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Steuerung des Druckwassers innenbedüster Schneidwalzen
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Die Erfindung betrifft eine Bedüsungseinrichtung für innenbedüste
Schneidwalzen, insbesondere für Bergbau-Gewinnungs- und Vortriebsmaschinen, mit
über den Walzenumfang verteilt angeordneten Sprühdüsen und einer Steuer- und Verteilervorrichtung,
mit der jeweils nur die im Bereich des schneidenden Walzensektors befindlichen Sprühdüsen
mit Druckwasser beaufschlagbar sind.
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Beim Schneiden der Ortsbrust mit Teilschnittmaschinen kommt es neben
einer starken Staubentwicklung häufig zur Funkenbildung im Bereich der Schneidmeißel.
Diese Funkenbildung ist auf die hohen Temperaturen zurückzuführen, die beim Schneiden
von Nebengestein durch die Schneidmeißel auftreten. Eine solche Funkenbildung bringt
die Gefahr einer Explosion des aus dem Flöz austretenden Grubengases (CH4) mit sich
und muß daher unter allen Umständen vermieden werden.
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Es ist bekannt, die Schneidmeißel mit Wasser oder mit luftversprühtem
Wasser zu kühlen. Um eine Ausnutzung dieses Kühlmediums
zu gewährleisten,
sollen die Düsen für dieses Kühlmedium möglichst nahe den Meißeln, d. h. also am
Schrämwerkzeug bzw. am Schrämkopf selbst angeordnet sein. Dadurch sind die Düsen
bei der Schrämarbeit der Gefahr einer Verschmutzung und Verstopfung ausgesetzt.
Dieser Gefahr kann nur entgegengewirkt werden, wenn das Kühlmedium unter hohem Druck
den Düsen zugeführt wird. Der hohe Zuführdruck bedingt nun wieder einen großen Wasserverbrauch.
Die großen anfallenden Wassermengen führen zu Schwierigkeiten im Bereich der Ortsbrust.
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Da die Meißel eines Schrämkopfes nur während eines Teils einer Umdrehung
des Schrämkopfes mit dem zu schrämenden Gestein in Eingriff stehen, ist daher bereits
vorgeschlagen worden, die Zufuhr des Kühlmediums zu den Düsen so zu steuern, daß
die Zufuhr zu den Meißeln während des Zeitraum, in dem sie nicht im Eingriff mit
dem zu schrämenden Gestein stehen, unterbrochen ist.
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Durch die DE-OS 28 10 982 ist eine Steuer- und Verteilervorrichtung
bekannt, bei der das Steuerglied aus einem die Walzenachse umschließenden Steuerring
besteht, der in einem gegenüber der rotierenden Schrämwalze feststehenden, den Druckwasseranschluß
aufweisenden Lagerring angeordnet ist. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß
der Steuerring zusammen mit dem Lagerring gegenüber der Walzenachse verdrehbar und
in der jeweiligen Drehstellung feststellbar ist. Dies ermöglicht es, den bedüsten
Walzensektor bei zugleich günstiger Lage des äußeren Wasseranschlusses auch im Betrieb
ohne zeitaufwendige Montage- und Umbauarbeiten einzustellen.
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In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß derartige Steuerringe nicht
geeignet sind, eine Dichtung gegen hohe Drücke zu ermöglichen.
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Durch die europäische Patentanmeldung 00 10 554 ist weiter eine Vorrichtung
bekannt, bei der die Meißel axial verschiebbar in Meißelhaltern gelagert und in
Richtung des Schnittdrucks federnd abgestützt sind. Durch die Verschiebung der Meißel
unter der
Wirkung des Schnittdruckes wird ein Ventil, welches der
dem betreffenden Meißel zugeordneten Düse vorgeschaltet ist, geöffnet, so daß während
der Belastung durch den Schnittdruck das Wasser aus der betreffenden Düse austritt.
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Eine derartige Vorrichtung ist deshalb nachteilig, weil sich die Steuervorrichtung
relativ ungeschützt in unmittelbarer Nähe des Schneidbereichs befindet. Im rauhen
Untertagebetrieb werden solche Steuereinrichtungen häufig beschädigt. Aufgrund ihrer
ungeschützten Lage werden sie außerdem oft durch Verschmutzung außer Funktion gesetzt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bedüsungseinrichtung der eingangs
genannten Art zu schaffen, die die vorgenannten Nachteile beseitigt und es gestattet,
die im Eingriff befindlichen Schneidmeißel zuverläßig und gleichmäßig mit Sprühwasser
zu versorgen.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß innerhalb der Schrämwalze Ventileinheiten
vorgesehen sind, die durch einen Steuerring, welcher exzentrisch zu der Schrämwalzenachse
gelagert ist, angesteuert werden.
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Diese Ventileinheiten, die sich im Inneren eines Ventilringes befinden
oder sich in einer bevorzugten Ausführungsform aus einzelnen leicht auswechselbaren
Ventilsegmenten zusammensetzen, sind z. B. Kugelventile, die über Stößel gesteuert
werden. Die Stößel weisen einen Bund auf und werden durch Federn auf einen Steuerring
gedrückt. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Steuereinrichtung tritt zwischen
dem Steuerring und den Ventilstößeln keine Relativbewegung auf, wodurch diese Steuerung
im wesentlichen verschleißfrei arbeitet. Um die Drehbewegung der Schrämwalze verschleißfrei
zur radialen Ansteuerung des Ventilstößels zu benutzen, ist auf der feststehenden
Schrämwalzenachse ein Lagerring vorgesehen, der eine außermittige Bohrung aufweist.
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Dieser Lagerring ist mittels einer Paßfeder auf der Schrämwalzenachse
befestigt und trägt ein Wälzlager. Die Reibung dieser Exzentersteuerung wird dadurch
auf die verhältnismäßig geringe Lagerreibung des Wälzlagers beschränkt.
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Das Druckwasser wird durch die hohle Schrämwalzenachse herangeführt
und strömt in einen Verteilerdeckel. Dieser Verteilerdeckel weist mindestens einen
radikalen Stichkanal und einen ringförmigen Verteilerkanal auf, von dem weitere
radiale Bohrungen zu den einzelnen Ventileinheiten führen. Von den Ventileinheiten
gehen Bohrungen aus, die zu den Wasserkammersegmenten führen. Die Bohrungen zwischen
diesen Kammersegmenten und den einzelnen Sprühdüsen sind durch federbelastete Rückschlagventile
gesichert, wie dies an sich bekannt ist. Diese Rückschlagventile verhindern, daß
bei der Unterbrechung der Druckwasserzuführung aus den entsprechenden Sprühdüsen
unter der Fliehkraftwirkung noch eine Restwassermenge austritt, was dazu führen
kann, daß bei erneuter Druckbeaufschlagung die Sprühdüsen erst mit einer Verzögerung
ansprechen.
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In den Zeichnungen it <~n bevorzugtes AesführungsbeipiGlZd#t Erfindung
dargestellt.
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Es zeigen Figur 1 eine Teilschnittmaschine in Seitenansicht Figur
2 den Schneidkopf einer Teilschnittmaschine in Draufsicht Figur 3 die erfindungsgemäße
Bedüsungseinrichtung nach Schnitt I-I der Figur 2 Figur 4 die erfindungsgemäße Bedüsungseinrichtung
nach Schnitt II-II der Figur 3 Der Schneidarm 1 einer Abbau- und Vortriebsmaschine
2 trägt an seinem freien Ende den insgesamt mit 3 bezeichneten Schneidkopf.
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Der Schneidkopf besteht aus zwei mit Schrämwerkzeugen bestückten zylindrischen
Schneidwalzen 4, die um eine gemeinsame, senkrecht zur Längsachse des Schneidarms
1 verlaufende Achse umlaufen. Die Schneidwalzen liegen beiderseits des Kopfseitigen
Endes des verhältnismäßig schmal bauenden Schneidarms 1.
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Der Antrieb der beiden Schneidachsen erfolgt über einen gemeinsamen
Elektromotor 5, sowie über jeweils ein in der betreffenden Schneidachse liegendes
Planetengetriebe 6.
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Die Schneidwalzen weisen auf ihrem Walzenmantel eine Vielzahl von
(nicht dargestellten) Schneidmeißel auf, die, wie bekannt, in Meißelhaltern gehalten
sind. Außerdem sind über dem Umfang der Schneidwalzen 4 verteilt (nicht dargestellte)
Sprühdüsen angeordnet, die im Schneidbereich der Schrämmeißel Druckwasser zur Kühlung
der Schrämmeißel und zur Staubbekämpfung aussprühen, wie dies an sich bekannt ist.
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Das benötigte Druckwasser wird über eine Bohrung 7 in der feststehenden
Schrämwalzenachse 8 zu einem Verteilerdeckel 9 geleitet. Dieser Verteilerdeckel
9 ist von außen lösbar oder unlösbar am Schrämwalzengehäuse 10 befestigt und weist
neben der zentralen Kammer 11 mindestens eine radiale Bohrung 12 auf, die über Kanäle
13, 14 in einen ringförmigen, als Nut ausgebildeten
Verteilerkanal
15 münden. Von diesem Verteilerkanal 15 gehen radiale Bohrungen 16 aus, die über
Kanäle 17 mit dem Ventilraum 18, der Ventileinheiten 19 in Verbindung stehen.
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Diese Ventileinheiten 19, vorzugsweise Kugelventile, sind ringförmig
innerhalb der Schrämwalze angeordnet und weisen eine Steuerkugel 20 auf, die über
eine Feder 21 auf den Ventilsitz 22 gedrückt wird, und somit den Zugang zum Kanal
23 sperren. Dieser Kanal 23 mündet in Kammersegmente 24, die ständig mit Wasser
gefüllt sind. Von den einzelnen Kammersegmenten 24 gehen Bohrungen zu den Sprühdüsen.
Diese Bohrungen sind durch Rückschlagventile gesichert, um zu verhindern, daß Wasser
aus den Kammersegmenten aufgrund der Fliehkraft unkontrolliert austritt.
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Die nahezu reibungsfrei arbeitende Exzentersteuerung der Bedüsungseinrichtung
besteht aus einem Lagerring 25, der mittels Paßfeder 26 auf der feststehenden Schrämwalzenachse
8 arretiert ist. Der Lagerring 25 weist eine außermittige Bohrung 27 auf, wodurch
sich eine Exzentrizität (2e) dieses Lagerringes 25 im Bezug auf die Schrämwalzenachse
8 ergibt. Auf dem Lagerring 25 ist ein Wälzlager 28 angeordnet, das seinerseits
den Steuerring 29 trägt. Die Ventilstößel 30 weisen einen Bund 31 auf und werden
durch Federn 32 auf den Steuerring 29 gedrückt. Eine derartige Ausgestaltung verhindert
eine Relativbewegung zwischen den Ventilstößeln 30 und dem Steuerring 29. Als Reibung
tritt lediglich die verhältnismäßig geringe Lagerreibung des Wälzlagers auf.
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Im Betrieb arbeitet die erfindungsgemäße Bedüsungseinrichtung folgendermaßen:
Die vom E-Motor 5 über Planetengetriebe 6 angetriebenen Schneidwalzen 4 drehen um
die feststehenden Schrämwalzenachsen 8. Durch die hohle Schrämwalzenachse 8 gelangt
Druckwasser über die Kammer 11, die Kanäle 12, 13, 14 zum ringförmigen Verteilerkanal
15. Von diesem Verteilerkanal 15 strömt das Druckwasser
über die
Bohrungen 16, 17 in den Ventilraum 18. Wird nun die Ventilkugel 20 vom Ventil stößel
30 gegen den Druck der Feder 21 von Ventilsitz 22 gehoben, strömt das Druckwasser
über die Bohrung 23 in das Kammersegment 24. Das Druckwasser öffnet die Federrückschlagventile
der Bohrungen, so daß die Sprühdüsen in Funktion treten.
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Bei der weiteren Drehung der Schneidwalze 4 wird der Ventilstößel
30 wieder abgesenkt, so daß die Feder 21, die Ventilkugel 20 auf den Ventilsitz
22 drückt und den Zugang zu den Kammersegmenten 24 sperrt. Die Rückschlagventile
in den Bohrungen schließen. Die angeschlossenen Sprühdüsen sind außer Betrieb.
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Die ringförmig angeordneten Ventileinheiten 19 werden aufgrund der
Walzendrehung nacheinander in der vorbeschriebenen Weise angesteuert. Da der Übergang
fließend erfolgt, sind stets einige Ventileinheiten 19 geöffnet, so daß die im Einsatz
befindlichen Schneidmeißel ausreichend mit Sprühwasser versorgt werden.
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Eine weitere nicht dargestellte Ausführungsform sieht anstelle der
Ventileinheiten Steuerkolben vor. Diese radial angeordneten Kolben werden durch
einen Exzenter gezielt längsverschoben und öffnen bzw. sperren dadurch den Druckwasserkanal.
Das Druckwasser sollte diesem Steuerkolben bevorzugt über eine stirnseitig angeordnete
Bohrung zugeführt werden, wodurch die Rückstellung gegen den Exzenter gewährleistet
ist. Die Steuerkolben können in einem ringförmigen Anbauteil angeordnet oder als
austauschbare Steuerkolbensegmente ausgebildet sein.
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L e e r s e i t e