DE2714357A1 - Verfahren und vorrichtung zum steuern eines schneidwerkzeugs einer bergbau-gewinnungsmaschine - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum steuern eines schneidwerkzeugs einer bergbau-gewinnungsmaschineInfo
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- G01B17/02—Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations for measuring thickness
Description
N5-<27U357
Coal Industry (Patents) Limited Hobart House, Grosvenor Place,
LONDON, SWlX 7AE, England
Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Schneidwerkzeugs einer Bergbau-Gewinnungsmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Schneidwerkzeuges
einer Bergbau-Gewinnungsmaschine relativ zu einer Gesteinsgrenze eines Flözes, dessen Mineral durch mehrfaches
Hin- und Herfahren der Gewinnungsmaschine längs eines Strebstoßes hereingewonnen wird. Die Erfindung betrifft auch eine
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Steuern einer Maschine in einem Kohlenflöz,
so daß die Maschine einer gewünschten Richtung im Hinblick auf die Grenzen des Kohlenflözes folgt und Gestein aus
den benachbarten Gesteinsschichten nicht zusammen mit der Kohle bzw. mit dem Mineral hereingewonnen wird.
Es ist bekannt, ein Schneidwerkzeug einer Maschine unter Verwendung
natürlicher Strahlung, die im Mineral entsteht, oder unter Verwendung von Strahlung aus einer maschinenfesten
Strahlungsquelle, wobei die Strahlung vom Mineral reflektiert wird, zu steuern, wobei die Strahlung von einem Sensor erfaßt
wird, der an dem Schneidwerkzeug oder einem der Bauteile, mit
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denen das Schneidwerkzeug an die Maschine angeschlossen ist, angebracht ist. Dabei muß sich der Sensor zwangsläufig gegenüber
der Maschine bewegen, die den Flözgrenzen folgt.
Ferner ist es bekannt, zur Feststellung des Zustandes des Hangenden eine Ultraschalleinrichtung zu verwenden, damit
der das Hangende unterfangende Ausbau nicht in Hohlräume des Hangenden gesetzt wird, die durch Herausbrechen von Gestein
oder Kohle entstanden sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Steuerung einer Gewinnungsmaschine
zu verbessern.
Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren dadurch gelöst, daß die
Intensität der vom Gestein emittierten und durch eine restliche, an der Gesteinsgrenze verbliebene Schicht von Mineral
hindurchtretenden natürlichen Strahlung erfaßt wird, das aus der Intensität der Strahlung die Strahlungsabsorption durch
die verbliebene Schicht und damit die Dicke der Schicht bestimmt wird und daß die Gewinnungsmaschine so gesteuert wird,
daß die Dicke der Schicht in einem vorbestimmten Bereich bleibt.
Eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet,daß der Sensor fest an der Maschine angebracht
ist und ein Signal abgibt, das die Dicke einer an der Gesteinsgrenze nach dem vorangehenden Durchgang der Maschine verbliebenen
Schicht des Flözes anzeigt, und daß an der Maschine eine Einrichtung zum Vergleichen der Abstände der Schicht
einerseits nach dem vorangehenden und andererseits beim momentanen Durchgang der Maschine sowie zur Abgabe eines
die verglichenen Abstände anzeigenden Signals angeordnet ist.
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— ο —.
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Die erhaltenen Signale werden zweckmäßig zu einer Steuereinrichtung
geleitet, die den Steuermechanismus der Maschine beaufschlagt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel
der Erfindung erläutert; es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Seitenansicht einer Kohlegewinnungsmaschine mit einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 in schematischer Darstellung eine Stirnansicht des Gegenstandes nach Fig. 1,
Fig. 3 in vergrößerte Darstellung einen Teil des Gegenstandes nach Fig. 2,
Fig. 4 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes
nach Fig. 3.
In den Figuren 1 und 2 ist eine Kohle-Gewinnungsmaschine 1 dargestellt, die längs eines Panzerförderers 2 verfahrb->r
ist. Die Gewinnungsmaschine 1 wird in Richtung des Pfeils X bewegt, und zwar in einem Mineralflöz 4 (Fig. 2), das zwischen
oberen und unteren Gesteinschichten 6, 7 liegt.
Von einer Schrämwalze Io ist eine Restschicht 9 aus Mineral
stehengelassen worden. Die Schrämwalze Io ist an ein Bauteil 12 angeschlossen. Das Bauteil 12 ist schwenkbar an die
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PATENTANWALT BODE ■ POSTFACH «140 · D -4030 RATINGEN 6 - HDSEL ■ TELEFON 02102-60001 · TELEX 8585166
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Gewinnungsmaschine 1 angeschlossen. Eine mit Ultraschall arbeitende Einrichtung 14 ist an der Oberseite des Maschinenkörpers
der Gewinnungsmaschine 1 angebracht und gibt ein elektrisches Signal ab, das den Abstand zwischen der Restschicht
9 und der Gewinnungsmaschine 1 anzeigt, wobei die Unterseite der Restschicht 9 das Hangende des Strebs bildet.
Ein Sensor 16 zum Erfassen natürlicher Strahlung ist fest an der Seite der Gewinnungsmaschine 1 angebracht, und zwar
zwischen dem hereinzugewinnenden Mineral des Flözes 4 und der Gewinnungsmaschine 1. Der Sensor 16 erfaßt einen Teil
der von der Gesteinsschicht 6 emittierten Gammastrahlung, der nicht von der verbliebenen Restschicht 9 absorbiert worden
ist. Ein Reinigungsgerät 18, beim dargestellten Ausführungsbeispiel ein auf der Gewinnungsmaschine 1 angebrachtes Rohr,
das einen Wasserstrahl 19 abgibt, hält die Oberfläche des Sensors 16 zum Erfassen der natürlichen Strahlung frei von
Kohlenstaub und anderen Materialien, die durch den Betrieb der Schrämwalze Io freigesetzt werden, und verhindert dadurch
falsche Anzeigen, die sich aus der Messung falscher Restschichten, nämlich von Kohle oder anderem Material, das sich
auf der Oberseite des Sensors 16 abgelagert hat, ergeben.
Ein Meßwertumformer 2o (in Fig. 2 mit gestrichelten Linien dargestellt) ist einerseits an das Bauteil 12 und andererseits
an den Körper der Gewinnungsmaschine 1 angeschlossen und gibt ein elektrisches Signal ab, das einen Winkel 21 zwischen dem
Bauteil 12 und dem Körper der Gewinnungsmaschine 1 anzeigt.
Aus Fig. 3 entnimmt man, daß der Sensor 16 zum Erfassen natürlicher
Strahlung eine Abschirmung 24, die im wesentlichen für
natürliche Strahlung undurchlässig ist, mit einem Fenster 25
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aufweist, das für natürliche Strahlung durchlässig ist.Die
Abschirmung 24 ist beweglich und definiert die Lage des Fensters 25, das seinerseits einen festen Winkel 26 definiert.
Innerhalb der Abschirmung ist ein Strahlendetektor 2 7 angeordnet,
der ein oder mehrere Scintillationskristalle 2 8 mit zugeordneten Schaltkreisen zur Abgabe eines elektrischen
Signals aufweist, das von der auf den oder die Kristalle durch das Fenster 25 auftreffenden Strahlungsintensität
abhängt. Die drei elektrischen Signale aus der Einrichtung 14, dem Sensor 16 und dem Meßwertumformer 2o werden zu einem
Analysiergerät 3o (in den Fig. 1 und 2 mit gestrichelten Linien dargestellt) geleitet.
Ein anderer Sensor 16 ist in Fig. 4 dargestellt, bei dem das Fenster 25 schräger angeordnet ist, so daß Staub,der
darauf fällt, von dem Sensor wieder herabfällt. Im übrigen sind die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 3 verwendet
worden.
Beim Betrieb tritt die natürliche Strahlung aus der Gesteinsschicht
6 durch die verbliebene Restschicht 9 aus Mineral und einen Luftspalt, bevor sie den Sensor 16 erreicht. Es
versteht sich, daß einige Strahlung durch das Mineral absorbiert wird und daß nur ein Teil den Luftspalt erreicht.
Ferner versteht es sich, daß nur Strahlung, die aufgrund der Geometrie des Fensters 25 eingefangen wird, und das sind
Strahlen, deren Richtung auf den Detektor innerhalb des festen Winkels 26 liegen, von dem oder den Kristallen 28
erfaßt werden, weil die im wesentlichen undurchlässige Abschirmung 24 verhindert, daß Streustrahlung den oder die
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Kristalle aus anderen Richtungen erreichen.
Ks versteht sich ebenso, daß natürliche Strahlung, die im
wesentlichen aus Gammastrahlung besteht, durch den Luft spalt
nicht in einem Maße beeinflußt wird, das durch den Sensor erfaßbar wäre.
Infolgedessen ist die auf den Sensor auftreffende Strahlungsintensität
und die dementsprechende Signalgröße am Ausgang der den Kristallen 28 zugeordneten Schaltung umgekehrt proportional
zur Dicke der verbliebenen Restschicht 9 aus Mineral.
Die mit Ultraschall arbeitende Einrichtung 14 gibt ein Ultraschallsignal
ab, das von der das Hangende bildenden verbliebenen Restschicht 9 reflektiert wird. Die Laufzeit des Ultras«, ,lallsignals
ist proportional zu der vom Signal durchlaufenden Strecke. Die Einrichtung 14 gibt darüber hinaus ein elektrisches
Signal ab, das proportional der Laufzeit und infolgedessen proportional dem Abstand der Restschicht 9 über der Gewinnungsmaschine
1 ist, d^h. proportional der Höhe des Hangende^.
Es versteht sich, daß die vom Sensor 16 und der mit Ultraschall arbeitenden Einrichtung 14 abgegebenen Signale einen "historischen"
Zustand beschreiben, d.h., sie sind repräsentativ für den Zustand der Restschicht 9, wie er nach dem vorangegangenen
Durchgang der Gewinnungsmaschine 1 mit der Schrämwalze Io entstanden
ist, während das Signal aus dem Meßwertumformer 2o den momentanen Zustand wiedergibt, d.h. es ist repräsentativ für
den gegenwärtigen bzw. momentanen Schrämzustand der Gewinnungsmaschine 1.
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Die drei von dem Sensor 16, der mit Ultraschall arbeitenden Einrichtung 14 und dem Meßwertumformer 2o abgegebenen Signale
liefern genügend Information zum Steuern der Gewinnungsmaschine
Während des Betriebes wird durch Analyse und Vergleich der Signale aus den beiden Zuständen, d.h. des historischen und
des gegenwärtigen Zustande, in einem Analysiergerät 3o die erforderliche Information zum Steuern der Gewinnungsmaschine
erzeugt.
Wenn z.B. die Dicke der verbliebenen Restschicht 9 aufgrund des vorangehenden Durchganges,d.h. im historischen Zustand,
als zu klein festgestellt wird, dann wird die Schrämwalze durch Schwenken des Arms 12 weiter von der Gesteinsgrenze entfernt.
Die gewünschte Stellung wird aus dem Signal des Meßwertumformers 2o bestimmt. Andererseits kann di~ gemessene
Dicke der Restschicht nach dem vorangehenden Durchgang zu groß sein und in diesem Fall wird die Schrämwalze dichter an
die Gesteinsgrenze herangebracht. Die Größe dei gewünschten Schwenkbewegung wird wiederum unter Verwendung des elektrischen
Signals aus dem Meßwertumformer 2o bestimmt.
Das Analysiergerät kann logische Schaltkreise in Form eines Computers oder eines Mikroprozessors aufweisen.
Aus obigem ergibt sich, daß die Gewinnungsmaschine einer gewünschten
Richtung im Hinblick auf die Grenze des Flözes folgt.
Weil die Vorrichtung zum Durchführen der Messungen im Abstand vom Hangenden angeordnet ist, kann sie bei anderen AusfUhrungsformen
auch auf verschiedenen Bauteilen der Gewinnungsmaschine angebracht sein.
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Die Erfindung, insbesondere das Verfahren kann auch bei anderen Gewinnungsmaschinen, als der dargestellten, angewendet
werden, wobei dann die Vorrichtung in geeigneter Weise auf derartige Gewinnungsmaschinen angebracht wird.
Die erhaltenen Signale können auch an einen Computer außerhalb der Grube weitergeleitet werden, um dort anstelle oder
zusätzlich zur Analyse wiedergegeben und aufgezeichnet zu werden.
Ferner kann das Anatysiergerät eine elektrische Schaltung zum
Erfassen und Kompensieren von Störsignalen aufweisen, die zum Beispiel auftreten können, wenn die Gewinnungsmaschine
eine Aushöhlung des Hangenden passiert. Der Detektor zum Erfassen natürlicher Strahlung kann auch an einem Bauteil angebracht
sein, das an die Maschine angeschlossen ist.
Aus obigem ergibt sich, daß die Erfindung die Steuerung einer Gewinnungsmaschine verbessert.
- Patentansprüche -
— 9 —
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Le
.Ale r s e
ite
Claims (9)
1. Verfahren zum Steuern eines Schneidwerkzeugs einer P.erp,-bau-Gewinnungsmaschine
relativ zu einer Gesteinsgrenze eines Flözes, dessen Mineral durch mehrfaches Hin- und
Herfahren der Gewinnungsmaschine längs eines Strebstoßes hereingewonnen wird, dadurch gekennzeichnet , daß die Intensität der vom Gestein
emittierten und durch eine restliche, an der Gesteinsgrenze verbliebene Schicht von Mineral hindurchtretenden
natürlichen Strahlung erfaßt wird, daß aus der Intensität der Strahlung die Strahlungsabsorption durch die verbliebene
Schicht und damit die Dicke der Schicht bestimmt wird, und daß die Gewinnungsmaschine so gesteuert wird,
daß die Dicke der Schicht in einem vorbestimmten Bereich bleibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß die Dicke der nach dem vorangehenden
Durchgang der Gewinnungsmaschine verbliebenen Restschicht
bestimmt wird und daß die Dicke der nach dem momentanen Durchgang der Gewinnungsmaschine verbliebenen Restschicht
aus einer Messung der Höhe der beim vorangehenden Durchgang gebildeten Restschicht im Verhältnis zur Höhe der
beim momentanen Durchgang gebildeten Restschicht abgeleitet wird.
- Io -
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ORIGINAL INSPECTED
PATENTANWALT BODE · POSTFACH 6140 · D -4030 RATINGEN 6 - HOSEL · TELEFON 02102-60001 · TELEX 8585166
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3. Verfahren nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet
, daß die Höhe der beim vorangehenden Durchgang gebildeten Restschicht akustisch bestimmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet,
daß zur akustischen Bestimmung ein Ultraschallsignal in Richtung auf die Restschicht gesendet
wird.
5. Vorrichtung zum Steuern einer Gewinnungsmaschine mit einem Sensor zum Erfassen natürlicher Strahlung in einem Mineralflöz,
wobei die Maschine beim momentanen Durchgang einer gewünschten Richtung im Hinblick ajf die Flözgrenze folgt,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor (16) zum Erfassen natürlicher Strahlung fest an
der Gewinnungsmaschine (1) angebracht ist und ein Signal abgibt, das die Dicke einer an der Gesteinsgrenze na<~h
dem vorangehenden Durchgang der Maschine (1) verbliebene Restschicht (9) des Flözes anzeigt, und daß an der
,Maschine (1) eine Einrichtung (14,2o) zum Vergleichen der
Abstände der Schicht einerseits nach dem vorangehenden und andererseits beim momentanen Durchgang der Maschine
sowie zur Abgabe eines die verglichenen Abstän;. anzeigenden
Signals angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine akustisch arbeitende Einrichtung (14)
zum Erfassen der beim vorangehenden Durchgang gebildeten Restschicht (9).
- 11 -
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PATENTANWALT BODE · POSTFACH 6140 · D -4030 RATINGEN 6 - HOSEL · TELEFON 02102-60001 ■ TELEX 8585166
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7. Vorrichtung nach Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet , daß die akustisch arbeitende Einrichtung
(14) zur Abgabe eines Ultraschallsignals auf die beim vorangehenden Durchgang gebildete Restschicht (9) aus
Mineral eingerichtet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5- 7,dadurch
gekennzeichnet , daß ein Meßwertumformer (2o)
zum Erfassen der Höhe der beim momentanen Durchgang gebildeten Restschicht (9) vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet
, daß das Schneidwerkzeug an einem schwenkbaren Arm (12) angebracht ist und daß der Meßwertumiormer
(2o) die Schwenkstellung des Arms (12) erfaßt.
VII/st
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