DE1907611C2 - Arbeitsorgan für eine Streckenvortriebsmaschine - Google Patents

Description

45 auch in vertikaler Ebene äußerst kompliziert, wobei

es außerdem nachteilig ist, daß die Endkeilrollen unter sehr schwierigen Bedingungen am Abbauumfang arbeiten, da es hier keine entblößte Fläche gibt,

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein nach deren Seite man das Gestein abtragen könnte. Arbeitsorgan für eine Streckenvortriebmaschine mit 50 Es ist bei einer Streckenvortriebsmaschine mit oszumindest einem Werkzeugträger, der mehrere ge- zilliercnden drehbaren Werkzeugträgern bekannt, steinszertrümmernde, stufenweise angeordnete Werk- diese durch Verbindungsgestänge miteinander zu verzeuge aufnimmt, deren Schneidkanten sich von der binden, um ein synchrones Verschwenk η der Werk-Schwenkachse in verschieden großen Entfernungen zeugträger zu gewährleisten.

befinden, welche sich in Richtung zur Achse der zen- 55 Es ist auch ein Werkzeug für einen Drehkopf tralen Bohrwelle hin vergrößern, und der an dei auf einer im Dauerbetrieb arbeitenden Bohr- oder Abder Bohrwelle sitzenden Planscheibe über einen hy- baumaschine vorgeschlagen worden, das ohne Vordraulischen Zylinder angelenkt ist, der dem Werk- bohren eines Vorbohrloches wirksam ist und die zeugträger in einer durch die Achse der zentralen Werkzeugträger am auf der Bohrwelle sitzenden Bohrwelle gehenden Ebene eine hin- und hergehende 60 Drehkopf jeweils über einen hydraulischen Zylinder Schwenkbewegung um die Schwenkachse vermittelt, angelenkt sind, der dem Werkzeugträger in einer zum bergbaulichen Auffahren von horizontalen und durch die Achse der zentralen BohrwcHe gehenden einfallenden Strecken in weichem, mittelhartem und Ebene eine radiale hin- und hergehende Schwenkbeübermittclhariem Gestein. wegung erteilt, wobei am Ende eines jeden Werk-

Es sind bereits Streckenvortriebsmaschinen mit 65 zeugträgers im gleichen Abstand von der Schwenkeinem Arbcitsorgan bekannt, welches es ermöglicht, achse desselben je ein in Form eines Rädchens geGestein von genannter Härte bei Strcckenauffalirung Staketes Werkzeug angeordnet ist, wobei das mit ausreichend wirkungsvoll zu zertrümmern. seiner Drehungsebene senkrecht zur abzubauenden

Gesteinsfläche liegende, radförmige Werkzeug an der abzubauenden kreisbogenförmigen Gesteinsfläche entlanggeführt wird, derart, daß jedes im gleichen Abstand von der Schwenkachse auf einem eigenen Werkzeugträger mittels eines eigenen hydraulischer Zylinders schwenkbar angeordnete Werkzeug jeweils einen anderen Teilsektor des Gesteins bearbeitet.

Eine derartige Anordnung weist jedouh den Nachteil auf, daß die mit ihrer Drehungsebene senkrecht zur Abbaufläche angeordneten radförmigen Werkzeuge lediglich eine schabende Wirkung ausüben, da sie nicht mit ihrer Drehungsebene in das Gestein eindringen können, sondern das Gestein nur in feinen Spänen abzutragen vermögen, wobei die Anordnung sehr energieaufwendig ist. Es ist hierbei auch nachteilig, daß die einzelnen Werkzeuge unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt sind, da die an Umfang des abzubauenden Gesteinsstoßes liegenden Werkzeuge größere Gesteinsmengen abräumen müssen als die zentralen Werkzeuge, wobei auch für den Vortrieb große Stützkräfte erforderlich sind.

Es ist auch ein Verfahren und Einrichtung zum Auffahren einer Strecke oder eines Stollens bekannt (s. CH-PS 4 42 405), gemäß welchem zuvor unumgänglich ein Vorbohrloch hergestellt werden muß. Gemäß einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens werden zwei um eine im Bereich der zentralen Bohrwelle befindliche Schwenkachse vom zentralen Vorbohrloch aus im Viertelkreisbogen nach außen zum Umfang des Stollens verschwenkbare Schwenkhebel verwendet, an deren freien Enden als Werkzeuge jeweils zwei stufenweise versetzte Rollen angeordnet sind.

Eine derartige Gestaltung weist den gleichen Nachteil auf, daß die Herstellung eines Vorbohrloches unerläßlich notwendig ist, für das kosten- und arbeitszeitaufwendige Einrichtungen erforderlich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese genannten Nachteile zu beheben und ein Arbeitsorgan für die Streckenvortriebsmaschine zu schaffen, bei dem die die gesteinszertrümmernden Werkzeuge tragenden Werkzeugträger so ausgeführt und auf der Planscheibe so angeordnet sind, daß die Aufstellung eines Vorbohrers nicht mehr notwendig ist und daß die am Streckenumfang befindlichen Werkzeuge leichteren Arbeitsbedingungen und einer gleichmäßigen Beanspruchung ausgesetzt sind und ein Auswechseln eventuell abgenutzter Werkzeuge ohne wesentliche Betriebsunterbrechungen möglich sein soll. Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der kreissektoiähnliche Werkzeugträger mit seinem der Achse der zentralen Bohrwelle abgekehrten Ende an der am äußeren Ende einer sich radial zum Umfangsbereich der Planscheibe erstreckenden Konsole angeordneten Schwenkachse angelenkt ist.

Vorteilhafterweise sind die Werkzeugträger untereinander durch an sich bekannte Zugstangen verbunden, die an einem sich bei der Schwenkbewegung des Werkzeugträgers längs einer an der Planscheibe befestigten Führung verschiebenden Gleitstück angebracht sind und die ein synchrones Verschwenken der Werkzeugträger um einen gegebenen Winkel gegenüber der Schwenkachse ermöglichen.

Es ist günstig, wenn die Achsen der Werkzeuge unter verschiedenen Winkeln zur Schwenkachse so angeordnet sind, daß die Lotrechten zu den Achsen mit der zu ihrer Schwenkungskurve·, geführten Tangente einen optimalen Winkel von 4 bis 10° bilden. Die erfindungsgemäße Gestaltung bietet den Vorteil, daß durch die erfindungsgemäße Bewegungskinematik der Werkzeugträger und durch die erfindungsgemäße Anordnung der gesteinszerstörenden Werkzeuge für die Gesteinszertrümmerung optimalste Bedingungen geschaffen werden, weil es stets eine entblößte Fläche gibt, nach deren Seite das Gestein abgehauen wird, wobei es entbehrlich ist, ein Vorbohrloch anzulegen.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich erfindungsgemäß dadurch, daß ein weit geringerer Energierbedarf für die Gesteinszertrümmerung erforderlich ist und die Werkzeuge einem geringeren Verschleiß ausgesetzt

is sind und daß eine Vereinfachung der baulichen Gestaltung der Arbeitsorgane erzielbar ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt
F i g. 1 das erfindungsgemäße Arbeitsorgan einer Streckenvortriebmaschine (Seitenansicht) mit zwei mit in Form von keilrollenförmigen Rollenmeißeln gestalteten gesteinszertrümmernden Werkzeugen bestückten Werkzeugträgern,

F i g. 2 das Arbeitsorgan gemäß F i g. 1 in Vorderansicht,

Fig. 3 einen Schnitt nach der LinieHI-III gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Zertrümmerung des Ortes durch die erfindungsgemäßen Arbeitsorgane (im Querschnitt).

Wie aus F i g. 1 und 2 ersichtlich, ist auf der zentralen Welle 1 die Planscheibe 3 mit ihrer Nabe 2 starr befestigt, welche radial gerichtete Konsolen 4 mit kastenförmigem Querschnitt mit je einem gabelförmigen Halter S an den Enden aufweist, in dem eine Schwenkachse 6 zum Aufhängen des Werkzeugträgers 7 vorgesehen ist, der mit gesteinszertrümmernden Werkzeugen 8, vorzugsweise in Form von keilrollenförmigen Rollenmeißeln bestückt ist. Auf der Planscheibe 3 sind nahe ihrer Nabe 2 mittels Gelenken 9 hydraulische Zylinder 10 befestigt, die mittels der Gelenkell mit den Werkzeugträgern 7 verbunden sind und die diese Werkzeugträger 7 in einer durch die Achse der zentralen Bohrwelle 1 gehenden Ebene in eine hin- und hergehende Schwenkbewegung um die Schwenkachse 6 versetzen. Es ist möglich, anstatt der hydraulischen Zylinder 10 (nicht dargestellte) mechanische Vorrichtungen, insbesondere Schubkurbeltriebe, zu verwenden. Die hydraulischen Zylinder 10 sind so gestaltet, daß in bezug zum Arbeitshub ein beschleunigter Rückhub (vom Abbaustoß zur Wellenachse hin) erzielt wird.

Die Werkzeugträger 7 haben eine dem Kreissektor ähnliche Form, die durch Anordnung der gesteinszertrümmernden Werkzeuge 8 bedingt ist, welche auf diesen Werkzeugträgern 7 stufenweise angeordnet sind und deren Schneidkanten von der Schwenkachse 6 verschieden weit entfernt sind, wobei sich diese Entfernung zu der Achse der zentralen Bohrwelle 1 hin vergrößert.

Die Werkzeuge 8, die in Form von sich frei drehenden Rollen gestaltet sind, sind an den Enden der Achsen 12 (Fig. 3) befestigt, die in Wälzlagern 13 gelagert sind, weiche in abnehmbaren Buchsen 14 befestigt sind, welche in Bohrungen 15 der Werkzeugträger 7 untergebracht sind. Die Achsen 12 sind unter verschiedenen Winkeln zur Schwenkachse 6 so angeordnet, daß die Drehungsebene der Rollen 8 mit

der zu ihrer Schwenkungskurve 5 geführten Tangente I (Fig. 4) einen optimalen Winkel α = 4 bis 10° bilden.

Es sei betont, daß die Rollen durch Fräser, Schneidezähne und andere Werkzeuge ersetzt werden können, jedoch muß der genannte Bereich des Neigungswinkels beibehalten werden.

Bei einer so¹ .hen Anordnung der gesteinszertrümmernden Werkzeuge bereitet jede vordere Rolle 8 α bei der Arbeitsschwenkung der Werkzeugträger 7 eine Stufe P für die nächstfolgende Rolle 8 b vor. Die Stärke H der Stufen P bleibt für alle Rollen immer konstant, wodurch es möglich ist, daß sich die Streckenvortriebsmaschine zu dem Abbauort um die Größe der abzubauenden Stufen, d. h. auf H = H_v wo /Z₁ die Vorschubtiefe der Streckenvortriebsmaschine ist, vorwärts bewegt. Die Zertrümmerung des Abbaustoßes erfolgt bei gleichzeitiger Schwenkung der Werkzeugträger 7 und Drehung der Planscheibe 3; dabei entspricht die Schwenkung der Werkzeugträger der Vorschubbewegung der Werkzeuge 8, und die Drehung der Planscheibe 3 mit den Werkzeugträgern 7 entspricht der Schneidbewegung. Im Arbeitsprozeß legt jedes rollenförmige Werkzeuge in radialer Richtung verschieden lange Strekken zurück, damit die Menge der zerstörten Gesteinsmasse, die auf jede Rolle je Arbeitszyklus zukommt, weitgehendst ausgeglichen werden kann.

Um die in einer Schneidlinie arbeitenden Werkzeuge 8 auf allen Werkzeugträgern 7 gleichmäßig auszulasten, ist es notwendig, daß die Verschwenkung der Werkzeugträger um einen vorgegebenen Winkel ψ gegenüber den Schwenkachsen 6 synchron ist. Dies wird dadurch erreicht, daß die Werkzeugträger 7 untereinander mit Hilfe von Zugstangen 16 (Fig. 1) verbunden sind, die an den Werkzeugträgern 7 und am Gleitstück 17 angelenkt sind, welches sich bei Verschwenkung der Werkzeugträger in einer Führung 18, die auf der Planscheibe 3 starr befestigt ist, bewegt. Die Synchronisierung der Schwenkung der Werkzeugträger kann auch mit anderen technischen Mitteln erreicht werden, z. B. durch verzahntes Ineinandergreifen der Werkzeugträger 7 oder durch verschiedenartige Verteilung der Arbeitsflüssigkeit in den hydraulischen Zylindern.

ίο Das Verladen des abgebauten Gesteins erfolgt durch auf der Planscheibe 3 befestigte Schaufeln 19. Die vorliegende Erfindung gestattet es, das Auffahren von Strecken wirkungsvoll durchzuführen. Dies ist durch Versuche bestätigt worden. Bei den durchgeführten Versuchen legte die Streckenvortriebmaschine eine Strecke von 850 lfdm zurück. Bei einer Gesleinshärte bis zu 400 kg/cm² hatte die Streckenvortriebmaschine folgende betriebswirtschaftliche Kennzahlen:

Technische Leistung der Streckenvortriebsmaschine (nach der Zeitstudie) 5,05 cm/Min.

Erreichte Tagesauffahrleistung .... 20 lfdm/Tag

Keilrollenverbrauch 0,02 Std./lfdm

EnergiebedarfzumGesteinszerstören 2,42 kWh/m·'¹

Bei einer Gesteinshärte von 1160 kg/cm² hatte die Streckenvortriebsmaschine folgende betriebswirtschaftliche Kennzahlen:

Technische Leistung der Streckenvortriebsmaschine (nach der Zeitstudie) 2,6 cm/Min.

Erreichte Tagesauffahrleistung .... 6 lfdm/Tag

Keilrollenverbrauch 0,lSt./lfdm

EnergiebedarfzumGesteinszerstören 7,3 kWh/m³

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Üblicherweise weist das Arbeitsorgan derartiger Patentansprüche: Streckenvortriebsmaschinen mehrere sich frei dre hende Keilrollen auf, die auf einer Planscheibe ange-

1. Arbeitsorgan für eine Streckenvortriebs- ordnet sind, welche auf einer angetriebenen Welle bemaschine mit zumindest einem kreissektorähn- 5 festigt ist, wobei die Keilrollen in Arbeitsstellung zum liehen Werkzeugträger, der mehrere gesteinszer- Abbaustoß senkrecht gerichtet stehen, trümmemde, stufenweise angeordnete Werkzeuge Um eine gute Wirkungsweise derartiger bekannter aufnimmt, deren Schneidkanten sich von der Arbeitsorgane zu gewährleisten, ist es notwendig, Schwenkachse (6) in verschieden großen Entfer- einen hohen Anpreßdruck gegen den Stoß zu erzeunungen befinden, weiche sich in Richtung zur io gen; dabei ist der Energiebedarf zum Zertrümmern Achse der zentralen Bohrwelle(L) hin vergrößern, des Gesteins verhältnismäßig hoch, während die und der an der auf der Bohrwelle sitzenden Plan- Standhaftigkeit der das Gestein zertrümmernden RoI-scheibe über einen hydraulischen Zylinder ange- lenmciße! nicht immer ausreicht.

lenkt ist, der dein Werkzeugträger in einer durch Es wurden Versuche unternommen, die bekannten

die Achse der zentralen Bohrwelle gehenden Ebene 15 Arbeitsorgane an Streckenvortriebmaschinen dadurch einehin-undhergehendeSchwenkbewegungumdie zu verbessern, daß die Keilrollen unter einem spitzen Schwenkachse vermittelt, dadurch gekenn- Winkel zum Abbaustoß liegen und so angeordnet zeichnet, daß der Werkzeugträger (7) mit sind, daß sich im Gestein beim Betrieb Stufen ausseinem der Achse der zentralen Bohrwelle (1) ab- bilden und das Gestein dann in Richtung zur entgekehrten Ende an der am äußeren Ende einer 20 blößten Fläche hin abgebrochen wird, sich radial zum Umfangsbereich der Planscheibe Das bekannte Arbeitsorgan dieser Bauart (UdSSR-

(3) erstreckenden Konsole (4) angeordneten Urheberschein Nr. 168231) weist einen Vorbohrer Schwenkachse (6) angelenkt ist. und eine auf der sich drehenden Welle befestigte

2. Arbeitsorgan für eine Streckenvortriebs- Planscheibe mit Werkzeugträgern auf, die mit gemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- 25 steinszertrümmernden Werkzeugen in Form von Keilnet, daß die Werkzeugträger (7) untereinander rollen bestückt sind. Während der Arbeit werden die durch an sich bekannte Zugstangen (16) ver- Werkzeugträger mit Keilrollen in das Vorbohrloch bunden sind, die an einem sich bei der Schwenk- eingeführt und mit Hilfe von Kraftzylindern in radibewegung des Werkzeugträgers (7) längs einer an aler Richtung auf der Planscheibe verschoben, wobei der Planscheibe (3) befestigten Führung (18) ver- 30 sie das Gestein bei Drehung der Planscheibe stufenschiebenden Gleitstück (17) angebracht sind und weise zertrümmern.

die ein synchrones Verschwenken der Werkzeug- In diesem Fall vermindert sich der zum Zertrüm-

träger (7) um einen gegebenen Winkel gegenüber mern des Gesteins erforderliche Energiebedarf, woder Schwenkachse (6) ermöglichen. bei auch der erforderliche Anpreßdruck geringer ist,

3. Arbeitsorgan für eine Streckenvortriebs- 35 jedoch ist der Vortrieb des Vorbohrloches mit bemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- deutenden Schwierigkeiten verbunden. So ist es z.B. net, daß die Achsen (12) der Werkzeuge unter konstruktiv schwierig, das gesteinszertrümmernde verschiedenen Winkeln zur Schwenkachse (6) so Werkzeug des Vorbohrers herzustellen; auch ist der angeordnet sind, daß die Lotrechten zu den Vorbohrer außerordentlich schweren Arbeitsbedin-Achsen mit der zu ihrer Schwenkungskurve (S) 4° gungen unterworfen, wodurch dieser einem erhöhten geführten Tangente einen optimalen Winkel von Verschleiß ausgesetzt ist. Auch ist es nachteilig, daß 4 bis 10° bilden. ein Einzelantrieb für die Drehung des Vorbohrers erforderlich ist. Schließlich ist auch die Steuerung der Streckenvortriebsmaschine sowohl in horizontaler als