DE102014110310A1

DE102014110310A1 - Schneidrollenanordnung und mit Schneidrollenanordnungen ausgestattetes Schneidrad

Info

Publication number: DE102014110310A1
Application number: DE102014110310.6A
Authority: DE
Inventors: Ruben Duhme; Thomas Josef Edelmann; Zheng Gang Wang
Original assignee: Herrenknecht AG
Current assignee: Herrenknecht AG
Priority date: 2014-07-22
Filing date: 2014-07-22
Publication date: 2016-01-28
Also published as: CN106687660A; CN106687660B; AU2015294307A1; US20170101868A1; HK1232273A1; AU2015294307B2; CA2946680A1; EP3172400B1; US9732613B2; ES2687395T3; EP3172400A1; RU2657264C1; JP6514719B2; WO2016012156A1; JP2017522470A

Abstract

Eine Schneidrollenanordnung (7) für ein Schneidrad einer Tunnelvortriebsmaschine verfügt über einen Wechseltopf (11), über einen Lagerblock (24), der entlang einer Verschiebeachse (20) verschiebbar in dem Wechseltopf (11) gelagert ist, und über eine Schneidrolleneinheit (23), die wenigstens eine drehbar in dem Lagerblock (24) gelagerte und entlang einer Wirkachse (29) wirkende Schneidrolle (8) aufweist. Die Wirkachse (29) ist gegenüber der Verschiebeachse (20) abgewinkelt, so dass Schneidrollen (8) der Schneidrolleneinheiten (23) insbesondere im Zentrumsbereich des Schneidrades eng benachbart angeordnet werden können.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schneidrollenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein mit Schneidrollenanordnungen ausgestattetes Schneidrad.
Eine derartige Schneidrollenanordnung und eine mit Schneidrollenanordnungen ausgestattetes Schneidrad sind aus DE 44 08 992 C1 bekannt. Die vorbekannte Schneidrollenanordnung für ein Schneidrad einer Tunnelvortriebsmaschine verfügt über einen Wechseltopf und über einen Lagerblock, der entlang einer Verschiebeachse verschiebbar in dem Wechseltopf gelagert ist. Weiterhin ist eine Schneidrolleneinheit vorhanden, die wenigstens eine drehbar in dem Lagerblock gelagerte und entlang einer Wirkachse wirkende Schneidrolle aufweist. Bei der vorbekannten Schneidrollenanordnung fluchten die Verschiebeachse und die Wirkachse. Bei dem vorbekannten Schneidrad einer Tunnelvortriebsmaschine sind Schneidrollenanordnungen in einer radialen Richtung relativ weit voneinander beabstandet angeordnet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Schneidrollenanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die eine eng benachbarte Anordnung insbesondere im Zentrumsbereich eines Schneidrades einer Tunnelvortriebsmaschine zulässt.
Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zu Grunde, ein Schneidrad für eine Tunnelvortriebsmaschine zu schaffen, bei dem Schneidrollenanordnungen im Zentrumsbereich eng benachbart angeordnet sind.
Die erstgenannte Aufgabe wird bei einer Schneidrollenanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Die zweitgenannte Aufgabe wird bei einem Schneidrad für eine Tunnelvortriebsmaschine erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 7 gelöst.
Dadurch, dass bei der erfindungsgemäßen Schneidrollenanordnung die Verschiebeachse und die Wirkachse abgewinkelt zueinander ausgerichtet sind, lassen sich mehrere erfindungsgemäße Schneidrollenanordnungen insbesondere im Zentrumsbereich eines Schneidrades mit den Schneidrolleneinheiten eng benachbart nebeneinander anordnen, wobei die Wechseltöpfe schräg voneinander wegweisend angeordnet sind und dadurch Raum für weitere, insbesondere zum Wechseln von Schneidrollen erforderliche Gerätschaften geschaffen ist.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles mit Bezug auf die Figuren der Zeichnung.
Es zeigen:
1 in einer Stirnansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schneidrades einer Tunnelvortriebsmaschine, das in einem Zentrumsbereich mit einer Anzahl von Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Schneidrollenanordnungen ausgestattet ist,
2 in einer perspektivischen Ansicht die Anordnung gemäß 1 im Zentrumsbereich mit Blick auf die in Abbaurichtung vordere Seite einer Schneidradplatte des Schneidrades,
3 in einer perspektivischen Ansicht die Anordnung gemäß 2 im Zentrumsbereich mit Blick auf die in Abbaurichtung hintere Seite der Schneidradplatte des Schneidrades,
4 in einer Schnittansicht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schneidrollenanordnung mit einer Schneidrolleneinheit, die in einer vorgeschobenen Arbeitsstellung angeordnet ist,
5 in einer Schnittansicht das Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schneidrollenanordnung gemäß 4 mit der Schneidrolleneinheit in einer Zwischenstellung,
6 in einer Schnittansicht das Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schneidrollenanordnung gemäß 4 mit der Schneidrolleneinheit in einer rückgezogenen Wartungsstellung und
7 in einer Schnittansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schneidrollenanordnung mit zwei Schneidrolleneinheiten, die in einer vorgeschobenen Arbeitsstellung angeordnet sind.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schneidrades 1 einer Tunnelvortriebsmaschine in einer Stirnansicht mit Blick auf die in Abbaurichtung vordere Seite. Das Schneidrad 1 verfügt über eine flache Schneidradplatte 2, die mit einer Anzahl von an sich bekannten Peripherieschneidrollenanordnungen 3 bestückt ist. Die Peripherieschneidrollenanordnungen 3 sind radial außenseitig eines mittig liegenden Zentrumsbereichs 4 der Schneidradplatte 2 angeordnet und liegen in jeweils einer radialen Richtung relativ weit voneinander beabstandet. Im Zentrumsbereich 4 sind bei dieser Ausgestaltung als Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Schneidrollenanordnungen eine einfach bestückte Zentrumsschneidrollenanordnung 5, eine doppelte bestückte Zentrumsschneidrollenanordnung 6 und wenigstens eine Übergangsschneidrollenanordnung 7 vorhanden.
2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht die Anordnung gemäß 1 im Zentrumsbereich 4 mit Blick auf die in Abbaurichtung vordere Seite der Schneidradplatte 2 des Schneidrades 1. Im Zentrumsbereich 4 sind weiterhin radial außenseitig der Zentrumsschneidrollenanordnungen 5, 6 angeordnete Übergangsschneidrollenanordnungen 7 vorhanden, die wenigstens teilweise als Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Schneidrollenanordnungen ausgeführt sind. Der Darstellung gemäß 2 lässt sich entnehmen, dass die Zentrumsschneidrollenanordnungen 5, 6 und die Übergangsschneidrollenanordnungen 7 als Schneidrollen über Doppelschneidrollen 8 verfügen, die jeweils zwei Schneiddisken 9 aufweisen. Die Zentrumsschneidrollenanordnungen 5, 6 und die Übergangsschneidrollenanordnungen 7 sind jeweils von einer konturangepassten Verschleißschutzplatte 10 umgeben, die zum Schutz auf der in Abbaurichtung vorderen Seite der Schneidradplatte 2 angebracht sind.
3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht die Anordnung gemäß 2 im Zentrumsbereich 4 mit Blick auf die in Abbaurichtung hintere Seite der Schneidradplatte 2 des Schneidrades 1. Der Darstellung gemäß 3 lässt sich entnehmen, dass die Zentrumsschneidrollenanordnungen 5, 6 und erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele von Übergangsschneidrollenanordnungen 7 als Wechseltopf über jeweils einen Winkelwechseltopf 11 verfügen, der in Bezug auf die Ebene der Schneidradplatte 2 schiefwinklig ausgerichtet ist und zum möglichst optimalen Ausnutzen des verfügbaren Raumes vorzugsweise bis auf abgerundete Eckbereiche einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweist. An einer Anzahl von Winkelwechseltöpfen 11 sind über nach radial außen abstehende Befestigungszungen 12 eine Anzahl von starren Zylinderaufhängestangen 13 angebracht, die mit ihren der Schneidradplatte 2 abgewandten Enden mit einer jeweils einem Winkelwechseltopf 11 zugeordneten Zylinderaufhängung 14 verbunden sind. Jede Zylinderaufhängung 14, die auf der dem zugeordneten Winkelwechseltopf 11 der Schneidradplatte 2 abgewandten Seite angeordnet ist, trägt wiederum als Verschiebeeinheit einen Rückzugzylinder 15, der sich von der betreffenden Zylinderaufhängung 14 in den jeweiligen Winkelwechseltopf 11 hinein erstreckt.
Weitere Übergangsschneidrollenanordnungen 7 verfügen über jeweils über einen Parallelwechseltopf 16, der in Bezug auf die Ebene der Schneidradplatte 2 rechtwinklig ausgerichtet ist.
In die nicht mit Zylinderaufhängestangen 13 versehenen Winkelwechseltöpfe 11 und in die zweckmäßigerweise verschieden lang ausgestalteten Parallelwechseltöpfe 16 tauchen ebenfalls Rückzugzylinder 15 als Verschiebeeinheiten ein, die mit ihren der Schneidradplatte 2 abgewandten Enden an Zylinderaufhängeflanschen 17 angebracht sind, die wiederum mit dem Schneidrad 1 in Verbindung stehen.
Sowohl die Zentrumsschneidrollenanordnungen 5, 6 als auch die Übergangsschneidrollenanordnungen 7 sind mit Absperrschiebern 18 von Schiebereinheiten ausgestattet. Jeder Absperrschieber 18 ist in einem Schiebergehäuse 19 der Verschiebeeinheit verschiebbar gelagert, das in den jeweiligen Winkelwechseltopf 11 beziehungsweise Parallelwechseltopf 16 integriert ist.
4 zeigt in einer Schnittansicht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schneidrollenanordnung in Gestalt einer Übergangsschneidrollenanordnung 7. Aus 4 ist ersichtlich, dass der dargestellte Winkelwechseltopf 11, wie auch die übrigen Winkelwechseltöpfe 11, zweiteilig mit jeweils einem zwischengelagerten Schiebergehäuse 19 aufgebaut sind. Jeder Winkelwechseltopf 11 verfügt über eine Anzahl von parallel zu einer in 4, wie auch in den nachfolgenden Figuren, gestrichelt dargestellten Verschiebeachse 20 ausgerichteten Parallelwänden 21. An der bei bestimmungsgemäßen Verbau der Schneidradplatte 2 zugewandten Seite ist jeder Winkelwechseltopf 11 mit einer Winkelwand 22 ausgebildet, die an einer Parallelwand 21 angeformt und abgewinkelt zu der Verschiebeachse 20, jedoch rechtwinklig zu der Schneidradplatte 2, ausgerichtet ist.
Weiterhin ist aus der Darstellung gemäß 4 ersichtlich, dass die dargestellte Übergangsschneidrollenanordnung 7 als Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schneidrollenanordnung, wie auch die in 4 nicht dargestellten Zentrumsschneidrollenanordnungen 5, 6 als weitere Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Schneidrollenanordnungen, über eine Schneidrolleneinheit 23 verfügt, die neben der bereits in Zusammenhang mit 1 erläuterten Doppelschneidrolle 8 über einen massiven Lagerblock 24 verfügt. Der Lagerblock 24 ist entsprechend dem Winkelwechseltopf 11 mit einer Anzahl von Parallelwänden 25 ausgebildet, die parallel zu der Verschiebeachse 20 ausgerichtet und so angeordnet sind, dass sie an den nach radial innen weisenden Innenseiten der Parallelwände 21 des Winkelwechseltopfes 11 im wesentlichen spielfrei und entlang der Verschiebeachse 20 verschiebbar gelagert sind. Zum Verschieben des Lagerblockes 24 greift der Rückzugzylinder 15 über eine Verbindungseinheit 26 an der der Doppelschneidrolle 8 abgewandten Seite an dem Lagerblock 24 an.
An dem Lagerblock 24 ist auf der der Verbindungseinheit 26 abgewandten Seite eine Winkelwand 27 ausgebildet, die wie die Winkelwand 22 des Winkelwechseltopfes 11 gegenüber der Verschiebeachse 20 abgewinkelt ausgerichtet ist. Der Lagerblock 24 trägt auf seiner der Verbindungseinheit 26 abgewandten Seite eine Lagerachse 28 der Schneidrolleneinheit 23, an der die Doppelschneidrolle 8 angebracht ist. Die Lagerachse 28 ist mit einem Ende an der Winkelwand 27 und mit dem anderen Ende an der der Winkelwand 27 gegenüberliegenden Parallelwand 25 des Lagerblockes 24 gehalten, so dass eine in 4, wie auch in den nachfolgenden Figuren, strichpunktiert dargestellte Wirkachse 29, die rechtwinklig zu der Schneidradplatte 2 ausgerichtet ist, gegenüber der Verschiebeachse 20 abgewinkelt ist.
In der Darstellung gemäß 4 ist die Schneidrolleneinheit 23 in einer vorgeschobenen Arbeitsstellung angeordnet, in der nach Ausfahren des Rückzugzylinders 15 die Schneiddisken 9 über die Schneidradplatte 2 überstehen. In der Arbeitsstellung liegt der Lagerblock 24 insbesondere im Bereich seiner Winkelwand 27 und der sich an die Winkelwand 27 des Lagerblockes 24 anschließenden Parallelwand 25 formschlüssig an den entsprechenden Bereichen des Winkelwechseltopfes 11 an, so dass auf die Schneidrolleneinheit 23 in Richtung der Wirkachse 29 einwirkende Kräfte aufgrund der gegenüber der Wirkachse 29 abgewinkelten Verschiebeachse 20 teilweise in den Winkelwechseltopf 11 eingeleitet werden. Dadurch verringert sich gegenüber einer parallelen, fluchtenden Ausrichtung der Wirkachse 29 und der Verschiebeachse 20 die von den Rückzugzylinder 15 aufzunehmende Kraft.
5 zeigt in einer Schnittansicht das Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schneidrollenanordnung in Gestalt einer Übergangsschneidrollenanordnung 7 gemäß 4 mit der Schneidrolleneinheit 23 in einer Zwischenstellung, die ausgehend von der Arbeitsstellung gemäß 4 durch Verkürzen der Arbeitslänge des Rückzugzylinders 15 eingenommen worden ist. Aus der Darstellung gemäß 5 ist ersichtlich, dass eine der Winkelwand 27 des Lagerblockes 24 gegenüber liegende Schneidrollenaußenkante 30 fluchtend mit der der Winkelwand 27 des Lagerblockes 24 gegenüber liegenden Parallelwand 25 des Lagerblockes 24 ausgestaltet ist, so dass die Schneidrolleneinheit 23 entlang der Verschiebeachse 20 in den Winkelwechseltopf 11 behinderungsfrei eintauchend verschiebbar ist.
6 zeigt in einer Schnittansicht das Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schneidrollenanordnung in Gestalt einer Übergangsschneidrollenanordnung 7 gemäß 4 mit der Schneidrolleneinheit 23 in einer rückgezogenen Wartungsstellung, die durch maximales Verkürzen der Arbeitslänge des Rückzugzylinders 15 eingenommen worden ist. In der Wartungsstellung ist die Schneidrolleneinheit 23 so weit in den Winkelwechseltopf 11 zurückgezogen, dass der Absperrschieber 18 den Winkelwechseltopf 11 druckdicht gegen die in Abbaurichtung vordere Seite der Schneidradplatte 2 abschließend in den Winkelwechseltopf 11 einschiebbar ist. Nunmehr lässt sich in der Arbeitsstellung gemäß 6 ein atmosphärischer Wechsel beispielsweise der einem verhältnismäßig hohen Verschleiß unterworfenen Schneiddisken 9 vornehmen.
7 zeigt in einer Schnittansicht als ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schneidrollenanordnung die doppelt bestückte Zentrumsschneidrollenanordnung 6, die zwei Schneidrolleneinheiten 20 aufweist. Die Winkelwechseltöpfe 11 der Zentrumsschneidrollenanordnung 6 sind so angeordnet, dass die Verschiebeachsen 20 in Richtung der Schneidradplatte 2 aufeinander zu laufen und sich in Abbaurichtung in einem Abstand von der Schneidradplatte 2 schneiden.
Die Schneidrolleneinheiten 20 sind in der Darstellung gemäß 7 in einer vorgeschobenen Arbeitsstellung angeordnet und aufgrund der sich in Richtung der Schneidradplatte 2 annähernden Ausrichtung der beiden Winkelwechseltöpfe 11 eng benachbart, wobei zugleich in einem Abstand von der Schneidradplatte 2 entgegen der Abbaurichtung aufgrund der schräg gestellten Winkelwechseltöpfe 11 der Zentrumsschneidrollenanordnungen 5, 6 und benachbarter Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Übergangsschneidrollenanordnungen 7 verhältnismäßig viel Raum zum konstruktiv relativ einfachen Anordnen der Rückzugzylinder 15 und insbesondere der Zylinderaufhängestangen 13 im Zentrumsbereich 4 vorhanden ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4408992 C1 [0003]

Claims

Schneidrollenanordnung für ein Schneidrad (1) einer Tunnelvortriebsmaschine mit einem Wechseltopf (11, 16), mit einem Lagerblock (24), der entlang einer Verschiebeachse (20) verschiebbar in dem Wechseltopf (11, 16) gelagert ist, und mit einer Schneidrolleneinheit (23), die wenigstens eine drehbar in dem Lagerblock (24) gelagerte und entlang einer Wirkachse (29) wirkende Schneidrolle (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkachse (29) gegenüber der Verschiebeachse (20) abgewinkelt ist.
Schneidrollenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechseltopf (11) parallel zu der Verschiebeachse (20) ausgerichtete Parallelwände (21) und an einem vorderseitigen Ende eine gegenüber der Verschiebeachse (20) abgewinkelte, parallel zu der Wirkachse (29) ausgerichtete Winkelwand (22) aufweist.
Schneidrollenanordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechseltopf (11) einen im Wesentlichen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweist.
Schneidrollenanordnung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidrolleneinheit (23) einen Lagerblock (24) aufweist, an dem die oder jede Schneidrolle (8) drehbar angebracht ist und der parallel zu der Verschiebeachse (20) ausgerichtete Parallelwände (25) sowie eine gegenüber der Verschiebeachse (20) abgewinkelte, parallel zu der Wirkachse (29) ausgerichtete Winkelwand (27) aufweist.
Schneidrollenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Winkelwand (27) des Lagerblockes (24) gegenüber liegende Schneidrollenaußenkante (30) fluchtend mit der der Winkelwand (27) des Lagerblockes (24) gegenüber liegende Parallelwand (25) des Lagerblockes (24) ausgerichtet ist.
Schneidrollenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verschiebeeinheit (15) vorhanden ist, mit der die Schneidrolleneinheit (23) entlang der Verschiebeachse (20) zwischen einer vorgeschobenen Arbeitsstellung und eine rückgezogenen Wartungsstellung verschiebbar ist.
Schneidrollenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verschiebeeinheit (18) vorhanden ist, mit der in einer rückgezogenen Wartungsstellung der Schneidrolleneinheit (23) der Wechseltopf (11) druckdicht absperrbar ist.
Schneidrad mit einer Anzahl von Schneidrollenanordnungen (5, 6, 7) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Schneidrollenanordnungen (5, 6, 7) im Zentrumsbereich (4) des Schneidrades (1) angeordnet sind.
Schneidrad nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebeachsen (20) von wenigstens zwei Wechseltöpfen (11) in Richtung einer Schneidradplatte (2) aufeinander zu laufend ausgerichtet sind.
Schneidrad nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidrollen (8) von in den Wechseltöpfen (11) mit in Richtung der Schneidradplatte (2) aufeinander zu laufenden Verschiebeachsen (20) angeordneten Schneidrolleneinheiten (23) eng benachbart angeordnet sind.