DE2430519A1

DE2430519A1 - Steinbrechvorrichtung

Info

Publication number: DE2430519A1
Application number: DE2430519A
Authority: DE
Inventors: Ivor Hawkes
Original assignee: JOY Manufacturing CANADA
Current assignee: JOY Manufacturing CANADA
Priority date: 1973-06-25
Filing date: 1974-06-25
Publication date: 1975-01-23
Also published as: AU7038874A; JPS5049834A; CA999884A; SE7408046L; FI192774A; FR2238033B1; FR2238033A1

Description

PATENTANWÄLTE

MANITZ, FINSTERWALD & GRÄMKOW

München, den 25. 6. 1974 S/th - J 2004

JOY MANUFACTURING- COMPANY (CANADA) LIMITED Post Office Box 100, Cambridge, Ontario, Kanada

Steinbrechvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Steinbrechvorrichtung derjenigen Art, welche dazu dient, Felsbruchstücke dadurch auszubrechen, daß Metallwerkzeuge in den Fels eindringen. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Vorrichtung, welche dazu in der Lage ist, den Bearbeitungswerkzeugen für den Fels hohe Kräfte zu erteilen, um diese in den Fels hineinzutreiben und Felsbruchstücke herauszubrechen, während nur ein geringer Teil der Aufschlagkraft und der Felsreaktionskraft auf die Lager und die Welle oder andere Einrichtungen übertragen wird, welche die Schneidwerkzeuge halten. Während die Vorrichtung in erster Linie dazu dient, Fels oder. Stein zu brechen, ist sie in gleicher Weise dazu geeignet, ähnlich sprödes Material wie Beton oder Eis zu brechen.

Mechanische Einrichtungen, die bisher dazu vorhanden sind, kontinuierlich oder selektiv Felsbrocken aus massiven Felskörper herauszubrechen, arbeiten alle damit, daß ein Metallwerkzeug in die Felsoberfläche hineingetrieben wird, und zwar unter der Wirkung von hohen Schubkräften. Die erforderlichen Schubkräfte werden am Werkzeug und der Felszwischenfläche

DR. G. MANITZ · D1PL.-ING. M. FINSTERWALD DIPL. -ING. W. GRAMKOW ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN MÖNCHEN 22. ROBERT-KOCH-STRASSE I 7 STUTTGART SO (BAD CANNSTATT) MÖNCHEN. KONTO-NUMMER 7270 TEL. (089) 22 42 II. TELEX O5 -29672PATMF SEELBERGSTR. 23/25. TEL.(0711)S6 72 61 POSTSCHECK: MÖNCHEN 77062-805

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entweder durch die Anweming hoher statisclier Belastungen oder durch, über das Werkzeug übertragene Auf schlagspannungen erzeugt.

Ein üblicherweise verwendeter !Typ eines Felsschneidwerkzeuges ist eine Eollenschneideinrichtung, die fast ausschließlich, bei Maschinen zur Erzeugung eines Tunnels oder eines Kanals in einem harten Fels verwendet wird, wobei entsprechend große Bohrerhalterungen erforderlich sind, so daß die Schneidwerkzeuge unter im wesentlichen stetigen Schubbelastungen über die Felsoberfläche gerollt werden, um die Schneidkanten in den Fels hineinzutreiben, während sich das Schneidwerkzeug dreht. Die Schneidkanten auf dem Schneidwerkzeug sind als sich verjüngende Scheiben ausgebildet, als Zähne in der Form der Zähne eines Zahnrades oder als Stifte, wobei diese Elemente ausnahmslos hohe Schubkräfte in der Größenordnung von etwa 18 000 kp (40 000 lbs) pro Schneidwerkzeug erfordern, um in den Fels einzudringen und Splitter herauszulösen. Der erforderliche Schub wird erzeugt, indem-die Maschine, welche die Schneidwerkzeuge hält, gegen die Seitenwände des Tunnels verklemmt wird und indem dann zwischen den Schneidwerkzeugen und den Festklemmpunkten eine entsprechende Hubkraft aufgebracht wird. Die Hubkraft oder Schubkraft, welche auf die Schneidwerkzeuge wirkt, muß auf die Schneidelemente über eine massive Hahmenkonstruktion und entsprechend hoch belastbare Lager aufgebracht werden. Weiterhin müssen etwa 30 % der durch die Vorrichtung erzeugten Energie dafür aufgewendet werden, die Schneidwerkzeuge unter der hohen Belastung zu drehen, nur um die Seibung zwischen dem Fels und den Schneidwerkzeugen sowie die Reibung in den Lagern zu überwinden.

Wegen des massiven Aufbaues herkömmlicher Maschinen zum Eintreiben eines Tunnels in den harten Fels bestehen verschiedene Nachteile. Weil die Maschinen so groß und schwer sind, bestehen

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beispielsweise größere Probleme beim Installieren und beim Abbau, welche den Wirkungsgrad der Maschinen ernsthaft beeinträchtigen. Dies ist insbesondere der Fall, wenn der Zugang zu der vorderen Fläche des Tunnels erforderlich ist, um den Fels anzubohren und zu sprengen, der mit der Felsbearbeitungsmaschine nicht mehr bearbeitet werden kann oder dort, wo der Fels oberhalb des Tunnels eine Abstützung erfordert, um das Herabfallen von Felsbrocken auf die Maschine zu verhindern. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Schubbelastung, welche auf die Schneidwerkzeuge bei herkömmlichen Maschinen zum Eintreiben eines Tunnels in den harten Fels aufgebracht werden kann, durch die Lastaufnahmefähigkeit der Lagerung der Schneidwerkzeuge begrenzt ist. Dadurch wird die Härte des Felses begrenzt, der durch solche Maschinen geschnitten werden kann. Weiterhin hat sich gezeigt, daß wegen der im allgemeinen außerordentlich hohen Belastung der Schneidwerkzeuge eine hohe Ausfallrate solcher Werkzeuge zu verzeichnen ist.

Schneidwerkzeuge für Fels vom Rollentyp werden auch in weitem Umfange bei Wellen- und Hubbohrmaschinen verwendet. Bei diesem Maschinentyp werden die Drehung und der Schub auf den Bohrkopf, auf welchen die Schneidwerkzeuge aufgesetzt sind, über Stangen übertragen, welche den Bohrkopf mit einer Antriebseinheit verbinden, die am Beginn der Welle oder der Hubeinrichtung angeordnet ist. Die Schubkraft, welche auf die Schneidwerkzeuge übertragen werden kann, ist durch die Festigkeit des Bohrgestänges begrenzt. Da die entsprechenden Stangen außer der Schubkraft auch ein Drehmoment übertragen müssen, treten häufig Stangenbrüche auf.

Bei Vorgängen der Felsbearbeitung und der Textur, welche sich an den Abbau anschließen, ist es oft erforderlich, den Fels in

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der Weise zu bearbeiten, daß er eine vorgegebene Textur oder Oberflächenqualität erhält. Üblicherweise geschieht dies dadurch, daß der Fels gesägt wird, indem mit Diamanten besetzte Kreissägen verwendet werden oder indem der Fels abgeschliffen wird, indem harte metallische Pulver verwendet werden, die durch Sägen oder einen verdrillten Draht mit dem Felsen in Berührung gebracht werden. Eine andere Technik, die bei bestimmten "splitterbaren" Felsen verwendet werden kann, besteht darin, die Oberfläche-des Felses rasch aufzuheizen, wodurch flockenartige Teile unter dem erzeugten hohen Wärmegradienten abgespalten werden können. Das Sägen des Felses geht langsam, während das Sägen mit einer Diamantsäge sehr teuer ist. Andererseits ist die Wärmespaltung nur für wenige Felstypen geeignet. Felsschneideinrichtungen vom Rollentyp sind zur Bearbeitung von abgebautem Fels nicht geeignet, und zwar hauptsächlich wegen der hohen Schubkräfte, die erforderlich sind, um die Schneidkanten in den Fels hineinzutreiben und wegen der erforderlichen stabilen Maschinenanordnung, die genötigt wird, diese Schubkräfte zu liefern und auszuhalten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rollenschneidvorrichtung für Fels oder Stein zu schaffen, welche über die Fläche eines Felses gerollt werden kann, um Felsbruchstücke in kontinuierlichen Schnitten herauszubrechen, wobei nur ein kleiner Bruchteil der erforderlichen Schubkräfte, welche dazu dienen, die Schneidkanten in den Fels hineinzutreiben, auf die Schneidwerkzeuglagerung übertragen wird. Weiterhin soll gemäß der Erfindung eine Fels- oder Steinschneideinrichtung geschaffen werden, die keinen massiven Halterungsaufbau erfordert und die dazu verwendet werden kann, in selektiver Weise einen Fels oder Stein oder ein Mineral an der Arbeitsfläche bei einem Abbau oder in einer Mine herauszubrechen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Schubkräfte, welche dazu erforderlich sind, ein Rollenschneidwerkzeug

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in den Fels hineinzutreiben, um Felsbruchstücke herauszubrechen, dadurch erzeugt werden kann, daß man das Schneidwerkzeug direkt aufschlagen läßt, ohne daß eine Beschädigung oder übermäßig starke Abnutzung der Lager auftritt, in welchen das Hollenschneidwerkzeug gelagert ist, vorausgesetzt, daß die Lager im wesentlichen gegen die Kräfte isoliert sind, welche auf das Schneidwerkzeug wirken, indem beispielsweise eine elastische Einrichtung wie eine elastische Buchse zwischen dem Schneidwerkzeug und den Lagern verwendet wird.

Die Schneideinrichtung ist an einer Welle angebracht, welche derart gelagert ist, daß die Schneidkante die Freiheit hat, über die zu bearbeitende Felsfläche zu rollen. Eine deformierbare elastische Buchse kann zwischen der Schneideinrichtung und der Welle angeordnet sein, und in.dieser Konfiguration sind die Lager starr an einem Schneidwerkzeughalterungsgehäuse angebrecht. In einer alternativen Ausführungsform kann die deformierbare elastische Buchse direkt zwischen den Lagern und den Schneidwerkzeugen angeordnet sein, wobei in dieser Konfiguration die Lager innerhalb des Schneideinrichtungsringes sitzen. In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, die deformierbare elastische Buchse zwischen den Lagern und der Sehneideinrichtungswelle anzuordnen, wobei in dieser Konfiguration die Lager starr an dem Schneideinrichtungshalterungsgehäuse angebracht sind und zwei deformierbare elastische Buchsen verwendet werden und zwar eine an jedem Lager. Die bestimmende Eigenschaft für die Deformierbarkeit der Buchse ist ihre Steifigkeit, die ein Maß für die Kraft gibt, welche erforderlich ist, um eine Einheitsdeformation zu erzeugen.

Die Steifigkeit und die elastischen Eigenschaften der Buchse sind derart gewählt, daß das Schneidwerkzeug in die Felsoberfläche hineingetrieben werden kann, welche unter der Schneidkante des Schneidwerkzeuges liegt, und zwar um eine Strecke im

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Verhältnis zu den Lagern und dem Gehäuse, welche dazu ausreicht, !"elssplitter unter der Wirkung einer intermittierenden Aufschlagkraft herauszubrechen, welche auf die Rollenschneideinrichtung wirkt, ohne ,jedoch die Schneideinrichtungslager nennenswert zu belasten oder eine nennenswerte permanente Deformation der Buchse hervorzurufen. Typischerweise kann die Relativbewegung, welche zwischen der Schneideinrichtung und den Lagern zu_lässig ist, ohne die elastische Grenze der Buchse zu überschreiten, zwischen etwa 6 mm (1/4 inch) bis zu etwa 25 mm (1 inch) liegen.

Als Buchse wird vorzugsweise eine feste elastomere Buchse verwendet, wenn auch andere Formen von elastischen Buchsen nicht ausgeschlossen sind. Während der Zweck der Erfindung dadurch erreichbar ist, daß eine deformierbare elastische Buchse verwendet wird, ist die Verwendung von alternativen Einrichtungen zur Isolierung des Gehäuses gegen die Wirkungen der Aufschläge, welche auf die Schneidwerkzeuge wirken, nicht ausgeschlossen. Insbesondere können-die Wellenenden, wo sie aus der Schneideinrichtung herausragen, in Schlitzen im Gehäuse angeordnet sein, um eine freie axiale Bewegung in der Richtung zu ermöglichen, in welcher die Aufschläge erfolgen, wobei die erforderliche Ausrichtung der Schneideinrichtung im Gehäuse beibehalten wird. In diesem Ausführungsbeispiel würde eine getrennte elastische Einrichtung vorgesehen, um zu gewährleisten, daß die Schneideinrichtung in einer optimalen Stellung im Schlitz angeordnet ist, bevor Jeder Aufschlag erfolgt. Eine solche Einrichtung könnte die Verwendung von elastomeren Polstern vorsehen, die an den Enden des Schlitzes angeordnet sind, oder in einer alternativen Ausführungsform Schraubenfedern, Blattfedern, pneumatische Stoßdämpfer oder hydraulische Stoßdämpfer, die zwischen der Welle und dem Gehäuse oder zwischen der Welle und den Lagern angeordnet sein können.

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Weiterhin kann die Erfindungsaufgate dadurch gelöst werden, daß die Wellenenden in Lagern innerhalb der Schlitze im Gehäuse angeordnet und die Welle in dem Schlitz derart angeordnet werden, daß keine Schläge-auf die Enden der Schlitze wirken, während im Betrieb der Vorrichtung entsprechende Aufschlagkräfte auf die Schneideinrichtung wirken.

Die aus der Rollenschneideinrichtung, der deformierbaren elastischen Einrichtung, der Welle und den Lagern gebildete Anordnung wird in der vorliegenden Beschreibung als Aufschlagrollenschneideinrichtung bezeichnet.

Die Aufschlagrollenschneideinrichtung steht betrieblich im Eingriff mit einem Hammer, welcher derart ausgebildet ist, daß er intermittierende Aufschläge auf die Schneideinrichtung in beiden Richtungen erzeugt, jedoch vorzugsweise über einen Amboß, der zwischen der Schneideinrichtung und dem Hammer angeordnet ist. Die Anordnung aus der Aufschlagrollenschneideinrichtung, der-Hammeraufschlageinrichtung und dem Gehäuse wird in der vorliegenden Beschreibung als eine Aufschlagrollen-Schneideinrichtungsvorrichtung bezeichnet.

Bei einer bestimmten Anwendung der Erfindung sind eine Vielzahl von Aufschlagrollenschneideinrichtungekonstruktionen auf einer drehbaren oder oszillierbaren Kopfeinrichtung angeordnet, welche die Schneideinrichtungen auf der vorderen Fläche eines Tunnels oder eines Bohrloches positioniert und sie gegen die Felsfläche mit einer stetigen Kraft gedrückt hält, welche dazu ausreicht, die Schneidkanten in Berührung mit der Felsfläche zu halten, wobei jedoch eine wesentlich geringere Kraft erforderlich ist, als dies notwendig wäre, um die Schneidwerkzeuge in die Felsfläche derart hineinzutreiben, daß ohne die Aufschlagwirkung der Schneideinrichtung Splitter herausgebrochen würden.

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Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung "beschrieben} in dieser zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Aufschlagrollen-Schneideinrichtung, bei welcher ein pneumatisch angetriebener Hammer verwendet wird,

Fig. 2 einen Teilschnitt einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Aufschlagrollen-Schneideinrichtung,

Fig. 3 eine Seitenansicht der in der Fig. 2 dargestellten Schneideinrichtung,

Fig. 4 einen Teilschnitt einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Aufschlagrollen-Schneideinrichtung,

Fig. 5 eine Vorderansicht einer Vorrichtung zur Herstellung eines Tunnels, die einen oszillierenden Kopf aufweist, auf -welchem eine Schneideinrichtung befestigt ist, und

Fig. 6 eine Teildraufsicht auf die in der Fig. 5 dargestellte Einri chtung.

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Gemäß Fig. 1 weist der pneumatische Antriebsteil ein im allgemeinen zylindrisches Gehäuse 1 auf, das eine Bohrung 2 hat, in welcher ein hin- und herbewegbarer Hammer 3 angeordnet ist. Der Hammer 3 ist derart ausgebildet, daß er unter Fluiddruck innerhalb der Kammer 4 hin- und herbewegbar ist, wobei der Fluiddruck durch die Fluiddurchgänge 5 und 6 sowie die Fluideinlaßöffnungen 7 und 8 geliefert wird. Der.Hammer 3 ist innerhalb der Kammer 4 in einer Bohrung 2 geführt.

Die in der Fig. 1 dargestellte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist mit einer Einrichtung ausgestattet, welche dazu dient, der Schneideinrichtung 9 Abgas zuzuführen, um gesplitterte Steine aus ihrer Berührung mit der Schneideinrichtung 9 zu entfernen. Eine Fluidaustrittsöffnung 10 steht mit der Kammer 4 und mit dem Fluidaustrittsdurchgang 11 in Verbindung, welcher Abgas der Durchführung 11a, der Kammer 12, dem Durchgang 13 und der Kammer 14 zuführt. Austrittsfluid wird dem äußeren der Schneideinrichtung 9 von der Kammer 14 durch die Räume 15 zwischen der Schneideinrichtung 9 und dem Schneigehäuse 16 sowie um den Umfang der Schneideinrichtung herum zugeführt.

Der vordere Teil des Hammers 3 ist mit einem Schlagelement 17 ausgestattet, das durch die Bohrung der Buchse 18 geführt ist und derart angeordnet ist, daß es bei der Bewegung des Hammers auf den Amboß 19 aufschlägt. Das vordere Ende des Ambosses 19 ist derart geformt, daß es mit der Außenumfangsflache 21 der Schneideinrichtung übereinstimmt und eine Berührung des Ambosses 19 mit dem Schneidrand 22 verhindert. Es ist zweckmäßig, jedoch nicht unbedingt erforderlich, das vordere Ende des Ambosses 19 in Berührung mit der Umfangsfläche zu halten, und zwar durch eine Druckfeder 49. Das Gehäuse 16 und das Gehäuse können in einer beliebigen bekannten Weise wie durch Verwendung einer Vielzahl von Schraubenbolzen 23 angebracht sein.

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Die Schneideinrichtung 9 ist auf einer Welle 25 angeordnet, die ihrerseits von einer elastomeren Buchse 26 umgeben ist, die an dem Mittelteil der Welle 25 mit Hilfe von Ringen 27 befestigt ist. Die äußeren Enden der Welle 25 sind drehbar in Rollenlagern oder Walzenlagern 28 derart gelagert, daß sich der Meißel 9 frei drehen kann. Eine Platte 30 ist auf jeder Seite der Walzenlager 28 vorgesehen, um die Walzenlager '28 gegen Staub und Feuchtigkeit abzudichten.

Im Betrieb wird der Hammer 3 durch einen pneumatischen Druck gegen die Schneideinrichtung 9 gedruckt, der durch die Einlaßöffnung 9 in die Kammer 4- eintritt, bis der Hammer 3 süi der Austrittsöffnung 10 vorbeigeführt ist, wodurch der pneumatische Druck in der Kammer 4- wesentlich vermindert wird. Das Hammerschlagelement 17 schlägt auf den Amboß 19» der seinerseits die Aufschlagkraft auf die äußere Oberfläche 21 der Schneideinrichtung 9 überträgt und auf diese Weise die Schneidkante 22 in den Felsen 36 treibt. Wenn der Hammer 3 an. ier Austrittsöffnung 10 vorbeigeführt ist, wird der Druck in der Kammer 4-vermindert und damit auch der pneumatische Druck in der Kammer 32 aufgrund des durch die Einlaßöffnung 7 in diese Kammer eingeführten Gases erhöht. Danach wird der Hammer 3 dazu gebracht, sich solange nach hinten zu bewegen, bis er an der Austrittsöffnung 10 vorbeigeführt ist, und dabei wird durch die Austrittsöffnung 10 das Gas in der Kammer 32 ausgeblasen, und gleich^- zeitig wird der pneumatische Druck in der Kammer 4- in der oben beschriebenen Weise angehoben.

Wenn die Schneidkante 22 durch eine nicht-dargestellte statische Kraft gegen den Fels gedruckt wird, die in axialer Richtung entlang dem zylindrischen Gehäuse wirkt, wird die Buchse 26 deformiert, um die Belastung auszugleichen, und der Amboß wird in die Hülse 18 hineingedrückt. Wenn der Amboß 19 auf diese Weise in der Hülse 18 angeordnet ist, schlägt der Hammer

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mit der größten Wucht gegen den Amboß 19. Wenn die Schneidkante 22 aus der Berührung mit dem Fels gelöst wird, wird der Amboß 19 aus der Hülse 18 herausbewegt, da die statische Kraft des Felses auf die Schneideinrichtung 22 gemindert wird. Wenn der Amboß 19 aus der Hülse 18 herausbewegt wird, muß der Hammer während seines Aufschlaghubes weiterbewegt werden und dabei wird die in der Kammer 32 eingeschlossene Luft hoch komprimiert, was den Aufschlag des Hammers auf den Amboß 19 abfedert und die Schlagintensität mindert. Somit wird durch diese Einrichtung die Intensität des Aufschlages auf die Schneideinrichtung vermindert, wenn die Schneidkante nicht in Berührung mit dem !fels steht, und die Hülse braucht nicht die volle Aufschlagenergie des Hammerschlages aufzunehmen. Diese Technik ist bei pneumatischen Pelsschlagbohreinrichtungen an sich bekannt, um Beschädigungen der Bohreinrichtung und der Bohrer zu vermeiden.

In den E¹Xg. 2 und 3 ist eine alternative Ausführungsform der Befestigung des Schaftes 41 und der Lager 4-2 sowie der Buchse oder Hülse 54 in der Schneideinrichtung 40 dargestellt. Gemäß der Darstellung ist das Gehäuse 44 für den Hammer mit dem Amboß_gehäuse 45 durch Bolzen 46 verbunden. Das Amboßgehäuse 45 ist mit einem Befestigungsflansch 47 ausgestattet, der dazu dient, ein (nicht dargestelltes) Bohr- oder Fräswerkzeug zu halten. Der Amboß 48 ist in Berührung mit dem Bohreinsatz 40 mittels der Feder 49 vorgespannt. Der Amboß 48 wird durch eine Hülse 50 in seiner Stellung gehalten. Ein Erosionsschirm 51 ist auf dem Amboßgehäuse 45 mittels Bolzen 52 gehalten. Eine elastomere Buchse 54 ist zwischen der Schneideinrichtung 40 und den Lagern 42 angeordnet.

Die Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform der Befestigung der Welle 55 und der Lager 56 sowie der Hülse oder Buchse 57

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und der Schneideinrichtung 58 im Gehäuse 59·

Wegen der oszillierenden Art der Hammerbewegung und wegen des intermittierenden Eindringens der Schneideinrichtung in den Fels, während sie quer über die Oberfläche des Felses geführt wird, hat die Aufschlagrollenschneideinrichtung eine Tendenz, von der Felsoberfläche wegzuspringen, und diese Tendenz muß durch eine statische Schubkraft auf die Vorrichtung entgegengewirkt werden. Gemäß Fig. 1 muß während des Betriebes die Schneidkante 22 gegen die Felsfläche gedruckt gehalten werden, und zwar mit einer ausreichenden Kraft, um zu gewährleisten, daß die Schneideinrichtung mit dem Fels in Berührung steht, wenn der Hammer 17 auf den Amboß 19 aufschlägt. Experimentell hat sich gezeigt, daß die statische Schubkraft, die erforderlich ist, um ein Springen zu verhindern und um die Schneidkante in Berührung mit der Felsoberfläche zu halten, wenn die Aufschlagwalzeneinrichtung betrieben wird, in der Größenordnung von 10 % der statischen Schubkraft liegt, die erforderlich ist, um mit einer herkömmlichen Feisschneideinrichtung den Stein mit einer äquivalenten Rate zu brechen.

Die elastomere Buchse 26 isoliert die Welle 25 und das Lager JO im wesentlichen von den Aufschlagkräften, die durch den Hammer 17 erzeugt werden, und gewährleistet, daß der größte Teil der Aufschlagenergie des Hammers 17 an die Schneidkante zur Felsbearbeitung weitergeführt wird, Die Steifigkeit der elastomeren Buchse 26 wird durch ihre Abmessungen beeinflußt, ihre Standzeit und ihr Elastizitätsmodul hingegen durch das Material. Die obere Grenze der Steifigkeit wird in weitem Umfange durch die Notwendigkeit bestimmt, die Energie zu begrenzen, die während ihrer Deformierung von der Buchse absorbiert wird, wenn die Schneidkante 22 in den Fels eindringt. Wenn die Aufschlagenergie gering ist (beispielsweise bis zu 13,6 kpm (100 ft-lbs) beträgt) und/oder der bearbeitete Fels sehr hart

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ist (beispielsweise eine Druckfestigkeit von über 1760 kp/cm (25 000 psi) aufweist), wird die Schneideinrichtung nur ein sehr geringes Stück in bezug auf die Schneideinrichtungshalterung in den Pels eindringen, bevor der Fels geteilt und gebrochen wird (beispielsweise weniger als 3,1 mm (1/8 inch)). Wenn hingegen die Aufschlagenergien verhältnismäßig hoch liegen, beispielsweise über 13^6 kpm (100 ft-lbs)), und der bearbeitete Fels weich ist (beispielsweise eine geringere Druckfestigkeit als 1050 kp/cm (15 000 psi) aufweist), dann kann die Schneideinrichtung bei einer Mehrfachspaltung und -zerteilung des Felses bis zu Tiefen von mehr als etwa 12,7 mm (1/2 inch)) eindringen. Für die Erfindung ist eine genaue Festlegung der Steifigkeit der elastomeren Buchse nicht erforderlich. Es können Steifigkeiten der Buchse im Bereich von 900 bis 9000 kp/cm (5000 bis 50 000 lbs/in.) mit Aufschlagwalzenschneideinrichtungen verwendet werden, wobei die Schlagenergien im Bereich von etwa 1,36 bis über 136 kpm (10 bis über 1000 ft-lbs) liegen. Eine Büchse wäre zu steif, wenn ein nennenswerter Betrag an Aufschlagenergie in Form einer Buchsendeformation absorbiert würde (beispielsweise über 25 % der Aufschlagenergie), und eine Buchse wäre zu weich, wenn die mit niedriger Frequenz und hoher Amplitude ausgeführten Vibrationen der Schneideinrichtung zwischen den einzelnen Aufschlägen an der Buchse eine hohe Abnutzung der bewegten Teile hervorrufen würde, was zu Schwierigkeiten bei der gesteuerten Führung des Schneidwerkzeuges über die Felsoberfläche führen würde.

Die Fig. 5 und 6 zeigen, eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung bei einer Tunnelmaschine mit einer Vielzahl von Aufschlagrollen-Schneidkonstruktionen 60, die auf einem drehbaren oder, oszillierbaren Kopf 61 angeordnet sind. Falls dies erwünscht ist, können einige der Schneideinsat zkonstrukt ionen 60a mit einer Vielzahl von Schneideinrichtungen ausgestattet sein. Jede Schneideinsatzkonstruktion 60

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und 60a ist mit einer (nicht dargestellten) Fluiddruckquelle über entsprechende Leitungen 62 verbunden. Der Kopf 61 ist auf einer Welle 63 angebracht, die durch einen Motor 72 über ein Getriebe 64 angetrieben ist. Der Motor 62 ist an der Halterung 65 angebracht und kann derart ausgebildet sein, daß er den Kopf 61 gemäß den Anforderungen in eine Oszillation oder in einer Eotaion versetzt.

Die gemäß der Erfindung verwendeten Schneideinrichtungen können in ihrer Form dem jeweiligen Verwendungszweck angepaßt sein. So können sie als sich verjüngende Scheiben ausgebildet sein oder können die Form von Zahnradzähnen haben oder können vorspringende Stifte aufweisen. Es können auch eine oder mehrere Schneidkanten auf einem einzelnen Schneidkörper angeordnet sein.

- Patentansprüche -

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Claims

243051S Patentansprüche

1. Rollenschneidanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß eine ringförmige Metallschneideinrichtung vorgesehen ist, die eine Streckfestigkeit aufweist, um im Betrieb auftretende Schläge auszuhalten,ohne daß eine wesentliche permanente Deformation eintritt, daß weiterhin eine langgestreckte Welle vorhanden ist, die sich im wesentlichen koaxial zu der Schneideinrichtung und durch dieselbe hindurch erstreckt · und derart ausgebildet ist, daß sie in einem Gehäuse gelagert ist, daß eine leicht deformierbare elastomere Buchseneinrichtung vorgesehen ist, deren Außenumfang im Eingriff mit wenigstens einem inneren Umfangsabschnitt der Schneideinrichtung steht und sich in radialer Richtung davon nach innen erstreckt, und daß die Buchseneinrichtung eine Steifigkeit aufweist, um sich in Reaktion auf eine Aufschlagkraft auf die Schneideinrichtung in einer Weise zu deformieren, daß die Energieübertragung auf ein Gehäuse zu einem Minimum wird, indem eine begrenzte Querbewegung der Schneideinrichtung in bezug auf die Längsachse der Welle ermöglicht ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine .Lagereinrichtung vorgesehen ist, die zwischen der Buchseneinrichtung und der Welle angeordnet ist, welche die Buchseneinrichtung drehbar in bezug auf die Welle lagert.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lagereinrichtung zwischen der Welle und einem Gehäuse angeordnet ist und derart ausgebildet ist, daß sie die Welle in bezug auf das Gehäuse drehbar lagert.

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4-, Anordnung, dadurch gekennzeichnet, daß eine ringförmige Metallschneideinrichtung vorgesehen ist, die eine Streckfestigkeit aufweist, um im Betrieb auftretende Schläge ohne wesentliche permanente Deformation auszuhalten, daß weiterhin eine ringförmige leicht deformierbare elastische Buchseneinrichtung vorhanden ist, deren Außenumfang im Eingriff mit wenigstens einem inneren Umfangsabschnitt der Schneideinrichtung steht und sich in radialer Richtung davon nach innen erstreckt und daß die Buchseneinrichtung eine Steifigkeit aufweist, so daß die maximale Energie, welche in der Buchseneinrichtung gespeichert werden kann, 25 % der durch die einzelnen Schläge im Betrieb auf die Schneideinrichtung übertragenen Energie nicht überschreiten kann.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine langgestreckte Welle vorgesehen ist, welche derart ausgebildet ist, daß sie in einem Gehäuse gelagert ist und die Schneideinrichtung trägt und sich im wesentlichen koaxial durch die Buchseneinrichtung hindurch erstreckt, um eine begrenzte Querbewegung der Schneideinrichtung in bezug auf die Längsachse der Welle in Reaktion auf die Energie zu ermöglichen, welche durch solche im Betrieb auftretenden Schläge auf die Schneideinrichtung übertragen wird.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lagereinrichtung vorgesehen ist, die zwischen der Buchseneinrichtung und der Welle angeordnet ist, welche die Buchseneinrichtung d ehbar in bezug auf die Welle lagert.

7· Anordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß eine Lagereinrichtung zwischen der Welle und einem Gehäuse angeordnet ist und derart ausgebildet ist, daß sie die Welle in bezug auf das Gehäuse drehbar lagert.

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8. Aufschlagrollenschneidvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse vorhanden ist, daß weiterhin eine langgestreckte Schneideinrichtungswelle vorgesehen ist, welche im Gehäuse gelagert ist, daß weiterhin ein ringförmiges Metallschneidelement vorhanden ist, welches von der Welle gehalten ist und in bezug auf das Gehäuse drehbar gelagert ist, daß weiterhin eine Aufschlageinrichtung vorgesehen ist, die von dem Gehäuse gehalten ist und derart betreibbar ist, daß sie eine intermittierende Aufschlagkraft auf eine äußere zylindrische Fläche des Schneidelementes erzeugt, und daß eine leicht deformierbare elastomere Einrichtung vorgesehen ist, welche mit wenigstens zwei der Elemente zusammenwirkt, um sich in Reaktion auf einzelne Aufschlagkräfte zu deformieren, um die Übertragung der Aufschlagenergie auf das Gehäuse in der-Weise auf ein Minimum zu begrenzen, daß eine begrenzte Querbewegung des Schneidelementes in bezug auf die Längsachse der Welle auftritt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere Einrichtung eine leicht deformierbare ringförmige elastomere Buchse aufweist, die mit dem Schneidelement und der Welle zusammenwirkt und zwischen diesen Elementen angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere Einrichtung auf Abstand voneinander angeordnete, leicht deformierbare ringförmige elastomere Buchsen aufweist, die mit der Welle und dem Gehäuse zusammenarbeiten und dazwischen angeordnet sind.

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11. Vorriclitung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlageinrichtung eine Kolbenanordnung aufweist und daß eine Aufschlagkraft auf das Schneidelement durch den hin- und herbewegbaren Kolben dieser Kolbenanordnung übertragen wird, und zwar durch ein Aufschlagen auf die zylindrische Fläche.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lagereinrichtung vorgesehen ist, die zwischen der Buchse und der Welle angeordnet ist, welche die Buchse drehbar in bezug auf die Welle lagert.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß eine Lagereinrichtung vorgesehen ist, die zwischen der Welle und dem Gehäuse angeordnet ist und die die Welle drehbar in bezug auf das Gehäuse lagert.

14. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lagereinrichtung vorgesehen ist, die zwischen der Buchse und der Welle angeordnet ist, welche die Welle drehbar in bezug auf das Gehäuse lagert.

15· Tunnelvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Aufschlagrollen Schneidvorrichtung gemäß Anspruch auf einer Bohrkopfanordnung vorgesehen sind und daß weiterhin eine Einrichtung vorhanden ist, um den Bohrkopf derart zu bewegen, daß die Schneidelemente über die vordere Seite eines Tunnels rollen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine Einrichtung vorgesehen ist, welche dazu dient, die Bohrkopfanordnung gegen die Fläche vorzurücken.

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