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Bergeversatzmaschine Die bisher bekannten Bergeversatzmaschinen, arbeiten
mit endlosen Bändern, Schleuderrädern, schwingenden und gerade geführten Wurfschaufeln
o. dgl. Bei den mit Schaufeln arbeitenden Maschinen wird die Wurfbewegung meistens
mittels sich dabei entspannender Federn ausgeübt. Alle diese Maschinen arbeiten
mit großen Kraftverlusten durch Reibung und bei Verwendung von Federn mit geringer
Betriebssicherheit.
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Die Beschränkung der Verlustkräfte auf das Mindestmaß wird bei der
Bergeversatzinaschine gemäß vorliegender Erfindung dadurch erzielt, daß von den
hin und her gehenden Kolben zweier Arbeitszylinder der eine durch eine Kraftmaschine
angetrieben wird, während der andere den Stößel oder die Wurfschaufel der Versatzeinrichtung
antreibt, wobei die Zylinderräume dieser Kolben derart miteinander in Verbindung
stehen, daß pendelnde Luftsäulen entstehen. Diese Luftsäulen können so stark gepreßt
sein, daß ihre Dichte eine möglichst genaue Abhängigkeit der Bewegung des Wurfkolbens
von derjenigen des Steuerkolbens bewirkt. Um der Luftsäule hinter dem Wurfkolben
eine federartig wirkende Spannung zu geben, kann der Wurfkolben mittels einer selbsttätig
durch die Antriebsmaschine oder von Hand gesteuerten Haltevorrichtung vor dem Wurf
gebremst werden, wodurch eine zusätzliche Verdichtung der Luftsäule hinter diesem
Kolben bewirkt wird, die bei der Auslösung der Haltevorrichtung die Wurfkraft bildet.
Eine gleichartige Wirkung kann auch durch ein die miteinander in Verbindung stehenden
Räume hinter dem Steuerkolben und dem Wurfkolben trennendes Ventil erreicht werden,
das bis zur höchsten Verdichtung der Luftsäule durch den Steuerkolben deren Übertritt
in den Zylinderraum hinter dem Wurfkolben verhindert und bei seiner alsdann selbsttätig
oder von Hand erfolgenden öffnung deren Kraft plötzlich auf den Wurfkolben wirken
läßt. Der Zylinderraum vor dem Wurfkolben kann eine über die Verbindungsstelle dieses
Raumes mit demjenigen des Steuerkolbenzylinders hinausragende Verlängerung besitzen,
in welcher die Wurfbewegung durch ein Luftpolster begrenzt wird. Wenn diese Verlängerung
des Zylinderraumes vor dem Wurfkolben ungefähr der Stärke dieses Kolbens entspricht,
so kommt im Augenblick der Wurfendstellung die Verbindungsstelle der beiden Zylinderräume
ganz oder zum Teil hinter dem Wurfkolben zu liegen und vermittelt im gleichen Zeitpunkt
einen Druckausgleich zwischen den beide Zylindern. Durch eine an die Zylinder beiderseits
der Kolben angeschlossene, selbsttätig durch die Antriebsmaschine oder von Hand
betätigte Luftdruckpumpe o. dgl. können die Undichtigkeitsverluste der beiden pendelnden
Luftsäulen aufgeholt und ausgeglichen und kann auch die die Wurfweite beeinflussende
Dichte. dieser Luftsäulen geregelt werden.
Maschinen mit durch pendelnde
Luftsäulen in der Bewegung voneinander abhängigen Kolben sind- in der Technik für
andere Zwecke bekannt. Das Wesen der vorliegenden Erfindung liegt in der sinngemäßen
Anordnung dieser bekannten Maßnahme bei einer Bergeversatzmaschine und hat außer
der bereits erwähnten Beschränkung von Kraftverlusten den Vorteil, daß harte Stöße
vollständig vermieden werden und die pendelnde Luftsäule durch eine einseitige,
zusätzliche Spannung eine besonders gut geeignete, federartig wirkende Wurfkraft
bildet. Es lassen sich damit Beschleunigungen auf den Wurf in höchstem Maße ohne
Stoßhärte erzielen. Die Maschine ist einfach in ihrer Anordnung und deshalb für
die rauhe Handhabung in Bergwerksbetrieben gut geeignet. Ihre Bewegung kann vollständig
selbsttätig durch eine Kraftmaschine beliebiger Art, z. B. einen Preßluft-oder Elektromotor,
erfolgen.
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Es ist auch eine Bergeversatzmaschine bekannt, bei welcher die auf
einer Hohlwelle sitzende, kreisende Wurfschaufel durch einen Arbeitszylinder mittels
Kurbel ihre Wurfbewegung erhält und durch eine Hilfsinaschine unter Verwendung eines
mit einer Frezlaufnabe arbeitenden Getriebes der Kolben des Arbeitszylinders in
die VVurfanfangsstellung zurückgedrückt wird. Dabei sind die Zylinderräume der Hilf
s- und Arbeitsmaschine untereinander durch ein Rohr verbunden, das gleichzeitig
an die Druckmittelzufuhrleitung angeschlossen ist. Dadurch wird bei dem mechanisch
bewirkten Rückgang des Arbeitskolbens das vor ihm stehende Druckmittel in das Leitungsnetz
zurückgedrückt, so daß die Luft im Zylinder vor dem Kolben und in der anschließenden
Leitung einerseits durch den Kolben und andererseits durch das Druckmittel hin und
her bewegt wird, ohne eine Druckerhöhung zu erfahren. Eine Krafteinwirkung auf den
Arbeitskolben kann der pendelnde Teil der Luft nicht ausüben. ' Auf der beiliegenden
Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Bergeversatzmaschine im Längsschnitt dargestellt.
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Das Versatzgut wird mittels der beweglichen Förderrinne
a der feststehenden Rinne b
zugeführt und gleitet daraus in die durch
den Stößel c sich entleerende Mulde d oder in eine mit dem Stößel c verbundene Wurfschaufel.
Um während der Wurfbewegung kein Versatzgut hinter den Stößel fallen zu lassen,
kann der Auslauf der feststehenden Rinne b mit einer bei der Wurfbewegung selbsttätig
schließenden Klappe e versehen sein oder der Stößel eine nach hinten gerichtete
Platte tragen, die während der Wurfbewegung das Versatzgut auffängt und sich bei
der Rückwärtsbewegung des Stößels durch einen feststehenden Abstreicher in die Mulde
d oder in die Wurfschaufel entleert. Der Stößel c oder die damit verbundene Wurfschaufel
ist an der Kolbenstange f des Wurfkolbens g gelenkig befestigt und dadurch in der
Geschwindigkeit und Beschleunigung der Bewegung von derjenigen des Wurfkolbens g
abhängig. Der Würfkolben g erhält seine hin und her gehende Bewegung in dem Zylinder
h mittels der vor und hinter ihm stehenden Luftsäulen durch den von einer Kraftmaschine
in den Zylinder i bewegten Steuerkolben h. Die Zylinder
h und i sind durch ihre Wandung miteinander verbunden. Auch ihre Räume
stehen miteinander in Verbindung, und zwar hinter den Kolben durch den gemeinsamen
Raum L und vor den Kolben durch den Spalt nz.. Der Steuerkolben k erhält seinen
Antrieb durch die Kurbel iz, deren Achse o durch eine Kraftmaschine beliebiger Art
gedreht wird. Damit die durch die Luftsäulen bewirkte Abhängigkeit der Kolbenbewegung
möglichst groß ist, wird ihre Dichte auf einen bestimmten Preßdruck gehalten. Die
Pressung muß so groß sein, daß sie der zu erzielenden Kolbenkraft entspricht. Wird
der Steuerkolben h durch den Kurbeltrieb n hin und her bewegt, so muß zwangsläufig
der Wurfkolben g infolge der rin und her pendelnden Luftsäulen mit genau den gleichen
Beschleunigungen folgen. Natürlich wird infolge der Massenwirkung in den Totpunkten
eine Verzögerung und damit eine Verdichtung der Luft hinter dem Steuerkolben erfolgen.
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Die Beschleunigung der Kolbenbewegung kann bei kleineren Drehzahlen
der Kurbel ii zu einer Wurfbewegung nicht ausgenutzt werden, da sie zu gering ist.
Eine beliebige Vergrößerung der Wurfbeschleunigung wird dadurch erreicht, daß der
Wurfkolben g in der Anfangsstellung der Wurfrichtung festgehalten oder festgebremst
wird, und zwar vom Beginn des Hubes des Steuerkolbens k in der der Wurfbewegung
entgegengesetzten Richtung an bis zu einer beliebigen Stelle, die gegen Ende dieses
Hubes erreicht wird. Während dieser Zeit wird die hinter dem Wurfkolben g stehende
Luftsäule zusammengedrückt, wodurch sie eine zusätzliche Verdichtung erhält, während
die Luftsäule vor ihm durch die Raumvergrößerung eine Verdünnung erfährt. Durch
diesen Druckunterschied kann auf den Wurfkolben eine sehr große; Kr aft ausgeübt
werden, die nach Auslösung des Brems- oder Haltemittels hohe Beschleunigungen ergibt.
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Beispielsweise wird bei einem Durchmesser von 2,oö mm für den Steuerkolben
und den Wurfkolben, bei einer Anfangspressung von ro Atm. für jede Luftsäule, bei
einem Gesamthube von 370 mm und bei einem Verdichtungshube
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von '345-mm des -Steuerkolbens k der Enddruck vor dem' Steuerkolben 0,65 des Anfangsdruckes,
hinter dem Steuerkolben - 3,5 des Anfangsdruckes und -die hieraus sich ergebende
Beschleunigungskraft = 9 0öö kg, die während der Entspannung aufgenommene,
Arbeit= 92o mikg und die hieraus folgende Endgeschwindigkeit et-,va i7 miSek.,
wenn das Gewicht der. insgesamt zu beschleunigenden Massen. 65 kg. beträgt. Die
Anfangsbeschleunigung - dieser Wurfbewegung ist sehr groß, und zwar ungefähr 138
miSek.2, während die Wurfzeit etwa 0,031 Sek.:.. beträgt, was -einem Wege. des Steuerkolbens
von 1g mm entspricht.
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Für die.Bremsung oder das.Festhalten des Wurfkolbens g .sind die verschiedensten
Mittel möglich. . Im Ausführungsbeispiel ist der Kreuzkopf p des Wurfkolbens zwischen
den Schienen q: und r --geführt. Die untere Führ ungsschiene r dient gleichzeitig
-als Bremsschiene. Sie ist um das Gelenks schwenkbar und - wird zuin Bremsen des
Kreuzkopfes durch den Druclluftkolben t angepreßt. Der . diesen Kolben
t umgebende Zylinder u- ist an eine Druckmittel2;uführungsleitung v und an
eine Auspuffleitung zei angeschlössen. Die Off--nung -und Schließung der Leitungen
v -und w geschieht durch den Steuerschieber x, der durch die auf- der Welle o sitzende
Kurvenscheibe y betätigt wird: In der dargestellten Stellung hält der Steuerschieber
mit. seiner Öffnung v' die .Zuleitung v geöffnet und die Leitung ,tu_ ..geschlossen.
:. Die __ Stellung g1 und _k1 beider Kolben .ist kurz vor dem .Augenblick dargestellt,
"in dem die Druckluft unter dem Bremskolben t durch, die Auspuffleitung w entyveichen.kann.
- Sobald der kurz vor dem Kopf des Steuerschiebers x stehende Ansatz. der Kurvenscheibe.i
den Kopf zurück- . drückt, wird die Auspuffleitung w durch die Bohrung w1- des Steuerschiebers
geöffnet- und gleichzeitig die ;Bremsung des Wurfkolbens aufgehoben.
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Der Wurfkolben g kann auch ohne mechanische Bremsmittel. in seiner
- Wurfanfangsstellung zurückgehalten werden. Dies kann _z. B. dadurch geschehen"--daß
der die beiden Zylinder verbindende Raum l hinter den Kolben durch ein strichpunkiiert
angedeutetes Ventil. getrennt wird. - Dieses Ventil kann z: B. bis zur höchsten
Vdichtung; der Luft- ` säule geschlossen bleiben er und:läßt bei seiner alsdann
folgenden Öffnung die.:gänze'Kraft, der - von dem. Steuerzylinder k 'verdichteten
.Luftsäule plötzlich auf den -Wurfkolben g wirken.- .
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Auf der. Zeichnung hat. der Steuerkolben die Stellung k1 und ist ..nur
noch ei_n kurzes Stück -vom linken Totpunkte k2 entfernt. Während. der iieWegung
von der rechten Tot-Lage k3 bis zur Stellung k1 hat der Steuerkalben die hintere
Luftsäule zusämmengepreßt. Der Wurfkolben g ist während dieser Zeit - festgehalten.
Die Luftsäule in den Zylindern hat sich während dieser Vergrößerung der miteinander
verbundenen Räume vor den Kolben verdünnt. Wenn der Steuerkolben k die kurze Strecke
k1 nach k2 zurückzulegen beginnt, wird durch den Steuerschieber x die Bremsung gelöst
und der Wurfkolben durch den entstandenen Druckunterschied bis zur Endstellung g3
geschleudert, wobei die im Kopf des Zylinders h befindliche Luftmenge verdichtet
wird, dadurch als Bremspolster wirkt und den Wurfkolben wieder bis zur Stellung
g2 zurückdrückt. In dem Augenblick, in dem der Wurfkolben die äußerste Endstellung
g3 erreicht, findet hinter ihm durch die Verbindungsstelle m. der beiden Zylinderräume
der Druckausgleich beider Luftsäulen statt. Die beiden Bewegungen des Wurfkolbens
g erfolgen so überaus schnell, daß der Steuerkolben k gerade die Stellung k2 erreicht
hat, wenn sich der Wurfkolben wieder bei g2 befindet. Der Wurfkolben kommt bei g2
nicht sofort infolge der Massenwirkung zur Ruhe, sondern pendelt unter deren Einfluß
und dem Einflüß der infolge der Pendelung vor und hinter dem Kolben ein wenig wechselnden
Luftdrücke um g2 hin und her, während der Steuerkolben k den letzten Abschnitt der
kurzen Strecke von k1 bis zum Totpunkt k2 zurücklegt. Nunmehr wird der Steuerkolben
k durch den Kurbeltrieb ia bis zum Totpunkt k3 zurückgezogen und der Wurfkolben
zwangsläufig durch die Luftsäulen in die andere Totpunktlage g1 zurückgebracht und
hier wieder festgehalten.
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Um die durch die Stopfbüchsen und sönstigen Undichtigkeiten entweichenden
Druckverluste auszuggleichen, wird dem Luftraum, in welchem die kleinsten Arbeitsdrücke
auftreten, also in den Räumen vor den Kolben, durch eine für sich angetriebene,
nicht dargestellte Luftpumpe dauernd Luft in so kleinen Mengenzugeführt, däß dadurch
der jeweilige Arbeitsdruck- nur wenig verändert wird. Ein einfache Regelung der
Wurfweite der Maschine wird durch Einstellung verschiedenen Druckes der Luftsäulen
erzielt. Zu diesem Zwecke werden die Lufträume vor und hinter den Zylindern durch
-eine Leitung z verbunden, in welcher sich ein Mehrwegehahn z1 befindet, welcher
die Druckverminderung in beiden Räumen gleichzeitig gestattet, während durch die
Luftpumpe bei stillstehender Maschine der Druck in beiden Räumen beliebig gesteigert
werden kann.
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Eine stoßweise Wirkung auf das Versatzgut durch die'hohe Anfangsbeschleunigung
kann
dadurch vermieden werden, daß die Entlüftung des Bremszylinders zs um einige tausendstel
Sekunden verzögert wird, was am einfachsten durch Einlegen eines Drosselringes in
den Auspuffkanal w1 des Steuerschiebers x geschieht. Dadurch wird zwar die Wurfarbeit
ein wenig verkleinert, aber die bewegten Teile der Maschine und die Wurfrinne werden
geschont.
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Dieselbe Maschine kann auch mit abgeschalteter Bremseinrichtung betrieben
werden, wenn die Drehzahl der Kurbelwelle o so gesteigert wird, daß sehr große Beschleunigungen
in den Totpunkten eintreten. Allerdings sind dazu hohe Drehzahlen notwendig. Der
Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß das Versatzgut in gleichmäßigem Strom
zugeführt werden kann.
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Es ist auch eine Verbindung der _ beiden beschriebenen Betriebsarten,
und zwar des abwechselnd gebremsten und geschleuderten Wurfkolbens mit einem schnellaufenden
Steuerkolben in der Weise möglich, daß der Steuerkolben aus der einen Luftsäule
saugt und in die andere drückt, bis der Druckunterschied zwischen beiden zur Betätigung
des Wurfkolbens genügt. Wird nunmehr die Bremsung des Wurfkolbens aufgehoben, z.
B. indem durch den Druckunterschied zwischen den Luftsäulen die Entlüftung des Bremszylinders
u betätigt wird, so tritt die Wurfbewegung ein.
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Die Wurfweite kann auch durch Änderung der Bremsung geregelt werden:
Es kann z. B. die Bremsung durch Veränderung der Stellung der Kurvenscheibey in
jeder passenden Kolbenlage eingeleitet werden. Auch durch Veränderung des Anpreßdruckes
ist die Bremsung regelbar.
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Um die Bauhöhe der Maschine möglichst niedrig zu halten, können die
beiden Zylinder h und i auch nebeneinanderliegen.. Zum selben Zwecke
können anstatt des einen Steuerzylinders i auch zwei Steuerzylinder von kleinerem
Durchmesser mit Zwillingskolben nebeneinander und der Zylinder für den Wurfkolben
darüber zwischen ihnen in der Mitte liegen. -Der gelenkig mit dem Kreuzkopf p verbundene
Stößel z ist entweder mit einer normalen Wurfschaufel verbunden, oder er bildet,
wie im dargestellten Ausführungsbeispiel, eine Wurfwand, die zweckmäßig mit einer
nachgiebigen Platte cl belegt ist und die sich mit dem Stößel in der feststehenden
Mulde d bewegt. Eine Reibung des mit großer Geschwindigkeit auf den Boden der Mulde
d gleitenden Versatzgutes' findet kaum statt, wenn der Muldenboden eine Form erhält,
welche genau der Wurfkurve des Versatzgutes entspricht. Der ungefähre Verlauf dieser
Kurve ist aus der Zeichnung ersichtlich. Die Neigung der in dem Gelenk dl drehbar
gelagerten Rinne kann durch Verstellen der Schraubenspindel dz dem Einfallwinkel
des Flözes entsprechend eingestellt werden. Die Wurfrinne hat gegenüber einer Wurfschaufel
einige Vorteile. Die zu beschleunigende Gesamtmasse wird um diejenige der Seitenwände
und des Bodens der Schaufel verkleinert, dadurch die Beschleunigung des Versatzgutes
erhöht. Durch die parabolische Form des Bodens wird die Reibung des Versatzgutes
darauf fastvollständig aufgehoben. Die Seitenwände der Wurfrinne sind trapezförmig
nach oben hin erweitert und im übrigen so geformt, daß die Mittellinie jeder Wand
ebenfalls eine Wurfparabel bildet, wodurch auch- die Reibung an den Seitenwänden
fast vollständig verschwindet und eine Stauung des Versatzgutes, namentlich des
feinkörnigen, vermieden wird.
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In der Zeichnung ist der obere Zylinder h für den Wurfkolben gegen
den unteren Zylinder i geneigt dargestellt, um eine ansteigende Wurflinie und größere
Wurfweite zu erhalten.