DE102006040881A1

DE102006040881A1 - Vorrichtung zum Abtragen von Gestein und anderen Materialien

Info

Publication number: DE102006040881A1
Application number: DE102006040881A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Bechem
Original assignee: DBT GmbH
Current assignee: Caterpillar Global Mining Europe GmbH
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2008-03-06
Also published as: WO2008025555A1; EP2057348A1; JP5274465B2; ZA200902146B; US7896445B2; AU2007291529B2; AU2007291529A1; CN101512101A; CN101512101B; RU2009111590A; RU2433265C2; JP2010501753A; CA2661476A1; CA2661476C; US20100001574A1; PL2057348T3; EP2057348B1; ES2399766T3

Abstract

Vorrichtung für die fräsende und/oder bohrende Bearbeitung von insbesondere Gestein und anderen Materialien, mit einer an einem Halter (1) um eine Halterachse (H) drehbar gelagertem Gehäuse (4), in dem mehrere Wellen (5) rechtwinklig zur Halterachse (H) um die Wellenachsen (W) drehend antreibbar gelagert sind und an ihren von dem Gehäuse (4) vorragenden Enden Werkzeugträger (9) mit den dazugehörigen Werkzeugen (10) tragen., dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Wellen (5) von einem gemeinsamen Getriebeantrieb (7, 8) antreibbar sind, der an den Wellen (5) fest angeordnete Abtriebszahnräder (7) und ein gemeinsames Antriebselement (8) aufweist, das mit den Abtriebszahnrädern (7) zusammenwirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bekannt ist eine Vielzahl von Schneidsystemen im Bereich des Berg und Straßenbaus. Die Systeme, die mit z.B. Schlagüberlagerungen arbeiten, sind sehr leistungsfähig, aber auch äußerst störungsanfällig und werden daher meistens nicht eingesetzt. Die meisten Systeme arbeiten jedoch konventionell. Der Größte Nachteil der konventionellen Technik ist darin zu sehen, dass nur Gestein mit geringer Festigkeit, wirtschaftlich abgetragen werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, welche in der Lage ist, wirtschaftlich Gestein oder andere Materialien, mit hohen Festigkeiten, abzutragen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, welche eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet und in den unterschiedlichsten Einsatzgebieten einzusetzen ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des 1. Anspruchs gelöst.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen 1–5 dargestellt und Werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1a die Seitenansicht der Vorrichtung im Schnitt, 1b die Vorderansicht und 1c die Draufsicht.
2 die Seitenansicht, eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung, im Schnitt.
3 die Seitenansicht, eines weiteren Ausführungsbeispiels der Vorrichtung, im Schnitt.
4a die Seitenansicht eines Anwendungsbeispiels im Schnitt und 4b die Vorderansicht.
5 die Draufsicht eines Anwendungsbeispiels.
6 die Seitenansicht, eines weiteren Ausführungsbeispiels der Vorrichtung, im Schnitt.
Die 1 zeigt u.a. die Seitenansicht der Vorrichtung. In dem Halter 1 ist über die Lager 2 die Welle 3 freidrehend gelagert. An der Welle 3 befindet sich der Antrieb der Vorrichtung, hier mit einem Zahnrad 3b dargestellt. Das Gehäuse 4 und die Welle 3 sind fest miteinander verbunden, bzw. bestehen aus einem Stück. In dem Gehäuse 4 sind die Wellen 5 über die Lager 6, freidrehend gelagert. An den, indem Gehäuse 4 befindlichen Enden der Wellen 5, sind die Abtriebszahnräder 7 drehfest befestigt. Die Abtriebszahnräder 7 laufen auf dem Antriebselement 8 ab. Das Antriebselement 8 ist drehfest an dem Halter 1 befestigt. An den, außerhalb des Gehäuses 4 liegenden Enden der Wellen 5, befinden sich die Werkzeugträger 9, mit den darauf befindlichen Werkzeugen 10. Die Werkzeuge 10, z.B. Rundschaftmeißel, sind vorzugsweise spiralförmig, gleichmäßig auf dem Werkzeugträger 9 verteilt.
Der Halter 1 ist mit dem Maschinenausleger oder dgl. fest verbunden. Wird nun die Welle 3 mit dem Gehäuse 4 über z.B. das Zahnrad 3b in Rotation versetzt, drehen die Werkzeugträger 9 mit den darauf befindlichen Werkzeugen 10. Es können, dem Platz entsprechend und je nach Einsatzzweck, beliebig viele Wellen 3 in dem Gehäuse 4 platziert werden. Durch das Rotieren der einzelnen Werkzeugträger 9, mit den Werkzeugen 10 und das zusätzliche Rotieren des Gehäuses 4, ergibt sich, dass die einzelnen Werkzeuge 10 immer nur sehr kurzen Kontakt mit dem Gestein oder dgl. haben. Diese kurzen Kontaktzeiten haben zur Folge, dass der Verschleiß der einzelnen Werkzeuge 10 sehr gering ist. Die Drehzahl der Werkzeugträger 9 kann z.B. 400 U/min. betragen und die des Gehäuses 4 z.B. 60 U/min. Vorzugsweise stimmt man die Werkzeuge 10 in ihren Positionen so ab, dass die Werkzeuge 10 einer nachlaufenden Walze nicht in die selben Vertiefung der vorhergelaufenen Walze schlagen. Durch die kurzen Kontaktzeiten und durch die Abstimmung der Werkzeuge 10 in ihren Positionen ist es möglich, sehr harte Materialien zu bearbeiten. Es ist auch möglich in der Mitte des Gehäuses 4, ein Winkelgetriebe mit mehreren Abgangswellen zu platzieren und die Wellen 3 über z.B. Kardanwellen anzutreiben.
Des weiteren besteht die Möglichkeit, das Antriebselement 8 frei drehend auf dem Halter 1 zu lagern und dann über einen gesonderten Antrieb an dem Antriebselement 8 die Drehzahlen der Wellen 3, unabhängig von der Drehzahl des Gehäuses, zu regeln. Die Pfeile 11 und 12 stellen die vorzuziehenden Drehrichtungen und der Pfeil 13 die vorzuziehende Vortriebsrichtung dar. Die Vorrichtung kann jedoch mit beliebigen Drehrichtungen, Vortriebsrichtungen, Anwinklungen, betrieben werden. Vorzugsweise wird die Vorrichtung mit Rundschaftmeißeln betrieben, es ist jedoch möglich alle bekannten Werkzeuge auf diesem System einzusetzen. Die Vorrichtung kann in den verschiedensten Gebieten eingesetzt werden, wie zum Beispiel: Im Bergbau zur Gewinnung von Erzen, im Straßenbau zum Abtragen von Belägen, im Tagebau, im Tunnelbau zum Vortreiben von Tunneln, im Schachtbau, im Tiefbau zum ziehen von z.B. Gräben z.B. am Ausleger eines Baggers, im Hochbau zur Sanierung von Böden und Wänden.
2 beschreibt eine Vorrichtung mit den gleichen Merkmalen der 1, bis auf den Unterschied, dass die Wellen 5, mit den Werkzeugträgern 9 und den darauf befindlichen Werkzeugen 10, angewinkelt in dem Gehäuse 4 über die Lager 2 gelagert sind. Durch die Anwinklung 14 wird ein schleißen der äußeren Werkzeugreihen, z.B. an einer Bohrlochwandung vermieden, bzw. reduziert. Es kann sinnvoll sein, die Wellen 5 gleichmäßig in die verschiedensten Richtungen anzuwinkeln.
3 beschreibt eine Vorrichtung die mit den Merkmalen der 1 und 2 ausgestattet sein kann, bis auf den Unterschied, dass hier gestuft spaltende Werkzeuge eingesetzt werden. Die Werkzeuglinien 15, 16, 17, 18, brechen durch ihre konische Platzierung auf dem Werkzeugträger 9, gleichmäßig in Richtung Mitte der Bohrung. Dargestellt ist hier ein Erweiterungsbohren von vorzugsweise Tunneln, Schächten, Kanälen oder dgl.. Bei so einem Einsatz ist es sinnvoll die Vorrichtung in der Vorbohrung zu zentrieren, hierfür wird gesonderter Schutz beantragt.
4 beschreibt eine Vorrichtung, die mit den Merkmalen der 1, 2 und 3 ausgestattet sein kann, bis auf den Unterschied, dass hier ein Abtragverfahren dargestellt wird, welches für den Abbau von z.B. Kohle geeignet ist. Die Vorrichtung wird z.B. über einen Förderer in Abbaurichtung 19 verfahren. Die Werkzeuge 10 tragen das Material 20, in Abbaurichtung 19, ab. Die auf dem Gehäuse angebrachten Kratzer/Schaufeln 21 befördern das abgetragene Material 20, bedingt durch die Rotation 22 des Gehäuses 4, über eine angepasste Rampe direkt in den Förderer. Der Pfeil 24 stellt die Zustellbewegung und Zustellrichtung dar. Die 4b, um 90° im Uhrzeigersinn gedreht betrachtet, beschreibt einen solchen Einsatzfall. Über den angedeuteten Zapfen 23, ist es möglich die Vorrichtung zweiseitig zu halten. Es besteht auch die Möglichkeit, mehrere Vorrichtung nebeneinander und/oder übereinander zu betreiben. Weiter besteht die Möglichkeit, die Vorrichtung bidirektional zu betreiben oder bei einem Aufbau der Vorrichtung der nur eine Vortriebsrichtung zulässt, die Vorrichtung am Ende der Strecke um 180° zu drehen und den nächsten Schnitt zu fahren. Für 4 wird gesonderter Schutz beantragt.
5 beschreibt die Möglichkeit, die Vorrichtung pendelnd einzusetzen, z.B. im Streckenvortrieb, der Gewinnung oder ähnlichem. Das Gehäuse 4 rotiert zweiseitig gehalten um die Mittelachse 25 des Auslegers 26. Der Ausleger 26 wird um den Drehpunkt 27 geschwenkt. Während des Schwenkens tragen die Werkzeuge 10 das Material 28 in Schwenkrichtung 29 ab. Es ist möglich immer nur in eine Richtung abzutragen oder in beide Richtungen was bedeutet, dass nach einem vollzogenem Schwenk ungefähr um eine Werkzeugbreite eingestochen wird und anschließend in die andere Richtung abgetragen wird. Weiter ist es möglich, den Ausleger in der Höhe verfahrbar zu gestalten, um einen größeren Querschnitt zu gewinnen. Für 5 wird gesonderter Schutz beantragt.
6 beschreibt eine Vorrichtung, die mit den Merkmalen der 1–5 ausgestattet sein kann, bis auf den Unterschied, dass die Wellen 3 mit den Werkzeugträgern 9 und den darauf befindlichen Werkzeugen 10, zweiseitig gelagert sind. An dem Gehäuse 4 sind Bügel 30 befestigt, die um das Werkzeug herumgeführt sind und über die Zapfen 31 mit den Lagern 32 in den Werkzeugträgern 9 oder den Wellen 3 verbunden sind. Dadurch, dass die Wellen 3 angewinkelt sind, stört der Bügel den Schneidprozess nicht.

Claims

Vorrichtung für die fräsende und/oder bohrende Bearbeitung von insbesondere Gestein und anderen Materialien, mit einer an einem Halter (1) um eine Halterachse (H) drehbar gelagertem Gehäuse (4), in dem mehrere Wellen (5) rechtwinklig zur Halterachse (H) um die Wellenachsen (W) drehend antreibbar gelagert sind und an ihren von dem Gehäuse (4) vorragenden Enden Werkzeugträger (9) mit den dazugehörigen Werkzeugen (10) tragen., dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Wellen (5) von einem gemeinsamen Getriebeantrieb (7, 8) antreibbar sind, der an den Wellen (5) fest angeordnete Abtriebszahnräder (7) und ein gemeinsames Antriebselement (8) aufweist, das mit den Abtriebszahnrädern (7) zusammenwirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse 4 einen Drehantrieb aufweist, der von dem Getriebeantrieb 7, 8 entkoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse 4 und wenigstens ein Teil der Wellen 5 einen gemeinsamen Antrieb haben.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement 8 aus einem Antriebszahnrad besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebszahnrad 8 relativ zum Halter 1 drehfest angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebszahnrad 8 fest am Halter 1 angeschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen 5 in Lagerbüchsen mittels Lagern 6 drehbar und mittels Wellendichtungen abgedichtet aufgenommen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbüchsen mit den darin drehbar gelagerten Wellen 5 patronenartig austauschbar in den an dem Gehäuse 4 vorgesehenen Gehäusekammern eingesetzt und arretiert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass alle Wellen 5 über das gemeinsame Antriebszahnrad 8 des Getriebeantriebs 7, 8 antreibbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1–9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen 5 gleichmäßig über den Umfang verteilt in dem Gehäuse 4 angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1–10, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die auf einem Werkzeugträger 9 angeordnete(n) Werkzeug(e) 10 relativ zur Anordnung des oder der Werkzeugs/-Werkzeuge 10 einer in Gehäuseumfangsrichtung davor oder dahinterliegendem Werkzeugträgers 9 um einen Winkelbetrag versetzt ist/sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1–10, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die auf einem Werkzeugträger 9 angeordnete(n) Werkzeug(e) 10 relativ zur Anordnung des oder der Werkzeugs/-Werkzeuge 10 einer in Gehäuseumfangsrichtung davor oder dahinterliegendem Werkzeugträgers 9 gleich ist/sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1–12, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge 10 im wesentlichen aus Rundschaftmeißeln, Flachmeißeln und/oder insbesondere konisch einseitig angeschrägten Rollenmeißeln bestehen.
Vorrichtung nach Anspruch 1–12, dadurch gekennzeichnet, dass jegliche Art von Werkzeugen 10 auf den Werkzeugträgern 9 eingesetzt werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1–14, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugträger 9 mit den darauf befindlichen Werkzeugen 10 im wesentlichen als Fräswalze ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Fräswalzen zylindrisch sind oder sich zum bearbeiteten Gestein oder dgl. hin konisch verjüngen oder erweitern.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zum bearbeiteten Gestein oder dgl. hin konisch verjüngenden oder erweiternden Fräswalzen so mit Werkzeugen 10, linienartig 15, 16, 17, 18, bestückt sind dass das abzutragende Gestein oder dgl. schichtweise hinterschneidend abgetragen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1–17, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen 5 in dem Gehäuse gleichmäßig oder ungleichmäßig in beliebige Richtungen angewinkelt 14 angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1–18, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebszahnrad 8 über eine Rutschkupplung mit dem Halter 1 verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1–19, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebszahnrad 8 frei drehbar auf dem Halter 1 gelagert ist und über einen separaten Antrieb angetrieben wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1–20, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen 5 über Kardanwellen angetrieben werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1–21, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen 5 über einen Bügel 30 mit Zapfen 31 in einer Lagerung 32 zweiseitig gehalten werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1–22, dadurch gekennzeichnet, dass sich auf dem Gehäuse 4 radial angeordnet Kratzer/Schaufeln 21 befinden.
Vorrichtung nach Anspruch 1–23, dadurch gekennzeichnet, dass sich auf der, der Antriebsseite gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 4 ein Zapfen 23 oder Lager zur zweiseitigen Haltung des Gehäuses 4 befindet.