DE2332169A1 - Geraet fuer die regelung des steuermechanismus einer gruben- oder bergbaumaschine - Google Patents

Description

COAL INDUSTRY (PATENTS) LIMITED, Hobart House, Grosvenor Place, London SWlX 7AE/England

Gerät für die Regelung des Steuermechanismus einer Grubenoder. Bergbaumaschine

Die Erfindung betrifft ein Gerät für die Regelung des Steuermechanismus einer Gruben- oder Bergbaumaschine.

Speziell, jedoch nicht ausschließlich betrifft die Erfindung ein Gerät für die Regelung oder Steuerung des Steuermechanismus einer Langfrontbau- Kohlenabbaumaschine, welche entlang eines flexiblen armierten Förderers vor und zurück bewegt wird und Kohle vom Abbaustoß mit Hilfe einer drehbaren Schneidtrommel gewinnt und die abgebaute Kohle auf den Förderer auflädt. Wenn die Maschine entlang dem Abbaustoß vor und zurück bewegt wird, wird die Schneidhöhe der Schneidtrommel relativ zur Kohlengrenze z.B. zum Hangenden, automatisch durch den Steuermechanismus der Maschine geregelt, welcher in Abhängigkeit von Signalen betätigt wird, die von einer nuklearen Abtastsonde stammen, welche nahe dem hinteren Ende der Schneidtromnö. angeordnet ist und die Dicke einer Schicht des Hangenden, die von der Schneidtrommel übrig gelassen wird, abtastet. Wenn das Gestein oberhalb der Kohle, die häufig durch die Schneidtrommel abgehaut wird, bricht und herabfällt,/wird eine Höhlung öder Ausnehmung im Hangenden erzeugt, wodurch die nukleare Sonde fehlerhafte Signale abgibt, aus welchen irrtümliche und häufig fehlerhafte Einstellungen des Steuermechanismus

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der Maschine resultieren. Um dieses Problem in den Griff zu bekommen, hat man bereits mechanische Aushöhlungs-Detektoren an der Sonde angeordnet, welche einen federvorgespannten Hebel aufweisen, welcher gegen das Hangende gedrückt wird, so daß dann, wenn die Sonde eine Aushöhlung in dem Hangenden erreicht, der Hebel nach aussen bewegt wird .und zwar unter der Wirkung seiner Vorspannung, so daß dadurch die nukleare Strahlungsquelle abgeschirmt oder abgedeckt wird und damit verhindert wird, daß eine weitere Strahlung ausgesendet wird, bis die Aushöhlung passiert ist und der Hebel in seine normale Arbeitsstellung zurückgeführt wurde. Ein Nachteil eines solchen mechanischen Aushöhlungs-Detektors besteht darin, daß dann, wenn in einer feuchten und schmutzigen Umgebung bzw. Bedingungen gearbeitet werden muß,wie dies bei einem Kohleabbaustoß der Fall ist, der federvorgespannte Hebel sehr schnell unwirksam wird und dazu neigt, in seiner normalen Arbeitsstellung zu verbleiben, wenn die Sonde eine Aushöhlung im Hangenden feststellt bzw. sich dieser nähert, so daß die Sonde dann fehlerhaft die Lage der Abbauhöhe der Maschine innerhalb des Flözes abtastet, so daß irrtümlichs und fehlerhafte Einstellungen des Steuermechanismus der Maschine die Folge sind.

Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung einen Detektor zum Feststellen der Hohlräume des Hangenden zu schaffen, welcher zuverlässig arbeitet und welcher mit den Nachteilen des Standes der Technik nicht behaftet ist.

Das Gerät nach der vorliegenden Erfindung zur Regelung oder Steuerung des Steuermechanismus einer Grubenabbaumaschine weist einen Detektor auf, welcher die Lage der Abbau schicht oder Abbau— Horizontes der Maschine relativ zu einer Flözgrenze feststellt. Das Gerät enthält eine erste elektrische Einrichtung mit einer relativ langen Zeitkonstanten,um den Steuermechanismus der Maschine normalerweise zu steuern und zwar in Abhängigkeit von dem Auagangssignal des Detektors; es enthält eine zweite elektri-

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sehe Einrichtung mit einer relativ kurzen Zeitkonstanten, welche die Führung hinsichtlich der ersten elektrischen Einrichtung übernehmen kann, wenn das Ausgangssignal des Detektors eine vorgewählte Bedingung erreicht.

In bevorzugter Weise enthält das Gerät auch Mittel, um den Steuermechanismus der Maschine in einer eingestellten Position beizubehalten oder festzuhalten, wenn die Führung von der ersten elektrischen Einrichtung auf die zweite elektrische Einrichtung übergeht.

In vorteilhafter Weise schließt die zweite elektrische Einrichtung die erste elektrische Einrichtung momentan effektiv kurz, um deren Zeitkonstante zu vermindern, wenn das Ausgangssignal des Detektors unter die genannte vorgewählte Bedingung fällt.

Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, eine elektrische Klemmschaltung vorzusehen, welche die Amplitude des Signals in der ersten elektrischen Einrichtung begrenzt.

Bei einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das zuvor erwähnte Gerät in einer Sonde eingebaut, um den Steuermechanismus einer Bergbau- oder Grubenabbaumaschine zu steuern oder zu regeln.

Gemäß einem noch weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine Grube»· oder Bergbaumaschine mit dem zuvor dargelegten Grat ausgestattet.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folg-enden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 ein elektrisches Blockschaltbild eines Gerätes, welches gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist}

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Pig. 2, 3 und 4 drei typische elektrische Signale

an unterschiedlichen Stellen in der Schaltung gemäß Figur 1.

Für den Betrieb wird das nach der vorliegenden Erfindung aufgebaute Gerät beispielsweise so angeordnet, daß man den Steuermechanismus einer Langfrontbau-Kohlenabbaumaschine steuern kann, welche entlang eines flexibel armierten oder geschützten Förderers vor und zurück bewegt wird und die vom Abbaustoß mit Hilfe einer drehbaren Schneidtrommel Kohle abbaut und dieseauf den Förderer auflegt. Wenn die Maschine vor und zurück entlang dem Abbaustoß bewegt wird, so wird die Abbauhöhe der Schneidtrommel relativ zu einer Flözgrenze der Kohle z.B. die Flözgrenze am Hangenden automatisch durch den Steuermechanismus der Maschine eingestellt bzw. geregelt, wobei dieser Steuermechanismus in Abhängigkeit von Signalen betätigt wird, die von einer Abtastsonde stammen, die am hinteren Ende der Schneidtrommel angeordnet ist und die Flözmächtigkeit der am Hangenden noch verbleibenden Kohleschicht abtastet. Die Sonde, die an einem Arm angeordnet ist, der gegen das Hangende gedrückt wird, besteht aus einer nuklearen Strahlungsquelle,die in geeigneter Weise eine etetromagnetische Strahlung durch die Kohleschicht des Hangenden schickt und zwar gegen die Gesteinsschicht direkt oberhalb des Kohleflözes.Ein Detektor für elektromagnetische Strahlung kann in geeigneter Weise die Stärke der von der Gesteinsschicht zurückgeworfenen Strahlung erfassen und kann ein Signal mit einer Folgefrequenz erzeugen, die kennzeichnend für das Ausmaß der zurückgeworfenen und erfassten Strahlung ist. Die Strahlungsquelle und der Detektor sind geometrisch so an der Sonde angeordnet, daß die Folgefrequenz des Detektorsignals bis zu einem Sättigungswert zunimmt, wenn sich der Abstand der Sonde zu einer reflektierenden Fläche bzw. Schicht erhöht, wobei als Beispiele für eine reflektierende oder zurückwerfende Fläche die Grenzschicht Lu-ft/Kohle und die Grenzschicht Kohle/Gestein genannt seien. Man kann daher bis zum Erreichen der Sättigung den Abstand der Sonde relativ zur zurückwerfenden oder reflektieren-

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den Fläche aufgrund der Polgefrequenz des Detektorsignals feststellen. Nachdem der Sättigungswert erreicht ist. hängt die Polgefrequenz des Detektorsignals von der Reflexion der /, die in dem Material erfolgt , welches zwischen der Sonde und der reflektierenden Schicht oder Fläche vorhanden ist, wobei das Ausmaß der Reflexion in dem Material im wesentlichen proportional zur Materialdichte ist.

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Wenn bei der Bewegung der Maschine entlang des Abbaustoß/die Sonde in Berührung mit dem Hangenden gehalten wird, so ist die Folgefrequenz des Detektorsignals bis zu einem gewissen Grad umgekehrt proportional zur Mächtigkeit der von der Schneidtrommel am Hangenden übriggelassenen Kohleschicht. Die Strahlung, die normalerweise von der Strahlungsquelle in die Kohle ausgesendet wird, wandert durch Kohle zur Gesteinsschicht, die unmittelbar oberhalb der Kohle beginnt.

Obwohl eine gewisse Rückstrahlung oder Reflexion der Strahlung in der Kohle stattfindet, so stammt doch bei relativ geringer Mächtigkeit die Hauptreflexion von der Schicht KohWGe stein, die, wie bereits an früherer Stelle erläutert wurde, die Möglichkeit gibt, den Abstand der Sonde zur Schichtgrenze Kohle/Gestein festzustellen, d.h. es läßt sich die Mächtigkeit feststellen. Wenn die Mächtigkeit der Kohle zunimmt, so kann eventuell die Sättigung erreicht werden, wobei nahezu die gesamte Reflexion in

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der Kohle selbst stattfindet und/kann, nachdem die Sättigung erreicht ist, die MSchtigkait der Kohle nicht mehr erfasst werden.

Bis zum Erreichen der Sättigung ist es daher möglich, daß man mit Hilfe der Sonde die Mächtigkeit der Kohle erfasst, die von der Schneidtrommel noch belassen wird, und daß man die Maschine entlang einer vorgewählten Bahn relativ zur Flötzgrenze steuert.

Wenn jedoch oberhalb der Sonde ein Luftspalt entsteht, was der

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Fall sein würde, wenn das Hangende oberhalb der Schneidtrommel abfällt, wenn die benachbarte Kohle von dort gewonnen wird, so daß eine Höhlung im Hangenden entsteht, so daß die Strahlung von der Strahlungsquelle in Luft ausgesendet und ein Teil der Strahlung wird in die Luft zurückreflektiert und zwar an der Luft/Kohle-Schicht oder Luft/Gesteins-Schicht und dieser Teil der Strahlung wird als reflektierte Strahlung durch den Detektor der Maschine aufgefangen, Da Luft eine relativ geringe Dichte aufweist, und zwar verglichen mit der Dichte von Kohle, so wird nur sehr wenig von der reflektierten Strahlung durch die Luft absorbiert und es wird" durch den Detektor eine relativ große Menge oder Ausmaß der reflektierten Strahlung aufgefangen bzw. erfasst. Diese relativ große Menge der zurückgeworfenen Strahlung, die aufgefangen wird, hat zur Folge, daß der Detektor ein Signal mit entsprechend hoher Folgefrequenz erzeugt.

Gemäß Figur 1 ist das Gerät gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung so angeordnet, daß es das Signal vom Detektor (nicht gezeigt) enpfängt. Es ist ein Frequenzmesser 2 vorgesehen, welcher die Folgefrequenz des Detektorausgangssignals überwacht und ein Oleichspannungssignal erzeugt, welches kennzeichnend für die überwachte Folgefrequenz ist und damit kennzeichnend für das Ausmaß der zurückgeworfenen oder reflektierten Energie, die vom Detektor aufgefangen wurde.

Das Signal aus dem Frequenzmesser wird zwei elektrischen Schaltungen 4 und 5 zugeführt, die parallel geschaltet sind. Die eine Schaltung 4 weist eine relativ große Zeitkonstante auf, und sie spricht daher nicht auf relativ hochfrequente Änderungen im Ausgangssignal des Frequenzmessers an bzw. überträgt diese nicht. Das Ausgangssignal aus der Schaltung 4 gelangt zu einer elektrischen Steuerschaltung 6, die normalerweise den elektrisch/hydraulischen Steuermechanismus 7 in Abhängigkeit von diesem Ausgangs-! signal betätigt. Das biafrilerher beschriebene Gerät läßt sich typisch als Steuergerät für die Steuerung einer Langfrontbau-

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Grubenabbaumaschine verwenden. Die Schaltung ¹J spricht nicht auf relativ hochfrequente Änderungen im Ausgangssignal des Frequenzmessers an und überträgt diese auch nicht, so daß dadurch fortwährende Einstellungen des Steuermechanismus der Maschine aufgrund vo-n momentanen Änderungen im Ausgangssignal des Frequenzmessers vermieden werden.

Die zweite elektrische Schaltung 5 wist eine relativ kleine Zeitkonstante auf, und sie spricht daher auf relativ hochfrequente Änderungen im Ausgangssignal des Frequenzmessers an und überträgt diese. Das Ausgangssignal der elektrischen Schaltung 5» welches aufgrund der kleinen Zeitkonstanten hochfrequente Störgrößen bzw. Rauschsignale enthält, gelangt zu einer elektrischen Schwellenschaltung 8, die ein elektrisches Relais 9 b-etätigt, wenn die Ausgangsgröße aus der Schaltung 5 einen bestimmten Wert überschreitet, wobei das elektrische Relais zwischen die Steuerschaltung 6 und den Steuermechanismus 7 geschaltet ist.

-es Im Betrieb, wenn also die Maschine entlang des Abbaustoß/bewegt wird, tatet die Sonde die Flözgrenze ab und das Regel-Steuersystem der Maschine steuert bzw. regelt die Schnitthöhe oder den Abbauhorizont der Maschine automatisch entsprechend einer vorgewählten Bahn relativ zur Flözgrenze. Wenn jedoch die Gesteinsschicht ober-

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halb des Kohleflöz/bricht und herabfällt, bevor die Sonde an dieser Stelle vorbeigelangt ist, so entsteht ein Luftspalt, der dann ein Ausgangssignal aus dem Detektor mit relativ hoher Folgefrequenz zur Folge hat, so daß ein entsprechend großes Gleichspannungssigal vom Frequenzmesser 2 abgegeben wird, welches zu den zwei elektrischen Schaltungen k und 5 gelangt. Das Anwachsen des Ausgangssignals des Frequenzmessers, welches sich dann"einstellt, wenn die Sonde einen Hohlraum oder eine Aushöhlung im Hangenden erreicht, läßt sich aus Figur 2 entnehmen.

Die Wirkung des anwachsenden oder zunehmenden Ausgangssignale des Frequenzmessers auf die Schaltung 4, läßt sich aus Figur 3 entnehmen, welches das entsprechende Ausgangssignal aus der Schaltung

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zeigt. Obwohl die Zunahmegeschwindigkeit des Gleichspannungssignals aus dem Frequenzmesser relativ hoch ist, kann die Schaltung 4 aufgrund ihrer relativ großen Zeitkonstanten nicht dieser relativ schnellen positiven Änderung des Ausgangssignals des Frequenzmessers folgen und folgt daher mit einer langsameren Geschwindigkeit, wie dies aus Figur 3 hervorgeht.

Die Wirkung des anwachsenden Ausgangssignals des Frequenzmessers auf die elektrische Schaltung 5 lässt sich aus Figur 4 entnehmen, welche das entsprechende Ausgangssignal aus der genannten Schaltung zeigt« Wie bereits erwähnt wurde, ist das Signal mit einer hochfrequenten Rauschkomponente behaftet. Da die Schaltung 5 eine relativ kleine Zeitkonstante aufweist, kann sie der relativen schnellen Änderung entsprechend der Zunahme des vom Frequenzmesser 2 abgegebenen Signals folgen. Das Ausgangssignal der Schaltung 5 gelangt zu der elektrischen Schwellenschaltung 8, welche nach Feststellung der Zunahme des Ausgangssignals aus der Schaltung 5, wobei also die Sonde eine Aushöhlung in dem Hangenden erreicht, das elektrische Relais 9 betätigt, um effektiv die Steuerschaltung 6 von dem Steuermechanismus 7 abzutrennen, der dann in der eingestellten Lage oder Stellung bleibt, bis die Steuerschaltung 6 wieder angeschlossen wird. Der Steuermechanismus 7 kann durch irgendeine geeignete Einrichtung in Lage festgehalten werden, beispielsweise mit Hilfe eines federvorgespannten Rückschlagventils 10, welches schließt, wenn die Steuerschaltung 6 abgetrennt ist.

Nachdem die Sonde die Aushöhlung in dem Hangenden passiert hat, besteht auch kein Luftspalt mehr zwischen der Sonde und der Gesteirrfläehe und das Ausgangssignal des Detektors gelangt zur normalen Betriebsfolgefrequenz zurück. Das Ausgangssignal des Frequenzmessers fällt entsprechend ab, wie dies aus Figur 2 hervorgeht, und die elektrische Schaltung 5, die eine kleine Zeitkonstante aufweist, kann mit einer relativ hohen Geschwindigkeit folgen, wie dies ebenfalls aus Figur 4 zu entnehmen ist. Wenn

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das Ausgangssignal aus der Schaltung 5 abfällt, so wird ein Signal von der Schwellenschaltung 8 zur elektrischen Schaltung 4 abgegeben, welches effektiv eine Komponente in der Schaltung 4 kurzschließt, so daß deren große Zeitkonstante übersteuert oder überdeckt wird und das Ausgangs signal aus der Schaltung 4 schnell auf seine normalen Betriebswerte absinkt. Gleichzeitig schließt die Schwellenschaltung 8 das Relais 9, um die Steuerschaltung 6 wieder an den Steuermechanismus 7 anzuschliessen. Nachfem also die Sonde den Hohlraum im Hangenden passiert hat, gelangt die Maschine schnell in eine automatische Steuerung. Die Tatsahe, daß der Steuermechanismus 7 in einer eingestellten Position festgehalten wird, wenn das Relais 9 betätigt wird, verhindert eine unkontrollierte Steuerung der Maschine.

Bei anderen Ausführungsformen nach der Erfindung ist eine elektrische Klemmschaltung 11 vorgesehen, um die maximale Größe des Ausgangssignals des Frequenzmessers auf einen relativ kleinen Wert zu begrenzen und wobei dann die Schwellenschaltung nicht einen Teil der Schaltung 4 übersteuert oder überdeckt, um effektiv die Zeitkonstante derselben zu reduzieren, sondern das Ausgangssignal aus der Schaltung kann mit relativ kleiner Geschwindigkeit oder Folge abfallen, die durch die relativ große Zeitkonstante der Schaltung bestimmt ist. Da der maximale Wert durch den Einfluß der elektrischen Klemmschaltung auf einen relativ kleinen Wert begrenzt wird, braucht das Ausgangssignal nur um einen entsprechend kleinen Betrag abzufallen.

Aus der vorangegangenen Beschreibung läßt sich erkenn-en, daß durch die vorliegende Erfindung ein Gerät geschaffen wird, durch welches die Probleme beseitigt werden, die bei einem mechanischen Hohlraum oder Aushöhlungsdetektor für das Hangende auftreten,wobei dieses Gerät relativ einfach aufgebaut ist, zuverlässig arbeitet und billig ist.

Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in der Zeichnung dargestellten Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims (6)

- ίο - Patentansprüche

1. Gerät zur Steuerung des Steuermechanismus einer Gruben- oder Bergbaumaschine, mit einem die Abbauhöhe der Maschine relativ zur Flözgrenze abtastenden Detektor, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste und eine zweite elektrische Schaltung (4}5) jeweils vorgesehen sind, von denen die erste elektrische Schaltung (4) eine relativ große Zeitkonstante aufweist, um den Steuermechanismus

(7) in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Detektors normalerweise zu steuern und von denen die zweite elektrische· Schaltung (5) eine relativ kleine Zeitkonstante aufweist und in geeigneter Weise die erste elektrische Schaltung (4) übersteuert bzw. die Führung gegenüber dieser übernimmt, wenn das Ausgangssignal des Detektors eineVorgewählte Bedingung erreicht.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (10) vorgesehen sind, um den Steuermechanismus (7) der Maschine in einer eingestellten Stellung oder Lage festzuhalten, wenn die erste elektrische Schaltung (4) von der zweiten elektrischen Schaltung (5) übersteuert wird.

3· Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite elektrische Schaltung (5) effektiv wenigsten einen Teil, der ersten elektrischen Schaltung (4) kurzschließt, um momentan deren Zeitkonstante zu reduzieren, wenn das Augangssignal des Detektors unter die vorgewählte Bedingung abfällt.

4. Gerät nach Anspruch 1, 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische Klemmschaltung (11) vorgesehen/ist, und die Amplitude des Signals der ersten elektrischen Schaltung begrenzt.

5. Sonde zur Steuerung des Steuerraechanismus einer Gruben- oder Bergbau-maschine, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Gerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche ausgestattet ist.

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6. Gruben- oder Bergbaumaschine, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Sonde nach Anspruch 5 ausgestattet ist.

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