DE2508584A1

DE2508584A1 - Schuerfgeraet

Info

Publication number: DE2508584A1
Application number: DE19752508584
Authority: DE
Inventors: Graham Artingstall; John Geoffrey Dawes; Keith Moodie
Original assignee: SECRETARY ENERGY BRIT; UK Secretary of State for Energy
Current assignee: SECRETARY ENERGY BRIT; UK Secretary of State for Energy
Priority date: 1974-02-28
Filing date: 1975-02-27
Publication date: 1975-09-04
Also published as: BE826097A; GB1490351A; FR2262729A1

Description

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Augsburg, den 27. Februar 1975

The Secretary of State for Energy in Her Britannic Majesty's Government of the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland, Thames House, South, Milibank, London SWlP 4QJ, England

Schürfgerät

Die Erfindung betrifft ein Schürfgerät mit einem mindestens einen Meißel aufweisenden Schürfkopf,

Dabei handelt es sich um ein Gerät zum Abtragen bzw. Abbau von Gestein, Kohle oder anderen harten Materialien,

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beispielsweise in Steinbrüchen oder Bergwerken» Insbesondere handelt es sich um das Äbtragen des Materials mittels eines über die abzutragende Materialfläche bewegten Schürfkopfes»

Typische Abbauverfahren, bei welchen ein Schürfkopf horizontal über eine vertikale I-Iaterialflache bewegt wird, haben nur einen begrenzten Wirkungsgrad, der τοπ der Stärke des Vorschubgetriebes und den im abzutragenden Material vorhandenen natürlichen Rissen abhängt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schürfgerät, der eingangs genannten Art im Sinne einer erhöhung des Wirkungsgrades zu verbessern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein solches Schürfgerät durch mindestens eine nahe der vorderen Meißelkante angeordnete Düse und durch Mittel gekennzeichnet ist, welche Plüssigkeitsirapulse mit hoher Geschwindigkeit durch diese Düse ausstoßen»

Gemäß der Erfindung ist also dem Schürfkopf eine Vorrichtung zur Erzeugung von Hochdruck-Flüssigkeitsstößen zugeordnet, welch letztere die Wirkung der Meißelsehneiden des Schürfkopfes unterstützen.

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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Abtragen harten Materials, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die mechanische Tätigkeit eines Schürfkopfes durch Flüssigkeitsimpulse unterstützt wird, die sich wiederholend durch nahe der Meißelkante des Schürfkopfes angeordnete Düsen auf das abzutragende Material geschossen werden.

Die aus den Düsen wiederholt auf das abzutragende Material geschossenen kurzen Flüssigkeitsstöße sind sehr wirksam, da sie mit beträchtlicher Tiefe in das Material eindringen, so daß es so gelockert wird, daß der Schürfkopf das Material mit beträchtlich größerer Geschwindigkeit als bei bekannten Schürfgeräten abtragen kann. Die Düsen sind vorzugsweise entlang der Meißelkante des Schürfkopfes verteilt; ihre Anzahl kann in Abhängigkeit von der Größe des Schürfkopfes und der Art des abzutragenden Materials gewählt werden.

Die Mittel zum Ausstoßen der Flüssigkeitsimpulse durch die Düsen können beispielsweise einen ein- oder zweistufigen DruckmittelVerstärker aufweisen, der von einem Hauptvorratsbehälter gespeist wird.

Wenn mehrere Düsen vorgesehen sind, können die Flüssigkeitsstöße entweder gleichzeitig aus allen Düsen oder nach-

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einander ausgestoßen werden. Es kann entweder für den ganzen Schürfkopf ein Verstärkersystem oder pro Düse jeweils ein gesondertes Verstärkersystem vorgesehen sein. Die Verstärker können jeweils von einem gesonderten Flüssigkeitsbehälter oder von einem gemeinsamen, auf dem Schürfkopf montierten Behälter gespeist werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beispielsweise näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen zur Schürfebene parallelen

Schnitt durch einen Schürfkopf nach der Erfindung, dessen Meißelkanten Düsen zugeordnet sind,

Fig. 2 einen Schnitt in der Ebene II-II

in Fig, 1, und

Fig. 3 einen Schnitt entlang der

Ebene III-III in Fig. 1.

Der Schürfkopf ist mit einer üblichen, nicht dargestellten Vorschubeinrichtung gekuppelt und wird in

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horizontaler Richtung über eine Gesteinsfläche 1 bewegt. Die Vorderkante 2 des Schürfkopfes dringt dabei kontinuierlich in die Gesteinsfläche vor dem Schürfkopf ein. An der Vorderkante 2 sind sieben Meißel 3 angeordnet, um eine größere Schnittiefe zu erhalten.

Ein Gasbehälter 4, der aus zwei Zylindern besteht, ist am hinteren Ende des Schürfkopfes angeordnet und steht mit drei Druckverstärkern in Verbindung, die jeweils eine im Körper des Schürfkopfes gebildete zylindrisc e Bohrung aufweisen. In der Bohrung 5 jedes Verstärkers ist ein Kolben 6 verschieblich, der das Bohrungsvolumen in ein hinter dem Kolben liegendes Teilvolumen J, welches mit dem Luftbehälter in Verbindung steht, und in eine vor dem Kolben liegende Kammer 8 unterteilt. Die Kolbenbewegung wird von der Druckdifferenz zwischen dem Luftbehälter 4 und der Kammer 8 gesteuert. Von jeder Kammer 8 aus erstreckt sich eine mit ihr koaxiale kleinere Bohrung 9» in welche ein, einen verminderten Durchmesser aufweisender Teil 10 des zugehörigen Kolbens hineinragt und sie von der zugehörigen Kammer 8 trennt« Jede Bohrung 9 endigt in einer nach vorne gerichteten Düse 11, und die Düsen 11 sind an der vorderen Kante 2 des Schürfkopfes bei den Meißeln 3 angeordnet.

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Jede Kammer S weist· einen nicht dargestellten Einlaß auf, durch welche ein "\^rasser-öl-Gemisch aus einem zweiten, ■ nicht am Schürfkopf angeordneten Behälter über ein Rückschlagventil gepumpt werden kann. Dieser zxieite Behäl.ter ist über einen flexiblen Schlauch mit dem Schürf kopf verbunden.

Jede Kammer 8 steht außerdem über eine weite Auslaßbohrung 13 niit einem Auslaßventil 12 in Verbindung, welches seinerseits mit einem kleinen dritten Behälter 14 verbunden ist, so daß Flüssigkeit schnell aus der Kammer 8 durch Öffnen des Auslaßventils in den dritten Behälter abfließen kann. Die Flüssigkeit in dem dritten Behälter kann mit Hilfe einer Pumpe 15 in den zx^eiten Behälter zurückgepumpt werden»

Die von den Düsen 11 ausgestoßene Flüssigkeit, welche zweckmäßigerweise das im zweiten Behälter gespeicherte Wasser-öl-Gemisch ist, wird von diesem zweiten Behälter kontinuierlich über ein Rückschlagventil l6 in die Bohrungen hineingepumpt, und zwar mit einem Druck, der gerade ausreicht, um sichersustellen, daß die Bohrungen 9 während des Zurückziehens der Kolben 6 gefüllt bleiben.

Im Betrieb ist der Behälter h mit verdichtetem Gas

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mit einem Druck von etwa 175 kp/cm gefüllt, welches einen im wesentlichen konstanten Druck auf die rückwärtigen Stirnflächen der Kolben 6 ausübt. Der Behälter 4 weist ein so großes Volumen auf, daß sichergestellt ist, daß die auf die Kolben ausgeübte Druckkraft während der Kolbenbewegungen um nicht mehr als höchstens 10 % schwankt.

Die Verstärker arbeiten nacheinander und die Tätigkeit jedes Verstärkers wird dadurch eingeleitet, daß aus dem zweiten Behälter Flüssigkeit mit einem Druck in die Kammer eingepumpt wird, der größer als 175 kp/cm ist. Dadurch wird der Kolben 6 in seine hintere Stellung zurückgedrückt. Am Ende der Kolbenbewegung öffnet ein überdruckventil, um einen weiteren Druckaufbau in der Kammer 8 zu verhindern. Die Flüssigkeit wird dann plötzlich durch öffnen des Ablaßventils 12 abgelassen, wodurch der Kolben 6 unter dem nunmehr alleine herrschenden Druck des verdichteten Gases nach vorne gedrückt wird, so daß die, die Bohrung 9 ausfüllende Flüssigkeit durch die Düse 11 ausgestoßen wird.

Sodann wird wiederum Flüssigkeit in die Kammer 8 hineingepumpt, um den Kolben 6 wieder in seine hintere Stellung zu bewegen, und der Vorgang wiederholt. Alternativ kann auch Flüssigkeit kontinuierlich in die Kammer 8

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zugeführt werden, so daß der Kolben seine Rückwärtsbewegung beginnt, sobald das Ablaßventil 12 geschlossen wird.

Die sequentielle Tätigkeit der Verstärker, wobei jede Reihenfolge oder Geschwindigkeit geeignet sein kann, wird durch das öffnen der Ablaßventile 12 in den jeweils erforderlichen Zeitpunkten gesteuert. Die Ablaßventile können durch ein einziges Ablaßventil ersetzt sein, welches die Auslässe 13 sämtlicher Verstärker steuert und in sich wiederholenden Folgen die einzelnen Auslässe nacheinander öffnet und schließt.

Es ist klar, daß die Anzahl der auf dem Schürfkopf angeordneten Verstärker und die Verteilung der Düsen an der Arbeitskante des Schürfkopfes in weiten Grenzen veränderlich ist, je nach dem Anwendungsbereich, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird. Die Düsen können, anstatt an der Arbeitskante montiert zu sein, einstückig mit dieser ausgebildet sein.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, als Arbeitsflüssigkeit Wasser mit etwa 3 % löslichem öl zu verwenden, welch letzteres als Schmiermittel für bewegliche Teile

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dient. Es sind jedoch selbstverständlich auch andere Flüssigkeiten anwendbar. Es können verschiedene Flüssigkeiten zum Zurückschieben des Kolbens und als durch die Düsen 11 auszustoßende Flüssigkeit Anwendung finden, und die zugehörigen Behälter können zur Vermeidung von flexiblen Schläuchen am Schürfkopf angeordnet sein.

Des weiteren kann das Luftsystem durch ein Flüssigkeitssystem ersetzt werden, vorausgesetzt, daß ein im wesentlichen konstanter Druck auf die Kolben 6 ausgeübt werden kann.

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Claims

Patentansprüche

1. Schürf gerät mit einem mindestens einen Meißel -aufweisenden Schürfkopf, gekennzeichnet durch mindestens eine nahe der vorderen Meißelkante (3) angeordnete Düse (11) und durch Mittel (6), welche Flüssigkeitsimpulse mit hoher Geschwindigkeit durch diese Düse ausstoßen,,

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel (6) zum Ausstoßen der Flüssigkeitsimpulse eine zweistufige Verstärkeranordnung dient«

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Düse (11) ein mit ihr in Verbindung stehender Zylinder (5) zugeordnet ist, in welchem ein Kolben (6) verschiebbar ist, und daß Mittel (12) zur Erzeugung einer schnellen Kolbenbewegung zum Zwecke des Ausstoßens von Flüssigkeit durch die Düse vorgesehen sind»

4. Gerät nach Anspruch 3_S dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende des Zylinders (5) durch eine koaxiale Kammer (9) mit der Düse (11) verbunden ist, daß weiter der

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Kolben (6) den Zylinderraum in einen rückwärtigen Abschnitt (7) lind einen vorderen Abschnitt (8) unterteilt und einen in die genannte Kammer hineinragenden Teil (10) aufweist, daß weiter Mittel zum Zuführen von Flüssigkeit in die Kammer vorgesehen sind, und daß die Mittel zur Erzeugung der schnellen Kolbenbewegung·einen mit dem vorderen Zylinderabschnitt in Verbindung stehenden Flüssigkeitsauslaß (12, 13) zum Ablassen der Flüssigkeit aus diesem vorderen Zy linder ab schnitt und einen mit dem rückwärtigen Zylinderabschnitt in Verbindung stehenden Druckmittelbehälter (4) aufweisen.

5o Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung so getroffen ist, daß das Druckmittel des Druckmittelbehalters (4) im rückwärtigen Zylinderabschnitt (7) einen im wesentlichen konstanten Druck besitzt, daß weiter Mittel zur Erzeugung eines diesen Druck übersteigenden Druckes im vorderen Zylinderabschnitt (8) zum Zwecke des Zurückschiebens des Kolbens (6) vorgesehen sind und daß die Mittel zur Erzeugung einer schnellen Kolbenbewegung eine Vorrichtung (12) zum plötzlichen Vermindern des Druckes im vorderen Zylinderabschnitt aufweisen.

6. Gerät nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet,

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daß die Mittel zur Erzeugung einer schnellen Kolbenbewegung einen Flüssigkeitskreis mit einem Ablaßventil (12), welches durch eine weite Bohrung (13) mit dem vorderen Zylinderabschnitt (8) in Verbindung steht, und einen Flüssigkeitsbehälter (14) aufweisen, welch letzterer mit dem Ablaßventil Verbindung hat und in welches beim öffnen des Ablaßventils Flüssigkeit aus dem vorderen Zylinderabschnitt schnell einströmt.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Zylindern (5) allen Zylindern ein gemeinsamer Druckmittelbehälter (4) zugeordnet ist.

8. Gerät nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Zylindern das Ablaßventil (12) mit den vorderen Abschnitten (8) aller Zylinder Verbindung hat und nacheinander Flüssigkeit aus den einzelnen Zylindern abläßt.

9. Verfahren zum Abtragen harten Materials, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Tätigkeit eines Schürfkopfes durch Flüssigkeitsimpulse unterstützt wird, die

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sich wiederholend durch nahe der Arbeitskante des Schürfkopfes angeordnete Düsen auf das abzutragende Material geschossen werden.

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