WO2008070884A1 - Method for identifying blockages in sprinkler devices and apparatus for carrying out this method - Google Patents

Method for identifying blockages in sprinkler devices and apparatus for carrying out this method Download PDF

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WO2008070884A1
WO2008070884A1 PCT/AT2007/000541 AT2007000541W WO2008070884A1 WO 2008070884 A1 WO2008070884 A1 WO 2008070884A1 AT 2007000541 W AT2007000541 W AT 2007000541W WO 2008070884 A1 WO2008070884 A1 WO 2008070884A1
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characteristic
pressure
evaluation circuit
flow rate
nozzles
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PCT/AT2007/000541
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Inventor
Reinhold Pogatschnigg
Original Assignee
Sandvik Mining And Construction G.M.B.H.
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK 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

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting clogging of spraying devices on propulsion or mining machines and to an apparatus for performing this method.
  • this reference also refers to security problems which consist in the fact that the machine could still be put into operation, bypassing such simple control measures, and thus an incorrect operation takes place. Such incorrect operation could not last, if the permissible operation of the machine is exclusively dependent on the fact that the water supply is turned on. Namely, such an arrangement could allow operation even if one or more water nozzles are clogged or if one or more valves associated with the water nozzles remain closed because only the pressure is felt for control and even if the flow would be sensed instead of the pressure , a pipe break could lead to failure of the arrangement.
  • the invention now aims to provide a method of the type mentioned, in which an entire nozzle beam can be monitored effectively and incorrect operation can be avoided.
  • the invention aims at avoiding malfunctions or shutdowns of the machine if the water pressure supply is not carried out with constant pressure.
  • Monitoring systems where only one flow controller is manually set to a critical one Flow rate is set, which indicates the clogging of a nozzle, are highly error prone with fluctuating water pressure and lead to an uncontrolled control behavior, which in turn has relatively complex maintenance and adjustment work to avoid unintentional machine shutdown during operation.
  • a monitoring method and a monitoring system for a monitoring device e.g. a jetting beam for a cutting tool or a heap on the loading table created, which automatically adjust to the actual on-site conditions and ensure greater security for detecting the failure of a single nozzle.
  • the method mentioned in the introduction is characterized in that the pressure and the flow rate of the medium to be supplied to the spraying device are measured, that the measured values are fed to an evaluation circuit and with the desired characteristic curve measured for the spraying device for the dependence of their flow rates on the operating pressure of a error-free spraying device are compared and that deviations from the nominal characteristic of a fault-free spraying device are displayed and / or used as control signals for driving the tunneling and / or mining machine.
  • the procedure according to the invention is advantageously such that the permissible deviations from the desired characteristic are stored as a characteristic field in the evaluation circuit, the characteristic field preferably being limited by characteristic curves which corresponds to a deviation of the measured values with less than one defective nozzle.
  • a permissible operation results when a predetermined threshold is not exceeded, wherein a particularly high degree of accuracy can be achieved when in fact the characteristics of the individual nozzles are known, such characteristics usually to the factory specifications of the nozzles to count.
  • the method is therefore advantageously carried out in such a way that the characteristic curves for determining the characteristic fields are determined as pressure-dependent flow rate characteristic curves for individual nozzles and calculated for the actual number of nozzles of the conditioning device, preferably the threshold value for the shutdown of a drive is set when a characteristic curve is reached, which corresponds to a deviation of the characteristic of the jetting device to the characteristic value of + 0.5 nozzles.
  • the shutdown is thus carried out with certainty, if a nozzle fails, so that a high degree of operational reliability with significantly reduced possibilities of unintentional influence on the operational shutdown of the cutting motor is made possible.
  • a supply pressure in the case of the method according to the invention, too low a supply pressure can not ensure a sufficient minimum pressure for the flammability safety with methane outgassing and therefore the relevant safety regulations are not met. It can thus be selected as one of the limits, a corresponding lower limit for the supply pressure, with a rapid decrease in the supply pressure, for example, in the case of a hose break or closed supply line can be observed. Further cases of damage to be recognized relate to the fact that jets can be lost from the beam due to mechanical vibrations and, for example, a hose break after the flow sensor can also occur. A leakage in the pressure line after the flow sensor as well as heavily washed nozzles with no longer correct spray pattern have the consequence that the nozzle set must be replaced.
  • the device according to the invention for carrying out this method is essentially characterized in that a pressure sensor and a flow rate sensor are provided for the medium to be supplied to the spraying device whose measured values are passed via signal lines to an evaluation circuit, that the evaluation circuit a memory for nominal characteristics of the pressure-dependent curve Contains flow rates of error-free spraying device and provides characteristic fields for the allowable deviation from the desired characteristic and that the evaluation circuit is connected to a display device and / or a control member of the drive of the tunneling and mining machine.
  • the device according to the invention and the method according to the invention have the advantage that manual adjustment work can be dispensed with and machine shutdowns, which are based solely on pressure fluctuations of the supply line and on influences which trigger such pressure drops, are largely avoided. It is also advantageous that the BedüsungsSystem can be operated at different pressures and in this way the water consumption and the dust deposition can be influenced without this leading to a malfunction of the device. The number of Overall, electronic surveillance elements can be significantly reduced and the risk of the monitoring system being manipulated by the operating personnel can be minimized.
  • FIG. 1 shows a schematic view of the circuit arrangement according to the invention for the spraying
  • FIG. 2 shows a characteristic nozzle characteristic as used according to the invention
  • FIG. 3 shows a diagrammatic representation of the switching logic.
  • Fig.l is 1 schematically a nozzle for spraying a cutting drum, wherein the individual nozzles are designated 2.
  • the pressure in the supply line of such nozzles is detected via the control line 3 and the pressure sensor 4.
  • the medium is supplied to the nozzle blocks 1 and the nozzles 2 via a pressure reducing valve 5 and the line 6, in which a flow rate sensor 7 is turned on.
  • the medium is now not only supplied via the line 8 to the nozzle sticks 1 but also via the line 9 to the nozzles of the loading table, in order to jet the heap and cool in this way.
  • the motors to be controlled and, in particular, the cutting motor are schematically indicated by 10, the two loading motors being designated by 11.
  • the characteristic field that is correct for the determination of the operating parameter is represented as a nozzle characteristic in FIG.
  • a graph showing a change in the flow rate per unit time from the input pressure for the entirety of the respective nozzles can be seen at 12.
  • This characteristic curve 12 thus corresponds to the nominal value of the entire nozzle. If a nozzle is added or removed, the corresponding characteristic curve shifts upwards or downwards, the characteristic curve 13 corresponding to the ratios for n + 1 nozzles and the characteristic curve 14 to the ratios for n-1 nozzles. Between each of these two limit values, a fictitious characteristic curve 15 or 16 is computationally or graphically determined in the center, which corresponds in each case to the deviation by half a nozzle.
  • the field delimited by the characteristic curves 15 and 16 can be designated as a permissible nozzle characteristic field and as long as the measured values are in the stated range, a correct function can be assumed. At the same time, however, a lower limit value must also be defined, which is determined by the coordinates of point 17 in the representation according to FIG. This point corresponds to the minimum flow rate and the minimum pressure for safe operation, which also results in shutting down of the engine (s) if these values are not reached.
  • the permissible characteristic field is thus defined by the hatched area 18.
  • the signals of the sensor inputs are referred to as P sensor and Q SensOr and serve on the one hand to control the minimum pressure or the minimum flow rate in the unit time and on the other hand, the calculation of the respective setpoint, which takes into account the pressure dependence of the flow rate.
  • the aforementioned control of the minimum pressure and the minimum flow rate leads to a corresponding query of the characteristic curves. If and the pressure value P sensor ⁇ the P min , then the machine may continue to operate and the spray is ok. If the sensor value for the flow in the unit of time falls short of the minimum pressure and if the minimum pressure is undershot, a shutdown is carried out and a corresponding error message is issued.

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Abstract

In a method for identifying blockages in sprinkler devices (2) on heading and mining machines, the pressure and the flow rate of the medium to be fed to the sprinkler device are measured, the measured values are fed to an evaluation circuit and compared with the desired characteristic curve (12), which is measured for the sprinkler device, for the dependence of its flow rates on the operating pressure of a fault-free sprinkler device. Deviations from the desired characteristic curve of a fault-free sprinkler device are displayed and/or used as control signals for driving the heading and/or mining machine. The apparatus for carrying out the method is characterized in that a pressure sensor (4) and a flow rate sensor (7) for the medium which is to be fed to the sprinkler device are provided, the measured values from these sensors being passed to an evaluation circuit via signal lines; in that the evaluation circuit contains a memory for desired characteristic curves (12, 18) of the pressure-dependent profile of the flow rates of a fault-free sprinkler device and provides characteristic maps for the permissible deviation from the desired characteristic curve, and in that the evaluation circuit is connected to a display apparatus and/or a control element of the drive of the heading and mining machine.

Description

Verfahren zum Erkennen von Verstopfungen von Bedüsungseinrich- tungen sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses VerfahrensMethod for detecting clogging of spraying devices and device for carrying out this method
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erkennen von Verstopfungen von Bedüsungseinrichtungen an Vortriebs- oder Gewinnungsmaschinen sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens .The invention relates to a method for detecting clogging of spraying devices on propulsion or mining machines and to an apparatus for performing this method.
Bei Vortriebs- und Gewinnungsmaschinen ist es bekannt, Kühl- flüssigkeit über Düsen an die Ortsbrust bzw. die Meißel zu führen, wobei ein derartiges Versprühen von Kühlflüssigkeit unzulässig hohe Temperaturen an der Ortsbrust verhindern soll und auf diese Weise Funkenschlag und Explosionen unmöglich machen soll. Je nach Art des zugeführten Mediums gelingt es, über derartige Düsen auch Flüssigkeit in der Weise zu versprühen, dass eine übermäßige Staubentwicklung vermieden wird. Bedingt durch Verschmutzung der Kühlflüssigkeit kann es aber bei derartigen Düsen zu einer Düsenverstopfung kommen, wobei eine derartige Düsenverstopfung wiederum zur Folge haben kann, dass nur unzureichend Kühlflüssigkeit zugeführt wird und Funkenschlag und Explosionen nicht mehr zuverlässig vermieden werden können. In der EP 188188 ist eine derartige Einrichtung zum Versprühen von Kühlflüssigkeit aus Düsen eines Schrämkopfes bekannt geworden, bei welcher die Meißel des Schrämkopfes selbst ein Ventil betätigen und daher ein Versprühen von Kühlflüssigkeit nur dann erfolgt, wenn der jeweilige Meißel, dem die entsprechende Düse zugeordnet ist, sich im Eingriff befindet. Um auch in diesen Fällen eine Verstopfung einer Düse wahrnehmen zu können, wird eine Drossel vor die Düse geschaltet, wobei Sensoren die Druckdifferenz des Raums vor der Drossel relativ zum Raum nach der Drossel als Hinweis darauf verwenden, ob eine Verstopfung einer Düse vorliegt oder nicht. Der Druck in dem der Drossel nachgeschalteten Raum steigt beim Auftreten einer Verstopfung relativ zum Druck vor der Drossel an, sodass bei einer vorgegebenen hinreichend kleinen Druckdifferenz auf eine weitestgehende Verstopfung der Düse geschlossen werden kann. Neben derartigen relativ aufwändigen Einrichtungen ist es bekannt, Sprühdüsen in Düsenstöcken anzuordnen und während des Betriebs einer Vortriebs- oder Gewinnungsmaschine konstant über eine Mehrzahl derartiger Düsen Kühlflüssigkeit auszustoßen. Um nun eine hinreichende Wirkung einer derartigen Bedüsung zu überwachen, ist in der DE 2915176 bereits vorgeschlagen worden, den Wasserspritzdüsen einen temperaturabhängigen Widerstand nachzuschalten. Der aus den Düsen austretende Wasserstrahl beeinflusst den temperaturabhängigen Widerstand, wobei in der Folge ein Signal dieses temperaturabhängigen Widerstands für die ggf. erforderliche Abschaltung der Maschine herangezogen wird. In dieser Literaturstelle wird aber auch auf Sicherheitsprobleme Bezug genommen, welche darin bestehen, dass die Maschine unter Umgehung derartig einfacher Steuermaßnahmen den- noch in Betrieb gesetzt werden könnte und damit eine Fehlbedienung erfolgt. Eine derartige Fehlbedienung könnte nicht zuletzt dann eintreten, wenn der zulässige Betrieb der Maschine ausschließlich davon abhängig ist, dass die Wasserzufuhr eingeschaltet ist. Eine derartige Anordnung könnte nämlich auch dann den Betrieb ermöglichen, wenn eine oder mehrere Wasserdüsen verstopft sind oder wenn ein oder mehrere den Wasserdüsen zugeordnete Ventile geschlossen bleiben, da zur Steuerung lediglich der Druck gefühlt wird und selbst dann, wenn statt des Drucks der Durchfluss gefühlt würde, ein Rohrbruch zum Versagen der Anordnung führen könnte.In propulsion and extraction machines, it is known to guide cooling liquid via nozzles to the working face or the chisel, wherein such spraying of cooling liquid is intended to prevent unacceptably high temperatures at the face and in this way make sparking and explosions impossible. Depending on the type of medium supplied, it is also possible to spray liquid via such nozzles in such a way that excessive dust formation is avoided. Due to contamination of the cooling liquid but it can come in such nozzles to a nozzle blockage, with such nozzle clogging in turn can result in that insufficient cooling liquid is supplied and sparking and explosions can not be reliably avoided. In EP 188188 such a device for spraying cooling liquid from nozzles of a cutting head is known in which the chisel of the cutting head itself actuate a valve and therefore a spraying of cooling liquid only takes place when the respective chisel, which is associated with the corresponding nozzle , is engaged. In order to be able to perceive a blockage of a nozzle in these cases, a throttle is switched in front of the nozzle, wherein sensors use the pressure difference of the space in front of the throttle relative to the space after the throttle as an indication of whether there is a blockage of a nozzle or not. The pressure in the space downstream of the throttle increases in the event of a blockage relative to the pressure in front of the throttle, so that at a given sufficiently small pressure difference can be concluded on a largely blockage of the nozzle. In addition to such relatively complex devices, it is known to arrange spray nozzles in nozzle sticks and to eject cooling liquid constantly through a plurality of such nozzles during the operation of a propulsion or extraction machine. In order now to monitor a sufficient effect of such spraying, has been proposed in DE 2915176 already downstream of the water spray nozzles a temperature-dependent resistor. The water jet emerging from the nozzles influences the temperature-dependent resistance, as a result of which a signal of this temperature-dependent resistance is used for the possibly necessary shutdown of the machine. However, this reference also refers to security problems which consist in the fact that the machine could still be put into operation, bypassing such simple control measures, and thus an incorrect operation takes place. Such incorrect operation could not last, if the permissible operation of the machine is exclusively dependent on the fact that the water supply is turned on. Namely, such an arrangement could allow operation even if one or more water nozzles are clogged or if one or more valves associated with the water nozzles remain closed because only the pressure is felt for control and even if the flow would be sensed instead of the pressure , a pipe break could lead to failure of the arrangement.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem ein gesamter Düsenbalken wirkungsvoll überwacht werden kann und Fehlbedienungen ver- mieden werden können. Insbesondere zielt die Erfindung darauf ab, dass auch Fehlfunktionen bzw. Abschaltungen der Maschine vermieden werden, wenn die Wasserdruckversorgung nicht mit konstantem Druck erfolgt. Überwachungssysteme, bei welchen lediglich ein Durchflussmengenregler manuell auf eine kritische Durchflussmenge eingestellt wird, welche auf das Verstopfen einer Düse hinweist, sind bei schwankendem Wasserdruck überaus fehleranfällig und führen zu einem unkontrollierten Steuerverhalten, was wiederum relativ aufwändige Wartungs- und Ein- stellarbeiten zur Folge hat, um nicht gewollte Maschinenabschaltungen im Betrieb zu vermeiden.The invention now aims to provide a method of the type mentioned, in which an entire nozzle beam can be monitored effectively and incorrect operation can be avoided. In particular, the invention aims at avoiding malfunctions or shutdowns of the machine if the water pressure supply is not carried out with constant pressure. Monitoring systems where only one flow controller is manually set to a critical one Flow rate is set, which indicates the clogging of a nozzle, are highly error prone with fluctuating water pressure and lead to an uncontrolled control behavior, which in turn has relatively complex maintenance and adjustment work to avoid unintentional machine shutdown during operation.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäß ein Überwachungsverfahren und ein ÜberwachungsSystem für eine Bedü- sungseinrichtung z.B. eines Bedüsungsbalkens für ein Schneidwerkzeug bzw. ein Haufwerk am Ladetisch geschaffen, welche sich automatisch auf die tatsächlichen Vorortbedingungen einstellen und eine höhere Sicherheit zum Erkennen des Ausfalls einer einzelnen Düse gewährleisten.To achieve this object, according to the invention, a monitoring method and a monitoring system for a monitoring device, e.g. a jetting beam for a cutting tool or a heap on the loading table created, which automatically adjust to the actual on-site conditions and ensure greater security for detecting the failure of a single nozzle.
Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß das eingangs genannte Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass der Druck und die Durchflussmenge des der Bedüsungseinrichtung zuzuführenden Mediums gemessen werden, dass die Messwerte einer Auswerteschal- tung zugeführt und mit der für die Bedüsungseinrichtung gemessenen Sollkennlinie für die Abhängigkeit ihrer Durchflussmengen vom Betriebsdruck einer fehlerfreien Bedüsungseinrichtung verglichen werden und dass Abweichungen von der Sollkennlinie einer fehlerfreien Bedüsungseinrichtung angezeigt und/oder als Steuersignale für einen Antrieb der Vortriebs- und/oder Gewinnungsmaschine herangezogen werden. Dadurch, dass in die erfindungsgemäße Auswertung bzw. Regelung nicht nur Durch- flussmengenmesswerte sondern auch Druckmesswerte eingehen und erfindungsgemäß eine entsprechende Kennlinie ermittelt wird, welche die druckabhängige Änderung der Durchflussmenge berücksichtigt, wird die Möglichkeit geschaffen, derartige Kennlinien in Form von Sollkennlinien vorzugeben und in einem Komparator bzw. einer Auswerteschaltung die jeweils tatsächlichen Messwerte, welche einem definierten Punkt auf dieser Kennlinie entsprechen, mit dem Kennlinienverlauf zu vergleichen. Es er- gibt sich somit, dass dann, wenn der Druck Schwankungen unterliegt, die entsprechende Änderung der DurchfIussmenge in der Zeiteinheit noch nicht notwendigerweise zu einer Abschaltung führt, solange die gemessene Änderung im Rahmen dessen bleibt, was als druckabhängige Änderung der Durchflussmenge pro Zeiteinheit zu bezeichnen wäre. Um nun eine bestimmte Toleranz gegenüber einer eindeutigen Sollkennlinie zu gewährleisten, welche noch nicht als kritisch zu werten ist, wird erfindungsgemäß mit Vorteil so vorgegangen, dass die zulässigen Abweichungen von der Sollkennlinie als Kennlinienfeld in der Auswerteschaltung gespeichert werden, wobei vorzugsweise das Kennlinienfeld von Kennlinien begrenzt wird, welche einer Abweichung der Messwerte bei weniger als einer defekten Düse entsprechen. Auf diese Weise ergibt sich ein zulässiger Betrieb dann, wenn ein vorbestimmter Schwellwert nicht überschritten wird, wobei ein besonders hohes Maß an Genauigkeit dann erzielt werden kann, wenn tatsächlich die Kennlinien der einzelnen Düsen bekannt sind, wobei derartige Kennlinien üblicherweise zu den werkseitigen Spezifikationen der Düsen zu zählen sind. Das Verfahren wird daher mit Vorteil so durchgeführt, dass die Kennlinien zur Ermittlung der Kennlinienfelder als druckabhängige Durchflussmengenkennlinien für einzelne Düsen bestimmt werden und für die tatsächliche Anzahl der Düsen der Bedü- sungseinrichtung rechnerisch ermittelt werden, wobei vorzugs- weise der Schwellwert für die Abschaltung eines Antriebs bei Erreichen einer Kennlinie gesetzt wird, welche einer Abweichung der Kennlinie der Bedüsungseinrichtung zum Kennlinienwert von + 0,5 Düsen entspricht. Die Abschaltung erfolgt somit mit Sicherheit dann, wenn eine Düse ausfällt, sodass ein hohes Maß an Betriebssicherheit bei gleichzeitig wesentlich reduzierten Möglichkeiten einer unbeabsichtigten Einflussnahme auf die betriebsbedingte Abschaltung des Schneidmotors ermöglicht wird.For this purpose, the method mentioned in the introduction is characterized in that the pressure and the flow rate of the medium to be supplied to the spraying device are measured, that the measured values are fed to an evaluation circuit and with the desired characteristic curve measured for the spraying device for the dependence of their flow rates on the operating pressure of a error-free spraying device are compared and that deviations from the nominal characteristic of a fault-free spraying device are displayed and / or used as control signals for driving the tunneling and / or mining machine. The fact that not only flow rate measurements but also pressure readings are taken into the evaluation or regulation according to the invention and that a corresponding characteristic is determined according to the invention, which takes into account the pressure-dependent change in the flow rate, the possibility is created to specify such characteristics in the form of nominal characteristics and in one Comparator or an evaluation circuit to compare the actual measured values, which correspond to a defined point on this characteristic, with the characteristic curve. It he- Thus, if the pressure is subject to variations, the corresponding change in the flow rate in the time unit does not necessarily result in a shutdown, as long as the measured change remains within what would be termed the pressure-dependent change in flow rate per unit time. In order to ensure a certain tolerance with respect to a definite nominal characteristic which is not yet critical, the procedure according to the invention is advantageously such that the permissible deviations from the desired characteristic are stored as a characteristic field in the evaluation circuit, the characteristic field preferably being limited by characteristic curves which corresponds to a deviation of the measured values with less than one defective nozzle. In this way, a permissible operation results when a predetermined threshold is not exceeded, wherein a particularly high degree of accuracy can be achieved when in fact the characteristics of the individual nozzles are known, such characteristics usually to the factory specifications of the nozzles to count. The method is therefore advantageously carried out in such a way that the characteristic curves for determining the characteristic fields are determined as pressure-dependent flow rate characteristic curves for individual nozzles and calculated for the actual number of nozzles of the conditioning device, preferably the threshold value for the shutdown of a drive is set when a characteristic curve is reached, which corresponds to a deviation of the characteristic of the jetting device to the characteristic value of + 0.5 nozzles. The shutdown is thus carried out with certainty, if a nozzle fails, so that a high degree of operational reliability with significantly reduced possibilities of unintentional influence on the operational shutdown of the cutting motor is made possible.
Um nun im Betrieb die sichere Funktion der jeweiligen Sensoren zu überwachen, kann mit Vorteil so vorgegangen werden, dass dieIn order to monitor the safe operation of the respective sensors during operation, it is advantageously possible to proceed in such a way that the
Sensoren durch Aufnahme von Kennlinien bei abgesenktem Be- triebsdruck und Vergleich diese Messwerte mit zuvor gemessenen Sollwerten überprüft werden.Sensors by recording characteristic curves with lowered operating pressure and comparison, these measured values are checked with previously measured nominal values.
Prinzipiell gilt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, dass ein zu geringer Versorgungsdruck keinen ausreichenden Mindestdruck für die Abflammsicherheit bei Methanausgasungen gewährleisten kann und daher den einschlägigen Sicherheitsvorschriften nicht Genüge geleistet wird. Es kann somit als einer der Grenzwerte ein entsprechend unterer Grenzwert für den Versorgungsdruck gewählt werden, wobei ein rasches Absinken des Versorgungsdrucks beispielsweise im Falle eines Schlauchbruchs oder bei geschlossener Versorgungsleitung beobachtet werden kann. Weitere zu erkennende Schadensfälle betreffen die Tatsache, dass durch mechanische Erschütterungen Düsen aus dem Balken verloren gehen können und beispielsweise auch ein Schlauchbruch nach dem Durchflusssensor auftreten kann. Eine Leckage in der Druckleitung nach dem Durchflusssensor ebenso wie stark ausgewaschene Düsen mit nicht mehr korrektem Sprühbild haben zur Folge, dass der Düsensatz ausgewechselt werden muss.In principle, in the case of the method according to the invention, too low a supply pressure can not ensure a sufficient minimum pressure for the flammability safety with methane outgassing and therefore the relevant safety regulations are not met. It can thus be selected as one of the limits, a corresponding lower limit for the supply pressure, with a rapid decrease in the supply pressure, for example, in the case of a hose break or closed supply line can be observed. Further cases of damage to be recognized relate to the fact that jets can be lost from the beam due to mechanical vibrations and, for example, a hose break after the flow sensor can also occur. A leakage in the pressure line after the flow sensor as well as heavily washed nozzles with no longer correct spray pattern have the consequence that the nozzle set must be replaced.
Mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise lässt sich aber auch in besonders einfacher Weise feststellen, ob eine Düse verstopft ist. In diesen Fällen genügt es häufig, die Düsen zu reinigen, wobei dann, wenn mehrere Düsen aufgrund von Ablage- rungen einen geringeren Durchfluss aufweisen, der gesamte Düsensatz zu wechseln wäre. Insgesamt ergibt sich durch diese komplexen Zusammenhänge, dass im Rahmen der aufgenommenen Kennlinien ein Kennlinienfeld als zulässiges Kennlinienfeld definiert werden kann und dass lediglich das zulässige Kennli- nienfeld in der Auswerteschaltung gespeichert werden muss und überprüft werden muss, ob die tatsächlichen Messwerte sich innerhalb dieses zulässigen Kennlinienfelds bewegen. Im zulässigen Bereich werden der erforderliche Mindestdruck und der Min- destdurchfluss bei Mindestdruck überwacht, wobei die Berechnung der Kennlinie laufend durchgeführt wird. Wenn die nachfolgenden Bedingungen a) Minimaldruck beispielsweise mindestens 11 bar b) Durchflussmengensensor misst eine größere Menge als den minimal zulässigen Durchfluss c) Durchflussmengensensor misst einen kleineren Messwerte als die maximal zulässige Durchflussmenge und gleichzeitig sichergestellt ist, dass die Durchflussmenge größer ist als der Mindestdurchfluss bei Mimimaldruck, kann von korrekter Bedüsung ausgegangen werden. Die gegenseitige Überprüfung der Sensoren durch Variation des Wasserdrucks kann gleichfalls im Betrieb erfolgen. Wenn bei Reduktion des Was- serdrucks die Druck- und Durchflussmengensensoren sich entsprechend der Kennlinie verhalten, kann von korrekter Funktion ausgegangen werden. Sollte die Maschine in einem solchen Fall abschalten, bedeutet dies, dass ein Sensor defekt wäre.With the procedure according to the invention, however, it is also possible to determine in a particularly simple manner whether a nozzle is blocked. In these cases it is often sufficient to clean the nozzles, in which case if several nozzles have a smaller flow due to deposits, the entire nozzle set would have to be changed. Overall, these complex relationships make it possible to define a characteristic field as a permissible characteristic field within the recorded characteristic curves and that only the permissible characteristic field must be stored in the evaluation circuit and it must be checked whether the actual measured values lie within this permissible characteristic field move. Within the permissible range, the required minimum pressure and the minimum flow at minimum pressure are monitored, whereby the calculation of the characteristic curve is carried out continuously. If the following conditions a) minimum pressure, for example at least 11 bar b) Flow rate sensor measures more than minimum allowable flow c) Flow rate sensor measures smaller than maximum allowable flow rate and while ensuring that flow rate is greater than minimum flow rate for mimimum pressure, correct jet can be assumed. The mutual examination of the sensors by varying the water pressure can also be done during operation. If, when reducing the water pressure, the pressure and flow rate sensors behave according to the characteristic curve, the correct function can be assumed. Should the machine shut down in such a case, it means that a sensor would be defective.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist hierbei im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucksensor und ein Durchflussmengensensor für das der Bedüsungseinrichtung zuzuführende Medium vorgesehen sind, deren Messwerte über Signalleitungen zu einer Auswerteschaltung geführt sind, dass die AuswerteSchaltung einen Speicher für Sollkennlinien des druckabhängigen Verlaufs der Durchflussmengen einer fehlerfreien Bedüsungseinrichtung enthält und Kennlinienfelder für die zulässige Abweichung von der Sollkennlinie bereitstellt und dass die Auswerteschaltung mit einer Anzeige- Vorrichtung und/oder einem Steuerglied des Antriebs der Vortriebs- und Gewinnungsmaschine verbunden ist.The device according to the invention for carrying out this method is essentially characterized in that a pressure sensor and a flow rate sensor are provided for the medium to be supplied to the spraying device whose measured values are passed via signal lines to an evaluation circuit, that the evaluation circuit a memory for nominal characteristics of the pressure-dependent curve Contains flow rates of error-free spraying device and provides characteristic fields for the allowable deviation from the desired characteristic and that the evaluation circuit is connected to a display device and / or a control member of the drive of the tunneling and mining machine.
Insgesamt ergibt sich durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren der Vorteil, dass manuelle Einstellarbeiten entfallen können und Maschinenabschaltungen, welche lediglich auf Druckschwankungen der Versorgungsleitung sowie auf Einflüsse zurückgehen, die derartige Druckabfälle auslösen, weitestgehend vermieden werden. Vorteilhaft ist auch, dass das BedüsungsSystem bei verschiedenen Drücken betrieben werden kann und auf diese Weise der Wasserverbrauch und die Staubniederschlagung beeinflusst werden können, ohne dass dies zu einer Fehlfunktion der Vorrichtung führt. Die Anzahl der elektronischen Überwachungselemente kann insgesamt deutlich verringert werden und die Gefahr, dass das Überwachungssystem durch das Bedienungspersonal manipuliert wird, kann minimiert werden.Overall, the device according to the invention and the method according to the invention have the advantage that manual adjustment work can be dispensed with and machine shutdowns, which are based solely on pressure fluctuations of the supply line and on influences which trigger such pressure drops, are largely avoided. It is also advantageous that the BedüsungsSystem can be operated at different pressures and in this way the water consumption and the dust deposition can be influenced without this leading to a malfunction of the device. The number of Overall, electronic surveillance elements can be significantly reduced and the risk of the monitoring system being manipulated by the operating personnel can be minimized.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser zeigen Fig.l eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung für die Bedüsung, Fig.2 ein charakteristisches Düsenkennfeld, wie es erfindungsgemäß zum Einsatz gelangt und Fig.3 eine diagrammatische Darstellung der Schaltlogik.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment schematically illustrated in the drawing. 1 shows a schematic view of the circuit arrangement according to the invention for the spraying, FIG. 2 shows a characteristic nozzle characteristic as used according to the invention, and FIG. 3 shows a diagrammatic representation of the switching logic.
In Fig.l ist mit 1 schematisch ein Düsenstock für die Bedüsung einer Schneidtrommel bezeichnet, wobei die einzelnen Düsen mit 2 bezeichnet sind. Der Druck in der Versorgungsleitung derartiger Düsen wird über die Steuerleitung 3 und den Drucksensor 4 erfasst. Das Medium wird den Düsenstöcken 1 und den Düsen 2 über ein Druckreduzierventil 5 und die Leitung 6 zugeführt, in welcher ein Durchflussmengensensor 7 eingeschaltet ist. Das Medium wird aber nun nicht nur über die Leitung 8 den Düsenstöcken 1 sondern über die Leitung 9 auch den Düsen des Ladetisches zugeführt, um auf diese Weise das Haufwerk zu bedüsen und zu kühlen. Die zu regelnden Motoren und insbeson- dere der Schneidmotor ist schematisch mit 10 angedeutet, wobei die beiden Lademotoren mit 11 bezeichnet sind. Durch nachfolgend noch näher beschriebene Auswertung der Werte des Durch- flussmengensensors und des Drucksensors können unmittelbar der Schneidmotor oder die Lademotoren beeinflusst werden.In Fig.l is 1 schematically a nozzle for spraying a cutting drum, wherein the individual nozzles are designated 2. The pressure in the supply line of such nozzles is detected via the control line 3 and the pressure sensor 4. The medium is supplied to the nozzle blocks 1 and the nozzles 2 via a pressure reducing valve 5 and the line 6, in which a flow rate sensor 7 is turned on. However, the medium is now not only supplied via the line 8 to the nozzle sticks 1 but also via the line 9 to the nozzles of the loading table, in order to jet the heap and cool in this way. The motors to be controlled and, in particular, the cutting motor are schematically indicated by 10, the two loading motors being designated by 11. By evaluating the values of the flow rate sensor and the pressure sensor in more detail below, the cutting motor or the loading motors can be directly influenced.
Das für die Ermittlung korrekter Betriebsparameter Kennlinienfeld wird als Düsenkennfeld in Fig.2 dargestellt. In dieser Fig.2 ist mit 12 eine Kennlinie ersichtlich, welche die Änderung der Durchflussmenge pro Zeiteinheit vom Eingangsdruck für die Gesamtheit der jeweiligen Düsen wiedergibt. Diese Kennlinie 12 entspricht somit dem Sollwert der gesamten Bedüsung. Wenn nun eine Düse hinzugefügt wird oder abgezogen wird, verschiebt sich die entsprechende Kennlinie nach oben oder nach unten, wobei die Kennlinie 13 den Verhältnissen für n + 1 Düsen und die Kennlinie 14 den Verhältnissen für n — 1 Düsen entspricht. Zwischen diesen beiden Grenzwerten wird mittig jeweils eine fiktive Kennlinie 15 bzw. 16 rechnerisch bzw. zeichnerisch ermittelt, welche jeweils der Abweichung um eine halbe Düse entspricht. Das von den Kennlinien 15 und 16 begrenzte Feld ist als zulässiges Düsenkennlinienfeld zu bezeichnen und solange sich die Messwerte in dem genannten Bereich befinden, kann von einer korrekten Funktion ausgegangen werden. Gleichzeitig muss aber auch ein unterer Grenzwert definiert werden, welcher bei der Darstellung nach Fig.2 durch die Koordinaten des Punkts 17 bestimmt ist. Dieser Punkt entspricht der Mindestdurch- flussmenge und dem Mindestdruck für eine sichere Funktion, wo- bei bei Unterschreiten dieser Werte gleichfalls ein Abschalten des oder der Motoren erfolgt. Das zulässige Kennlinienfeld ist somit durch den schraffiert dargestellten Bereich 18 definiert.The characteristic field that is correct for the determination of the operating parameter is represented as a nozzle characteristic in FIG. In Fig. 2, a graph showing a change in the flow rate per unit time from the input pressure for the entirety of the respective nozzles can be seen at 12. This characteristic curve 12 thus corresponds to the nominal value of the entire nozzle. If a nozzle is added or removed, the corresponding characteristic curve shifts upwards or downwards, the characteristic curve 13 corresponding to the ratios for n + 1 nozzles and the characteristic curve 14 to the ratios for n-1 nozzles. Between each of these two limit values, a fictitious characteristic curve 15 or 16 is computationally or graphically determined in the center, which corresponds in each case to the deviation by half a nozzle. The field delimited by the characteristic curves 15 and 16 can be designated as a permissible nozzle characteristic field and as long as the measured values are in the stated range, a correct function can be assumed. At the same time, however, a lower limit value must also be defined, which is determined by the coordinates of point 17 in the representation according to FIG. This point corresponds to the minimum flow rate and the minimum pressure for safe operation, which also results in shutting down of the engine (s) if these values are not reached. The permissible characteristic field is thus defined by the hatched area 18.
In Fig.3 ist nun die Schaltlogik näher erläutert. Die Signale der Sensoreingänge werden als PSensor und QSensOr bezeichnet und dienen zum einen der Kontrolle des Minimaldrucks bzw. der minimalen Durchflussmenge in der Zeiteinheit und zum anderen der Berechung des jeweiligen Sollwerts, welche die Druckabhängigkeit der Durchflussmenge berücksichtigt. Diese Bere-
Figure imgf000010_0001
entsprechender Vergleich dieses Rechenwerts mit dem tatsächlichen vom Sensor ermittelten Wert für den Durchfluss führt nun zu einer logischen Abfrage des Kennlinienfeldes. Der Messewert des Durchflussmengensensors QSensor soll oder
Figure imgf000010_0002
≥QSolιx n—J, wobei i = 1 und n = Anzahl der Düsen ist, sein,In Figure 3, the switching logic is now explained in more detail. The signals of the sensor inputs are referred to as P sensor and Q SensOr and serve on the one hand to control the minimum pressure or the minimum flow rate in the unit time and on the other hand, the calculation of the respective setpoint, which takes into account the pressure dependence of the flow rate. These
Figure imgf000010_0001
corresponding comparison of this calculated value with the actual value determined by the sensor for the flow now leads to a logical query of the characteristic field. The measured value of the flow rate sensor Q sensor should or
Figure imgf000010_0002
≥Q Solι xn-J, where i = 1 and n = number of nozzles,
womit die jeweils obere oder untere Begrenzung des Kennlinienfelds abgefragt wird. Solang QSensor innerhalb des geforderten Bereichs bleibt, ist die Bedüsung in Ordnung und die Maschine kann weiter betrieben werden. Ein überschreiten oder ein Un- terschreiten des Werts führt jeweils zur Abschaltung und zu einer Fehlermeldung.whereby the respective upper or lower limit of the characteristic field is queried. As long as the Q sensor remains within the required range, the spray is fine and the machine can continue to operate. A crossing or an accident If this value is exceeded, this will result in shutdown and an error message.
Gleichzeitig führt die eingangs genannte Kontrolle des Minimaldrucks und der minimalen Durchflussmenge zu einer entsprechenden Abfrage der Kennlinienfelder. Wenn und der Druckwert PSensor ≥ dem Pmin, dann
Figure imgf000011_0001
darf die Maschine weiterbetrieben werden und die Bedüsung ist in Ordnung. Bei Unterschreiten des Sensorwerts für den Durch- fluss in der Zeiteinheit sowie bei einem Unterschreiten des Minimaldrucks wird eine Abschaltung vorgenommen und es erfolgt eine entsprechende Fehlermeldung. At the same time, the aforementioned control of the minimum pressure and the minimum flow rate leads to a corresponding query of the characteristic curves. If and the pressure value P sensor ≥ the P min , then
Figure imgf000011_0001
the machine may continue to operate and the spray is ok. If the sensor value for the flow in the unit of time falls short of the minimum pressure and if the minimum pressure is undershot, a shutdown is carried out and a corresponding error message is issued.

Claims

Patenansprüche : Patent claims:
1. Verfahren zum Erkennen von Verstopfungen von Bedüsungs- einrichtungen an Vortriebs- oder Gewinnungsmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck und die Durchflussmenge des der Bedüsungseinrichtung zuzuführenden Mediums gemessen werden, dass die Messwerte einer Auswerteschaltung zugeführt und mit der für die Bedüsungseinrichtung gemessenen Sollkennlinie für die Abhängigkeit ihrer Durchflussmengen vom Betriebsdruck einer fehlerfreien Bedüsungseinrichtung verglichen werden und dass Abweichungen von der Sollkennlinie einer fehlerfreien Bedüsungseinrichtung angezeigt und/oder als Steuersignale für einen Antrieb der Vortriebs- und/oder Gewinnungsmaschine herangezogen werden.1. A method for detecting clogging of Bedüsungs- devices on propulsion or extraction machines, characterized in that the pressure and the flow rate of the medium to be supplied to the metering device are measured, that the measured values supplied to an evaluation circuit and measured with the desired characteristic curve for the Dependence of their flow rates are compared by the operating pressure of a faultless spraying device and that deviations from the nominal characteristic of a fault-free spraying device are displayed and / or used as control signals for a drive of the tunneling and / or mining machine.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zulässigen Abweichungen von der Sollkennlinie als Kennlinienfeld in der Auswerteschaltung gespeichert werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the permissible deviations from the nominal characteristic are stored as a characteristic field in the evaluation circuit.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2Λ dadurch gekennzeichnet, dass das Kennlinienfeld von Kennlinien begrenzt wird, welche einer Abweichung der Messwerte bei weniger als einer defekten Düse entsprechen.3. The method of claim 1 or 2 Λ characterized in that the characteristic field of characteristics is limited, which correspond to a deviation of the measured values at less than a defective nozzle.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennlinien zur Ermittlung der Kennlinienfelder als druckabhängige Durchflussmengenkennlinien für einzelne Düsen bestimmt werden und für die tatsächliche Anzahl der Düsen der Bedüsungseinrichtung rechnerisch ermittelt werden.4. The method of claim 1, 2 or 3, characterized in that the characteristics for determining the characteristic curves are determined as pressure-dependent flow rate characteristics for individual nozzles and calculated for the actual number of nozzles of the spraying device.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert für die Abschaltung eines Antriebs bei Erreichen einer Kennlinie gesetzt wird, welche einer Abweichung der Kennlinie der Bedüsungseinrichtung zum Kennlinienwert von +_ 0,5 Düsen entspricht. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the threshold value for the shutdown of a drive is set upon reaching a characteristic curve, which corresponds to a deviation of the characteristic of the spraying device to the characteristic value of + _ 0.5 nozzles.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren durch Aufnahme von Kennlinien bei abgesenktem Betriebsdruck und Vergleich diese Messwerte mit zuvor gemessenen Sollwerten überprüft werden.6. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the sensors are checked by recording characteristics at reduced operating pressure and comparison these measurements with previously measured setpoints.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucksensor und ein Durchflussmengensensor für das der Bedüsungseinrichtung zuzuführende Medium vorgesehen sind, deren Messwerte über Signalleitungen zu einer Auswerteschaltung geführt sind, dass die Auswerteschaltung einen Speicher für Sollkennlinien des druckabhängigen Verlaufs der Durchflussmengen einer fehlerfreien Bedüsungseinrichtung enthält und Kennlinienfelder für die zulässige Abweichung von der Sollkennlinie bereitstellt und dass die Auswerteschaltung mit einer Anzeigevorrichtung und/oder einem Steuerglied des Antriebs der Vortriebs- und Gewinnungsmaschine verbunden ist. 7. A device for carrying out the method according to one of claims 1 to 6, characterized in that a pressure sensor and a flow rate sensor are provided for the medium to be supplied to the spraying device whose measured values are passed via signal lines to an evaluation circuit that the evaluation circuit a memory for nominal characteristics contains the pressure-dependent profile of the flow rates of a fault-free spraying device and provides characteristic fields for the allowable deviation from the desired characteristic and that the evaluation circuit is connected to a display device and / or a control member of the drive of the tunneling and mining machine.
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