DE965631C - Verfahren und Vorrichtung zur mechanischen Gewinnung von Kohle oder anderen Mineralien mittels eines mit Zinken besetzten Rammkoerpers - Google Patents

Description

B 28642

München

Rairumkörpers

Zur mechanischen Gewinnung von Kohle oder anderen Mineralien verwendete man bisher schneidende, schälende, fräsende oder stoßende Geräte, die .im Regelfall auf im Streb verlegten Gleisen verschiebbar sind. Außerdem sind Abbaumaschinen mit Ramimen bekannt, deren Stöße senkrecht gegen den Kohlenstoß geführt werden. Des weiteren kennt man auf dem Rüttelprinzip beruhende Abbaumaschinen. Eine dieser Ausführungsformen vereinigt in einem Rahmen eine größere Anzahl von mit Spitzen versehenen Vibratoren. Die Maschine wird mittels eines Seilzuges gegen eine senkrechte Absetzung des Kohlenstoßes gezogen, wobei die Spitzen in den Kohlenstoß eindringen, bis eine am Fuße der Spitzen befindliche Fläche an ihm ansteht, die die Erschütterungen auf ihn hauptsächlich überträgt. Eine andere Gewinnungsmaschine (Hannibal-Hauer), die ebenfalls stoßend wirkt und hierzu mit rotierenden Unwuchtmassen arbeitet, hat an ihren beiden Endien schräg zum Kohlenstoß ao hin gerichtete Meißekirfken. An dieser pflugartigen Maschine greift über Federn ein Zugstrang an, mit dem sie am Kohlenstoß entlang gezogen und gegen ihn gedrückt wird, wobei die vorderen Zinken in den Stoß rüttelnd eindringen und die Kahle herausschälen. Alle diese Maschinen sind verhältnismäßig groß. Da sie im Streb betrieben werden und ihre Bedienung in den Streb mit einsteigen muß, setzen

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sie eine entsprechende Strebhöhe voraus. Aus diesem Grunde sind sie für Flöze, die eine gewisse Mächtigkeit unterschreiten, nicht verwendbar. Außerdem versagen sie regelmäßig bei Flözen harter Beschaffenheit oder mit harten Einlagerungen. Soweit sie schneidend, schälend oder fräsend arbeiten, haben ihre Motoren die vorkommenden Spitzenleistungen voll aufzubringen, was bei ihrer Bemessung zu berücksichtigen ist. Bei ίο Maschinen mit rotierenden Unwuchtmassen übernimmt deren kinetische Energie zwar einen Teil der Spitzenleistung, der aber verhältnismäßig gering ist. Zu erwähnen sind ferner die sogenannten Fräshauen, das sind Handgeräte mit motorisch angetriebenen Zinkensternen, die fräsend wirken. Sie setzen also die Bedienung durch einen Hauer voraus, der in den Streb einsteigen muß. Der Streb muß hierzu selbstverständlich entsprechend hoch sein. Flöze geringer Mächtigkeit lassen sich daher mit diesem Gerät ebenfalls nicht abbauen, ganz abgesehen davon, daß es sich hier um ein Handgerät und nicht um eine vollmechanisch arbeitende Vorrichtung handelt.

Die Erfindung zeigt einen vorteilhafteren Weg. Sie verwendet mindestens einen zinkenbesetzten Rammkörper, mit dem aber in anderer Weise verfahren wird als bisher. Dieses neue Verfahren besteht darin, daß der Zinkenrammkörper mit solcher Geschwindigkeit am Kohlenstoß entlang gezogen und dabei quer zu seiner Zugrichtung so stark abgefedert wird, daß er einerseits unter dem Einfluß der Unebenheiten des Kohlenstoßes, auf den seine Zinken dabei auftreffen, .andererseits unter der Wirkung der Federkraft im ständigen Wechsel quer zur Zugrichtung vom Kohlenstoß derart weggesdhnellt und durch die Federkraft wieder gegen ihn zurückgeschleudert wird, daß die Mineralien an der Auftreffstelle durch die Zinken herausgebrochen werden. Das Verfahren läßt sich, im Pendelbetrieb oder im Umlaufbetrieb ausüben.

Zum Bewegen und zum Abfedern des Rammkörpers bedient man sich vorteilhaft eines über die ganze Abbaufront am Kohlenstoß entlang geführten endenden oder endlosen Zugmittels, das über Umienkorgane läuft und vorzugsweise durch an diesen angreifende Zugfedern vorgespannt ist. Das Zugmittel wird von einem ader von beiden Abbauenden aus angetrieben; vor allem kann der . Antrieb auch von der Abbaugrundstrecke aus erfolgen. Antrieb und Bedienung verbleiben dann ganz außerhalb des Strebes. Im Streb befindet sich nur der Rammkörper. Mit dieser Vorrichtung lassen sich daher, insbesondere wenn Rammkörper länglicher Form und gegebenenfalls auch noch flachen Querschnittes verwendet werden, selbst Flöze von sehr geringer Mächtigkeit abbauen, die bisher überhaupt nicht erfaßbar waren. Des weiteren nehmen solche schweren und rasch bewegten Rammkörper so viel kinetische Energie auf, daß die Spitzenleistungen im Regelfall allein durch diese Energie gedeckt, die Antriebsmotcxren also weitgehend entlastet werden. Infolge der dabei auftretenden großen Kräfte können auf diese Weise auch harte oder insoweit ungleichmäßige Flöze abgebaut werden.

Die Zeichnung veranschaulicht Ausfüfarungsbeispiele der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, und zwar zeigt

Fig. ι die Seitenansicht einer im Pendelbetrieb arbeiten Anlage,

Fig. 2 die Seitenansicht des in der Abbaugrundstrecke befindlichen Antriebes in größerem Maßstab. Fig. 3 die zugehörige Draufsicht, Fig. 4 den Rammkörper in größerem Maßstab, gesehen von seiner Arbeitsseite,

Fig. 5 die zugehörige Draufsicht, Fig. 6 einen Rammkörper mit Rammzinken anderer Art, gesehen von seiner Arbeitsseite, Fig. 7 die zugehörige Draufsicht, Fig. 8 einen Rammkörper für Umlaufbetrieb, gesehen von seiner Arbeitsseite, Fig. 9 seine Draufsicht und
Fig. 10 den Schnitt A-B der Fig. 8. Vorweg wird die Ausführungsform nach den Fig. ι bis 5 beschrieben, die, wie schon erwähnt, für Peixdelbetrieb bestimmt ist. Der zweckmäßig in länglicher Form gehaltene Rammkörper 1 hat ein Gewicht, das im Regelfall mehrere 100 kg beträgt. An seinen beiden Enden sind kohlenstoßseitig je ein oder mehrere feststehende Rammzinken 2 aus Stahl oder Hartmetall angebracht, die in Richtung der Rammkörperenden schräg zum Kohlenstoß 3 hin zeigen. Wirksam sind im Pendelbetrieb im wesentlichen 'nur die jeweils vorn befindlichen Zinken. Am Rammkörper 1 greift hinten und vorn ein im übrigen sich endlos schließendes flexibles Zugmittel 4 an, z. B. ein Seil oder eine Kette. Der rückwärtige Strang des Zugmittels 4 läuft durch Ösen 5 (Fig. 5), die am Rücken des Rammkörpers 1 befestigt sind. Auf diese Weise wird erreicht, daß auch die Spannkraft des rückwärtigen Stranges bei derj,Ouerschwingungen des Rammkörpers voll mitwirkt, und ferner, daß dieses Strangtrum nicht für sich schwingen kann, was nachteilig wäre, weil es dann das einwandfreie Arbeiten des Rammkörpers stören könnte, wenn es z. B. in dessen Rammziniken gerät. Bei Schrapperkästen ist es bekannt, den rücklaufenden Zugmittelstrang, der auch hier durch rückseitige 'Ösen geführt ist, zum Andrücken der Kästen an den Kohlenstoß zu verwenden; jedoch geht es in diesem Fall nicht darum, Querschwingungen zu erzeugen. Gespannt und angetrieben wird das Zugmittel 4 über an seinen Wendestellen befindlichen Rollen 6 oder über Kettenräder. Die eine Rolle ist im der Abbaugrundstrecke 7, die andere in der Abbaukopfstrecke 8 des Flözes angeordnet. Auch die Anordnung im Abbau ist möglich. Jede der beiden Rollen 6 sitzt mit ihrer Drehachse 9 in einer Gabel 10, auf die eine sehr kräftige Zugfeder 11 wirkt. iao Diese Zugfedern 11 greifen an je einer Laufkatze 12 an, deren Laufschiene 13 in der zugehörigen Abbaustrecke 7 bzw. 8 in Verhiebrichtung angeordnet und am Gebirge oder am Ausbau befestigt ist. Sie erzeugen im Zugmittel 4 eine zweckmäßig 1*5 mehrere Tonnen starke elastische Vorspannung, die

sich auch auf den Rammkörper ι überträgt und diesem die Fälligkeit verleiht, vor allem in seiner Querrichtung federnd zu schwingen. Seinen Schwingungsweg geben im wesentlichen die Zugfedern ii her.

Angetrieben wird das Zugmittel 4 und damit auch der Rammkörper 1, wie schon angedeutet, über die beidien Rollen 6, gegebenenfalls auch nur über eine von ihnen. Die Antriebskraft liefert je ein Motor 14, der über ein im Gehäuse 15 befindliches Getriebe auf die Rollenachse 9 arbeitet. Damit das im Betrieb auftretende federnde Kräftespiel stets ungehindert vons-tatten gehen kann, ist jede der Rollen 6 in Richtung des Zugmittels verschiebbar. Hierzu ist sie mit ihrem Motor 14 und dessen Getriebe auf einer Wiege 16 angeordnet, die um die Achse 17 des Traggestells 18 in Richtung des Zugmittels 4 pendeln kann. Die Traggestelle 18 sitzen auf Gleitkufen 19. Am kohlenstoßseitigen Ende jedes Traggestells 18 greift ein Zugseil 20 an, dessen anderes Ende an einer Haspel 21 befestigt ist. Mit diesen Haspeln kann die ganze Vorrichtung gegen das Flöz hin vorgezogen und so bei fortschreitendem Abbau nachgerückt werden. Bei für Pendelbetrieb bestimmten Vorrichtungen braucht übrigens das Zugmittel 4 nicht unbedingt endlos geschlossen zu sein. Es kann in diesem Fall auch ein gerader oder nach Art einer -offenen Schleife geführter einfacher Zugstrang angewandt werden.

Ferner lassen sich an Stelle der feststehenden

Zinken 2 ein oder mehrere Rammzinkensterne 22 (Fig. 6 und 7) vorsehen, die auf ihren Achsen 23 lose drehbar sind. So ausgeführt wirkt die Schlagkraft in stumpferem Winkel auf den Kohlenstoß als -bei feststehenden Zinken, weil sich drehbare Zinkensterne auf dem Kohlenstoß bei Aufprallen nach vorn abrollen können. Das ist in manchen Fällen, insbesondere bei Kohle sehr unterschiedlicher Härtegrade, von Vorteil.

Fig. 8 bis 10 zeigen die Ausbildung des Rammkörpers ι für umlaufenden Betrieb. Da in diesem Fall die Umlaufrichtung des Rammkörpers immer die gleiche bleibt, genügt es, lediglich an seinem einen Ende, nämlich am vorderen, Rammzinken, seien es feststehende oder drehbare·, anzubringen. Außerdem ist bei dieser Ausführungsform der Rammkörper 1 nur an seinem Vorderende mittels einer auf seinem Rücken angebrachten Klemme 24 am Zugmittel 4 befestigt. Das hintere Rammkörperende wird durch eine hier befindliche Gabel 25 am Zugmittel 4 abgestützt, so daß es an dessen Wendesitellen aus ihm herausschwenken kann und den Lauf des Zugmittels über die Rollen nicht stört. Außerdem befindet sich am hinteren-Rammkörperende unterseitig ein Gleitfuß 26.

Sowohl für den Pendelbetrieb als auch für den Umlaufbetrieb können im gleichen Zugmittel 4 mehrere Rainmkörper 1 in Abständen hmtereinander vorgesehen werden.

Ist das abzubauende Flöz flach bis halbsteil gelagert, so bringt man an den Rammkörpern 1 und/oder am Zugmittel 4 zweckmäßig auch noch Fördermittel in Form von Mitnehmern, Räumarmen, Schrappeakästen od. dgl. derart an, daß sie beim Abwärtsgang die Kohle nach unten schieben. Für steiler gelagerte Flöze sind diese Hilfsmittel entbehrlich. In diesem Fall rutscht die abgebaute Kohle infolge des stärkeren Gefälles von selbst nach unten.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Anlage beschrieben, die für alle besprochenen Ausführungsformen im Grundsätzlichen gleich ist.

Der oder die Rammkörper 1 werden durch' das von den Motoren 14 angetriebene Zugmittel 4 mit ziemlich hoher Ges ah windigkeit (meist mit einem ader mehreren Metern pro Sekunde) am Kohlenstoß 3 entlang gezogen. Dabei stößt der Rammkörper ι mit seinen vorderen Rammzinken 2 bzw. Raimmzinkensternen 22 auf die seine Fortbewegung hemmenden Vorsprünge des holprigen Kohlenstoßes, wodurch er immer wieder quer zu seiner Bewegungsrichtung vom Kohlenstoß 3 weggeschnellt und dann unter der Wirkung der starken elastischen Spannung des Zugmittels 4, die sich durch seine eigene ■ Querbewegung noch erhöht, mit großer Wucht wieder gegen den Kohlenstoß zurückgeschleudert wird. Bei diesem Aufprall zertrümmern seine vorderen Zinken die Kohle an der Auftreffstelle oder sie sprengen sie heraus. Der Rammkörper 1 bewegt sich also auf dem Kohlenstoß in aufeinanderfolgenden Sprüngen weiter. Bei jedem Sprung nimmt er zunächst kinetische Energie auf, setzt sie in den Federn 11 und im Zugmittel 4 in potentielle Energie um und erhält sie von diesen dann wieder als kinetische Energie zurück, die beim anschließenden Aufprallen auf den Kohlenstoß in Nutzarbeiit umgewandelt wird.

Die Erfahrung zeigt, daß die Vorrichtung ergiebiger arbeitet als die beikannten Ausführungsformen, insbesondere bei Kohle oder Einlagerungen härterer Beschaffenheit. In solchen Fällen zerschlägt der Rammkörper zunächst die diese Stellen umgebenden weicheren Partien und profiliert dadurch die härteren Partien allmählich heraus, um sie schließlich mit einem einzigen Rammstoß zu zertrümmern oder herauszureißen.

Der für die Gewinnungsarbeit am Kohlenstoß maßgebende Rammeffekt R hängt ab erstens von der dem Rammkörper im Augenblick seines Auftreffens auf den Kohlenstoß innewohnenden kinetischen Energie B_r — 1/2 m · νξ, zweitens von der Größe der Auftreffflächen F der Rammzinken und drittens von einem Faktor ξ, der von den Festigkeits- und Elastizitätseigenschaften des Kohlenstoßeis im Bereich des Rammpunktes sowie von der Gestalt der getroffenen Kohlenoberfläche und deren Lage zu den Rammzinken bestimmt wird.

Formelmäßig besteht also folgende Beziehung:

^m-^ks

cm²

Um ©inen optimalen Rammeffekt zu erzielen, sind somit folgende Grundforderungen zu beachten:

Da der Rammeffekt mit dem Quadrat der Auftreffgeschwindigkeit wächst, ist die Geschwindiig-

kait des Zugmittels 4 möglichst hoch zu halten. Außerdem sind die Vorspannung des Zugmittels 4 bzw. der Federn 11 einerseits und das Gewicht der schwingenden Masse (Rammkörper und Zugmittel) andererseits so aufeinander abzustimmen, daß die Rammzinken in möglichst kurzen Abständen mit möglichst großer Quergeschwindigkeit auf den Kohlenstoß auftreffen. Die Vorspannung des Zugmittels muß also auch um so größer sein, je schwerer der bzw. die Rammkörper 1 sind. Des weiteren ist zwecks Erreichung eimer optimalen örtlichen Wirkung des Rammstoßes die Auftrefffläche der Zinkenspitzen um so kleiner zu bemessen, je härter die Kohle bzw. deren Einlagerungen sind.

Der Faktor ξ läßt sich nicht allgemein gültig in Zahlen oder formelmäßiig ausdrücken. Er wird von den Eigenschaften des Kohlenstoßes bestimmt, die von Flöz zu Flöz sehr stark schwanken. Die für die jeweiligen Verhältnisse günstigste gegenseitige Ab-

Stimmung von Rammikörpergewicht, Zuggeschwindigkeit, Vorspannung sowie Anzahl, Geistalt und Stellung der Rammzinken zum Kohlenstoß werden zweckmäßig durch Versuche ermittelt.

Bezüglich der Vorzüge der neuen Vorrichtung

ist noch hervorzuheben, daß der Antrieb nicht für die beim Abbau auftretenden Spitzenleistungen, sondern nur für eine reiohliich gehaltene Durchschnittsleistung bemessen zu werden braucht. Außerdem ist es als Vorteil anzusehen, daß sich im Abbau nur das Zugmittel und der oder die Rammkörper befinden, die sich so niedrig ausführen lassen, daß selbst Flöze bis herab zu etwa 20 cm Mächtigkeit nach dem vorgeschlagenen Verfahren noch vollmecbanisch abgebaut werden können. Da-

neben bleibt noch zu erwähnen, daß die unmittelbaren Arbeitsmittel (Rammkörper und Zugmittel) • billig herstellbar sind und auch keiner Wartung bedürfen.

Das beschriebene Verfahren und die Vorrichtung zu seiner Ausübung lassen, sich auch beim Abbau anderer Mineralien als Kohle mit Erfolg anwenden.

Claims (8)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Verfahren ziur mechaniischen Gewinnung von Kohle oder anderen Mineralien unter Verwendung mindestens eines mit Zinken besetzten Rammkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß der Zinkenrammkörper (1) mit solcher Geschwin-

   digkeit am Kohlenstoß entlang gezogen und dabei- quer zu seiner Zugrichtung so stark abgefedert wird, daß er einerseits unter dem Einfluß der Unebenheiten des Kohlenstoßes, auf den seine Zinken (2, 22) dabei auftreffen, andererseits unter der Wirkung der Federkraft im ständigen Wechsel quer zur Zugrichtung vom Kohlenstoß derart weggeschnellt und durch die Federkraft wieder gegen ihn zurückgeschleudert wird, daß die Mineralien an der Auftreffstelle durch die Zinken herausgebrochen werden.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zinkenrammkörper (1) an einem am Kohlenstoß entlang geführten_; endenden oder endlosen Zugmittel (4) befestigt ist und daß Umlenkorgane (6) für das Zugmittel (4) sowie an diesen angreifende Vorspannfedern (11) vorgesehen sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diie Umlenkorgane (6) in Zugmittelrichtung verstellbar gelagert sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3 für Pendelbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß der Rammkörper (1) an seinen beiden Enden in das Zugmittel (4) mit eingespannt ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der rücklaufende, federnd gespannte Strang des Zugmittels (4) ■durch an der Rückseite des Rammkörpers (1) angebrachte ösen (5) läuft.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rammkörper (1) an einem oder beiden Enden schräg zum Kohlenstoß (3) hin gerichtete Rammzinken

   (2) aufweist.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5 mit am Rammkärper vorgesehenen Zinkensternen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zinkensterne (22) lose drehbar gelagert sind.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 2, insbesondere , für Flöze flacher oder halbsteiler Lage, dadurch gekennzeichnet, daß am Rammkörper (1) und/ ader am Zugmittel (4) Fördermittel, wie Mitnehmer, Räumarme, Schrapperkästen, angebracht sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 248 608, 875 792,

   885233,890490;

   Zeitschrift »Glückauf« vom 6. Juni 1953, S. 543,

   rechte Spalte, 2. Absatz ff., und S. 544, Abb. 12;
   Fr. Brennecke, »Neue Gewinnungsmaschinen

   und Abbauverfahren im Braunkohlentiefbau«, Nautnburg-S., 1941, S. 5 bis 10.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen