Schrämkopf mit Wasserdüsen und Verfahren zum Betreiben dieses Schrämkopfes

Abstract

 Der Schrämkopf (6) ist hohl ausgebildet und an einem Träger (11) rotierbar gelagert. Die Wasserzuführung zu den Düsen des Schrämkopfes (6) erfolgt über ein in der Drehachse angeordnetes am Träger (11) starr festgelegtes Zuführungsrohr (29) welches in einem Verteilraum (30) in Schrämkopf (6) mündet. Von diesem Verteilraum (30) ausgehend wird das Wasser in sich in axialer Richtung erstreckende Ringspalte (43, 46) über Bohrungen geleitet. In die Ringspalte (43, 46) münden Bohrungen (47, 48) über welche das Wasser den Düsen zugeführt wird. Eine Dichtung (31) ist lediglich an der Mündung des Wasserzuführungsrohres (29) zum Verteilraum (30) erforderlich.

Beschreibung

[0001] Beim Schrämen treten an den Meißeln hohe Temperaturen auf, so daß eine Kühlung der Meißel an und für sich von Vorteil ist. Wenn nun aber z.B. beim Schrämen von Kohle im Flötz harte Gesteinseinschlüsse vorhanden sind oder wenn auch Schichten von hartem taubem Gestein geschrämt werden müssen, so kann eine Funkenbildung auftreten und eine solche Funkenbildung bringt wieder die Gefahr einer Explosion des aus dem Flötz austretenden Grubengases mit sich. Es wurde daher bereits vorgeschlagen, die Meißel mit Wasser zu kühlen. Hiebei ist es auch bekannt, die Wasserdüsen am Schrämkopf selbst anzuordnen, so daß der Wasserstrahl unmittelbar gegen die Meißel gerichtet ist. Solche Düsen sind nun aber der Einwirkung des beim Schrämen entstehenden Staubes ausgesetzt und um eine Verlegung dieser Düsen zu verhindern, ist es notwendig, das Wasser den Düsen unter möglichst hohem Druck zuzuführen. Der Schrämkopf rotiert und das Wasser muß dem Schrämkopf über den Träger des Schrämkopfes, d.h. üblicherweise über den Schrämarm, zugeführt werden. Je höher der Druck des Wassers ist, desto schwieriger ist die Abdichtung der wasserführenden Leitung zwischen dem feststehenden Träger und dem rotierenden Schrämkopf und es ist daher bei den bekannten Ausbildungen der Höhe des Wasserdruckes eine Grenze gesetzt. Ein Schrämkopf ist mit einer großen Anzahl von Meißeln bestückt und es muß daher eine große Anzahl von Düsen am Schrämkopf vorgesehen sein, welche mit einem Raum verbunden sein müssen, aus welchem das Wasser den Düsen zugeführt wird. Auch dies bietet Schwierigkeiten.

[0002] Es sind Ausbildungen bekannt, bei welchen der Schrämkopf hohl ausgebildet ist und in den Hohlraum des Schrämkopfes ein mit dem Schrämarm starr verbundener Träger ragt. Bei solchen Ausbildungen ist beispielsweise die letzte Getriebestufe des Schrämkopfantriebes im hohlen Schrämkopf angeordnet und diese letzte Getriebestufe muß in den Ölkreislauf einbezogen werden. In diesem Fall besteht die erhöhte Gefahr, daß bei einer Undichtheit in der Verbindung der Wasserführung zwischen feststehendem Teil und rotierendem Schrämkopf austretendes Wasser in den ölkreislauf gelangt. Damit verliert das Öl einen Teil seiner Schmierfähigkeit und es ist die Gefahr einer Schädigung des Antriebsgetriebes gegeben.

[0003] Die Erfindung bezieht sich nun auf einen mit Meißeln bestückten hohl ausgebildeten Schrämkopf, der an einem in den hohlen Schrämkopf ragenden Träger rotierbar lagerbar ist und welcher Kühlwasserdüsen aufweist, welche gegen Meißeln gerichtet sind, wobei das Kühlwasser in den Schrämkopfkörper und über Kanäle in.demselben zu den Kühlwasserdüsen führbar ist, und zielt darauf ab, eine wirksame Abdichtung des wasserführenden Systems auch bei hohen Wasserzuführungsdrucken wie z.B. über 300 bar und insbesondere über 400 bar und eine einfache Führung des Wassers zu den Düsen zu ermöglichen. Die Erfindung besteht hiebei im wesentlichen darin, daß im Schrämkopfkörper ein Verteilraum angeordnet ist, welcher mit einem in der Achse des Trägers starr angeordneten Wasserzuführungsrohr fluchtet, wobei das Wasserzuführungsrohr in den Verteilraum mündet und dichtend an den Verteilraum des drehbar gelagerten Schrämkopfkörpers anschließbar ist, daß im Schrämkopfkörper wenigstens ein Ringspalt vorgesehen ist, welcher sich in axialer Richtung des Schrämkopfes erstreckt, daß der Ringspalt über wenigstens eine Bohrung mit dem Verteilraum verbunden ist und daß in den Ringspalt Bohrungen münden, welche zu den Kühlwasserdüsen führen. Dadurch, daß die Abdichtungsstelle zwischen dem feststehenden Teil und dem rotierenden Schrämkopf in die_-Rotationsachse verlegt ist, wird das Abdichtungsproblem wesentlich erleichtert. Dadurch, daß sich der Ringspalt oder die Ringspalte, welche von dem im Achsbereich des Schrämkopfes angeordneten Verteilraum über Bohrungen mit Wasser versorgt werden, in axialer Richtung des Schrämkopfes erstrecken, können nun die Düsen durch ungefähr radiale Bohrungen, welche alle in den Ringspalt oder in die Ringspalte münden, mit dem wasserführenden Raum verbunden werden. Es ergibt sich dadurch eine einfache Konstruktion. Es sind im wesentlichen nur kurze Bohrungen erforderlich und es sind Verschneidungen von Bohrungen, welche dann erforderlich sind, wenn Bohrungen ums Eck geführt werden, vermieden. Damit ist ein Druckabfall in den Bohrungen auf ein Minimum verringert, während im Ringspalt oder in den Ringspalten die Strömungsgeschwindigkeit verhältnismäßig gering ist, so daß hier der Druckabfall zu vernachlässigen ist. Es kann somit der Zuführungsdruck des Wassers im wesentlichen voll auf die Düsen zur Wirkung gebracht werden und damit einer Verstopfung der Düsen entgegengewirkt werden. Die Wände des Ringspaltes oder der Ringspalte weisen bei einem Schrämkopf etwa zylindrische Form auf. Ein solcher Zylindermantel kann ohne Schierigkeiten auch sehr hohen Drücken standhalten. Ungünstig ist die Belastung der den Ringspalt begrenzenden Stirnwände. Dies gilt insbesondere bei einer bekannten Ausführungsform, bei welcher der Schrämkopfführer aus axial aneinander anschließenden Scheiben aufgebaut ist, welche miteinander verschweißt sind. In diesem Falle werden die Schweißnähte durch die auf die Stirnwände des Ringspaltes wirkende Belastung beansprucht. Die vom Wasserdruck beaufschlagten Flächen der Stirnwände eines Ringspaltes sind aber wesentlich kleiner als die Fläche der den Ringspalt begrenzenden zylindrischen Wände, so daß der auf diese Stirnwände wirkende Gesamtdruck auch bei hohem Zuführungsdruck des Wassers noch ohne weiteres aufgenommen werden kann. Bei einer an sich bekannten Ausbildung, bei welcher der Schrämkopf aus axial aneinandergereihten Scheiben, welche miteinander verschweißt sind, aufgebaut ist, beträgt bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Größe einer den Ringspalt begrenzenden Stirnfläche nur einen Bruchteil, vorzugsweise höchstens 1/10 bis 1/20 der Größe der Umfangsfläche des Ringspaltes, wobei sich der Ringspalt über wenigstens ein Drittel der axialen Länge des Schrämkopfes erstreckt. Auf diese Weise wird eine einfache Konstruktion hoher Druckfestigkeit erzielt.

[0004] Die erfindungsgemäße Ausbildung des Schrämkopfes ermöglicht, das Kühlwasser dem Schrämkopf unter sehr hohem Druck zuzuführen und diesen hohen Druck ohne wesentliche Verluste auf die Düsen wirksam zu machen, so daß eine Verstopfung der Düsen mit Sicherheit vermieden wird. Gemäß der Erfindung wird das Kühlwasser dem Schrämkopf unter einem Druck von über 300 bar, vorzugsweise unter einem Druck von ungefähr 400 bar, zugeführt. Bei den bekannten Ausführungen war es nicht möglich, den Zuführungsdruck des Kühlwassers zum Schrämkopf über 20 bis 30 bar zu erhöhen.

[0005] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann das Wasserzuführungsr^qhr dichtend durch eine mit dem Schrämkopf rotierende Wandung hindurchgeführt sein, welche einen vom Ölraum des Schrämkopfantriebes und von den den Schrämkopf tragenden Wälzlagern getrennten Raum begrenzt. Dadurch wird erreicht, daß bei geringfügigen Undichtheiten der Dichtstelle zwischen dem feststehenden Teil und dem rotierenden Schrämkopf austretendes Wasser nicht unmittelbar in den Ölkreislauf gelangt. Gemäß der Erfindung steht vorzugsweise dieser vom Ölraum getrennte Raum mit der Atmosphäre in Verbindung, so daß auch bei größeren Undichtheiten durch austretendes Wasser in diesem vom Ölraum abgetrennten Raum kein Druck aufgebaut werden kann. Die in der mit dem Schrämkopf rotierenden Wandung angeordnete Dichtung wird nun vom Zuführungsdurck nicht beaufschlagt und gewährleistet daher eine völlige Dichtheit. Gemäß der Erfindung kann der vom Ölraum getrennte Raum mit der Atmosphäre über ein zur Atmosphäre öffnendes Rückschlagventil und/oder eine Labyrinthdichtung od.dgl. in Verbindung stehen, so daß ein Eindringen von Staub und Fremdkörpern in den vom Ölraum getrennten Raum vermieden wird.

[0006] In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles schematisch erläutert.

[0007] Fig.1 zeigt eine Schrämmaschine, Fig.2 und 3 zeigen den Schrämarm mit den Schrämköpfen in Seitenansicht und Draufsicht, Fig.4 zeigt einen Schnitt durch einen der _Schrämköpfe und den Schrämarm nach Linie IV - IV der Fig.2 in größerem Maßstab.

[0008] Die Schrämmaschine 1 weist, wie Fig.1 zeigt, einen Schrämarm 2 auf, der umeine horizontale Achse 3 von oben nach unten und um eine vertikale Achse 4 seitlich verschwenkbar ist. Zu beiden Seiten des Schrämarmes 2 ist ein Schrämkopf 6 um eine Achse 5 drehbar gelagert.

[0009] Wie Fig.2 und 3 zeigen, ist entlang der Oberseite des Schrämarmes 2 eine Kühlwasserleitung 7 geführt, welche durchein U-Profil 8 abgedeckt und gegen herabfallendes Gestein geschützt ist. Diese Kühlwasserleitung ist über das Ende des Schrämarmes 2 nach vorne geführt und ist durch eine Anschlußverschraubung 9 an den Schrämarm angeschlossen. 10 ist ein Abdeckblech, welches den vorderen Teil der Kühlwasserleitung 7 schützt. Der Kühlwasserleitung 7 wird über eine nicht dargestellte Pumpe Kühlwasser unter hohem Druck zugeführt.

[0010] Mit dem Schrämarm starr verbunden ist ein Träger 11, welcher in den hohlen mit Meißeln bestückten Schrämkopfkörper 12 ragt. Der Schrämkopfkörper 12 ist aus axial aneinandergereihten Scheiben 13, 14, 15, 16 und 17 aufgebaut,welche miteinander verschweißt sind. Diese Scheiben 13 bis 17 umgeben ein zylindrisches Mittelstück 18 des Schränkopfkörpers und dieses Mittelstück 18 ist mit der zusammengeschweißten Gruppe der Scheiben 13 bis 17 verschweißt. Diese zusammengeschweißte Einheit 13 bis 17 und 18 ist durch einen Endteil 19 abgedeckt, der mittels Schrauben 20 mit der zusammengeschweißten Einheit 13 bis 17 und 18 verschraubt ist. Mit diesem Endteil 19 ist wieder ein Ring 21 und eine Platte 22 verschweißt. In die Platte 22 ist ein zentraler Ringteil 23 eingeschweißt, mit welchen ein zentraler Einsatz 24 verschraubt ist.

[0011] Das Kühlwasser wird von der Verschraubung 9 aus über eine Bohrung 25 am Schrämarm 2 und Bohrungen 26 und 27 in dem mit dem Schrämarm starr verbundenen Träger 11 zu einem zentralen Hohlraum 28 in diesem Träger 11 geführt. An den Hohlraum 28 ist ein mit dem Träger 11 starr verbundenes Rohr 29 angeschlossen, welches in der Achse des _Schrämkopfes 6 liegt. Dieses Rohr 29 mündet in einen Verteilraum 30, welcher innerhalb des Einsatzes 24 liegt. Durch eine Dichtung 31 ist das Ende dieses Rohres 29 in dem Einsatz 24 dichtend geführt. Der Einsatz 24 rotiert somit mit dem Schrämkopf um das feststehende Rohr 29.

[0012] Da jedoch dieses Rohr in der Achse des Schrämkopfes 6 angeordnet ist, ist eine einwandfreie Abdichtung durch die Dichtung 31 möglich.

[0013] An dem mit dem Schrämarm 2 starr verbundenen Träger 11 ist der Schrämkopfkörper unter Vermittlung von Wälzlagern 32, 33 und 34 gelagert. Der äußere Lagersitz 35 des Wälzlagers 34 ist mit dem Schrämkopfkörper starr verbunden, beispielsweise verschraubt, und durch einen Deckel 36 abgeschlossen. Zwischen dem Deckel 36 und der Platte 22 ist ein Hohlraum 37 gebildet. Innerhalb des Trägers 11 ist noch ein nicht dargestelltes Umlaufrädergetriebe angeordnet, welches die letzte Übersetzungsstufe bildet. Dieses Umlaufgetriebe und auch die Wälzlager 32, 33 und 34 laufen in einem Ölbad, welches an den Ölkreislauf des Getriebes angeschlossen ist. Der Raum 37 ist durch den Deckel 36 dicht gegenüber diesem ölraum abgeschlossen. 38 deutet eine Überlastrutschkupplung an, über welche der aus den Teilen 13 bis 22 bestehende Schrämkopfkörper mit einer Nabe 39 verbunden ist, welche mittels der Wälzlager 32, 33 und 34 am Träger 11 gelagert ist.

[0014] Das zentrale mit dem Träger starr verbundene Rohr 29 ist auch im Deckel 36 durch eine Dichtung 40 dichtend geführt. Dadurch wird erreicht, daß gegebenenfalls durch die Dichtung 31 hindurchtretendes Wasser nicht in den Ölkreislauf, sondern nur in den Raum 37 gelangen kann, so daß ein Eintritt von Wasser in den Ölkreislauf vermieden ist. Dieser Raum 37 ist durch eine Öffnung 41 mit der Atmosphäre verbunden, so daß sich in dem Raum 37 ein Druck nicht aufbauen kann. In diese Öffnung 41 kann ein nicht dargestelltes, nach außen öffnendes Rückschlagventil und/oder eine Labyrinthdichtung eingebaut sein, so daß ein Eindringen von Schmutz in den Raum 37 vermieden ist.

[0015] Über eine Bohrung 42 gelangt das Kühlwasser in einen Ringspalt 43 und über weitere Bohrungen 44 und 45 in einen Ringspalt 46. Diese beiden Ringspalte 43 und 46 erstrecken sich im wesentlichen über die axiale Länge des Schrämkopfkörpers. Die nicht dargestellten Kühlwasserdüsen befinden sich am Umfang des Schrämkopfkörpers und jede vom Umfang ausgehende radiale Bohrung muß somit in einen der Ringspalte 43 oder 46 treffen. In der Zeichnung sind solche radiale Bohrungen 47 und 48 dargestellt. Die zu den übrigen Düsen führenden Bohrungen liegen nicht in der Schnittebene. Von diesen Ringspalten 43 und 46 ist somit eine Wasserversorgung aller Düsen möglich. Der Ringspalt 46 liegt zwischen dem Mittelstück 18 und der Gruppe von zusammengeschweißten Scheiben 13 bis 17. Der Ringspalt43 liegt zwischen dem Endteil 19 und dem Ring 21. Diese Ringspalte können daher leicht vor dem Zusammenschweißen der Teile ausgespart werden. Da der Zuführungsdruck sehr hoch gewählt ist und beispielsweise 400 bar beträgt, ist die Belastung der die zylindrischen Ringspalte 43 und 46 begrenzenden Wände beträchtlich. Die zylindrischen Wände der Ringspalte 43 und 46 weisen eine große Fläche auf. Diese Flächenbelastungen können aber ohne weiteres durch die den Ringspalt 46 begrenzenden Scheiben 13 bis 17 und das Mittelstück 18 aufgenommen werden. Die auf die Stirnenden 49 und 50 des Ringspaltes 46 wirkenden Belastungen beanspruchen aber die Schweißverbindungen zwischen den Scheiben 13 bis 17. Dadurch aber, daß die Spaltbreite des Ringspaltes sehr klein gehalten ist, sind diese Belastungen auch bei sehr hohem Zuführungsdruck des Kühlwassers nur gering und daher ungefährlich.

[0016] In Fig.1 ist darüberhinaus der Antrieb des Schrämkopfes schematisch dargestellt. Hiebei ist mit 51 das verzahnte Abtriebswellenende bezeichnet, dessen Verzahnung mit im Träger 11 an Achsen 52 gelagerten Zwischenrädern 53 kämmt. Diese Zwischenräder stehen wieder mit einer Innenverzannung 54 eines als Hohlrad ausgebildeten Teiles des drehbar gelagerten Schrämkopfes 6 in

[0017] Eingriff.

Ansprüche

1. Mit Meißeln bestückter hohl ausgebildeter Schrämkopf, der an einem in den hohlen Schrämkopf ragenden Träger rotierbar lagerbar ist und welcher Kühlwasserdüsen aufweist, welche gegen Meißel gerichtet sind, wobei das Kühlwasser in den Schrämkopfkörper und über Kanäle in demselben zu den Kühlwasserdüsen führbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Schrämkopfkörper (6) ein Verteilraum (30) angeordnet ist, welcher mit einem in der Achse des Trägers (11) starr angeordneten Wasserzuführungsrohr (29) fluchtet, wobei das Wasserzuführungsrohr (29) in den Verteilraum (30) mündet und dichtend an den Verteilraum (30) des drehbar gelagerten Schrämkopfkörpers (6) anschließbar ist, daß im Schrämkopfkörper (6) wenigstens ein Ringspalt (46, 43) vorgesehen ist, welcher sich in axialer Richtung des Schrämkopfes erstreckt, daß der Ringspalt (46, 43) über wenigstens eine Bohrung (42) mit dem Verteilraum (30) verbunden ist und daß in den Ringspalt (46, 43) Bohrungen (47, 48) münden, welche zu den Kühlwasserdüsen führen.

2. Schrämkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Ringspalt (46) sich über wenigstens ein Drittel, vorzugsweise die Hälfte der axialen Länge des Schrämkopfkörpers (6) erstreckt.

3. Schrämkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrämkopfkörper- (6) in an sich bekannter Weise aus axial aneinandergereihten Scheiben (13, 14, 15, 16, 17), welche miteinander verschweißt sind, aufgebaut ist und die Größe einer den Ringspalt begrenzenden Stirnfläche (49, 50) nur einen Bruchteil, vorzugsweise höchstens 1/10 bis 1/20 der Größe'der Umfangsfläche des Ringspaltes (46, 43) beträgt.

4. Schrämkopf nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserzuführungsrohr (29) dichtend durch eine mit dem Schrämkopf (6) rotierende Wandung (36) hindurchgeführt ist, welche einen vom Ölraum des Schrämkopfantriebes und von den den Schrämkopf (6) tragenden Wälzlagern (32, 33, 34) getrennten Raum (37) begrenzt.

5. Schrämkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Ölraum getrennte Raum (37) mit der Atmosphäre in Verbindung steht.

6. Schrämkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der vom ölraum getrennte Raum (37) mit der Atmosphäre über ein zur Atmosphäre öffnendes Rückschlagventil und/oder eine Labyrinthdichtung od.dgl. in Verbindung steht.

7. Verfahren zum Betrieb eines Schrämkopfes nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlwasser dem Schrämkopf unter einem Druck von über 300 bar, vorzugsweise unter einem Druck von ungefähr 40₀ bar, zugeführt wird.

Zeichnung