DE2253725C2 - Drehschneidkopf für eine Vollschnitt-Streckenvortriebsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehschneidkopf für eine Vollschnitt-Streckenvortriebsmaschine mit einer zentralen, mehrere Diskenmeißel aufweisenden Schneidanordnung. Ein Drehschneidkopf für eine VoIlschnitt-Streckenvortriebsmaschine der vorstehend genannten Art ist aus der US-PS 32 32 670 und der Literaturstelle Glückauf 99 (1963), Heft 24, Seite 1338 bekannt Der Schneidkopf hat mehrere Schneidanordnun gen mit Diskenmeißel. Diese Schneidanordnungen sind derart am Schneidkopf angeordnet, daß in das Gestein konzentrische Nuten geschnitten werden. Die Diskenmeißel haben schräg verlaufende Ausbrechflächen, die

to flankierend zu den in Umfangsrichtung verlaufenden Schneidkanten der Diskenmeißel vorgesehen sind. Die Ausbrechflächen brechen das Gestein zwischen den eingeschnittenen Nuten weg und tragen es ab. Die zentrale Schneidanordnung dieses Drehschneidkopfes umfaßt

is eine dreifach konisch ausgebildete Schneidanordnung, die das Gestein im Mittelbereich des Schneidkopfes abträgt Diese zentrale Schneidanordnung ist nur wirksam, wenn sie mit einer wesentlich höheren Geschwindigkeit als die Diskenmeißel in Drehung versetzt wer- den kann. Bei niedriger Umdrehungsgeschwindigkeit der zentralen Schneidanordnung verschleißt diese sehr schnell.

Nach der Literaturstelle Schlägel und Eisen 4/1966, Seiten 185 und 186 wird daher die zentrale Schneidan- Ordnung durch einzelne rotierende Bohrköpfe ersetzt Auch hierbei ergeben sich besondere Schwierigkeiten, wenn das zu schneidende Gestein hart ist

Aus der DE-OS 18 10 781 und der Literaturstelle Glückauf 1968, Heft 9, Reklameseite 121, sind mehrere Diskenscheiben aufweisende Schneidwerkzeuge bekannt Das Schneidwerkzeug nach der DE-OS 18 10 781 weist jeweils zwei einstückig ausgebildete Ringschneiden auf, die über einen im Durchmesser kleineren zylindrischen Mittelabschnitt miteinander verbunden sind.

Die beiden Ringschneiden, die ähnlich wie Diskenmeißel ausgebildet sind, müssen daher mit derselben Drehzahl umlaufen. Da die innere Ringschneide jedes Paars pro Umdrehung des Schneidkopfs einen kürzeren Weg als die äußere Ringschneide zurücklegen muß, werden die Ringschneiden so gedrückt, daß sie relativ zu der Gesteinsfläche gleiten oder rutschen, wodurch sie schnell verschleißen. Bei dem Schneidwerkzeug nach der Literaturstelle Glückauf 1968, Heft 9, Reklameseite 121 ist ein Dreikegelschneider als zentrale Schneidanordnung vorgesehen und eine Reihe von Diskenmeißeln sind von dem Dreikegelschneider nach außen angeordnet Jede Diskenmeißelanordnung besteht aus drei zu einem Stück verbundenen Diskenmeißeln, die frei tragend an einer Tragachse angebracht sind. Pro Umdrehung des

so Drehschneidkopfs durchlaufen die drei Diskenmeißel jeder Schneidanordnung kreisförmige Bahnen mit unterschiedlichen Längen, so daß die Diskenmeißel hierbei relativ zur Streckenvortriebsfläche gleiten und daher schnell verschleißen. Auch die frei tragende Anordnung ermöglicht keine ausreichende Abstützung der Diskenmeißel, insbesondere bei starken Längsbeanspruchungen, die beim Ausbrechen von hartem Gestein aufgenommen werden müssen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Drehschneidkopf für eine Vollschnitt-Streckenvortriebsmaschine derart auszubilden, daß das in der Mitte vorhandene Gestein auch dann verschleißarm zuverlässig ausgebrochen wird, wenn dieses Gestein hart ist

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst

Die Diskenmeißel der zentralen Schneidanordnung beim Drehschneidkopf für eine Vollschnitt-Strecken-

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vortriebsmaschine nach der Erfindung sind unabhängig des Schneidkopfes mit der zentralen Schneidanordnung voneinander auf einer einzigen gemeinsamen Achse in Vorderansicht und mehreren die zentrale Schneidandrehbeweglich gelagert, so daß sie mit verschiedenen Ordnung umgebenden weheren Diskenmeißelanordnun-Geschwindigkeiten relativ zueinander entsprechend gen,

den unterschiedlichen zurückzulegenden Umfangs- 5 Fig.4 eine Teilschnittansicht längs der linie 4-4 in

strecken umlaufen können, die sie während jeder Um- F i g. 3 der zentralen Schneidanordnong, kombiniert mit

drehung des Schneidkopfes durchlaufen. Der in der einer Unteransicht, und

Mitte des Drehschneidkopfs am nächsten liegende Dis- F i g. 5 eine vergrößerte Ausschnittsansicht der

kenmeißel läßt sich daher sehr nahe an der Drehachse Lagerungen und Dichtungen eines Diskenmeißels in

des Schneidkopfes anordnen, und die weiteren Disker- io Schnittdarstellung.

meißel lassen sich so nahe an diesem ersten Diskenmei- Die in F i g. 1 dargestellte zentrale Schneidanordnung Bei anordnen, daß alle Diskenmeiöel zusammen im Mit- 10 umfaßt drei Diskenmeißel 12,14,16, die um eine eintelbereich des Vollschnitt-Streckenvortriebs befindli- zige längliche Achse 18 (F i g. 4) relativ zueinander frei ches Gestein ausräumen, selbst wenn dieses Gestein drehbeweglich gelagert sind. Die Längsmittellinie χ der hart ist Beim Vollschnitt-Streckenvortrieb schneidet 15 Achse 18 schneidet die Drehachse C des Schneidkopfes die zentrale Schneidenanordnung nach der Erfindung CH senkrecht Die Längsmittellinie χ schneidet die zu Beginn mit dem ersten Diskenmeißel eine erste Nut, Drehachse Cdes Schneidkopfes CH an einer Stelle, die die der Drehungsmitte des Schneidkopps benachbart axial zwischen dem Diskenmeißel 12 und dem Diskenliegt Hierdurch wird zu Beginn des Streckenvortriebs meißel 14 liegt Jedoch liegt die Schnittstelle näher am mit Hilfe der zentralen Schneidenanordnung verschleiß- 20 Diskenmeißel 12 als am Diskenmeißel 14. Infolge dieser arm der Mittelbereich des Gesteins zuverlässig ausge- Anordnung wandert die Umfangsschneidkante 20 des räumt Mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Achsla- Diskenmeißels 12 auf einer kreisförmigen Bahn 22 mit gerung, die zur Lagerung der einzigen länglichen Achse verhältnismäßig kleinem Durchmesser. Die Schneidder Senneidanordnung am Schneidkopf dient, wird er- kante 24 des Diskenmeißels 14 wandert auf einer kreisreicht, daß die Diskenmeißel starke Belastungen aufneh- 25 förmigen Bahn 26 mit geringfügig größerem Durchmesmen können, die während des Betriebs des Schneidkop- ser. Die Schneidkante 28 des Diskenmeißels 16 wandert fes, insbesondere beim Schneiden von harten Gesteins- auf einer kreisförmigen Bahn 30 mit noch größerem massen auftreten. Durch die spezielle Anordnung der Durchmesser. Die kreisförmigen Bahnen 22,26,30 ver-Diskenmeißel beim Schneidkopf nach der Erfindung laufen konzentrisch um die Drehachse C des Schneidwird ermöglicht, daß sich die Diskenmeißel als eine ge- 30 kopfes CH. Eine Anzahl zusätzlicher Diskenscheiben schlossene Einheit sehr nahe an der Drehachse des 32,34 und 36 sind auf dem Schneidkopf CH angeordnet, Schneidkopfes anordnen lassen, um wirksam auch hä: - um zusätzliche konzentrische . Kreise zu schneiden, teres Gesteinsmaterial in diesem Bereich auszubrechen, welche die kreisförmigen Bahnen 22,26,30 der Diskenohne daß ein zu schneller oder zu starker Verschleiß zu meißel 12,14,16 umgeben,
befürchten ist 35 Wie sich aus F i g. 2 und 4 ergibt, weist die zentrale

Bei der Auslegungsform des Schneidkopfes nach Schneidanordnung zur Lagerung der einzigen längli-

Anspruch 2 ist die Achslagerung so ausgelegt, daß eine chen Achse 18 einen Lagerblock 38 auf, der am

einfache Montage am Schneidkopf möglich ist Hierzu Schneidkopf CH beispielsweise mit Schrauben befestigt

ist ein einheitlicher Lagerblock vorgesehen, der fest mit ist Am Lagerblock 38 sind zur Achslagerung mehrere

dem Schneidkopf verbindbar ist, wobei die Achse und « innere Lagerelemente 42, 44 vorgesehen, die zwischen

die Diskenmeißel ebenfalls als eine Einheit am Schneid- den Diskenmeißeln 12,14,16 zur Abstützung der Achse

kopf anbringbar sind, wobei diese Einheit sich zuvor zu- 18 und zur Abstandshalterung der Diskenmeißel 12,14,

sammenbauen läßt 16 angeordnet sind. Die Achslagerung weist auch äußere

Der Anspruch 3 befaßt sich mit einer Weiterbildung Tragelemente 40,50 auf, von denen je eines den beiden

der Lagerung der Diskenmeißel der zentralen Schneid- 45 äußeren Diskenmeißeln 14, 16 nach benachbart an-

anordnung des Drehschneidkopfes. Diese Lagerung ist geordnet ist

derart ausgelegt, daß möglichst geringe Reibungsver- Nach der Zeichnung weist die Achse 18 ein erweiter-

luste sowohl bei radialen als auch bei axialen Belastun- tes Kopfteil 46 mit einer Abflachung 48 auf, welche

gen auftreten. Das Dichtungselement verhindert eine einer nach oben gerichteten Fläche entspricht, die an

Verschmutzung der Anordnung beim Betrieb des so dem nahe gelegenen Endteil des Lagerblocks 38 vorge-

Schneidkopfes. Auch beansprucht eine solche Lagerung sehen ist Wenn der gegenüberliegende Endteil der

äußerst wenig Einbauraum in axialer Richtung, so daß Achse 18 und die beiden dazwischenliegenden Teile der

die Diskenmeißel relativ nahe beieinander angeordnet Achse 18 zwischen den Diskenmeißeln 12,16 und 12,14

werden können, wobei eine zuverlässige Abstützung auf den sattelförmigen inneren Lagerelementen und

gewährleistet ist, die eine Aufnahme auch bei während 55 dem äußeren Tragelement 40,42,44 aufliegen, liegt die

des Betriebs des Schneidkopfes auftretenden hohen Abflachung 48 auf dem äußeren Tragelement 50. Die

Belastungen gestattet sattelförmigen inneren Lagerelemente 2,44 und das äu-

Im folgenden wird die Erfindung anhand des in den ßere Tragelement 50 sind mit kappenförmigen Halteele-

Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeisniels näher menten 52,54,56 versehen, die an den Lagerelementen

erläutert Es zeigen eo 42,44 und dem Tragelement 50 mittels Schrauben befe-

F i g. 1 eine Stirnansicht eines Drehschneidkopfs stigt sind.

einer Vollschnitt-Streckenvortriebsmaschine mit einer Jeder Diskenmeißel 12,14,16 weist ein Paar von par-

zentralen, mehrere Diskenmeißel aufweisenden allelen radialen Seitenflächen 60,62 und eine geradlinig

Schneidanordnung, verlaufende zylindrische Mittelöffnung 64 auf. Jede

F i g. 2 eine schematische Perspektivische Ansicht der 65 Schneidkante 20, 24,28 ist von zwei schräg verlaufen-

zentralen Schneidanordnung des Drehschneidkopfes den Ausbrechflächen 66, 68 flankiert Der Winkel zwi-

von F i g. I, sehen den Ausbrechfläpchen 66, 68 beträgt etwa 90°,

F i g. 3 eine vergrößerte Ansicht des Mittelbereichs während der Winkel b zwischen jeder Fläche 66,68 und

den diese schneidenden radialen Seitenflächen 60, 62 etwa 135° beträgt Diese Werte sind natürlich in Abhängigkeit von Verwendungszweck variabel.

Ein Ringhülsenlager 70 in der Mittelöffnung 64 jedes Diskenmeißels 12,14,16 dient zur reibungsmindemden Lagerung der Diskenmeißel 12,14,16 auf der Achse 18. Auf jeder Seite jedes Diskenmeißels 12, 14, 16 ist eine ringförmig ausgebildete Radial-Drucklagerung 72 vorgesehen. Dübelstifte 74, die als Fixierstifte für die Radial-Drucklagerung 72 vorgesehen. Dübelstifte 74, die als Fixierstifte für die Radial-Drucklagerung 72 dienen, sind in hierfür vorgesehene Bohrungen entweder in den kappenförmigen Halteelementen 52,54,56 oder in den inneren Lagerelementen 42,44 und dem äußeren Tragelement 40 eingesetzt Wie sich am besten aus F i g. 5 ergibt, ist an jeder Radiai-Druckiagerung 72 eine axiale öffnung 76 vorgesehen. Jeder Fixierstift 74 weist einen äußeren Endteil auf, der sich nur teilweise in die Bohrung 76 erstreckt

Das Ringhülsenlager 70 und die Radial-Drucklagerung 72 bestehen zweckmäßigerweise aus einem mit Molybdändisulfid imprägnierten, hitzebeständigen Metall-Verbundwerkstoff. Jedes ringförmige Dichtungselement 76 hat eine radiale Dichtfläche 80 auf einem kreisförmigen Ring 82 aus elastomerem Material, der die Dichtfläche 80 in Gleit- und Dichtberührung mit einer ihm zugeordneten Seitenfläche 60,62 der Diskenmeißel 12,14,16 drückt Das ringförmige Dichtungselement 78 läßt sich aus einem Metall, Keramik oder Cermet herstellen oder hat eine Verbund-Bauform, z. B. ein Ringkörper aus einem ersten Material und eine Dichtfläche aus einem härteren zweiten Material.

Das Dichtelement 78 und der kreisförmige Ring 82 befinden sich an der Innenseite von Ringnuten 84, die in der Seitenfläche der jeweiligen Lagerung, die jeder radialen Seitenfläche 60, 62 der Diskenmeißel 12, 14,16 zugekehrt ist, ausgebildet sind. Am rechten Ende der F i g. 4 ist die Nut 84 für das Dichtelement 78 und den Ring 82 an der Innenseite des Kopfteils 46 befindliche dargestellt Die unteren Teile der anderen Nuten 84 sind in den Innenflächen der inneren Lagerelemente 42, 44 und des äußeren Tragelements 40 ausgebildet, während die oberen Teile der Nuten 84 in den Seitenflächen der kappenförmigen Halteelemente 52, 54, 56 ausgebildet sind. «

Das Ringhülsenlager 70, die Radial-Drucklagerung 72 und das Dichtelement 78 sowie die radiale Dichtfläche 80 werden zusammengesetzt Hierauf werden das Dichtungselement 78 und der kreisförmige Ring 82 in den Kopfteil 46 der Achse 18 eingebaut und die Achse 18 wird durch die Mitte der zentralen Schneidanordnung 10 sowie durch das Ringhülsenlager 70 eingeführt Innerhalb der Ringnut, die am Ende der Achse 18 gegenüberliegend dem Kopfteil 46 vorgesehen ist, ist eine O-Ring-Dichtung 86 angeordnet Diese Dichtung 86 dient als Abdichtung zwischen der Achse 18 und dem umgebenden Kanal, der von dem äußeren Tragelement 40 und dem Halteelement 52 gebildet wird.

Eine radial verlaufende Schulter 88 wird durch Teile des äußeren Tragelements 40 und des Halteelements 52 gebildet Das äußere Trageierr.cnt 40 und das Haltceiement 52 weisen ferner eine sich nach innen verjüngende kegelstumpfförmige Bohrung 90 auf, die bis in die Schulter 88 verläuft In die Bohrung 90 ist eine scheibenförmige Achs-Halteplatte 92 eingesetzt Durch Bohrungen in der Platte 92 gehen eine oder mehrere Schrauben 94, die in Gewindebohrungen 96 in der Achse 18 eingeschraubt sind. Die Länge der Achse 18 ist derart, daß, wenn die Schrauben 94 angezogen werden, die Endfläche 98 der Achse 18 sich etwas axial nach innen von der Schulter 88 befindet Beim Anziehen der Schrauben 94 kommt der Kopfteil 46 in dichte Anlage an der Radial-Drucklagerung 72 und die Haltescheibe 92 in dichte Anlage an der Schulter 88.

Im Betrieb wird der Schneidkopf CHdurch einen Antrieb (nicht gezeigt) in Drehung versetzt Bei der Drehung des Schneidkopfes CH wandern die Diskenmeißel 12,14,16 der zentralen Schneidanordnung 10 längs der konzentrischen kreisförmigen Bahnen 22, 26, 30 während die anderen Fräser 34,36 längs anderer konzentrischer kreisförmiger Bahnen wandern, die von der zentralen Schneidanordnung 10 in Abständen nach außen liegen. Die Schneidkanten der Diskenmeißel 12,14,36, 34,36 arbeiten bei ihrer Rotation Nuten aus dem abzubauenden Material heraus, während die schrägen Ausbrechflächen 66, 68 usw. auf das Gestein zwischen den Nuten Kräfte ausüben, welche das Bestreben haben, das Material im Achsenbereich wegzubrechen und abzutragen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Drehschneidkopf für eine VoUschnitt-Strekkcnvortriebsmaschine mit einer zentralen, mehrere Diskesimeißel aufweisenden Schneidenanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Schneidenanordnung (10), zum einen eine längliche feste Achse (18) aufweist, die sich Ober die Drehachse (Q des Schneidkopfes (CH) erstreckt und die Drehachse (Q des Schneidkopfes (CH) senkrecht schneidet, und auf der mehrere Diskenmeißel (12, 14, 16) relativ zueinander frei drehbeweglich angebracht sind, wobei die Diskenmeißel (12,14,16) auf der Achse (18) in verschiedenen Abständen von der Drehachse (Q des Schneidkopfes (CH) derart angeordnet sind, daß ein erster Diskenmeißel (12) der Drehachse (O des Schneidkopfes eng benachbart gelagert ist und jeder weitere Diskenmeißel (14,16) auf der Achse (18) an einer Steile auf der von dem nächsten, radial nach innen liegenden Diskenmeißel (12,14) gegenüberliegenden Seite der Drehachse (Q des Schneidkopfes angebracht ist, und daß zum anderen eine Achslagerung (40,42,44, 50) vorgesehen ist, die zur Lagerung der einzigen länglichen Achse (18) der Schneidenanordnung (IG) am Schneidkopf (CH) dient, und die mehrere innere Lagerelemente (42, 44) aufweist, die zwischen den Diskenmeißeln (12, 14, 16) zur Abstützung der Achse (18) und zur Abstandhalterung der Diskenmeißel (12,14,16) angeordnet sind und die äußere Tragelemente (40, 50) aufweist, von denen je eines den beiden äußeren Diskenmeißeln (14, 16) nach außen benachbart angeordnet ist

2. Schneidkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Achslagerung (40, 42, 44,50) von einem einheitlichen Lagerblock (38) nach oben erstreckt, und daß der Lagerblock (38) fest mit dem Schneidkopf (CH) verbindbar ist, so daß die Achse (18) und die Diskenmeißel 112, 14, 16) als eine Einheit am Schneidkopf (CH) anbringbar sind

3. Schneidkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Diskenmeißel (12,14,16), wie an sich bekannt, mit einem Paar von parallelen radialen Seitenflächen (60,62) und einer geradlinig verlaufenden zylindrischen Mittelöffnung (64) versehen ist, daß ein Ringhülsenlager (70) in der Mittelöffnung (64) jedes Diskenmeißels (12,14,16) zur reibungsmindernden Lagerung der Diskenmeißel auf der Achse (18) angeordnet ist, daß eine ringförmig ausgebildete Radial-Drucklagerung (72) über die Achse (18) hinausragt, die mit dem radial inneren Teil jeder Seitenfläche (60,62) jedes Diskenmeißels in Berührung steht und daß ein Dichtelement (78) jede Drucklagerung (72) konzentrisch umgibt, wobei jedes Dichtelement (78) eine radiale Dichtfläche (80) mit einem kreisförmigen Ring (82) aus elastomerem Material aufweist, der die Dichtfläche (80) in Gleicht- und Dichtberührung mit einer ihm zugeordneten Seitenfläche (60, 62) der Diskenmeißel (12,14,16) drückt