帶有置于其防護支撐架處的軟管水平儀的工作面設備的制作方法
【專利摘要】一種用于在長壁采礦中、尤其在地下煤礦開采中的機械開采的工作面設備，其帶有沿著開采壁布置的工作面運輸器(21)、可沿著工作面運輸器(21)移動的開采器件(22)且帶有相對于工作面運輸器(21)有角度地附接在其處的防護支撐架(10)，其特征在于，為了在各個防護支撐架(10)處測定駛出的防護支撐架(10)的相應于工作面開口的高度的防護高度，裝設有置于其頂帽(13)與其底部滑板(11)之間的帶有液體填充的軟管(18)的軟管水平儀(17)且在軟管(18)的滑板側的端部處布置有壓力傳感器(19)，其中，在高度測定時除了考慮防護支撐架(10)的縱向和/或橫向傾斜在頂帽(13)處之外布置有使至少兩個翻傾軸線相對水平線的測量成為可能的斜度測量組件(25)并且壓力傳感器(19)和斜度測量組件(25)與評估及控制單元相連接。
【專利說明】帶有置于其防護支撐架處的軟管水平儀的工作面設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于在長壁采礦(Langfrontbau)中、尤其在地下煤礦開采中的機械開采的工作面設備(Strebausruestung),其帶有沿著開采壁(Abbaufront)布置的工作面運輸器(Strebfoerderer)、可沿著工作面運輸器移動的開采器件(Gewinnungsmittel)且帶有相對于工作面運輸器有角度地附接(angeschlagen)在其處的防護支撐架(Schildausbaugestell)。。
【背景技術】
[0002]在文件WO 2009/103303中說明了一種帶有上述特征的工作面設備以及一種用于控制這樣的工作面設備的方法。對此在上述文件中具體地說明，工作面設備的這樣的控制的自動化通常取決于工作面設備在空間中的位置的了解、而尤其取決于工作面開口(Streboeffnung)的分別在防護支撐架的頂帽(Hangendkappe)的前端的區域中所在的高度的了解。用于工作面開口高度的計算的相關的基礎值的測定根據現有技術通過安裝在各個防護支撐架的主要構件(Hauptbestandteil)(如底部滑板(Bodenkufe)、斷裂護板(Bruchschild)、支承導桿(Traglenker)和頂帽)處的斜度傳感器(Neigungssensor)進行，借助于其來測定相應的構件相對豎直線的斜度。通過將所記錄的數據與存儲在評估單元中的、定義在行進期間防護支撐架的構件及其運動的幾何取向的基礎數據比較可來計算防護支撐架在其頂帽的前端處的相應巖層高度(bankrechte Hoehe),其表示對工作面開口的高度的度量。
[0003]與已知的方式相聯系的是復雜的計算工作的缺點，其此外以適用于所使用的防護支撐架的相應的構型的基礎數據的準確檢測和用于計算防護支撐架的巖層高度的可運用的算法的生成為前提。
[0004]除工作面開口的高度的上述間接確定之外，由文件DE 43 33 032 C2已知在隧道的掘進中借助于軟管水平儀系統直接檢測高度數據。在此，在隧道掘進機(Tunnelvortriebsmaschine)與參考點之間布置有軟管水平儀系統,其封閉的液體填充的軟管以一端關聯于參考高度而以另一端關聯為了確定另外的參數關聯于隧道掘進機的測量高度。
【發明內容】
[0005]本發明目的在于使在這種類型的工作面設備中工作面開口的高度的測定簡化。
[0006]該目的的解決方案包括本發明的有利的設計方案和改進方案由置于該說明書后面的權利要求的內容得出。
[0007]本發明在其基本構思中設置成，為了在各個防護支撐架處測定駛出的防護支撐架的相應于工作面開口的高度的防護高度(Schildhoehe)，裝設有置于其頂帽與其底部滑板之間的帶有液體填充的軟管的軟管水平儀(Schlauchwaage)并且在軟管的滑板側的端部處布置有壓力傳感器，其中，在高度測定時除了考慮防護支撐架的縱向和/或橫向傾斜之外在頂帽處布置有使至少兩個翻傾軸線(Kippachse)相對水平線的測量成為可能的斜度測量組件(Neigungsmessanordnung)并且壓力傳感器和斜度測量組件與評估及控制單元相連接。
[0008]與本發明相聯系的是該優點，即利用在各個防護結支架處或還在每個防護結支架處布置的軟管水平儀通過借助于壓力傳感器所檢測的液柱高度可來測定在軟管的兩個端部之間、由此在防護支撐架的底部滑板與頂帽之間的距離并且在考慮軟管端部在頂帽和底部滑板處的幾何確定的位置的情況下可來計算在頂帽的上棱邊與底部滑板的下棱邊之間的駛出的防護支撐架的絕對高度。由于根據本發明布置在頂帽處的斜度測量組件提供關于頂帽的橫向傾斜和縱向傾斜以及因此其在空間中的位置的附加信息，可在運用三角計算公式的情況下將對于駛出的防護支撐架的高度測定的結果換算成防護支撐架的巖層高度和因此在頂板與底板之間工作面開口的巖層高度。
[0009]根據本發明的第一實施例在軟管水平儀的實施方面設置成，軟管水平儀構造為帶有兩側封閉的、壓力填充的且聯接到蓄壓器處的軟管的封閉的軟管水平儀。兩側封閉的軟管水平儀的優點主要在于，不需要氣壓校正，并且由于在壓力填充的軟管中的提高的壓力水平，液體(例如溶解的空氣)的由放氣引起的密度變化起較小的且因此可忽略的作用。封閉的軟管水平儀的缺點例如在于，包含在軟管中的液體完全被封裝(gekammert)。因此，由于軟管以及液體的擠壓(Verdrueckung)或溫度變化，壓力水平可改變。為了使該影響最小化，在軟管處聯接有帶有對液柱起作用的加預應力的氣體的加預應力的蓄壓囊(Druckspeicherblase)。由此，還使例如由于振動的液壓的壓力波動緩和且同時保護壓力傳感器免于可能的壓力峰值。因此，有利于測量精度也可減小壓力傳感器的測量范圍。
[0010]備選地可設置成，軟管水平儀構造為單側敞開的軟管水平儀，其帶有聯接到形成軟管水平儀的最高點的溢流口(Ueberlauf)(例如以布置在防護支撐架處的溢流池的形式)處的軟管。在此，這樣的單側敞開的軟管水平儀的優點在于，提供簡單的靜液的壓力/高度確定。由于軟管擠壓或由溫度引起的內壓力變化對測量的影響被排除，并且也僅提供對以機械振動的形式的動態影響的較小的敏感性。不利的是，為了精確測量需要氣壓校正。此外，在敞開的軟管水平儀在防護支撐架中的布置中可產生布置問題，因為軟管的敞開的端部與溢流池須總是處在最高點處。在地下采礦作業中尚未排除的變換的使用條件的情況下，這可能要求改建措施。也要保證軟管水平儀的溢流或再填充，以便實現軟管水平儀的符合規定的工作。
[0011]根據本發明的一實施例可設置成，布置在軟管的滑板側的端部處的壓力傳感器是絕對壓力傳感器。
[0012]為了改善壓力測量的精度且使系統引起的誤差最小化，根據本發明的一實施例可設置成，附加地在軟管的頂帽側的端部處布置有第二壓力傳感器。在這樣的雙傳感器系統中可根據所示的壓力的差來推斷靜液高度差。在此，與雙傳感器系統相聯系的優點是，由于應用所示的壓力的差在大氣的空氣壓力變化中可實現氣壓校正。因為該高度根據兩個傳感器的壓差來導出，在軟管內壓力變化中(例如由于軟管彎曲或軟管擠壓)也可根據測得的壓差來低誤差地測量高度差。
[0013]在此根據本發明的一實施例可設置成，第二壓力傳感器也是絕對壓力傳感器。
[0014]倘若絕對壓力傳感器與同樣已知的相對壓力傳感器相比在其測量結果上略微不那么精確且在購置中更昂貴，在使用兩個壓力傳感器的情況下也可使用相對壓力傳感器作為壓力傳感器，其分別測量對液體壓力的大氣壓力。
[0015]倘若期望盡可能靠近煤礦采掘面(Kohlenstoss)、尤其在防護支撐架的頂帽的前端的區域中確定自由工作面高度，將鄰接到煤礦采掘面處的工作面運輸器的高度位置包括在內是適宜的。為了將工作面運輸器的該高度位置包括到工作面高度的測定中，在本發明的另一實施形式中可設置成，在防護支撐架的頂帽與底部滑板之間伸延的軟管超過滑板側的壓力傳感器延伸直至工作面運輸器并且在軟管的固定在工作面運輸器處的端部處布置有壓力傳感器。因此可通過測量在工作面運輸器與頂帽之間的液體高度來確定在上述兩個構件之間的距離并且以所說明的方式換算成巖層工作面高度。
[0016]在一備選的實施形式中在此可設置成，在底部滑板與頂帽之間伸延的軟管超過頂帽側的壓力傳感器延伸直至工作面運輸器并且在軟管的固定在工作面運輸器處的端部處布置有壓力傳感器。在該實施形式中，可來檢測兩個高度差，即一方面在頂帽與底部滑板之間的高度差而另一方面在頂帽與工作面運輸器之間的高度差。就此而言，還改進了用于計算巖層工作面高度的基礎。
[0017]倘若從工作面運輸器直至頂帽連續的軟管在開采工作的過程中會引起問題，根據本發明的一實施例設置成使用兩個分離的軟管水平儀，即置于防護支撐架的頂帽與底部滑板之間的軟管水平儀和置于底部滑板與工作面運輸器之間的第二軟管水平儀。為了可測定在工作面運輸器與頂帽之間的高度，在此這兩個軟管水平儀的軟管的底部滑板側的端部必須形成高度相同的聯結部位(Koppelstelle)。
[0018]為了在防護支撐架相對工作面運輸器的行進運動中平衡鑒于在防護支撐架與工作面運輸器之間延伸的軟管的運動技術上的間隙，可設置成，在防護支撐架與工作面運輸器之間延伸的軟管或軟管區段由回動彈簧(Rueckholfeder)來加載
根據本發明的一實施例可設置成，布置在防護支撐架的相同構件處的斜度測量組件和壓力傳感器分別布置在帶有共同的電源和測量線路接口的共同的傳感器殼體中。
[0019]為了改進用于計算測定巖層工作面高度的數據基礎，當根據本發明的一實施例除了布置在防護支撐架的頂帽處的斜度測量組件之外在其底部滑板處布置有相同結構的另一斜度測量組件時，是適宜的，因為在該情況中還可考慮底部滑板在空間中的位置。
[0020]倘若工作面運輸器的高度位置被包括到工作面開口的高度測定中，工作面運輸器在空間中的位置的了解也是重要的，并且就此而言根據本發明的一實施例設置成，在工作面運輸器處布置有斜度測量組件。
[0021]根據本發明的備選的實施例，斜度測量組件可由兩個單軸的斜度傳感器或者分別由雙軸的斜度傳感器構成。倘若也需要僅僅關于兩個翻傾軸線的測量結果，也可使用本身已知的三軸的斜度傳感器。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]在附圖中示出本發明的接下來來說明的實施例。其中:
圖1a以示意性的側視圖顯示了帶有集成的軟管水平儀和斜度測量組件的防護支撐架圖1b以如視圖顯不了圖1a的對象，
圖2顯示了帶有附加地繼續引導至工作面運輸器處的軟管水平儀的作為工作面設備的組成部分的根據圖la、b的防護支撐架的實施例，
圖3顯示了在另一實施形式中的圖2的對象，
圖4顯示了在又一實施形式中的圖2或圖3的對象。
【具體實施方式】
[0023]在圖1中示意性地示出的防護支撐架10首先包括底部滑板11，在底部滑板上以平行布置安放有兩個礦柱12，在圖la中可辨識出其中的僅僅一個礦柱且其在其上端處承載頂帽13。頂帽13在其前(左)端處在圖la中未示出的然而由圖2至4可見的開采機器的方向上伸出，而在頂帽13的后(右)端處借助于鉸鏈15鉸接有斷裂護板14，其中，斷裂護板14由在側視圖中靠在底部滑板11上的兩個支承導桿16支撐。
[0024]在防護支撐架10處布置有帶有置于頂帽13與底部滑板11之間的軟管18的軟管水平儀17，其上端布置在頂帽13處而其下端布置在底部滑板11處。在兩個端部處分別布置有壓力傳感器，亦即在軟管18的布置在底部滑板11處的端部處布置有下部的壓力傳感器19而在軟管18的布置在頂帽13處的端部處布置有上部的壓力傳感器20。在示出的實施例中，軟管水平儀17構造為封閉的軟管水平儀，其帶有封閉的、以合適的液體來壓力填充的軟管18，軟管此外以未示出的然而有利的方式聯接到作為蓄壓器的蓄壓囊處。作為液體應追求使用僅可略微吸收或溶解氣體的液體。為了簡單起見，該實施例從以水(其此外在工作面設備的區域中由工作面噴射(Strebbeduesung)可供使用)填充軟管18出發。借助于這兩個構造為絕對壓力傳感器或者還為測量相對液體壓力的大氣壓力的相對壓力傳感器的壓力傳感器19和20可獨立于軟管18的鋪設長度直接確定液柱hw的高度。倘若軟管18的上端以布置在其處的上部的壓力傳感器20維持與頂帽13的上棱邊的距離b而相應地軟管18的下端以布置在其處的下部的壓力傳感器19維持與底部滑板11的下棱邊的距離hu，在軟管水平儀17的區域中以h^hu+1^+1^得出防護支撐架的總高度。
[0025]倘若相應作為在頂帽13與底部滑板11之間的豎直距離來測定防護支撐架10的巖層高度，在防護支撐架10的水平位置中該巖層高度也相應于液柱的可測量的高度。然而在實踐中引起防護支撐架10在長壁(Strebraum)中的偏離于防護支撐架的水平的理想位置的位置，由此，防護支撐架10的巖層高度偏離于軟管水平儀17的水柱的僅可作為壓力傳感器彼此間的豎直距離測量的高度。因此，水柱的該高度1\須在考慮防護支撐架10的縱向傾斜或橫向傾斜的情況下被換算成相應巖層高度h2。為了測定對于該換算必需的數據，在示出的實施例中不僅在頂帽13處而且在底部滑板11處分別安裝有斜度測量組件25或26，其選擇性地由兩個單軸的斜度傳感器、一個雙軸的或還一個三軸的斜度傳感器構成。重要的是，相應使用的斜度測量組件使至少兩個翻傾軸線相對水平線的測量成為可能。
[0026]在圖la中示出的實施例中呈現防護支撐架10的通過角度β說明的縱向傾斜，其中，同時相應于在圖lb中的防護支撐架的前視圖相應于角度α呈現防護支撐架的橫向傾斜。在防護支撐架10在空間中的這樣的位置中，以h2=hu+ h0+ hw/(cosa.cosfi)得出防護支撐架10的巖層高度h2。在防護支撐架中的其它防護高度(例如通過匕或匕表征)可三角學地在利用縱向傾斜或橫向傾斜角度的情況下來計算，其中，在實踐中主要取決于在頂帽13的前部區域中的高度h的測定，以避免與在所屬的工作面運輸器上行駛的開采機器的碰撞。在此，由在圖2至4中示出的實施例得到本身已知的空間情況。
[0027]在圖2中示出的實施例中，現在除了防護支撐架10之外還可見工作面運輸器21以及可在其上行駛的構造為棍式截裝采煤機(Walzenschrjimlader)的帶有頂棍(Hangendwalze) 23和底棍(Liegendwalzee) 24的開米機器22的位置。在此，由圖2又得到軟管水平儀17在防護支撐架10處的安裝，其中，軟管18現在以彎曲的走向示出，只要軟管18的走向尤其最終取決于防護支撐架10的礦柱12的相應駛出的高度。就此而言，軟管的走向對作為高度尺寸待測定的參數匕的確定沒有影響。在軟管18的上部的頂帽側的端部處，又布置有上部的壓力傳感器20而在軟管18的下部的底部滑板側的端部處布置有下部的壓力傳感器19。又在頂帽13處布置有斜度測量組件25而在底部滑板11處布置有斜度測量組件26。為了尤其鑒于在工作面運輸器21上被引導的開采機器22與頂帽13的前面的在開采機器22的方向上伸出的端部之間的碰撞監控將承載開采機器22的工作面運輸器21的高度位置的確定包括在內，在圖2中示出的實施例中軟管水平儀17的軟管18超過底部滑板側的下部的壓力傳感器19以軟管分支28 (Schlauchast)被引導直至工作面運輸器21，其中，軟管分支28的端部固定在工作面運輸器21處。相應地，在軟管分支28的工作面運輸器側的端部處同樣布置有壓力傳感器29。由此，除了涉及防護支撐架的駛出高度的水柱的高度之外，還可確定在工作面運輸器21與底部滑板11或當場頂帽13之間的高度距離，其中，水柱的相應的高度又可在考慮防護支撐架10和工作面運輸器21的縱向和/或橫向傾斜的情況下來換算。相應地，在工作面運輸器21處也安裝有斜度測量組件27。
[0028]在圖3中示出的實施例與在圖2中示出的且之前所說明的實施例僅由此相區別，即借助于附加的軟管分支30來實現將工作面運輸器21的高度位置包括在內，通過裝設在防護支撐架10處的軟管水平儀17的軟管18超過上部的安裝在頂帽13處的壓力傳感器20繼續引導直至工作面運輸器21處來提供軟管分支30。又在軟管分支30的工作面運輸器側的端部處安裝所屬的壓力傳感器29，并且在工作面運輸器21處也安裝有斜度測量組件27。
[0029]由圖4得到另一備選的實施例，在其中除了鋪設在防護支撐架10處的帶有軟管18的軟管水平儀17之外布置有獨立的帶有置于工作面運輸器21與底部滑板11之間的軟管33的第二軟管水平儀31。倘若在軟管33的安裝在工作面運輸器21處的端部處又安裝相應的壓力傳感器29，在軟管33的安裝在防護支撐架10的底部滑板11處的端部處設置有另一壓力傳感器34。為了能夠實現將通過第二軟管水平儀31所測定的在工作面運輸器21與底部滑板11之間的高度差包括到工作面設備和因此工作面開口的總高度測定之內，負責使在軟管18和軟管33的端部處分別安裝在底部滑板11處的壓力傳感器19和34形成高度相同的聯結部位。與該實施形式相聯系的優點是，尤其由于在工作面運輸器21與底部滑板11之間延伸的軟管33的特別的要求通過在工作面設備的運行中不斷反復的在防護支撐架10與工作面運輸器21之間的相對運動可容易地更換帶有所屬的軟管33的第二軟管水平儀31，而不接觸裝設在防護支撐架10處的軟管水平儀17，從而無須中斷借助于軟管水平儀17的高度測量。
[0030]在前述說明中或在下面的權利要求中或在附圖上所體現的特征以其特定形式或在用于執行所說明的功能的器件或用于實現所說明的結果的方法或過程的意義中來表達，可分開地或以這些特征的任意的組合在其不同的形式中被用于執行本發明。
【權利要求】
1.一種用于在長壁采礦中、尤其在地下煤礦開采中的機械開采的工作面設備，其帶有沿著開采壁布置的工作面運輸器(21)、能夠沿著所述工作面運輸器(21)移動的開采器件(22)且帶有相對于所述工作面運輸器(21)有角度地附接在其處的防護支撐架(10)，其特征在于，為了在各個防護支撐架(10)處測定駛出的所述防護支撐架(10)的相應于工作面開口的高度的防護高度，裝設有置于其頂帽(13)與其底部滑板(11)之間的帶有液體填充的軟管(18)的軟管水平儀(17)并且在所述軟管(18)的滑板側的端部處布置有壓力傳感器(19)，其中，在高度測定時除了考慮所述防護支撐架(10)的縱向和/或橫向傾斜之外在所述頂帽(13)處布置有使至少兩個翻傾軸線相對水平線的測量成為可能的斜度測量組件(25)并且壓力傳感器(19)和斜度測量組件(25)與評估及控制單元相連接。
2.根據權利要求1所述的工作面設備，其特征在于，所述軟管水平儀(17)構造為帶有兩側封閉的、壓力填充的且聯接到蓄壓器處的軟管(18)的封閉的軟管水平儀。
3.根據權利要求1所述的工作面設備，其特征在于，所述軟管水平儀(17)構造為帶有聯接到形成所述軟管水平儀(17)的最高點的溢出口處的軟管(18)的單側敞開的軟管水平儀。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的工作面設備，其特征在于，布置在所述軟管(18)的滑板側的端部處的所述壓力傳感器(19)是絕對壓力傳感器。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的工作面設備，其特征在于，附加地在所述軟管(18)的頂帽側的端部處布置有第二壓力傳感器(20)。
6.根據權利要求5所述的工作面設備，其特征在于，所述第二壓力傳感器(20)是絕對壓力傳感器。
7.根據權利要求1至3和5中任一項所述的工作面設備，其特征在于，布置在所述軟管(18)的滑板側的和頂帽側的端部處的這兩個壓力傳感器(19，20)分別是測量相對液體壓力的大氣壓力的相對壓力傳感器。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的工作面設備，其特征在于，在所述防護支撐架(10)的頂帽(13)與底部滑板(11)之間伸延的所述軟管(18)超過滑板側的所述壓力傳感器(19)延伸直至所述工作面運輸器(21)并且在所述軟管(18，28)的固定在所述工作面運輸器(21)處的端部處布置有壓力傳感器(29)。
9.根據權利要求1至7中任一項所述的工作面設備，其特征在于，在所述底部滑板(11)與所述頂帽(13)之間伸延的所述軟管(18)超過頂帽側的所述壓力傳感器(20)延伸直至所述工作面運輸器(21)并且在所述軟管(18，30)的固定在所述工作面運輸器(21)處的端部處布置有壓力傳感器。
10.根據權利要求1至7中任一項所述的工作面設備，其特征在于，在所述防護支撐架(10)的底部滑板(11)與所述工作面運輸器(21)之間作為附加的軟管水平儀(31)裝設有帶有分別聯接在端側的壓力傳感器(29，34)的特別的在兩個端部處封閉的液體填充的軟管(33)，并且固定在所述防護支撐架(10)的底部滑板(11)處的所述壓力傳感器(34)與布置在置于所述防護支撐架(10)的頂帽(13)與底部滑板(11)之間的所述軟管(18)的端部處的所述壓力傳感器(19)形成高度相同的聯結部位。
11.根據權利要求8至10中任一項所述的工作面設備，其特征在于，在防護支撐架(10)與工作面運輸器(21)之間伸延的所述軟管(33)或軟管分支(28)被回動彈簧加載。
12.根據權利要求1至11中任一項所述的工作面設備，其特征在于，布置在所述防護支撐架(10)的相同的構件處的斜度測量組件和壓力傳感器分別布置在帶有共同的電源和測量線路接口的共同的傳感器殼體中。
13.根據權利要求1至12中任一項所述的工作面設備，其特征在于，除了布置在所述防護支撐架(10)的頂帽(13)處的斜度測量組件(25)之外在其底部滑板(11)處布置有相同結構的另一斜度測量組件(26)。
14.根據權利要求8至11中任一項所述的工作面設備，其特征在于，在所述工作面運輸器(21)處布置有斜度測量組件(27)。
15.根據權利要求1、13或14中任一項所述的工作面設備，其特征在于，所述斜度測量組件(25，26，27)由兩個單軸的斜度傳感器構成。
16.根據權利要求1、13或14中任一項所述的工作面設備，其特征在于，所述斜度測量組件(25，26，27)由雙軸的斜度傳感器構成。
17.根據權利要求1、13或14中任一項所述的工作面設備，其特征在于，所述斜度測量組件(25，26，27)由三軸的斜度傳感器構成。
【文檔編號】E21D23/16GK104364468SQ201280072225
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2012年4月2日 優先權日:2012年4月2日
【發明者】M.容克, A.莫薩爾 申請人:拉格股份公司