| JP2011084993 | CUTTING BOOM OF LOAD HEADER |
| WO/2004/029412 | DEVICE FOR PRODUCING A GAS-LIQUID MIXTURE IN THE VICINITY OF CUTTING TOOLS |
| WO/2000/060213 | WATER JET ASSISTED DRUM-TYPE MINING SYSTEM |
WEST, Markus (Gahmener Strasse 293a, Lünen, 44532, DE)
BECKER, Alexander (Am Zimmermanns Wäldchen 9, Schwerte, 58239, DE)
WILMER, Detlef (Wiltrop 33, Lippetal, 59510, DE)
WEST, Markus (Gahmener Strasse 293a, Lünen, 44532, DE)
BECKER, Alexander (Am Zimmermanns Wäldchen 9, Schwerte, 58239, DE)
| PATENTANSPRÜCHE 1. Bedüsungsvorrichtung (1) zur Beaufschlagung von Maschinenteilen (5) und/oder gefährdeten Bereichen im Berg-, Tunnel- und Tiefbau, mit einer Mehrzahl von Düsen (2, 3, 4), aus denen jeweils ein auf das gefährdete Maschinenteil (5) oder den gefährdeten Bereich gerichteter Sprühkegel (6, 7 , 8) aus einem Wasser-Luft-Gemisch austritt, wobei die Düse (2, 3, 4) ein längliches Gehäuse (9) mit einem zentralen Kanal (11) aufweist, dessen hinteres Ende (12) zum Anschluss an eine Wasserzufuhr dient und das an seinem vorderen Ende (13) einen Austritt (18) für das Wasser-Luft-Gemisch aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (9) der Düse (2, 3, 4) mindestens drei über den Umfang der Düse (2, 3, 4) positionierte, seitlich in den Kanal (11) einmündende Bohrungen (14, 15, 16) zur Zuführung von Luft aufweist. 2. Bedüsungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (9) der Düse (2) drei in einem gleichmäßigen Abstand von 120° über den Umfang verteilt positionierte Bohrungen (14, 15, 16) zur Zuführung von Luft aufweist. 3. Bedüsungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (14, 15, 16) zur Zuführung von Luft in Strömungsrichtung geneigt angeordnet sind. 4. Bedüsungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (14, 15, 16) zur Zuführung von Luft in Strömungsrichtung geneigt in einem Winkel von 30° bis 60°, vorzugsweise 45° angeordnet sind. 5. Bedüsungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (11) zumindest abschnittsweise einen Durchmesser von 2 mm bis 4 mm, vorzugsweise 3 mm aufweist. 6. Bedüsungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der kleinste Durchmesser des Kanals - auch abschnittsweise - mehr als 1,5 mm beträgt. 7. Bedüsungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (9) an seinem vorderen Ende (13) im Bereich des Austritts (18) für das Wasser-Luft-Gemisch einen scharfkantigen Abschluss (17) aufweist. 8. Bedüsungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (14, 15, 16) zur Zuführung von Luft versetzt zur Längsachse (18) des Kanals (11) angeordnet sind. 9. Bedüsungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (9) der Düse (2, 3, 4) an seinem hinteren Ende (12) eine Nut (19) zur Aufnahme eines Dichtrings aufweist. 10. Düse (2) für eine Bedüsungsvorrichtung (1) zur Beaufschlagung von Maschinenteilen (5) und/oder gefährdeten Bereichen im Berg-, Tunnel- und Tiefbau, mit einer Mehrzahl von Düsen (2, 3, 4), aus denen jeweils ein auf das gefährdete Maschinenteil (5) oder den gefährdeten Bereich gerichteter Sprühkegel (6, 7 , 8) aus einem Wasser-Luft-Gemisch austritt, wobei die Düse (2, 3, 4) ein längliches Gehäuse (9) mit einem zentralen Kanal (11) aufweist, dessen hinteres Ende (12) zum Anschluss an eine Wasserzufuhr dient und das an seinem vorderen Ende (13) einen Austritt (18) für das Wasser-Luft-Gemisch aufweist, dadurch geken nzeich net, dass das Gehäuse (9) der Düse (2, 3, 4) mindestens drei über den Umfang der Düse (2, 3, 4) positionierte, seitlich in den Kanal (11) einmündende Bohrungen (14, 15, 16) zur Zuführung von Luft aufweist. |
Düse für eine Wassernebelbedüsung
Die Erfindung betrifft eine Bedüsungsvorrichtung zur Beaufschlagung von Maschinenteilen und/oder gefährdeten Bereichen im Berg-, Tunnel- und Tiefbau, mit einer Mehrzahl von Düsen, aus denen jeweils ein auf das gefährdete
Maschinenteil oder den gefährdeten Bereich gerichteter Sprühkegel aus einem Wasser-Luft-Gemisch austritt, wobei die Düse ein längliches Gehäuse mit einem zentralen Kanal aufweist, dessen hinteres Ende zum Anschluss an eine
Wasserzufuhr dient und das an seinem vorderen Ende einen Austritt für das Wasser-Luft-Gemisch aufweist.
Eine solche Bedüsungseinrichtung ist beispielsweise im Zusammenhang mit einer Teilschnittmaschine für die Kohlegewinnung im Untertagebereich optimal einzusetzen. Speziell in methanhaltiger Umgebung gilt es, ein explosives Methan- Luft-Gemisch, das sich zu Beginn des Schneidvorgangs zwischen der Ortsbrust und dem Schneidkopf einer Teilschnittmaschine befinden kann, zu entfernen bzw. unter die Explosionsgrenze zu verdünnen. Außerdem gilt es, während des
Schneidvorganges den Spalt zwischen Schneidkopf und Ortsbrust von der umgebenden explosiven Atmosphäre so abschirmen, dass nicht erneut ein explosives Gemisch in den Spalt eindringen kann. Auch zur Kühlung des
Schneidkopfes bzw. der daran befindlichen Meißel und zur Staubbindung sind derartige Bedüsungsvorrichtungen geeignet. Bekannt sind im Zusammenhang mit solchen Bedüsungssystemen eingesetzte Düsen etwa aus der DE 198 51 620 C2, bei der als Düsenträger für die Zerstäuberdüsen eine Luftkammer vorgesehen ist, die ständig mit Druckluft beaufschlagt wird und welche die Form eines
langgestreckten Hohlraumes mit im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt besitzt. An die Luftkammer grenzt eine sich über deren Länge erstreckende Wasserkammer an, die ständig mit Druckwasser beaufschlagt ist. Die Bohrungen zur Luftzufuhr sind radial zur Längsachse der Düsenbohrung angeordnet und in der rückwärtigen Verlängerung der Düsenbohrung ist jeweils eine mit
Druckwasser beaufschlagte Wassereinspritzdüse vorgesehen, um zu
gewährleisten, dass der Druck des Druckwassers stets höher als der der Druckluft ist. Diese Düsen haben sich dahingehend als nachteilig erwiesen, dass sie einen relativ hohen Druckverlust aufweisen, dass sich das Wasser-Luft-Gemisch nach dem Austritt der Düse zu schnell und zu stark aufweitet und die
Wassernebelbedüsung damit uneffektiv ist und dass ihr Wasserverbrauch wesentlich zu hoch ist.
Damit stellt sich der vorliegenden Erfindung die Aufgabe, eine
Bedüsungsvorrichtung zur Beaufschlagung von Maschinenteilen oder gefährdeten Bereichen im Berg-, Tunnel- oder Tiefbau mit einer Mehrzahl von Düsen zu schaffen, die sich durch einen besonders hohen Wirkungsgrad auszeichnet.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Gehäuse der Düse
mindestens drei über den Umfang der Düse positionierte, seitlich in den Kanal einmündende Bohrungen zur Zuführung von Luft aufweist.
Der Wirkungsgrad einer solchen Düse und damit der kompletten
Bedüsungsvorrichtung kann maßgeblich erhöht werden, wenn statt einer mehrere seitlich in den Kanal einmündende Bohrungen vorgesehen sind, die sich
gleichmäßig über den Umfang der Düse erstrecken und aus unterschiedlichen Richtungen auf das Gehäuse einer solchen einteiligen Zweistoffdüse einwirken. Dies führt zu der Möglichkeit, eine wesentlich gezieltere und effektivere Bedüsung gefährdeter Maschinenteile, z. B. der Schneidköpfe von Teilschnittmaschinen oder anderer gefährdeter Bereiche im Berg-, Tunnel- oder Tiefbau, zu erreichen.
Eine besonders gute Wirkung kann erreicht werden, wenn das Gehäuse der Düse drei in einem gleichmäßigen Abstand von 120° über den Umfang verteilt positionierte Bohrungen zur Zuführung von Luft aufweist. Ebenso ist es denkbar, vier, fünf oder mehr in gleichmäßigem Abstand zueinander positionierte
Bohrungen zur Zuführung von Luft vorzusehen.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bohrungen zur Zuführung von Luft in Strömungsrichtung geneigt angeordnet sind. Im Vergleich mit bisher bekannten, in radialer Richtung angeordneten Bohrungen kommt es Dank ihrer geneigten Anordnung zu weniger
Strömungsverlusten. Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Bohrungen zur Zuführung von Luft in Strömungsrichtung geneigt in einem Winkel von 30° bis 60°, vorzugsweise 45° angeordnet sind, um diese Zielvorgaben zu erreichen. Neben dem geringeren Druckverlust trägt die geneigte Positionierung der Luftzuführung dazu bei, die beim Betrieb entstehenden Geräusche deutlich zu reduzieren.
Es hat sich bei umfangreichen Versuchen herausgestellt, dass die
Bedüsung gerade von im Berg-, Tunnel- und Tiefbau eingesetzten
Maschinenteilen wie etwa Schneidköpfen deutlich effektiver gestaltet werden kann, wenn der Düsenstrahl möglichst senkrecht auf den Spalt zwischen
Schneidkopf und Ortsbrust trifft, einen hohen Impuls aufweist und mit der Drehrichtung des Schneidkopfes läuft, damit er von diesem mitgetragen wird. Außerdem soll sich der Düsenstrahl nicht zu stark aufweiten, damit wenig Volumenstrom von dem Spalt zwischen Schneidkopf und Ortsbrust abgelenkt wird. Es ist daher hilfreich, zur Erhöhung der Effektivität der Bedüsung ggf.
größere Wassermengen durch das Gehäuse einer solchen Düse strömen zu lassen, als dies bei bisher bekannten Düsen der Fall ist. Auch ein Verstopfen des die Düse durchlaufenden Kanals soll weitestgehend verhindert werden. In diesem Zusammenhang ist daran gedacht, dass der Kanal zumindest abschnittsweise einen Durchmesser von 2 mm bis 4 mm, vorzugsweise 3 mm aufweist. Aus ähnlichen Gründen wird vorgeschlagen, dass der kleinste Durchmesser des Kanals - auch abschnittsweise - mehr als 1,5 mm beträgt. Dies gilt
insbesondere auch für Einschnürungen im Bereich der Mitte des Düsengehäuses bei einem nicht in konstanter Stärke das Gehäuse durchlaufenden Kanal.
Die Vorgabe, einen möglichst fokussierten und damit präzise wirkenden Düsenstrahl zu schaffen, wird unterstützt, indem das Gehäuse an seinem vorderen Ende im Bereich des Austritts einen scharfkantigen Abschluss aufweist. Bewusst wird darauf verzichtet, eine Fase vorzusehen. Statt bisher bekannter Ansenkungen zum Auffächern des Düsenstrahls ist nun an einen scharfkantigen Abschluss am vorderen, stirnseitigen Ende des Gehäuses der Düse gedacht.
Ein zusätzlicher Verwirbelungseffekt kann erreicht werden, wenn die
Bohrungen zur Zuführung von Luft versetzt zur Längsachse des Kanals
angeordnet sind. Sie sind also exzentrisch in Bezug auf die Längsachse des Kanals positioniert, um das Entstehen eines noch optimierten Wasser-Luft- Gemisches erreichen zu können.
In Hinblick auf den Anschluss für die Wasserzufuhr der erfindungsgemäßen Düse wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse der Düse an seinem hinteren Ende eine Nut zur Aufnahme eines Dichtrings aufweist, die sich außen über das
Gehäuse erstreckt.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Düse für eine
Bedüsungsvorrichtung zur Beaufschlagung von Maschinenteilen und/oder gefährdeten Bereichen im Berg-, Tunnel- und Tiefbau, mit einer Mehrzahl von Düsen, aus denen jeweils ein auf das gefährdete Maschinenteil oder den gefährdeten Bereich gerichteter Sprühkegel aus einem Wasser-Luft-Gemisch austritt, wobei die Düse ein längliches Gehäuse mit einem zentralen Kanal aufweist, dessen hinteres Ende zum Anschluss an eine Wasserzufuhr dient und das an seinem vorderen Ende einen Austritt für das Wasser-Luft-Gemisch aufweist. Eine solche Düse zeichnet sich dadurch aus, dass das Gehäuse der Düse mindestens drei über den Umfang der Düse positionierte, seitlich in den Kanal einmündende Bohrungen zur Zuführung von Luft aufweist.
Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass eine
Bedüsungsvorrichtung und eine einteilige Zweistoffdüse für eine solche
geschaffen sind, die sich zur Beaufschlagung eines Wasser-Luft-Gemisches auf Maschinenteile wie Schneidköpfe, Walzen etc. und damit besonders für den Einsatz zur Zündunterdrückung im schlagwettergefährdeten Steinkohlenbergbau besonders gut eignen. Hierzu umfasst das Gehäuse der Zweistoffdüse mehrere, gleichmäßig über ihren Umfang positionierte und seitlich in den das Gehäuse durchlaufenden Kanal einmündende Bohrungen auf. Durch diese drei oder mehr Bohrungen wird Luft zugeführt, die sich mit dem Wasser zu einem
entsprechenden Gemisch vermengt, welches dann als Wassernebel an der vorderen Stirnseite des Gehäuses austritt und besonders gezielt punktuell auf das gefährdete Maschinenteil aufgebracht werden kann. Die erfindungsgemäße Düse erweist sich als vorteilhaft in ihrem geringen Wasserverbrauch, der auf bis zu einem Drittel reduziert werden kann.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen:
Figur 1 eine Bedüsungsvorrichtung
Figur 2 eine Düse im Querschnitt,
Figur 3 eine Düse in Hinteransicht und
Figur 4 eine Düse, teilweise im Schnitt, in Draufsicht.
Figur 1 zeigt eine Bedüsungsvorrichtung 1 zur Bedüsung eines
Maschinenteils 5, hier eines Schneidkopfes 20 mit einer Vielzahl von beispielhaft mit den Bezugszeichen 21 , 22, 23 versehenen Meißeln zum Einsatz im
untertägigen Bergbau. Die Bedüsungsvorrichtung 1 umfasst ein aus prismatischen Teilabschnitten 25 - 29 bestehendes Rohr 24. Über das Rohr 24 sind gleichmäßig verteilt eine Vielzahl von Düsen angeordnet, von denen hier drei beispielhaft mit den Bezugszeichen 2, 3 und 4 versehen sind. Diese dienen dazu, einen
Sprühkegel aus einem Wasser-Luft-Gemisch auf den Schneidkopf 20 bzw. die Meißel 21 , 22, 23 aufzubringen. Die zu den jeweiligen Düsen 2, 3, 4
korrespondierenden Sprühkegel bzw. deren Mittellinien sind hier mit den
Bezugszeichen 6, 7, 8 versehen.
In Figur 2 ist eine solche einteilige Zweistoffdüse 2 im Querschnitt gezeigt. Die Düse 2 weist ein längliches Gehäuse 9 auf, das sich zwischen seinem hinteren Ende 12 zum Anschluss der Wasserzufuhr und seinem vorderen Ende 13 zum austritt des Wassernebels erstreckt. Durchlaufen wird das Gehäuse 9 von einem Kanal 11 , der in dem Ausführungsbeispiel durch zwei über eine
Einschnürung 30 verbundene Bohrungen 31 , 32 gebildet ist, welche miteinander den Kanal 11 bilden. Das hintere Ende 12 des Gehäuses 9 dient zum Anschluss der Wasserzufuhr, wozu sich dort eine Nut 19 befindet, die zur Aufnahme eines entsprechenden Dichtrings geeignet ist. In Strömungsrichtung 33 tritt das Wasser in den Kanal 11 ein, wo im Bereich des Schnittpunktes 34 der Längsachse 35 des Kanals und der Längsachse 36 der Bohrung 14 zur Zuführung von Luft selbige auf das einschießende Wasser trifft. Die Druckluft wird durch die in einem Winkel α = 45° zum Kanal 11 verlaufende Bohrung 14 in das Gehäuseinnere eingebracht. Dies ist strömungsmechanisch besonders günstig. Hinzuweisen ist außerdem auf den scharfkantigen Abschluss 17 im Bereich des Austritts 18 für das Wasser-Luft- Gemisch am vorderen Ende 13 des Gehäuses 9 der Düse 2. Dieser soll dazu dienen, ein Auffächern des dort auftretenden Wasser-Luft-Gemisches möglichst zu verhindern und stattdessen eine fokussierte Beaufschlagung des
Maschinenteils zu gewährleisten.
In Figur 3 ist die erfindungsgemäße Düse 3 in Rückansicht gezeigt.
Besonders gut erkennbar sind hier neben dem Kanal 11 die drei Bohrungen 14, 15 und 16, die um einen Winkel von 120° verteilt über den Umfang der Düse 2 angeordnet sind. Schließlich zeigt Figur 4 die Düse 2 so, dass aufgrund der teilweise geschnittenen Darstellung ebenfalls die drei Bohrungen 14, 15, 16 zur Zuführung von Luft gut erkennbar sind. Gleiches gilt für die jeweils durch Bohrungen gebildeten Abschnitte 31 , 32 und 30 des das Gehäuse 9 in seiner Längsrichtung durchlaufenden Kanals 11.
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