DE19527935C1 - Einrichtung zum automatischen Erkennen von Steinen in einem Fördergutstrom und automatischen Aushalten aus dem Fördergutstrom für Tagebaugroßgeräte - Google Patents
Einrichtung zum automatischen Erkennen von Steinen in einem Fördergutstrom und automatischen Aushalten aus dem Fördergutstrom für TagebaugroßgeräteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum automatischen Erkennen und Aushalten
von Steinen ab einer bestimmten Größe, die von einem Aufnahmeorgan eines
Tagebaugroßgerätes, insbesondere dem Schaufelrad eines Schaufelradbaggers, als unerwünschte
Bestandteile des Fördergutes kleinerer Körnung in den Fördergutstrom gelangt sind
und zur Vermeidung schädigender Einwirkungen vorzugsweise im nachgeschal
teten Förderweg durch eine zeitweise in Eingriff bringbare Steinaushalteeinrichtung
ausgesondert werden sollen.
Die durch das Aufnahmeorgan eines Tagebaugroßgerätes aufgenommene Steine
werden vorzugsweise im Bereich der Geräte- und Schwenkachse bei der Übergabe
des Fördergutes vom Auslegerband auf das Abförderband ausgehalten, um
Störungen im Förderprozeß zu vermeiden und schädigende Einwirkungen auf die
nachfolgenden Förderer und Geräte zu verhindern. Die dort angeordneten
Aushaltevorrichtungen werden dabei nur zeitweise in Funktion gebracht, da ein
ständiges Verbleiben eines Gitterrostes im Fördergutstrom einen großen Verschleiß
zur Folge hätte.
Derartige Lösungen sind beispielsweise nach DD 2 63 558 B5 und
DE 195 15 602.1 bekannt.
Dabei wird davon ausgegangen, daß der Geräteführer einen aufgenommenen Stein
erkennt und dann die Aushalteeinrichtung durch einen Schalter zeitweise betätigt
oder eine nicht näher beschriebene Automatisierungseinrichtung vorgesehen wird.
Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß die Überwachung des Steinaufkommens durch
den Geräteführer infolge seiner vielseitigen Aufgaben, die Monotonie des
Beobachtungsprozesses, die subjektive Einschätzung des Grenzwertes der maximal
zulässigen Größe und die fehlende Motivation, den Förderprozeß zu unterbrechen,
mit Risiken behaftet ist.
Automatisierte Überwachungen des Steinaufkommens sind bisher immer daran
gescheitert, daß der Förderprozeß sehr robust ist und Meßergebnisse durch äußere
Einflüsse wie Schmutz und extreme Witterungsunbilden beeinflußt wird.
So ist nach der DE-OS 23 54 439 eine
automatische Trenneinrichtung bekannt, die beispielsweise bei Landmaschinen
zum Einsatz kommt. Das Fördergut wird durch einen Geber erfaßt, nach dem es
vom Förderband abgeworfen wurde. Der Geber unterscheidet das Erntegut von
unerwünschten Fördergutbestandteilen, wie Steine oder Klumpen und sondert
diese durch einen Trennmechanismus aus. Damit es zu keinen Ausfällen kommt,
ist der Geber in regelmäßigen Abständen zu pflegen. Das trifft
beispielsweise für eingesetzte Lichtschranken zu, um im Schüttgut
enthaltene Steine zu erfassen. Durch die Verschmutzung der dazu erforder
lichen Sensoren kommt es daher sehr schnell zu Ausfällen der Anlage.
Nach der Druckschrift DE 42 11 937 A1 ist ein Fremdkörper-Ausscheider bekannt,
der auf mechanischer Grundlage arbeitet. In einem bestimmten Förderabschnitt
wird das Fördergut durch einen flachen Bereich geleitet. Dieser Bereich kann z. B.
aus einer ebenen glatten unteren Fläche und einem darüber angeordneten
Stetigförderer als Antrieb, wie beispielsweise einem Förderband, bestehen.
Befinden sich im Fördergutstrom Bestandteile, die größer als das zu fördernde Gut
sind, werden diese Bestandteile beim Erreichen des schmalen Förderabschnitts
gegen die glatte untere Fläche gedrückt. Da die glatte untere Fläche in diesem
Bereich als federbelastete Klappe ausgebildet ist, werden unerwünschte große
Fördergutbestandteile, wie beispielweise zwischen Pflanzenmaterial gelangte
Steine, ausgesondert. Dieser Fremdkörper-Ausscheider ist besonders für
Zuführeinrichtungen organischer Stoffe zu einer Verarbeitungsmaschine vorgesehen.
Er ist jedoch dort nicht anwendbar, wo die Steine kleiner als die Höhe der
Fördergutschüttung sind und die Eigenschaften des Fördergutes so beschaffen
sind, daß beim Aussondern eines Steines Teilmengen des Fördergutes mit
ausgesondert werden würden.
Im Tagebau hat es auch bereits Untersuchungen gegeben, Steine vor dem
Aufnehmen durch das Graborgan zu erfassen und auszusondern oder zu zerstören.
Solche Lösungen haben jedoch in der Praxis bisher keine Bedeutung erlangt.
Gegenstand der Erfindung ist daher eine Einrichtung für Tagebaugroßgeräte zum automatischen Erkennen
und Aussondern von Steinen bestimmter Größe zu einem frühen Zeitpunkt im
Förderprozeß, die unter den spezifische Betriebsbedingungen in Tagebauen
zusammen mit einer Aushalteeinrichtung zuverlässig funktioniert.
Erfindungsgemäß wird dies durch eine Automatisierungseinrichtung gemäß dem
kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches realisiert.
Das Fördergut wird vom Aufnahmeorgan des Tagebaugroßgerätes, beispielsweise
von den Schaufeln eines Schaufelrades von einer Böschung
aufgenommen und aus dem Bereich seiner höchsten Stellung auf die Austrags
schurre abgeworfen, von wo aus es auf das Auslegerband weitergeleitet wird.
Um die im Fördergutstrom enthaltenen Steine durch die an der Unterseite der
Austragsschurre angeordneten Beschleunigungssensoren erfassen zu können,
wird von der Tatsache ausgegangen, daß beim Aufprall auf die Schurre bei
Schüttgut und großen Steinen in Folge ihrer voneinander abweichenden Eigen
schaften Stöße unterschiedlicher Größe und unterschiedlichen Verlaufs erzeugt
werden. Im allgemeinen charakterisiert man Stöße, die durch Steine erzeugt werden
als harte Stöße, demgegenüber werden von Schüttgütern erzeugte Stöße als
weiche Stöße charakterisiert. Diese weichen Stöße werden durch geringere
Beschleunigungswerte und durch ihren markanten zeitlichen Verlauf durch die
Auswerteeinheit erkannt und herausgefiltert.
Die elektronische Erfassungs-, Auswerte- und Steuereinheit wird so eingestellt,
daß sie erst beim durch den leichtesten auszusondernden Stein erzeugten Stoß
reagiert. Die Einstellung kann mit theoretisch ermittelten Grenzwerten oder bei
praktischen Versuchen erfolgen. Letzteres hat den Vorteil, daß auch nicht
bernchenbare spezifische Bedingungen berücksichtigt werden können.
Da die Stelle des Auftreffens des Fördergutes auf die Austragsschurre durch die
unterschiedliche Auslegerstellung, gegebenenfalls auch durch unterschiedliche
Schaufelraddrehzahlen, von den spezifischen Eigenschaften des Fördergutes und
weiteren Einflußfaktoren bestimmt wird, sind nach Anspruch 2 im Bereich der
möglichen Auftreffläche an der Unterseite der Austragsschurre mehrere Beschleu
nigunssensoren vorgesehen.
Nachdem der auszusondernde Stein von der Erfassungs-, Auswerte- und Steuer
einheit als solcher erkannt worden ist, wird in Abhängigkeit von der Geschwin
digkeit und dem Weg, den der Stein auf dem Auslegerband bis zu seinem Abwurf
zurückzulegen hat, nach dem entsprechenden Zeitintervall von der Erfassungs-,
Auswerte- und Steuereinheit an die Steinaushalteeinrichtung der Befehl zum
Eingreifen in den Fördergutstrom gegeben und so der Stein aufgenommen,
während das Schüttgut zwischen den Zinken der Aushaltevorrichtung hindurchfällt
und weiterbefördert wird. Nachdem so der Stein erfaßt worden ist, wird die
Steinaushaltung mit dem Stein wieder aus den Förderstrom herausgeschwenkt und
das Schüttgut kann sich ungehindert bewegen.
Mit der Erfindung wird eine automatische Einrichtung zum Erkennen und Aushalten
von Steinen aus dem Fördergut geschaffen, die im Aufbau einfach ist und unter
den in Tagebauen herrschenden extremen Bedingungen sicher funktioniert.
Die Größe der auszuhaltenden Steine kann experimentell an die jeweiligen
Bedingungen angepaßt werden.
Bereits im Einsatz befindliche Geräte sind mit einer solchen automatischen
Einrichtung nachrüstbar.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels und mit Bezug auf die
beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Schaufelradkopf eines Schaufelradbaggers,
Fig. 2 den Schaufelradkopf nach Fig. 1 in einer Seitenansicht und
Fig. 3 die vollständige Einrichtung zum automatischen Erkennen von Steinen in
einem Fördergutstrom und zum automatischen Aushalten aus dem Förder
gutstrom in einer schematischen Darstellung.
Nach den Fig. 1 und 2 besteht das Schaufelrad 1 eines Schaufelradbaggers aus
der Welle 2, dem Schaufelradgrundkörper 3 und den an dessen äußeren Umfang
in gleichmäßigen Abständen angeordneten Schaufeln 4. Neben dem Schaufelrad 1
befindet sich der Antrieb 5. Über die Lager 6 ist die Welle 2 des Schaufelrades 1
mit dem Auslegerkopf 7 des Schaufelradbaggers verbunden.
Innerhalb der in der Zeichnung nicht dargestellten Auslegerkonstruktion befindet
sich das Auslegerband 8. Zur Überleitung des Fördergutes 9 von den entleerten
Schaufeln 4 auf das Auslegerband 8 ist die Austragsschurre 11 vorgesehen.
Das Auslegerband 8 führt bis zur waagerechten Auslegerschwenkachse, wo das
Fördergut 9 auf den darunterliegenden Abförderer übergeben und von diesem
weiterbefördert wird.
Im Bereich der Übergabe vom Auslegerband 8 auf das Abförderband ist nach
Fig. 3 die Steinaushalteeinrichtung 14 angeordnet. Sie wird in die Flugparabel des
Fördergutstromes geschwenkt, sobald ein eine bestimmte Größe überschreitender
Stein 10 im Fördergutstrom ermittelt worden ist. Der Stein 10 wird aufgefangen
und infolge der Betätigung des Hydraulikzylinders 15 durch das Hydraulik
aggregat 16 aus der Flugparabel herausgeschwenkt. Eine solche zeitweise in Ein
griff bringbare Steinaushalteeinrichtung 14 ist beispielsweise nach DD 2 63 558 B5
bekannt. Sie wird eingesetzt, um Beschädigungen des nachgeschalteten Förderwe
ges durch die mit dem Fördergut 9 aufgenommenen Steine 10 zu vermeiden.
An der Unterseite der Austragsschurre 11 sind im Bereich der möglichen
Auftreffläche Beschleunigungssensoren 12 angebracht. Mit ihnen werden Signale
empfangen, die mit dem Aufprall des Fördergutes 9 auf die Austragsschurre 12
entstehen. Diese ständigen Signale werden als meßtechnische Größen Fig. 2 an
ein als Erfassungs-, Auswerte- und Steuereinheit 13 bezeichnetes elektro
nisches Gerät weitergeleitet.
Ist im Fördergut 9 ein durch das Schaufelrad 1 aufgenommener Stein 10 enthal
ten, erzeugt er beim Aufprall auf die Austragsschurre 11 infolge seiner abweichen
den Eigenschaften härtere und stärkere Stöße als das normale, überwiegend
vorhandene Fördergut 9.
Die wichtigsten Eigenschaften, in denen sich die auszuhaltenden Steine 10 vom
Fördergut 9 unterscheiden, sind Größe (Körnung), Dichte und Härte. Die durch
diese Eigenschaften entstehenden unterschiedlichen Stöße werden von der
Erfassungs-, Auswerte- und Steuereinheit 13 ständig mit den Grenzwerten
verglichen. Weiche Stöße werden durch ihren markanten zeitlichen Verlauf als
normales Fördergut 9 erkannt und herausgefiltert, harte und kräftige Stöße
dagegen signalisieren einen Stein 10 bestimmter Größe. Wird ein vorgegebener
Grenzwert überschritten, erkennt dies die Erfassungs- Auswerte- und
Steuereinheit 13 und gibt ein Signal an das Hydraulikaggregat 16 der
Steinaushalteeinrichtung 14. Dieses Signal muß jedoch in Abhängigkeit von der
Fördergeschwindigkeit und dem Förderweg zeitlich so lange verzögert werden, bis
der Stein 10 das Abwurfende des Auslegerbandes 8 erreicht hat. Es bewirkt ein
zeitweises Betätigen der Steinaushalteinrichtung 14 in die Auffangstellung.
Während das Schüttgut zwischen den Zinken hindurchfällt, wird der Stein 10
infolge seiner Größe aufgefangen und durch eine Betätigung des aus dem
Hydraulikzylinder 15 und dem Hydraulikaggregat 16 bestehenden Antriebes aus
der Flugparabel des Fördergutstromes herausgeschwenkt, von wo aus der Stein 10
entweder abgeworfen oder an einen Abförderer übergeben wird. Diese Situation ist
in der Zeichnung nach Fig. 3 durch unterbrochene Linien dargestellt. Sie ist
zugleich die Ausgangsstellung, in der die Steinaushalteeinrichtung 14 bis zum
Erscheinen eines weiteren auszuhaltenden Steines verbleibt.
Das Einstellen des Grenzwertes, ab dem ein Stein 10 ausgehalten werden soll,
kann entweder aufgrund theoretisch errechneter Größen oder experimentell
erfolgen. Letzteres ist vorzuziehen, da nicht alle Eigenschaften des Fördergutes 9,
die sich aus den geologischen Bedingungen und Umwelteinflüssen ergeben,
berücksichtigt werden können. Es wird dazu ein Stein 10 verwendet, dessen
Masse der untereren Grenze der auszuhaltenden Steine 10 entspricht und in den
Gutaufnahme- und Förderprozeß eingeschleust. Der damit erzeugte Stoß wird
zusammen mit der vom Fördergut 9 abhängigen Charakteristik, die als hart oder
weich bezeichnet werden kann und in der graphischen Darstellung der Größe des
Stoßes pro Zeiteinheit bei einem Auftreffen von normalem Schüttgut eine
allmählich ansteigende und wieder abfallende Kurve und beim Auftreffen von
Steinen 10 eine steil ansteigende und ebenso abfallende Kurve ist, und der
Erfassungs-, Auswerte- und Steuereinheit 13 als Mindestgröße für das Signal zur
Betätigung der Steinaushalteeinrichtung 14 vorgegeben.
Eine solche experimentelle Bestimmung des Grenzwertes hat den Vorteil, daß so
auch komplizierte Erfassungssituationen wie das Abbremsen eines Steines 10
durch von der Austragsschurre 11 auf das Auslegerband 8 herabrutschende
fließfähige Schüttgut berücksichtigt werden können.
Die elektronische Erfassungs-, Auswerte- und Steuereinheit 13 kann auch dazu
vorgesehen werden, daß beim Auftreffen eines übergroßen Steines 10, der die
Förderer beschädigen könnte, die Antriebe so lange abgeschalten werden, bis der
Stein 10 auf andere Weise, wie zum Beispiel durch einen Steinkran, entfernt
worden ist.
Das Entleeren der Schaufeln 4 erfolgt an einem begrenzten Teilabschnitt des
Schaufelradumfanges. Es ist hauptsächlich von den Eigenschaften des Förder
gutes 9, der Umfangsgeschwindigkeit des Schaufelrades 1 und von der Form der
Schaufeln 4 abhängig. Von diesen Faktoren wird die Größe der möglichen
Auftreffläche der Austragsschurre 11 bestimmt. Diese Fläche vergrößert sich noch
durch die Veränderung der Stellung des Schaufelradauslegers beim laufenden
Betrieb.
Aus diesem Grund werden an der Unterseite der Austragsschurre 11 im möglichen
Auftreffbereich mehrere Beschleunigungssensoren 12 angeordnet.
Claims (3)
1. Einrichtung zum automatischen Erkennen und Aussondern von Steinen für
Tagebaugroßgeräte, insbesondere Schaufelradbagger, in Verbindung mit einer
zeitweilig in Eingriff bringbaren Steinaushaltung am Abwurfende eines dem
Aufnahmeorgan nachgeordneten Förderers, gekennzeichnet dadurch, daß an der
Unterseite der zwischen dem Aufnahmeorgan (Schaufelrad 1) und dem Auslegerband (8)
angeordneten Austragsschurre (11) im Bereich des Auftreffens des Fördergu
tes (9) aus einer bestimmten Höhe an der Unterseite Beschleunigungssenso
ren (12) vorgesehen sind, die mit einer Erfassungs-, Auswerte- und Steuer
einheit (13) in Verbindung stehen und die durch das Auftreffen des Steines (10)
in Folge seiner vom übrigen Fördergut (9) abweichenden Eigenschaften wie
Größe (Körnung), Dichte und Härte typische Aufprallkräfte und Schwingungen
erzeugt, diese Signale von den Beschleunigungssensoren (12) an die
Erfassungs-, Auswerte- und Steuereinheit (13) weitergegeben werden und diese
Erfassungs-, Auswerte- und Steuereinheit (13) beim Erkennen eines Steines
(10) einen in Abhängigkeit vom Förderweg und der Fördergeschwindigkeit
zeitlich versetzten Befehl an die Steinaushalteeinrichtung (14) zu dessen
Eingriff in den Fördergutstrom in dem Moment auslöst, in dem der Stein (10)
das Abwurfende des Auslegerbandes (8) erreicht hat und so durch eine
zeitweise Betätigung der Steinaushalteeinrichtung (14) aus dem Fördergutstrom
herausgenommen wird.
2. Einrichtung zum automatischen Erkennen und Aushalten von Steinen für
Tagebaugroßgeräte nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß mehrere
Beschleunigungssensoren (12) an der Unterseite der Austragsschurre (11) in
dem Bereich verteilt angeordnet sind, der bei den unterschiedlichen Ausleger
hubstellungen beim Entleeren der Schaufeln (4) von den Steinen (10) getroffen
wird.
3. Einrichtung zum automatischen Erkennen und Aushalten von Steinen für
Tagebaugroßgeräte nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch,
daß die Erfassungs-, Auswerte- und Steuereinheit (13) durch Versuche so
abgestimmt wird, daß sie erst in Funktion tritt, wenn Signale von Steinen (10)
erfaßt werden, die eine bestimmte Größe überschreiten.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995127935 DE19527935C1 (de) | 1995-07-29 | 1995-07-29 | Einrichtung zum automatischen Erkennen von Steinen in einem Fördergutstrom und automatischen Aushalten aus dem Fördergutstrom für Tagebaugroßgeräte |
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- 1995-07-29 DE DE1995127935 patent/DE19527935C1/de not_active Expired - Fee Related
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