DE2639583C2

DE2639583C2 - Teilschnittvortriebsmaschine

Info

Publication number: DE2639583C2
Application number: DE2639583A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl.-Ing. Dr. Sigott; Herwig Ing. Zeltweg Wrulich; Alfred Ing. Zitz
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1975-09-03
Filing date: 1976-09-02
Publication date: 1982-12-23
Also published as: GB1544943A; JPS5245503A; JPS5637398B2; AU505943B2; FR2323004A1; US4111488A; AU1728276A; ATA679675A; IN146098B; MX144311A; DE2639583A1; ZA764886B; PL111445B1; CA1061811A; AT340349B; FR2323004B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Teilschnitt-Vortriebsmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Vortriebsmaschine ist aus dem Prospekt »Eickhoff E V II-D Nr. 2037 8 71 20 bekannt. Bei dieser bekannten Maschine sind die Meißel aut der Umfangsfläche des Schrämkopfes spiralförmig angeordnet. Durch Veränderung der Vorschubgeschwindigkeit soll eine Anpassung an den Schneidwiderstand des Gesteins erfolgen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde bei einer Vortriebsmaschine der eingangs genannten Art, das Verhältnis von geschnittenem zu gebrochenem Gestein je nach Sprödigkeit bzw. Zähigkeit des Gesteins gezielt zu beeinflussen und auf diese Weise bei möglichst gleichmäßiger Meißelbelastung den Energieverbrauch pro hereingewonnener Menge unter jeweils optimaler Ausnutzung der Bruchfähigkeit des Gesteins gering zu halten. Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Maßnahmen nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1. Bei der erfindungsgemäßen Maschine ziehen die Meißel der jeweils betrachteten Dreiergruppe nacheinander und nebeneinander her je eine schraubenförmige Rille, wobei die zuletzt entstehende Rille annähernd mittig zwischen den beiden anderen Rillen verläuft, so daß das Gestein bei der Bildung der mittigen Rille nach den beiden anderen Rillen hin ausbrechen kann. Durch die Veränderung des Vorschubs pro Schrämkopfumdrehung kann dank der Versetzung der Meißel der jeweiligen Dreiergruppe der Abstand der Rillen in Vorschubrichtung so verändert werden, daß die Bruchfähigkeit des Gesteins im Sinne der Erhöhung des jeweils gebrochenen Anteils voll ausgenutzt werden kann, ohne daß sich die Meißelbelastung wesentlich ändert

Bei sprödem Gestein kann die Vorschubgeschwindigkeit relativ zur Rotationsgeschv.'indigkeit des Schräm-ϊ kopfes vergrößert werden, so daß sich der Abstand zwischen den einzelnen Rillen vergrößert Die zwischen den einzelnen Rillen verbleibenden breiteren Rippen werden wegen der Sprödigkeit immer noch gebrochen; die für das Brechen erforderliche Leistung ist geringer

ι» als die für das Schneiden der Rillen erforderliche Leistung. Je spröder das Gestein ist, desto größer kann der Anteil des gebrochenen Materials gegenüber dem Anteil des geschnittenen Materials werden und es kann damit das in der Zeiteinheit geschrämte Volumen wesentlich vergrößert werden, ohne die für das Schrämen erforderliche Leistung zu erhöhen. Je kleiner die Vorschubgeschwindigkeit relativ zur Rotationsgeschwindigkeit des Schrämkopfes gewählt wird, desto näher rücken die gegrabenen Rillen zusammen und

:n desto kleiner wird der Anteil des Gesteins, welcher zwischen den einzelnen Rillen gebrochen wird. Bei zähen Gesteinen muß diese letztere Betriebsweise gewählt werden.

Es kenn aber auch die Härte des Gesteins, und zwar

2ϊ sowohl bei zähem Gestein, als auch bei sprödem Gestein, verschieden groß sein. Je weicher das Gestein ist, desto größer kann die Rotationsgeschwindigkeit des Schrämkopfes gewählt werden, ohne eine Überbelastung der Meißel befürchten zu müssen. Es kann daher

so die Rotationsgeschwindigkeit des Schrämkopfes bei hartem Gestein verringert und bei weichem Gestein vergrößert werden.

Die Erfindung ermöglicht somit, bei sprödem Gestein und bei zähem Gestein und bei verschiedenen Härten

Ji des spröden oder zähen Gesteins jeweils die Belastbarkeit der Meißel voll auszunützen und auf diese Weise jeweils das Optimum der Schrämleistung bzw. das größtmögliche in der Zeiteinheit geschrämte Volumen zu erreichen, ohne die Gefahr einer Überlastung des

4(i Antriebes oder der Meißel in Kauf nehmen zu müssen.

Anspruch 2 enthält eine Weiterbildung der Erfindung,

wobei ein Getriebe mit veränderbarer Übersetzung von einem hydraulischen Drehmomentwandler oder von einem Zahnradgetriebe mit auswechselbaren Wechsel-

4ϊ radsätzen gebildet sein kann.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles schematisch erläutert.

F i g. 1 und 2 zeigen eine Schrämmaschine in Betriebsstellung, wobei F i g. 1 eine Seitenansicht und

>o F i g. 2 eine Draufsicht darstellt. F i g. 3 zeigt in größerem Maßstab das Schema eines Schrämkopfes bei seiner Arbeit im Gestein. Fig.4, 5 und 6 zeigen Anschlagbilder der Meißel.

Die Schrämmaschine nach F i g. 1 und 2 weist einen

υ Schrämarm 101 auf, der um eine vertikale Achse 102 schwenkbar ist. Der Schrämarm 101 ist weiters noch um eine horizontale Achse 103 schwenkbar, so daß die allseitige Schwenkbarkeit gegeben ist 104 sind die Schrämköpfe, welche um eine Achse 105 drehbar

ω gelagert sind. Der Vorschub erfolgt durch Schwenken des Schrämarmes 101 um die vertikale Achse 102 in Richtung der Achse 105. Da der Schrämarm 101 um die Achse 102 geschwenkt wird, ist die Vorschubrichtung ein Bogen, an welchen die Achse 105 tangiert Je

^h'i nachdem, ob der rechte oder der linke Schrämkopf 104 schneidet, erfolgt der Vorschub entweder in Richtung des Pfeiles 106 oder in Richtung des Pfeiles 107.

108 ist ein hydraulischer Zylinder, welcher auf eine

Zahnstange wirkt, die mit einem Zahnkranz kämmt, der an dem Querhaupt 109 befestigt ist. In die Ölzuführungsleitung zu diesem hydraulischen Zylinder 108, deren Querschnitt entsorechend der größten Schwenkgesciiwindigkeit bemessen ist, ist beispielsweise ein steuerbares Reduzierventil eingeschaltet, in welchem Falle das hydraulische Druckmedium dem Ölkreislauf der Schrämmaschine entnommen werden kann. Ein solches Reduzierventil bewirkt aber eine Erhitzung des Druckmediums, was bei langer Betriebsdauer schädlich ist. Es ist daher zweckmäßig, für die Druckmittelzufuhr zum hydi aulischen Zylinder 108 eine gesonderte Förderpumpe mit regelbarer Fördermenge vorzusehen, wie beispielsweise eine schwenkbare Axialkolbenpumpe. Auf diese Weise kann die Schwenkgeschwindigkeit des Schrämarmes 101 und damit die Vorschubgeschwindigkeit des Schrämkopfes 104 in seiner Achsrichtung verändert werden. Im Schrämarm 101 ist ein Motor 110 für den Antrieb des Schrämkopfes und ein Getriebe 111 mit veränderbarer Übersetzung eingebaut, so daß auch die Rotationsgeschwindigkeit des Schrämkopfes 104 verändert werden kann. Es können somit Rotationsgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit in gewissen Grenzen beliebig gewählt werden und es kann damit das Verhältnis zwischen Rotationsgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit verändert werden.

Die Schrämköpfe arbeiten in Richtung ihrer Achse 104 abwechselnd nach rechts oder nach links entlang des in F i g. 2 eingezeichneten Bogens 112, wobei jeweils eine horizontale Zeile geschrämt wird. Am Ende der Schwenkbewegung wird der Schrämkopf durch Schwenken des Schrämarmes 101 um die Achse 103 um den Betrag a zur nächsten Zeile angehoben, welcher Betrag a die Gesamtspanstärke genannt wird. Hierbei arbeiten sich die beiden Schrämköpfe in das volle Material ein. Mit der schraffierten Zone 113 ist die Materialstärke angedeutet, welche zeilenweise (jeweils in einer Zeile mit der Gesamtspanstärke a) in jeweils einer Stellung der Schrämmaschine geschrämt wird. Wenn diese Zone 113 geschrämt ist, wird die Schrämmaschine unter Vermittlung des Raupenfahrwerkes 114 um die Stärke b dieser Zone vorgefahren.

In Fig. 3 ist im größeren Maßstab der Umriß des Schrämkopfes dargestellt. Die Gesamtspanstärke ist wieder mit a angegeben. 113 ist die Zone mit der Stärke b, welche bei einer Stellung der Schrämmaschine geschrämt wird. Die schraffiert dargestellte Zone 115 mit der Gesamtspanstärke a ist wiederum die Zone, welche bei einem Durchgang durch eine Zeilo durch den Schrämkopf geschrämt wird. Am Umfang des Schrämkopfes 104, dessen Drehrichtung durch einen Pfeil 116 angedeutet ist, sind bei diesem Ausführungsbeispiel 24 Meißel vorgesehen, deren Spitzen mit den Ziffern 1 bis 24 bezeichnet sind. Diese Meißel kommen der Reihe nach zum Anschlag an die Ortsbrust 117. Die Meißel ^:

sind in 16 Radialebenen angeordnet, die jeweils um einen Winkel α von 22'/2° gegeneinander versetzt sind.

Die Meißel in diesen Radialebenen kommen der Reihe nach zum Anschlag an die Ortsbrust 117, wobei die

ΐ Reihenfolge der Anschläge mit den in Kreisen eingesetzten Zahlen 1 bis 10 bezeichnet ist. Die Anordnung der Meißel wiederholt sich nach jeweils 90°.

In den Fig.4, 5 und 6 sind nun die sogenannten

Anschlagbilder der Meißel 118 dargestellt, gesehen in Richtung des Pfeiles IV, V und VI der F i g. 3. Betrachtet man beispielsweise die Fig.4, so erkennt man dort, angedeutet durch den Pfeil a, diejenige Fläche der Ortsbrust 117 wieder (Gesamtspandicke), in weiche die Meißel 118 eintreten. Dabei sind in Fig.4 alle 24 über

"· den Schrämkopfumfang verteilten Meißel in die Zeichenebene gedreht eingezeichnet, und zwar jeweils an denjenigen Ort, an dem sie nacheinander während einer Umdrehung des Schrämkopfes 104 und der entsprechenden Vorschubbewegung in Richtung des

° Pfeiles 106 um den Vorschubweg can der Ortsbrust 117 anschlagen. Durch die den einzelnen Meißeln zugeordneten Zahlen im Kreis ist die Anschlagfolge dargestellt. Den Meißeln mit auf gleichem Radius liegenden Spitzen sind die Zahlenkolonnen 24,23, 22, 21; 20, 19,18,17 usw.

> zugeordnet, deren Bezugsstriche zu den horizontalen Verbindungslinien der auf gleichem Radius liegenden Meißelspitzen führen.

Betrachtet man beispielsweise die in Umfangsrichtung des Schrämkopfes unmittelbar aufeinanderfolgen-

den Meißel 13, 8, 12 mit der Schlagfolge © , Θ , © , so erkennt man in Fig.4, daß der in der Schalgfolge @ ■ ©, © letzte Meißel 12 an einem Anschlagsort zwischen den Anschlagsorten der ihm in der Schlagfolge vorangehenden Meißel 13, 8 auf die Ortsbrust 117

' aufschlägt.

Die Darstellungen der Fig. 5 und 6 entsprechen derjenigen nach F i g. 4, wobei der Vorschubweg c pro Umdrehung des Schrämkopfes, wie durch die vergrößerten Maßpfeile cangedeutet, verlängert ist.

Die in den F i g. 4, 5, 6 dargestellten Anschlagstellen der Meißel 1—24 stellen die in der Ortsbrust 117 liegenden Endquerschnitte der geschrämten Rillen dar. Zwischen diesen Rillen wird das Gestein gebrochen; die Bruchlinien sind in den Fig.4 —6 eingezeichnet, wobei

> die gebrochenen Querschnitte zwischen den Rillen schraffiert dargestellt sind. Diese gebrochenen Querschnitte sind in F i g. 5 und 6 entsprechend dem längeren Voi schubweg c pro Umdrehung größer als in F i g. 4.

Der kürzeste Vorschubweg c pro Umdrehung (Fig.4) wird für wenig sprödes und gegebenenfalls hartes Gestein gewählt, der lange Vorschubweg c (Fig. 6) für sprödes und gegebenenfalls weiches Gestein. Auf diese Weise kann die Schrämleistung für sprödes und gegebenenfalls weiches Gestein erhöht werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Teilschnitt-Vortriebsmaschine, umfassend mindestens einen an einem Schrämarm um eine Rotationsachse drehbar gelagerten und mit einem Rotationsantrieb verbundenen, meißelbestückten Schrämkopf, welcher mittels eines an dem Schrämarm angreifenden Vorschubantriebs mit einstellbarer Vorschubgeschwindigkeit in Richtung seiner Rotationsachse zeilenweise bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Meißel (118) innerhalb von Dreiergruppen an der Mantelfläche des Schrämkopfes (104) derart in Achs- und Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind, daß während der Rotations- und Vorschubbewegung des Schrämkopfes (104) zeitlich nacheinander zunächst zwei Meißel (z. B. 13,8; 16, 7; 24,15;) der jeweiligen Gruppe an in Vorschubrichtung (106) gegeneinander versetzten Anschlagstellen an die Ortsbrust (117) anschlagen und danach der dritte Meißel (12; 11; 19) der jeweiligen Gruppe an einer ungefähr mittig zwischen diesen Anschlagstellen gelegenen weiteren Anschlagstelle an die Ortsbrust (117) anschlägt, wobei der Abstand der Anschlagstellen in Vorschubrichtung (106) durch Änderung des Vorschubweges (c)pro Schrämkopfumdrehung einstellbar ist

2. Teilschnitt-Vortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kraftübertragung vom Antriebsmotor (110) zum Schrämkopf (104) ein Getriebe (111) mit veränderbarer Übersetzung eingebaut ist