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Zerspaneinrichtung für Tunnel- bzw. Stollenvortriebsmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zerspaneinrichtung für Tunnel-bzw. Stollenvortriebsmaschinen, welche zumindest aus einem die gesteinsbrechenden Werkzeuge tragenden Kopf und einer den Kopf aufnehmenden, auf einer Welle befestigten Planscheibe besteht.
Es sind bereits Zerspaneinrichtungen für Vortriebsmaschinen bekannt, die es ermöglichen sowohl weiches als auch mittelhartes und hartes Gestein bei Streckenauffahrung zu brechen. Gewöhnlich besteht die Zerspaneinrichtung dieser Vortriebsmaschinen aus mehreren sich frei drehenden Keilrollen, die auf einer Planscheibe angeordnet sind ; letztere ist auf einer angetriebenen Welle befestigt, wobei die Keilrollen in Arbeitsstellung zu dem Abbaustoss senkrecht stehen.
Um zufriedenstellende Arbeitsleistungen der bekannten Zerspaneinrichtungen zu gewährleisten ist die Aufbringung eines hohen Anpressdruckes gegen den Abbaustoss erforderlich. Dadurch wird sowohl der Energiebedarf der Vortriebsmaschine als auch die Belastung der Keilrollen und damit die Gefahr von Betriebsstörungen erheblich vergrössert.
Weiters wurden Versuche unternommen, die bekannten Zerspaneinrichtungen an Vortriebsmaschinen derart anzuordnen, dass die Keilrollen mit den Abbaustoss einen spitzen Winkel einschliessen, wodurch sich im Betrieb Stufen ausbilden und das Gestein in Richtung der entblössten Fläche abgebrochen wird. Die bekannten Zerspaneinrichtungen dieser Bauart weisen einen Vorbohrer und eine auf der sich drehenden Welle befestigte Planscheibe mit Köpfen auf, die mit gesteinsbrechenden Werkzeugen in Form von Keilrollen bestückt sind. Während der Arbeit werden die Köpfe mit den Keilrollen in das vorgebohrte Loch hineingeführt und mit Hilfe von Kraftzylindern radial auf der Planscheibe verschoben und brechen daher bei Drehung der Planscheibe das Gestein des Abbaustosses stufenweise aus.
Bei diesen Vortriebsmaschinen wird zwar der Energiebedarf und der erforderliche Anpressdruck geringer, aber der Vortrieb des vorzubohrenden Loches ist äusserst schwierig und die Konstruktion des gesteinsbrechenden Werkzeuges des Vorbohrers aufwendig, da dieses einen Einzelantrieb benötigt.
Durch die hohe Beanspruchung der der Vorbohrer unterliegt, ist auch seine Lebensdauer erheblich eingeschränkt. Weiters ist die Steuerung der Vortriebsmaschine sowohl in horizontaler als auch vertikaler Richtung ausserordentlich kompliziert. Ausserdem müssen die Endkeilrollen dieser bekannten Zerspaneinrichtung am Abbauumfang unter sehr schwierigen Bedingungen arbeiten, da hier keine entblössten Flächen vorhanden sind, nach deren Seite das Gestein abgehauen werden könnte.
Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Zerspaneinrichtung, bei dem die die gesteinsbrechenden Werkzeuge tragenden Köpfe derart ausgeführt und auf der Planscheibe angeordnet sind, dass das Vorhandensein eines Vorbohrers nicht notwendig ist und die Arbeitsbedingungen für die Werkzeuge am Abbauumfang verbessert werden.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der die gesteinsbrechenden Werkzeuge tragende
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Kopf an der Planscheibe und an einem auf ihr angeordneten Kraftzylinder angelenkt ist, der dem Kopf eine Schwenkbewegung mitteilt, und dadurch, dass die gesteinsbrechenden Werkzeuge am Kopf stufenweise angeordnet sind und ihre Schneidkanten sich von der Schwenkachse in verschiedener Entfernung befinden, die sich in Richtung zu der Wellenachse hin vergrössert und die Achsen der Werkzeuge unter verschiedenem Winkel zur Schwenkachse geneigt sind.
Nach einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungsform sind die Köpfe untereinander durch eine Gleichlaufeinrichtung verbunden, die aus Zugstangen besteht, welche an einem bei Schwenkung der Köpfe um den gegebenen Winkel # in einer, auf der Planscheibe befestigten Führung hin-und hergehenden Lager angelenkt sind.
Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht vor allem darin, dass dank der gewählten Bewegungskinematik der Köpfe und der Anordnung der gesteinsbrechenden Werkzeuge die für das Hereinbrechen des Gesteins optimalsten Bedingungen geschaffen werden können, weil stets eine entblösste Fläche vorhanden ist, nach deren Seite das Gestein abgehauen wird, wobei die Anbringung eines Vorbohrloches nicht erforderlich ist.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Verminderung des Energiebedarfes zum Hereinbrechen des Gesteins, ein geringerer Verschleiss der Werkzeuge, sowie die Vereinfachung der Konstruktion der Zerspanungseinrichtung.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispieles und der Zeichnungen näher erläutert, wobei sich weitere Merkmale ergeben werden.
Es zeigt Fig. l eine erfidungsgemässe Zerspaneinrichtung einer Tunnel-bzw. Stollenvortriebsmaschine in Seitenansicht, Fig. 2 dieselbe Zerspaneinrichtung in Vorderansicht, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III-III in Fig. l und Fig. 4 schematisch das Hereinbrechen des Gesteins durch die erfindungsgemässe Zerspaneinrichtung.
Wie die Fig. l und 2 zeigen, ist eine Planscheibe--3--auf einer angetriebenen Welle--l- mittels einer Nabe --2-- starr befestigt. Die Planscheibe--3--weist radial gerichtete Arme - mit kastenförmigen Querschnitt auf, welche an ihren Enden mit gabelförmigen Haltern --5-- versehen sind, in denen sich Gelenke--6--zum Aufnehmen eines Kopfes --7-- befinden. Der Kopf--7--wird mit gesteinsbrechenden Werkzeugen-8--, vorzugsweise Keilrollen bestückt.
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sind und diese Köpfe in Schwenkbewegung in einer Ebene versetzen, die durch die Achse der Welle --l-- geht. Es ist auch möglich, anstatt der Zylinder--10--nicht dargestellte mechanische Vorrichtungen, insbesondere Schubkurbeltriebe zu verwenden.
Die Kraftzylinder --10-- werden so ausgelegt, dass ein beschleunigter Rückgang (vom Abbaustoss zur Wellenachse her) gegenüber dem Arbeitsgang ermöglicht wird.
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angeordnet werden. Die Schneidkanten der Werkzeuge --8-- sind von der Achse des Gelenkes - -6-- verschieden weit entfernt, wobei sich diese Entfernung zu der Achse der Welle--l-hin vergrössert.
Die in Form von sich frei drehenden Rollen ausgeführten Werkzeuge --8-- sind mit Achsen --12- (Fig. 3) befestigt, die in Wälzlagern --13-- gelagert sind, welche in abnehmbare Büchsen - befestigt sind, wobei letztere in Bohrungen--15--der Köpfe-7-untergebracht sind.
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--12-- sindSchwenkbahn--S-bei optimalen Winkel a = 4 bis 10 beträgt.
Es sei betont, dass die Rollen durch Fräser, Schneidezähne und andere Werkzeuge ersetzt werden können, lediglich der genannte Bereich des Neigungswinkels beibehalten werden muss.
Bei der oben genannten Anordnung des gesteinsbrechenden Werkzeuges bereitet jede vordere Rolle--8a--bei der Arbeitsschwenkung der Köpfe--7--eine Stufe--P--für die nächstfolgende Rolle--8b--vor. Die Stärke-H--der Stufen--P--bleibt für alle Rollen immer konstant, wodurch es möglich ist, dass sich die Vortriebsmaschine zu dem Abbauort um die Grösse der abzubauenden Stufe, d. h. auf H=Hj, wobei Hi-die Maschinenvorschubtiefe ist, vorwärtsbewegt.
Die Brechung des Abbaustosses erfolgt bei gleichzeitiger Schwenkung der Köpfe - und Drehung der Planscheibe--3-. Dabei entspricht die Schwenkung der Köpfe der Vorschubbewegung der Werkzeuge--8--und die Drehung der Planscheibe --3-- mit den Köpfen - der Schneidbewegung. Im Arbeitsprozess legt jede Rolle --8-- in der Radialrichtung
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verschieden lange Strecken zurück, damit die Menge der gebrochenen Gesteinsmasse, die auf jede Rolle je Arbeitszyklus zukommt, weitgehendst ausgeglichen werden kann.
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auszulasten, ist es notwendig, dass die Verschwenkung der Köpfe um einen vorgegebenen Winkel gegenüber den Achsen--0--der Gelenke--6--synchron ist.
Dies wird dadurch erreicht, dass die Köpfe --7-- untereinander mit Hilfe von Zugstangen--16-- (Fig. l) verbunden sind, die an den Köpfen --7-- und am Gleitstück --17-- angelenkt sind, welches sich bei Verschwenkung der Köpfe in der Führung--18--, die auf der Planscheibe--3--starr befestigt ist, bewegt. Die
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Arbeitsflüssigkeit der Kraftzylinder.
Das Verladen des abgebauten Gesteins erfolgt durch die auf der Planscheibe --3-- befestigten Schaufeln --19-- und kann von da aus auf beliebige Weise von der Arbeitsstätte abgeführt werden.