DE3716272A1 - Schneidwalze fuer im untertagebergbau eingesetzte walzenlader - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schneidwalze für im Untertagebergbau eingesetzte Walzenlader, die im Schramtiefsten einen kegelstumpfförmigen Schlußring trägt, der dem zylindrischen Schneidwalzenkörper seine kleinere Grundfläche zuwendet und von dem Mitnehmerleisten ausgehen, die sich schraubenlinienförmig über die Umfangsfläche des Schneidwalzenkörpers erstrecken und, wie der kegelstumpfförmige Schlußring, mit Schneidwerkzeugen besetzt sind.

Schneidwalzen dieser Bauart gehören zum vorbekannten Stand der Technik. So ist durch die DE-OS 35 11 573 bereits eine Schrämwalze für im Untertagebergbau eingesetzte Walzenschrämmaschinen bekanntgeworden, deren konischer Grundkörper im Schramtiefsten von einem kegelstumpfförmigen Schlußring begrenzt ist. Letzterer wendet dem Grundkörper seine kleine Grundfläche zu, und es gehen von ihm Mitnehmerleisten aus, die sich schraubenlinienförmig über die Umfangsfläche des Grundkörpers erstrecken und die, wie der Schlußring, mit Schneidwerkzeugen besetzt sind.

Ferner ist durch die DE-AS 12 16 821 eine Schrämwalze bekanntgeworden, deren schraubenlinienförmige Mitnehmerleisten und deren im Schramtiefsten befindliche Stirnfläche mit Schneidwerkzeugen besetzt sind. Dabei sind die stirnseitigen Schneidwerkzeuge in einem entsprechend dem Durchmesser des Schrämwalzenkörpers oder der Kopfbahn seiner Mitnehmerleisten bemessenen topfförmigen Schrämwalzenabschnitt angeordnet. Dieser besitzt einen zur Schrämwalzenachse parallelen, in Richtung auf den Abbaustoß vorstehenden Rand, der stirnseitig Schneidwerkzeuge trägt. Weiterhin sind im Boden dieses Schrämwalzenabschnittes sich vom äußeren Rand bis in den Bereich eines zentrisch angeordneten Schneidorgans erstreckende Öffnungen vorgesehen, die in die zwischen den Mitnehmerleisten der Schrämwalze befindlichen Kanäle einmünden oder durch Kanäle mit der Umfangsfläche der Schrämwalze verbunden sind. Die Öffnungen tragen über die Länge ihrer in Walzenumlaufrichtung hinteren Kante Schneidwerkzeuge, die die abbaustoßseitige Stirnfläche des im Schramtiefsten befindlichen topfförmigen Walzenteils freischneiden.

Weiterhin kennt man bereits einen Längsschneidkopf für Teilschnittvortriebsmaschinen (DE-PS 27 46 109), der mit stirnseitig angeordneten Meißeln zum axialen Einstechen in das Gestein ausgerüstet ist und auch am Umfang angeordnete Meißel zum anschließenden Abschrämen des Gesteins bei der Seitenbewegung des Schneidkopfes trägt. Die Vorderseite des Schneidkopfes ist als Ring ausgebildet und wie die innerhalb des Ringes befindliche flach kegelförmig ausgebildete Stirnfläche des Schneidkopfes mit Schneidwerkzeugen besetzt. Ferner sind im Zylindermantel des Schneidkopfes Auslässe vorgesehen, durch die das zerkleinerte Gestein in den Zwischenraum der Mitnehmerleisten eintreten kann.

Es gehört besonders bei Kurzfrontmaschinen zur untertägigen Praxis, solche vornehmlich an den Strebenden oder in Kurzstreben bzw. im Streckenvortrieb eingesetzte Maschinen mit Bohrwalzen auszustatten. Diese lassen sich nach dem Abschrämen eines Abschlages oder an den Enden des Maschinenfahrweges in Achsrichtung in den Abbaustoß hineindrücken, wobei sie mit dem Meißelbesatz ihrer Stirnfläche das - in Achsrichtung gesehen - vor der Schneidwalze anstehende Mineral lösen. Auf diese Weise gelangen Schneidwalze und Maschine in ihre neue Arbeitsposition, aus der mittels zur Ortsbrust oder Abbaufront paralleler Maschinen- bzw. Walzenbewegung der nächste Abschlag gelöst oder die neue Gewinnungsfahrt angetreten werden kann. Eine in dieser Form eingesetzte Schneidwalze muß daher nicht nur bei ihrer zur Ortsbrust oder Abbaufront parallelen Walzenbewegung Mineral lösen und in axialer Richtung aus dem Gewinnungsfeld austragen, sondern sie muß beim Einstechvorgang, bei dem sie sich axial bewegt, in gleicher Weise in der Lage sein, das bei dieser Walzenbewegung vor ihrer Stirnfläche anfallende Mineral den Mitnehmerleisten zuzuführen und in axialer Richtung auszutragen.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Schneidwalze zu schaffen, die sich in gleicher Weise zum Einstechen, also zum Bohren, wie zum Lösen des Minerals bei zur Ortsbrust oder zur Abbaufront paralleler Walzenbewegung eignet, aber beim Bohrvorgang besonders günstige Voraussetzungen für die Haufwerksabfuhr bietet.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einer Schneidwalze aus, wie sie eingangs beschrieben ist und schlägt vor, die innerhalb des Schlußringes befindliche abbaustoßseitige Stirnfläche des Schneidwalzenkörpers kegelstumpfförmig, zum Abbaustoß vorspringend, auszubilden, sie nicht über die große Grundfläche des kegelstumpfförmigen Schlußringes hinausragen zu lassen und in der Mantelfläche des kegelstumpfförmigen Schlußringes Öffnungen anzuordnen, die in die Zwischenräume der Mitnehmerleisten einmünden. Dabei begrenzt die Stirnfläche des Schneidwalzenkörpers mit ihrer Mantelfläche die Öffnungen, die, wie die dem Abbaustoß benachbarte Walzenstirnfläche und die radiale Begrenzungskante der Öffnungen, mit Schneidwerkzeugen besetzt ist. Während vom äußeren Walzenumfang her der konische Schlußring das zerkleinerte Mineral in Richtung der Öffnungen leitet, wirkt vom Walzenzentrum her der Mantel der kegelstumpfförmigen Stirnfläche des Schneidwalzenkörpers in gleicher Weise und läßt das vor der Walzenstirnfläche anfallende zerkleinerte Mineral unter der axialen Vorschubbewegung der Schneidwalze in Richtung auf die Öffnungen wandern und in die zwischen den Mitnehmerleisten der Schneidwalze befindlichen Räume eintreten. Mit einem kegelstumpfförmigen Schlußring ausgestattete Schneidwalzen haben bei Walzenladern nicht zuletzt wegen ihres guten Haufwerksaustrages einen weiten Anwendungsbereich gefunden. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird die Einsatzmöglichkeit gerade dieses Schneidwalzentyps vergrößert und dessen Einsatz auch als Bohrwalze ermöglicht, was diesen Walzentyp vor allem für solche Kurzfrontmaschinen interessant macht, die auf Schneidwalzen angewiesen sind, die bohrend in die Abbaufront und damit in ihre neue Arbeitsposition gebracht werden.

Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal sollte die innere Mantelfläche des Schlußringes mit der Rotationsachse der Schneidwalze einen Winkel einschließen, der vorzugsweise 5° größer als der entsprechende Winkel der Mantelfläche der Stirnfläche des Schneidwalzenkörpers ist. Dieser, wenn auch geringe Unterschied in der Neigung der beiden Mantelflächen, trägt mit dazu bei, das im Bereich des Walzenzentrums anfallende Gut den Öffnungen des Schlußringes zuzuführen. Er verbessert merklich den Haufwerksfluß in Richtung zu den Öffnungen des Schlußringes, wodurch sich die Andruckkräfte, die die Schneidwalze in die Ortsbrust bringen, reduzieren.

Vor allem bei der Arbeit in härteren Mineralien ist es von Vorteil, wenn die radiale Höhe der Öffnungen entgegen der Schneidwalzenumlaufrichtung abnimmt und die sich in Umfangsrichtung der Schneidwalze erstreckende äußere Begrenzungskante dieser Öffnungen sägezahnartig geformt ist und mehrere auf die Rotationsachse der Schneidwalze gerichtete Kanten aufweist, die mit wenigstens einem Schneidwerkzeug besetzt sind. Diese Kanten zerkleinern mit dem über ihnen befindlichen Werkzeugbesatz das unmittelbar vor der Öffnung befindliche Mineral beim Walzenumlauf, verhindern Verstopfungen der Öffnungen und verbessern den Haufwerksaustrag.

Empfehlenswert ist es, die auf die Rotationsachse zulaufenden radialen Begrenzungskanten der Öffnungen von der den Mitnehmerleisten benachbarten Seite aus zuzuschärfen und deren auf der dem Abbaustoß zugewandten Seite befindlichen Schneidwerkzeuge derart anzuordnen, daß die Achse dieser Werkzeuge mit der Mantelfläche des Schlußringes einen Winkel von etwa 45° einschließt. Durch ihre gegenüber der Mantelfläche geneigte Lage wird das von den Schneidwerkzeugen erfaßte Mineral direkt den Öffnungen des Schlußringes zugeleitet, und durch das Zuschärfen der Begrenzungskanten eine Verbreiterung der Öffnungen in Durchflußrichtung des Haufwerks erzielt, um Verstopfungen vorzubeugen. Aus diesem Grunde sollten die Umrisse der Öffnungen bis auf den Verlauf der in Walzenumlaufrichtung hinteren, mit Schneidwerkzeugen besetzten Begrenzungskante, weitgehend dem Querschnitt des Zwischenraumes der Mitnehmerleisten angepaßt sein, um einen größtmöglichen Durchtrittsquerschnitt zu erzielen.

Zweckmäßigerweise ist die ebene Stirnfläche des Schneidwalzenkörpers mit einem kegelstumpfförmigen Rotationskörper besetzt, der mit seiner großen Grundfläche die Walzenstirnfläche abdeckt und der in einer Stirnflächenbohrung des Walzenkörpers zentriert ist. Dabei sollte die Kopfbahn der Schneidwerkzeuge, die auf der kleinen Grundfläche der Walzenstirnfläche angeordnet und dem Abbaustoß direkt benachbart sind, gegenüber der Kopfbahn der die Schneidwalzenstirnfläche freischneidenden Werkzeuge des Schlußringes zurückspringen. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die innerhalb des Schlußringes befindlichen Schneidwerkzeuge nur während des eigentlichen Bohrvorganges in Aktion treten, jedoch bei allen zur Ortsbrust oder zur Abbaufront parallelen Schneidwalzenbewegungen außer Eingriff bleiben.

Bekanntlich nimmt die Schnittgeschwindigkeit der auf der Walzenstirnseite befindlichen Schneidwerkzeuge mit kleiner werdendem radialen Abstand von der Schneidwalzenachse ab und damit auch ihre Schneidfähigkeit. Aus diesem Grunde empfiehlt es sich, die kegelstumpfförmige Walzenstirnfläche vorzugsweise auf ihrer dem Abbaustoß benachbarten kleineren Grundfläche, also in unmittelbarer Nähe der Rotationsachse der Schneidwalze, anstelle von Schneidwerkzeugen mit Brechwerkzeugen zu besetzen. Brechwerkzeuge zerkleinern auch in diesem Walzenbereich bei den hier herrschenden Umfangsgeschwindigkeiten das anstehende Mineral auf eine förderfähige Stückgröße.

In den Abbildungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und im folgenden Beschreibungsteil näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Schneidwalze in einem Längsschnitt nach der Linie A-A der Fig. 2;

Fig. 2 die Stirnansicht dieser Schneidwalze;

Fig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt nach der Linie B-B der Fig. 4 durch die Schneidwalze;

Fig. 4 die Stirnansicht der Schneidwalze nach Fig. 3;

Fig. 5 und 6 bauliche Einzelheiten beider Schneidwalzentypen.

Die Schneidwalze ist mit (1) bezeichnet. Sie besitzt einen zylindrischen Walzenkörper (2), der in seiner Bohrung das dem Walzentragarm (3) zugeordnete Untersetzungsgetriebe (4) umschließt und der auf dem Abtriebswellenstumpf (5) des Untersetzungsgetriebes (4) mit seinem inneren Flansch (6) gelagert ist. Das dem Tragarm (3) abgewandte Ende des Walzenkörpers (2) ist mit einem kegelstumpfförmigen Schlußring (7) besetzt, der seine größere Grundfläche dem nicht dargestellten Abbaustoß zuwendet und mit dieser Fläche über die Stirnfläche des Walzenkörpers (2) vorsteht. Vom Schlußring (7) gehen Mitnehmerleisten (8) aus, die schraubenlinienförmig um den Umfang des Walzenkörpers (2) herum geführt sind. Sie dienen dem Haufwerksaustrag und sind, wie der Schlußring (7), mit zum Lösen des anstehenden Minerals dienenden Schneidwerkzeugen (9) besetzt.

Ein kegelstumpfförmiger Rotationskörper (10) schließt in dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 die dem Tragarm (3) abgewandte Stirnseite des Walzenkörpers (2) ab. Dieser deckelförmige Körper (10) greift in die Bohrung des Walzenkörpers (2) ein und ist auf einem Bund (11) des Flansches (6) des Walzenkörpers (2) zentriert. Er begrenzt mit seiner schräg auf den Schlußring (7) zulaufenden Mantelfläche (10 a) Öffnungen (12), die sich zwischen den Mitnehmerleisten (8) in der Mantelfläche des kegelstumpfförmigen Schlußringes (7) befinden. Mit der Linie A, die parallel zur Rotationsachse der Schneidwalze (1) verläuft, schließt die Mantelfläche des Schlußringes (7) einen Winkel ein, der um etwa 5° größer als der entsprechende Winkel der Mantelfläche (10 a) des Rotationskörpers (10) ist. Um einen möglichst großen Durchtrittsquerschnitt zu erzielen, passen sich die Umrisse der Öffnungen (12) dem Querschnitt des zwischen zwei Mitnehmerleisten (8) befindlichen Raumes weitgehend an. Lediglich die - in Walzenumlaufrichtung gesehen - hintere Begrenzungskante (13) dieser Öffnungen (12), die gleichfalls mit Schneidwerkzeugen (9) besetzt ist, befindet sich um einen gewissen Betrag vor der ihr benachbarten Mitnehmerleiste (8).

Beim Einstechen der erfindungsgemäßen Schneidwalze (1) in die Abbaufront lösen die auf dem Rotationskörper (10) sowie die auf dem Umfang und vor der Stirnfläche des Schlußringes (7) befindlichen Schneidwerkzeuge (9) das Mineral und leiten es im Zusammenwirken mit den Mantelflächen (10 a) des Rotationskörper (10) und des Schlußringes (7) den Öffnungen (12) zu, durch die es in die Zwischenräume der Mitnehmerleisten (8) eintritt.

Um den dazu erforderlichen Haufwerksfluß zu verbessern, sind die Schneidwerkzeuge (9), die sich auf der inneren Mantelfläche des Schlußringes (7) befinden und hier im Bereich der hinteren Begrenzungskante (13) der Öffnungen (12) angebracht sind geneigt angeordnet, wie aus der Fig. 5 hervorgeht. Dabei schließt die Achse (14) des als Rundschaftmeißel ausgebildeten Schneidwerkzeugs (9) mit der Mantelfläche des Schlußringes (7) einen Winkel von etwa 45° ein und drückt die von ihm erfaßten Mineralteile unter dem Einfluß der Schneidwalzendrehung in Richtung auf die Öffnung (12) aus ihrem Verband. In ähnlicher Weise ist auch die innere Begrenzungskante der Öffnung (12), soweit sie mit Schneidwerkzeugen (9) besetzt ist, abgeschrägt, um den Haufwerksdurchtritt zu erleichtern. Wie die Fig. 1 zeigt, springt die Kopfbahn (15) der stirnseitigen Schneidwerkzeuge (9) des Schlußringes (7) gegenüber der Kopfbahn (16) der auf dem Rotationskörper (10) befindlichen Schneidwerkzeuge (9) vor und verhindert, daß diese innerhalb des Schlußringes (7) und vor der Walzenstirnfläche befindlichen Werkzeuge (9) bei zum Abbaustoß parallelen Walzenbewegungen mit dem zu lösenden Mineral in Berührung kommen.

Beim Lösen härteren Minerals sollte, wie in der Fig. 4 dargestellt, die radiale Höhe der Öffnungen (12) entgegen der Schneidwalzenumlaufrichtung abnehmen. In diesem Fall kann die sich in Umfangsrichtung der Schneidwalze (1) erstreckende äußere Begrenzungskante der Öffnungen (12) sägezahnartig geformt sein. Wie die Fig. 4 zeigt, sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die auf die Rotationsachse der Schneidwalze (1) zulaufenden, radialen Begrenzungskanten (13), dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 entsprechend, zugeschärft und mit wenigstens einem Schneidwerkzeug (9) besetzt, das, wie in der Fig. 5 dargestellt, angeordnet ist.

Wegen seiner größeren Baulänge in dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 besitzt der Walzenkörper (2) einen besonderen Befestigungsflansch (17) für den kegelstumpfförmigen Rotationskörper (10), der die Walzenstirnfläche abdeckt.

Auf Grund der geringen Schnittgeschwindigkeiten im Bereich des Zentrums der Schneidwalze (1) können die hier auf dem Rotationskörper (10) angebrachten Lösewerkzeuge (9) als Brechwerkzeuge (18) ausgebildet sein, die die in den Fig. 6 und 7 dargestellte Form haben, also mit keilförmiger Brustfläche ausgestattet und mit einer Aufpanzerung ihrer mit dem Mineral in Berührung kommenden Flächen versehen sind.

Claims (8)

1. Schneidwalze für im Untertagebergbau eingesetzte Walzenlader, die im Schramtiefsten einen kegelstumpfförmigen Schlußring trägt, der dem zylindrischen Schneidwalzenkörper seine kleinere Grundfläche zuwendet und von dem Mitnehmerleisten ausgehen, die sich schraubenlinienförmig über die Umfangsfläche des Schneidwalzenkörpers erstrecken und, wie der kegelstumpfförmige Schlußring, mit Schneidwerkzeugen besetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die innerhalb des Schlußringes (7) befindliche abbaustoßseitige Stirnfläche des Schneidwalzenkörpers (2) kegelstumpfförmig, zum Abbaustoß vorspringend, ausgebildet ist, nicht über die große Grundfläche des kegelstumpfförmigen Schlußringes (7) hinausragt und in der Mantelfläche des kegelstumpfförmigen Schlußringes (7) befindliche, in die Zwischenräume der Mitnehmerleisten (8) einmündende Öffnungen (12) mit ihrer Mantelfläche (10 a) begrenzt, die, wie die dem Abbaustoß benachbarte Walzenstirnfläche und die radiale Begrenzungskante (13) der Öffnungen (12), mit Schneidwerkzeugen (9) besetzt ist.

2. Schneidwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Mantelfläche des Schlußringes (7) mit der Rotationsachse der Schneidwalze (1) einen Winkel einschließt, der vorzugsweise 5° größer als der entsprechende Winkel der Mantelfläche (10 a) der Stirnfläche des Schneidwalzenkörpers (2) ist.

3. Schneidwalze nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Höhe der Öffnungen (12) entgegen der Schneidwalzenumlaufrichtung abnimmt, die sich in Umfangsrichtung der Schneidwalze (1) erstreckende äußere Begrenzungskante dieser Öffnungen (12) sägezahnartig geformt ist und mehrere auf die Rotationsachse der Schneidwalze (1) gerichtete, mit wenigstens einem Schneidwerkzeug (9) besetzte Kanten (13) aufweist.

4. Schneidwalze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Rotationsachse zulaufenden radialen Begrenzungskanten (13) der Öffnungen (12) von der den Mitnehmerleisten (8) benachbarten Seite aus zugeschärft und ihre auf der dem Abbaustoß zugewandten Seite befindlichen Schneidwerkzeuge (9) derart angeordnet sind, daß deren Achse (14) mit der Mantelfläche des Schlußringes (7) einen Winkel von etwa 45° einschließt.

5. Schneidwalze nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umrisse der Öffnungen (12) bis auf den Verlauf der in Walzenumlaufrichtung hinteren, mit Schneidwerkzeugen (9) besetzten Begrenzungskante dem Querschnitt des Zwischenraumes der Mitnehmerleisten (8) weitgehend angepaßt sind.

6. Schneidwalze nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ebene Stirnfläche des Schneidwalzenkörpers (2) einen kegelstumpfförmigen Rotationskörper (10) trägt, der mit seiner großen Grundfläche die Walzenstirnfläche abdeckt und in einer Stirnflächenbohrung zentriert ist.

7. Schneidwalze nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfbahn (26) der Schneidwerkzeuge (9), die auf der kleinen Grundfläche der Walzenstirnfläche angeordnet sind, gegenüber der Kopfbahn (15) der die Schneidwalzenstirnfläche freischneidenden Werkzeuge (9) des Schlußringes (7) zurückspringt.

8. Schneidwalze nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelstumpfförmige Walzenstirnfläche vorzugsweise auf ihrer dem Abbaustoß benachbarten kleineren Grundfläche anstelle von Schneidwerkzeugen (9) mit Brechwerkzeugen (18) besetzt ist.