DE2710960C2

DE2710960C2 - Strecken- bzw. Tunnelvortriebsmaschine

Info

Publication number: DE2710960C2
Application number: DE2710960A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Wilhelm 4223 Voerde Paurat
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-03-12
Filing date: 1977-03-12
Publication date: 1981-07-02
Also published as: AU2807977A; CA1083186A; AU508090B2; PL200577A1; US4231618A; PL110174B1; ZA774950B; JPS53113703A; DE2710960B1; GB1557919A

Description

Die Erfindung betrifft eine Strecken- bzw. Tunnelvortriebsmaschine, bestehend aus einer auf einem Führungsgestell gelagerten, um eine Horizontale, etwa parallel zur Ortsbrust verlaufende Achse drehbaren Schrämwalze und einem zu beiden Seiten des Führungsgestelles angeordneten, aus zwei nebeneinander angeordneten Ausbaurahmen bestehenden schreitenden Ausbaugestell, welches mit dem Führungsgestell relativ verschiebbar verbunden ist — Regelmäßig ist die Anordnung so getroffen, daß die Schrämwalze nicht bloß Schrämarbeit, sondern auch Förderarbeit zu einem der Vortriebsmaschine zugeordneten Förderer hin leistet

ßei einer bekannten Vortriebsmaschine der gattungsgemäßen Ausführungsform (DE-AS 25 43 501) ist das Führungsgestell ein Raupenfahrwerk, so daß an das Raupenfahrwerk beidseits in Vortriebsrichtung vorkragend die Maschinenholme angeschlossen sind, die die um eine horizontale Achse angetriebene Schrämwalze mit ihrem Antrieb tragen. Im übrigen ist jedoch das Raupenfahrwerk mit einem Fräsiusleger ausgerüstet, der einen Fräskopf trägt und um eine vertikale Achse schwenkbar sowie um eine horizontale Achse heb- und senkbar ist. Dieser Fräskopf besitzt folglich eine Rotationsachse, die hauptsächlich in Vortriebsrichtung weist. Im Ergebnis arbeitet die um eine horizontale Achse angetriebene Schrämwalze nur im Sohlenbereich. Das darüber stehende Gestein wird mit Hilfe des Fräsauslegers mit seinem Fräskopf hereingewonnen, wozu das Maschinengestell des Fräsauslegers als Führungsschlitten ausgebildet ist, der in Vortriebsrichtung sowie zurück verstellbar ist Das alles hat sich an sich bewährt, verlangt aber hinreichend standfestes

ϊ Gebirge. Tatsächlich ist die bekannte Vortriebsmaschine mit besonderen Ausbauelementen oder Ausbaueinrichtungen nicht integriert Zwar folgt regelmäßig der arbeitenden Vortriebsmaschine ein üblicher Auibau, die Ausbauverzögerung (d. h. die Zeit zwischen Herstellung

in des Ausbruches und erster ausbaumäßiger Unterstützungsmaßnahme) kann jedoch erheblich sein.

Bei einer anderen, gattungsfremden Vortriebsmaschine, die in der beschriebenen Weise lediglich einen Fräsausleger mit Fräskopf aufweist, bei der also die um eine horizontale Achse angetriebene Schrämwalze fehlt, sind zusätzliche Ausbauelemente mit der Maschine vereinigt (Kurznachrichten des Steinkohlenbergbauvereins, Nr. 79, November 1970, S. 2; bzw. Nr. 83, Dezember 1971, S. 2). Es handelt sich dabei gleichsam um auf das Maschinengestell aufgesetzte Stempel, die mit in Vortriebsrichtung vorkragenden Kappen versehen sind. Die Maschine führt so ihren Ausbau mit Das hat sich jedoch nicht bewährt Tatsächlich treten beim Arbeiten des Fräskopfes Schwingungen auf, die bei der bekannten Ausführungsform auch in die Ausbauelemente einfließen und ita Ergebnis das Hangende lockern. Schwingungen meint auch solche hoher Frequenz und großer Amplitude, die in der Praxis häufig als Vibrationen bezeichnet werden, aber auch Schwingun-

so gen mit demgegenüber kleiner Frequenz und/oder großer Amplitude. Das gilt insbesondere dann, wenn man eine solche Vereinigung der Vortriebsmaschine mit Ausbauelementen auch dann vornehmen würde, wenn die Maschine um eine horizontale Achse angetriebene

J5 und insoweit parallel zur Ortsbrust arbeitende Schrämwalzen aufweisen würde.

Bei einer anderen Vortriebsmaschine der eingangs beschriebenen Gattung (DE-OS 19 21314) ist das Führungsgestell über Gabelstücke mit einer die beiden Ausbaurahmen mittelbar verbindenden Federblatttraverse verbunden. Die Federblatttraverse bildet mit den daran angeschlossenen Teilen der Ausbaurahmen bzw. mit den Ausbaurahmen selbst ein Schwingungssystem, das Schwingungen der Vortriebsmaschine nach Maßga-

•»5 be der vorhandenen Eigenfrequenz überträgt. Dabei werden insbesondere Schwingungen niedriger Frequenz, die im Bereich der Eigenfrequenz des Schwingungssystems liegiti, mit verhältnismäßig großer Amplitude übertragen. Bei Schwingungen höherer Frequenz nimmt die Amplitude der übertragenden Schwingungen zwar mit zunehmendem Abstand von der Eigenfrequenz ab, es entstehen jedoch innere Kräfte, die die einzelnen Teile und deren Anschlüsse beanspruchen. Die Einstellung einer geeigneten Eigenfrequenz bei dieser Ausführungsform ist schwierig, weil die Massen und die Federcharakteristik nicht allein nach schwingungstechnischen Gesichtspunkten ausgewählt werden können. Außerdem würde das Schwingungssystem infolge der Abstützung der Ausbaurahmen

so zwischen Liegenden und Hangenden zusätzlich beein= Mußt, weil im einzelnen nicht bestimmbare Anteile des Liegenden und Hangenden zur Masse des Schwingungssystems hinzugerechnet werden müssen. Die Federtraversen selbst bewirken keine beachtliche Schwingungsdämpfung.

Im übrigen ist es bei Vortriebsmaschinen (DE-PS 2 61226) und bei Gewinnungsmaschinen (DE-PS 8 90 486) bekannt, einen Werkzeugträger unter Zwi-

schenschaltung von Federn am Maschinengestell abzustützen. Das geschieht zur Beeinflussung von Rückstoßkräften oder zur Einrichtung von Ausweichfreiheitsgraden, bewirkt keine wesentliche Schwingungsdämpfung und hat die vorstehend beschriebenen Probleme nicht beeinflußt Letzteres gilt auch für die Tatsache, daß es bei Gewinnungsmaschinen und Vortriebsmaschinen bekannt ist (DE-OS 20 33 807) zum Zwecke der Unterbindung einer unerwünschten Übertragung von Schwingungen zwischen verschiedenen Maschiuenteilenfedern und Dämpfungsfedern zwischenzuschalten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vortriebsmaschine der eingangs beschriebenen Gattung so zu verbessern, daß bei einfachem Aufbau insbesondere die das Hangende unterfangenden Teile und damit auch das Hangende nicht durch Schwingungen beansprucht werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Führungsgestell und das Ausbaugestell lediglich über ein oder mehrere gelenkig zwischen ihnen angeordnete hydraulische Schubkolbengetriebe verbunden sind, die gegen die Horizontale geneigt sind und wobei die Gelenke mit Schwingungsdämpfern ausgerüstet sind, und daß die Schwingungsdämpfer als torsionsbremsende und schwingungshemmende Gelenkbeilagen und/ oder als gelenküberbrückende Schwingungsdämpfer nach Art üblicher Stoßdämpfer ausgeführt sind.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß zur Lösung der Erfindungsaufgabe nicht lediglich eine Abfederung, sondern eine aktive, energieverzehrende Schwingungsdämpfung an den angegebenen Stellen und mit den angegebenen Schwingungsdämpferri erforderlich ist So wird eine echte Schwingungsdämpfung erreicht, d.h. die in das Führungsgestell einfließende Schwingungsenergie wird in den mit Schwingungsdämpfern ausgerüsteten Gelenken zu den Schubkolben getrieben bzw. zu den Ausbaugestellen vernichtet Die Schwingungsdämpfung bzw. die Vernichtung von Schwingungsenergie erstreckt sich über alle Frequenzbereiche in gleichem Maße und ist deshalb unabhängig von sonstigem Aufbau der an die Schwingungsdämpfer angeschlossenen Bauteile. Folglich können bei der erfindungsgemäßen Vortriebsmaschine in das Ausbaugestell in störendem Maße Schwingungen nicht mehr einfließen. Das Ausbaugestell dient nichtsdestoweniger als Abstützung beim Vordrücken der Maschinenholme, die dazu mit dem Führungsgestell insgesamt oder am Führungsgesteil vorgedrö,-kt werden.

Im Rahmen der Erfindung besteht ohne weiteres die Möglichkeif, die Anordnung so zu treffen, daß die gesamte Ortsbrust, und nicht nur ein Sohlenbereich der Ortsbrust, durch die Schrämwalze bearbeitet werden kann. Dazu empfiehlt die Erfindung, daß die Maschinenholme am Führungsgestell ein- und ausfahrbar sowie um eine horizontale Achse schwenkbar angeordnet sind und daß das Maschinengestell bis in den Bereich der angetriebenen Schrämwalze vorfahrbare Abstützkufen aufweist. Dadurch wird das Maschinengestell oder Führungsgestell beim Schwenken der Maschinenholme um die horizontale Achse zu einer selbständig standfesten Einheit, die allerdings eine Abstützung am Gebirge auch zusätzlich durch seitlich ausfahrbare Abstutzelemente erfahren kann. Die Unterstützung des Hangenden kann ohne weiteres bis in den Bereich der angetriebenen Schrämwalze erfolgen, und zwar dadurch, daß das Ausbaugestell, spezieller also die Ausbaurahmen, bis in den Bereich der angetriebenen Schrämwalze vorpfändbare Hangendkappen aufweise». Insgesamt bestehen die Ausbaurahmen dann aus Liegendkufen, Stützelementen und Hangendkappen, wobei zwischen diesen Elementen auch eine Gelenkverbindung vorgesehen werden kann, die es erlaubt, die Hangendkappen unter Vorspannung gegen das Hangende anzudrücken.

Als Schwingungsdämpfer kommen Gummi-Metallelemente in Frage. Es kann aber auch mit Werkstoffen

ίο gearbeitet werden, die ein besonders stark dämpfendes viskoelastisches Verhalten aufweisen. Solche Werkstoffe sind als Elastomere besonderer Auslegung an sich bekannt Für die Durchführung einer Schwingungsdämpfung mit Hilfe solcher Werkstoffe schreibt die Erfindung vor, die Anordnung so zu treffen, daß die Vorschub- und Rückholzylinderkclbenanordnungen zwischen dem Führungsgestell einerseits und dem Ausbaugestell andererseits gegen die Horizontale geneigt sind. Dabei kann auch mit gleichsam überkreuzten Vorschub- und Rückholzylinderko'benanordnungen gearbeitet werden.

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß bei der erfindungsgemäßen Vortriebsmaschine unmittelbar nach Herstellung des Ausbruches erste Unterstützungs-

maßnahmen am Hangenden durchgeführt werden können, so daß praktisch ohne Ausbauverzögerung gearbeitet werden kann. Gleichzeitig ist die Anordnung so getroffen, daß unvermeidbare Schwingungen, die von der arbeitenden Schrämwalze erzeugt werden und die

jo auch in das Führungsgestell gelangen, in das Hangende nicht mehr einfließen können, weil nämlich entsprechende Schwingungsdämpfer zwischen dem Führungsgestell und dem Ausbaugestell angeordnet sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer

lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert Es zeigt in schematischer Darstellung

F i g. 1 die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vortriebsmaschine,

Fig.2 eine Draufsicht auf den Gegenstand nach F i g. 1 bei entfernten Hangendkappen,

F i g. 3 eine Ausführungsform der Schwingungsdämpfer in vergrößertem Maßstab und
F i g. 4 eine andere Ausführungsform des Gegeastandes nach F i g. 3.

Die in den Figuren dargestellte Vortriebsmaschine ist insbesondere für den Vortrieb bergbaulicher Strecken I bestimmt Sie kann aber auch im Tunnelvortrieb eingesetzt werden. Zum Grundaufbau der Maschine gehören zunächst die in Vortriebsrichtung vordrückbaren Maschinenholme 2, die an einem Führungsgestell 3 gelagert sind. Die Maschinenholme 2 tragen im Aasftinn/ngsbeispiel eine mehrteilige, um eine horizon' tale Achse 4 angetriebene Schrämwalze 5, deren Achse 4 mehr oder weniger parallel zur Ortsbrust 6 verläuft Zur Vortriebsmaschine insgesamt gehört aber auch ein Ausbaugestell 7, welches dem Führungsgestell 3 folgt Dieses Ausbaugestell 7 besteht im Ausführungsbeispiel aus zwei nebeneinandergestellten Ausbaurahmen vom Typ des schreitenden Strebausbau. Das FOhruhgsgestell 3 ist an das Ausbaugestell 7 leriigl/ch über hydraulische Vorschub- und Rückholzylinderkolbenanordnungen 8 angeschlossen, die im übrigen in besonderer Weise mit Schw'ngungsriämpfern 9 vereinigt sind.

es Die Maschinenholme 2 können starr an das Führungsgestell 3 angeschlossen oder auch an dem Führungsgesteil 3 ein- und ausfahrbar sein. Im übrigen zeigen die Figuren die bevorzugte Ausführungsform der Erfin-

dung, bei der die Maschinenholme 2 auch um eine horizontale Achse 10 schwenkbar sind. Das Führungsgestell 3 besitzt bis in den Bereich der angetriebenen Schrämwalze 5 vorfahrbare Abstützkufen II. Andererseits ist das Ausbaugestell 7, sind also im Ausführungsbeispiel die beiden Ausbaurahmen, mit Hangendkappen 12 versehen, die bis in den Bereich der angetriebenen Schrämwalze 5 vorpfändbar sind. So bestehen die Ausbaurahmen 7 insgesamt aus Liegendkufen 13, stützenartigen Elementen 14 und den genannten Hangendkappen 12, wobei eine Gelenkanordnung 15 verwirklicht ist, die es erlaubt, die Hangendkappen 12 unter Vorspannung gegen das Hangende 16 anzudrükken.

Es versteht sich von selbst, daß zu den beschriebenen Maschinenaggregaten die erforderlichen Antriebe oder Stelltriebe gehören. So erkennt man in den Figuren einen Stelltrieb 17 für die Schwenkbewegung der fnaschitieiihoime 2 um die horizontale Achse iö. Die Schrämwalzen 5 tragen ihre Antriebe in sich. Nicht gezeichnete Zylinderkolbenanordnungen gehören aber auch zu dem Ausbaugestell 7, um die beschriebene Vorspannung zu bewirken. Von besonderer Bedeutung sind die Vorschub- und Rückholzylinderkolbenanordnungen 8, die schon erwähnt worden sind. Sie dienen zum Vordrücken oder Abstützen des Führungsgestells 3. Sie können auch dazu eingesetzt werden, das Führungsgestell 3 zurückzuholen, wenn dieses aus irgendeinem Grunde erforderlich ist. Dabei sind die Reaktionskräfte dann an dem Ausbaugestell 7 abgestützt. Umgekehrt können diese Vorschub- und Rückholzylinderkolbenanordnungen 8 auch dazu eingesetzt werden, das Ausbaugestell 7 an das Führungsgestell 3 heranzuholen, wozu dieses allerdings mit Hilfe von Spreizelementen 18 oder zusätzlichen Hangendbzw. Liegendankern zu verankern ist, damit die Reaktionskräfte aufgenommen werden, die beim Heranholen des Ausbaugestells 7 entstehen.

Von besonderer Bedeutung ist aber auch die Kombination dieser Vorschub- und Rückholzylinderkolbenanordnungen 8 mit Schwingungsdämpfern 9. Dazu wird insbesondere auf die Fig.3 verwiesen. Man erkennt hier zunächst, daß die Vorschub- und Rückholzylinderkolbenanordnungen 8 über Gelenke 19 an das Führungsgestell 3 und an das Ausbaugestell 7 angeschlossen sind, und daß die Gelenke 19 mit Schwingungsdämpfern 9 ausgerüstet sind. Bei der AusfUhrungsform nach der Fig.3 handelt es sich um Schwingungsdämpfer 9 in Form von Gummi-Metalltlementen. Wirksamer ist noch die Ausführungsform nach der Fig. 4. Hier ist zunächst die Anordnung so getroffen, daß die Vorschub- und Rückholzylinderkolbenanordnungen 8 gegen die Horizontale (bei horizontal arbeitender Maschine) schräg gestellt sind. Dabei können die Vorschub- und Rückhoizyiinderkoibenanordnungen 8 auch über Kreuz angeordnet sein, jedenfalls sind torsionshemmende und schwingungshemmende Gelenkbeilagen 20 und außerdem gelenküberbrückende Stoßdämpfer 21 vorgesehen. Gerade diese Ausführungsform ermöglicht es, das Ausbaugestell 7 praktisch schwingungsfrei zu halten. Es versteht sich von selbst, daß die Massen von Führungsgestell 3 mit Maschinenholmen 2 und Schrämwalze 5 einerseits. Ausbaugestell 7 andererseits so ausgewählt sind, daß unter Berücksichtigung der maschineneigenen elastischen Konstanten des Gesamtsystems bei normaler Arbeitsweise Eigenschwingungen nicht zu befürchten sind. Sollten sie beim Anlaufen tier Schrämwalze 5 durchfahren werden, so werden sie durch die beschriebenen Schwingungsdämpfer 9 gleichzeitig in starkem Maße gedämpft.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Strecken- bzw, Tunnelvortriebsmascbine, bestehend aus einer auf einem Führungsgestell gelagerten, um eine horizontale, etwa parallel zur Ortsbrust verlaufende Achse drehbaren Schrämwalze und einem zu beiden Seiten des Führungsgestells angeordneten, aus zwei nebeneinander angeordneten Ausbaurahmen bestehenden schreitenden Ausbaugestell, welches mit dem Führungsgestell relativ verschiebbar verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsgestell (3) und das Ausbaugestell (7) lediglich über ein oder mehrere gelenkig zwischen ihnen angeordnete hydraulische Schubkolbengetriebe (8) verbunden sind, die gegen die Horizontale geneigt sind und wobei die Gelenke (18) mit Schwingungsdämpfern (9) ausgerüstet .sind, und daß die Schwingungsdämpfer (9) als torsionsbremsende und schwingungshemmende Gelenkbeilagen (20) und/oder als gelenküberbrückende Schwingungsdämpfer nach Art üblicher Stoßdämpfer (21) ausgeführt sind.

2. Vortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinenholme (2) am Führungsgestell (3) ein- und atisfahrbar sowie ggf. um eine horizontale Achse (10) schwenkverstellbar sind und daß das Führungsgestelt (3) bis in den Bereich der angetriebenen Schrämwalze (5) vorfahrbare Abstützkufen (11) aufweist

3. Vortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß das Ausbaugestell (7) oder die Atisbaurahmen bis in den Bereich der angetriebenen Schrämwal;- > (5) vorpfändbare Hangendkappen (12) aufweisen.