EP0196336A1 - Controlled segment spraying of shearer drums and shearer heads in mining and tunnelling - Google Patents

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EP0196336A1
EP0196336A1 EP84114943A EP84114943A EP0196336A1 EP 0196336 A1 EP0196336 A1 EP 0196336A1 EP 84114943 A EP84114943 A EP 84114943A EP 84114943 A EP84114943 A EP 84114943A EP 0196336 A1 EP0196336 A1 EP 0196336A1
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cutting
spraying
heads
segment
diagonally
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EP84114943A
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Inventor
Bernard Schneider
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SCHNEIDER WERK ST WENDEL
Original Assignee
SCHNEIDER WERK ST WENDEL
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C35/00—Details of, or accessories for, machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam, not provided for in groups E21C25/00 - E21C33/00, E21C37/00 or E21C39/00
    • E21C35/22—Equipment for preventing the formation of, or for removal of, dust
    • E21C35/23—Distribution of spraying-fluids in rotating cutter-heads

Definitions

  • the invention relates to a hydraulically controlled segment spraying of cutting rollers and cutting heads in mining, tunneling and earthwork according to the preamble of claims 1 to 7.
  • the water requirement of a roller cutting machine in mining, or a tunnel boring machine in tunnel boring or tunnel construction is approx. 400 l / min. -
  • the accumulated pile is enriched with (400 l: 2780 kg) 0.14 l / kg water per minute.
  • the situation in tunneling or tunnel construction is completely different. On average, one can assume that only about 400 m3, mainly rock, will be cut out in 12 hours. This means that the accumulation of water in the pile is much less favorable than when it is mined. If we finish the assumption here, the accumulation of the aggregate (400 l: 560 kg) would be 0.71 l / kg.
  • the object of this invention should now be to achieve the same water reduction with a less fault-prone, safe and cheaper system.
  • the object of claim 1 to 7 is to be achieved in that, illustrated by the example of a cutting head, the water passages under the welded-on chisel holders and nozzles are stripped off in at least four or any number of segments which are welded watertight to one another in the axial direction.
  • connection sleeve of the cutting head (1) has an inner axial bore (2) in each segment area, which has a hose connection at the front (3) and is closed at the rear, and an outer axial bore (4) which is closed at the rear and front.
  • a radial bore in the rear part (5) connects both axial bores to a U-shaped line.
  • the distance of the radial bore from the rear ring surface of the connection sleeve is determined by the size of a so-called water opening valve (6).
  • a bore (9) is led to the outer axial bore (4) from each water passage, which is divided as a chamber and is located in the segment area.
  • the so-called water opening valve (6) which closes the radial bore (5), is kept closed with a spring and by a plunger (7) projecting beyond the rear ring surface of the connecting sleeve, which, when the cutting head rotates, through the one-sided, e.g. hydraulically raised swash ring (8), guided on the housing of the cutter arm, is opened.
  • the water is supplied through the pierced cutting shaft (1 0 ) to the water distributor disc (11) placed in the front part of the cutting head. From here, the water is passed on to the inner axial bores (2) of the individual segments (13) using short hoses (12).
  • the swash ring (8) guided on the housing, flattened at four upper edges in the valve tappet areas (14) and hydraulically (15) can be raised on one side or closed at the four lower points, so that the segment spraying is always activated in the cutting direction when the cutting head rotates becomes. It is therefore possible that all the rotating segment sprinkles always spray water one after the other in the cutting direction left, right, up or down via the assigned water opening valves (6) and the corresponding swash ring (8), while the other three directions are without water.
  • control pulses up and to the right are combined into a single control pulse diagonally top right.
  • diagonally at the bottom left, diagonally at the bottom right and diagonally at the top left are combined into a single control pulse diagonally top right.
  • the necessary hydraulic lines (6) for the swash ring adjustment (instead of the swash ring, four cam segments or the like can also be used) can be guided through the wall of the bearing neck on the front part of the cutter arm inside the housing and connected to the control at a suitable point will.
  • the cutting roller of a roll cutting machine can be equipped in the dismantling if a need arises.

Abstract

Shearer drums or shearer heads (1) are divided in the water-feed areas in the axial direction into at least four or any number of spraying segments (13) which are supplied with water in each case in the cutting direction in one or more segments. Since no water is fed to the spraying segments disposed in the cut, the accumulation of water in the cutting area is limited only to the cut and is otherwise decidedly reduced. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulisch gesteuerte Segmentbedüsung von Schrämwalzen und Schrämköpfen im Berg-, Tunnel- und Erdbau gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 bis 7.The invention relates to a hydraulically controlled segment spraying of cutting rollers and cutting heads in mining, tunneling and earthwork according to the preamble of claims 1 to 7.

Bedüsungseinrichtungen an Schrämwalzen und Schrämköpfen von Walzenschrämmaschinen und Streckenvortriebsmaschinen im Berg-, Tunnel- und Erdbau sind allgemeiner Erkenntnisstand und seit Jahren überall im Einsatz. Durch die Bedüsung wird im einzelnen folgendes bewirkt:

  • 1. Der durch den Schneidvorgang mit den Schrämwalzen und Schrämköpfen entstehende Kohlen-, bzw. Gesteinsstaub wird weitgehend niedergeschlagen, um gesundheitliche Schädigungen der Menschen an diesen Betriebspunkten so weit wie irgend möglich herabzusetzen.
  • 2. Bei auftretendem explosivem Methangas-Luftgemisch (CH4) im Schramtiefsten wird durch die Bedüsung mit Wasser die Möglichkeit der Funkenbildung herabgesetzt und damit einer möglichen Explosion oder Verpuffung vorgebeugt.
  • 3. Durch die besonders im Streckenvortrieb und Tunnelbau üblich gewordene Schnittspurbedüsung wird die Standzeit der Schneidwerkzeuge (Schrämmeißel) infolge des Kühleffektes der von der Bedüsung ausgeht, erheblich erhöht. Das Gleiche gilt auch für die Schneidwerkzeuge (Schrämmeißel), der im Abbau eingesetzten Schrämwalzen.
Spraying devices on cutting rollers and cutting heads of roller cutting machines and tunnel boring machines in mining, tunneling and earthworks are general knowledge and have been in use everywhere for years. The spraying has the following effects:
  • 1. The coal or rock dust created by the cutting process with the cutting rollers and cutting heads is largely deposited in order to reduce the health damage to people at these operating points as much as possible.
  • 2. If an explosive methane gas-air mixture (CH4) occurs in the deepest part, the spraying with water reduces the possibility of sparking and thus prevents a possible explosion or deflagration.
  • 3. Due to the cutting track spraying, which has become particularly common in line driving and tunnel construction, the service life of the cutting tools (cutting chisel) is considerably increased as a result of the cooling effect that starts with the spraying. The same applies to the cutting tools (cutting chisel), the cutting rollers used in the mining.

Der Wasserbedarf einer Walzenschrämmaschine im Abbau, bzw. einer Streckenvortriebsmaschine im Streckenvortrieb oder Tunnelbau beträgt nach dem derzeitigen Kenntnisstand ca. 400 l/min. - Dies bedeutet am Beispiel einer Walzenschrämeschine im Abbau, mit der Annahme, daß in 12 Stunden 2000 m3 herausgeschnitten werden, in der Minute das angefallene Haufwerk mit (400 I : 2780 kg) 0,14 l/kg Wasser angereichert ist. Ganz anders stellt sich die Situation im Streckenvortrieb, bzw. Tunnelbau dar. Hier kann man im Durchschnitt davon ausgehen, daß in 12 Stunden nur ca. 400 m3, in der Hauptsache Gestein, herausgeschnitten werden. Das heißt, die Anreicherung des Haufwerkes mit Wasser ist wesentlich ungünstiger als im Abbau. Wenn wir hier die Annahme zu Ende führen, würde die Anreicherung des Haufwerkes (400 l : 560 kg) 0,71 l/kg betragen.According to the current state of knowledge, the water requirement of a roller cutting machine in mining, or a tunnel boring machine in tunnel boring or tunnel construction is approx. 400 l / min. - This means, using the example of a roller cutting machine in the process of dismantling, with the assumption that 2,000 m3 are cut out in 12 hours, the accumulated pile is enriched with (400 l: 2780 kg) 0.14 l / kg water per minute. The situation in tunneling or tunnel construction is completely different. On average, one can assume that only about 400 m3, mainly rock, will be cut out in 12 hours. This means that the accumulation of water in the pile is much less favorable than when it is mined. If we finish the assumption here, the accumulation of the aggregate (400 l: 560 kg) would be 0.71 l / kg.

Besonders im fallenden Verhieb eines Streckenvortriebes oder in einem Abbaubetrieb mit zusätzlich geringem oder keinem Einfallen führen die vorher beschriebenen Wassermengen zu Stauungen im Bereich der Schneidfelder, welche wiederum den Abtransport des gelösten Schrämgutes erschweren, die Kosten erhöhen und die Arbeitsbedingungen für die Betriebsbelegschaft verschlechtern.Especially in the case of falling piling of a tunnel boring or in a mining operation with little or no incidence, the previously described water quantities lead to congestion in the area of the cutting fields, which in turn complicates the removal of the cut material, increases the costs and worsens the working conditions for the company staff.

Es ist bekannt, daß Versuche unternommen wurden, die Wassermenge auf die Schneidwerkzeuge (Schrämmeißel) zu begrenzen, die sich gerade im Eingriff befinden. Bei diesem System wird der Meißel im Meißelhalter beim Eingriff um einen geringen Hub zurückgedrückt, der ausreicht, über einen Hebel ein Federventil im Innern des Schrämkopfes zu betätigen, das dann einen Wasserstrahl während der Dauer des Eingriffes freigibt. Dieses System ist mit etwa 100 Ventilen pro Schrämkopf sehr teuer, störanfällig und wartungsintensiv. Die Wassermenge wird so auf ca. 0,20 1/kg verringert.It is known that attempts have been made to limit the amount of water to the cutting tools (chisels) that are currently engaged. With this system, the chisel in the chisel holder is pushed back by a small stroke during the intervention, which is sufficient to actuate a spring valve inside the cutting head, which then releases a water jet during the duration of the intervention. With around 100 valves per cutter head, this system is very expensive, prone to failure and requires a lot of maintenance. The amount of water is reduced to about 0.20 1 / kg.

Aufgabe dieser Erfindung soll es nun sein, mit einem weniger störanfälligem, sicherem und billigerem System dieselbe Wasserreduzierung zu erreichen.The object of this invention should now be to achieve the same water reduction with a less fault-prone, safe and cheaper system.

Die Aufgabe nach Patentanspruch 1 bis 7 soll dadurch gelöst werden, daß, am Beispiel eines Schrämkopfes dargestellt, die Wassergänge unter den aufgeschweißten Meißelhaltern und Düsen in mindestens vier oder beliebig viele in Achsrichtung wasserdicht gegeneinander verschweißte Segmente abgestreift werden.The object of claim 1 to 7 is to be achieved in that, illustrated by the example of a cutting head, the water passages under the welded-on chisel holders and nozzles are stripped off in at least four or any number of segments which are welded watertight to one another in the axial direction.

Die Anschlußbüchse des Schrämkopfes (1) weist in jedem Segmentbereich eine innere Axialbohrung (2), die vorne einen Schlauchanschluß hat (3) und hinten verschlossen ist sowie eine äußere Axialbohrung (4), die hinten und vorn verschlossen ist. Eine Radialbohrung im hinteren Teil (5) verbindet beide Axialbohrungen zu einer U-förmigen Leitung. Der Abstand der Radialbohrung von der hinteren Ringfläche der Anschlußbüchse wird durch die Größe eines sogenannten Wasseröffnungsventiles (6) bestimmt. Von jedem, als Kammer abgeteilten, im Segmentbereich liegenden Wassergang wird eine Bohrung (9) zur äußeren Axialbohrung (4) geführt.The connection sleeve of the cutting head (1) has an inner axial bore (2) in each segment area, which has a hose connection at the front (3) and is closed at the rear, and an outer axial bore (4) which is closed at the rear and front. A radial bore in the rear part (5) connects both axial bores to a U-shaped line. The distance of the radial bore from the rear ring surface of the connection sleeve is determined by the size of a so-called water opening valve (6). A bore (9) is led to the outer axial bore (4) from each water passage, which is divided as a chamber and is located in the segment area.

Das die Radialbohrung (5) verschließende sogenannte Wasseröffnungsventil (6) wird mit einer Feder geschlossen gehalten und durch einen die hintere Ringfläche der Anschlußbüchse überragenden Stößel (7), der beim Umlauf des Schrämkopfes durch den einseitig, z.b. hydraulisch hochgestellten, am Gehäuse des Schrämarmes geführten, Taumelring (8) eingedrückt wird, geöffnet.The so-called water opening valve (6), which closes the radial bore (5), is kept closed with a spring and by a plunger (7) projecting beyond the rear ring surface of the connecting sleeve, which, when the cutting head rotates, through the one-sided, e.g. hydraulically raised swash ring (8), guided on the housing of the cutter arm, is opened.

Die Wasserzuführung erfolgt durch die durchbohrte Schrämwelle (10) zu der im vorderen Teil des Schrämkopfes aufgesetzten Wasserverteilerscheibe (11). Von hier wird das Wasser mittels kurzer Schläuche (12) an die inneren Axialbohrungen (2) der einzelnen Segmente (13) weitergeleitet.The water is supplied through the pierced cutting shaft (1 0 ) to the water distributor disc (11) placed in the front part of the cutting head. From here, the water is passed on to the inner axial bores (2) of the individual segments (13) using short hoses (12).

Der Taumelring (8), am Gehäuse geführt, an vier oberen Kanten in den Ventilstößelbereichen abgeflacht (14) und an den darunterliegenden vier Stellen hydraulisch (15) einseitig oder geschlossen hochstellbar bewirkt, daß die Segmentbedüsung immer in Schneidrichtung beim Umlauf des Schrämkopfes in Tätigkeit gesetzt wird. Es ist dadurch also möglich, daß alle umlaufenden Segmentbedüsungen über die zugeordneten Wasseröffnungsventile (6) und den entsprechend angestellten Taumelring (8) nacheinander immer in Schneidrichtung links, rechts, oben oder unten Wasser versprühen, während die drei übrigen Richtungen ohne Wasser sind.The swash ring (8), guided on the housing, flattened at four upper edges in the valve tappet areas (14) and hydraulically (15) can be raised on one side or closed at the four lower points, so that the segment spraying is always activated in the cutting direction when the cutting head rotates becomes. It is therefore possible that all the rotating segment sprinkles always spray water one after the other in the cutting direction left, right, up or down via the assigned water opening valves (6) and the corresponding swash ring (8), while the other three directions are without water.

Es können auch z.B. beim Schneiden diagonal von links unten nach rechts oben die Steuerimpulse nach oben und nach rechts zu einem einzigen Steuerimpuls diagonal rechts oben zusammengefaßt werden. Selbstverständlich analog auch auf die gleiche Art nach diagonal links unten, diagonal rechts unten und diagonal links oben.For example, when cutting diagonally from the bottom left to the top right, the control pulses up and to the right are combined into a single control pulse diagonally top right. Of course, in the same way, in the same way, diagonally at the bottom left, diagonally at the bottom right and diagonally at the top left.

Kehren wir zu unserer Annahme eines rundum bedüsten Schrämkopfes mit einer Anreicherung des Haufwerkes mit Wasser von 0,71 1/kg zurück, so haben wir mit dem neuen System nur noch den etwa vierten Teil der Anreicherung, nämlich ca. 0,18 1/kg.If we return to our assumption that the cutting head is completely covered with an accumulation of 0.71 1 / kg of water in the pile, we only have about the fourth part of the accumulation with the new system, namely approx. 0.18 1 / kg .

Die notwendigen Hydraulikleitungen (6) für die Taumelringverstellung (statt des Taumelringes können auch vier Nockensegmente verwendet oder ähnliches eingesetzt werden) können durch die Wandung des Lagerhalses am vorderen Teil des Schrämarmes hindurch im Innern des Gehäuses nach hinten geleitet und an geeigneter Stelle an die Steuerung angeschlossen werden.The necessary hydraulic lines (6) for the swash ring adjustment (instead of the swash ring, four cam segments or the like can also be used) can be guided through the wall of the bearing neck on the front part of the cutter arm inside the housing and connected to the control at a suitable point will.

Ähnlich wie bei dem Schrämkopf einer Streckenvortriebsmaschine kann auch die Schrämwalze einer Walzenschrämmaschine im Abbau ausgerüstet werden, sollte sich dafür eine Notwendigkeit ergeben.Similar to the cutting head of a track boring machine, the cutting roller of a roll cutting machine can be equipped in the dismantling if a need arises.

Die Zeichnungen erläutern den Erfindungsgegenstand an einem Ausführungsbeispiel eines Schrämarmes mit Schrämkopf einer Strek - kenvortriebsmaschine.The drawings explain the subject of the invention using an exemplary embodiment of a cutting arm with a cutting head of a section boring machine.

Es zeigt:

  • Fig. 1: Eine Teilschnittzeichnung eines Schrämarmes mit Schrämkopf
  • Fig. 2: Eine Teilschnittzeichnung eines Schrämkopfes mit neuer Wasserführung und Wasseröffnungsventil.
  • Fig. 3: Eine rückwärtige Ansicht eines Schrämkopfes mit der Darstellung der Segmentteilung und der Anordnung der Wasseröffnungsventile.
It shows:
  • Fig. 1: A partial sectional drawing of a cutter arm with cutter head
  • Fig. 2: A partial sectional drawing of a cutting head with new water supply and water opening valve.
  • Fig. 3: A rear view of a cutting head with the representation of the segment division and the arrangement of the water opening valves.

Claims (7)

1. Segmentbedüsung von Schrämwalzen in Bergbau-Abbaubetrieben oder Schrämköpfen in Bergbau-Streckenvortrieben und im Tunnelbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrämwalzen oder Schrämköpfe in mindestens vier oder mehr Bedüsungssegmente unterteilt sind. 1st Segment spraying of cutting rollers in mining operations or cutting heads in mining section drives and in tunnel construction according to claim 1, characterized in that the cutting rollers or cutting heads are divided into at least four or more spraying segments. 2. Segmentbedüsung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Bedüsungssegmente der Schrämwalzen oder Schrämköpfe diese jeweils in Achsrichtung unterteilen.2. Segment spraying according to claim 1, characterized in that the spraying segments of the cutting rollers or cutting heads each divide them in the axial direction. 3. Segmentbedüsung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem Bedügungssegment ein Wasseröffnungsventil gehört, die nacheinander über einen hydraulisch gesteuerten Taumelring oder gesteuerten Exzenterring beispielsweise vier ebenfalls hydraulisch gesteuerte Nockensegmente in Tätigkeit gesetzt werden.3. Segment spraying according to claim 1 and 2, characterized in that each opening segment includes a water opening valve, which, for example, four hydraulically controlled cam segments are set in sequence via a hydraulically controlled swash ring or controlled eccentric ring. 4. Segmentbedüsung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmentbedüsung immer in Schneidrichtung der Schrämwalzen oder Schrämköpfe über die Wasseröffnungsventile mittels der in dieser Richtung angestellten Taumelringe oder Exzenterringe oder Nockensegmente in Tätigkeit gesetzt wird.4. segment spraying according to claim 1, 2 and 3, characterized in that the segment spraying is always put into action in the cutting direction of the cutting rollers or cutting heads via the water opening valves by means of the swash rings or eccentric rings or cam segments employed in this direction. 5. Segmentbedüsung nach Anspruch I, 2, 3 und 4 dadurch gekennzeichnet, daß beispielsweise bei Schrämköpfen von Streckenvortriebsmaschinen die Wasseröffnungsventile für die Schwenkrichtung oder Schneidwalzen rechts, links, oben oder unten oder in Kombination zweier dieser Schwenkeinrichtungen, aber auch auf volle Schrämkopfbedüsung gesteuert werden können.5. segment spraying according to claim I, 2, 3 and 4, characterized in that, for example, in cutting heads of track jacking machines, the water opening valves for the swiveling direction or cutting rollers right, left, up or down or in combination of two of these swiveling devices, but also on full cutting head spraying can be controlled . 6. Segmentbedüsung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Wasseröffnungsventile bei Schrämwalzen im Walzenanschlußflansch und bei Schrämköpfen im hinteren Teil der Anschlußbüchse befinden. Die Verlagerung der die Wasseröffnungsventile betätigten Taumelringe, Exzenterringe bzw. Nockensegmente liegt bei Schrämwalzen über dem vorderen Teil des Planetenträgergehäuses des Schrämarmes einer Walzenschrämmaschine und bei Schrämköpfen über dem vorderen Teil des Lagerhalses des Schrämarmes einer Streckenvortriebsmaschine, geschützt durch den jeweiligen hinteren Teil des Grundkörpermantels der Schrämwalze, bzw. Schrämkopfes. 6 . S ementmentüsung according to claim 1, 2, 3, 4 and 5, characterized in that the water opening valves are located in the roller connecting flange for cutting rollers and in the rear part of the connecting sleeve for cutting heads. The displacement of the wobble rings, eccentric rings or cam segments actuated by the water opening valves lies above the front part of the planet carrier housing of the cutting arm of a roller cutting machine in the case of cutting rollers and above the front part of the bearing neck of the cutting arm of a section boring machine in the case of cutting heads, protected by the respective rear part of the basic body shell jacket or cutting head. 7. Segmentbedüsung nach Ansprach 1, 2, 3, 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß z.B. beim Schneiden diagonal von links unten nach rechts oben die Steuerimpulse nach oben und nach rechts zu einem einzigen Steuerimpuls diagonal rechts oben zusammgefaßt werden können. Selbstverständlich analog auch auf die gleiche Art nach diagonal links unten, diagonal rechts unten und diagonal links oben.7. segment spraying according spoke 1, 2, 3, 4, 5 and 6, characterized in that e.g. when cutting diagonally from the bottom left to the top right, the control pulses up and to the right can be combined into a single control pulse diagonally top right. Of course, in the same way, in the same way, diagonally at the bottom left, diagonally at the bottom right and diagonally at the top left.
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