EP0235319A1 - Bedüsungseinrichtung für Vortriebsmaschinen - Google Patents
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- 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 device for spraying, in particular on tunneling machines of underground mining and tunneling, for example on partial cutting machines, with cutting tools arranged on the longitudinal and / or cross cutting head and associated with the cutting tools, intended for cooling, dust and spark impact control and for supporting the cutting performance Water nozzles, wherein the water supplied to the cutting head via a low-pressure rotary feedthrough is clamped in the cutting head to a spraying pressure of, for example, 100 to 1500 bar.
- a device for cooling the chisels of a cutting machine which has a nozzle in the area of the chisel for the cooling water to be sprayed out under pressure.
- the water supply to the nozzle can be shut off by a shut-off valve and the chisel on the chisel holder is counter to the force a spring and the hydraulic pressure of the cooling water limited axially displaceable by the cutting pressure.
- the shut-off valve is connected to the chisel by a coupling element in such a way that it opens when the chisel is moved in the direction of the cutting pressure.
- the coupling element is formed by a tappet which acts on the valve body and is guided in a central bore in the chisel shaft. The shut-off valve closes against the effect of the cutting pressure and is opened by the tappet in the direction of the cutting pressure.
- Such a device is a complex chisel design which is susceptible to wear, in particular since the chisel is axially movable in a bushing, and the bushing is immovably stuck in the chisel holder and requires a special seal.
- the axial movement of the chisel is not dampened and the spraying of the water can hardly be controlled.
- the area of the plunger is extremely small, so that the path to the spraying of the water is released with little impact on the chisel, i. H. there is no possibility of controlling the amount of water via the pressure.
- a round shank chisel in particular for part-cutting machines, is known, which during the cutting process only intermittently engages with the material to be cut and can be exchanged in a rotatable and axially limited manner by the cutting force against the pressure of the spray water Chisel holder held shaft and a hard metal blade arranged at the tip of the shaft outside the chisel holder.
- a cavity is provided in the chisel holder in the direction of the cutting force behind the chisel on the one hand is connected to a spray water channel via a check valve and on the other hand has a spray water line which is directed approximately towards the hard metal cutting edge.
- a round shank chisel guided in such a damped manner has the disadvantage that the corresponding water spraying only takes place if the chisel moves in an axial direction due to the reaction force occurring when the chisel engages in the rock or mineral.
- the mineral or the rock is partially released by engaging the chisel when mining rock or mineral, for example when driving a section, with the aid of a partially cut tunneling machine, but also partially breaking out of the bond by the action of the neighboring chisel, constant intervention is one not guaranteed any chisel. In this way, several chisels cannot be adequately supplied with the required water spray.
- the object of the invention is to provide a device for spraying, in particular on tunneling machines, for example on partial cutting machines, which is structurally simple, which avoids axial movement of the chisels and the wear which occurs and which moreover provides sectoral spraying the location, for example a cutting head, the area of which at least partially engages the rock or mineral.
- This object is achieved in that in the cutting head at least one pump driven by the rotation of the cutting head via a cam disk and in the and / or the high-pressure lines connected downstream of a pump upstream of the nozzles tet designed as a sector control, controllable via a cam, valve control are provided.
- the device according to the invention for spraying allows, first of all, the supply of water in the low pressure range in a structurally simple arrangement, for example at a pressure of 10 bar, via a corresponding rotary leadthrough into the cutting head.
- a high pressure rotary union due to the technical problems connected with it.
- the use of a high-pressure rotating union also requires the supply of high-tension water to the cutting head and thus the additional installation of appropriate pumps.
- the device according to the invention for spraying has the advantage that the parts required for tensioning the water are arranged in a protected position in the cutting head.
- a particular advantage of the invention can be seen in the fact that the spraying sector can be adjusted as desired by the adjustable design of the cam disk, which is fixed relative to the rotating cutting head, for example on the boom.
- the generation of the pressurized water to a spray pressure of, for example, 100 to 1500 bar takes place using the rotary movement of the cutting head with the aid of a pump, for example a piston pump, the piston of which is driven by a cam disk.
- the highly pressurized water is expediently fed to a storage tank which can additionally be equipped with a storage bladder in order to allow the water supplied by the pump in pulsating form to reach the nozzles in a uniform form.
- the maximum pressure of the water up to approx. 1500 bar is only required if the water is required to support the cutting performance.
- the highly tensioned water is fed to a valve control via water channels provided in the cutting head, which, driven by a cam, ensures sectoral atomization of the water.
- the spraying angle corresponds to the opening angle of the cam.
- the technical progress of the invention is essentially based on the fact that, while avoiding the previous sealing problems and the great wear of the chisel by the axial movement, a structurally simple and safe spraying device is created which, while avoiding a high level of maintenance, essentially contributes to the service life the cutting tools significantly.
- the water required for the spraying for the purpose of cooling the dust and sparks control and to support the cutting performance is fed via a rotary leadthrough 7 and a low pressure line 8 displaced in the drive shaft 3 the cutting head 1 provided with cutting tools 5 leads.
- the rotating drive shaft 3 connected to the cutting head 1 is displaced outside the cutting head 1 in the non-rotating boom 2.
- the cutting head 1 is sealed off from the boom 2 with seals 4.
- a cam disk 10 is provided in front of the cam disk 9 and is also arranged in a non-rotating attachment on the arm 2, the design of which cam also emerges from the section in FIG. 2.
- a pump 11 is acted upon by the rotation of the cutting head 1, which is firmly connected to the drive shaft 3.
- the pump 11 is designed as a piston pump, the piston 12 of which is returned to the starting position by a return spring 14.
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Abstract
Die Einrichtung zur Bedüsung, insbesondere an Vortriebsmaschinen des untertägigen Berg- und Tunnelbaus, beispielsweise an Teilschnittmaschinen, weist zur Kühlung sowie zur Staub- und Funkenschlagbekämpfung aber auch zur Unterstützung der Schneidleistung Wasserdüsen auf, wobei das dem Schneidkopf über eine Niederdruck-Drehdurchführung zugeführte Wasser im Schneidkopf auf einen Bedüsungsdruck von beispielsweise 100 bis 1.500 bar hochgespannt wird. Zur Vermeidung des durch die axiale Beweglichkeit herkömmlicher Meißel hervorgerufenen Verschleißes sowie zur Schaffung einer sektoralen Bedüsung an jeder Stelle sind im Schneidkopf (1) mindestens eine durch die Drehung des Schneidkopfes (1) über eine Nockenscheibe (9) angetriebene Pumpe (11) und in der und/oder den einer Pumpe (11) nachgeschalteten Hochdruckleitungen (19) den Düsen (6) vorgeschaltet, eine als Sektorensteuerung ausgebildete, über eine Kurvenscheibe (1) steuerbare Ventilsteuerung vorgesehen (Fig. 1).
Description
- Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bedüsung insbesondere an Vortriebsmaschinen des untertägigen Berg- und Tunnelbaus, beispielsweise an Teilschnittmaschinen, mit auf dem Längs- und/oder Querschneidkopf angeordneten Schneidwerkzeugen und den Schneidwerkzeugen zugeordneten, zur Kühlung, Staub- und Funkenschlagbekämpfung sowie zur Unterstützung der Schneidleistung vorgesehenen Wasserdüsen, wobei das dem Schneidkopf über eine Niederdruck-Drehdurchführung zugeführte Wasser im Schneidkopf auf einen Bedüsungsdruck von beispielsweise 100 bis 1500 bar hochgespannt wird.
- Nach der EP-Anmeldung 00 60 827 ist bereits eine Einrichtung zum Kühlen der Meißel einer Schrämmaschine bekannt, die im Bereich des Meißels eine Düse für das unter Druck auszuspritzende Kühlwasser aufweist. Die Wasserzufuhr zur Düse ist durch ein Absperrventil absperrbar und der Meißel ist am Meißelhalter entgegen der Kraft einer Feder und des hydraulischen Druckes des Kühlwassers durch den Schnittdruck begrenzt axial verschiebbar gelagert. Das Absperrventil ist mit dem Meißel durch ein Kuppelglied derartig verbunden, daß es bei einer Verschiebebewegung des Meißels in Richtung des Schnittdruckes öffnet. Das Kuppelglied wird von einem auf den Ventilkörper wirkenden Stößel gebildet, der in einer zentralen Bohrung des Meißelschaftes geführt ist. Das Absperrventil schließt entgegen der Wirkung des Schnittdruckes und wird durch den Stößel in Richtung des Schnittdruckes geöffnet.
- Es handelt sich bei einer derartigen Einrichtung um eine aufwendige und hinsichtlich des Verschleißes anfällige Meißelausführung, insbesondere da der Meißel axial beweglich in einer Büchse sitzt, und die Büchse im Meißelhalter unbeweglich festsitzt und einer besonderen Abdichtung bedarf. Die axiale Bewegung des Meißels wird nicht gedämpft und das Verdüsen des Wassers ist kaum steuerbar. Die Fläche des Stößels ist außerordentlich klein, so daß bei geringen Schlageinwirkungen auf den Meißel der Weg zum Verdüsen des Wassers freigegeben wird, d. h. es fehlt die Möglichkeit, die Wassermenge über den Druck zu steuern.
- Desweiteren ist nach der DE-PS 32 42 137 ein Rundschaftmeißel insbesondere für Teilschnittmaschinen bekannt, der während des Schneidvorganges nur zeitweise mit dem zu schneidenden Material in Eingriff steht und aus einem drehbar und durch die Schnittkraft axial gegen den Druck des Sprühwassers begrenzt verschiebbar auswechselbar in einem Meißelhalter gehaltenen Schaft und einer an der Spitze des Schaftes außerhalb des Meißelhalters angeordneten, Hartmetallschneide besteht. Bei dieser Ausführung eines Rundschaftmeißels ist im Meißelhalter in Richtung der Schnittkraft hinter dem Meißel ein Hohlraum vorgesehen, der einerseits über ein Rückschlagventil mit einem Sprühwasserkanal in Verbindung steht und andererseits eine etwa in Richtung auf die Hartmetallschneide gerichtete Sprühwasserleitung aufweist.
- Ein derartig gedämpft geführter Rundschaftmeißel bringt den Nachteil mit sich, daß die entsprechende Wasserbedüsung nur dann stattfindet, wenn durch die beim Eingriff des Meißels im Gestein oder Mineral auftretende Reaktionskraft den Meißel in einer axialen Richtung bewegt. Da aber beim Hereingewinnen von Gestein oder Mineral, beispielsweise bei einem Streckenvortrieb, mit Hilfe einer Teilschnittvortriebsmaschine das Mineral bzw. das Gestein teilweise durch Eingriff der Meißel gelöst wird, teilweise aber auch durch Einwirken der benachbarten Meißel aus dem Verband herausbricht, ist das ständige Eingreifen eines jeden Meißels nicht gewährleistet. Auf diese Weise können mehrere Meißel in nicht ausreichendem Maße mit der erforderlichen Wasserbedüsung beaufschlagt werden.
- Demgegenüber hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Einrichtung zur Bedüsung, insbesondere an Vortriebsmaschinen, beispielsweise an Teilschnittmaschinen, zu schaffen, die konstruktiv einfach ist, die eine axiale Beweglichkeit der Meißel und den damit auftretenden Verschleiß vermeidet und die darüber hinaus eine sektorale Bedüsung an der Stelle, beispielsweise eines Schneidkopfes ermöglicht, dessen Bereich mindestens teilweise in Eingriff mit dem Gestein oder Mineral gelangt.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Schneidkopf mindestens eine durch die Drehung des Schneidkopfes über eine Nockenscheibe angetriebene Pumpe und in der und/oder den einer Pumpe nachgeschalteten Hochdruckleitungen den Düsen vorgeschal tet eine als Sektorensteuerung ausgebildete, über eine Kurvenscheibe steuerbare, Ventilsteuerung vorgesehen sind.
- Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Bedüsung erlaubt zunächst einmal in konstruktiv einfacher Anordnung die Zuführung von Wasser im Niederdruckbereich, beispielsweise mit einem Druck von 10 bar über eine entsprechende Drehdurchführung in den Schneidkopf. Man versucht bewußt eine Hochdruck-Drehdurchführung wegen der damit verbundenen technischen Probleme zu vermeiden. Außerdem erfordert die Verwendung einer Hochdruck-Drehdurchführung auch die Zuführung von hochverspanntem Wasser in den Schneidkopf und damit die zusätzliche Installation entsprechender Pumpen.
- Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Bedüsung hat den Vorteil, daß die erforderlichen Teile zum Verspannen des Wassers in geschützter Position im Schneidkopf angeordnet sind. Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß durch die verstellbare Ausbildung der Kurvenscheibe, die gegenüber dem rotierenden Schneidkopf feststehend, beispielsweise am Ausleger angeordnet ist, der Bedüsungssektor nach Belieben verstellbar ist. Die Erzeugung des Druckwassers auf einen Bedüsungsdruck von beispielsweise 100 bis 1500 bar erfolgt unter Ausnutzung der Drehbewegung des Schneidkopfes mit Hilfe einer Pumpe, beispielsweise einer Kolbenpumpe, deren Kolben über eine Nockenscheibe angetrieben wird. Das hochverspannte Wasser wird zweckmäßigerweise einem Speicherbehälter zugeführt, der zusätzlich mit einer Speicherblase ausrüstbar ist, um das durch die Pumpe in pulsierender Form zugeführte Wasser den Düsen in gleichmäßiger Form zukommen zu lassen. Der Höchstdruck des Wassers bis ca. 1500 bar ist nur dann erforderlich, wenn das Wasser zur Unterstützung der Schneidleistung benötigt wird. Von dem Speicherbehälter wird das hochverspannte Wasser über im Schneidkopf vorgesehene Wasserkanäle einer Ventilsteuerung zugeführt, die angetrieben über eine Kurvenscheibe eine sektorale Verdüsung des Wassers gewährleistet. Der Bedüsungswinkel entspricht dem Öffnungswinkel der Kurvenscheibe.
- Weitere Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen näher beschrieben.
- Der technische Fortschritt der Erfindung ist im wesentlichen darin begründet, daß unter Vermeidung der bisherigen Abdichtungsprobleme und des großen Verschleißes der Meißel durch die axiale Bewegung, eine konstruktiv einfache und sichere Bedüsungseinrichtung geschaffen wird, die unter Vermeidung eines hohen Wartungsaufwandes im wesentlichen dazu beiträgt, die Standzeiten der Schneidwerkzeuge erheblich zu erhöhen.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 eine teilweise und schematisiert wiedergegebene Ausführung eines Längsschneidkopfes einer Teilschnittvortriebsmaschine unter Aufnahme der Bedüsungseinrichtung, und
- Fig. 2 eine ebenfalls teilweise und schematisierte Wiedergabe der im Schneidkopf angeordneten Pumpe sowie ein Schnitt durch einen Ausleger.
- Wie aus der teilweise und schematisiert wiedergegebenen Ansicht eines Längsschneidkopfes einer Teilschnittvortriebsmaschine zu entnehmen ist, wird das für die Bedüsung zum Zwecke der Kühlung der Staub- und Funkenschlagbekämpfung sowie zur Unterstützung der Schneidleistung erforderliche Wasser über eine Drehdurchführung 7 und eine in der Antriebswelle 3 verlagerte Niederdruckleitung 8 dem mit Schneidwerkzeugen 5 versehenen Schneidkopf 1 zuge führt. Die sich drehende und mit dem Schneidkopf 1 verbundene Antriebswelle 3 ist außerhalb des Schneidkopfes 1 in dem sich nicht drehenden Ausleger 2 verlagert. Der Schneidkopf 1 ist gegenüber dem Ausleger 2 mit Dichtungen 4 abgedichtet. Vor Kopf des Auslegers 2 und mit diesem fest verbunden ist eine Nockenscheibe 9 vor gesehen, deren genaue Ausbildung aus dem Schnitt in Fig. 2 zu entnehmen ist. Der Nockenscheibe 9 vorgelagert und auch in nicht drehender Befestigung am Ausleger 2 angeordnet, ist eine Kurvenscheibe 10 vorgesehen, deren Ausbildung ebenfalls aus dem Schnitt in Fig. 2 hervorgeht.
- Durch die Drehung des Schneidkopfes 1, der fest mit der Antriebswelle 3 verbunden ist, wird eine Pumpe 11 beaufschlagt. Die Pumpe 11 ist als Kolbenpumpe ausgebildet, deren Kolben 12 durch eine Rückstellfeder 14 jeweils in die Ausgangsposition zurückversetzt wird. Die mit dem Schneidkopf 1 durch die Welle 3 angetriebene um den Ausleger 2 rotierende Pumpe 11 läuft mit einem Rädchen 13 entlang der Nockenscheibe 9 und bewirkt auf diese Weise mit Hilfe des Kolbens 12 eine entsprechende Pumpwirkung.
- Das Wasser wird, wie Fig. 2 zeigt, über die Niederdruckleitung 8, die über ein Rückschlagventil 15 abgesichert ist, der Pumpe 11 zugeführt, von wo aus das verspannte Wasser in die Druckleitung 19 bzw. in den Speicherbehälter 17 gefördert wird. Der Pumpe 11 nachgeschaltet ist ebenfalls ein Rückschlagventil 16. Der Speicherbehälter 17 ist mit einem Überdruckventil 20 versehen und gleichzeitig ist, wie das Ausführungsbeispiel zeigt, der Speicherbehälter 17 mit einer Speicherblase 18 versehbar. Das Wasser in der Druckleitung 19 wird über die Ventilsteuerung mit Hilfe mindestens eines Ventiles 21, beispielsweise eines Kolbenventiles, sektoral den Düsen 6 zugeführt. Der in dem Ventil 21 hin- und herbewegliche Kolben 23 wird durch eine Rückstellfeder 24 in seine Ausgangsposition jeweils zurückgebracht. Das Kolbenventil 21 wird vergleichbar wie die Pumpe 11 jedoch über eine Kurvenscheibe 10 so bewegt, daß über einen bestimmten Umfang der Drehung das Ventil 21 die Hochdruckleitung 19 schließt bzw. öffnet. In der Fig. 2 ist der Öffnungswinkel der Kurvenscheibe dargestellt, der dem Be düsungswinkel entspricht. Die Nockenscheibe 9 bzw. die Kurvenscheibe 10 sind durch eine Arretierung 22 am Ausleger festgelegt. Zur Verstellbarkeit des Bedüsungswinkels ist jeweils die Kurvenscheibe 10 mit dem Öffnungswinkel zu verstellen.
- 1 Schneidkopf
- 2 Ausleger
- 3 Antriebswelle
- 4 Dichtung
- 5 Schneidwerkzeug
- 6 Düse
- 7 Drehdurchführung
- 8 Niederdruckleitung
- 9 Nockenscheibe
- 10 Kurvenscheibe
- 11 Pumpe
- 12 Kolben
- 13 Rädchen
- 14 Rückstellfeder
- 15 Rückschlagventil
- 16 Rückschlagventil
- 17 Speicherbehälter
- 18 Speicherblase
- 19 Druckleitung
- 20 Überdruckventil
- 21 Kolbenventil
- 22 Arretierung
- 23 Kolben
- 24 Rückstellfeder
Claims (7)
1. Einrichtung zur Bedüsung insbesondere an Vortriebsmaschinen des untertägigen Berg- und Tunnelbaus, beispielsweise an Teilschnittmaschinen mit auf dem Längs- und/oder Querschneidkopf angeordneten Schneidwerkzeugen und den Schneidwerkzeugen zugeordneten, zur Kühlung, Staub- und Funkenschlagbekämpfung sowie zur Unterstützung der Schneidleistung vorgesehenen Wasserdüsen, wobei das dem Schneidkopf über eine Niederdruck-Drehdurchführung zugeführte Wasser im Schneidkopf auf einen Bedüsungsdruck von beispielsweise 100 bis 1500 bar hochgespannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Schneidkopf (1) mindestens eine durch die Drehung des Schneidkopfes (1) über eine Nockenscheibe (9) angetriebene Pumpe (11) und in der und/oder den einer Pumpe (11) nachgeschalteten Hochdruckleitungen (19) den Düsen (6) vorgeschaltet eine als Sektorensteuerung ausgebildete, über eine Kurvenscheibe (10) steuerbare Ventilsteuerung vorgesehen sind.
2. Einrichtung zur Bedüsung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenscheibe (9) gegenüber dem mit der Antriebswelle (3) verbundenen Schneidkopf (1) feststehend, beispielsweise am Ausleger (2) befestigt ausgebildet ist.
3. Einrichtung zur Bedüsung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Ventilsteuerung vorgesehene Kurvenscheibe (10) gegenüber dem rotierenden Schneidkopf (1) feststehend angeordnet ist.
4. Einrichtung zur Bedüsung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibe (10) zur Veränderung des Bedüsungssektors um den Umfang des Auslegers (2) verstellbar ausgebildet ist.
5. Einrichtung zur Bedüsung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsteuerung innerhalb der Druckleitung (19) als ein über die Kurvenscheibe (10) beaufschlagbares, die Druckleitung (19) öffnendes und schließendes, mit einer Rückstellfeder (24) versehenes Kolbenventil (21) ausgebildet ist.
6. Einrichtung zur Bedüsung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpe (11) nachgeschaltet im Schneidkopf (1) ein Speicherbehälter (17) vorsehbar ist.
7. Einrichtung zur Bedüsung nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherbehälter (17) zusätzlich mit einer Gasblase (18) versehbar ist.
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