BEDÜSUNGSEINRICHTUNG FÜR MEISSEL SOWIE VERFAHREN ZUM BEDÜSEN DER RUNDSCHAFTMEISSEL EINER SCHRÄMEINRICHTUNG

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Bedüsungseinrichtung für Meißel einer Schrämeinrichtung, bei welcher die Meißel als Rundschaftmeißel mit einem Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatz ausgebildet sind, und die Düsen in Richtung der Schnittspur orientiert sind, wobei die Wasserzufuhr über eine Sektorsteuerung über einen Teil der Umdrehung der Schrämköpfe oder Schrämwalzen erfolgt, sowie auf ein Verfahren zum Bedüsen der Rundschaftmeißel einer Schrämeinrichtung.

[0002] Mit einer Sprühvorrichtung ausgestattete Meißelhalter sind beispielsweise der AT-B 375 149 zu entnehmen. Bedüsungseinrichtungen für Meißel von Schrämköpfen dienen hiebei in erster Linie dem Zweck der Staubbekämpfung und zur Vermeidung von Zündgefahr eines austretenden Methangas-Luftgemisches. Durch die Kühlung der Meißel soll naturgemäß auch der Verschleiß verringert werden. Die bisherigen Ausbildungen haben aber in erster Linie die Sicherheitsaspekte in der Grube als vordergründiges Ziel der Verbesserungen angestrebt. Bei dem in der AT-B 375 149 beschriebenen Meißelhalter ist ein in seiner Aufnahmebohrung axial verschieblicher Schaft des Meißels vorgesehen, wobei der Meißel ein im Meißelhalter angeordnetes Ventil für die Zuführung von Wasser zum Meißel oder zur Ortsbrust während des Schnittes betätigt. Eine derartige vom Meißel unmittelbar beim Eingriff in das Gestein betätigte Bedüsung führt zu einer wesentlichen Verringerung des Wasserverbrauches, wobei den Problemen des vorzeitigen Meißelverschleißes insbesondere bei Rundschaftmeißeln mit einer Hartmaterial- bzw. Hartmetallspitze nicht hinreichend Rechnung getragen wird.

[0003] In der AT-B 389 738 ist zur Verringerung des Wasserbedarfes einer Meißelbedüsung und damit zur Verringerung der Gefahr einer Aufweichung der Sohle im Bereich der Ortsbrust eine intermittierende Beaufschlagung der Meißel eines Schrämkopfes mit Kühlflüssigkeit vorgesehen. Die intermittierende Druckwasserzufuhr wird hier durch einen Steuerschieber mit von Schlitzen gebildeten Durchbrechungen bewirkt, an welche im rotierenden Schrämkopf verlaufende Kanäle angeschlossen sind. Eine derartige intermittierende Beaufschlagung der Düsen mit Druckwasser kann zusätzlich zur Verringerung des Wasserverbrauches mit einer Sektorsteuerung ausgestattet sein, wie sie beispielsweise in der DE 28 10 982 A1 beschrieben ist. Bei derartigen Sektorsteuerungen wird über einen vorbestimmten Zentriwinkel der Umdrehung eines Schrämkopfes den jeweiligen im Eingriff befindlichen Meißeln Druckwasser zugeführt, wobei das Druckwasser wiederum über Sprühdüsen ausgebracht wird. Das Steuerglied ist hiebei mit einem an die Druckwasserzuführung angeschlossenen, sich nur über einen Teilumfang erstreckenden Steuerkanal versehen, welche jeweils nur über einen Teil der Umdrehung einer Schrämwalze mit den entsprechenden Öffnungen und damit den zugeordneten Düsen in Verbindung gelangt. Derartige Sektorsteuerungen sind üblicherweise so ausgebildet, daß sie über den Zentriwinkelbereich zur Wirkung gelangen, über welchen die Meißel der Schrämwalze bzw. ein Schrämkopf im Eingriff mit dem Gestein steht, wobei dieser Zentriwinkelbereich in der Regel kleiner als 180° gewählt wird, um den Wasserverbrauch entsprechend zu verringern. Für die Aktivierung der Kühlung wurde entweder der Eingriff des Meißels in das Gestein, oder aber eine Steuerscheibe verwendet, welche so ausgelegt wurde, daß sie nur über einen Zentriwinkel der Umdrehung des Schrämkopfes oder der Schrämwalze zur Wirkung gelangt, über welchen die Meißel im Eingriff mit dem Gestein stehen.

[0004] Die Erfindung zielt nun darauf ab eine Kühleinrichtung bzw. Bedüsungseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher nicht nur sichergestellt wird, daß die Schneidspur hinreichend gekühlt wird, um Entzündungen bei Methanausgasungen zu vermeiden, sondern darüber hinaus der Verschleiß von Rundschaftmeißeln mit Hartmaterial bzw. Hartmetalleinsätzen wesentlich verringert werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemäße Ausbildung ausgehend von der eingangs genannten Bedüsungseinrichtung im wesentlichen darin, daß die Achsen der Düsen zur Meißelspitze und in die Schneidspur geneigt angeordnet sind, und daß die Sektorsteuerung so eingestellt ist, daß sie die Düsen über einen Winkelbereich von wenigstens 45°, vorzugsweise 65° - 85° der Umdrehung des Schrämkopfes bzw. der Schrämwalze nach dem Austritt der Meißel aus dem Gestein mit Druckwasser beaufschlagt. Dadurch, daß nun abweichend von den bekannten Einrichtungen eine Sektorsteuerung so eingestellt ist, daß sie die Düsen über einen Winkelbereich von wenigstens 45° der Umdrehung des Schrämkopfes bzw. der Schrämwalze nach dem Austritt der Meißel aus dem Gestein mit Druckwasser beaufschlagt, wird nun eine effektive Kühlung der Meißel selbst sichergestellt, welche noch dadurch verbessert werden kann, daß die Achsen der Düsen zur Meißelspitze und in die Schneidspur geneigt angeordnet sind. Bei Verwendung derartiger Rundschaftmeißel mit einem Hartmaterial bzw. Hartmetalleinsatz hat sich gezeigt, daß kritische Temperaturen nicht überschritten werden sollen, da bei Überschreiten dieser Temperatur ein besonders rascher Festigkeitsabfall insbesondere im Fall von Hartmetalleinsätzen aus Wolframkarbiden auftritt. Eine derartige kritische Temperatur wird zwar in aller Regel nicht beim Austritt eines Meißels aus einer ersten Schneidspur erreicht. Durch eine Art Aufschaukeln der Temperatur bei Eintritt des Meißels mit höherer Temperatur in die nachfolgende Schneidspur kann aber die kritische Temperatur ohne weiteres überschritten werden, wodurch es zu vorzeitigem und raschem Verschleiß kommt. Wenn nun die Kühlung über einen Teilbereich aufrecht erhalten wird, bei welchem die Meißelspitzen ihre jeweils höchste Temperatur aufweisen, gelingt es, mit Druckwasser aufgrund der vorherrschenden hohen Temperaturdifferenz eine rascherer Abkühlung auf ein niedrigeres Temperaturniveau sicherzustellen, welches bei neuerlichem Eintritt des Meißels in das Gestein bei der nachfolgenden Schneidspur desselben Meißels sicherstellt, daß die kritische Temperatur nicht erreicht wird. Während somit für das Verhindern der Gefahr von Entzündungen durchaus ein geringerer Zentriwinkel der Sektorsteuerung als ausreichend bezeichnet werden kann, da ja die Entzündungsgefahr nach dem Austritt des Meißels aus der Schneidspur nicht mehr gegeben ist, gelingt es durch die Vergrößerung des Winkelbereiches um wenigstens 45° nach dem Austritt der Meißel, die kritischen Temperaturgrenzen für den Verschleiß von Hartmetalleinsätzen bzw. Hartmaterialeinsätzen sicher zu vermeiden. Als wesentlich ist in diesem Zusammenhang die Kombination der Orientierung des Wasserstrahles schräg zur Meißelspitze hin und in die Schneidspur mit der Maßnahme, die Kühlung auch außerhalb des Eingriffes des Werkzeuges fortzusetzen, anzusehen.

[0005] Mit Vorteil werden die Düsen im Rahmen der erfindungsgemäßen Bedüsungseinrichtung als Dralldüsen ausgebildet. Derartige Dralldüsen erhöhen die Sicherheit, daß Kühlwasser tatsächlich an die Meißelspitze herangeführt wird und gleichzeitig mit Sicherheit auch die heißeste Stelle der Schnittspur erfaßt.

[0006] Der erfindungsgemäß bevorzugte Winkelbereich von etwa 65° - 85° außerhalb des Materialeingriffes führt zu einem Nachlauf der Kühlung außerhalb des Eingriffes, wobei eine wesentliche Reduzierung des Wasserverbrauches durch eine intermittierende Bedüsung erzielt werden kann. Mit Vorteil wird das erfindungsgemäße Verfahren daher so durchgeführt, daß die Düsen unter einem spitzen Winkel zur Drehachse der Rundschaftmeißel geneigt angeordnet werden und mit Druckwasser mit einem Druck > 50 bar beaufschlagt werden bis die Meißel über einem Zentriwinkel von wenigstens 45°, vorzugsweise 65° - 85° aus dem Gestein herausbewegt wurden, wobei vorzugsweise die Wasserzufuhr intermittierend bzw. pulsierend vorgenommen wird. Mit einer derartigen intermittierenden Bedüsung kann der Wasserverbrauch ohne signifikante Verringerung der Kühlwirkung wesentlich verringert werden, wobei dadurch, daß das Schrämwerkzeug zum Zeitpunkt des Erreichens seiner maximalen Temperatur weitergekühlt wird, aufgrund der höheren Temperaturdifferenz zur Temperatur des Kühlmediums eine maximale Kühlwirkung erzielt wird. Eine Kühlung des Schrämwerkzeuges im niederen Temperaturbereich ist aufgrund der geringeren Temperaturdifferenzen wesentlich ungünstiger und nur mit wesentlich geringerem Wirkungsgrad zu erzielen.

[0007] Prinzipiell reicht es aus, die Ausrichtung des Kühlstrahles so vorzunehmen, daß sie im spitzes Winkel zur Meißelspitze erfolgt. Ein unmittelbares Eindringen eines Kühlstrahles in die Kontaktfläche der Meißelspitze zum Gestein ist aufgrund des hohen Kontaktdruckes zum Gestein nicht gewährleistet. Beim Austreten des Meißels aus dem Gestein kann aber aufgrund strömungstechnischer Effekte das Kühlwasser effizient zur Meißelspitze und damit zum heißesten Punkt weitergeführt werden.

[0008] Überraschenderweise hat sich nun gezeigt, daß die Kühlwirkung und damit der Einfluß auf den Verschleiß des Hartmetalles bzw. Hartmateriales auch in wesentlichem Maße von der Wahl des Bedüsungswasserdruckes abhängig ist. Bei Unterschreiten eines Druckes von 60 bar und insbesondere bei Drucken von unter 50 bar wurde eine bedeutend geringere Kühlwirkung beobachtet, wobei der Verschleiß überproportional anstieg. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher so vorgegangen, daß der Wasserdruck zwischen 60 und 120 bar gewählt wird. Bei Vergleichsversuchen hat sich gezeigt, daß eine Vergrößerung des Druckes über 120 bar keine Steigerung der Kühlwirkung ergeben hat.

[0009] Der Verschleiß der Hartmetall- bzw. Hartmaterialeinsätze kann dadurch wesentlich verringert werden, daß die Spitzentemperatur der Hartmetall- bzw. Hartmaterialeinsätze der Rundschaftmeißel unter einer kritischen Temperatur gehalten wird. Einen wesentlichen Einfluß auf das Temperaturniveau der Meißelspitze nimmt aber auch die jeweils gewählte Schneidgeschwindigkeit. Erfindungsgemäß wird daher mit Vorteil so vorgegangen, daß bei Annäherung der Spitzentemperatur an kritische Temperaturen die Schnittgeschwindigkeit reduziert wird. Der ausgeprägte Zusammenhang zwischen der Spitzentemperatur der Meißel und der Schneidgeschwindigkeit läßt es besonders vorteilhaft erscheinen, die Schnittgeschwindigkeit gegenüber der konventionellen Betriebsweise abzusenken. Mit Vorteil wird hiebei so vorgegangen, daß die Schnittgeschwindigkeit der Meißel zwischen 0,8 und 1,6 ms^-1 gewählt wird.

[0010] Insgesamt wird durch das erfindungsgemäße Verfahren bei geringstem Wasserbrauch gleichzeitig sichergestellt, daß die gewünschte Schneidspurbedüsung die Zündgefahr eliminiert, daß eine wesentliche Staubniederschlagung ermöglicht wird, und die Kühlung der Meißel in einer Weise erfolgt, daß kritische Temperaturen nicht erzielt werden. Wenn die Meißel lediglich außerhalb des Eingriffes rasch gekühlt würden, würde damit zwar der Verschleiß vermindert werden können. Dadurch, daß jedoch keine Schneidspurbedüsung gewährleistet wäre, wäre der Einsatz in methanausgasendem Gestein nicht sicher.

[0011] Die Erfindung wird nachfolgend schematisch anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen in Fig. 1 eine schematische Seitenansicht und Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Meißelhalters für einen Rundschaftmeißel für die Ausbildung nach Fig. 1.

[0012] In Fig. 1 ist eine Teilschnittschrämmaschine 1 dargestellt, welche auf einem Raupenfahrwerk 2 auf der Sole 3 verfahrbar ist. Die Schrämmaschine verfügt über eine mit 4 schematisch angedeutete Ladeeinrichtung und über einen Schrämarm 5, welcher um eine im wesentlichen vertikale Achse 6 im Sinne des Doppelpfeiles 7 in horizontaler Richtung schwenkbar ist, und um eine im wesentlichen horizontale Achse 8 in Richtung des Doppelpfeiles 9 in vertikaler Richtung schwenkbar angelenkt ist. Der Schwenkantrieb in vertikaler Richtung ist schematisch durch ein hydraulisches Zylinderkolbenaggregat 10 angedeutet. Am Hinterende der Maschine ist eine Abfördereinrichtung angedeutet.

[0013] Der Schrämarm 5 trägt die Schrämköpfe 11, welche in Richtung des Pfeiles 12 rotierend angetrieben sind. Die schematisch mit 13 angedeuteten Meißel, welche als Rundschaftmeißel ausgebildet sind und Hartmaterialeinsätze tragen, tauchen hiebei in das Gestein ein und treten am Ende ihrer jeweiligen Schneidspur aus dem Gestein aus. Eine Sektorsteuerung ist nun so angeordnet und ausgelegt, daß die Bedüsung der Meißel, wie sie in Fig. 2 noch näher erläutert ist, auch über den Zentriwinkel α von wenigstens 45° und vorzugsweise 65° - 85° nach dem Austritt der Meißel aus der Ortsbrust 14 gewährleistet ist. Insgesamt kann sich die Bedüsung beispielsweise über den Zentriwinkel β erstrecken, wobei die Bedüsung erst nach einem ersten Teilweg der Meißel 13 in der Ortsbrust 14 eingeschaltet wird. Der Bereich des Eingriffes der Meißel 13 in die Ortsbrust 14 wird durch den Zentriwinkel γ veranschaulicht, welcher üblicherweise maximal 180° beträgt.

[0014] Bei der Darstellung nach Fig. 2 ist ein Rundschaftmeißel 13 ersichtlich, welcher in einem Meißelhalter 15 um seine Achse 16 drehbar festgelegt ist. Der Meißelschaft 17 ist hiebei in einer Büchse 18 aufgenommen, um dem Austausch schadhafter Meißel zu erleichtern.

[0015] Im Meißelhalter 15 sind Düsen 19 angeordnet, welchen Druckwasser über Kanäle 20 von einer Sektorsteuerung zugeführt wird. Die Düsen 19 verfügen über Filterpatronen 21, um die Verstopfung der Düsen zu verhindern und sind als Dralldüsen ausgebildet. Die Düsenachsen 22 sind spitzwinkelig zur Rotationsachse 16 der Rundschaftmeißel 13 in Richtung zur Ortsbrust 14 geneigt, sodaß sichergestellt wird, daß Sprühwasser, welches die Dralldüsen verläßt, tatsächlich in die Schneidspur und bis zur Spitze des Meißels 23, welcher als Hartmaterialeinsatz ausgebildet ist, gelangt.

[0016] Die Meißel 13 bei der Ausbildung nach Fig.2 werden im Sinne des Pfeiles 12 in die Ortsbrust bewegt, wobei die Winkelbereiche, über welche die Sektorsteuerung eine aktive Bedüsung gewährleisten, in Fig. 1 dargestellt sind.

[0017] Der Verschleiß der Meißelspitzen 23 läßt sich durch Wahl entsprechender Schnittgeschwindigkeiten im Bereich zischen 0,8 und 1,6 m/s ebenso weiter absenken, wie durch Wahl eines entsprechenden Kühlwasserdruckes zwischen 60 und 120 bar.

Ansprüche

1. Bedüsungseinrichtung für Meißel (13) einer Schrämeinrichtung, bei welcher die Meißel als Rundschaftmeißel (13) mit einem Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsatz ausgebildet sind und die Düsen (19) in Richtung der Schnittspur orientiert sind, wobei die Wasserzufuhr über eine Sektorsteuerung über einen Teil der Umdrehung der Schrämköpfe (11) oder Schrämwalzen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (22) der Düsen (19) zur Meißelspitze (23) und in die Schneidspur geneigt angeordnet sind und daß die Sektorsteuerung so eingestellt ist, daß sie die Düsen (19) über einen Winkelbereich von wenigstens 45°, vorzugsweise 65° - 85° der Umdrehung des Schrämkopfes (11) bzw. der Schrämwalze nach dem Austritt der Meißel (13) aus dem Gestein mit Druckwasser beaufschlagt sind.

2. Bedüsungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (19) als Dralldüsen ausgebildet sind.

3. Verfahren zum Bedüsen der Rundschaftmeißel (13) einer Schrämeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (19) unter einem spitzen Winkel zur Drehachse (16) der Rundschaftmeißel (13) geneigt angeordnet werden und mit Druckwasser mit einem Druck von über 50 bar beaufschlagt werden bis die Meißel (13) über einem Zentriwinkel von wenigstens 45°, vorzugsweise 65° - 85° aus dem Gestein herausbewegt wurden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserzufuhr intermittierend bzw. pulsierend vorgenommen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdruck zwischen 60 und 120 bar gewählt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzentemperatur der Hartmetall- bzw. Hartmaterialeinsätze der Rundschaftmeißel (13) kleiner als eine kritische Temperatur, welche vom Hartmaterial abhängt, gehalten wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Annäherung der Spitzentemperatur an kritische Temperaturen die Schnittgeschwindigkeit reduziert wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittgeschwindigkeit der Meißel (13) zwischen 0,8 und 1,6 ms^-1 gewählt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedüsung nach dem Eintritt des Meißels (13) in das Gestein begonnen wird.

Claims

1. A nozzling device for the chisels (13) of a cutting machine in which the chisels are designed as round shank chisels (13) each including a hard-material or hard-metal insert and the nozzles (19) are oriented in the direction of the cutting trace, wherein the water supply is effected via a sector control over a portion of the revolution of the cutting heads (11) or cutting rolls, characterized in that the axes (22) of the nozzles (19) are arranged to be inclined towards the chisel tips (23) and into the cutting trace, and that the sector control is adjusted to feed the nozzles (19) with water under pressure over an angular portion of at least 45°, preferably 65° to 85°, of the revolution of the cutting head (11) or cutting roll, respectively, upon emergence of the chisels (13) from the rock.

2. A nozzling device according to claim 1; characterized in that the nozzles (19) are designed as swirl nozzles.

3. A method for nozzling the round shank chisels. (13) of a cutting machine according to claim 1, characterized by arranging the nozzles (19) in a manner inclined at an acute angle relative to the axes of rotation (16) of the round shank chisels (13) and feeding water under pressure to said nozzles at a pressure of more than 50 bar until the chisels (13) have been moved out of the rock over a central angle of at least 45°, preferably 65° to 85°.

4. A method according to claim 3, characterized in that said feeding of water is effected in an intermittent or pulsed manner.

5. A method according to claim 3 or 4, characterized in that the water pressure is selected between 60 and 120 bar.

6. A method according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the top temperature of the hard-metal or hard-material insert of the round shank chisel (13) is kept lower than a critical temperature being a function of the hard metal.

7. A method according to claim 6, characterized in that the cutting speed is reduced as the top temperature approaches said critical temperature.

8. A method according to any one of claims 3 to 7, characterized in that the cutting speed of the chisels (13) is selected between 0.8 and 1.6 ms^-1.

9. A method according to any one of claims 3 to 8, characterized in that nozzling is started upon entry of the chisel (13) into the rock.

Revendications

1. Dispositif de pulvérisation pour les pics (13) d'une haveuse, dans lequel les pics sont conçus comme des pics à queue cylindrique (13) avec un insert en matériau dur ou en métal dur et les gicleurs (19) sont orientés en direction de la trace de coupe, l'alimentation en eau étant assurée par une commande sectorielle sur une partie de la rotation des têtes de havage (11) ou des rouleaux de havage, caractérisé en ce que les axes (22) des gicleurs (19) sont inclinés vers la pointe des pics (23) et la trace de coupe et en ce que la commande sectorielle est réglée de telle sorte que les gicleurs (19) reçoivent de l'eau sur une plage angulaire d'au moins 45°, de préférence 65° à 85°, de la rotation de la tête de havage (11) ou du rouleau de havage, après la sortie des pics (13) hors de la roche.

2. Dispositif de pulvérisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les gicleurs (19) sont conçus comme des gicleurs à turbulence.

3. Procédé pour la pulvérisation des pics à queue cylindrique (13) d'une haveuse selon la revendication 1, caractérisé en ce que les gicleurs (19) sont inclinés selon un angle aigu par rapport à l'axe de rotation (16) des pics à queue cylindrique (13) et reçoivent de l'eau sous une pression de plus de 50 bars jusqu'à ce que les pics (13) soient sortis de la roche sur un angle au centre d'au moins 45° et de préférence de 65° à 85°.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'alimentation en eau est intermittente ou pulsée.

5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la pression d'eau est sélectionnée entre 60 et 120 bars.

6. Procédé selon l'une ou l'ensemble des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la température maximale des inserts en métal dur ou en matériau dur des pics à queue cylindrique (13) est maintenue en dessous d'une température critique dépendant du matériau dur.

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la vitesse de coupe est réduite lorsque la température maximale approche la température critique.

8. Procédé selon l'une ou l'ensemble des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que la vitesse de coupe des pics (13) est réglée à une valeur entre 0,8 et 1,6 m/s.

9. Procédé selon l'une ou l'ensemble des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que la pulvérisation commence après la pénétration du pic (13) dans la roche.

Zeichnung