DE2548952C2

DE2548952C2 - Maschine zum Hereingewinnen vor Ort

Info

Publication number: DE2548952C2
Application number: DE2548952A
Authority: DE
Inventors: Harry James Barnsley Yorkshire Fruin
Original assignee: Dresser Europe SPRL
Current assignee: Dresser Europe SPRL
Priority date: 1974-11-01
Filing date: 1975-10-31
Publication date: 1984-11-15
Also published as: GB1481198A; JPS5825158B2; US4049318A; FR2289716B1; FR2289716A1; DE2548952A1; JPS5165003A

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Hereingewinnen vor Ort, insbesondere für den Bergbau, mit einem Lagergehäuse und einer an diesem drehbar gelagerten Einrichtung zum Gewinnen, die mit mindestens einer öffnung zum Ausstoßen von Flüssigkeit versehen ist und mindestens eine Pumpe zum Versorgen der Ausstoßölfnung oder -öffnungen mit Druckflüssigkeit enthält, die so gesteuert ist, daß der Druck der durch die Ausstoßöffnung oder -öffnungen austretenden Flüssigkeit kontinuierlich mit periodischem Verlauf bis zum Erreichen eines Höchstwertes geändert ist, wobei der oder die Flüssigkeitsstrahlen wenigstens innerhalb eines Teiles der Zeit auf den Stoß gerichtet sind, in der der Druck der Flüssigkeit seinen Höchstwert hat

Eine derartige Maschine ist durch die US-PS 37 99 615 bekannt. Bei dieser bekannten Maschine ist das Lagergehäuse seinerseits drehbar gelagert, wobei die Steuerung der Pumpe indirekt durch ein separates Steuerventil erfolgt Hierdurch ergibt sich ein verhältnismäßig komplizierter Aufbau der Maschine, wobei hinzukommt, daß sowohl durch die drehbare Lagerung des Lagergehäuses als auch durch die indirekte Steuerung der Pumpe die Betriebssicherheit beeinträchtigt wird.

Die Erfindung, wie sie im Anspruch 1 gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, eine Maschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine bauliche und konstruktive Vereinfachung sowie eine Steigerung der Betriebssicherheit erreicht ist.

Die durch die Erfindung erzielten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß infolge der ortsfesten Anordnung des Lagergehäuses sowie der direkten Steuerung der Pumpe durch die starr mit dem Lagergehäuse verbundene Kurvenbahn sich ein in hohem Maße einfacher und betriebssichere Aufbau der Maschine ergibt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und nachstehend erläutert.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt.

Die Zeichnung zeigt eine eine in Form einer drehbaren Trommel ausgebildete Einrichtung zum Gewinnen aufweisende Maschine im Schnitt.

Die Maschine besitzt ein Maschinengestell 1 und eine am vorderen Ende desselben angeordnete drehbar gelagerte Einrichtung zum Gewinnen 7 in Form einer Trommel. Am Maschinengestell 1 ist ein Lagergehäuse 2 für eine hohle Antriebswelle 3 angeordnet, die von dem Maschinengestell aus vorsteht und an deren vorderem Ende eine Vcniilvorrichtung 4 angebracht ist. Das Maschinengestell I ist ferner außermittig mil einem Gehäuse 5 \ ersehen, das ein zu der Achse der Antriebswelle 3 exzentrisch ungeordnetes Lager in lorm einer Kurvenbahn 6 trägt.

Die Trommel, die an der Antriebswelle 3 so bclestigt ist, daß sie sich mit dieser dreht, ist mi» mehreren radialen Zylindern 10 versehen, in denen jeweils ein Kolben 8 abdichtend geführt ist Die Kolben 8 sind an ihrem inneren Ende jeweils mit Laufrollen 15 versehen, die ständig in Berührung mit der Kurvenbahn 6 sind, so daß die Kolben beim Drehen der Trommel 7 in ihren Zylindern 10 entsprechend hin und her bewegt werden. Anstelle der Laufrollen 15 könnten auch andere Tührungsglieder an den Kolben angeordnet sein, die durch ihre ständige

ίο Berührung, z. B. eine Gleitberührung, mit der Kurvenbahn 6 zur Hin- und Herbewegung der Kolben in den Zylindern dienen.

Jeder Zylinder 10 ist einerseits durch eine mit einem Rückschlagventil 9 versehene Wasserzuführungsleitung mit der Ventilvorrichtung 4 und andererseits durch eine Auslaßleitung mit einer Ausstoßöffnung 11 in Form einer Spüldüse verbunden, die am Umfang der Trommel 7 in radialer Richtung angeordnet ist
Beim Betrieb der Maschine wird über die hohle Antriebswelle 3 Wasser unter mittlerem Druck der Ventüvorrichtung 4 zugeführt, die das Wasser über die Rückschlagventile 9 an die Zylinder 10 verteilt. Infolge der exzentrischen Anordnung des Gehäuses 5 mit der Kurvenbahn 6 werden die Kolben 8 bei der Drehung der Antriebswelle 3 und der Trommel 7 in den Zylinder 10 hin und her bewegt. Wenn dabei jeweils ein Kolben 8 in der einen Verringerung des Volumens seines Zylinders entsprechenden Richtung bewegt wird, so preßt er Wasser aus dem Zylinder unter Erhöhung des Wasserdrukkes zu der zugehörigen Ausstoßöffnung 11, aus der das Wasser unter sehr hohem Druck als kräftiger Spülstrahl austritt. Das zugehörige Rückschlagventil 9 schließt bei einsetzender Druckerhöhung und verhindert so, daß unter hohem Druck stehendes Wasser aus dem Zylinder 10 zu der Ventilvorrichtung 4 zurückströmt. Wenn dagegen ein Kolben 8 mit seiner maximalen Geschwindigkeit in seinem Zylinder in umgekehrter Richtung bewegt wird, so daß das Volumen des Zylinders 10 größer wird, so entspricht das Zuwachsmaß des Volumens etwa dem Zuflußmaß des dem Zylinder mit mittlerem Druck von der Ventilvorrichtung 4 zugeführten Wassers mit dem Ergebnis, das aus der mit dem Zylinder verbundenen Ausstoßöffnung 11 kaum oder gar kein Wasser austritt. Die Maschine arbeitet dabei ir der Weise, daß sich der Druck jedes der von den Ausstoßöffnungen erzeugten Spülstrahles bei einer Stellung der Ausstoßöffnung, in der diese der Durchquerungsrichtung der Maschine entgegengerichtet ist, bis zur Stellung der Ausstoßöffnung, in der sie mit der Durchquerungsrichtung gleichgerichtet ist, von praktisch Null bis zum Höchstwert und umgekehrt ändert. Die unter sehr hohem Druck aus den Ausstoßöffnungen austretenden Wasserstrahlen können dazu dienen, das anstehende Gestein allein oder auch in Verbindung mit mechanischen Abbauwerkzeugen zu lösen. Im ersteren Fall ist die Trommel 7 mit einer größeren Anzahl von Ausstoßöffnungen bzw. mit zusätzlichen Ausstoßöffnungen versehen. Zum Beispiel können bei der dargestellten Maschine zusätzlich zu den Ausstoßöffnungen 11 zwei Gruppen von Ausstoß-

bO öffnungen 13 und 14 angeordnet sein, wobei die Flüssigkeitsverbindungen derart sein können, daß jeder Zylinder ίο drei Ausstoßöffnungen 11, 13 und 14 speist. Wie mil gestrichelten Linien angedeutet, können hierbei die Aussiol3ölTnungen 13 radial und die Ausstoßöffnungen

b^r> 14 parallel zur Drehachse der Trommel 7 angeordnet sein. Wenn die Spülstrahlen zusammen mit mechanischen Abbauwerkzeugen zur Unierstützung derselben angewendet werden, so können zusätzlich zu den Aus-

Stoßöffnungen 11 oder auch zusätzlich zu ullen Ausstoß-Öffnungen 11, 13, 14 mechanische Abbauwerkzeuge, z. B. in Form von spitzen Schneidvorsprüngen 12, an der Umfangsfläche der Trommel angebracht sein. Gegebenenfalls können auch an der Vorderseite der Trommel 7 ■■> Vorsprünge 16 dieser Art angeordnet sein.

Die Kolben und Ausstoßöffnungen können derart bemessen sein, daß sie die gesamte an der Antriebswelle 3 oder an einem Abschnitt derselben verfügbare Energie verbrauchen. Wenn diese Energie insgesamt von dem Flüssigkeits- bzw. Wasser-Hochdrucksystem der Maschine verbraucht wird, so erfolgt das Lösen bzw. der Abbau des Gesteines allein durch Hochdruck-Wasserstrahlen. Wenn 50% der an der Antriebswelle verfügbaren Energie für das Wasser-Hochdrucksystem verwendet werden, so können die anderen 50% der Energie für das übliche Abbauen mittels mechanischer Werkzeuge verbraucht werden. In beiden Fällen tragen die Druckwasser-Spülstrahlen in erheblichem Umfang zum Niederschlagen von Staub bei.

Wenn weiterhin die Ausstoßöffnungen und Kolben so ausgelegt sind, daß z. B. nur 10% der an der Antriebswelle verfügbaren Energie für das Wasser-Hochdrucksystem verbraucht werden, so kann dieses allein zur Staubbekämpfung verwendet werden, indem Druckwasser in den Bereich der von der Trommel bearbeiteten Vorderfläche des Stoßes eingepreßt wird. Hierdurch wird im Bereich der Maschine der für das Personal schädliche Staubanfall weitgehend verringert. In diesem Fall erfolgt das Lösen bzw. Abbauen des Gesteines praktisch nur durch übliche mechanische Abbauwerkzeuge der Trommel.

Die Anwendung von Wasser-Spülstrahlen mit sich änderndem Wasserdruck ist nicht auf Maschinen mit Schneidtrommeln oder -köpfen bzw. mit »Scher-Schneidem« der beschriebenen Art beschränkt, sondern kann mit gleichen Vorteilen auch bei Maschinen mit einer vorwärts gerichteten Trommel erfolgen, die sich allgemein in der Durchquerungsrichtung erstreckt. Eine solche Maschine kann bezüglich der Trommel etwa in der gleichen Weise wie die beschriebene Ausführungsform ausgebildet sein, mit der Ausnahme, daß die Ausstoßöffnungen in der Hauptsache entsprechend den Ausstoßöffnungen 14 der dargestellten Ausführungsform axial gerichtet sind, wobei die Ausstoßöffnungen 11 und 13 4^r> wahlweise angeordnet sein können. Außerdem kann die Trommel mit den Schneid vorsprüngen 16 entsprechenden mechanischen Abbauwerkzeugen versehen sein, die aus der Stirnseite der Trommel vorstehen. Vorzugsweise sind aber auch den Vorsprüngen 12 entsprechende Schneidvorsprünge angeordnet.

Ein Vorteil einer solchen sich nach vorn erstreckenden Trommel besteht darin, daß erheblich höhere Spitzendruckwerte erreicht werden können als die Druckwerte, die erreichbar sind, wenn Spülstrahlen von konstantem Druck angewendet werden müssen, so daß, obwohl der Druck während der periodischen Druckänderung der Spülstrahlen bei jeder Umdrehung der Trommel regelmäßig bis unter den konstanten Druckwert abfällt, die Spitzendrücke einen wirkungsvolleren Abbau des Gesteins ermöglichen.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung könnte die Kurvenbahn 6 auch als Exzenterlager mit mehrfachem Hub in der Weise ausgebildet sein, daß bei jeder Drehung der Antriebswelle 3 b5 jeder Kolben 8 mehr als einmal hin und her bewegt wird. Auch könnte mehr als eine Gruppe von Kolben an der Abbautrommel angeordnet sein.

Hei einer anderen, nicht gezeigten Ausführungsforni der Maschine nach der Erfindung sind die Kolben mit ihren Achsen parallel /ur Längsachse der Antriebswelle der Trommel angeordnet und worden durch eine ortsfeste, schräg gestellte Taumelscheibe hin und her bewegt. Hierbei können die Kolben mit aufgewölbten Enden versehen sein, die unter Vermittlung eines Schublagers an die Taumelscheibe angepreßt werden.

Die beschriebene Trommel weist u. a. noch den Vorteil auf, daß eine bestehende Arbeits- bzw. Kraftmaschine anderer Art, z. B. eine Lademaschine, bei der Wasser durch eine hohle Antriebswelle für eine Arbeitstrommel und eine an dieser angebrachte Ventilvorrichtung geleitet wird, die das Wasser auf eine bestimmte Anzahl von Austrittsöffnungen an der umfungsfiäche der Trommel verteilt, in eine der Erfindung entsprechende Maschine umgewandelt werden kann, indem die Arbeitsirommel der Kraftmaschine durch eine Abbautrommel ersetzt wird, wie sie vorstehend anhand der Zeichnung beschrieben ist. Auch kann eine bestehende Arbeitsmaschine bzw. Lademaschine mit mehreren Arbeiistrommcln in dieser Weise umgewandelt werden.

Wenn die Maschine nach der Erfindung mit einer quer angeordneten Trommel versehen ist. so ist es nicht unbedingt erforderlich, daß die Drehachse der Trommel rechtwinklig zu der Durchquerungsrichtung angeordnet ist. Jedoch können für beide Arten der Abbaumaschine die Ausstoßöffnungen an der Umfangsfläche der Trommel und die Ausstoßöffnungen an der Stirnfläche der Trommel sowohl einen radialen Teil als auch einen axialen Teil haben.

Weiterhin kann in jedem Fall die Trommel mit nur einer Ausstoßöffnung versehen sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: to 15 20 25 30

1. Maschine zum Hereingewinnen vor Ort, insbesondere für den Bergbau, mit einem Lagergehäuse und einer an diesem drehbar gelagerten Einrichtung zum Gewinnen, die mit mindestens einer öffnung zum Ausstoßen von Flüssigkeit versehen ist und mindestens eine Pumpe zum Versorgen der Ausstoßöffnung oder -öffnungen mit Druckflüssigkeit enthält, die so gesteuert ist, daß der Druck der durch die Ausstoßöffnung oder -öffnungen austretenden Flüssigkeit kontinuierlich mit periodischem Verlauf bis zum Erreichen eines Höchstwertes geändert ist, wobei der oder die Flüssigkeitsstrahlen wenigstens innerhalb eines Teiles der Zeit arf den Stoß gerichtet sind, in der der Druck der Flüssigkeit seinen Höchstwert hat, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagergehäuse (2) für die Einrichtung zum Gewinnen (7) ortsfest ist und die Steuerung der Pumpe oder Pumpen (8, 10) durch eine mit dem Lagergehäuse (2) starr verbundene Kurvenbahn (6) erfolgt, durch welche die Pumpe oder Pumpen (8,10) direkt durch die Rotation der Einrichtung zum Gewinnen (7) betätigt sind.

2. Maschine nach Anspruch 1, die zum Durchqueren des Stoßes bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Gewinnen (7) als drehbare Trommel und das Lagergehäuse (2) als ringförmiges Lager ausgebildet sind, in welchem die Trommel mit ihrer Achse quer zur Durchquerungsrichtung gelagert ist, wobei die Ausstoßöffnung oder -öffnungen (11,13) wenigstens teilweise in die radiale Richtung der Trommel weisen.

3. Maschine nach Anspruch 1, die zum Durchqueren des Stoßes bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Gewinnen (7) als drehbare Trommel und das Lagergenäuse (2) als ringförmiges Lager ausgebildet sind, in welchem die Trommel mit ihrer Achse in der Durchquerungsrichtung gelagert ist, wobei die Ausstoßöffnung oder -öffnungen (14) wenigstens teilweise in die axiale Richtung der Trommel zum Stoß hinweisen.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Pumpe (8,10) aus einer Kolben-Zylinder-Anordnung besteht, die in Verbindung mit der Ausstoßöffnung oder den -öffnungen steht.

5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (10) der Kolben-Zylinder-Anordnung durch eine in der Einrichtung zum Gewinnen (7) radial angeordnete zylindrische Bohrung gebildet ist und dem Kolben (8) der Kolben-Zylinder-Anordnung die als gegenüber der Trommelachse exzentrisches Lager ausgebildete Kurvenbahn (6) zugeordnet ist, das bei der Drehung der Einrichtung zum Gewinnen (7) eine Hin- und Herbewegung des Kolbens (8) in dem ZyIi.tder (10) herbeiführt.

6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (8) an seinem inneren Ende Laufrollen (15) trägt, die mit der Exzenterwelle der Kurvenbahn (6) in ständiger Berührung sind.

7. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (10) durch eine in der Einrichtung zum Gewinnen (7) axial angeordnete /y- hs lindrische Bohrung gebildet ist und dem Kolben (8) die als geneigte Taumelscheibe ausgebildete Kurvenbahn (6) zugeordnet ist, die bei der Drehung der Hinrichtung zum Gewinnen eine Hin und 1 lerrtewegiing des Kolbens (8) in dem Zylinder (10) herbeiführt.

8. Maschine nach einem der Ansprüche 4 bis 7, duüurch gekennzeichnet, daß mehrere Kolben und Zylinder und mehrere Ausstoßöffnungen vorhanden sind und daß jedem Zylinder wenigstens jeweils eine Ausstoßöffnung zugeordnet ist.

9. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (8) und Zylinder (10) in zwei oder mehr Gruppen oder Reihen angeordnet sind.

10. Maschine nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder Zylinder (10) mit mindestens einer wenigstens mit einem Teil radial gerichteten Ausstoßöffnung (11, 13) und mindestens mit einer Ausstoßöffnung (14), die wenigstens mit eineni Teil in Achsrichtung der Einrichtung zum Gewinnen (7) angeordnet ist, verbunden ist.

11. Maschine nach Anspruch 2 oder einem von diesem abhängigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die der Zuleitung der Druckflüssigkeit zu der oder den Ausstoßöffnungen (11, 13,14) zugeordneten Vorrichtungen (4,8,9,10) derart angeordnet und ausgebildet smd, daß beim Betrieb der Druck des oder der an der oder den Ausstoßöffnungen (11, 13, 14) erzeugten Flüssigkeitsstrahlen sich kontinuierlich zwischen Null und dem Höchstwert ändert, wobei der erstere Wert auftritt, wenn die Ausstoßöffnung oder -öffnungen oder ihre Radialkomponente entgegengesetzt zu der Durchquerungsrichtung gerichtet sind und der letztere Wert auftritt, wenn die Ausstoßöffnungen oder ihre Radialkomponente mit der Durchquerungsrichtung gleichgerichtet sind.

12. Maschine nach Anspruch 5 oder einem der Ansprüche 6 und 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenbahn (6) als Mehrfach-Exzenterfläche ausgebildet ist, so daß bei jeder Umdrehung der Einrichtung zum Gewinnen (7) der oder die Kolben (8) mindestens einmal hin- und herbewegt werden.

13. Maschine nach Anspruch 2 oder einem der von diesen abhängigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die die Einrichtung zum Gewinnen (7) bildende Trommel an ihrer Umfangsfläche zusätzlich mit spitzen Vorsprüngen (12) versehen ist.

14. Maschine nach Anspruch 3 oder einem der von diesem abhängigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel zusätzlich mit von dieser in axialer Richtung vorragenden spitzen Vorsprüngen (16) versehen ist.

15. Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel an ihrer Umfangsfläche und an ihrem Schneidende mit spitzen Vorsprüngen (12,16) versehen ist.

16. Maschine nach Anspruch 4 oder einem der von diesem abhängigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel an einer mit einem axialen Flüssigkeits-Durchlaßkanal versehenen Antriebswelle (3) angebracht ist, die eine Ventilvorrichtung (4) zur Verteilung der durch die Antriebswelle hindurch zugeführten Flüssigkeit auf die AussioßölT-nung oder -öffnungen (11,13,14) trägt.

17. Maschine nach Anspruch 4 oder eineni der von diesem abhängigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuleitung für die Druckflüssigkeil zu eier oder den Zylindern (10) jeweils ein das Zurückströmen von Hochdruckflüssigkeit von der

oder den Ausstoßöffnungen (11, 13, 14) verhinderndes Rückschlagventil (9) angeordnet ist

18. Maschine nach Anspruch 7 oder einem der von diesem abhängigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Kolben (18) mit einem aufgewölbten Ende versehen sind, das durch ein Schublager in Anlage an der Taumelscheibe gehalten ist