über ein Hochfrequenzübertragungsgerät 13 dem Anzeigeinstrument am Bedienungsstand
zu. Wegen der vorhandenen Ansprechzeit des Meßgerätes und des statistischen Fehlers
jeder Einzelmessung bei einem Durchgang, ist es außerdem zweckmäßig, die Messungen
mehrerer Umdrehungen zusammenzufassen und als Mittelwert zur Anzeige zu bringen.
Um die Betriebstemperatur der elektronischen Geräte zu begrenzen, ist die Zuführung
von Kühlwasser durch eine Kühlleitung im Zentralrohr vorteilhaft. Die übertragung
der Meßwerte zum Anzeigegerät soll möglichst drahtlos erfolgen. Die Stromversorgung
der Meß-und übertragungsgeräte kann durch im Schaft 4 untergebrachte Batterien großer
Kapazität erfolgen.
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Die in den F i g. 3 und 4 erläuterte Staudruckmeßeinrichtung
14 bis 19 ist für das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeignet. Nach
F i g. 3
wird über einen Filter 20 der Anschluß an ein Druckluftnetz hergestellt.
über einen Druckfeinregler 21 strömt die dem Netz entnommene Luftmenge in einer
im Schaft 4 untergebrachten Leitung 22 zum Bohrkopf 1. Die Leitung 22 verlängert
sich automatisch über selbsttätige Kupplungen 23 mit jedem neu eingesetzten
Schuß, dem Bohrfortschritt entsprechend. Die Luft wird einer unmittelbar am Meißelhalter
1,7 angebrachten Düsenkammer 16 zugeführt und strömt durch die Meßdüse
18 gegen den Kopf eines Tastbolzens 24. Der Abstand a des Bolzenkopfes 24
zur Düsenöffnung 18 kann im Ruhezustand einiae Zehntelmillimeter betragen
und richtet sich nach der Charakteristik der Meßdüse 18. Im System vor der
Düse 18 entsteht auf diese Weise ein bestimmter Staudruck, der auf Manometern
angezeigt werden kann. Dieser Staudruck ändert sich mit der Änderung des Abstandes
a des Bolzenkopfes vor der Düsenöffnung. Der Tastbolzen 24 ist mit einer Feder
25 gegen den Meißelschaft 15 im Meißelhalter 17 vorgespannt.
Bei einer Drehung des Meißelschaftes 15 im Meißelhalter 17 im Sinne
einer Verminderung des Winkels co zwischen Meißelschaft 15 und vorderer Halterwand
spannt sich die Feder 25 mehr, und der Abstand a vermindert sich. Eine geringfügige
Drehung des Meißelschaftes 15 im Meißelhalter 17 bewirkt auf diese
Weise eine Staudruckänderung im Anzeigesystem. Da eine Komponente des Reaktionsmomentes
aus dem Schneidwiderstand des Meißels im Meißelhalter 17 von der Spannfeder
25 des Tastbolzens 24 aufgenommen wird, ist damit die unmittelbare Abhängigkeit
von Staudruckanzeige und Schneidwiderstand gegeben.
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Zur Unterscheidung, in welchem Bereich des Bohrlochumfanges das Maximum
des Schneidwiderstandes erreicht wird, dienen zwei Positionsventile 19, die
über eine mit dem Bohrschaft umlaufende Schaltscheibe 26 wechselweise betätigt
werden und damit die Zuleitung zu Anzeigemanometern 27 freigeben. Die Messung
des Schneidwiderstandes kann auf diese Weise in zwei verschiedenen Bereichen des
Bohrkopfumfanges getrennt vorgenommen werden. Durch die Anordnung eines Rückschlagventils
28
vor und einer regelbaren Drossel 29 nach jedem Anzeigeinstrument
27 kann außerdem die sonst stark oszillierende Anzeige gedämpft und zur Maximumanzeige
verwendet werden.