DE3042749C2

DE3042749C2 - Verfahren zur Steuerung von Schildausbau

Info

Publication number: DE3042749C2
Application number: DE3042749A
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr. 4300 Essen Irresberger
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1980-11-13
Filing date: 1980-11-13
Publication date: 1983-06-01
Also published as: FR2493914B1; GB2087464A; DE3042749A1; FR2493914A1; GB2087464B; US4433945A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Krafteinleitung des Schildausbaus in das Gebirge untertägiger Abbaubetriebe, wobei der Druck in den Stempeln entsprechend der Schildhöhe, Überlastungen der Ausbaukonstruktion vermeidend durch Steuerventile eingestellt wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine Steuereinrichtung für den unter Tage eingesetzten, aus Hangendkappe, Bruchschild, Lenker und Kufe sowie mit einem hydraulischen Arbeitsmedium beaufschlagten Stempel und gegebenenfalls weiteren Schubkolbeneinheiten bestehenden Schildausbau zur Durchführung des

Verfahrens,

Bei dem insbesondere im Steinkohlenbergbau eingesetzten Schildausbau sind Hangendkappe und Kufe durch gelenkig befestigte Stempel direkt miteinander verbunden und übertragen die Stempelkraft ins Hangende bzw. ins Liegende. Da die Mächtigkeitsverhältnisse der Steinkohlenflöze sich oft in kurzen Abständen teilweise erheblich ändern können und der Schildausbau daher einen großen Höhenverstellhereich aufweisen muß, werden die Stempel meist zur Bankrechten geneigt angeordnet Sie übertragen deshalb in der geneigten Stellung nur die bankxechte Komponente ihrer Stützkraft ins Hangende, so daß sie zur Aufbringung der benötigten Kräfte entsprechend groß ausgelegt werden müssen. Die Schräglage der Stempel ändert sich mit der Schildhöhe. Bei großer Höhe stehen die Stempel steiler als bei geringer Höhe. Entsprechend ist auch die bankrechte Komponente der Stützkraft bei großer Schildhöhe größer als bei !kleiner Schildhöhe, weshalb die Bauteile Hangendkappe, Kufe und Bruchschild entsprechend stark ausgebildet sein müssen, um die bei großer Schildhöhe höhere mechanische Beanspruchung aufnehmen zu können. Eine derartige Überdimensionierung erfordert nicht nur höhere Herstellkosten, sondern wirkt sich auch beim Transport, beim Herrichten und bei der Wartung nachteilig aus. Außerdem ist nachteilig, daß die in das Gebirge eingebrachten Kräfte je nach Schildhöhe unterschiedlich sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gleichmäßige Krafteinleitung des Ausbaus ins Gebirge unabhängig von der jeweiligen ausgefahrenen Schildhöhe zu gewährleisten.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Krafteinleitung durch Einstellen des Öffnungsdruckes eines Druckbegrenzungsventils in Abhängigkeit von der Neigung oder der ausgefahrenen Länge des Stempels gesteuert wird.

Bei einem derartigen Verfahren können die einzelnen Bauteile des Schildausbaus ausschließlich auf die bankrechte Kraft der Stempel ausgelegt werden. Überdimensionierungen der Bauteile im Hinblick auf die Beanspruchung bei größter Verstellhöhe sind nicht mehr erforderlich. Vielmehr wird durch die Angldchung des Einstelldruckes des Druckbegrenzungsventils abhängig von der Neigung des Stempels eine von der Verstellhöhe unabhängige Krafteinleitung ins Gebirge erreicht

Gemäß einer Ausbildung der Erfindung wird die Neigung des Stempels gemessen, der Meßwert in einen entsprechenden Steuerbefehl zum Steuern des Öffntmgsdruckes des Druckbegrenzungsventils umgewandelt wird. Bei größerem Winkel zwischen Kappe und Kufe wird der öffnungsdruck entsprechend verringert, bei kleinerem Winkel entsprechend erhöht Dabei ist es möglich, den Öffnungsdruck jeweils kontinuierlich entsprechend der Neigung des Stempels einzustellen oder aber in einzelnen Stufen, wobei der Abstand zwischen den einzelnen Schaltstufen den jevreiligen Bedingungen entsprechend eingestellt werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausbildung werden die Neigung des Stempels und der Druck des Suempels gemessen, die Meßwerte mit den Sollwerten verglichen und in Steuerbefehle für die Ventilsteuerung zum Druckentlasten des Stempels umgewandelt.

Da der Neigungswinkel sich im gewissen Verhältnis zur Länge des Stempels einstellt, kann auch die Länge des Stempels als Regelgröße für die Einstellung des

Druekbegrenzungsventils gewählt werden, unabhängig davon, ob die ausgefahrene Länge des Stempels oder der Neigungswinkel a„ Regelgröße gilt, ist beim Setzen der Stempel bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wegen des winkelabhängigen öffnungsdrukkes der Druckbegrenzungsventile bei geringer Schildhöhe ein höherer Setzdruck erforderlich als bei großer Schildhöhe, Bei Ausnutzung dieses Sachverhaltes kann die Steuerung weiter dadurch optimiert werden, daß bei Erreichen des eingestellten Öffnungsdruckes des Druckbegrenzungsventils der Setzvorgang des Stempels selbsttätig beendet wird. Durch die entsprechende Ausbildung der Steuerung selbst kann so bei Anwendung dieses Verfahrens der Setzvorgang jeweils im Optimum automatisch abgeschlossen werden.

Zur Durchführung des Verfahrens dient eine Steuereinrichtung, bei der dem Stempel ein Druckbegrenzungsventil zugeordnet ist, das über einen am Stempel angebrachten Neigungsmesser und einem Meßwertumformer, der den jeweiligen Meßwert des Neigungsmessers in ein entspi-echendes Steuersignal für das Druckbegrenzungsventil umwandelt, steuerbar ist. Ober den Neigungsmesser wird der Winkel zwischen Kappe und Kufe laufend abgegriffen und über einen entsprechenden Steuerbefehl der öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils kontinuierlich den jeweiligen Erfordernissen entsprechend eingestellt Mit einer derartigen Einrichtung ist es somit möglich, ohne einen wesentlichen Meß- und Regelaufwand eine gleichmäßige Krafteinleitung des Ausbaus ins Gebirge unabhängig von der jeweiligen ausgefahrenen Schildhöhe zu erreichen.

Nach einer zweckmäßigen Ausbildung dient als Meßwertumformer ein ReCWner. -I>ieser Rechner übernimmt den vom Neigungsmesser gemessenen Wert des Winkels zwischen Hangendkappe jnd Kufe und wandelt diesen in einen Steuerbefehl zur Einstellung des Öffnungsdruckes des Überdruckventils um. Dabei kann über den Rechner nach einer weiteren Ausbildung von der vorgegebenen linearen Ausbaukennlinie abgegangen werden, wenn dies erforderlich ist, in dem der Rechner auf eine bestimmte Ausbaukennlinie programmiert ist. Damit lassen sich geneigte bzw. gekrümmte Ausbaukennlinien verwirklichen, wenn dies aufgrund der örtlichen Gegebenheiten notwendig ist.

Zweckmäßig ist es gemäß der Erfindung, wenn das Ventil zur Druckbegrenzung ein elektromagnetisch

ί gesteuertes Sperrventil ist, dessen öffnen und Schließen über den Stempeldruck und die Neigung als Regelgrößen gesteuert werden. Dabei wird der Druck im Stempel durch Druckgeber gemessen und mit dem Sollwert verglichen, Liegt der gemessene Wert

κι beispielsweise über dem vom Rechner vorgegeber, ?n Wert, so wird das Ventil elektromagnetisch so lange geöffnet, bis der Sollwert erreicht ist

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere durch einen einfachen und nur begrenzten meß- und regeltechnisehen Aufwand aus, wobei der technische Fortschritt insbe'iondere darin zu sehen ist, daß durch die Vergleichmäßigung der Krafteinleitung des Ausbaus in das Gebirge unabhängig von der jeweiligen Schildhöhe eine wesentlich einfachere und kosteneinsparende Ausführung der Bauteile des Schildausbaus möglich ist Dadurch, daß sich eine Überdimensionierung der einzelnen Bauteile erübrigt wird eine Verringerung des Verschleißes der übrigen Bauteile und insbesondere der Steuereinrichtung erreicht

Die dafür benötigten Meß- und Regeleinrichtungen, die zur Steuereinrichtung zählen, zeichnen sich durch einen einfachen Aufbau aus. Sie können auch im Nachhinein in derartige* Schildausbau integriert werden, um so zumindest zu einer geringeren Beanspruchung der einzelnen Bauteile des Schildausbaus und der Steuereinrichtung beizutragen. Vorteilhaft ist es dabei, daß entweder die Neigung des Stempels über einen Neigungsmesser abgegriffen oder aber die ausgefahrene Länge des Stempels als Regelgröße gewählt werden kann. Insbesondere bei geringmächtigen Flözen wird es vorteilhaft sein, die ausgefahrene Länge des Stempels als Regelgröße zu verwenden, um den sowieso beengten Arbeitsraum durch einen Neigungsmesser nicht noch weiter einzuengen. Auf eine zeichnerische Darstellung der für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigten Teile kann verzichtet werden, da es sich um handelsübliche und allgemein bekannte Teile handelt

Claims

Patentansprüche;

1_T Verfahren zur Steuerung der Krafteinleitung des Schildausbaus in das Gebirge untertägiger Abbaubetriebe, wobei der Druck in den Stempeln des Schildausbaus entsprechend der Schildhöhe, Oberlastungen der Ausbaukonstruktion vermeidend durch Sicherheitsventile eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinleitung durch Einstellen des Öffnungsdruckes eines Druckbegrenzungsventils, in Abhängigkeit von der Neigung oder der ausgefahrenen Länge des Stempels gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- is zeichnet, daß die Neigung des Stempels gemessen, der Meßwert in einen entsprechenden Steuerbefehl zum Steuern des Öffnungsdruckes des Druckbegrenzungsventils umgewandelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung des Stempels und der Druck des Stempeis gemessen werden, die Meßwerte mit den Sollwerten verglichen und in Steuerbefehle für die Ventilsteuerung zum Druckentlasten des Stempels umgewandelt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Setzen nach Erreichen des eingestellten Öffnungsdruckes des Druckbegrenzungsventils der Setzvorgang des Stempels selbsttätig beendet wird.
5. Steuereinrichtung für den unter Tage eingesetzten, aus Hangendkappe, Bruchschild, Lenker und Kufe sowie mit einem hydraulischen Arbeitsmedium beaufschlagten Stempel und gegebenenfalls wetteren Schubkolbeneinheiten bestehenden Schildaus- bau zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der nachfolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stempel ein Druckbegrenzungsventil zugeordnet ist, das über einen am Stempel angebrachten Neigungs- *o messer und einen Meßwertumformer, der den jeweiligen Meßwert des Neigungsmessers in ein entsprechendes Steuersignal für das Druckbegrenzungsventil umwandelt, steuerbar ist
6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßwertumformer ein Rechner dient
7. Steuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß der Rechner auf eine bestimm·

te Ausbaukennlinie programmiert ist so
8. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil ein elektromagnetisch gesteuertes Sperrventil ist