DE1098472B - Umlaufender Bohrkopf fuer Bohrmaschinen zum Streckenvortrieb u. dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen umlaufenden Bohrkopf für Bohrmaschinen zum Streckenvortrieb u. dgl., der mit radialen, im Abstand voreinander angeordneten, konzentrische Einschnitte herstellenden Schneidwerkzeugen und den Schneidwerkzeugen folgenden Kernbrechwalzen für die zwischen den Einschnitten stehengebliebenen Teile des Arbeitsstoßes versehen ist.

Es ist bekannt (USA-Patentschrift 2 550 202), Schneidwalzen in Form von vollen Körpern mit einer axialen Bohrung unter Einschaltung einer Lagerbuchse auf einer Achse drehbar zu lagern, die ihrerseits auf einem vom Bohrkopf nach vorn herausragenden Arm sitzt. Eine solche Lagerung¹ ist für Kernbrechwalzen wenig geeignet. Die vorspringenden Arme am Bohrkopf würden eine verhältnismäßig große radiale Entfernung zwischen den einzelnen Kernbrechwälzen ergeben, weil diese Arme wegen 'der starken Beanspruchung genügend kräftig ausgeführt werden müssen. Es könnte auch vorkommen, daß diese Arme gegen stehengebliebene Kohle usw. aufstoßen, bevor diese Teile weggekrochen sind. Schließlich ist eine Gleitlagerung ungünstig, weil sich durch Eindringen von Staub eine schnelle Abnutzung ergibt.

Ferner ist es bekannt (USA-Patentschrift 2 670190), umlaufende Schneidwerkzeuge in Form einfacher Scherben auf einer gemeinsamen Nabe vorzusehen, die an beiden Enden auf Rollenlagern läuft. Bei dieser Bauart ist die Nabe hoch beansprucht und muß daher besonders stark ausgeführt sein.

Gemäß der Erfindung sind die Kernbrechwalzen als Hohlwalzen ausgeführt und bestehen aus einer Nabe und daran anschließend aus wenigstens zwei hohlen Ausweitungen mit konischem Querschnitt, in deren Innenraum die Lager zur an sich bekannten Lagerung der Walzen auf festen Achsen untergebracht sind.

Diese Bauart bietet erhebliche Vorteile. Dadurch, daß die Lager im Innenraum der Hohlwalzen liegen, können sehr leicht seitliche Abdichtungen vorgesehen werden, ohne daß sich die axiale Baulänge vergrößert. Ferner können genügend große Lager, vorzugsweise Wälzlager, eingebaut werden. Schließlich ist noch wesentlich, daß wenigstens zwei Kernbrechwalzen zu einem gemeinsamen Walzenkörper vereinigt sind. Diese Doppelwalze hat für die Beanspruchung insofern eine gute Lagerung, weil die beiden Lager unmittelbar an der Stelle sitzen, wo die beim Arbeiten; auftretenden Kräfte wirken. Zwischen den Lagern ist auch ein genügender Abstand als Hebelarm vorhanden, so daß eine auf die eine Kernbrechwalze ausgeübte übermäßige Beanspruchung sich günstig verteilt.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung veranschaulicht sind. Es zeigt

Umlaufender Bohrkopf für Bohrmaschinen zum Streckenvortrieb u. dgl.

Anmelder:

Goodman Manufacturing Company,
Chicago, 111. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. W. Meissner, Berlin-Grunewald, und Dipl.-Ing. H. Tischer, München 2, Tal 71,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 8. Dezember 1954

James S. Robbins, St.Paul, Minn. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Bohrkopfes, wobei einzelne Teile weggebrochen sind;

Fig. 2 einen Schnitt senkrecht zur Richtung der Pfeile 2-2 der· Fig. 1 in größerem Maßstab;

Fig. 3 einen entsprechenden Schnitt, teilweise in Ansicht, eines anderen Ausführungsbeispiels;

Fig. 4 die Seitenansicht einer Kernbrechwalze mit glatter Brechkante;

Fig. 5 die Seitenansicht einer Kernbrechwalze mit gezahnter Brechkante.

Der in Fig. 1 dargestellte Bohrkopf hat eine Anzahl Schneidwerkzeuge 11 und Kernbrechwalzen 12, die auf der Vorderseite des Kopfes angebracht sind. Der Bohrkopf besteht aus einer kreisförmigen Innenscheibe 13 und einem Außenring 14, die beide gegenläufig gedreht werden, so' daß das auf den Maschinenrahmen 15 ausgeübte Drehmoment ausgeglichen wird¹.

Die Innenscheibe 13 und der Außenring 14 werden durch Zahnritzel 16,16 angetrieben, die am Maschinenrahmen 15 gelagert und auf ein Paar durch einen Motor angetriebene Wellen 17,17 aufgekeilt sind.

Das Vorderende des Maschinenrahmens 15 ruht auf einem Gleitschuh 21, der in senkrechter Richtung durch ein Paar hydraulische Druckzylinder 22,22 einstellbar ist. Der auf den Gleitschuh ausgeübte Druck wird auf den Maschinenrahmen 15 durch ein Paar ausziehbare Führungen 23, 23 übertragen.

Ein dritter, waagerecht liegender hydraulischer Zylinder 24 im Gleitschuh 21 dient dazu, die Maschine von der Arbeitfläche bei Bedarf abzudrücken.

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Jedes Schneidwerkzeug 11 besteht aus einer Grund- '-platte 11 α mit aufrechtstehenden, nach vorn vorragenden Schneiden 11 b, die auf der Grundplatte befestigt sind.

Die Kernbrechwalzen 12 werden durch eine Hohlwalze 28 gebildet, die auf einer festen Achse 29 mittels Wälzlager in Form von Kegelrollenlagern 30 gelagert ist. Jede Walze 28 besteht aus einer hohlen Nabe 33 mit einer Ausweitung 32, 32 α konischen Querschnitts an beiden Enden. Die Umfangslinie der Ausweitungen bildet je eine Brechkante 34, 34a.

Die Walze 28 hat an ihrem Ende je eine Bohrung, in der die Lager 30 und 31 aufgenommen werden. Zwei Anschläge 37 und 37 β dienen zur Festlegung der Lager 30 im wesentlichen in der Umlauf ebene der ig Brechkanten 34 und 34 a. Ein Flansch 38 auf der Achse 29 legt sich gegen den Innenring des Lagers 30 und dient zur Festlegung der Achse in der Walze 28. Am anderen Ende der Achse ist ein Abstandsring 39 aufgekeilt, der sich gegen den Innenring des Lagers 31 legt und in seiner Stellung durch eine geschlitzte Mutter 42 gehalten wird, die auf die Achse aufgeschraubt ist. Durch den Schlitz in der Mutter 42 geht eine Kopfschraube 43 hindurch, wodurch diese auf der Achse verklemmt wird und die richtige Lage der Achse und der Lager in der Ausweitung 32 gesichert wird.

Nach außen werden die Lager 30 und 31 durch Halteringe 46 und 47 abgeschlossen. In diese Halteringe 46 und 47 sind öldiohtungen von üblicher Form eingepaßt, die sich gegen den Flansch 38 bzw. den Abstandsring 39 anlegen. Die Halteringe sind in die Bohrungen an den Enden der Hohlwalzen 28 eingeschraubt und werden-durch Madenschrauben 52, 52 a gesichert. In Nuten 53 und 54 der Halteringe 46 und 47 eingesetzte Dichtungsringe legen sich gegen die Achse 29, um die Lager gegen das Eindringen von Staub und Schmutz zu schützen.

Die Enden der Achse 29 sind auf dem Bohrkopf durch Halter 56, 56 a gelagert. In diesen Haltern ist die Achse 29 durch Paßstifte 57, 57 α befestigt. Die Halter 56, 56 α sind ihrerseits mit dem Bohrkopf verschraubt. In die Halter 56 und 56 α sind Fettbüchsen 59, 59 α eingeschraubt, die durch die Rückwand 62 des Bohrkopfes hindurchragen. Die Fettbüchsen 59 und 59 a stehen mit radialen Bohrungen 66 und 66 a in den Enden der Achse 29 in Verbindung, die wieder mit Längsbohrungen 67 verbunden sind. Diese Längsbohrungen 67, 67 a sind an den Außenenden durch Schraubstopfen verschlossen, während die inneren Enden mit radialen Bohrungen 69,69 α verbunden sind, die zu ringförmigen Fetträumen 71 und 71 a auf den Innenseiten der Lager 30 führen.

Die Schneidwerkzeuge 11 liegen radial nebeneinander, so daß konzentrische Einschnitte 72 in der Arbeitsfläche erzeugt werden. Die Kernbrechwalzen 12 sind so angeordnet, daß sie den Schneidwerkzeugen 11 nachfolgen. Die Brechkanten 34 und 34 α wirken also" auf den Arbeitsstoß zwischen nebeneinanderliegenden Einschnitten ein, die durch die vorlaufenden Schneidwerkzeugeil erzeugt worden sind, und brechen die zwischen den Einschnitten stehengebliebenen Kerne weg.

Da die Kernbrechwalzen in erster Linie dazu dienen, sich auf dem Arbeitsstoß in konzentrischen We- 6g gen abzuwälzen, wird der Durchmesser der inneren Brechkante 34a jeder Walze 28' vorzugsweise etwas kleiner ausgeführt als der Durchmesser der äußeren Brechkante 34, so daß der Lauf der beiden Brechkanten gegenüber dem Arbeitsstoß ungefähr eine Abwälzbewegung darstellt. Jede Kernbrechwalze liegt so in ihren Haltern 56, 56 a, daß die Achse der Kernbrechwalze einen kleinen Winkel mit dem Arbeitsstoß bildet. Bei dieser Anordnung rotieren beide Brechkanten 34 und 34 α im wesentlichen mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit in derselben zur Achse des Bohrkopfes senkrechten Ebene, wenn die Brechkanten jeder Kernbrechwalze mit der Fläche eines Kegels zusammenfallen, dessen Spitze auf der Drehachse des Bohrkopfes liegt.

BeIi vielen Arbeitsbedingungen kann jedoch eine verbesserte Brechwirkung beim Wegbrechen der Kerne erhalten werden, wenn in dem Verhältnis der Durchmesser der Brechkanten und in der Neigung der Achsen eine kleine Änderung vorgenommen wird, so daß kein richtiges gleichzeitiges Abwälzen der beiden Brechkanten; vorliegt. Wenn die Durchmesser der Brechkanten 34 und 34a nicht genau mit der Fläche eines Kegels zusammenfallen, dessen Spitze auf der Drehachse des Bohrkopfes liegt, so hat in einem bestimmten Augenblick nur noch eine der beiden Brechkanten einen richtigen Abwälzkontakt, während die andere Brechkante durch den Bohrkopf mit einer etwas verschiedenen Umfangsgeschwindigkeit, also gegenüber dem Arbeitsstoß teilweise schleifend, angetrieben wird, und zwar entweder schneller oder langsamer als die erste Brechkante, was davon abhängt, welche Brechkante zu einem bestimmten Zeitpunkt den größten Reibungswiderstand am Arbeitsstoß vorfindet.

In der Praxis wechselt diese kleine Differenz in den Umfangsgeschwindigkeiten der beiden Brechkanten von der einen Brechkante zur anderen, weil der größere relative Reibungswiderstand auch von einer Brechkante zur anderen wechselt, wenn die Flächen der entsprechenden von den Brechkanten angegriffenen Kerne durch das Wegbrechen die Brechkanten freigeben. Es kann also die eine oder die andere Brechkante jeweils hinter der anderen Brechkante zu einem bestimmten Zeitpunkt zurückbleiben oder vorlaufen, so daß eine besonders wirksame, abwechselnd schneidende und spaltende Einwirkung auf die Kerne zwischen den Einschnitten erzeugt wird.

In allen Fällen ergibt jedoch der Druck der scharfen Brechkanten gegen den Arbeitsstoß in den konzentrischen Laufwegen zwischen nebeneinanderliegenden Einschnitten stark lokalisierte Beanspruchungen bzw. Druckkräfte in den Kernen von so ausreichender Größe, daß die Kerne fortschreitend in Ebenen brechen, die sich auf jeder Seite der Brechkante nach vorn und außen erstrecken, wie durch die Brechlinie in Fig. 2 angedeutet ist.

Die mit diesen Walzen beim Bohren in Schiefergestein erzeugten Brechebenen ähneln denen, die bei Beton entstehen» der unter einer lokalisierten Druckbelastung bricht, wobei der Bruch aus Abscherungen besteht, die unter einem Winkel von etwa 45° zur Druckrichtung liegen.

Es ist ferner zu bemerken, daß die Anordnung und Brechwirkung der beschriebenen Kernbrechwalizen völlig von denen verschieden ist, die gewöhnlich bei anderen Streckenbohrmaschinen benutzt werden, wobei die Kernbrechwalzen so angeordnet sind, daß sie in den Einschnitten folgen, die vorher durch die Schneidwerkzeuge erzeugt worden sind.

In diesen Fällen dienen die Walzen nämlich nur als Brechkeile, die die Kerne seitlich vom Einschnitt wegbrechen. Bei den Kernbrechwalzen gemäß der Erfindung wirken die Brechkanten der Walze auf die Fläche zwischen den riebeneinanderliegenden Ein-

schnitten ein und brechen die Kerne in Richtung auf diese Einschnitte hin weg.

Fig. 3 zeigt eine abgeänderte Form der Kernbrechwalze. Diese Walze 73 entspricht der Kernbrechwalze 12 nach Fig. 2 mit der Ausnahme, daß der Walzenkörper verlängert ist, so daß statt der zwei Brechkanten 34 und 34 a drei Brechkanten 74, 74a und 74 δ vorgesehen sind. In diesem Falle wird vorzugsweise ein mittleres Wälzlager angeordnet, das zur mittleren Brechkante 74a radial ausgerichtet liegt und zusätzlich fluchtend zu den Lagern 76 und 77 der Brechkanten 74 und 74 b an den Walzenenden angeordnet ist.

Bei der in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführung der Kernbrechwalzen haben die Brechkanten eine *5 glatte Kreisform, wie aus Fig. 4 hervorgeht, und ihr Querschnitt ist dabei auf den ganzen Umfang V-förmig, wie Fig. 2 und 3 zeigen. Fig. 5 zeigt eine abgeänderte Form der Brechkante mit einer Reihe von Zähnen oder Zacken 78 am Umfang. Diese Ausführung hat beim Bohren in bestimmten Mineralien Vorteile.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Umlaufender Bohrkopf für Bohrmaschinen zum Streckenvortrieb u. dgl, der mit radialen, im Abstand voreinander angeordneten, konzentrische Einschnitte herstellenden Schneidwerkzeugen und den Schneidwerkzeugen folgenden Kernbrechwalzen für die zwischen den Einschnitten stehengebliebenen Teile des Arbeitsstoßes versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Brech-Hohlwalzen (12, 73) aus einer Nabe (33) und daran anschließend aus wenigstens zwei hohlen Ausweitungen (32, 32 a) mit doppelkonischem Querschnitt bestehen, in deren Innenraum die Lager (30) zur an sich bekannten Lagerung der Walzen auf festen Achsen (29) untergebracht sind.

2. Bohrkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangskreise der auf dem Bohrkopf (13, 14) radial aufeinanderfolgenden Brechkanten (34, 34 a; 74, 74 a, 74 b) der Brech-Hohlwalze (12, 73) auf oder annähernd auf einer angenommenen Kegelmantelfläche liegen, deren Kegelspitze in oder annähernd im Mittelpunkt der Bohrkopfachse liegt und von der die an der Ortsbrust anliegende Kegelmantellinie gleichzeitig einen Radius oder annähernd einen Radius des Bohrkopfes bildet, derart, daß ein gleichzeitiges oder nur in geringem Umfange davon abweichendes Abwälzen aller Umfangskreise der B rechkanten erzielbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 550202, 2670190.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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