Eine
derartige Düse
ist beispielsweise aus der
DE
29 51 011 A1 bekannt. Bei der vorbekannten Düse ist der
Ventilkörper
ein auf einer Feder gelagerter Kolben, der die Querschnittsfläche des
Innenraumes des Düsenkörpers vollständig ausfüllt und
eine Nadel trägt,
die zum Verschließen
der Düsenöffnung dient.
Die Druckflüssigkeit
geht der Düse über eine im
Ladesteg der Schrämmwalze
befindliche Zusatzleitungsbohrung zu, die in die Einsenkung des
Ladestegs einmündet. Über den
zwischen den zylindrischen Teil des Düsenkörpers und der Einsenkung vorhandenen
Ringraum tritt die Flüssigkeit
durch innerhalb des Gewindeabschnitts angeordnete Radialbohrungen
in die Düse
ein und drückt
den Kolben gegen die Kraft der Druckfeder in seine untere Totlage. Die
Nadel verlässt
daher die Düsenbohrung
und gibt der Druckflüssigkeit
den Weg zum Versprühen
frei. Sobald der Druck abfällt
drückt
die Feder den Kolben in seine obere Totlage zurück, in der die Nadel in die Düsenbohrung
eindringt und diese reinigt und verschließt. In der Düsenöffnung vorhandene
Ablagerungen werden durch die Nadel herausgedrückt, wenn der Druck im Düsenkörper abfällt.
Weitere
Düsen sind
beispielsweise aus
DE 41
38 874 A1 und
DE
195 32 459 A1 bekannt und werden an den unterschiedlichsten
Maschinenelementen von Einrichtungen des untertägigen Berg- und Tunnelbaus,
beispielsweise an den Walzen von Walzenschrämladern, an den Schilden von Schildausbaugestellen
oder an den Gehäusen
an Bandübergaben,
angeordnet, wobei diese Maschinenelemente ihrerseits ein System
von Verteilerkanälen
aufweisen, das einerseits an eine gemeinsame Speiseleitung einer
staubbindenden Flüssigkeit,
vorzugsweise Frischwasser, angeschlossen ist und andererseits in
einer Mehrzahl von Zuflußöffnungen
zur Ankopplung der in Rede stehenden Düsen endet. Bei den bei der
Anmelderin seit langem im Einsatz befindlichen Düsen sind die Zuflußöffnungen
dabei im allgemeinen als mit einem Innengewinde versehene Gewindebohrungen
ausgeführt,
um diese Anschlußelemente
zumindest beim Transport und der Montage vor dem endgültigen Betriebseinsatz
vor vorzeitigen Beschädigungen – die bei
einer Ausbildung der Anschlußelemente
als mit einem Außengewinde
versehene vorstehende Zapfen im rauhen Bergbaubetrieb normalerweise
kaum zu vermeiden wären – zu schützen, die
Düsen selbst
sind dementsprechend zumindest an ihrem der jeweiligen Zuflußöffnung zugewandten
Ende als mit einem Außengewinde
versehene Hohlzylinder ausgebildet, die bei Beschädigungen
oder sonstigen Störungen
ihres normalen Betriebseinsatzes wesentlich einfacher zugänglich und
auswechselbar sind als wenn sie als mit einem Innengewinde versehene
Hohlzylinder jedesmal gemeinsam mit als Zapfen ausgebildeten und
kraftschlüssig
mit den Verteilerkanälen
in oder an den jeweiligen Maschinenelementen verbundenen Anschlußelementen
gewartet oder repariert werden müßten.
Die
vorgenannten Speiseleitungen bilden ihrerseits ein häufig viele
km langes System, das letztendlich an einer Übergabestation am Füllort oder
einem sonstigen Schachtzugang mit der staubbindenden Flüssigkeit,
d.h. im allgemeinen Frischwasser, beaufschlagt wird. Schon wegen
dieses hohen Materialverbrauchs an Leitungsmaterial, d.h. insbesondere
Rohren, wird für
die Installation des Speiseleitungssystems jedoch auch bei der Verwendung
von Frischwasser kein für
Trinkwasser zugelassenes Rohrmaterial verwendet, sondern normalerweise preiswerte
Eisen- oder Stahlrohre.
Dies hat jedoch zur Folge, daß selbst
bei kurzfristigen Unterbrechungen des Flüssigkeitstransportes, die aber
schon wegen des ständigen
Wanderns der untertägigen
Abbaubetriebe und der damit entstehenden Notwendigkeit der Anpassung
des Speiseleitungssystems an diese Wanderung sehr häufig erforderlich
sind, sofort eine Korrosion der Innenwände der Speiseleitungen erfolgt.
Wird
der Flüssigkeitstransport
wieder aufgenommen, ist es unvermeidlich, daß der Flüssigkeitsstrom eine Vielzahl
von mehr oder weniger großen festen
Partikeln von den korrodierten Wänden
mitreißt,
deren Mehrzahl eine Körnung
aufweist, deren Durchmesser genau in der Größenordnung derjenigen der Auslaßöffnungen
der Düsen – nämlich im
Bereich einiger zehntel mm – liegt.
Dies führt
dann zwangsläufig
dazu, daß eine
große
Zahl der in Rede stehenden Düsen
durch die vorgenannten Partikel mehr oder weniger schnell verstopft
wird, was einerseits den erforderlichen Wirkungsgrad der Staubbekämpfung unmittelbar
erheblich vermindert und andererseits zeit- und kostenaufwendige
Wartungs- und Reparaturarbeiten an der Vielzahl der betroffenen
Düsen erfordert,
wobei es keineswegs selten ist, daß sich die vorgenannten Partikel – zumindest
nach mehrmaligem Trockenfallen und erneutem Beaufschlagen einer
Düse mit
staubbindender Flüssigkeit – derart
in der Auslaßöffnung einer
Düse verkeilen, das
letztere nach einem Austausch gegen eine durchgängige Düse nicht mehr gereinigt, sondern
nur noch als Schrott entsorgt werden kann.
Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Düse zur Staubbekämpfung im
untertägigen
Berg- und Tunnelbau zur Verfügung zu
stellen, die in der Mehrzahl aller vorgenannten Fälle zumindest
bei jeder Unterbrechung der Beaufschlagung einer ganzen Gruppe oder
aller an einem Staubbekämpfungssystem
angeordneter Düsen
mit staubbindender Flüssigkeit,
insbesondere Frischwasser, eine Selbstreinigung ihrer Auslaßöffnung durchführt, wobei
dies mit einfachen mechanischen Mitteln und unter Beibehaltung der
wesentlichen äußeren Abmessungen
der bisher bekannten Düsen der
in Rede stehenden Art erreicht wird.
Diese
Aufgabe löst
die erfindungsgemäße Düse mit Hilfe
der Gesamtheit der Merkmale des Patentanspruchs 1.
Dabei
erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß im Innenraum des Düsenkörpers ein
dessen Querschnittsfläche
in keinem Falle vollständig ausfüllender
Ventilkörper
angeordnet ist, der von einer elastischen, die Querschnittsfläche des
Düsenkörpers nur
teilweise beanspruchenden Haltevorrichtung bekannter Art gegenüber dem
Düsenkörper derart
getragen wird, daß er
bei Beaufschlagung der Düse
mit staubbindender Flüssigkeit
gegen einen auf der Innenseite der Abschlußplatte angeordneten Dichtsitz
gedrückt
wird und bei fehlender Beaufschlagung mit staubbindender Flüssigkeit
in eine einen vorgegebenen Abstand zur Abschlußplatte aufweisende Ruhestellung
zurückkehrt,
wobei der Ventilkörper
mindestens eine Durchgangsöffnung
aufweist, deren Querschnittsfläche
der zu erzeugenden Strahlcharakteristik bekannter Art angepaßt ist und die
jeweils mit einer Auslaßöffnung in
der Abschlußplatte
fluchtet, deren Querschnittsfläche
die Ausbreitung des von der Durchgangsöffnung erzeugten Strahls der
staubbindenden Flüssigkeit
nicht einschränkt,
weil eine solche Anordnung zunächst
ermöglicht,
daß sich
während
der Durchströmung
der Düse
mit staubbindender Flüssigkeit,
insbesondere mit mit Schmutzpartikeln von den Rohrwänden befrachtetem
Frischwasser, zwar Schmutzpartikel aus der Flüssigkeit in und – in Strömungsrichtung
gesehen – vor
der oder den Durchgangsöffnung(en)
im Ventilkörper
absetzen und die Durchgangsöffnung(en)
verstopfen, im Moment einer Unterbrechnung der Beaufschlagung einer
ganzen Gruppe oder aller an einem Staubbekämpfungssystem angeordneten
Düsen mit
staubbindender Flüssigkeit,
die in mit Walzenschrämladern
versehenen Abbaubetrieben des deutschen Steinkohlenbergbaus im Normalbetrieb
in einem Rhythmus von etwa 30 bis 60 min erfolgt, der Ventilkörper jedoch
in seine Ruhestellung zurückkehrt,
wobei er allseits von Flüssigkeit
umspült wird,
die mittels der dabei entstehenden Turbulenzen die abgesetzten Schmutzpartikel
aufwirbelt und mit dem nunmehr im wesentlichen um den Ventilkörper und
durch die jeweilige(n) Auslaßöffnung(en)
in der Abschlußplatte
mit deut lich größerer Querschnittsfläche gegenüber derjenigen
der Durchlaßöffnung(en) im
Ventilkörper
erfolgenden Flüssigkeitsstrom
aus der Düse
fortspült.
Dieser Effekt läßt sich
allein dadurch erreichen, daß aus
bekanntem bearbeitbarem Material, beispielsweise Eisen oder Messing,
ein Ventilkörper
beliebiger geeigneter – möglichst
einfach herstellbarer – Gestalt
erzeugt und mit einer oder mehreren Bohrungen mit vorgegebenen Durchmessern
in der Größenordnung
von einigen zehntel mm oder Schlitzen vorgegebener Abmessung, die ebenfalls
in der Größenordnung
von einigen zehntel mm liegen, versehen wird, die Auslaßöffnung(en)
in der Abschlußplatte
einer Düse
herkömmlicher
Art aufgebohrt wird/werden, die Innenseite der Abschlußplatte
einer Düse
herkömmlicher
Art entsprechend der ihr zuzuwendenden Oberfläche des Ventilkörpers als
Dichtsitz bearbeitet, beispielsweise geschliffen oder gehont, wird
und der Ventilkörper
mittels einer elastischen und ihn reproduzierbar zwischen seiner
Ruhelage und dem vorgenannten Dichtsitz innerhalb des Düsenkörpers führenden
Haltevorrichtung bekannter Art, beispielsweise einer geeigneten
Federanordnung, relativ zum Düsenkörper fixiert
wird, wobei die Haltevorrichtung ihrerseits ortsfest mit dem Düsenkörper verbunden
wird, beispielsweise mittels einer Schraubenvorrichtung, einer Klemmung
oder einer elastischen Nut-Feder-Verbindung. D.h. insgesamt läßt sich
das gewünschte
Ergebnis tatsächlich
mit einfachen mechanischen Mitteln erreichen, deren Herstellung
und Montage einen wesentlich geringeren Arbeitszeit- und Kostenaufwand
erfordert als die ständige
Wartung und/oder Reparatur verstopfter Düsen im laufenden untertägigen Bergbau-
oder Tunnelbaubetrieb.
Als
vorteilhaft ist auch eine Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Düse anzusehen,
bei der der Düsenkörper eine
im wesentlichen hohlzylindrische Gestalt aufweist, da dies insbesondere
die Konstruktion der Elemente zur Kopplung der erfindungsgemäßen Düsen mit
den Zuflußöffnungen
in den einschlägigen
Maschinenelementen wesentlich erleichtert, insbesondere dann, wenn
jede Düse
zur Ankopplung an eine Zuflußöffnung in
einem Maschinenelement im Bereich ihres dieser Zuflußöffnung zuge wandten
Endes mit einem Schraubengewinde versehen und dieses Schraubengewinde
ein Außengewinde
ist.
Eine
weitere vorteilhafte Ausführungsform der
in Rede stehenden Düse
liegt auch vor, wenn die Abschlußplatte als den Hohlkörper zumindest
teilweise überkragende
Sechskantplatte ausgebildet ist, weil die Abschlußplatte
und damit die Düse
selbst unmittelbar mit einem entsprechenden Schraubenschlüssel in
Eingriff bringbar ist, was die Montage und Demontage der Düsen an bzw.
von den sie tragenden Maschinenelementen von vornherein wesentlich
erleichtert und vereinfacht.
Als
vorteilhaft erweist sich außerdem
eine Ausführungsform
der vorliegenden Düse,
bei der diese als staubbindende Flüssigkeit Wasser versprüht, da die
Düse dann
einerseits aus bekannten Metallegierungen ohne Sonderspezifikationen
herstellbar ist und andererseits nach dem Versprühen der staubbindenden Flüssigkeit
keine zusätzlichen
kostenträchtigen
Umweltschutzmaßnahmen
ergriffen werden müssen.
Eine
vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Düse ist auch dann gegeben, wenn der
Ventilkörper
eine senkrecht zur Längsachse
des Düsenkörpers orientierte
Scheibe ist, weil diese einerseits eine aus jedem in Frage kommenden
Material auf einfache Weise herstellbare geometrische Gestalt aufweist
und damit andererseits auch eine einfache Gestaltung des auf der
Innenseite der Abschlußplatte
auszuarbeitenden Dichtsitzes ermöglicht,
wobei es außerdem
von Vorteil ist, wenn die Scheibe zentrisch im Düsenkörper angeordnet ist und an
ihrem Seitenrand einen Spalt gleicher Breite zu den gegenüberliegenden
Innenwandbereichen des Düsenkörpers ausbildet,
da damit sichergestellt wird, daß das Umspülen des Ventilkörpers mit
staubbindender Flüssigkeit
bei einer Unterbrechung der Flüssigkeitszufuhr
zu einer Gruppe oder allen in einem Staubbekämpfungssystem angeordneten
Düsen allseitig
im gleichen Maße
und mit symmetrischer Turbulenzverteilung erfolgt, so daß sich vor
oder hinter dem Ventilkörper
keine ungewollten Ablagerungszonen für aufgewirbelte Schmutzpartikel
ausbilden können. Vorteilhaft
ist weiterhin eine Ausführungsform
der vorliegenden Düse,
bei der der Ventilkörper nur
eine Durchlaßöffnung aufweist,
da damit vermieden wird, daß am
Ventilkörper
zu irgendeinem Zeitpunkt unerwünschte
Kräfte
oder Kräftepaare
angreifen, die mehr oder weniger rasch die elastische Haltevorrichtung
deformieren und damit die ordnungsgemäße Funktion der Düse beeinträchtigen.
Letzteres wird vorteilhafterweise insbesondere dann vermieden, wenn
die einzige Durchlaßöffnung des
Ventilkörpers
derart in diesem angeordnet ist, daß sie im wesentlichen mit der
Längsachse
des Düsenkörpers zusammenfällt.
Eine
besonders vorteilhafte Ausführungsform
der in Rede stehenden Düse
ist dann gegeben, wenn die elastische Haltevorrichtung eine Spiralfeder bekannter
Art ist, da es sich dabei um bekannte und bewährte Bauteile mit jeweils eindeutig
vorgebbaren elastischen Eigenschaften handelt, die ohne wesentliche
Beschränkung
des Durchflußquerschnittes
im Düsenkörper sowohl
mittels einer der verschiedenen bekannten und erprobten Methoden
eindeutig am Düsenkörper festlegbar
sind als auch den Ventilkörper
auf vorgegebener Bahn und mit vorgegebenem Bewegungsablauf in Abhängigkeit
vom Flüssigkeitsdruck
innerhalb der Düse
zwischen der Ruhelage des Ventilkörpers und dem Dichtsitz an
der Abschlußplatte
führen
können.
Das läßt sich
vorteilhafterweise insbesondere dann verwirklichen, wenn die Spiralfeder
an einem in die Eingangsöffnung
des Düsenkörpers eingesetzten
und kraftschlüssig
mit diesem verbundenen, mit mindestens einer Einlaßöffnung ausreichender
Querschnittsfläche
versehenen Abstützelement
verankert ist oder außerdem
das Abstützelement
mittels Schraubverbindung bekannter Art kraftschlüssig mit
dem Düsenkörper verbunden
ist.
Als
vorteilhaft erweist sich bei einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Düse auch, daß der Dichtsitz
als zu der der Abschlußplatte
zugewandten Oberfläche
des Ventilkörpers
komplementäre
Fläche
auf der Innenseite der Abschlußplatte
ausgebildet ist, da damit keine zusätzlichen und für sich wartungs-
und/oder reparaturbedürftigen
Konstruktionselemente in die Düse
eingebracht werden müssen,
wobei der vorgenannte Vorteil insbesondere dann gegeben ist, wenn
der Dichtsitz als ringförmige ebene
Anlagefläche
um eine einzige zentralsymmetrische Auslaßöffnung in der Abschlußplatte
auf deren Innenseite ausgebildet ist, was eine besonders einfache
Herstellung des gewünschten
Dichtsitzes gestattet.
Die 1a und 1b zeigen
jeweils einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Düse 1, und zwar einerseits
(1a) im Zustand der Ruhestellung vor der Beaufschlagung
mit einer staubbindenden Flüssigkeit,
vorzugsweise Frischwasser, und andererseits (2b) im
Betriebszustand während
der Beaufschlagung mit der vorgenannten staubbindenden Flüssigkeit.
Dabei besteht die Düse 1 jeweils
aus einem hier – jedoch
nicht zwangsläufig – als Hohlzylinder
vorausgesetzten Düsenkörper 2 in
Form eines gestreckten Hohlkörpers,
der an seinem einen Ende mit einer hier – jedoch ebenfalls nicht zwangsläufig – einstückig mit
ihm verbundenen, mindestens eine Auslaßöffnung 3 aufweisenden
Abschlußplatte 4 abgeschlossen
ist und an seinem anderen Ende eine Vorrichtung zur Ankopplung an
eine in oder an einem einschlägigen
Maschinenelement angeordnete Zuflußöffnung bekannter und daher
hier nicht explizit dargestellter Art für die vorgenannte staubbindende Flüssigkeit
aufweist, die hier – jedoch
ebenfalls nicht zwangsläufig – als auf
dem Düsenkörper 2 eingeschnittenes
Außengewinde 5 vorausgesetzt
ist und mit einer Zuflußöffnung zusammenwirkt,
die ihrerseits als rohrartiges und mit einem Innengewinde versehenes
Endstück
eines in oder an dem jeweiligen Maschinenelement angeordneten Verteilerkanals ausgebildet
und vorzugsweise versenkt in der Oberfläche des jeweiligen Maschinenelements
angeordnet ist. Im Inneren des Düsenkörpers 2 ist
ein parallel zu dessen Längsachse 6 beweglicher
Ventilkörper 7 angeordnet,
der einerseits mit mindestens einer Durchgangsöffnung 8 versehen
ist, die mit der hier einzigen Auslaßöffnung 3 in der Abschlußplatte 4 fluchtet
und die gewünschte
Strahlcharakteristik der abzustrahlenden staubbindenden Flüssigkeit – beispielsweise
einen Vollstrahl, Flachstrahl oder Vollkegelstrahl – erzeugt,
und andererseits von einer elastischen Haltevorrichtung 9 getragen
und geführt
wird, die im vorliegenden – jedoch
nicht zwangsläufigen – Fall durch
eine an einem ihrer Enden von einem mittels Schraubverbindung 10 kraftschlüssig mit
dem Düsenkörper 2 verbundenen – hier ringförmigen und eine
ausreichend große
Einlaßöffnung 16 aufweisenden – Abstützelement 11 ortsfest
fixierte und an ihrem anderen – beweglichen – Ende kraftschlüssig mit dem
Ventilkörper 7 verbundene
Spiralfeder 12 verwirklicht wird. Dabei ist diese Halterung
und Führung so
dimensioniert, daß der
Ventilkörper 7,
der hier – jedoch
ebenfalls nicht zwangsläufig – als senkrecht
zur Längsachse 6 des
Düsenkörpers 2 ausgerichteter scheibenförmiger Körper vorausgesetzt
ist, stets nur zwischen einer vorgegebenen Ruhestellung vor der Beaufschlagung
der Düse 1 mit
einer staubbindenden Flüssigkeit
(1a) und der durch die Beaufschlagung der Düse 1 mit
einer staubbindenden Flüssigkeit
verursach te und gegen die vorgegebene Federkraft der Spiralfeder 12 erfolgende
Anlage an einem auf der dem Ventilkörper 7 zugewandten
Oberfläche
der Abschlußplatte 4 ausgearbeiteten
Dichtsitz 13, dessen Ausbildung der ihm zugewandten Oberfläche des
Ventilkörpers 7 komplementär ist, d.h.
im dargestellten Fall eine ringförmige
Fläche
aufweist, hin- und herwandern kann, wobei der Bewegungsablauf selbst
automatisch durch die Änderung des
Innendrucks der staubbindenden Flüssigkeit in der Düse 1 bestimmt
wird.
Selbstverständlich lassen
sich die vorgenannten körperlichen
Merkmale der erfindungsgemäßen Düse 1 auch
durch jede gleichwirkende Ausbildung ersetzen, beispielsweise durch
einen an einem seiner Enden durch eine geeignet geformte und mit mindestens
einer Auslaßöffnung 3 versehene
Abschlußplatte 4 abgeschlossenen
Düsenkörper 2 aus einem
Vier-, Sechs- oder sonstigen Mehrkantrohr, der an seinem anderen
Ende eine der jeweiligen Zuflußöffnung angepaßte Vorrichtung
zur Ankopplung aufweist, beispielsweise ebenfalls ein zylindrisches Außengewinde 5 oder
ein zylindrisches oder mehrkantiges Kopplungselement mit einem Dichtring
und einem Bajonettverschluß.
Die Abschlußplatte 4 kann dabei
ein separates Bauelement sein, das nachträglich kraftschlüssig und
flüssigkeitsdicht,
beispielsweise mittels Schraubverbindung und Dichtring oder mittels
klemmenden Einschlagens, mit dem Düsenkörper 2 verbunden wird.
Ebenso kann der scheibenförmige
Ventilkörper 7 ohne
Beeinträchtigung
seiner Wirkungsweise einerseits nicht als runde, sondern als mehreckige
Scheibe ausgeführt
werden oder aber andererseits als Kegel oder Kegelstumpf oder auch
als mehreckige Pyramide oder als mehreckiger Pyramidenstumpf, solange
nur der an der Abschlußplatte 4 auszubildende
Dichtsitz 13 die entsprechende komplementäre Ausbildung
erfährt.
Desgleichen kann selbstverständlich
auch die elastische Halterung 9 durch jede gleichwirkende
Anordnung ersetzt werden, beispielsweise durch eine unmittelbar
an der Abschlußplatte 4 ohne
zusätzliches
Abstützelement 11 ortsfest
fixierte Spiralfeder 12 oder auch eine sonstige geeignete
Federanordnung, beispielsweise eine einseitig am Düsenkörper angeschlagene
Blattfeder.