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Titel: Verfahren und Einrichtung zum Niederschlagen
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von Staub bei Teilschnittmaschinen Die Erfindung betrifft ein Verfahren
und eine Einrichtung zum Niederschlagen von Staub bei Teilschnittmaschinen unter
Verwendung einer am schwenkbaren Schneidarm der Teilschnittmaschine in Nähe des
angetriebenen Schneidkopf es angeordneten, den Staub im Schneidbereich bindenden
Spritzvorrichtung.
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Teilschnittmaschinen werden bekanntlich im Bergbau und in der Bauindustrie
zu Abbau- oder Vortriebszwecken u.dgl.
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eingesetzt. Sie weisen einen höhen- und seitenverschwenkbaren Schneidarm
mit einem angetriebenen Schneidkopf auf.
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Bei bekannten und in der Praxis bewährten Teilschnittmaschinen besteht
der Schneidkopf aus zwei Schneidwalzen, die um eine gemeinsame, senkrecht zur Schneidarmachse
gerichtete Drehachse umlaufen.
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Es ist bekannt, Teilschnittmaschinen mit Einrichtungen zum Niederschlagen
des sich in der Schneidzone des Schneidkopfes bildenden Staubs auszurüsten. Dabei
werden im allgemeinen Wasserbedüsungsvorrichtungen vorgesehen, deren Wasserdüsen
entweder am Schneidkopf selbst oder aber bei Außenbedüsung am Schneidarm so angeordnet
sind, daß sie das Wasser gegen die Schneidwalze ausspritzen (DE-OS 31 33 956, EU-OS
00 10 536).
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Um den Wasserbedarf herabzusetzen, der bei den herkömmlichen Bedüsungseinrichtungen
außerordentlich groß ist und zu einer starken Verschlammung der Strecke od.dgl.
führen kann, ist es auch schon bekannt, das Wasser in Luft zu versprühen oder zu
zerstäuben und dieses Luft-Wassergemisch in den Arbeitsbereich des Schneidkopfes
zu spritzen (DE-GM 79 27 940, DE-OS 28 16 797). Ferner hat man in der Vergangenheit
Versuche angestellt, die Wirksamkeit der nassen Staubbekämpfung durch Verwendung
von Wasserdampf oder von Wasser, dem ein Netzmittel zugesetzt ist, zu verbessern.
Auch ist im Stand der Technik die Staubbekämpfung mittels Schaum erprobt worden,
ohne daß diesen Bemühungen aber bisher für die Praxis ein Erfolg beschieden war
(Zeitschrift "Glückauf", 1974, Seiten 865 bis 878; Silikosebericht Nordrhein-Westfalen
"Ergebnisse von Untersuchungen auf dem Gebiet der Staub- und Silikosebekämpfung
im Steinkohlenbergbau", Band 10, Verlag Glückauf GmbH, Essen, 1975, Seiten 15 bis
20).
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein wirtschaftliches Verfahren zu schaffen,
mit dem sich die nasse Staubbekämpfung bei Teilschnittmaschinen, insbesondere solchen,
deren Schneidkopf aus zwei Schneidwalzen besteht, die um eine quer zur Schneidarmachse
verlaufende Achse drehbar sind, bei vergleichsweise geringem Wasserbedarf außerordentlich
wirksam durchführen läßt. Ferner ist die Erfindung auf eine in dieser Hinsicht zweckdienliche
Ausgestaltung einer Einrichtung zum Niederschlagen von Staub gerichtet.
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Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als
Spritzvorrichtung mindestens eine Schaumkanone verwendet wird, mit der der Schaum
aus dem ihr zugeführten Wasser-Schaummittel-Gemisch erzeugt und unmittelbar in den
Schneidbereich des Schneidkopfes gespritzt wird.
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Bei dieser Verfahrensweise wird also zur Staubniederschlagung ein
Schaum verwendet, der mit Hilfe mindestens einer
Schaumkanone im
unmittelbaren Arbeitsbereich des Schneidkopfes erzeugt und so zum Schneidkopf hin
ausgespritzt wird, daß er den sich in der Schneidzone bildenden Staub überdeckt
und dabei mit Schaum bindet und niederschlägt. Es hat sich gezeigt, daß mit dieser
Verfahrensweise eine höchstwirksame Staubbekämpfung bei außerordentlich geringem
Wasserbedarf erreichbar ist, wobei auch mit einem verhältnismäßig geringen Anteil
an Schaummittel gearbeitet werden kann. Der in der Schaumkanone erzeugte Schaum
kann verhältnismäßig instabil sein; er fällt dort, wo er mit dem Staub in Berührung
kommt, rasch zusammen. Infolgedessen kann es am Betriebsort auch nicht zu größeren
Schaumansammlungen kommen.
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Es besteht die Möglichkeit durch Zugabe von Additiven die Stabilität
des Schaumes bzw. seine Zerfallzeit einzustellen.
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Der Schaum sollte mit Hilfe der Schaumkanone so ausgespritzt werden,
daß er die Zone, in der die Meißel des Schneidkopfes in Kontakt mit dem zu schneidenden
Gestein stehen, überdeckt. Vorteilhaft für die wirksame Staubbekämpfung ist auch,
wenn der Schaumstrahl etwa in Drehrichtung der Schneidwalze gerichtet ist. Vorzugsweise
wird der Ausspritzwinkel des Schaumstrahls der sich ändernden Winkelposition des
höhenverschwenkbaren Schneidarmes, ggf.
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auch der sich bei der Seitenverschwenkung des Schneidarmes ändernden
Winkelposition angepaßt, derart, daß der Schaumstrahl unabhängig von der jeweiligen
Schwenkposition des Schneidarmes stets in die Schneidzone, d.h. dorthin gerichtet
ist, wo der Schaum seine größe Wirksamkeit entfaltet. Die Anpassung des Ausspritzwinkels
des Schaumstrahls bzw. der Schwenklage der Schaumkanone an die Schwenkbewegungen
des Schneidarmes kann vom Fahrer stand her fernbetätigt durchgeführt werden. Vorzugsweise
erfolgt diese Anpassung aber vollautomatisch, zweckmäßig in Abhängigkeit von dem
Ein- und Aug schub der den Schneidarm verschwenkenden Schwenkzylinder.
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Das erfindungsgemäße Verfahren findet mit besonderem Vorteil bei einer
Teilschnittmaschine Verwendung, deren Schneidkopf zwei um eine quer zur Schneidarmachse
verlaufende Achse drehbare Schneidwalzen aufweist. Hierbei wird jeder Schneidwalze
mindestens eine Schaumkanone, vorzugsweise zwei Schaumkanonen zugeordnet, derart,
daß der Schaumstrahl der Schaumkanonen in Drehrichtung der Schneidwalzen angenähert
tangential zu diesen oder über diese hinweg in die Schneidzone gerichtet ist.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Spritzvorrichtung
bevorzugt eine Schaumkanone verwendet, die erfindungsgemäß ein Gehäuse mit einer
sich zum Ausspritzende hin konisch erweiternden Innenöffnung aufweist, in der zur
Schaumerzeugung ein Sieb angeordnet ist, wobei in Spritzrichtung vor dem Sieb eine
Spritzdüse sowie Luftansaugöffnungen vorgesehen sind. Das aus der Spritzdüse austretende,
hier noch ungeschäumte Wasser-Schaummittel-Gemisch wird unmittelbar auf das Sieb
ausgespritzt und an diesem mit Hilfe der angesaugten Luft zur Aufschäumung gebracht.
Der sich bildenden Schaum tritt hinter dem Sieb aus der Gehäuseöffnung der Schaumkanone
in einem kräftigen Schaumstrahl aus. Vorzugsweise ist die Spritzdüse in ihrem Axialabstand
zu dem Sieb einstellbar, um eine optimale Schaumbildung an dem Sieb zu erreichen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Spritzdüse
in einem Düsenhalter gehalten, der über Stege mit dem eingangsseitigen Ende des
rohrförmigen Gehäuses verbunden ist, wobei zwischen den Stegen die genannten Luftansaugöffnungen
vorgesehen sind. Zweckmäßig ist die Spritzdüse axial verschraubbar, also axial einstellbar
und auswechselbar in dem Düsenhalter gehalten. Letzterer weist vorteilhafterweise
eine Anschlußarmatur für den Anschluß einer Leitung auf, über die das mit Schäummittel
versetzte Wasser der Schaumkanone zugeführt wird.
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Der Schaumbildungsprozeß läßt sich durch die besondere Ausgestaltung
des Siebes beeinflussen. Vorzugsweise wird ein Sieb verwendet, welches aus einem
etwa kegelstumpfförmigen Gebilde mit zumindest angenähert W-förmigem Querschnitt
besteht, wobei die kegelförmige Einziehung des Siebbodens in Spritzrichtung weist
und der Scheitel dieser Einziehung zusammen mit der Düsenöffnung der Spritzdüse
in der Gehäuseachse liegt. Das Sieb wird zweckmäßig mittels eines Gewinderinges
im Gehäuse festgelegt, der auf das austrittsseitige Ende des Gehäuses aufschraubbar
ist.
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Wie erwähnt, ist die Spritzkanone zweckmäßig zumindest höhenverschwenkbar,
vorzugsweise zugleich auch seitenverschwenkbar am Schneidarm gelagert, um ihre Winkellage
relativ zum Schneidarm der jeweiligen Schwenkposition des Schneidarmes anpassen
zu können und damit sicherzustellen, daß der Schaumstrahl in jeweils günstigster
Weise zur Schneidzone hin ausgespritzt wird. Für die Winkelverstellung der Spritzkanone
kann ein Stellantrieb vorgesehen werden, der vom Fahrerstand aus oder auch automatisch
gesteuert wird.
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Bei einer Teilschnittmaschine, deren Schneidkopf zwei Schneidwalzen
aufweist, die um eine quer zur Schneidarmachse verlaufende Achse umlaufen empfiehlt
es sich, jeder Schneidwalze mindestens eine, vorzugsweise aber zwei, Schaumkanonen
zuzuordnen, die gesondert zu- und abschaltbar sind. Diese Anordnung ermöglicht es,
nur jeweils diejenige Schneidwalze mit dem Schaum zu beaufschlagen, die bei den
horizontalen Schneidbewegungen des Schneidarmes die Schneidarbeit verrichtet. Die
Schaumkanone der nachlaufenden, nicht-schneidenden Schneidwalze ist dabei abgeschaltet.
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Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang sit dem in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert.
In der Zeichnung
zeigen: Fig. 1 in Seitenansicht eine Teilschnittmaschine, die mit einer erfindungsgemäßen
Einrichtung zur Niederschlagung des Staubes ausgerüstet ist; Fig. 2 eine Teil-Draufsicht
in Richtung des Pfeiles II der Fig. 1 auf den Schneidkopf und die am vorderen Ende
angeordnete Einrichtung zur Staubniederschlagung; Fig. 3 eine Teil-Ansicht in Richtung
des Pfeiles III der Fig. 1; Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel einer verstellbaren Anordnung
der Schaumkanonen am Schneidarm in einer Ansicht in Richtung des Pfeiles IV der
Fig. 3; Fig. 5 einen Schnitt nach Linie V-V der Fig. 4; Fig. 6 eine bevorzugte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Schaumkanone im Längsschnitt; Fig. 7 eine Ansicht in Richtung
des Pfeiles VII der Fig. 6.
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Die dargestellte Teilschnittmaschine 1 weist, wie bekannt, an ihrem
mit einem Raupenfahrwerk 2 versehenen Maschinenrahmen 3 einen Schneidarm 4 auf,
der in üblicher Weise höhen- und seitenverschwenkbar gelagert ist. Das der Höhenverschwenkung
dienende Horizontalgelenk ist mit 5 bezeichnet. Die Höhen- und Seitenverschwenkung
erfolgt in üblicher Weise mittels hydraulischer Schwenkzylinder. Am vorderen freien
Ende des Schneidarmes 4 ist ein angetriebener
Schneidkopf 6 gelagert.
Dieser besteht aus zwei Schneidwalzen 7 und 8, die um eine gemeinsame, senkrecht
zur Längsachse des Schneidarmes 4 verlaufende Achse drehbar sind. Die Schneidwalzen
7 und 8 sind mit Schneidwerkzeugen bestückt.
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Teilschnittmaschinen der vorbeschriebenen Bauart oder hiervon abweichender
Bauarten sind bekannt und bedürfen daher keiner weiteren Erläuterung. Der Betrieb
der Teilschnittmaschine ist mit einer starken Staubentwicklung verbunden.
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Der Staub entsteht in der Schneidzone der Schneidwalzen 7 und 8, insbesondere
dort, wo die Meißel der Schneidwalzen beim Umlauf in Eingriff mit der Ortsbrust
gelangen. Dies ist bei in Pfeilrichtung 9 umlaufenden Schneidwalzen 7 und 8 die
in Fig. 1 bei 10 angedeutete Stelle.
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Zur Niederschlagung des Staubes dient eine am Schneidarm 4 angeordnete
Spritzvorrichtung, die mindestens eine Schaumkanone umfaßt, mit der aus einem zugeführten
Wasser-Schaummittel-Gemisch Schaum erzeugt wird, der dann unmittelbar in den Schneidbereich,
d.h. in die Schneidzone 10 gespritzt wird. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
sind jeder der beiden Schneidwalzen 7 und 8 zwei Schaumkanonen 11 zugeordnet, die
paarweise an den beiden gegenüberliegenden vertikalen Seitenwänden des Schneidarmes
4 unmittelbar hinter dem Schneidkopf 7 bzw. 8 angeordnet sind. In den Fig.
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6 und 7 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Schaumkanone
11 gezeigt. Die Schaumkanone 11 besteht aus einem stabilen rohrförmigen Gehäuse
12, dessen durchgehende Innenöffnung 13 sich zum Austrittsende hin konisch erweitert,
wie dies bei 14 dargestellt ist. Das rohrförmige Gehäuse 12 ist demgemäß nach Art
einer Venturi-Düse ausgebildet. In dem sich konisch erweiternden Teil der Gehäuse-Innenöffnung
13 befindet sich ein Sieb 15, das mit einem radialen umlaufenden Flansch 16 versehen
ist, mit dem es sich gegen das Stirnende des Gehäuses legt. Ein &ufgeschraubter
Gewindering 17 klemmt den Flansch 16 ein und
legt demgemäß das
Sieb 15 im Gehäuse 12 fest. Das Sieb 15 besteht aus einem kegelstumpfförmigen Gebilde
mit einem angenähert W-förmigen Querschnitt. Demgemäß ist das Sieb mit einer kegelförmigen
Einziehung 18 seines Siebbodens versehen, die sich in der Mittelachse des Gehäuses
in Spritzrichtung erstreckt und deren Scheitel 19 in der mit der Gehäusemittelachse
zusammenfallenden Siebachse liegt.
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In Spritzrichtung vor dem Sieb, d.h. an dem der Ausspritzöffnung gegenüberliegenden
Ende des Gehäuses 12 ist an diesem eine Spritzdüse 20 angeordnet, deren Düsenöffnung
21 in der Mittelachse der Innenöffnung 13 des Gehäuses liegt.
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Die Spritzdüse 20 sitzt in einem Düsenhalter 22, der aus einer Ringplatte
besteht und über schmale radiale Stege 23 mit dem benachbarten Stirnende des Gehäuses
12 verbunden ist. Zwischen den Stegen 23 befinden sich Luftöffnungen 24, über die
von außen Luft in das Gehäuse 12 angesaugt werden kann, wie dies durch die Pfeile
25 angedeutet ist. Der Düsenhalter 22 weist zweckmäßig eine axiale Gewindebohrung
auf, in die die Spritzdüse 20 eingeschraubt ist. Auf diese Weise läßt sich die Spritzdüse
20 in ihrem Axialabstand zu dem Sieb 15 einstellen. Anstelle der vorgenannten Verschraubung
kann aber auch eine andere Halterung der Spritzdüse 20 in den Düsenhalter 22 vorgesehen
werden. Der Düsenhalter 22 ist mit einer Anschlußarmatur 26 für den Anschluß einer
Leitung 27, insbesondere einer Schlauchleitung, versehen, über die ein Wasser-Schaummittel-Gemisch
der Schaumkanone 11 z.B.
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mit einem Druck in der Größenordnung von 6 bis 10 bar zugeführt wird.
Das genannte Gemisch besteht z.B. aus 97% Wasser und etwa 3% Schaummittel-Konzentrat.
Das unter Druck zugeführte Gemisch tritt an der Düsenöffnung 21, deren Durchmesser
etwa bei 2 mm liegt, in das Gehäuse 12 der Schaumkanone aus, und zwar in Form des
in Fig. 6 gestrichelt und durch Pfeile angedeuteten Spritzkegels. Unter der Ejektorwirkung
wird von außen Luft über die Öffnungen 23 in Pfeilrichtung 25 angesaugt. Das Gemisch
prallt auf das Sieb 15 und wird
mit Hilfe der angesaugten Luft
zur Aufschäumung gebracht.
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Der sich bildende Schaum tritt in einem verhältnismäßig dicken Schaumstrahl
in Pfeilrichtung 28 aus der Schaumkanone 11 aus. In Fig. 1 ist der Austritt der
Schaumstrahlen der beiden Schaumkanonen 11 der Schneidwalze 8 bei 29 angedeutet.
Der Schaum wird in Drehrichtung 9 der Schneidwalzen angenähert tangential zu diesen
oder aber etwas über diese hinweg in die Schneidzone 10 gespritzt, wobei die Schneidwalzen
sowie die Schneidzonen 10 von dem Schaum weitgehend überdeckt werden. Der sich in
der Schneidzone 10 bildende Staub wird durch den Schaum gebunden und niedergeschlagen.
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Vorzugsweise sind die Schaumkanonen 11 so am Schneidarm 4 gelagert,
daß sich ihre Winkelstellung in der Vertikalebene, zweckmäßig auch in der Horizontalebene,
in Anpassung an die unterschiedlichen Schwenkpositionen des höhen- und seitenverschwenkbaren
Schneidarmes 4 verändern läßt, so daß unabhängig von der jeweiligen Winkelstellung
des Schneidardie mes 47Schaumstrahlen 29 in der gewünschten Weise zur Schneidzone
10 hin gerichtet sind.
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In den Fig. 3 bis 5 ist ein Ausführungsbeispiel einer winkelverstellbaren
Anordnung der Schaumkanonen gezeigt, und zwar für das an der einen Seite des Schneidarmes
4 angeordnete Schaumkanonen-Paar. Die Schaumkanonen 11 weisen jeweils einen Gehäuseflansch
30 auf, der über eine Schwenkachse 31 bzw. 32 mit einem Lagerteil 33 verbunden ist,
wobei die jeweilige Schwenklage der Schaumkanonen im Bezug auf ihre Schwenkachse
31 bzw. 32 mit Hilfe einer Klemmschraube 34 fixiert werden kann, die ein bogenförmiges
Langloch 35 des zugeordneten Gehäuseflansches 3Q durchfaßt.
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Der Mittelpunkt des bogenförmigen Langloches 35 fällt zusammen mit
der zugeordneten Schwenkachse 31 bzw. 32. Bei gelöster Klemmschraube 34 kann somit
die untere Schaumkanone 11 um die Gelenkachse 32 in der Horizontalebene eingestellt
werden.
Das Lagerteil 33 kann seinerseits um eine horizontale Schwenkachse 36 schwenkbar
am Schneidarm 4 gelagert sein, wodurch sich eine Winkeleinstellung der Schaumkanonen
in der Vertikalebene ergibt. Die Einstellung kann mittels eines Feststellbolzens
oder einer Klemmschraube 37 od.dgl. fixiert werden.
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Es versteht sich, daß die winkelbewegliche Lagerung der Schaumkanonen
11 am Schneidarm 4 auch in anderer Weise bewerkstelligt werden kann. Wesentlich
ist vor allem, daß die Schaumkanonen in der Vertikalebene verschwenkbar am Schneidarm
gelagert sind, wobei zugleich auch eine Schwenkmöglichkeit in der Horizontalebene
vorgesehen werden kann.
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Die Verschwenkung kann auch mit Hilfe von Schwenkantrieben bzw. Stellmotoren
od.dgl. bewerkstelligt werden. Dies ermöglicht es, die Verschwenkung durch Fernbetätigung
vom Fahrerstand der Teilschnittmaschine 1 her zu bewirken. Besonders vorteilhaft
ist eine Anordnung, bei der die Verschwenkung der Schaumkanonen 11 automatisch in
Abhängigkeit von der Schwenkbewegung des Schneidarmes 4 bewerkstelligt wird, derart,
daß in jeder Schwenkposition des Schneidarmes 4 die Schaumkanonen 11 so eingestellt
sind, daß der ausgespritzte Schaumstrahl in die Schneidzone 10 gelangt.
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Mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Schaumkanone läßt sich mit
einer vergleichsweise kleinen Wassermenge und einer kleinen Menge an Schaummittelkonzentrat
ein großes Schaumvolumen herstellen. Das Wasser und das Schaummittelkonzentrat können
vorgemischt in einem an der Teilschnittmaschine angeordneten Tank enthalten sein,
aus dem es mit Hilfe einer Pumpe entnommen und einem (nicht dargestellten) Verteiler
zugeführt wird, an den sämtliche Schaumkanonen 11 über ihre Leitung 27 angeschlossen
sind. Andererseits können das Schaummittel und das Wasser auch gesondert dem Verteiler
zugeführt, hier gemischt und dann über die Leitungen
27 den Schaumkanonen
zugeführt werden. Die Schaumkanonen 11 sind zweckmäßig mittels Absperrventile absperrbar,
so daß im Betrieb der Teilschnittmaschine 1 jeweils nur die im Einsatz befindliche
Schneidwalze 7 oder 8 beschäumt und die andere Schneidwalze, die keine Schneidarbeit
verrichtet, nicht beschäumt wird. Wie Fig. 1 zeigt, trifft der aus den Schaumkanonen
11 ausgeschleuderte Schaum die Schneidwalzen etwa im oberen Bereich und wird mit
den Meißeln, welche sich an der Ortsbrust von oben nach unten bewegen, direkt an
den Eingriffspunkt der Meißel befördert. Der in den Schaum gelangende Staub wird
gebunden und niedergeschlagen, wobei der Schaum rasch zusammenfällt.