Grävmaskin med skopa

Skophjulsgrävmaskiner i Garzweiler ytgruva , Tyskland . Notera den 40 ton CAT hjulschaktaren nere till vänster för storleksjämförelse

En skophjulsgrävmaskin (BWE) är en stor maskin för tung utrustning som används vid ytbrytning .

BWEs primära funktion är att fungera som en kontinuerlig grävmaskin i storskalig dagbrottsdrift, som tar bort tusentals ton överbelastning per dag. Det som skiljer BWE:er från annan storskalig gruvutrustning, såsom skopkedjegrävmaskiner , är deras användning av ett stort hjul som består av ett kontinuerligt mönster av skopor som används för att ösa upp material när hjulet svänger. De rankas bland de största fordonen (land eller sjö) som någonsin tillverkats, och den största av grävmaskinerna med skophjul (den 14 200 ton tunga Bagger 293 ) har fortfarande Guinness världsrekord för det tyngsta landbaserade fordonet som någonsin byggts.

Historia

Skophjulsgrävare i dagbrottet Garzweiler (Video, 1:40 min., ca 9 MB)

Skophjulsgrävmaskiner har använts i gruvdrift under det senaste århundradet, med några av de första som tillverkades på 1920-talet. De används tillsammans med många andra delar av gruvmaskineri ( transportband , spridare , krossstationer , heap-laach system , etc.) för att flytta och bryta enorma mängder överbelastning (avfall). Även om de övergripande koncepten som ingår i en BWE inte har förändrats mycket, har deras storlek växt drastiskt sedan slutet av andra världskriget.

På 1950-talet beställde två tyska gruvföretag världens första extremt stora BWEs och lät bygga tre BWEs för brytning av brunkol nära Köln, Tyskland. De tyska BWE:erna hade ett hjul på över 16 m (52 fot) i diameter, vägde 5 500 korta ton (5 000 t) och var över 180 m (600 fot) långa, med arton larvenheter för rörelse och kunde skära en sträng på över 180 m (600 fot) på en gång

BWEs byggda sedan 1990-talet, som Bagger 293, har nått storlekar så stora som 96 m (315 ft) höga, 225 m (738 ft) långa och så tunga som 14 200 t (31 300 000 lb). Själva skophjulet kan vara över 21 m (70 fot) i diameter med så många som 20 skopor, som var och en kan rymma över 15 m 3 ( ²⁰ cu yd) material. BWEs har också avancerat med avseende på de extrema förhållanden under vilka de nu kan fungera. Många BWEs har designats för att fungera i klimat med temperaturer så låga som -45 °C (-49 °F). Utvecklare flyttar nu sitt fokus mot automatisering och användning av elektrisk kraft.

Strukturera

En skophjulsgrävmaskin (BWE) består av en överbyggnad på vilken flera komponenter är fästa.

Skophjulet som maskinerna fått sitt namn från är ett stort, runt hjul med en konfiguration av skopor som är fäst vid en bom och kan rotera. Material som plockas upp av skärhjulet förs tillbaka längs bommen. I tidiga skophjul av celltyp överfördes materialet genom en ränna som ledde från varje skopa, medan nyare celllösa och halvcellskonstruktioner använder en stationär ränna genom vilken alla skoporna rinner ut.

En utmatningsbom tar emot material genom överbyggnaden från skärbommen och transporterar det bort från maskinen, ofta till ett externt transportsystem.

En motviktsbom balanserar skärbommen och är fribärande antingen på den nedre delen av överbyggnaden (vid kompakta BWEs) eller den övre delen (vid medelstora C-frame BWEs). I de större BWE:erna stöds alla tre bommarna av kablar som löper över torn i toppen av överbyggnaden.

Under överbyggnaden låg rörelsesystemen. På äldre modeller skulle dessa vara skenor för maskinen att färdas längs, men nyare BWEs är ofta utrustade med larvband , vilket ger dem ökad flexibilitet i rörelse.

För att den ska kunna fullgöra sina uppgifter kan överbyggnaden av en BWE rotera runt en vertikal axel (svängning). Skärbommen kan lutas upp och ned (lyfta). Hastigheterna för dessa operationer är i storleksordningen 30 m/min respektive 5 m/min. Svängning drivs av stora växlar, medan hissning i allmänhet använder sig av ett kabelsystem.

Storlek

Skophjulsgrävmaskin i Ferropolis , Tyskland

Omfattningen av BWEs varierar avsevärt och är beroende av den avsedda tillämpningen. Kompakta BWEs designade av ThyssenKrupp kan ha bomlängder så små som sex meter (20 fot), väga 50 ton och flytta 100 m ³ (3 500 cu ft) jord per timme. Deras större modeller når bomlängder på 80 m (260 fot), väger 13 000 ton och rör sig 12 500 m ³ (440 000 cu ft) per timme. Den största BWE som någonsin konstruerats är TAKRAF :s Bagger 293 , som är 93 meter hög och 225 meter lång, väger 14 200 ton och kan flytta 240 000 m ³ (8 500 000 cu ft) överbelastning varje dag. Utgrävningar på 380 000 m ³ (13 000 000 cu ft) per dag har registrerats. De BWE som används i USA tenderar att vara mindre än de som konstrueras i Tyskland.

Drift

BWEs används för kontinuerlig borttagning av överlagringar i applikationer för gruvdrift. De använder sina skärhjul för att skala bort en del av jorden (arbetsblocket) som dikteras av grävmaskinens storlek. Genom hissning kan arbetsblocket inkludera område både över och under maskinens nivå (bänknivån). Genom att svänga kan grävmaskinen nå genom ett horisontellt område.

Överbelastningen levereras sedan till utkastarbommen, som överför den avskurna jorden till en annan maskin för överföring till en spridare. Detta kan vara ett fast bandtransportörsystem eller en mobil transportör med larvband liknande de som finns på BWE. Mobila transportörer som är permanent anslutna till grävmaskinen tar bördan med att leda bort materialet från operatören. spridare med tvärgrop, som sträcker sig över gropen och sprider överbeläggningen vid dumpningsplatsen.

Automatisering

Automatisering av BWE kräver integrering av många sensorer och elektriska komponenter såsom GPS , datainsamlingssystem och onlineövervakningsmöjligheter. Målet med dessa system är att ta bort en del av arbetet från operatörerna för att uppnå högre gruvhastigheter. Projektledare och operatörer kan nu spåra avgörande data om BWE:erna och andra maskiner i gruvdriften via Internet. Sensorer kan detektera hur mycket material som östes upp på transportbandet och automationssystemet kan sedan variera hastigheten på transportbanden för att mata en kontinuerlig mängd material.

Ansökningar

Grävmaskiner med skophjul och skopkedjegrävare tar jobb som tidigare utfördes med repskyfflar och draglinor . De har ersatts i de flesta applikationer av hydrauliska grävmaskiner , men används fortfarande för mycket storskaliga operationer, där de kan användas för överföring av löst material eller schaktning av mjuk till halvhård överbelastning.

Brunkolsbrytning

Den primära tillämpningen av BWEs är vid brunkolsbrytning , där de används för borttagning av mjukt bergsmaterial i frånvaro av sprängning. De är användbara i denna egenskap för deras förmåga att kontinuerligt leverera stora volymer material till processorer, vilket är särskilt viktigt med tanke på den kontinuerliga efterfrågan på brunkol.

På grund av den stora efterfrågan på brunkol har brunkolsbrytning också varit ett av de områden med störst utveckling för BWEs. Tilläggen av automatiserade system och större manövrerbarhet, såväl som komponenter designade för den specifika applikationen, har ökat tillförlitligheten och effektiviteten med vilken BWE levererar material.

Materialhantering

Skophjulsteknik används i stor utsträckning vid hantering av bulkmaterial. Skophjulsåtervinnare transport till en bearbetningsanläggning. Staplare/reclaimers, som kombinerar uppgifter för att minska antalet erforderliga maskiner, använder också skophjul för att utföra sina uppgifter.

På varv används skophjul för kontinuerlig lastning och lossning av fartyg, där de hämtar material från varvet för överföring till leveranssystemet. Skopkedjor kan användas för att lossa material från ett fartygs lastrum. TAKRAF:s kontinuerliga fartygslossare kan ta bort upp till 95 % av materialet från ett fartygs lastrum tack vare ett flexibelt konfigurerat grävredskap.

Höglakning

En förlängning av deras andra användningsområden, BWEs används i höglakningsprocesser . Höglakning innebär att man bygger travar av krossad malm, genom vilka ett lösningsmedel leds för att utvinna värdefullt material. Konstruktionen och borttagningen av högarna är en uppenbar tillämpning av staplings- och återvinningsteknik.

Tillverkare och marknad

Skopa hjul

Få företag är villiga eller kan tillverka de massiva, dyra kugghjulen som krävs för BWEs. Unex, Tjeckien, har fortfarande de ursprungliga gjutformerna och kan fortfarande tillverka BWEs. Dessa maskiner byggdes dock för att hålla på obestämd tid under kontinuerlig hård användning och strip mining är nu mindre populärt, så det finns liten efterfrågan på nya maskiner. Tillverkarna av BWE och liknande gruvsystem får nu vissa intäkter från underhålls- och renoveringsprojekt, men producerar även stora ståldelar för andra ändamål. Den nuvarande användningen av grävmaskiner med skophjul är huvudsakligen inriktad på brunkolsbrytning för elproduktion, mestadels i Tyskland och Öst/Sydöstra Europa. Unex har även gjort en BWE för utvinning av diamanter från den sibiriska permafrosten.

Se även

externa länkar