DE4229015A1 - Schlag - fraes - bohr - walze zum flaechigen abtragen von gestein, mineralien u. dgl. - Google Patents

Description

Es gibt Rollenbohrwerkzeuge, die mit Andrücken von 10 - 20 Tonnen pro Diske hartes Gestein, Mineralien und dgl. bohren - im Tunnel - und Schachtbau. In weicherem Ge­ stein oder dgl. mit geringerem Quarzgehalt werden zum Abtragen Teilschnittmaschinen oder Straßenfräsen mit konventionellen Fräswalzen eingesetzt - harte und/oder hochquarzhaltige Gesteine etc. sind damit aber nicht bohr-, abtragbar, zumindest nicht wirtschaftlich.

Erfindungsgemäß wird eine aktiviert schlagende Hülse mit auf ihrem Umfang angeordneten Werkzeugen über einen schnellaufenden z. B. 3000 U/min Exzenter radial schlagend aktiviert, so daß die Walze von z. B. 300 mm ⌀ zwangsweise oder fremdangetrieben langsam dreht - z. B. mit 150 U/min - und ihre Werkzeuge nacheinander/mitein­ ander flächig abtragen - d. h. abschlagen - grobstückig und das mit Andrücken, die bei weniger als 10% der zum konventionellen Bohren erforderlichen liegen - und nur einem Viertel des spezifischen Energiebedarfes. Außer­ dem wird durch die erfindungsgemäße Technik das Abtragen - "Fräsen" - von harten und höhenquarzithaltigen Gestei­ nen, Mineralien oder dgl. erst möglich d. h. wirtschaft­ lich. Der wesentliche Vorteil eines Teiles dieser Er­ findung gemäß Anspruch 1 und 2 liegt darin, daß die ein­ zelnen Werkzeuge eben nicht mehr fräsend-/schleifend, sondern nur noch schlagend arbeiten; auch der Werkzeug­ verschleiß wird hierdurch erheblich reduziert.

In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführung spal­ ten/brechen keilförmige vorzugsweise einseitig koni­ sche Werkzeuge jeweils hinterschneidend in den freien Raum. Die Löseleistung im Vergleich zum konventionellen oberflächigen Abtragen ist hierdurch mehrfach so hoch.

System- und Zeichnungsbeschreibung

Das System besteht aus einer radial schlagenden selbstän­ dig drehenden oder fremdangetriebenen Bohrwalze - sie ist vorzugsweise dynamisch ausgewuchtet und läuft dadurch ab­ solut schwingungsfrei. Um beim Abtragen ein kontinuierli­ ches Drehen zu gewährleisten - falls erforderlich aber auch um zusätzlich fräsend abtragen zu können - kann er­ findungsgemäß ein Antrieb gemäß Zeichnung installiert werden oder ein anderer Antrieb - ggf. nur ein Hilfsan­ trieb - z. B. über Riemen oder dgl. - oder über den darge­ stellten Puffer. Beim nur schlagenden nicht fräsenden Boh­ ren ist nämlich wichtig, daß die Bohrwalze optimal mit der Umdrehungszahl auf das Gestein gebracht wird, mit der es dann selbständig abrollt/weiterrollt.

In den Figurenbeschreibungen - jeweils nur einer Ausfüh­ rungsform - ist in Fig. 1 eine spezielle Art des Abtra­ gens dargestellt und sind 1 die keilförmigen Schlagwerk­ zeuge, 2 die Hülse die auf der Welle 3 exzentrisch gela­ gert ist - erfindungsgemäß über eine amplitudenvariable d. h. drehbare dünne Hülse 4. 5 ist nur eine Arretierung. Die Gegengewichte zur dynamischen Auswuchtung sind mit 6 bezeichnet. 7 ist eine bevorzugt keilförmige Werkzeugform - mit Hartmetall oder dgl. als Schneid-/Schlagfläche - 8 sind Lager, 9 ist der Kalter, der aber auch zur zweisei­ tigen Führung der Exzenterwelle ausgebildet sein kann. Über 10 erfolgt der motorische Antrieb der Welle.

In der Fig. 2, die ein Schlitzen darstellt und in wesent­ lichen Teilen der Fig. 1 entspricht, sind mit 11 Werkzeuge nur angedeutet. 12 ist eine Welle; die schlagend langsam drehende Hülse ist 13. 14 ist wieder die dünne amplituden­ veränderbare drehbare Hülse, die hier über 15 arretiert wird. 16 und 17 sind die Zwangs- oder hilfsantreibenden ineinander ablaufenden Zahnräder, mit denen die Drehzahl über eine Arretierung, Mit- oder Gegendrehen der Welle 12 optimiert werden kann. Diesen/einen Antrieb innerhalb der Hülse vorzusehen - und nicht außerhalb - dafür wird gesonderter Schutz beansprucht. 18 ist ein Puffer als Hilfsantrieb; er hält die Hülse in etwa bei ihrer Abroll­ drehzahl. 19 ist bei dieser Ausführung der Antrieb der schnellaufenden Exzenterwelle über Zahn- oder Keilriemen. 20 ist die Exzenterwelle. 21 sind Lager, 22 ist der Kalter.

In Fig. 3 ist 23 die Hülse mit Werkzeugen, die gleich­ schenkelig oder einseitig konisch sein können. 24 ist bei einer nicht zylindrischen Form die Hülse mit Werkzeugen ein bevorzugter Sohlenwinkel, bei welchem einzelne Werk­ zeuge nicht nur schlagend, sondern zusätzlich noch leicht schrämend gestuft spaltend abtragen. Mit 25 ist die Vor­ triebs-/Arbeitsrichtung angedeutet, die radial oder linear sein kann.

In Fig. 4, einer bevorzugter Ausführung zum gestuft spal­ tenden hinterschneidenden Abtragen gemäß Anspruch 5 und 7 ist 27 das Aktivierungsaggregat mit der einseitig koni­ schen Diske 28, die in einem leichten Winkel 29 so ange­ stellt ist, daß sie a) hinten frei ist und b) durch eine optimale Anwinkelung den Axialdruck 30 erheblich reduziert.

In Fig. 5, einer Ausführung gemäß Anspruch 11 ist 31 die motorisch angetriebene aktivierte Fräswalze, die z. B. über den Drehpunkt 32 einen Schlitz 33 in min. der Breite des Durchmessers von 31 erstellt/fräst/abschlägt. 34 sind die jeweiligen Abtragschlitzlinien.

Wenn die Fräswalze 31 breiter ist als ihr Antrieb mit Haltearm - sind mit dieser erfindungsgemäßen Technik Schlitze beliebiger Tiefe und Breite zu erstellen - auch in härtestem Gestein, Mineralien oder dgl. - als gesonderter Anspruch.

Bei der erfindungsgemäßen Technik schwingt grundsätzlich nur die Hülse mit Werkzeugen - und ist das Gehäuse/Kalter starr d. h. massiv gehalten.

Claims (9)

1. Radial schlagende Bohrwalze zum flächigen Abtragen von Gestein, Mineralien und dgl., gekennzeichnet durch einen schnellaufenden motorisch angetriebenen Exzenter mit einer auf ihm/um ihn frei drehend gelagerten durch Gegengewicht auf/an der Exzenter­ welle ausgewuchteten Hülse - und einer Vielzahl auf ihren Umfang angeordneter Abtrag-, Abschlagwerkzeug.

2. nach 1 gekennzeichnet durch Eigenantrieb-/Selbst­ drehen der Hülse mit Werkzeugen.

3. nach 1 gekennzeichnet durch Antrieb der Hülse mit Werkzeugen.

4. nach 3 dadurch gekennzeichnet, daß durch den An­ trieb ein Fräseffekt überlagert wird.

5. nach 1-4 gekennzeichnet durch keilförmige Abtrag-/ Abschlagwerkzeuge deren Schneiden radial verlaufen.

6. nach 1-5 gekennzeichnet durch mindestens einschich­ tiges Abtragen / Abschlagen in den freien Raum.

7. nach 1-6 gekennzeichnet durch gestuft angeordnete - jeweils in den freien Raum mehrschichtig hinter­ schneidend abspaltende Werkzeuge.

8. nach 1-7 dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfsan­ trieb die Hülse mit Werkzeugen wenigstens in etwa auf die Drehzahl bringt, die sie durch ihr selbständiges Ablaufen erhält.

9. nach 1-8 gekennzeichnet durch den Verfahrensan­ spruch, mit dem Halbradius des Bohrkopfes einen Schlitz zu bohren - linear/radial.