DE2910219A1

DE2910219A1 - Vorrichtung zum fraesen von harten erdreichformationen

Info

Publication number: DE2910219A1
Application number: DE19792910219
Authority: DE
Inventors: Clarence L Stepp; Gilbert M Turner
Original assignee: BORING AND TUNNELING CO OF AMERICA Inc
Current assignee: BORING AND TUNNELING CO OF AMERICA Inc
Priority date: 1978-07-13
Filing date: 1979-03-15
Publication date: 1980-01-24
Also published as: US4244625A; CA1095542A; AU6628781A; DE2910219C2

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STaPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE Postfach 860245 · 8000 München 86

• 3-

Anwaltsakt^ ?9 94-1

BORING & TUNNELING COMPANY OF AMERICA. INC., Houston, Texas U.S.A.

15. Mari 1979

Vorrichtung zum Fräsen voii harten Erdreichformationen

- Ansprüche

909884/0580

««S9)9S8272 Telegramme: Bankkonten: Hyoo-Bank München 4410122850

«8«73 BERGSTAPFPATENT München {BLZ 7OO2ÜOJ1) Swift Code: HYPO DE MM

9S8274 TELEX- Bayer. Vereinsbank München 453100 (BLZ 70020270]

05245Mt BERG d Postscheck München 65343-808 {BLZ 7001Of)St))

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Fräsen von harten Erdreichfortnationen, z. B. zum Ausheben von Gräben für Bohrleitungen, insbesondere in solchen Fällen, in denen das Erdreich in Form von Felsen, Eis, Dauerfrostboden od. dergl. vorliegt. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine einen gleichmäßigen Verschleiß begünstigende Anordnung von konischen Meißeln an einer Fräs- oder Förderkette einer Vorrichtung der genannten Art.

Vorrichtungen zum Fräsen von Erdreichformationen, insbesondere von harten Erdreichformationen, sind allgemein bekannt. Sie finden bevorzugte Verwendung im Untertagebergbau, etwa im Kohlebergbau, zum Abtragen von Sedimentgestein zum Freilegen von Kohleflözen oder anderen Mineralien, .ähnliche Vorrichtungen und Verfahren finden Anwendung zum Ausheben von Gräben für das Verlegen von unterirdischen Rohrleitungen.

Eine allgemein bekannte und mit Erfolg verwendete Vorrichtung zum Fräsen von harten Erdreichformationen ist in der US-PS 3 954- 301 beschrieben. Die dort beschriebene Maschine hat eine endlose Gliederkette, welche gelenkig an einem einen Antrieb aufweisenden Fahrzeug aufgehängt ist. Die Glieder der Kette tragen an ihren auswärts gewandten Seiten jeweils eine Anzahl von spitz zulaufenden, konischen Meißeln, vorzugsweise mit Spitzen aus Wolframkarbid, welche zum Schneiden entlang verschiedenen Bahnen zueinander versetzt über die Breite der Kette angeordnet sind. An jeder Seite der Kette ist wenigstens ein Meißel zum Schneiden der seitlichen Schnittbegrenzung ausgerichtet. Im Betrieb der Maschine ist die Schnittiefe durch Einstellen des Winkels der Fräskettenanordnung relativ zum Antriebsfahrzeug bestimmbar.

Ein an der beschriebenen Vorrichtung auftretender,

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schwerwiegender Mangel ist der schnelle und ungleichmäßige Verschleiß der konischen Meißel im Betrieb. Während sich einige Meißel außerordentlich schnell von den Spitzen her abnutzen, tritt bei anderen Meißeln ein sehr schneller Verschleiß an jeweils einer Seite auf, wodurch die Meißel schnell unbrauchbar werden. Es wurden auch andere Formen von ungleichmäßigem und schnellem Verschleiß beobachtet.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Fräs- oder Förderkette einer Bodenfräsmaschine Einrichtungen auf, mittels welcher die konischen Meißel mit einem Schneidwinkel zwischen 47 und 53° und einem Seitenwinkel zwischen 3 und 12 anbringbar sind. Ein möglichst gleichmäßiger Verschleiß der Meißel ist durch ihre Anbringung mit einem Schneidwinkel von ca. 50 und einem Seitenwinkel von ca. 7 1/2° begünstigt.

In einer Ausführungsform schafft die Erfindung eine verbesserte Fräs- oder Förderkette für eine Erdreich-Fräsmaschine, bei welcher wenigstens eine beträchtliche Anzahl der Meißel mit den vorstehend bezeichneten Winkeln an der Kette angebracht sind.

In einer anderen Ausführungsform schafft die Erfindung eine Fräs- oder Förderkette mit einer Anzahl von miteinander verbundenen, mit drehbaren Kettenrädern in Eingriff bringbaren Gliedern und einer Anzahl von mittels Halterungen um ihre Längsachsen drehbar an den Gliedern angebrachten, konischen Meißeln, welche zum Schneiden entlang verschiedenen Bahnen zueinander versetzt angeordnet sind, wobei wenigstens eine beträchtliche Anzahl der Meißel in den vorstehend bezeichneten Bereichen der Schneid- und Seitenwinkel angeordnet ist.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 eine Seitenansicht einer eine Fräs- oder Förderkette aufweisenden Vorrichtung in einer Betriebsstellung in einer Erdreichformation, zur Darstellung des Schneidwinkels der Meißel, von denen der Übersichtlichkeit halber nur einige dargestellt sind,

Fig. 2 eine Ansicht eines Abschnitts der Fräs- oder Förderkette in Richtung des Pfeils 4-0 in Fig. zur Darstellung der versetzten Anordnung und des Seitenwinkels der Meißel,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Kettenglieds mit einer Halterung und einem darin sitzenden Meißel,

Fig. 4 eine Ansicht eines konischen Meißels,

Fig. 5 eine Ansicht eines aufgrund eines zu großen Schneidwinkels abgenutzten Meißels,

Fig. 6 eine Ansicht eines mangels Drehung während des Schneidvorgangs einseitig abgenutzten Meißels,

Fig. 7 eine Ansicht eines bei Anwendung der vorliegenden Erfindung gleichmäßig abgenutzten Meißels, und

Fig. 8 eine Schnittansicht eines mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gefrästen Grabens.

In Fig. 1 der Zeichnung erkennt man eine mit verstellbarem Winkel an einem Antriebsfahrzeug 18 angelenkte Fräskettenanordnung 10 zum Fräsen von Erdreich. Die Fräskettenanordnung 10 entspricht im wesentlichen der Anordnung nach der eingangs genannten US-PS 3 954- 301, auf welche hier insoweit bezug genommen wird. Der Aufbau und die Wirkungsweise einer mit einer solchen Fräskettenanordnung arbeitenden Maschine zum Fräsen von harten Bodenformationen sind in der genannten US-PS

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eingehend beschrieben und brauchen deshalb nicht erläutert zu werden.

Die Fräs- oder Förderkette 10 ist über ein Paar Kettenräder 12, 14 geführt und von wenigstens einem derselben kontinuierlich angetrieben. Die Kette 10 verläuft in einem einstellbaren Winkel zwischen 0 und 90 zum Antriebsaggregat 18. Je größer dieser Winkel ist, um so größer ist die Arbeitstiefe. An den Gliedern 21 der Kette 10 sind mittels Halterungen 22 jeweils mehBre Meißel 20 um ihre Längsachsen drehbar angebracht. An ihren Spitzen haben die Meißel 20 jeweils einen Einsatz 28 aus Wolframkarbid. Wie man insbesondere in Fig. 2 erkennt, sind die konischen Meißel 20 innerhalb sich wiederholender Teilstücke der Kette 10 zueinander versetzt angeordnet, so daß sie entlang verschiedenen Bahnen arbeiten. Vorzugsweise ist an jeder Seite der Kette wenigstens ein Meißel in einem Winkel von ca. auswärts angestellt. Diese Meißel, z.B. die in Fig. mit 24 und 25 bezeichneten, dienen zur Begrenzung der Schnittbreite. Wie vorstehend bereits ausgeführt, betrifft die Erfindung im wesentlichen die Ausrichtung der Meißel im Hinblick auf die Verringerung des Verschleißes und die Erzielung einer möglichst gleichmäßigen Abnutzung.

Wie man in Fig. 3 erkennt, ist der Schneidwinkel P der Meißel der zwischen ihrer Längsachse und der Kette gebildete Winkel. Dieser Winkel bestimmt die Einstellung der Meißel in bezug auf das abzutragende Erdreich entlang dem in Fig. 1 eingezeichneten Arbeitsbereich Bei einem zu großen Schneidwinkel treffen die Meißel sehr steil auf das Erdreich auf, so daß sich ihre Spitzen sehr schnell abnützen, wie anhand der Meißels in Fig. 5 dargestellt. Ist der Schneidwinkel andererseits zu klein, so prallen die Meißel vom Erdreich ab

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oder gleiten darüber hinweg, ohne eine Schneidwirkung auszuüben. In Versuchen wurde als günstigster Schneidwinkelbereich in Verbindung mit einem nachstehend erläuterten Seitenwinkel ein Winkel zwischen 47 und 53° ermittelt, wobei der günstigste Winkel bei etwa 50° liegt.

Eine wesentliche Ursache für den schnellen Verschleiß von ohne seitliche Neigung an herkömmlichen Präsketten angebrachten Meißeln besteht ferner darin, daß die Meißel immer mit der gleichen Stelle auf dem Erdreich auftreffen. Beispielsweise der in Fig. 7 gezeigte Meißel 82 trifft immer mit der einen Seite 83 auf dem Erdreich auf, so daß diese Seite schneller abgenutzt wird und dadurch leichter wird als die andere Seite Während der Bewegung des Meißels entlang dem leerlaufenden Trum 40 der Kettenanordnung dreht sich der Meißel 82 um seine Längsachse in dem Sinne, daß die nicht abgenutzte, schwerere Seite 84 nach unten und die leichtere Seite 83 nach oben zu liegen kommt. Die Drehung in diese dynamisch stabile Stellung wird durch die Erschütterungen der Vorrichtung begünstigt. Bei der Umlenkung der Kette um das Kettenrad 12 herum befindet sich die abgenutzte, leichtere Seite 83 daher immer in der Stellung, in welcher sie auf dem Erdreich auftrifft und dabei noch stärker abgenutzt wird. Je stärker der Meißel an der Seite 83 abgenutzt wird, um so mehr verstärkt sich somit die Neigung, mit dieser Seite auf dem Erdreich aufzutreffen.

Um diesem Nachteil zu begegnen, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Meißel, oder wenigstens eine beträcht liche Anzahl derselben, mit einem Seitenwinkel S von etwa 3 bis 12°, vorzugsweise von 7 1/2°, auswärts geneigt angeordnet sind. Wie man in Fig. 2 erkennt, sind die mit 50 bis 63 bezeichneten Meißel sämtlich in einem Seitenwinkel S von 7 1/2 auswärts geneigt.

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Der mittelste Meißel 56 kann dabei wahlweise nach der einen oder anderen Seite geneigt sein. Die beiden äußersten Meißel 24 und 25 sind in einem Winkel von 45° auswärts geneigt, um die seitliche Schnittbegrenzung auszuarbeiten. Die von den Seiten aus an zweiter Stelle stehenden Meißel 66, 67 sind in einem Winkel von 30° geneigt und dienen dazu, den Übergang zwischen der Sohle und den Wänden eines Grabens' auszurunden. Wie man in lig. 8 erkennt, hat der Graben 69 eine ebene Sohle 70, einen ausgerundeten Übergang 72 und eine seitliche Schnitt begrenzung 74-. Die Ausrundung 72 wird in der Hauptsache von den Meißeln 66 und 67 bearbeitet, während die seitliche Schnittbegrenzung 74 von den Meißeln 24 und 25 ausgearbeitet wird.

Die seitliche Neigung der Meißel bewirkt eine Drehung derselben beim Auftreffen auf das Erdreich und damit eine nicht festgelegte und daher gleichmäßigere Abnutzung der Meißel ohne Beeinträchtigung von deren . Schneidleistung. Durch einen Seitenwinkel· von weniger als 3° wird eine solche Drehung nicht herbeigeführt, während ein Seitenwinkel von mehr als 12° die Schneidwirkung beeinträchtigt. Der Seitenwinkel S liegt somit

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7 1/2°.

im Bereich zwischen 3 und 12° und beträgt Vorzugspreise

Ein günstiger Einfluß auf den Verschleiß ist zwar auch allein durch Anwendung des beschriebenen Schneidwinkels oder des Seitenwinkels allein erzielbar, die Kombination der beiden Winkel erbringt jedoch eine beträchtliche Verlängerung der Lebensdauer der Meißel und eine bisher nicht erzielte gleichmäßige Abnützung derselben. Bei Anwendung der Erfindung ergibt sich somit der anhand des Meißels 85 in 3?ig. 7 dargestellte gleichmäßige Verschleiß.

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Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern erstreckt sich auf die verschiedensten Änderungen und Abwandlungen desselben.

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Claims

DR. BER.G DIPL.-ING. STaPF DIPL.-ING. SCH1WABE DR. DR. SANDMAIR * Q * Π O 1 Q PATENTANWÄLTE Postfach 860245 · 8000 München 86 Anwaltsakte 29 F_a_t_e_n_t_a_n_s_g_r_ü_c_h._e

1. Vorrichtung zum Fräsen von harten Erdreichformationen, mit einer endlosen Eras- oder Förderkette aus einer Anzahl von miteinander verbundenen Gliedern, an denen Meißel zum Fräsen des Erdreichs angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine beträchtliche Anzahl der Meißel (20) mit einem Schneidwinkel von 47 bis 53° und einem Seitenwinkel zwischen 3 und 12° befestigt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidwinkel ca. 50° be-: trägt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Seitenwinkel ca. 7.1/2°-.-,. beträgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e anzeichnet, daß der Schneidwinkel ca. 50° und der Seitenwinkel ca. 7 1/2° beträgt.

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«(089)988272 Telegramme: Bankkonten: Hypo-Bank München 4410122850

»S8273 BERGSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM

«88274 TELEX: Bayer. Vereinsbank München 453100 (BLZ 70020270)

'»83310 052456CBERGd Postscheck München 65343-SQS {BLZ 700 !008U!

5· Fräs- oder Förderkette für den Antrieb durch drehbare Kettenräder einer Erdreich-Fräsmaschine, gekennzeichnet durch eine Anzahl von miteinander verbundenen, mit den drehbaren Kettenrädern (12, 14) in Eingriff bringbaren Gliedern (21) und durch eine Anzahl von mittels Halterungen (22) um ihre Längsachsen drehbar an den Gliedern angebrachten, konischen Meißeln (20), welche zum Schneiden entlang verschiedener Bahnen zueinander versetzt angeordnet sind, wobei wenigstens eine beträchtliche Anzahl der Meißel mittels der ihnen zugeordneten Halterungen mit einem Schneidwinkel zwischen 47 und 53 und einem Seitenwinkel zwischen 3 und 12 gelagert ist.

6. Fräs- oder Förderkette nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidwinkel ca. 50° beträgt.

7· Fräs- oder Förderkette nach Anspruch 5₅ dadurch gekennzeichnet, daß der Seitenwinkel ca. 7 1/2° beträgt.

8. Fräs- oder Förderkette nach Anspruch 5₅ dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidwinkel ca. 50° und der Seitenwinkel ca. 7 1/2° beträgt.

9- Fräs- oder Förderkette nach Anspruch 5i dadurch gekennzeichnet, daß jeweils wenigstens ein Meißel (24, 25) an jeder Seite der Kette (10) zum Schneiden der seitlichen ßchnittbegrenzung (7^) mit einem Seitenwinkel von mehr als 12° angeordnet ist.

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