DE3721802A1 - Sprueheinrichtung fuer kuehlfluessigkeit aus duesen eines schraemkopfes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sprüheinrichtung für Kühlflüssigkeit aus Düsen eines Schrämkopfes, welcher mit Meißeln bestückt ist und rotierbar an einem Schrämarm ge­ lagert 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, wobei den Düsen ein wenigstens eine Sollbruchstelle aufweisendes Berst­ element zur Vergrößerung des Austrittsquerschnittes zuge­ ordnet ist.

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 Zeit­ raum, über welchen der Meißel im Eingriff mit dem abzubauen­ den Gestein steht, tatsächlich Flüssigkeit an die Ortsbrust versprüht.

Aus der EP-PS 40 334 ist eine Wasserzuführungs­ einrichtung zur Staubbekämpfung bei Schrämarbeiten bekannt­ geworden, wobei für den Fall, daß die Düse an der Wasser­ eintrittsseite durch mit dem Wasser mitgeführte Feststoff­ teile während des Betriebes verlegt wurde, beim Abschalten des Wasserstromes die Feststoffpartikel durch das Zurück­ schnellen eines federbelasteten Kolbens wieder in den Speicherraum gedrückt werden. Die US-PS 44 88 759 zeigt und beschreibt eine Wasserzuführungseinrichtung zu den Sprühdüsen eines Schrämkopfes, bei welcher, nur während das Schneid­ werkzeug in Eingriff mit dem zu schrämenden Material steht, die Wasserzuführung zu den Sprühdüsen freigegeben ist, wie dies auch der GB-PS 14 73 267 zu entnehmen ist.

In der GB-PS 20 50 469 werden leicht auswechselbare und auf die Schneidmesser justierbare Sprühdüsen sowie ein Verfahren zur Montage derselben beschrieben. Aus der GB-PS 21 67 108 ist eine Schrämwerkzeughalterung mit einer Zufluß­ kontrolleinrichtung für das Kühlwasser bekanntgeworden.

Die EF-PS 67 145 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 Schließ­ stellung gedrückt wird, wobei der Meißel das Ventil erst nach Überwindung der durch die Feder und den Wasserdruck aufge­ brachten Rückstellkraft öffnet. Aus der EP-PS 67 144 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 wirk­ samen Fläche des Ventilkegels entspricht. Die DE-OS 30 07 055 zeigt eine Sprühdüse für eine Gewinnungsmaschine, wobei ein Absperrkörper eines Ventils mit einem Tasterfortsatz ge­ koppelt ist, der aus der Sprühdüse herausragt und den Absperr­ körper durch den Mineraldruck dichtend gegen den Ventilsitz zur Unterbrechung der Kühlflüssigkeit drückt. Aus der GB-PS 21 35 715 ist ein Meißel bekanntgeworden, wobei im Inneren des Meißels über einen Kanal Kühlflüssigkeit zu Öffnungen im Bereich der Meißelspitze geleitet wird und über einen ent­ gegen dem Wasserdruck durch die Verschiebebewegung des Meißels verschieblich geführten Ventilkörper die Zuführung von Flüssigkeit nur nach Eintritt des Meißels in das Gestein erfolgt.

Aufgrund der staubbeladenen Atmosphäre nahe der Orts­ brust 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 Funken­ schlag und Explosionen möglich sind.

Aus der AT-PS 3 81 985 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 ge­ schlossen werden kann. Es wurde weiters bereits vorge­ schlagen, die Düse in einem Berstelement vorzusehen, welches nach Auftreten einer Verstopfung der Düse bricht und auf diese Weise einen größeren Durchtrittsquerschnitt für Kühl­ flüssigkeit freigibt, um unter allen Umständen eine effi­ ziente Kühlung aufrechtzuerhalten, selbst wenn hierbei ein erhöhter Kühlmittelverbrauch die Folge ist. Bei dieser bekannten Ausbildung, bei welcher die Düse in einem bersten­ den Wandteil selbst ausgebildet ist, besteht allerdings die Gefahr, daß das Bersten des Berstelementes von Düse zu Düse verschieden erfolgt, da dies von der Werkstoffgüte des Materials des Berstelementes abhängig ist. Eine exakte Begrenzung und Einstellung des Berstdruckes ist bei diesen bekannten Ausbildungen daher in starkem Maße materialabhängig und nicht ohne weiteres möglich. Es bestand daher die Gefahr, daß die Wasserversorgung bei verstopfter Düse tatsächlich unterbrochen wird, sofern nicht Berstelemente vorgesehen wurden, welche aus Sicherheitsgründen bei wesentlich gerin­ geren Drücken bereits zu bersten beginnen.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Ausbildung einer Düse für eine Sprüheinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher ein reproduzierbarer Berstdruck ein­ stellbar ist und weitgehend unabhängig von den Material­ eigenschaften des berstenden Wandteiles das Bersten bei einem vorgegegebenen und in vorteilhafter Weise einstellbaren Druck erfolgt. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß der Flüssigkeitszuführungsraum vor der Düse von einem von einem Berstelement begrenzten Raum getrennt ausgebildet ist und daß der vom Berstelement be­ grenzte Raum über ein Überdruckventil mit der Flüssigkeits­ zuführungsleitung verbindbar ist. Dadurch, daß ein von dem Raum vor der Düse gesonderter Raum ausgebildet wird, welcher von einem Berstelement begrenzt ist, läßt sich unter Verwen­ dung eines Überdruckventiles ein exakter Grenzdruck defi­ nieren, bei welchem der Raum vor dem Berstelement mit Flüssig­ keit gefüllt wird. Durch geeignete Dimensionierung der im Berstsinne wirksamen Querschnittsflächen dieses Raumes erfolgt unmittelbar durch das Einströmen von Druckmittel unter dem Öffnungsdruck des Überdruckventiles ein Bersten bei vorbestimmtem Druck unabhängig von den Materialeigenschaften des berstenden Wandteils bzw. der Berstkappe.

In vorteilhafter Weise kann die Ausbildung hierbei so ge­ troffen sein, daß die Düse in einem rohrförmigen Düsenträger enthalten ist und dichtend an ein, eine Sollbruchstelle aufweisendes, den Düsenträger umgebendes Berstelement an­ schließt und daß der Raum zwischen Düsenträger und Berst­ element über ein Überdruckventil mit der Flüssigkeits­ zuführungsleitung verbindbar ist. Dadurch, daß die Düse in einem rohrförmigen Düsenträger enthalten ist, läßt sich mittels des rohrförmigen Düsenträgers eine Trennung des Raumes vor der Düse vom Raum vor dem Berstelement erzielen und eine derartige Ausbildung erlaubt es in einfacher Weise, die Berstkappe bzw. das Berstelement konzentrisch zum Düsen­ träger anzuordnen, wobei ein zwischen Düsenträger und Berst­ element ausgebildeter Ringraum über das Überdruckventil mit Flüssigkeit unter Druck gefüllt werden kann, wodurch das Bersten der Kappe bewirkt wird.

In besonders vorteilhafter Weise ist hierbei die Ausbil­ dung so getroffen, daß das Berstelement als in ein Gehäuse eingeschraubte Kappe ausgebildet ist, welche vom Düsenträger dichtend durchsetzt wird, und daß der Düsenträger relativ zur Kappe in Achsrichtung verschieblich geführt ist und in Abstand von der Düse einen mit einem Ventilsitz des Über­ druckventils zusammenwirkenden Ventilkörper trägt. Bei einer derartigen Ausbildung kann der Düsenträger selbst die Funktion des Überdruckventiles erfüllen, wobei der am Düsen­ träger angeordnete Ventilkörper, beispielsweise als konischer Ventilkörper ausgebildet sein kann, welcher unter der Kraft einer Feder gegen seinen Ventilsitz gepreßt ist. Die Ventil­ feder kann in besonders einfacher Weise im Ringraum zwischen Düsenträger und Berstelement angeordnet sein, wobei das Berstelement kappenförmig ausgebildet ist und die Ventilfeder des Überdruckventils mit Vorteil zwischen dieser Berstkappe und einem vom Düsenträger getragenen Federteller angeordnet ist.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher er­ läutert. In dieser zeigen Fig. 1 einen Meißelhalter mit von der Belastung des Meißels abhängig gesteuerter Kühlflüssig­ keitszufuhr zu den Düsen und Fig. 2 eine erfindungsgemäße Düse für den Einsatz in einer Sprüheinrichtung gemäß Fig. 1.

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

Die Kühlflüssigkeit gelangt unter einem Zuführungs­ druck P 1 zu einem Ventil, dessen Ventilkörper mit 5 be­ zeichnet 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 Kühl­ flüssigkeit, wobei die Kühlflüssigkeitszuführung in Fig. 2 wiederum mit 1 bezeichnet ist.

Der Kappenteil 16 weist eine Umfangsnut 18 auf, welche als Sollbruchstelle ausgebildet ist. Der Düsenträger 14 ist in Achsrichtung verschieblich in dem Gehäuse 15 angeordnet, und weist an seinem den Düsen 17 gegenüberliegenden Ende einen Ventilkörper 19 auf, welcher mit einem Dichtsitz 20 im Inneren des Gehäuses 15 zusammenwirkt. Die zugehörige Ventil­ feder ist mit 21 bezeichnet und an einem ringförmigen Bord 22 des Düsenträgers 14 sowie an der Stirnseite 23 des Kappen­ teiles 16 abgestützt.

Der Düsenkörper 14 durchsetzt den als Berstelement ausgebildeten Kappenteil 16 an seinem düsenseitigen Ende weitgehend dichtend und der Kappenteil 16 ist in das rohr­ förmige Gehäuse 15 über ein Bolzengewinde 24 einschraubbar.

In die Flüssigkeitszuführungsleitung 1 kann in bekannter Weise eine Drossel eingeschaltet sein, welche bei freier Düse 17 eine Druckdifferenz zwischen dem Systemdruck und dem Druck vor der Düse aufgrund des Durchflußwiderstandes ergibt. Eine derartige Drossel ist aber nicht unbedingte Voraussetzung für die Funktion der erfindungsgemäßen Düse.

Bei Anstieg des Druckes aufgrund einer Verstopfung der Düse 17 kommt es aufgrund der Vorspannung der Feder 21 bei einem vorbestimmten Öffnungsdruck zu einem Abheben des Ventilkegels 19 von seinem Sitz 20, wobei der Düsenträger 14 in Achsrichtung nach auswärts verschoben wird. Bei einem derartigen Abheben strömt Druckflüssigkeit in den Ringraum 25 zwischen dem kappenförmigen Berstelement und dem Düsenträger 14, welcher auch die Ventilfeder 21 enthält, wobei der Flüssigkeitsdruck auf die große Querschnittsfläche der Stirnfläche 23 des Berstelementes zur Wirkung gelangt. Unter diesem schlagartigen Druckaufbau erfolgt unmittelbar ein Riss des Berstelementes an der vorgegebenen Sollbruchstelle 18 und es wird somit bei einem exakt definierbaren, dem Öffnungs­ druck des Überdruckventiles entsprechenden Druck eine Frei­ gabe des vergrößerten Durchströmquerschnittes erreicht. Die Ventilfeder 21 verliert nach Abheben bzw. Bersten der Kappe 16 ihr Widerlager und der volle Ausströmquerschnitt der Flüssigkeitszuführungsleitung 1 steht für eine weitere Kühlung bzw. Besprühung der Meißel zur Verfügung.

Durch Wahl der Einschraubtiefe des kappenförmigen Bauteiles 16 läßt sich die Federvorspannung der Ventilfeder 21 in gewissen Grenzen einstellen, so daß der Öffnungsdruck in vorgegebenen Grenzen einstellbar ist. Größere Änderungen des Öffnungsdruckes können durch geometrisch anders ausge­ staltete Kappenteile bewirkt werden.

Claims (4)

1. Sprüheinrichtung für Kühlflüssigkeit aus Düsen eines Schrämkopfes, welcher mit Meißeln bestückt ist und rotierbar an einem Schrämarm gelagert ist, bei welcher die Kühlflüssig­ keit über Kanäle im Inneren des Schrämkopfes zu den Düsen, insbesondere unter Zwischenschaltung von durch die Meißel betätigten Ventilen und/oder einer Sektorsteuerung, zuführbar ist, wobei den Düsen ein wenigstens eine Sollbruchstelle aufweisendes Berstelement zur Vergrößerung des Austritts­ querschnittes zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitszuführungsraum vor der Düse (17) von einem von einem Berstelement (16) begrenzten Raum getrennt ausgebildet ist und daß der vom Berstelement (16) begrenzte Raum über ein Überdruckventil (19, 20) mit der Flüssigkeitszuführungsleitung (1) verbindbar ist.

2. Sprüheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Düse (17) in einem rohrförmigen Düsenträger (14) enthalten ist und dichtend an ein, eine Sollbruchstelle aufweisendes, den Düsenträger (14) umgebendes, Berstelement (16) anschließt und daß der Raum zwischen Düsenträger (14) und Berstelement (16) über ein Überdruckventil (19, 20) mit der Flüssigkeitszuführungsleitung (1) verbindbar ist.

3. Sprüheinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Berstelement (16) als in eine ein Gehäuse (15) eingeschraubte Kappe ausgebildet ist, welche vom Düsenträger (14) dichtend durchsetzt wird, und daß der Düsenträger (14) relativ zur Kappe in Achsrichtung verschieb­ lich geführt ist und in Abstand von der Düse (17) einen mit einem Ventilsitz (20) des Überdruckventils zusammenwirkenden Ventilkörper (19) trägt.

4. Sprüheinrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilfeder (21) des Überdruckventils (19, 20) zwischen Berstkappe (16) und einem vom Düsenträger (14) getragenen Federteller (22) angeordnet ist.