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Maschine zur bergmännischen Gewinnung von Kohle oder sonstigen Mineralien
Gegenstand der Erfindung ist eine Maschine zur bergmännischen Gewinnung von Kohle
oder sonstigen Mineralien mit einer tellerförmigen Schneidscheibe, die auf einer
umlaufenden Welle angeordnet ist. Das Neue besteht dabei darin, daß die Schneidscheibe
drehbar auf einem exzentrischen Zapfen der Welle gelagert ist. Vorteilhaft ist dabei
die Einrichtung so getroffen, daß die Schneidscheibe außer der durch die Exzentrizität
des Wellenzapfens verursachten Bewegung auch noch eine Bewegung in Richtung der
Achse vollführt. Zu diesem Zweck kann der Exzenterzap@fen einen kleinen Winkel mit
der Treibwelle bilden. Dabei ist zweckmäßig die Exzentrizität des Zapfens an seiner
Verbindungsstelle mit der Treibwelle größer als an seinem freien Ende.
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Es erscheint angebracht, die Treibwelle etwa in der Mitte des Maschinenrahmens
zwischen dem Motor auf der einen Seite und der Vorschubwinde auf :der anderen Seite
anzuordnen. Die Maschine kann wahlweise in beiden Bewegungsrichtungen arbeiten,
ohne daß es hierbei nötig ist, die Drehrichtung der Schneidschei;benwelle zu ändern,
Der Vorschub der Maschine kann an sich in beliebiger Weise erfolgen. Bei Benutzung
einer Seilwinde, deren Trommel im Maschinenrahmen gelagert ist, empfiehlt es sich,
zwischen der Seiltrommel und dem Motor eine ausschaltbare Kupplung einzubauen, damit
das aufgespulte Windenseil auch bei stillstehendem Motor von der Seiltrommel abgezogen
werden kann und damit bei der Überwindung von Hindernissen irgendwelcher Art, z.
B. von kleinen tektonischen Störungen, einer Überlastung des Förderes od. dgl.,
bei weiterarbeitender Schneidschevbe der Vorschub vorübergehend unterbrochen werden
kann. Das freie Ende
des Windenseiles kann an geeigneter Stelle
des Strebes an .einem Stempel oder alter auch an ruhenden Teilen .des Förderers
angeschlagen werden. Wird die Maschine rückläufig :bewegt, so daß also die Seiltrommel
hinten und der Motor vorn liegt, so kann das Windenseil durch Leitrollen um das
Maschinengehäuse herum@geführtwerden. jedenfalls ist für beide Arbeitsrichtungen
nur eine Seilwinde notwendig. Statt einer Seilwinde kann aber auch eine andere Vorschubeinrichtung
verwandt werden. So besteht ohne weiteres die Möglichkeit,' die Gewinnungsmaschine
mit Raupenketten zu versehen, so daß sie sich auch .als selbständiges Aggregat ohne
Führung an einem Förderer od. dgl. an dem Gewinnungsstoß entlang bewegen kann.
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Bewegt sich die Gewinnunigsmaschine an einem Förderer entlang; so
wird zweckmäßig an dem in der Bewegungsrichtung hinten liegenden Ende ein Räumbalken
angelenkt, der seinerseits ein schafförmiges Gleitblech trägt, welches die gelöste
Kohle anhebt und seitlich in den Förderer verfrachtet. Soll die Maschine in beiden
Bewegungsrichtungen benutzt werden, so wird auch auf der Vorderseite des Maschinenrahmens
ein entsprechender Balken angelenikt. Das Gleitblech ist dann jeweils auf dem hinten
liegenden Balken zu befestigen. Die gleichen Räumbalken tragen zweckmäßig nahe dem
Kohlenstoß eine Leitrolle für -das Windenseil. Das mit seinem freien Ende beispielsweise
an der Seitenwand des Förderers angeschlagene Seil erhält dadurch eine Einknickung,
die zur Wirkung hat, daß die Gewinnungsmaschine mit genügender Sicherheit an dem
Förderer zur Anlage kommt.
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Um hinreichenden. Raum zur Aufnahme der durch die . Schneidscheibe
gelösten Kohle zu schaffen, wird der Maschinenrahmen an seiner dem Kohlenstoß abgekehrten
Seifte von einem Stützfuß getragen, der sich mit gegen den Kohlenstoß gekehrten
Gleitschuhen auf dem Liegenden abstützt. Auf' diese Weise wird unterhalb des Maschinenrahmens
ein Kanal für den Durchgang wenigstens eines Teils der .gelösten Kohle geschaffen.
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Bei der Benutzung der beschriebenen Einrichtung ergibt sich folgende
Wirkungsweise: Die auf dem Exzenter gelagerte Schneidscheibe beschreibt mit ihrer
Peripherie einen Kreisbogen, der um die doppelte Exzentrizität des Drehzapfens größer
ist als der-Durchmesser ,der Schneidscheiibe. Es wird daher in der Kohle ein halbkreisförmiger
Schlitz hergestellt, der den gleichen Radius hat wie der Kreisbogen, der von der
Peripherie der Schneidscheibe beschrieben wird. Da die im Durchmesser kleinere Schneidscheibe
drehbar auf dem Exzenterzapfen gelagert ist und nur mit einem kurzen Stück indem
Schlitz der Kohle anliegt, so wird sich die Schneidscheibe . in dem Schlitz abrollen>
Die Schneidscheibe dreht sich dabei um ihre Achse; und zwar entgegengesetzt zu der
Drehrichtung des Exzenterzapfens. Der Umfang der Schneidscheibe bleibt -bei jeder
Umdrehung des Exzenters um eine Wegstrecke gegenüber seiner Abwä-lzbahn zurück,
die gleich ist dem kreisförmigen Weg, den der Exzenter in der gleichen Zeit beschreibt.
Maßgebend ist dabei die Bewegung des Exzenters in der .durch die Schneidlcante-
gelegten Ebene. Das hat nicht nur den Vorteil, daß stets eine andere Stelle .des
Schneidenrandes zur Wirkung kommt, sondern die gegenhäufige Drehbewegung - der Schneidscheibe
hat auch noch zur Folge, daß ein mehr öder minder großer Teil ,der gelösten Kohle
oberhalb der Schnedscheibennaibe nach hinten abfließt. Unter Berücksichtigung der
Tatsache, daß insbesondere bei mächtigen Flözen ein großer Teil der nachstürzenden
Kohle unmittelbar in den Förderer .fällt, bleibt nur noch ein verhältnismäßig geringer
Teil übrig, der unterhalb der Schneidscheibenwelle nach hinten abfließen muß. Damit
durch diese Kohle keine Störungen entstehen, ist der Kanal unter dem Maschinenrahmen
frei gehalten. jedenfalls wird der Vorschub der Maschine durch die gelöste Kohle
in keiner Weise behindert.
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Da sich die Schneidscheibe stets gegenläufig dreht, also stets andere
Teile des Schneidscheibenrandes zur Wirkung kommen, kann die Schneidkante auch mit
Zwischenräumen versehen sein. Sie kann auch mit verschiedenartig geformten Zähnen
besetzt sein. je nach der Festigkeit und den sonstigen Eigenschaften des zu lösenden
Minerals kann die Ouerschnittform der Schnei.dzähne verschieden sein. Besonders
zweckmäßig erscheint eine pfeilspitzenartige Form der SChlleidziä@hne: Da die Schneidschei:be
außer der .durch den Exzenterzapfen verursachten kreisenden Bewegung auch noch in
Richtung der Treibwelle eine taumelnde Bewegung vollführt, ist der Schlitz, der
in der Kohle hergestellt wird, breiter als die Sehneidscheibe selbst. Ein Verklemmen
der Schneidscheibe ist daher nicht zu -befürchten. Außerdem begünstigt die taumelnde
Bewegung der Schne:idscheibe noch das Absprengen der hinterschnittenen Kohle.
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In .der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Fig. i die ganze Einrichtung im Grundriß, wobei ein Teil des .Getriebes
im Querschnitt dargestellt ist, Fig. a in größerem Maßstab die Treibwelle mit der
Schneidscheibe, ebenfalls in waagerechtem Schnitt, Fig. 3 eine Ansicht der Gewinnungsmaschine
in Richtung .gegen den Kohlenstoß gesehen, Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie
4-4 der Fig. i.
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Die Gewinnungsmaschine besteht zunächst aus denn Rahmen -iö, an welchem
der Motor wi seitlich angeflanscht ist. Der Rahmen io, ia ruht auf einer Blechplatteiiz,
die ihrerseits auf dem hohlen Fuß n3 abge'stützt ist. In der Nähe der Enden dieses
Fußes (ü3 sind Gleitschuhe r4 angebracht, die gegen den Kohlenstoß gekehrt sind.
Die Gleitschuhe 14 sind so lang, daß der Schwerpunkt .der Maschine dauernd unterstützt
bleibt, so daß ein Umkippen nicht zu befürchten ist.
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Der .Motors i'i ist als umsteuerbarer Preßluftmotor ausgebildet. Die
Zuführung der Preßluft erfolgt durch den Schlauch i5 über einen Absperrhahn i76.
Der Wellenstumpf i7 des Motors treibt
über ein Kegelradpaar 18 die
Getriebewelle,ig, die in dem Gehäuse io bei 2o und 2 gelagert ist. Das aus dem Gehäuse
tio, herausragende Ende der Welle 1g ist als Exzenterzapfen 22 ausgebildet. Die
Exzentrizität des Zapfens 22 ist, wie insbesondere Fig. 2 erkennen läßt, an dem
freien Ende kleiner als in der Nähe des Lagers Zoo. Der Zapfen. 22 ist also geneigt
zu der Welle ig angeordnet, wie an den in Fig.2 strichpunktiert eingetragenen und
nicht parallel zueinander verlaufenden Mittellinien 2-2a und iga zu erkennen ist.
Auf dem exzentrischen Zapfen ist die Schneidscheibe 23 unter Zwischenschaltung der
beiden Wälzlager 24 drehbar gelagert. Die Schneidscheibebraucht daher an der Drehung
der Welle ig nicht teilzunehmen, während sie andererseits durch den Exzenterzapfen
22 im Kreis bewegt wird. Der Rand 25 der Schneidschei:be 2,3 bildet die eigentliche
Schileide. Diese kann einen in sich geschlossenen Kreis bilden; sie kann aber auch
aus sektorförmigen Teilen zusammengesetzt sein, die durch mehr oder minder große
Zwischenräume voneinander getrennt sind. Die Einzelschneiden .können durch Schweißung,
Verschraubung oder in sonstiger bekannter Weise mit der Schneidscheibe 23 verbunden
sein.
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Von der Welle,ig aus wird über .das Schneckengetriebe 216, 27 sowie
die Zahnräder 28, 29, 30, 3'1 die Seiltrommel3 angetrieben. Der Antrieb erfolgt
durch das Zahnrad 3,1 nicht direkt, sondern unter Zwischenschaltung einer Klauenkupplung
33, die auf der Achse 3,. verschiebbar; aber nicht drehbar angeordnet ist. Das ständig
umlaufende Zahnrad 31 sitzt lose auf .der Welle 34. und trägt auf der der Klauenkupplun,g
zugekehrten Seite genau wie diese eine Zahnung. Durch das Verschieben der Klauenkupplung
nach oben gelangen die Kupplungszähne außer Eingrit. Greifen die Zähne ineinander,
dann treibt das Zahnrad 31 die Welle 3:1. und damit die auf dieser festgekeilte
Seiltrommel 32 an und , wickelt das darauf befestigte Seil 35 auf. Das Ausrücken
der Kupplung 33 erfolgt durch eine Gabel 3'6 die in eine Nut der Kupplung
33 eingreift. Die Gabel 36 ist auf einer im Getriebegehäuse io gelagerten Welle
37 befestigt. An dem freien Ende dieser Welle 3;7 befindet sich ein Bedienungshebel
38, der von Hand angehoben werden kann, um die Kupplung zu lösen. Beim Loslassen
des Hebels 38 wird die Kupplung wieder selbsttätig geschlossen.
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Damit die Seilspannung einen zulässigen Höchstwert nicht überschreitet,
ist z. B. zwischen dem Schneckenrad. 27 und dem Zahnrad 28 eine in der Zeichnung
nicht dargestellte Rutschkupplung eingeschaltet.
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Das Windenseil35 führt von ,der Trommel 32 über die Leitroller 3:g
zu einem im Streb gesetzten Stempel. Das freie Ende des Seiles 35 kann aber auch
an dem Seitenprofil des Förderers d.o angeschlagen sein, der parallel zum Stoß im
Streb verlegt ist. Soll die 'Maschine in entgegengesetzter Richtung arbeiten, so
wird das Sei135 über Seilrollen.aa zu der Umlenkrolleq.2 und von da aus wiederum
zu einem festen Anschlagpunkt od. dgl. ggeführt. An dem Maschinenrahmen i o, ii
sind beiderseits Räumbalk end.3 und 44 angeschlossen. Diese Balken sind durch die
waagerechten Bolzen .I3f und .LIf angelenkt. Diese Bolzen gestatten eine beschränkte
Bewegung der Räumbolzen nach oben und unten, wobei der V erschwenkungswinkel durch
die rückwfärtigen Enden d.3 d und 4q.d, die in den hohlen Stützfuß 13 eingreifen,
beschränkt ist. Die gleichen rückwärtigen Verlängerungen 43d und q.4d verhindern
in Verbindung mit den Bolzen 43' und d.df mit Sicherheit eine Verschwenkung der
Balken 4.3 und 44 in waagerechter Ebene.
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Der unterhalb des Maschinenrahmens io, i i an der dem Kohlenstoß zugekehrten
Seite frei gehaltene Kanal 45 (Fig. 4.) ist an beiden Enden durch schräg stehende
Klappen 4.6 und 47 verschlossen, die an der Grundplatte 12 .des Rahmens durch waagerechte
Bolzen angelenkt sind. Nach unten legen sich diese Klappen gegen Anschläge der Räumbalken
,I3 bzw. 4,4.
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Die Umlenkrollen 3g und .I2, die an den Enden der Räumer d.3 und .44.
angebracht sind; bewirken eine Ablznickung des Windenseiles 3-5, wenn das freie
Ende desselben am Förderer .4o oder in dessen Nähe angeschlagen ist. Das in der
Bewegungsrichtung vorn liegende Ende der Gewinnungsmaschine wird auf diese Weise
ständig mit ausreichender Sicherheit gegen den Förderer -.o gezogen. Der Förderer
dient somit als Führungsbahn für die Gewinnungsmaschine, und die seitliche Verfrachtung
der gewonnenen Kohle in den Förderer bereitet keine Schwierigkeiten.
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Das Lösen der Kohle aus dem Flöz erfolgt durch die Schneidscheibe.23,
die eine Kohlenbank 5o des Flözes .a.9 hinterschneidet. Die Schneidscheibe 23 wird
durch den Exzenter 22 beispielsweise mit iooo bis 1500 Umdrehungen je Minute bewegt.
Die an der Drehung zunächst nicht teilnehmende Schneidscheibe -23 beschreibt dabei
mit ihrer Schneidkante 25 einen Kreisbogen, dessen Radius um die Exzentrizität des
Zapfens 22 in der Ebene der Schneidkante 25 größer ist als der Radius der Schneidscheibe
23. In der Kohle wird auf diese Weise ein bogenförmiger Schlitz 5u eingeschnitten,
der dem .genannten größeren Kreisbogen entspricht. Da der Radius der Schneidscheibe
23 aber kleiner ist, liegt die Schneide in jedem Augenblick nur mit einem kurzen
Stück ihres Umfanges in dem Schlitz an der Kohle an. Auf diesem kurzen Stück konzentriert
sich die ganze Vorschubkraft der Maschine, so daß sich ein recht beträchtlicher
spezifischer Druck ergibt, der die Schneidkante 25 in die Kohle eindringen läßt.
Da die Schneide ständig von dem Exzenter kreisbogenförmig bewegt wird, hämmert sie
mit ihrer Schneidkante überall dort gegen die Kohle, wo sie mit ihr in Berührung
kommt. Die Schneide arbeitet dabei in gleicher Weise auch nach oben und nach unten
und sprengt die hinterschnittene Kohlenbank 5o ab. Das Absprengen wird einmal begünstigt
durch die flache Kegelstumpf form der Schneidscheibe z3, vor allen Dingen aber auch
dadurch, daß die Schneidscheibe eine in Richtung der Welle ig liegende,
taumelnde
Bewegung vollführt, wie in Fig. 2 der Zeichnung durch die strichpunktierte Linie
23a angedeutet ist. Diese Taumelbewegung wird dadurch erreicht, daß die - Mittellinie
22a des Exzenters 22 einen kleinen Winkel mit der Mittellinie "9a der Welle ;ig
bildet. Infolge der Taumelbewegung wird der in der Kohle hergestellte Schlitz 511
breiter als die Schneide 2;5 und die Scheibe J,3. Außerdem arbeitet sich' die Schneidscheibe
an ihrer dem Kohlenstoß zugekehrten Seite selbsttätig frei, wobei nachrieselnde
Kohlestückchen zerquetscht werden. Schließlich wird durch die Taumelbewegung aber
auch noch das Absprengen der hinterschnittenen Bank So begünstigt, wie schon dargelegt
wurde.
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Da die Schneidkante immer nur mit einem Teil ihres Umfanges im Tiefsten
des Schlitzen 5a anliegt, wäjlzt sie sich an der Kohle ab. Die Folge davon ist eine
langsame Drehung der Schneidscheibe 23 entgegengesetzt zur Umlaufrichtung des Exzenters
22. Hat beispielsweise die Schneidschenbe einen Durchmesser von 6oo mm und beträlgt
die Exzentrizität des Exzenters 2.2 in der Ebene der Schneidkante io mm, so ergibt
sich bei iooa Umdrehungen des Exzenters 22 in der Minute eine rückläufige Drehung
der Schneidscheibe 23 von etwa 35 Umläufen in der gleichen Zeit. Die Schneidscheibe
bleibt also bei jeder Umdrehung um den Betrag von 2 `Po - 3,14 = 62 mm in
ihrer Bahn gegenüber der Kohle zurück. Das besagt, daß bei jedem neuen Vorstoß der
Schneide der Schneidenrand 125 um rund Co mm in der Drehrichtung versetzt ist. Die
Drehbewegung der Schneidscheibe hört ja nicht auf, wenn sie auch zeitweilig den
Kohlenstoß nicht berührt. Das hat zur Folge, daß die Schneidwirkung durch eine Beschädigung
der Schnedkante 05 an der einen oder anderen Stelle nicht merklich behindert wird.
Es genügt sogar, wenn die Schneidscheibe mit einzelnen Schneidezähnen, die in gewisser
Entfernung voneinander angeordnet sind, besetzt ist. Auch kann die Form der Schneidzähne
beliebig sein. Besonders vorteilhaft erscheint eine pfeilspitzartige Form,der Schneiden.
je nach der Härte der Kohle oder des sonstigen zu gewinnenden Minerals kann empirisch
die zweckmäßigste Form der Schneiden ermittelt werden.
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Die oberhalb der Drehachse der Schneidscheibe 23 von Odem Stoß gelöste
Kohle fällt zum großen Teil über 'die Maschine io, i i hinweg direkt in den Förderer
4o. Ein großer Teil jedoch fällt seitlich neben der Maschine, aber hinter der Schneidscheibe
23 herab. Diese Kohle wird von dem scharförmigen Gleitblech 52 aufgenommen, welches
derartig schräg ansteigend an dem Querhaupt .des nach hinten gekehrten Räumbalkens
44 angebracht ist, daß die erfäßte Kohle in den Förderer 4o ausgetragen wird. Die
unterhalb 'der Drehachse der Schneidschevbe 23 gelöste 'Kohle wird zum Teil durch
die sich gegenläufig drehende Nabe der Schneidscheibe 23 angehoben und nach hinten
abgeworfen, wo sie ebenfalls von dem Gleitblech 52 erfaßk wird. Ein kleiner Teil
dieser Kohle wird aber. zur Seite gedrängt in den Kanal 45 unter der Maschine io,
,iii. Die Maschine wandert über diese Kohle hinweg; wobei sich die Klappe 47 anhebt.
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Die durch den umlaufenden Exzenterzapfen 22 verursachten .Schwingungen
werden zum Teil auf den Maschinenrahmen io; i z übertragen. Sie können durch entsprechend
.angeordnete Gegengewichte od. dgl. beseitigt werden. Ein gewisses Maß von Schwingungen
ist aber -nur von Vorteil, weil dadurch die gleitende Reibung der Maschine an dem
Förderer 4o bzw. am Liegenden verringert wird und andererseits große Kohlestücke,
die in den Kanal 45 gelangt sind, hinreichend weit zertrümmert werden.
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Soll .die Maschine in entgegengesetzter Richtung arbeiten, so wird
das Gleitblech 52 an dem anderen Räumbalken 44 befestigt. Das freie Ende des Seiles
wird gelöst und nach der anderen Richtung hin angeschlagen. Beim .Rücklauf der Maschine
kann der Motor -ra umgeschaltet werden, was aber nicht erforderlich ist.
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Einbesonderer Vorteil der Gewinnungsmaschine gemäß der Erfindung besteht
in den geringen Ausmaßen und dem entsprechend geringen Gewicht der Einzelteile.
Soll die Maschine in einem anderen Betrieb eingesetzt werden, so werden die Räum-Balken
43 und 44 durch Ausziehen der Bolzen 43f und 44! von dem Mittelteil i o, i i gelöst.
jedes dieser drei Einzelteile ist ,bequem und schnell zu transportieren. Ein weiterer
Vorteil besteht darin, daß die Gewinnungseinrichtung an >sich nicht von. dem Förderer
4o abhängig ist. Die Maschine kann also in Verbindung mit einem beliebigen Förderer
oder auch ohne einen solchen eingesetzt werden, wenn das gelöste Haufwerk von Hand,
mit einer Lademaschine oder in sonstiger Weise aufgenommen und fortgeschafft wird.
In l,ä"n@geren Streben können statt einer auch zwei oder mehr Gewinnungsmaschinen
der beschriebenen Art gleichzeitig eingesetzt werden.