DE4205158C2 - Schneidwalze für nach dem Schwenkwalzen-Vortriebssystem arbeitende Teilschnittmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schneidwalze für eine nach dem Schwenkwalzen-Vortriebssystem arbeitende Teilschnittmaschine, die zylindrisch ausgebildet ist und mit in Einbruchs- bzw. Schwenkrichtung angeordneten Rollenbohrwerkzeugen für die Schneidvorgänge "Einbruch-Schneiden" bzw. "Schwenken-Schneiden" versehen ist, wobei die Rollenbohrwerkzeuge an der seitlichen Kante und an der ebenen Fläche der Schneidwalze verteilt an­ geordnet sind, und die vorlaufenden Rollenbohrwerkzeuge dem je­ weils nachlaufenden Rollenbohrwerkzeug eine freigeschnittene Ebene vorgebend angeordnet sind.

Während im Bereich der Bohrtechnik und auch der Vollschnittma­ schinentechnik mit Rollenmeißeln gearbeitet wird, hat sich diese Rollenmeißeltechnik bisher im Teilschnittmaschinenvor­ trieb nicht durchsetzen können. Auch bei dem sogenannten Schwenk­ walzen-Vortriebssystem, mit dem die Rollenmeißeltechnik in den Teilschnittbereich übertragen werden sollte, hat sich eine günstige und zu verwirklichende Ausbildung, wie sie im Prinzip in der Zeitschrift "Glückauf", 125 (1989) Nr. 15, 16, Seite 912 folgend beschrieben ist, nicht finden lassen.

Als günstigstes Besatzschema hat man rein theoretisch einen kombinierten Besatz vorgeschlagen, bei dem der Einbruch mit Rundschaftmeißeln und das Querschneiden mit Rollenmeißeln er­ folgen soll, wie dies aus dem nachveröffentlichten Aufsatz im Glückauf-Forschungsheft 53 (1992) Nr. 5, Seite 207 folgend be­ schrieben ist.

Diese unterschiedliche Handhabung hat zunächst einmal den Vor­ teil, daß damit 90% der anfallenden Schneidarbeit nach einem Schneidprinzip erfolgt, bei dem die Anordnung der Rollenbohr­ werkzeuge zur Überwindung der Spaltzugfestigkeit des zu lösen­ den Gesteins führt, wodurch die Reaktionskräfte vergleichswei­ se niedrig liegen. Diese Kräfte können ohne weiteres in einer Teilschnittmaschine konstruktiv realisiert werden. Eine kombi­ nierte Anordnung von Rundschaft- und Rollenmeißeln (Rollen­ bohrwerkzeuge) ist beschränkt auf Einsätze im "weichen", wenig abrasiven Gestein. Beim Einsatz von Rollenmeißeln während des Vorganges "Einbruch-Schneiden", wo die Lösearbeit gegen das fest eingespannte Gebirge erfolgt, sind bisher aber Andruck­ kräfte erforderlich, die vom Teilschnittmaschinensystem nicht aufgebracht werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schneid­ walze für Teilschnittmaschinen der gattungsgemäßen Art an zu­ geben, die einfacher und damit kostengünstiger herstellbar ist, und mit der auch in "festem" abrasivem Gestein Einbrüche ohne übermäßige Erhöhung der Andruckkräfte geschnitten werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rol­ lenbohrwerkzeuge nach dem Hinterschneidprinzip arbeitend aus­ gebildet und fliegend gelagert sind, daß bei Abstimmung der in Schwenkrichtung angeordneten Rollenbohrwerkzeuge mit der Wal­ zenbreite die Rollenbohrwerkzeuge für das Schneiden des Ge­ birges in beide Schwenkrichtungen der Walze vorgesehen sind und daß zur Unterstützung der Profilierung des Stoßes beim Schneidvorgang "Einbruch-Schneiden" die in Schwenkrichtung an­ geordneten Rollenbohrwerkzeuge bzw. beim Schneidvorgang "Schwenken-Schneiden" die in Einbruchsrichtung angeordneten Rollenbohrwerkzeuge eingesetzt sind.

Das erfindungsgemäße Besatzmuster, d. h. die Anordnung der Rol­ lenbohrwerkzeuge in vertikaler und auch horizontaler Anordnung auf der Schneidwalze hat den Vorteil, daß die Andruckkräfte reduziert werden oder bei gleich hohen Andruckkräften eine höhere Löseleistung erzielbar ist. Die Rollenbohrwerkzeuge sind fliegend, d. h. einseitig gelagert angeordnet, und haben dadurch den Vorteil, daß sie bauformbedingt sich so anordnen lassen, daß sie beim Eingriff annähernd keine Querkräfte aufnehmen, weil die Wirklinie der Eindringkraft durch die Ebene des Ringzahnes des Rollenwerkzeuges verläuft.

Hinzu kommt der Vorteil der Reduzierung der Walzenbreite an­ nähernd auf den Durchmesser der in Schwenkrichtung stehenden Rollenbohrwerkzeuge, wodurch höhere Gesteinshärten auch für das "Einbruch-Schneiden" kräftemäßig beherrschbar werden.

Ein weiterer Vorteil der Anordnung liegt in dem Verzicht einer Kalibrierrolle, und zwar ist jeweils das in Schwenkrichtung angeordnete Rollenbohrwerkzeug direkt hinter dem äußeren in Einbruchrichtung wirkenden Rollenbohrwerkzeug angeordnet. Durch diese Anordnung wird die Arbeit von der Kalibrierzone, bei der das Gestein am stärksten eingespannt ist, auf eine rückwärtige Flanke verlagert, wo das Ablösen des Gesteins gegen eine freie Fläche mit verringerten Kraftaufwand möglich ist.

Bei einer derartigen Ausbildung wird die für das jeweils nach­ laufende Werkzeug durch das vorlaufende Werkzeuge freie Fläche erzeugt. Dadurch kann das Teilschnitt-Maschinensystem die not­ wendigen Andruckkräfte aufbringen. Damit ist es überraschend sicher möglich, die vorteilhafte Rollenmeißeltechnik beim Schwenkwalzen-Vortriebssystem mit Teilschnittmaschinen zu ver­ wirklichen. Das Bestückungskonzept ermöglicht die für den Schneidvorgang "Einbruch-Schneiden" notwendige verbesserte und vergleichmäßigte Kraftverteilung. Damit wird eine optimale Laufruhe sowie durch gleichzeitige Verringerung der Walzen­ breite eine Reduzierung des Gesamtkraftbedarfs erreicht.

Bei einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist vorgese­ hen, daß die beiden äußeren in Einbruchrichtung angeordneten Rollenwerkzeug doppelreihig angebrachte Knöpfchen aufweisen, während die übrigen Rollenbohrwerkzeuge mit einreihig an­ geordneten Knöpfchen bzw. Stahlringzähnen ausgerüstet sind. Diese besondere Ausbildung hat den Vorteil, daß die größeren Verschleiß unterliegenden Rollenbohrwerkzeuge verstärkt und die hinterherlaufenden Rollenbohrwerkzeuge entsprechend leichter ausgebildet sind, so daß sich insgesamt nicht nur eine optimale Kraftverteilung, sondern auch ein etwa gleich­ mäßiger Verschleiß ergibt. Denkbar ist es, Schneidwalzen ein­ zusetzen, die ausschießlich Stahlringzähne oder einen kombi­ nierten Besatz mit Meißeln aufweisen. Die Ausbildung ist von der jeweiligen Gesteinsfestigkeit abhängig.

Die besondere Anordnung der einzelnen Rollenbohrwerkzeuge er­ möglicht auch das sichere Herstellen von Einbrüchen, wobei das vorlaufende Rollenbohrwerkzeug dem jeweils nachlaufenden Rol­ lenbohrwerkzeug eine freigeschnittene Ebene vorgebend angeord­ net ist. Eine gleichmäßige Auslastung der verschiedenen Werk­ zeuge ist so gewährleistet.

Mit den beschriebenen Anordnungen von Rollenbohrwerkzeugen auf der erfindungsgemäßen Schneidwalze ist es möglich, den Vorgang "Schwenken-Schneiden" in beide Richtungen abzuwickeln. Wie er­ wähnt, erlaubt die fliegende Verlagerung der für das Schwen­ ken-Schneiden vorgesehenen Rollenbohrwerkzeuge mit einem Durch­ messer, der weitgehendst abgestimmt ist auf die Walzenbreite, in beiden Richtungen Kontakt mit dem Gebirge zu erhalten. Die in Schwenkrichtung angeordneten Werkzeuge können beim links­ seitigen, wie auch beim rechtsseitigen Schwenken vorteilhaft Lösearbeiten verrichten bzw. die Profilierung des Abbaustoßes unterstützen.

Um den Stoßbereich sowie den Sohlenschnitt optimal auszubil­ den, ist es zweckmäßig, wenn die Drehachse der Schneidwalze zur waagerechten Ebene geneigt gelagert ist.

Je nach Gesteinsfestigkeit und sonstiger Beschaffenheit kann es vorteilhaft sein, unterschiedliche Rollenbohrwerkzeuge ein­ zusetzen. Auch ist vorgesehen, daß die Rollenbohrwerkzeuge durch eine Vielzahl von auf der Schneidebene angeordneten Rundschaftmeißeln bzw. andere Meißelformen ersetzt werden.

Mit Hilfe der Erfindung ist es möglich, das Hinterschneidprin­ zip der Rollenmeißeltechnik vorteilhaft auch für Teil­ schnittmaschinen zu verwenden.

Mit einer derartigen Ausbildung der Teilschnittmaschine bzw. der Schneidwalze ist es möglich, auch Einbrüche sicher und ohne erhöhte Andruckkräfte hereinzugewinnen und dann mit der gleichen Schneidwalze auch den Schneidvorgang "Schwenken- Schneiden" zu absolvieren.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher er­ läutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine Schneidwalze in Vorkopfansicht,

Fig. 2 Situation der Werkzeugeingriffanordnung,

Fig. 3 eine Darstellung der jeweils von den einzelnen Rollenbohrwerkzeugen gelösten Flächen,

Fig. 4 eine Darstellung der theoretischen Kraftverteilung in Ablauf des Bewegungs- bzw. Schneidvorganges "Einbruch schneiden"

Fig. 1 soll zunächsteinmal das Bestückungskonzept für Schneid­ walzen 1 wiedergeben, die an Teilschnittmaschinen verwirklicht werden. Mit der Schneidwalze nach Fig. 1 wird der Einbruch 2 hergestellt und anschließend auch das übrige Gebirge hereingewonnen.

Fig. 1 verdeutlicht die gleichmäßige Bestückung der Schneid­ walze 1 mit den Rollenbohrwerkzeugen 19, 11, 12, 17, 18, 16 je halbem Walzenkörper, wobei die Schneidwalze 1 insgesamt mit ihrem Walzenkörper 5 die Form eines Kegelstumpfes aufweist.

Die Fig. 1a bis 1c zeigen Schnitte entlang der Mittellinie der Rollenbohrwerkzeuge 19, 16, 11.

Durch die optimierte Rollenbohrwerkzeuganordnung, die noch weiter unten näher erläutert wird, ist eine verbesserte Kraft­ verteilung und Laufruhe erreicht. Außerdem ist durch gleich­ zeitige Verringerung der Walzenbreite eine Reduzierung des Gesamtkraftbedarfes gegeben.

Der aus den Figuren zu ersehende Besatz der Schneidwalze 1 ist als einer der möglichen Besatzarten anzusehen. Maß und Zuord­ nung bzw. Ausrüstung der Werkzeuge beziehen sich auf einen einzelnen speziellen Anwendungsfall. Hervorzuheben ist, daß bei dieser Anordnung der Rollenbohrwerkzeuge 11, 12, 16, 17, 18, 19 auch der Schneidvorgang "Schwenken schneiden" in beide Richtungen möglich wird, wobei beide in Schwenkrichtung an­ geordnete Rollenbohrwerkzeuge 11, 16 bei linksseitigen wie auch bei rechtsseitigen Schwenkvorgängen Lösearbeiten ver­ richten können bzw. die Stoßprofilierung unterstützen. Der Besatz, d. h. die Anordnung der Rollenbohrwerkzeuge 11, 12, 16, 17, 18, 19 ist dabei so aufgebaut, daß insbesondere beim Schneidvorgang "Einbruch schneiden" das jeweils vorschneidende Rollenbohrwerkzeug den jeweils nachlaufenden Rollenbohrwerk­ zeugen eine freigeschnittene Ebene bzw. eine sogenannte "freie Fläche" und einen annähernd gleichen zu lösenden Gesteins­ querschnitt vorgibt.

Im Kaliberbereich müssen beim Einschneiden die Rollen 12 + 19 die Hauptlösearbeit und die Rollen 11 + 16 die Kalibrierung und beim Querschneiden die Rollen 11 + 16 die Hauptlösearbeit und die Rollen 12 + 19 der Kalibrierung erbringen.

Fig. 2 zeigt die in einer Ebene geschwenkt dargestellte Verteilung der Rollenbohrwerkzeuge 11, 12 an der seitlich vor­ stehenden Kante 8′ bzw. der begrenzenden Kante 10/9 und der Rollenbohrwerkzeuge 16, 19 an der seitlich vorstehenden Kante 8 bzw. 10/9, sowie der Rollenbohrwerkzeuge 17, 18 auf einer ebenen Fläche 9. Im speziell dargestellten Fall sind an den Hauptbelastungsstellen doppelreihige Knöpfchen 13 vorgesehen, und zwar bei den Rollenbohrwerkzeugen 12 und 19. Die übrigen Rollenbohrwerkzeuge 11, 16 und die auf der ebenen Fläche 9 an­ geordneten Rollenbohrwerkzeuge 17, 18 verfügen dagegen über einreihige Knöpfchen 14, da hier nur eine Belastungsrichtung zu erwarten ist.

Mit 5 ist der Walzenkörper bezeichnet, mit 4 die Einbruchs­ wandung, die beim Herstellen des Einbruches 2 durch die Schneidwalze ins Gebirge 3 eingeschnitten wird. Der Schwenkweg 2′ gibt den Weg vor, den die Schneidwalze 1 ausführen kann. Mit 6 ist die Mittellinie des Walzenkörpers angedeutet.

Fig. 3 gibt in schematischer Form das Ausbruchsbild für eine "gestuft - geneigte" Schneidwalzengeometrie wieder. Aufgezeigt ist die jeweilige Summe der gelösten Flächen in einer ge­ dachten Ebene bei einem Meißeldurchlauf. Zu erkennen ist, daß in diesem Fall zunächst das Rollenbohrwerkzeug 19 ein­ schneidet, die nachfolgende Position 16 zum "Tiefsten" nach Rol­ lenbohrwerkzeug 19 abschält. Die nachlaufende Position "Rol­ lenbohrwerkzeug" 18 erhält die freie Ebene zur Position des Rollenbohrwerkzeugs 19 und 16, die nachfolgende Position 17 zur Position 18 über die nachfolgende Position 12 zur Position 17, die nachfolgende Position 11 zur Position 12. Danach be­ ginnt das Schneidspiel von vorn. Die Sonderstellung der Kali­ berschneidrollen ist dabei berücksichtigt. Der Schutz ist durch die Anordnung der direkt vorlaufenden Rollen gewähr­ leistet.

Schematisch ist die theoretische Kraftverteilung im Ablauf des Schneidvorgangs "Einbruch schneiden" in Fig. 4 dargestellt. Die theoretisch zu erwartende Kraftverteilung eines Rollen­ bohrwerkzeuges ist dabei aus dem Feld D4 zu entnehmen. Im "Vollschnitt" (alle möglichen Rollenbohrwerkzeuge sind im Eingriff) sollten die auf addierten Kräfte sich einer möglichst gerade verlaufenden Ideallinie annähern. Diese Linie ent­ spricht der theoretischen Vorschubkraft.

Bezugszeichenliste

1 Schneidwalze
2 Einbruch
2′ Schwenken
3 Gebirge
4 Einbruchwandung
5 Walzenkörper
6 Mittellinie
8 seitl. vorstehende Kante
9 Schneidebene
10 begrenzende Kante
11 Rollenbohrwerkzeug
12 Rollenbohrwerkzeug
13 doppelreihiges Knöpfchen
14 einreihiges Knöpfchen
16 Rollenbohrwerkzeug
17 Rollenbohrwerkzeug
18 Rollenbohrwerkzeug
19 Rollenbohrwerkzeug

Claims (2)

1. Schneidwalze für eine nachdem Schwenkwalzen-Vortriebssystem ar­ beitende Teilschnittmaschine, die zylindrisch ausgebildet ist und mit in in Einbruchs- bzw. Schwenkrichtung angeordneten Rol­ lenbohrwerkzeugen für die Schneidvorgänge "Einbruch-Schneiden" bzw. "Schwenken-Schneiden" versehen ist, wobei die Rollenbohr­ werkzeuge an der seitlichen Kante und an der ebenen Fläche der Schneidwalze verteilt angeordnet sind, und die vorlaufenden Rollenbohrwerkzeuge dem jeweils nachlaufenden Rollenbohrwerk­ zeug eine freigeschnittene Ebene vorgebend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenbohrwerkzeuge (11, 12, 16, 17, 18, 19) nach dem Hinterschneidprinzip arbeitend ausge­ bildet und fliegend gelagert sind, daß bei Abstimmung der in Schwenkrichtung angeordneten Rollenbohrwerkzeuge (11, 16) mit der Walzenbreite die Rollenbohrwerkzeuge (11, 16) für das Schneiden des Gebirges in beide Schwenkrichtungen der Walze vorgesehen sind, und daß zur Unterstützung der Profilierung des Stoßes beim Schneidvorgang "Einbruch-Schneiden" die in Schwenkrichtung angeordneten Rollenbohrwerkzeuge (11, 16,) bzw. beim Schneidvorgang "Schwenken-Schneiden" die in Einbruchsrich­ tung angeordneten Rollenbohrwerkzeuge (12, 17, 18, 19) einge­ setzt sind.

2. Schneidwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das "Einbruch-Schneiden" die Rollenbohrwerkzeuge (12 und 19) die Hauptlösearbeit und die Rollenbohrwerkzeuge (11 und 16) die Kalibrierung verrichtend und beim "Schwenken-Schneiden" die Rollenbohrwerkzeuge (11 bzw. 16) die Hauptlösearbeit und die Rollenbohrwerkzeuge (12 bzw. 19) die Kalibrierung verrichtend vorgesehen sind.