DE1275976B

DE1275976B - Streckenvortriebsmaschine fuer Tunnel und Strecken im Bergbau mit Bohrwerkzeugen

Info

Publication number: DE1275976B
Application number: DESCH39840A
Authority: DE
Inventors: Georg Schoenfeld
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-11-18
Filing date: 1966-11-18
Publication date: 1968-08-29
Also published as: US3511539A; US3493165A

Description

Streckenvortriebsmaschine für Tunnel und Strecken im Bergbau mit Bohrwerkzeugen Die Erfindung richtet sich auf eine Streckenvortriebsmaschine für Tunnel und Strecken im Bergbau mit Bohrwerkzeugen, die vor der Ortsbrust eine Umlaufbewegung zur Gewinnung des Bohrgutes ausführen und im Bohrkopf mit einem Trichter mit Schöpfstegen verbunden sind, bei welcher die Bohrwerkzeuge sternförmig angeordnet sind und die Schöpfstege als Förderschaufeln ausgebildet sind, indem sie bis dicht an der Ortsbrust in Lücken zwischen den Bohrwerkzeugen angeordnet sind und in den Trichter hinein bogenförmig verlaufen, dessen vorderer Trichterkopfdurchmesser gleich dem Streckendurchmesser ist, nach Patentanmeldung Sch 38324 VI a/5 b (deutscheAuslegeschrift 1263 653).
Gemäß dieser nicht vorveröffentlichten Hauptpatentanmeldung werden die nach dem Stand der Technik verwendeten Förderschnecken durch die erwähnten Förderschaufeln ersetzt, so daß die bekannte Förderschnecke entfällt. Da nun die erwähnten Schöpfstege schon früher immer vorhanden gewesen sind, weist die Maschine nach der Hauptpatentanmeldung ein wesentlich geringeres Gewicht auf als vergleichbare Maschinen nach dem Stand der Technik. Es wird also auch durch die vorliegende Erfindung gegenüber dem vorbekannten Stand der Technik die Eigenlast der Maschine bei mindestens gleichbleibender Leistung wesentlich verringert, und die Maschine wird vereinfacht.
Bei der erwähnten Maschine nach der Hauptpatentanmeldung sind nun die erwähnten Förderschaufeln in Längsrichtung der Innenwandung des Trichters stegartig angeordnet. Weil der Trichter aber sämtliche Bohrwerkzeuge trägt und andererseits unter der Wirkung der Vorschubeinrichtung steht, ist er erheblichen Beanspruchungen ausgesetzt.
Durch die Zeitschrift »Glückauf«, 1963, Heft 24, S. 1338, ist eine Streckenvortriebsmaschine mit sogenannten Disken-Rollenbohrern bekannt, die innerhalb einer Planscheibe angeordnet sind. Sie haben ein symmetrisches, doppelseitiges Keilprofil. Die Lager dieser Rollenbohrer befinden sich an der Stirnfläche des Bohrkopfes, die ganzflächig ist und keinen Raum zur Aufnahme von Förderschaufeln aufweist. Die bekannten keilartigen Rollenbohrer werden gegen eine Planortsbrust gedrückt. Ein einseitiges, nach innen gerichtetes Absplittern des Bohrgutes von der Ortsbrust ist daher mit den Mitteln der bekannten Streckenvortriebsmaschine nicht zu erreichen.
Durch die französische Patentschrift 1212 888 ist weiter ein kegelförmiger Bohrkopf bekannt. Die konische Oberfläche besteht aus drei Teilen, und es fehlen die offenen Sektoren für die Unterbringung der Schaufeln. Die drei Druckscheibensätze dieses bekannten Bohrkopfes sind aber nicht geeignet, stufenartige Bruchränder auf der Ortsbrust zu erzeugen; denn die an der Ortsbrust anliegenden Scheibensätze greifen den Ortsbrusttrichter nur glatt, also nicht stufenförmig an. Dabei können sie nur Bohrstaub gewinnen. Dies ändert sich auch dann nicht, wenn man an Stelle der Scheiben kegelartige Rollenbohrer verwenden würde. Die Kegelscheiben würden nämlich zu dritt dicht nebeneinandersitzen und, da sich zwischen ihnen Bohrstaub ansammeln wird, ist ein Schleifen der einzelnen Rollenbohrer auf der Ortsbrust zu befürchten, was die Bildung von Bohrstaub begünstigt. Als Bohrgut ist aber Bohrstaub nicht erwünscht, sondern man will Bohrsplitter und Bruchgut.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Maschine nach der Hauptpatentanmeldung so zu verbessern, daß die erwähnte Beanspruchung leichter aufgenommen werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung besteht darin, daß der Trichter mit sternförmig angeordneten Tragrippen ausgerüstet ist, die zwischen sich Sektoren zur Unterbringung der Förderschaufeln offenlassen. Die erfindungsgemäßen Tragrippen tragen hierdurch einerseits die Bohrwerkzeuge und versteifen andererseits den Trichter, ohne daß dessen Gewicht dadurch wesentlich erhöht wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß auf den Tragrippen an sich bekannte keilförmige Rollenbohrer in bekannter Weise kegelartig angeordnet, gelagert und an aufeinanderfolgenden Tragrippen um den halben Abstand ihrer Kreisbahnen gegeneinander versetzt sind. Hierdurch ergibt sich eine außerordentlich widerstandsfähige Lagerung der keilförmigen Rollenbohrer, die einzeln so gelagert und versetzt sind, daß ihre Arbeitsleisten stufenförmig übereinanderliegen.
Durch diese Tragrippenanordnung innerhalb des Trichters werden im Zusammenwirken mit den Förderschaufeln Schaufeltaschen gebildet, die bis zum Trichterhals auslaufen. Diese Schaufeltaschen nehmen sowohl feines als auch grobstückiges Bohrgut auf, ohne daß die Gefahr besteht, daß sie beim Anheben infolge der Drehung des Trichters vorzeitig herausfallen. Vielmehr wird bei den Schaufeltaschen alles Bohrgut auf das Transportband abgeladen, das bis in den Bereich der Schaufeltaschen vorgeschoben ist. Durch den Wegfall des Gegentrichters nach der erwähnten Hauptpatentanmeldung wird eine weitere Gewichtsersparnis erzielt.
Einige Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele unter Hinweis auf die Zeichnung. In dieser zeigt F i g. 1 das Aufbrechen einer trichter- bzw. einer kegelstumpfförmigen Ortsbrust schematisch, F i g. 2 das Aufbrechen einer planen Ortsbrust schematisch, F i g. 3 die Lagerung der Rollenmeißel innerhalb offener Rahmen, F i g. 4 eine andere Ausführungsform der Lagerung nach F i g. 3, F i g. 5 einen Bohrkopf der Streckenvortriebsmaschine im Längsschnitt schematisch und F i g. 6 eine halbe Ansicht des Bohrkopfes nach F i g. 5 und rechts einen Schnitt in Richtung XX der F i g. 5.
Die schematische Darstellung nach F i g. 1 zeigt in vollen Linien die Anordnung der Rollenmeißel 1 und diese im Angriff auf die trichterförmige Ortsbrust 2 und in gestrichelten Linien eine kegelstumpfförmige Ortsbrust, an der die Rollenmeißel entsprechend im Angriff sind. Die Rollenmeißel haben eine scharfkantige Schneidkante 3, die eine ebene Stirnfläche 4 begrenzt. Von der Schneidkante 3 geht eine Kegelmantel- oder Keilfläche 5 aus. Die Rollenmeißel haben somit einen keilförmigen Querschnitt. Sie sind so angeordnet, daß die Kegelmantelfläche 5 gegen die Mitte der Ortsbrust 2 gerichtet ist, das Vorbohrloch mit 6 bezeichnet ist. Der Vorbohrer 7 ist in der F i g. 5 dargestellt.
Jeder Rollenmeißel 1 hat eine zentrale Bohrung 8 für seine Lagerung, die in den F i g. 3 und 4 in zwei Ausführungsformen dargestellt ist.
Die F i g. 1 veranschaulicht die stufenförmige Erzeugung einer Trichter-Ortsbrust. Die einzelnen Stufen sind mit 9 bezeichnet. Ihre freien, nach innen gerichteten Bruchränder sind mit 10 bezeichnet. Jeder Rollenmeißel rollt auf einer Kreisbahn 11 ab, die zugleich seine Schneidbahn ist. Diese Schneidbahnen sind zueinander konzentrisch und durch die Brustfläche 12 jeder Stufe 9 begrenzt, die beim Eindringen der Schneidkante 3 in die Ortsbrust 2 erzeugt wird. Damit sich die Rollenmeißel freischneiden, sind sie zu der Brustfläche 12 etwas geneigt. Der Freischnittwinkel ist mit a bezeichnet.
Der in Richtung des Vortriebs 13 erzeugte Anpreßdruck 14 erzeugt nach dem Parallelogramm der Kräfte (F i g. 3) in Querrichtung eine Druckkomponente 15, die eine Keilwirkung auf den Stufenvorsprung der Ortsbrust 2 ausübt und das Gefüge abspaltet. Der erste Bruchrand wird durch den Vorbohrer 7 geschaffen. Die nächsten Bruchränder werden durch die Rollenmeißell erzeugt. Die jeweils auftretenden Querkräfte 15 spalten bei einer gewissen Eindringtiefe der Rollenmeißel das Gefüge der Ortsbrust bei einem kontinuierlichen Vortrieb in Richtung des Pfeils 13 ziemlich stetig ab. Bei dem weiter voranschreitenden Vortrieb werden immer wieder neue Bruchränder geschaffen.
Die F i g. 3 stellt zugleich die Bildung der Stufen an einem Kegelstumpfmantel der Ortsbrust dar, wenn man annimmt, daß der zur Hälfte schraffiert gezeichnete untere Rollenmeißel l oder ein nächstfolgender Rollenmeißel gegen den Streckenstoß ansteht. Die als voller Kegelstumpf erzeugte Ortsbrust ist in den F i g. 1 und 5 gestrichelt dargestellt. Die Stufenerzeugung kann unter einem beliebigen Neigungswinkel an einem Trichtermantel oder, einem Kegelstumpfmantel erfolgen.
In F i g. 2 ist schematisch dargestellt, daß die Rollenmeißel 1 auch an einer planen Ortsbrust 2 angreifen können. Die Neigung der Ortsbrust ist in diesem Fall 0°.
Die Anordnung der Rollenmeißel 1 ist derart, daß in der gleichen radialen Ebene jeweils zwischen zwei Rollenmeißeln eine freie Schneidbahn 11 liegt, was dadurch erreicht wird, daß die Rollenmeißel entsprechend ihrer Aufeinanderfolge gegeneinander versetzt sind. Die jeweils freie Stufe wird durch die auftretende Keilwirkung abgespalten. Der Abstand der in einer radialen Richtung übereinander angeordneten Rollenmeißel entspricht somit mindestens der Breite zweier Stufen. Die Breite einer Stufe ist mit a bezeichnet. Wenn somit der Abstand der von zwei übereinander angeordneten Rollenmeißeln erzeugten Kreisbahnen gleich zwei a ist, so sind die nachfolgenden Rollenmeißel um den halben Abstand, also um a, zu den voraufgehenden Rollenmeißeln versetzt.
In den F i g. 3 und 4 sind Beispiele der Lagerung der Rollenmeißel dargestellt.
Gemäß der Ausführungsform nach F i g. 3 bestehen die Lagergehäuse der Rollenmeißel aus offenen Rahmen 16, die einen U-förmigen Querschnitt aufweisen. Zwischen den Schenkeln dieses Rahmens ist jeweils der zugehörige Rollenmeißel auf einem in dem Rahmen festen Bolzen 17 frei drehbar gelagert. Die Rahmen 16 sind auf Tragplatten 18 fest aufgeschraubt. Diese Rahmen sind auswechselbar. Die Tragplatten 18 entsprechen denen der F i g. 5.
Die Lagerung nach F i g. 4 unterscheidet sich von derjenigen nach F i g. 3 nur dadurch, daß an Stelle der Rahmen 16 Konsolen 16 a verwendet werden und daß die Rollenmeißel 1 fliegend gelagert sind. Der Bolzen 17a ist mit dem Rollenmeißel 1 fest verbunden und in dem Lagergehäuse drehbar gelagert.
In den F i g. 5 und 6 ist der Bohrkopf einer Streckenvortriebsmaschine dargestellt. Man ersieht aus den Figuren die Gesamtanordnung der Rollenmeißel 1 und ihre Versetzung für die Erzeugung einer trichterförmigen Ortsbrust. Die ebenfalls mögliehe Erzeugung einer kegelstumpfförmigen Ortsbrust ist mit gestrichelten Linien angedeutet. Die Anordnung und Versetzung der Bohrmeißel ist eine entsprechende. Der Bohrkopf als Ganzes ist mit 19 bezeichnet. Er ist wie üblich drehangetrieben. Die Tragplatten 18 decken Tragrippenpaare 20 ab, die mit dem Mantel des Trichters 21 fest verbunden sind und Tragarme bilden und bis gegen einen zentralen Zylinder 22 führen, mit dem sie fest verbunden sind. Die Tragrippenpaare sind sternförmig angeordnet. In dem Ausführungsbeispiel sind vier solcher Tragarme vorhanden, die sich unter rechten Winkeln kreuzen. Die Anzahl dieser Arme richtet sich nach der Größe der Streckenvortriebsmaschine. Es stehen sich paarweise jeweils zwei Tragrippen 20 gegenüber. Die Tragplatte 18 jedes Tragrippenpaares trägt die Lagergehäuse 16, 16a für die Rollenmeißel. Der Trichter 21 trägt somit den eigentlichen Bohrkopf 19 mit den Rollenmeißeln 1.
Der Trichter 21 ist in den Trichterhals 23 stramm eingesetzt und mit ihm fest verschraubt. Die untere Begrenzungslinie der Tragrippen liegt in der Höhe des Trichterhalses. In dem freien Raum zwischen zwei sternförmig zueinander angeordneten Tragrippenpaaren 20 ist jeweils eine Schaufel 24 angeordnet, die von der einen Rippe 20 zur Wandung des Trichters 21 führt und mit dieser eine Schaufeltasche 25 bildet. Im Bereich dieser Schaufeltaschen befindet sich ein Transportband 26, das um eine vordere Umlenkrolle 27 läuft und mit dieser zusammen eine in den Trichterhals 23 einführbare Transportvorrichtung bildet. Das Transportband nimmt das von den Schaufeltaschen 25 aufgenommene Bohrgut, das bei Drehung des Bohrkopfes angehoben wird und auf das Transportband abgeworfen wird, auf und fördert es nach hinten ab, wie dies durch den Pfeil 28 angedeutet ist. Beiderseits der Tragrippenpaare 20 können zum Schneiden an der Peripherie Stoßrollenmeißel 29 am Bohrkopf gelagert sein, die zur Schaffung eines möglichst glatten Stoßes dienen.
Der nicht dargestellte Drehantrieb des Bohrkopfes ist durch den Pfeil 30 angedeutet. Er befindet sich innerhalb der Streckenvortriebsmaschine, deren Vortrieb durch ein an sich bekanntes Stempelwerk in Verbindung mit hydraulisch beaufschlagten Streckenstempel und hydraulisch arbeitenden Vorschubzylindern erfolgen kann, deren Vorschubkraft über den Trichter 21 mit seinen Tragrippen 20 und den Abdeckplatten 18 die Anpreßkraft auf die Rollenmeißel gibt. Dazu enthält das Stempelwerk Hydromotoren zum stetigen Drehen des Bohrkopfes 19. Der hohle Trichterhals 23 ist besonders dazu geeignet, das Transportband zum Wegschaffen des Bohrgutes aufzunehmen.

Claims

Patentansprüche: 1. Streckenvortriebsmaschine für Tunnel und Strecken im Bergbau mit Bohrwerkzeugen, die vor der Ortsbrust eine Umlaufbewegung zur Gewinnung des Bohrgutes ausführen und im Bohrkopf mit einem Trichter mit Schöpfstegen verbunden sind, bei welcher die Bohrwerkzeuge sternförmig angeordnet sind und die Schöpfstege als Förderschaufeln ausgebildet sind, indem sie bis dicht an der Ortsbrust in Lücken zwischen den Bohrwerkzeugen angeordnet sind und in den Trichter hinein bogenförmig verlaufen, dessen vorderer Trichterkopfdurchmesser gleich dem Streckendurchmesser ist, nach Patentanmeldung Sch 38324 VI a / 5 b (deutsche Auslegesehrift 1263653), dadurch gekennzeichnet, daß der Trichter (21) mit sternförmig angeordneten Tragrippen (20) ausgerüstet ist, die zwischen sich Sektoren zur Unterbringung der Förderschaufeln (24) offenlassen.
2. Streckenvortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Tragrippen (20) an sich bekannte keilförmige Rollenmeißel (1) in bekannter Weise kegelartig angeordnet, gelagert und an aufeinanderfolgenden Tragrippen (20) um den halben Abstand ihrer Kreisbahnen (11) gegeneinander versetzt sind.
3. Streckenvortriebsmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderschaufeln (24) mit den Tragrippen (20) und der Trichterwandung (21) als Schaufeltaschen (25) bis zum Trichterhals (23) auslaufen.
4. Streckenvortriebsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Trichterhals (23) ein Transportband (26) trägt, das bis in den Bereich der Schaufeltaschen (25) vorgeschoben ist.
5. Streckenvortriebsmaschine nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragrippen (20) paarweise angeordnet sind und an Tragplatten (18) die Lagergehäuse (16,16 a) für die Rollenbohrer (1) tragen.
6. Streckenvortriebsmaschine nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenbohrer (1) einen im wesentlichen einseitigen keilförmigen Querschnitt aufweisen, dessen Schneidkante(3) von einer ebenen Stirnfläche (4) und einer Kegelmantel-Keilfläche (5) begrenzt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1212 888; Zeitschrift »Glückauf«, 1963, Heft 24, S. 1338.