DE3838221A1

DE3838221A1 - Verfahren zur steuerung von vortriebsmaschinen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3838221A1
Application number: DE19883838221
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Ketterer; Walfried-Erik Dipl Ing Marx
Original assignee: WESTFAELISCHE BERGGEWERKSCHAFT; Ruhrkohle AG
Current assignee: DMT-GESELLSCHAFT FUER LEHRE UND BILDUNG MBH, 4630
Priority date: 1988-11-11
Filing date: 1988-11-11
Publication date: 1990-05-23
Also published as: DE3838221C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von Teilschnittvortriebsmaschinen für das Auffahren von Strecken im untertägigen Berg- und Tunnelbau mit einem mit Schneidmeißeln besetzten und drehend angetriebenen Schneidkopf, wobei die Schneidmeißel begrenzt beweglich mit dem Schneidkopf verbunden sind. Die Erfindung betrifft außerdem die Vorrichtung zur Durchführung der Steuerung sol cher Vortriebsmaschinen beim Auffahren von Strecken mit drehendem Schneidkopf ausgerüsteten Großmaschinen durch An passung der Schneidgeschwindigkeit (Drehzahl des Schneidkopfes) an die Gesteinsfestigkeit.

Teilschnittvortriebsmaschinen werden im untertägigen Bergbau sowohl in reinen Gesteinsstrecken wie auch in Flözstrecken eingesetzt, wobei sie oft unterschiedlich festes Gestein und feste Kohle schneiden müssen. Die Teilschnittvortriebsma schinen sind mit einem mit Schneidmeißeln besetzten Schneid kopf bewehrt, der über einen entsprechenden Ausleger mit dem eigentlichen Maschinenkörper verbunden ist und der sich um eine Achse entsprechend drehend kann. Beim Eingriff der Schneidmeißel ins Gebirge bzw. in die Kohle entstehen teil weise hohe Temperaturen. Diese Temperaturen treten dabei nachteiligerweise nicht nur an den Schneidmeißeln selbst, sondern auch im Gebirge bzw. in der harten Kohle auf. Die Höhe der Temperatur stellt zusammen mit der Größe der ent sprechend aufgeheizten Flächen sowie der Zeit, in der die entsprechend hohen Temperaturen erhalten bleiben, ein erheb liches Gefahrenpotential dar. Bei entsprechenden Werten oder ungünstigen Gesamtgegebenheiten besteht die Gefahr, daß CH₄-Luftgemisch gezündet oder Kohlenstaub entzündet wird. Die Hersteller und Betreiber solcher Teilschnittvortriebma schinen sehen sich daher gezwungen, die entsprechend heiß werdenden Flächen kontinuierlich zu kühlen. Darüber hinaus versucht man, solche ungünstigen Temperaturen durch Verrin gerung der Andruckkraft der Meißel und deren Schnittge schwindigkeit zu reduzieren. Hierbei besteht der Zusammen hang, daß besonders festes Gestein, das gleichzeitig meist auch quarzhaltig ist, mit geringeren Schneidgeschwindigkei ten beaufschlagt werden sollte, um die Temperaturen zu ver mindern, während entsprechend andere Gesteine durchaus mit höheren Schneidgeschwindigkeiten hereingewonnen werden kön nen. Neben der Zündgefahr reduziert sich auch die Schneid leistung bei entsprechend hartem Gebirge und hoher Umdre hungsgeschwindigkeit und schließlich wird das Haufwerk zu feinkörnig, was bei der weiteren Verarbeitung bzw. beim wei teren Transport eine erhebliche Behinderung darstellen kann.

Aus diesem Grunde ist man dazu übergegangen, Teilschnittvor triebsmaschinen mit Umschaltvorrichtungen zu versehen, über die zwei oder mehr unterschiedliche Drehzahlvorgaben einge stellt werden können, um sich so auf die sich ändernden Ge gebenheiten einstellen zu können. Allerdings kann der Bedie nungsmann einer derartigen Teilschnittvortriebsmaschine die se nur aufgrund seiner Erfahrung steuern. Zwar sind Vorrich tungen bekannt, über die die Grenzschichten zwischen Kohle und Nebengestein beim Strebbau erkannt werden können, doch sind diese für die Schneidköpfe bei den Teilschnittvor triebsmaschinen nicht zu verwenden. Darüber hinaus geht es ja hier nicht in dem Sinne darum, weiches und festes Neben gestein oder Kohle zu identifizieren, sondern vielmehr dar um, das Nebengestein zu erkennen, bei dessen Bearbeitung an den Meißeln und in den Schneidspuren zu hohe Temperaturen entstehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine frühzeitig auf die entsprechenden Festigkeitswerte des Gesteins ein stellbare Teilschnittvortriebsmaschine bzw. ein Verfahren zu deren Steuerung zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die vom Gestein als Reaktionskräfte auf die Meißel übertragenen Impulse auf integrierte Klangkörper übertragen und deren Frequenzspektrum ausgewertet und in elektronische Steuerimpulse umgesetzt wird.

Die ähnlich einer Stimmgabel arbeitenden Klangkörper können hierbei hinsichtlich ihres Frequenzspektrums geeicht, d.h. auf die Erkennung der jeweils gefährlichen harten Gesteins schichten ausgerichtet werden. Auf diese Art und Weise wird die Teilschnittmaschine sehr kurzfristig und kontinuierlich bezüglich ihrer Drehzahl des Schneidkopfes immer richtig eingestellt und die hohen Temperaturen an den Schneidköpfen bzw. ihren Schneidmeißeln können nicht mehr auftreten. Vor teilhaft ist dabei die kontinuierliche Einstellung, so daß Übergange und damit zumindest kurzfristig auftretende Gefah renmomente erst gar nicht auftreten können. Vielmehr wird aufgrund der über die Klangkörper ermittelten Impulse kurz fristig ein Steuerimpuls erzeugt, über den der Antriebsmotor des Schneidkopfes gesteuert wird.

Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist vorge sehen, daß der Frequenzmesser als kontinuierlich elektrisch und/oder elektronisch arbeitendes Meßgerät ausgebildet ist. Der Klangkörper wird damit kontinuierlich überwacht und damit wiederum die Schneidmeißel, so daß eine sofortige Umsteuerung erfolgt, zumal die Steuereinheit ebenfalls als kontinuierlich Steuerimpulse an den Motor gebende Einheit ausgebildet ist. Damit ist eine sehr flexible Anlage geschaffen, die den Gegebenheiten im untertägigen Bergbau insofern genügt, als damit die übrige Steuerung der Teilschnittvortriebsmaschine nicht beeinflußt wird. Der Bedienungsmann kann somit seine Maschine jeweils so fahren und steuern, daß er nur die geologischen und betriebstechnischen Bedingungen beachten muß.

Die Steuerung von Teilschnittvortriebsmaschinen wird demge mäß wesentlich sicherer und gleichzeitig einfacher, indem gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens die vom Gestein als Reaktionskräfte auf die Meißeln übertragenen Impulse auf in tegrierte Klangkörper übertragen und deren Frequenzspektrum ausgewertet und in elektronische Steuerimpulse umgesetzt wird. Die so ermittelten und erhaltenen Steuerimpulse dienen dann zur Steuerung des Motors für den Schneidkopf, der bei harten bzw. entsprechend ungünstigen Gesteinsschichten be züglich seiner Drehzahl sofort heruntergeregelt wird, wenn entsprechende Steuerimpulse eintreffen.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß eine Maschine und ein Bedienungsverfahren geschaffen ist, das einen sicheren Betrieb unabhängig von den Erfahrungen des Bedienungsmannes ermöglicht. Dabei kann die Anpassung kontinuierlich erfolgen, so daß das Herauf- und Herunterre geln maschinenschonender erfolgt und den jeweiligen Gegeben heiten optimal angepaßt ist.

Ein Ausführungsbeispiel wird anhand der einzigen Figur näher erläutert.

Der beim Auftreffen des der Teilschnittmaschine 1 zugeord neten Schneidmeißels 2 auf das Gebirge 9 erfolgende Reak tionsimpuls wird über den Schneidmeißel 2 und die Halterung 3 auf den Klangkörper 4 weitergeleitet. Der Klangkörper 4, der ähnlich einer Stimmgabel arbeitet, übersetzt die Impul se, so daß sie nach Passieren der Frequenzanalyse 5 und des Frequenzmessers 6 von diesem in elektronische Impulse umge setzt werden können. Die dem Frequenzmesser 6 zugeordnete Steuereinheit 7 kann dann die entsprechenden Steuerimpulse auf den Motor 8 weiterleiten, um hier die Drehzahl den Ge steinsgegebenheiten optimal anzupassen.

Dabei macht sich die erläuterte Vorrichtung den Vorteil zu nutze, daß die beim Bearbeiten des Gebirges 9 durch die Schneidmeißel 2 im Bereich des Meißeleingriffes 10 auftre tenden Reaktionsimpulse je nach Gesteinsart ein unterschied liches Klangbild ergeben. Dieses Klangbild bzw. die Änderun gen werden durch die Frequenzanalyse bzw. den Frequenzmesser 5, 6 analysiert und zu den entsprechenden Befehlen an die Steuereinheit 7 bzw. den Motor 8 verarbeitet.

1 Teilschnittmaschine
2 Schneidmeißel
3 Halterung
4 Klangkörper
5 Frequenzanalyse
6 Frequenzmesser
7 Steuereinheit
8 Motor
9 Gebirge
10 Meißeleingriff

Claims

1. Verfahren zur Steuerung von Vortriebsmaschinen beim Auf fahren von Strecken mit mit drehendem Schneidkopf ausge rüsteten Großmaschinen durch Anpassung der Schneidge schwindigkeit (Drehzahl des Schneidkopfes) an die Ge steinsfestigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Gestein als Reaktionskräfte auf die Meißel übertragenen Impulse auf integrierte Klangkörper übertragen und deren Frequenzspektrum ausgewertet und in elektronische Steu erimpulse umgesetzt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung der Steuerung von Teilschnittvortriebsmaschinen für die Auffahrung von Strecken im untertägigen Berg- und Tunnelbau mit einem mit Schneidmeißeln besetzten und drehend angetriebenen Schneidkopf, wobei die Schneidmeißel begrenzt beweglich mit dem Schneidkopf verbunden sind, dadurch gekennzeich net, daß den Schneidmeißeln (2) ein von dessen jeweili gem Reaktionsimpuls anregbarer Klangkörper (4) zugeord net ist, der seinerseits an einen Frequenzmesser (5, 6) mit nachfolgender Steuereinheit (7) gekoppelt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzmesser (5, 6) als elektrisch und/oder elek tronisch arbeitendes Meßgerät ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (7) als kontinuierlich Steuerimpulse an den Motor (8) gebende Einheit ausgebildet ist.