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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Gas-Flüssigkeits-Gemisches, ins- besondere Luft-Wasser-Gemisches, im Bereich von an wenigstens einem an einem Auslegerarm einer Schrämmaschine rotierbar gelagerten Schrämkopf bzw. Schneidwalze angeordneten Schrämwerkzeugen, insbesondere Meisseln, mit wenigstens einem Düsenpaar bestehend aus einer Düse zum Ausstossen eines Gasstrahles und einer Düse zum Ausstossen eines Flüssigkeitsstrah- les, wobei die Achsen der Düsen eines Düsenpaares derart ausgerichtet sind, dass die Strahlen in Abstand von den Düsenaustrittsöffnungen aufeinander treffen.
Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind beispielsweise der DE 19951848 A1 zu ent- nehmen. Es sind weiters eine Reihe von Einrichtungen bekannt, bei welchen Kühlwasser oder Wasser-Luft-Gemische in die Schneidspur von Schrämmaschinen eingebracht werden, sodass Funken gelöscht und die Schneidspur hinter dem Schneidmeissel gekühlt werden kann. Eine derar- tige mit Luft und/oder Wasser erfolgende Bedüsung ist beispielsweise in Form einer Einzelmeissel- bedüsung bekannt, bei welcher die Freigabe der Düse in Abhängigkeit von einer Verschiebebewe- gung eines Meissels in Folge der Reaktionskraft gesteuert wird. Alternativ sind Einrichtungen zur Ausbildung eines mehr oder minder gleichmässigen Sprühnebels vorgeschlagen worden, mit wel- chen die Sprühstrahlen auf das Schrämaggregat gerichtet sind, um einen Sprühnebel um das Schrämaggregat herum zu erzeugen.
Beispielsweise ist eine solche Einrichtung aus der DE 3609754 A1 bekannt.
Bedüsungseinrichtungen für Meissel von Schrämköpfen dienen in erster Linie dem Zweck der Staubbekämpfung und zur Verringerung der Zündgefahr eines austretenden Methan-Gas-Luft- Gemisches. Durch die Kühlung der Meissel soll naturgemäss auch der Verschleiss verringert werden.
Die Bedüsung erfolgt hierbei oft mit einem Gas-Flüssigkeits-Gemisch und insbesondere mit einem Luft-Wasser-Gemisch, wobei verschiedene Methoden bekannt geworden sind, um ein derartiges Luft-Wasser-Gemisch herzustellen. Bei dem aus der DE 19532459 bekannt gewordenen Verfahren wird hierzu aus Luft und Wasser durch Zerstäuben ein Sprühnebelstrahl hergestellt, welcher zur Beaufschlagung der Schneidmeissel und/oder der Schneidspuren verwendet wird um zu verhin- dern, dass es im Bereich des Schneidraumes zu Abflammungen kommt. In der DE 2816797 A1 wird zur Erzeugung eines Luft-Wasser-Gemisches vorgeschlagen, dass in den Luftaustrittskanälen radiale Bohrungen vorgesehen sind, welche mit einem wasserführenden Raum in Verbindung stehen, sodass Wasser und Luft aus den Düsen zerstäubt austritt.
Die Achsen dieser Düsen sind gegen diejenige Seite des Schrämkopfes gerichtet, an welcher die Meissel aus dem Gestein austre- ten. Aus der DE 19851620 A1 ist ein Bedüsungssystem bekannt geworden bei dem die Zerstäu- berdüsen als Nebeldüsen ausgebildet sind, in deren mit der mit Druckluft beaufschlagten Luftkam- mer verbundenen Düsenbohrungen jeweils eine mit Druckwasser beaufschlagte Wassereinspritz- düse mündet, die einen in Längsrichtung der Düsenbohrung verlaufenden Wasserstrahl erzeugt, wobei der Druck des Druckwassers höher als der der Druckluft ist.
Bei der Bedüsungseinrichtung gemäss der DE 19951848 A1, von welcher die vorliegende Erfin- dung ausgeht, ist einer Luftdüse wenigstens eine einen Wasserstrahl erzeugende Wasserdüse derart zugeordnet, dass Luftstrahl und Wasserstrahl in Abstand von den Düsenaustrittsöffnungen unter Bildung eines den Schneidkopf beaufschlagenden Luft-Wasser-Gemisches in Kontakt kom- men. Dabei sind die einzelnen Düsen derart angeordnet und die Achsen der Düsen derart ausge- richtet, dass der Luft- und der Wasserstrahl unter einem Winkel von ca. 10 bis 15 aufeinander treffen.
Den bekannten Düsensystemen ist jedoch gemeinsam, dass zur Erzeugung eines Wasser- Luft-Gemisches eine nicht unerhebliche Menge an Wasser eingesetzt werden muss, was den Nachteil hat, dass die Sohle aufweichen kann, wodurch die sichere und präzise Verfahrbarkeit einer Schräm- bzw. Streckenvortriebsmaschine nicht mehr gewährleistet ist. Die Erfindung zielt daher darauf ab, eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Gas-Flüssigkeits-Gemisches der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher auch bei Einsatz von geringen Flüssigkeitsmengen eine effiziente Benebelung im Bereich der Schrämaggregate erreicht werden kann, sodass die Sohle nicht unzulässig aufgeweicht wird. Gleichzeitig soll eine möglichst feine Zerstäubung der Flüssig- keit bewirkt werden, um die Entzündungsgefahr im Bereich des Schrämaggregates zu verringern.
Schliesslich soll mit der erfindungsgemässen Einrichtung trotz der geringeren Flüssigkeitsmengen eine ausreichende Kühlung der Schrämwerkzeuge und insbesondere der Meissel gelingen. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemässe Vorrichtung ausgehend von der eingangs
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genannten Bedüsungseinrichtung im wesentlichen darin, dass die Achsen der Düsen eines Dü- senpaares einen Winkel von zwischen 45 und 135 , vorzugsweise zwischen 75 und 85 , miteinan- der einschliessen.
Dadurch, dass abweichend von den bekannten Einrichtungen die Flüssigkeits- und Gasdüsen derart orientiert sind, dass ein Flüssigkeits- und ein Gasstrahl unter einem Winkel von zwischen 45 und 135 aufeinander treffen, wird eine besonders effektive Zerstäubung erreicht, wobei ein Nebel mit einem Tropfenspektrum entsteht, welches eine Verringerung der Zündgefahr unter gleichzeitiger Gewährleistung einer ausreichenden Kühlung der Schrämaggregate begüns- tigt. Durch den steileren Anstellwinkel zwischen Gas- und Flüssigkeitsdüse erfolgt eine stärkere Ablenkung des Wasserstrahls aus seiner ursprünglichen Richtung, wodurch eine effizientere Zerstäubung gewährleistet ist.
Hierbei hat sich gezeigt, dass eine wesentliche Verbesserung der Zerstäubung bei Winkeln grösser 45 eintritt, da hier die Normalkomponente des einen Strahls relativ zum anderen grösser ist als die parallele Richtungskomponente.
Die Zerstäubungsleistung kann dadurch noch weiter verbessert werden, dass der Flüssigkeits- strahl den Gasstrahl sehr nahe an dessen Mündung trifft, da dort die Luftgeschwindigkeit am höchsten ist und besonders hohe Scherkräfte zur Wirkung gelangen können. Bevorzugt ist die erfindungsgemässe Vorrichtung daher derart weiter gebildet, dass der Kreuzungspunkt der Achsen der Düsen eines Düsenpaares weniger als 100 mm, bevorzugt weniger als 50 mm, besonders bevorzugt etwa 8 mm, von der Düsenaustrittsöffnung der Gasdüse entfernt liegt.
Dadurch, dass erfindungsgemäss die Achsen der Düsen eines Düsenpaares einen Winkel von zwischen 45 und 135 miteinander einschliessen, besteht naturgemäss die Gefahr, dass der Flüs- sigkeitsstrahl den Gasstrahl durchstösst. Um dies zu vermeiden ist in vorteilhafter Weise vorgese- hen, dass der Austrittswinkel der Flüssigkeitsdüsen zwischen 5 und 10 beträgt, wobei die Flüssig- keitsdüsen als Rundstrahldüsen ausgebildet sein können, deren Austrittsöffnungen bevorzugt einen Durchmesser von etwa 1 mm aufweisen. Bei einer derartigen Konfiguration wird ein punkt- förmiges Auftreffen des Flüssigkeitsstrahls auf den Gasstrahl verhindert und eine besonders gleichmässige Verbreitung des Flüssigkeitsstrahls begünstigt, sodass ein feiner Nebel mit einer gleichmässigen Tröpfchenverteilung und Tröpfchengrössenverteilung erreicht wird.
Im Bereich der Gasdüse kann eine Optimierung derart vorgenommen werden, dass der Durch- messer der Austrittsöffnungen der Gasdüsen wenigstens 3 mm, vorzugsweise etwa 5 mm, beträgt, wobei weiters die Gasdüsen zur Ausbildung turbulenter Strömungen mit einer der Austrittsöffnung vorgeschalteten Wirbelkammer ausgebildet sein können. In einer derartigen der Austrittsöffnung vorgeschalteten Wirbelkammer können sich Turbulenzen ausbilden, sodass der Gasstrahl als turbulente Strömung bzw. mit einem Drall aus der Düse austritt. Dadurch kann die Effizienz der Zerstäubung weiter erhöht werden und der Tröpfchendurchmesser des Nebels weiter verringert werden.
Durch Einstellung des Gaszuführungsdrucks bzw. Flüssigkeitszuführungsdrucks können die einzelnen Parameter des sich ausbildenden Nebels beeinflusst werden, wobei sich besonders günstige Eigenschaften bei einer Einstellung des Gaszuführungsdrucks von 0,6 bis 1,5 bar beo- bachten lassen. In vorteilhafter Weise ist daher die Ausbildung derart weitergebildet, dass die Gasdüsen für einen Gaszuführungsdruck von 0,6 bar bis 1,5 bar und die Flüssigkeitsdüsen für einen Flüssigkeitszuführungsdruck von 4 bar bis 5 bar ausgebildet sind.
Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung wird im Bereich der Schrämwerkzeuge ein überaus fei- ner Nebel ausgebildet, welcher neben einer Verringerung der Zündgefahr auch eine Kühlung der Werkzeuge bewirkt. Zu diesem Zweck sind die Düsen auf derjenigen Seite des Schrämkopfes angeordnet, an welcher die Meissel in das Gestein eintreten. Das Luft-Wasser-Gemisch wird infolge des Cuandaeffektes wirksam durch den Schneidbereich geleitet, sodass die Kühlwirkung in der Kontaktzone und weitgehend auch ausserhalb des Eingriffes gegeben ist. Um die Kühlleistung gezielt an den Meisseln zur Wirkung zu bringen, ist mit Vorteil die Ausbildung derart weitergebildet, dass die Achsen der Gasdüsen auf die Schrämwerkzeuge, insbesondere die Spitze der Meisseln gerichtet, angeordnet sind.
Dadurch wird der Nebel mit einer zu den Spitzen der Meisseln gerichte- ten Strömung ausgebildet, sodass eine gezielte Einwirkung auf die einer besonderen Belastung ausgesetzten Teile des Schrämaggregats sichergestellt ist, und eine ausreichende Kühlung trotz Verringerung der Kühlflüssigkeitsmenge gelingt.
Zur Ausbildung eines über die gesamte Länge des Schrämkopfes bzw. Schneidwalze gleich- mässig verteilten Nebels ist bevorzugt eine Mehrzahl von Düsenpaaren an einem mit dem Schräm-
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arm verbundenen parallel zur Rotationsachse des Schrämkopfes bzw. Schneidwalze verlaufenden Düsenstock angeordnet. Zur Gewährleistung einer ausreichenden Nebeldichte beträgt mit Vorteil der Abstand benachbarter Düsenpaare hierbei weniger als 150 mm. In diesem Fall ist sogar auch dann noch für eine ausreichende Bedüsung des Schrämaggregates gesorgt, wenn einzelne der über die Länge des Schrämkopfes verteilt angeordneten Düsen ausfallen, da durch die ausrei- chende Auffächerung des Flüssigkeit-Gas-Gemisches benachbarte Düsenpaare im Bereich der ausgefallenen Düsen zur Wirkung gelangen.
Um eine leichte Einstellbarkeit der Bedüsungsparameter zu erreichen und insbesondere den Winkel zwischen den Achsen der Flüssigkeitsdüsen und den Achsen der Gasdüsen einzustellen und an die jeweiligen Betriebsbedingungen anzupassen, ist mit Vorteil die Ausbildung derart wei- tergebildet, dass die Düsen schwenkbar im Düsenstock gelagert sind.
Mit der erfindungsgemässen Bedüsungseinrichtung gelingt es unter Einhaltung optimaler Zer- stäubungsbedingungen eine wesentlich verbesserte Zerstäubung der Flüssigkeit zu erreichen, sodass auch bei geringen Flüssigkeitsmengen eine Verringerung der Zündgefahr erreicht wird, sowie eine ausgezeichnete Löschwirkung besteht. Durch die erfindungsgemässe Anordnung der Düsenachsen wird darüber hinaus eine übermässige Sichtbehinderung auf das Schrämaggregat vermieden. Da mit dem erfindungsgemässen Bedüsungssystem auch eine effiziente Staubnieder- schlagung und Meisselkühlung gegeben ist, kann das erfindungsgemässe Bedüsungssystem auch für sogenannte trockene Schneidköpfe, d. h. für Schneidköpfe, welche keiner direkten Meisselbedü- sung unterliegen, zum Einsatz gelangen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer in der Zeichnung schematisch dargestellten Aus- führungsbeispieles näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vortriebsma- schine mit einer am Schrämgetriebe festgelegten Bedüsungseinrichtung, Fig. 2 eine Vorderansicht des Düsenblockes, Fig.3 einen Schnitt nach der Linie lll- lll der Fig. 2 und Fig. 4 einen Schnitt durch eine Luftdüse.
In Fig. 1 ist eine Schrämmaschine 1 dargestellt, welche auf einem Raupenfahrwerk 2 auf der Sohle 3 verfahrbar ist. Die Schrämmaschine 1 verfügt über eine mit 4 schematisch angedeutete Ladeeinrichtung und über einen Schrämarm 5, welcher um eine im wesentliche vertikale Achse 6 in horizontaler Richtung schwenkbar ist, und um eine im wesentlichen horizontale Achse 7 in Richtung des Doppelpfeils 8 in vertikaler Richtung schwenkbar angelenkt ist. Der Schwenkantrieb in vertikaler Richtung ist schematisch durch ein hydraulisches Zylinderkolbenaggregat 9 angedeu- tet. Am hinteren Ende der Maschine ist eine Abfördereinrichtung angedeutet.
Der Schrämarm 5 trägt die Schrämköpfe 10, welche in Richtung des Pfeils 11 rotierend ange- trieben sind. Am Schrämarm 5 ist im Bereich des Schrämgetriebes ein Düsenblock 12 festgelegt dessen Vorderansicht in Fig.2 dargestellt ist.
In Fig. 2 ist ersichtlich, dass am Düsenblock 12 eine Vielzahl von Düsenpaaren angeordnet ist, welche jeweils aus einer Flüssigkeits-, insbesondere Wasserdüse 13 und einer Gas-, insbesondere Luftdüse 14 bestehen. Der gemeinsame Wasseranschluss ist mit 15 und der gemeinsame Luftan- schluss mit 16 gekennzeichnet. Der Düsenblock erstreckt sich über die Breite des Schrämkopfes und durch die beiden seitlichen Düsenblockfortsätze 22 auch über den linken und rechten Kalot- tenbereich des Schrämkopfes. Zur Verbesserung der Kühlwirkung kann ein zusätzlicher Düsenbal- ken auf der Unterseite des Auslegers angeordnet werden, sodass die Meissel nach dem Austritt aus dem Schneidbereich nachgekühlt werden.
In der Schnittansicht gemäss Fig. 3 ist nun die Ausrichtung der Düsen 13 und 14 eines Düsen- paares ersichtlich. Die Achsen der Düsen sind mit 17 und 18 bezeichnet und schliessen erfindungs- gemäss einen Winkel a von zwischen 45 und 135 ein, wobei in der Zeichnung ein besonders bevorzugter Winkel von 80 dargestellt ist. Weiters sind die Düsen derart angeordnet, dass der Auftreffpunkt 19 in einem Abstand a von der Austrittsöffnung der Luftdüse angeordnet ist, welcher bevorzugt weniger als 100 mm beträgt. In der in der Fig.3 dargestellten Anordnung beträgt der Abstand a besonders bevorzugt 8 mm.
In Fig.4 ist eine vergrösserte Darstellung des austrittsseitigen Teils der Luftdüse 14 dargestellt, wobei der Austrittsöffnung 20 eine Wirbelkammer 21 vorgeschaltet ist, in welcher turbulente Strö- mungen hervorgerufen werden. Der Innendurchmesser b der Luftdüse beträgt besonders bevor- zugt ungefähr 5 mm.