Sprüheinrichtung für Kühlflüssigkeit aus Düsen eines Schrämkopfes

Abstract

 Bei einer Sprüheinrichtung für Kühlflüssigkeit aus Düsen eines Schrämkopfes, welcher mit Meißeln bestückt ist und rotierbar an einem Schrämarm gelagert ist, wird die Kühl­flüssigkeit über Kanäle im Inneren des Schrämkopfes den Düsen, insbesondere unter Zwischenschaltung von durch die Meißel bestätigten Ventilen (19) und/oder einer Sektor­steuerung, zugeführt. Jede Düse sitzt in einem rohrförmigen Düsenträger (14), der unter Freilassen eines Ringraumes (20) in einem rohrförmigen Gehäuse (15) angeordnet ist, und der rohrförmige Düsenträger (14) trägt an seinem Außenumfang einen ringförmigen Kappenteil (16) der zwischen Düsen­träger (14) und Gehäuse (15) angeordnet ist. Der Ring­raum (20) ist über ein Überdruckventil (24, 25) mit der Flüssigkeitszuführungsleitung (1) verbunden und der Kappen­teil (16) ist relativ zum Düsenträger (14) über das die Düse tragende Ende unter Freigabe eines Austrittsquerschnittes aus dem Ringraum (20) verschiebbar.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Sprüheinrichtung für Kühlflüssigkeit aus Düsen eines Schrämkopfes, welcher mit Meißeln bestückt ist und rotierbar an einem Schrämarm ge­lagert ist, bei welcher die Kühlflüssigkeit über Kanäle im Inneren des Schrämkopfes zu den Düsen, insbesondere unter Zwischenschaltung von durch die Meißel betätigten Ventilen und/oder einer Sektorsteuerung, zuführbar ist.

[0002] Die EP-B1-40334 beschreibt eine Wasserdüse zur Staubbe­kämpfung bei Schrämarbeiten, wobei die Düse derart ausge­bildet ist, daß, wenn die Düse während des Betriebes durch mit dem Wasser mitgeführte Feststoffteile an der Wasserein­trittsseite verstopft wird, beim Ausschalten des Wasser­stromes die Feststoffteile durch das Zurückschnellen eines federbelasteten Kolbens wieder in den Speicherraum gedrückt werden, so daß ein Selbstreinigungseffekt der Düse an der Wassereintrittsseite erfolgt. In der GB-PS 1 473 267 ist eine Wasserzuführungsdüse für Schrämmaschinen beschrieben, durch welche nur dann Wasser geführt wird, wenn die Maschine Schrämarbeit leistet. Die GB-PS 2 050 469 beschreibt den Aufbau und das Montageverfahren für leicht auswechselbare und auf die Schneidmesser justierbare Sprühdüsen.

[0003] Insbesondere unter Verwendung einer Sektorsteuerung oder bei Verwendung einer von der Belastung der Meißel abhängigen Beaufschlagung der Düsen mit Kühlflüssigkeit ist es für den Maschinenfahrer nicht ohne weiteres ersichtlich, ob die jeweils einem Meißel zugeordnete Düse über denjenigen Zeitraum, über welchen der Meißel im Eingriff mit dem abzu­bauenden Gestein steht, tatsächlich Flüssigkeit an die Ortsbrust versprüht.

[0004] Die EP-PS 67145 zeigt und beschreibt eine Einrichtung zum Kühlen der Meißel einer Schrämmaschine, bei der der Meißel durch eine Bewegung in Richtung des Schnittdruckes über ein Kuppelglied ein Absperrventil öffnet, das durch die Kraft einer Feder und den Wasserdruck in seine Schließstellung gedrückt wird, wobei der Meißel das Ventil erst nach Über­windung der durch die Feder und den Wasserdruck aufgebrachten Rückstellkraft öffnet. Aus der EP-PS 67144 ist eine Ein­richtung zum Kühlen der Meißel einer Schrämmaschine bekannt­geworden, bei der die Rückstellkraft im wesentlichen dem Wasserdruck vor dem Ventilkegel multipliziert mit der durch den Wasserdruck im Schließsinne beaufschlagten wirksamen Fläche des Ventilkegels entspricht. Die DE-OS 30 07 055 zeigt eine Sprühdüse für eine Gewinnungsmaschine, wobei ein Ab­sperrkörper eines Ventils mit einem Tasterfortsatz gekoppelt ist, der aus der Sprühdüse herausragt und den Absperrkörper durch den Mineraldruck dichtend gegen den Ventilsitz zur Unterbrechung der Kühlflüssigkeit drückt. Aus der GB-PS 2 135 715 ist ein Meißel bekanntgeworden, wobei im Inneren des Meißels über einen Kanal Kühlflüssigkeit zu Öffnungen im Bereich der Meißelspitze geleitet wird und über einen ent­gegen dem Wasserdruck durch die Verschiebebewegung des Meißels verschieblich geführten Ventilkörper die Zuführung von Flüssigkeit nur nach Eintritt des Meißels in das Gestein erfolgt.

[0005] Aufgrund der staubbeladenen Atmosphäre nahe der Ortsbrust kann es ohne weiteres vorkommen, daß Düsen durch feinen Staub verlegt werden und daher im kritischen Moment des Eingriffes der Meißel in das Gestein keine Kühlflüssigkeit zur Verfügung stellen. Eine derartige Verstopfung der Düsen kann aber zur Folge haben, daß unzulässig hohe Temperaturen an der Orts­brust auftreten und daß daher in der Folge Funkenschlag und Explosionen möglich sind.

[0006] Aus der AT-PS 381 985 ist es bereits bekanntgeworden, zum Zwecke der rechtzeitigen Erkennung von Düsenverstopfungen im Raum vor der Düse eine Drossel anzuordnen, wodurch zum einen die Kühlflüssigkeitszufuhr vergleichmäßigt wird und aus relativ kleinen Druckdifferenzen auf Verstopfungen ge­schlossen werden kann. Es wurde weiters bereits vorge­schlagen, die Düse in einem Berstelement vorzusehen, welches nach Auftreten einer Verstopfung der Düse bricht und auf diese Weise einen größeren Durchtrittsquerschnitt für Kühl­flüssigkeit freigibt, um unter allen Umständen eine effiziente Kühlung aufrechtzuerhalten, selbst wenn hiebei ein erhöhter Kühlmittelverbrauch die Folge ist. Bei diesem bekannten Berstelement steigt allerdings der Kühlmittelver­brauch bei Zerstörung weniger Berstelemente derartig rasch an, sodaß ein relativ häufiger Wechsel defekter Düsen er­forderlich wird. Da derartige bekannte Düsen nach Bersten des Berstelementes unbrauchbar geworden sind, gestaltet sich die notwendige Instandsetzungsarbeit insofern zeitaufwendig, als der gesamte Düsenbauteil ausgetauscht werden muß.

[0007] Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Ausbildung einer Düse für eine Sprüheinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die Instandsetzungsarbeiten nach dem Auftritt einer Verstopfung der Düsen wesentlich vereinfacht werden und defekte Düsen leicht und ohne Demontage erkannt werden können. Zur Lösung der Aufgabe besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß die Düsen in einem rohrförmigen Düsenträger angeordnet sind, welcher unter Freilassen von axialen Kanälen bzw. eines Ringraumes in einem rohrförmigen Gehäuse angeordnet ist, daß der rohrförmige Düsenträger an seinem Außenumfang einen ringförmigen Kappenteil trägt, welcher zwischen Düsenträger und Gehäuse angeordnet ist, daß die axialen Kanäle oder der Ringraum über ein Überdruckventil mit der Flüssigkeitszuführungsleitung verbunden sind (ist) und daß der Kappenteil relativ zum Düsenträger über das die Düse tragende Ende unter Freigabe eines Austrittsquerschnittes aus den axialen Kanälen oder dem Ringraum verschiebbar ist. Bei einer derartigen Ausbildung führt ein auf eine Verstopfung der Düse zurückzuführender Druckanstieg dazu, daß die ringförmige Kappe durch den ansteigenden Druck des Druckmittels abgehoben wird bzw. ausgestoßen wird, wobei gleichzeitig ein vergrößerter Austrittsquerschnitt und damit ein Sicherheitsbetrieb weiter gewährleistet ist. Der Austrittsquerschnitt bleibt auch nach dem Abheben bzw. Verschieben der ringförmigen Kappe definiert, so daß sich der sich in diesem Fall ergebende Kühlmittelverbrauch begrenzen läßt. Die Kappen können in einfacher Weise als Kunststoffteile ausgebildet sein und eine fehlende Kappe läßt sich ohne Demontage der gesamten Düse leicht erkennen, so daß die Instandsetzung rasch und sicher erfolgen kann. Die Düse selbst wird bei Abheben einer Kappe in keiner Weise beeinträchtigt und nach Beseitigung der Verstopfung, beispielsweise durch Reinigen der Düse, genügt es, die abgehobene bzw. ausgeworfene Kappe zu ersetzen, um die günstigsten Betriebsbedingungen wiederum herzustellen.

[0008] Mit Vorteil ist die Ausbildung erfindungsgemäß so getroffen, daß der Düsenträger in Abstand von der Düse einen Federteller für eine im Ringraum zwischen Düsenträger und Gehäuse auf­genommene Feder trägt, deren anderes Ende am ringförmigen Kappenteil abgestützt ist. Eine derartige Ausbildung erlaubt es, den für das Abschieben der Kappe erforderlichen Druck präzise einzustellen und die Ansprechgenauigkeit wesentlich zu erhöhen. Zu diesem Zweck ist mit Vorteil die Ausbildung so getroffen, daß die Feder unter Zwischenschaltung eines Federtellers mit gegenüber dem Außendurchmesser des Düsen­trägers kleinerem Innendurchmesser und/oder gegenüber dem Innendurchmesser kleinerem Außendurchmesser an einem rohr­förmigen Ansatz des Kappenteiles angreift. Die Verwendung einer derartigen Feder zwischen dem kappenförmigen Teil und dem Düsenträger erlaubt es den Düsenträger selbstverschieb­lich im rohrförmigen Gehäuse zu lagern, wobei der Düsenträger selbst das Überdruckventil aufweisen kann. In besonders einfacher Weise ist hiefür die Ausbildung so getroffen, daß der Düsenträger in Strömungsrichtung vor dem vom Düsenträger getragenen Federteller einen, insbesondere konischen, Ventil­sitz aufweist und daß die zugehörigen Sitzflächen in die Zuführungsleitung münden. Eine derartige Ausbildung erlaubt es, das Überdruckventil in die Düse selbst zu integrieren, und stellt eine konstruktiv besonders günstige Lösung dar.

[0009] Zur weiteren Erhöhung der Ansprechgenauigkeit und ins­besondere zur Sicherstellung der weiteren Bedüsung nach dem Abschieben bzw. Ausstoßen der Kappe ist die Ausbildung so getroffen, daß das Gehäuse in den Ringraum ragende und den dem Kappenteil zugewandten Federteller in der axialen Projektion übergreifende Fortsätze, insbesondere einen Ringbord, aufweist. Auf diese Weise ist es möglich, den Kappenteil so anzuordnen, daß der Kappenteil in der Be­triebslage mit seinem rohrförmigen Ansatz die in den Ringraum ragenden Fortsätze des Gehäuses in Achsrichtung unter Kompression der Feder übergreift. Bei einer derartigen Ausbildung wird ein Federentlastungsweg geschaffen, bei welchem nach Ansprechen des Sicherheitsventils unter Zwischenschaltung der Feder zunächst der Kappenteil ausge­schoben wird, worauf sich die Feder entspannen kann und nachfolgend das Ventil bereits unter geringerem Öffnungsdruck geöffnet werden kann um die weitere Wasserversorgung sicher­zustellen.

[0010] Der ringförmige Kappenteil kann in einfacher Weise aus elastisch verformbarem Kunststoff bestehen, welcher zur noch besseren Erkennbarkeit von defekten Düsen, bei welchen die Kappe abgehoben wurde, aus eingefärbtem Material bestehen kann.

[0011] Mit Vorteil ist die Ausbildung so getroffen, daß der ring­förmige Kappenteil im Preßsitz zwischen Gehäuse und Düsenträger angeordnet ist, wobei die durch die Feder und/oder den Flüssigkeitsdruck im Ringraum nach Abheben des Überdruckventils wirksame Verschiebekraft auf den kappenförmigen Teil größer ist als die diesen Kräften entgegenwirkenden Kraftkomponenten des Preßsitzes. Sofern das Überdruckventil nun nicht angesprochen hat und somit der Druck noch nicht übermäßig angestiegen ist, kann ein der­artiger Preßsitz die Feder unter Vorspannung und damit unter Sicherstellung eines Federentspannungsweges nach dem Ausschieben der Kappe halten.
Mit Vorteil wird bei einer derartigen Ausbildung zwischen Druckflüssigkeitsquelle und Überdruckventil eine Drossel in die Flüssigkeitszuführungsleitung eingeschaltet, wodurch sich definierte Druckdifferenzen ergeben und die Einstellung des Ansprechdruckes des Überlastventils wesentlich vereinfacht wird.

[0012] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen Fig.1 einen Meißelhalter mit von der Belastung des Meißels abhängig gesteuerter Kühlflüssigkeitszufuhr zu den Düsen, Fig.2 eine erfindungsgemäße Düse in ihrem Be­triebszustand, Fig.3 die Düse nach Fig.2 nach Abheben der Kappe und Fig.4 eine abgewandelte Ausbildung mit integrierter Drossel.

[0013] In Fig.1 ist die Kühlflüssigkeitszuführungsleitung schema­tisch mit 1 angedeutet. In diese Kühlflüssigkeitszuführungs­leitung kann ein Durchflußmengenmeßgerät 2 eingeschaltet sein, dessen Signale einer Auswerteschaltung 3 und in der Folge als Steuersignale einem Schrämmotor 4 zur Verfügung gestellt werden können. Ein derartiges Durchflußmengenmeß­gerät sowie eine zugehörige Auswerteschaltung sind jedoch keinesfalls unbedingte Voraussetzung für den Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

[0014] Die Kühlflüssigkeit gelangt unter einem Zuführungsdruck P1 zu einem Ventil, dessen Ventilkörper mit 5 bezeichnet ist. Der Ventilkörper wird durch axiale Verschiebung im Sinne des Doppelpfeiles 6 eines Meißels 7 in Abhängigkeit von der Belastung des Meißels entgegen der Kraft einer Feder 8 verschoben, so daß bei Belastung des Meißels die Flüssigkeitszufuhr in die Kanäle 9 und damit zu einer Düse 10 freigegeben ist. Die Düse 10 ist in einem Düsenkörper 11 angeordnet, welcher durch ein Sicherungselement 12 in seiner Lage in einer Bohrung 13 für die Aufnahme der Düse gehalten ist. In diese Bohrung 13 ist nun ein Düsenkörper entsprechend der Fig. 2 eingesetzt, welcher einen Düsenträger 14, ein rohrförmiges Gehäuse 15 und einen Kappenteil 16 umfaßt. Der Düsenträger 14 trägt die Austrittsdüsen 17 für die Kühl­flüssigkeit, wobei die Kühlflüssigkeitszuführung in Fig.2 wiederum mit 1 bezeichnet ist. In diese Kühlflüssigkeitszu­führungsleitung gemäß Fig.2 ist eine Drossel 18 einge­schaltet, welche bei freier Düse 17 aufgrund des strömenden Mediums eine Druckabsenkung auf einen Druck P2 nach der Drossel bewirkt. In Fig.2 ist weiters ein Schaltventil 19 für die Steuerung der Kühlflüssigkeitszufuhr schematisch ange­deutet.

[0015] Zwischen dem Gehäuse 15 und dem Düsenträger 14 ist ein Ringraum 20 ausgebildet, in welchem eine Feder 21 aufgenommen ist. Die Feder 21 ist an einem von einem ringförmigen Fortsatz gebildeten Federteller 22 des Düsenträgers 14 abgestützt und greift über einen scheibenförmigen Federteller 22 an einem rohrförmigen Fortsatz 23 des Kappenteiles 16 an.

[0016] In der Darstellung nach Fig.2, welche den Normalbetrieb bezeichnet, ist der Druck P2 nach der Drossel 18 identisch mit dem Druck P3 vor der Austrittsdüse 17 des Düsenträgers 14. Der Druck P1 vor der Drossel ist größer als der Druck P2 nach der Drossel 18. Das der Düse 17 abgewendete Ende des Düsenträgers 14 weist einen konischen Ventilkegel 24 auf, welcher in der Normalbetriebslage an einer Sitzfläche 25 anliegt. Der rohrförmige Fortsatz 23 des Kappenteiles 16 übergreift Fortsätze 26 des Gehäuses, welche in das Innere des Ringraumes 20 ragen, und hält die Feder 21 auf diese Weise unter Vorspannung. Sobald nun der Druck P2 aufgrund einer Verstopfung der Düse 17 ansteigt und bei vollständiger Verstopfung der Düse 17 den Druck P1 aufgrund des ver­ringerten Flusses erreicht, ergibt sich die in Fig.3 dar­gestellte Betriebslage bei verstopfter Düse, wobei zunächst der konische Ventilkegel 24 von seinem Sitz abhebt und der Flüssigkeitsdruck über den Ringraum 20 nunmehr auf den rohrförmigen Ansatz 23 des Kappenteiles zur Wirkung gelangt. Die Kappe wird ausgestoßen und die Feder 21 kann sich bis zum Anschlag des Federtellers 22 an den nach innen ragenden Fortsätzen 26 des Gehäuses entspannen. Die Federkraft wird auf diese Weise geringer und es gelangt auch bei geringerem Druck bereits Druckflüssigkeit über den Ringraum 20 zu Austrittsöffnungen 27, welche den Düsenträger 14 konzentrisch umgeben. Mit Rücksicht auf die Verstopfung der Düse 17 ist in diesem Zustand der Systemdruck P1 gleich dem Fließdruck P2 nach dem Drosselquerschnitt und je nach Einstellung der Federkraft der Feder 21 erfolgt ein diskontinuierlicher oder kontinuierlicher Austritt von Flüssigkeit, wodurch in jedem Falle die erforderliche Kühlung auch nach Verstopfung der Düse 17 sichergestellt ist.

[0017] Bei der Ausbildung nach Fig.4 ist die Drossel 18 in das Gehäuse 15 der Düse integriert und liegt vor dem Ventilsitz 25 des Überdruckventils, dessen Ventilkörper wiederum mit 24 bezeichnet ist. In Fig.4 ist der sich durch das Ausschieben des Kappenteiles 16 ergebende Federentlastungsweg mit a angedeutet. Die Feder 21 kann sich nach dem Ausschieben des Kappenteiles 16 über diesen Federentlastungsweg a entspannen, so daß nachfolgend der Öffnungsdruck des Überlastungs- bzw. Sicherheitsventils 24, 25 durch Verminderung der Federvorspannung absenkt. Die Schneidspurkühlung erfolgt in der Folge durch den Ringraum mit erhöhtem Flüssigkeitsdurchsatz.

[0018] Defekte Düsen können durch Fehlen der Berstkappe leicht und ohne Demontage des Düsenkörpers erkannt werden. Die Instand­setzung besteht im wesentlichen in der Reinigung der Düse 17 und in dem neuerlichen Aufschieben eines neuen Kappenteiles, welcher unter Preßsitz an den Außenumfang des Düsenträgers 14 unter Vorspannung der Feder 21 aufgeschoben wird. Der Preß­sitz muß hiebei so gewählt werden, daß die entgegen der Kraft der Feder 21 gerichteten Kräfte geringer sind als die nach dem Öffnen des Sicherheitsventils 24, 25 in Abschieberichtung wirksamen Kräfte auf den Kappenteil 16.

Ansprüche

1. Sprüheinrichtung für Kühlflüssigkeit aus Düsen (17) eines Schrämkopfes, welcher mit Meißeln (7) bestückt ist und rotierbar an einem Schrämarm gelagert ist, bei welcher die Kühlflüssigkeit über Kanäle (9) im Inneren des Schrämkopfes zu den Düsen (17) , insbesondere unter Zwischenschaltung von durch die Meißel (7) betätigten Ventilen (19) und/oder einer Sektorsteuerung, zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (17) in einem rohrförmigen Düsenträger (14) angeordnet sind, welcher unter Freilassen von axialen Kanälen bzw. eines Ringraumes (20) in einem rohrförmigen Gehäuse (15) angeordnet ist, daß der rohrförmige Düsenträger (14) an seinem Außenumfang einen ringförmigen Kappenteil (16) trägt, welcher zwischen Düsenträger (14) und Gehäuse (15) angeordnet ist, daß die axialen Kanäle oder der Ringraum (20) über ein Überdruckventil (24) mit der Flüssigkeitszuführungsleitung (1) verbunden sind (ist) und daß der Kappenteil (16) relativ zum Düsenträger (14) über das die Düse (17) tragende Ende unter Freigabe eines Austrittsquerschnittes aus den axialen Kanälen oder dem Ringraum (20) verschiebbar ist.

2. Sprüheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenträger (14) in Abstand von der Düse (17) einen Federteller (22) für eine im Ringraum (20) zwischen Düsen­träger (14) und Gehäuse (15) aufgenommene Feder (21) trägt, deren anderes Ende am ringförmigen Kappenteil (16) abgestützt ist.

3. Sprüheinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Feder (21) unter Zwischenschaltung eines Federtellers (22) mit gegenüber dem Außendurchmesser des Düsenträgers (14) kleinerem Innendurchmesser und/oder gegenüber dem Innendurchmesser kleinerem Außendurchmesser an einem rohrförmigen Ansatz (23) des Kappenteils (16) angreift.

4. Sprüheinrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenträger (14) in Strömungsrichtung vor dem vom Düsenträger (14) getragenen Federteller (22) einen, insbesondere konischen, Ventilsitz (24) aufweist und daß die zugehörigen Sitzflächen (25) in die Zuführungsleitung (1) münden.

5. Sprüheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (15) in den Ringraum (20) ragende und den dem Kappenteil (16) zugewandten Federteller (22) in der axialen Projektion übergreifende Fortsätze (26), insbesondere einen Ringbord, aufweist.

6. Sprüheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kappenteil (16) in der Betriebslage mit seinem rohrförmigen Ansatz (23) die in den Ringraum (20) ragenden Fortsätze des Gehäuses (26) in Achsrichtung unter Kompression der Feder (21) übergreift.

7. Sprüheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Kappenteil (16) aus elastisch verformbarem Kunststoff besteht.

8. Sprüheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Kappenteil (16) im Preß­sitz zwischen Gehäuse (15) und Düsenträger (14) angeordnet ist, wobei die durch die Feder (21) und/oder den Flüssig­keitsdruck im Ringraum (20) nach Abheben des Überdruckventils (24) wirksame Verschiebekraft auf den kappenförmigen Teil (16) größer ist als die diesen Kräften entgegenwirkenden Kraftkomponenten des Preßsitzes.

9. Sprüheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Druckflüssigkeitsquelle und Überdruckventil (24) eine Drossel (18) in die Flüssigkeitszu­führungsleitung eingeschaltet ist.

Zeichnung