EP0026439A2 - Schneidkopf für eine Teilschnittmaschine - Google Patents

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EP0026439A2
EP0026439A2 EP80105723A EP80105723A EP0026439A2 EP 0026439 A2 EP0026439 A2 EP 0026439A2 EP 80105723 A EP80105723 A EP 80105723A EP 80105723 A EP80105723 A EP 80105723A EP 0026439 A2 EP0026439 A2 EP 0026439A2
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EP
European Patent Office
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roller
cutting machine
partial
partial cutting
cutting head
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EP80105723A
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English (en)
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EP0026439A3 (de
Inventor
Bernhard Dipl.-Ing. Schmid
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Saarbergwerke AG
Original Assignee
Saarbergwerke AG
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C27/00—Machines which completely free the mineral from the seam
    • E21C27/20—Mineral freed by means not involving slitting
    • E21C27/24—Mineral freed by means not involving slitting by milling means acting on the full working face, i.e. the rotary axis of the tool carrier being substantially parallel to the working face
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
    • E21D9/1006—Making by using boring or cutting machines with rotary cutting tools
    • E21D9/1013—Making by using boring or cutting machines with rotary cutting tools on a tool-carrier supported by a movable boom
    • E21D9/1033—Making by using boring or cutting machines with rotary cutting tools on a tool-carrier supported by a movable boom by a transversely extending boom being pivotable about a longitudinal axis

Definitions

  • the invention relates to a partial cutting machine with a longitudinal cutting head for driving sections of any cross section.
  • Partial cutting machines are known for tunneling in hard coal mining, the cutting head of which is arranged at the end of a boom connected to the partial cutting machine, so that the entire surface of the working face can be coated.
  • the cutting heads of these known partial cutting machines are equipped with round chisels or pin chisels. These chisels only have an insufficient service life and unsatisfactory cutting performance in solid, abrasive bedrock. In contrast, roller chisels, such as those used in full-cut machines, have significantly longer service lives and cutting performance, but also require correspondingly higher contact forces.
  • the known partial cutting machines have a comparatively large overall length of over 10 meters, for which no suitable on-site expansion is available. It is therefore not possible to bring the final removal behind the machine continuously. Instead, the removal is attached to the face immediately after the cutting work, which in each case necessitates an interruption in the work of the partial cutting machine. This results in insufficient utilization of the part-cutting machine and thus an unsatisfactory opening result.
  • the object of the present invention is the development of a partial cutting machine which enables high advance rates and allows the removal to be carried out without interrupting the line advance.
  • the cutting head consists of an outer and an inner roller, the inner roller being arranged concentrically with the outer roller and being axially displaceable therein, and both the outer roller on its outer surface and the inner roller being equipped with chisels on the front and circumferential sides are, and that the cutting head is both radially displaceable and rotatable about an axis lying parallel to the cutting head axis with the partial cutting machine.
  • the partial cutting machine equipped according to the invention enables high advance rates even with firm, abrasive rock in almost continuous operation.
  • a pilot bore is first made with the inner roller of the rotating cutting head, preferably in soft rock or in coal, the diameter of which is at least corresponds to the diameter of the outer roller. This is done by extending the inner roller and moving the cutting head in the radial direction while simultaneously rotating about an axis lying parallel to the cutting head axis. Since both axial and vertical cutting forces act on the inner roller when the pilot bore is created, it has proven to be useful to equip it with conventional shank chisels. However, the abrasion of these chisels is limited because, as already mentioned, the pilot hole can be drilled in soft rock or in coal.
  • the inner roller is retracted and at the same time the tunneling machine is advanced by the depth of the bore.
  • the extension of the pilot bore in the circumferential direction to the desired cross-section of the working face now takes place exclusively via the outer roller of the cutting head, the cutting head now also being extended with simultaneous rotation in the radial direction. Since only vertical cutting forces act on the outer roller, it can be equipped with the more effective and less wear-resistant roller chisels.
  • the power transmission poses no difficulties, since no unfavorable leverage arms are used. Rather, the required contact forces can be transmitted directly via corresponding hydraulic cylinders, which at the same time cause the cutting head to be displaced in the radial direction.
  • connection between the cutting head and the partial cutting machine consists of a support arm, a profile rail and a carrier disc, the carrier disc being rotatable with the component cutting machine, the profile rail being rigid with the carrier disc, the carrier arm being radially displaceable with the profile rail and the cutting head is rigidly connected to the support arm.
  • the partial cutting machine is clamped in the already opened section by hydraulic cylinders to absorb the reaction forces. Since the partial cutting machine according to the invention is very short, this tension and the now very small lever lengths mean that the high contact forces required for the use of roller chisels can be easily applied.
  • the part-cutting machine is advanced in a manner known per se by means of hydraulic cylinders which are supported on an additional team and advance the machine body. By pushing these cylinders in the opposite direction, the additional team is pulled in turn.
  • the figures show a partial cutting machine 1 with a cutting head 2 connected to it in a force-locking manner.
  • the cutting head 2 consists of an outer roller 3 equipped with roller chisels 5 and an inner roller 4 which is arranged concentrically with the outer roller and is axially displaceable and which is equipped with end chisels 9 on the face and circumference.
  • the axes of rotation 6 of the roller chisels 5 lie parallel to the roller axis 7. Only the axes of the outer roller chisels 5a are slightly inclined in the direction of the face 8 in order to prevent the outer roller 3 from contacting the face 8.
  • the axial displacement of the inner roller 3 is advantageously carried out via hydraulic units, not shown here.
  • the non-positive connection between the cutting head 2 and the partial cutting machine 1 is made via a support arm 10, a profile rail 11 and a carrier disc 13, the carrier disc 13 being rotatable with the component cutting machine 1, the profile rail 11 rigid with the carrier disc 13, the carrier arm 10 is radially displaceable with the profile rail 11 and the support arm 10 is rigidly connected to the cutting head 2.
  • the radial displacement of the support arm 10 and thus also of the cutting head 2 takes place by means of hydraulic cylinders 12, while the carrier disk 13 is generally driven by one or more hydraulic motors, not shown here.
  • the cutting head 2 is also driven hydraulically, the hydraulic fluid being supplied to the hydraulic motor located in the support arm 10 via a rotary transducer.
  • the cutting head 2 is centered again and after the inner roller 4 has been retracted, the partial cutting machine 1 is moved up a second time until the outer roller 3 engages the full length of the prepared pilot hole. Now, with the inner roller 4 retracted, the entire cross section can be covered, only the outer roller 3 being in engagement with the rock. Since the chisel bits 9 do not have a long service life in hard, abrasive rock, the pilot hole is, as far as possible, made in rock horizons that can be cut easily, for example in coal.
  • the partial cutting machine 1 is braced in the course circumference via hydraulic cylinders 15, 18.
  • Support plates 16, 17 in the ridge area of the section are advantageously designed as a protective roof for securing the section ridges and the upper section joints.
  • the route extension itself can then be introduced in accordance with the advance of the partial cutting machine 1 without interrupting the tunneling work.
  • the cylinders 15 are relieved, while the cylinders 18 remain loaded on an additional team 20.
  • the partial cutting machine 1 is advanced by extending cylinders 19 which act between the partial cutting machine 1 and the combination 20. After tensioning the cylinders 15 and relieving the pressure on the cylinders 18, the cylinders 19 are acted upon in the opposite direction, the trailer 20 is tightened and then the cylinders 18 are tensioned again.

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Abstract

Zur Erhöhung der Schnittleistung einer Teilschnittmaschine ist der Schneidkopf (2) in eineAußenwalze(3) und eine in dieser konzentrisch geführte und längs verschiebliche Innenwalze (4) geteilt. Die Innenwalze (4) ist stirn- und umfangseitig mit Schaftmeißeln (9) bestückt und dient zur Herstellung einer Pilotbohrung, die auf den Durchmesser der Außenwalze (3) erweitert wird. Danach wird die Innenwalze (4) in die Außenwalze (3) zurückgezogen und der Streckenquerschnitt nunmehr ausschließlich mit der Außenwalze (3) geschnitten. Da die Außenwalze (3) nur an ihrem Umfang schneidet, kann sie mit Rollenmeißeln (5) bestückt werden. Gegenüber Schaftmeißeln (9) lassen Rollenmeißel (5) wesentlich höhere Schnittleistungen zu und haben bedeutend höhere Standzeiten.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Teilschnittmaschine mit Längsschneidkopf zum Auffahren von Strecken beliebigen Querschnittes.
  • Für den Streckenvortrieb im Steinkohlenbergbau sind Teilschnittmaschinen bekannt, deren Schneidkopf am Ende eines mit der Teilschnittmaschine verbundenen Auslegers angeordnet ist, so daß die gesamte Fläche der Ortsbrust bestrichen werden kann.
  • Die Schneidköpfe dieser bekannten Teilschnittmaschinen sind mit Rundschaf tmeiß eln oder Stiftmeißeln besetzt. Diese Meißel haben in festem, abrasivem Nebengestein nur eine ungenügende Standzeit und unbefriedigende Schneidleistungen. Demgegenüber haben Rollenmeißel, wie sie bei Vollschnittmaschinen eingesetzt werden, wesentlich höhere Standzeiten und Schneidleistungen, erfordern jedoch auch entsprechend höhere Anpresskräfte .
  • Der Einsatz von Rollenmeißeln ist bei den bekannten Teilschnittmaschinen nicht möglich:
    • - Aufgrund der für die Bestreichung des gesamten Streckenquerschnittes erforderlichen großen Auslegerlänge und der konstruktiv bedingten Anordnung der Hub- und Schwenkzylinder im hinteren Auslegerbereich können infolge der ungünstigen Hebelverhältnisse nur vergleichsweise geringe Anpresskräfte auf den Schneidkopf aufgebracht werden.
    • - Rollenmeißel dürfen nur radial in der Scheibenebene, nicht aber senkrecht zur Scheibenebene belastet werden. Daher eignen sich die Schneidköpfe der bekannten Teilschnittmaschinen nicht für den Einsatz von Rollenmeißeln, da
    • - insbesondere beim Einschneiden in die Ortsbrust - sowohl axial als auch radiale Schneidkräfte aufgebracht werden müssen.
  • Die bekannten Teilschnittmaschinen haben eine vergleichsweise große Baulänge von über 10 Metern, für die kein geeigneter Vorortausbau verfügbar ist. Daher ist das kontinuierliche Einbringen des endgültigen Ausbaus hinter der Maschine nicht möglich. Statt dessen wird der Ausbau nach Beendigung der Schneidarbeit unmittelbar an der Ortsbrust angebracht, was jeweils eine Arbeitsunterbrechung der Teilschnittmaschine bedingt. Hieraus ergeben sich eine ungenügende Auslastung der Teilschnittmaschine und somit ein unbefriedigendes Auffahrergebnis.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Entwicklung einer Teilschnittmaschine, die hohe Vortriebsleistungen ermöglicht und das Einbringen des Ausbaues ohne Unterbrechung des Streckenvortriebes erlaubt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schneidkopf aus einer Außen- und einer Innenwalze besteht, wobei die Innenwalze konzentrisch zur Außenwalze angeordnet und in dieser axial verschiebbar ist und sowohl die Außenwalze auf ihrer Mantelfläche als auch die Innenwalze stirn- und umfangseitig mit Meißeln bestückt sind, und daß der Schneidkopf sowohl radial verschiebbar als auch um eine parallel zur Schneidkopfachse liegende Achse drehbar mit der Teilschnittmaschine verbunden ist.
  • Die erfindungsgemäß ausgestattete Teilschnittmaschine ermöglicht auch bei festem, abrasivem Gestein im nahezu kontimuierlichen Betrieb hohe Vortriebsleistungen.
  • Im Einsatz wird zunächst mit der Innenwalze des rotierenden Schneidkopfes, vorzugsweise im weichen Gestein oder in der Kohle eine Pilotbohrung erstellt, deren Durchmesser mindestens dem Durchmesser der Außenwalze entspricht. Dies erfolgt durch Ausfahren der Innenwalze und Verschieben des Schneidkopfes in radialer Richtung bei gleichzeitiger Drehung um eine parallel zur Schneidkopfachse liegende Achse. Da bei Erstellung der Pilotbohrung sowohl achsiale als auch vertikale Schnittkräfte auf die Innenwalze wirken, erweist es sich als zweckmäßig, diese mit herkömmlichen SchaftmeiSeln zu bestücken. Dabei hält sich der Abrieb dieser Meißel jedoch in Grenzen, da wie bereits erwähnt, die Pilotbohrung im weichen Gestein oder in der Kohle niedergebracht werden kann.
  • Nach Erstellung der Pilotbohrung wird die Innenwalze eingefahren und gleichzeitig die Vortriebsmaschine um die Tiefe der Bohrung vorgerückt. Die Erweiterung der Pilotbohrung in Umfangsrichtung auf den gewünschten Querschnitt der Ortsbrust erfolgt nunmehr ausschließlich über die Außenwalze des Schneidkopfes, wobei auch jetzt der Schneidkopf bei gleichzeitiger Drehung in radialer Richtung ausgefahren wird. Da nunmehr ausschließlich vertikale Schnittkräfte auf die Außenwalze wirken, kann diese mit den wirkungsvolleren und verschleißärmeren Rollenmeißeln bestückt werden. Dabei bereitet die Kraftübertragung keine Schwierigkeiten, da keine ungünstige Hebelverhältnisse bewirkende Ausleger zum Einsatz kommen. Vielmehr können die erforderlichen Anpresskräfte direkt über entsprechende Hydraulikzylinder übertragen werden, welche gleichzeitig die Verschiebung des Schneidkopfes in radialer Richtung bewirken. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht die Verbindung zwischen dem Schneidkopf und der Teilschnittmaschine aus einem Tragarm, einer Profilschiene sowie einer Trägerscheibe, wobei die Trägerscheibe drehbar mit der Teilschnittmaschine, die Profilschiene starr mit der Trägerscheibe, der Tragarm radial verschiebbar mit der Profilschiene und der Schneidkopf starr mit dem Tragarm verbunden ist.
  • Die Teilschnittmaschine wird zur Aufnahme der Reaktionskräfte mittels Hydraulikzylinder in der bereits aufgefahrenen Strecke verspannt. Da die erfindungsgemäße Teilschnittmaschine sehr kurz ist, können durch diese Verspannung und die nunmehr sehr kleinen Hebellängen die für den Einsatz von Rollenmeißel erforderlichen hohen Anpresskräfte ohne weiteres aufgebracht werden. Das Vorrücken der Teilschnittmaschine erfolgt in an sich bekannter Weise mittels Hydraulikzylinder, die sich an einem zusätzlichen Gespann abstützen und den Maschinenkörper vorrücken. Durch entgegengesetztes Beaufschlagen dieser Zylinder wird das Zusatzgespann seinerseits nachgezogen.
  • Es ist besonders vorteilhaft, die hangendseitige Verspanneinrichtung mit einem Ausbauschild auszurüsten, so daß der darunter liegende Arbeitsraum geschützt ist. Der endgültige Streckenausbau kann dann ohne Unterbrechung des Streckenvortriebes entsprechend dem Vorrücken der Teilschnittmaschine unmittelbar hinter dieser eingebracht werden.
  • Anhand eines in den Figuren 1 bis 3 schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles wird die erfindungsgemäße Teilschnittmaschine im Folgenden näher erläutert.
  • Die Figuren zeigen eine Teilschnittmaschine 1 mit einem kraftschlüssig mit dieser verbundenen Schneidkopf 2. Der Schneidkopf 2 besteht aus einer mit Rollenmeißeln 5 bestückten Außenwalze 3 sowie einer zur Außenwalze konzentrisch angeordneten und axial verschiebbaren Innenwalze 4, welche stirn- und umfangseitig mit Schaftmeißeln 9 bestückt ist. Die Drehachsen 6 der Rollenmeißel 5 liegen parallel zur Walzenachse 7. Lediglich die Achsen der äußeren Rollenmeißel 5a sind leicht geneigt in Richtung Ortsbrust 8, um zu verhindern, daß die Außenwalze 3 an der Ortsbrust 8 anläuft.
  • Die Axialverschiebung der Innenwalze 3 erfolgt mit Vorteil über hier nicht dargestellte Hydraulikaggregate.
  • Im vorliegenden Beispiel ist die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Schneidkopf 2 und der Teilschnittmaschine 1 über einen Tragarm 10, eine Profilschiene 11 sowie eine Trägerscheibe 13 hergestellt, wobei die Trägerscheibe 13 drehbar mit der Teilschnittmaschine 1, die Profilschiene 11 starr mit der Trägerscheibe 13, der Tragarm 10 radial verschiebbar mit der Profilschiene 11 und der Tragarm 10 starr mit dem Schneidkopf 2 verbunden ist. Dabei erfolgt die Radialverschiebung des Tragarms 10 und somit auch des Schneidkopfes 2 mittels Hydraulikzylinder 12, während die Trägerscheibe 13 in der Regel von einem oder mehreren hier nicht dargestellten Hydraulikmotoren angetrieben wird.
  • Der Antrieb des Schneidkopfes 2 erfolgt ebenfalls hydraulisch, wobei die Hydraulikflüssigkeit über einen Drehübertrager dem in dem Tragarm 10 liegenden Hydraulikmotor zugeführt wird.
  • Die Teilschnittmaschine arbeitet wie folgt:
    • Zu Beginn des Schneidvorganges wird bei rotierendem Schneidkopf 2 die Innenwalze 4 zunächst aus der Außenwalze 3 ausgefahren. Sie bohrt sich bis zur Tiefe B in die Ortsbrust 8 ein. Danach wird bei weiterhin rotierendem Schneidkopf 2 durch Drehung der Trägerscheibe 13 und radiales Verschieben des Schneidkopfes 2 die Bohrung auf einen Durchmesser erweitert, der etwas größer als der Durchmesser der Außenwalze 3 einschließlich der Rollenmeißel 5 ist. Anschließend wird der Schneidkopf 2 wieder zentriert und bei gleichzeitigem Einfahren der Innenwalze 4 die Teilschnittmaschine 1 um die Länge B nachgerückt. Danach wird der Vorgang wiederholt und hierdurch die Tiefe des Pilotloches auf die Länge der Außenwalze 3 vergrößert. Dabei ist es durchaus möglich, daß beim Erweitern des zweiten Lochabschnittes die Außenwalze 3 in einen Teilbereich bereits ebenfalls eingreift (Figur 2).
  • Der Schneidkopf 2 wird nochmal zentriert und nach Einfahren der Innenwalze 4 die Teilschnittmaschine 1 ein zweites Mal nachgerückt, bis die Außenwalze 3 auf ihrer vollen Länge in die vorbereitete Pilotbohrung eingreift. Nun kann bei eingefahrener Innenwalze 4 der ganze Streckenquerschnitt bestrichen werden, wobei nur die Außenwalze 3 mit dem Gestein in Eingriff ist. Da die Schaftmeißel 9 in hartem, abrasiven Gestein keine hohen Standzeiten haben, wird die Pilotbohrung, soweit möglich, in gut schneidbaren Gesteinshorizonten, beispielsweise in der Kohle, erstellt.
  • Die gleichzeitige Drehbarkeit der Trägerscheibe 13 und radiale Verschiebbarkeit des Schneidkopfes 2 auch über den Rand der Trägerscheibe 13 hinaus ermöglichen nunmehr, die gesamte Ortsbrust 8 bei beliebigem Querschnitt zu bestreichen.
  • Die Teilschnittmaschine 1 wird während des Schneidens im Streckenumfang über Hydraulikzylinder 15, 18 verspannt. Stützplatten 16, 17 im Firstbereich der Strecke werden vorteilhaft als Schutzdach zur Sicherunh der Streckenfirste und der oberen Streckenstöße ausgebildet. Der Streckenausbau selbst kann dann entsprechend dem Vorrücken der Teilschnittmaschine 1 eingebracht werden, ohne die Vortriebsarbeiten zu unterbrechen.
  • Zum Vorrücken der Teilschnittmaschine 1 werden die Zylinder 15 entlastet, während die Zylinder 18 an einen zusätzlichen Gespann 20 belastet bleiben. Durch Ausfahren von Zylindern 19, die zwischen Teilschnittmaschine 1 und Gespann 20 wirken, wird die Teilschnittmaschine 1 vorgerückt. Nach Verspannen der Zylinder 15 und entlasten der Zylinder 18 werden die Zylinder 19 entgegengesetzt beaufschlagt, das Gespann 20 nachgezogen und anschließend die Zylinder 18 wieder verspannt.

Claims (7)

1. Teilschnittmaschine mit Längsschneidkopf zum Auffahren von Strecken beliebigen Querschnittes, dadurch gekennizeichnet, daß der Schneidkopf (2) aus einer Außen- (3) und einer Innenwalze (4) besteht, wobei die Innenwalze (4) konzentrisch zur Außenwalze (3) angeordnet und in dieser axial verschiebbar ist und sowohl die Aüßenwalze (3) auf ihrer Mantelfläche als auch die Innenwalze (4) stirn- und umfangseitig mit Meißeln bestückt sind, und daß der Schneidkopf (2) sowohl radial verschiebbar als auch um eine parallel zur Schneidkopfachse liegende Achse (14) drehbar mit der Teilschnittmaschine (1) verbunden ist.
2. Teilschnittmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche der Außenwalze (3) mit Rollenmeißeln (5) bestückt ist.
3. Teilschnittmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (6) der Rollenmeißel (5) parallel zur Walzenachse (7) liegen.
4. Teilschnittmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwalze (4) mit Schaftmeißeln (9) bestückt ist.
5. Teilschnittmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Schneidkopf (2) und Teilschnittmaschine aus einem Tragarm (10) , einer Profilschiene (11) sowie einer Trägerscheibe (13) besteht, wobei die Trägerscheibe (13) drehbar mit der Teilschnittmaschine (1), die Profilschiene (11) starr mit der Trägerscheibe (13), der Tragarm (10) radial verschiebbar mit der Profilschiene (11) und der Schneidkopf (2) starr mit dem Tragarm (10) verbunden ist.
6. Teilschnittmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilschnittmaschine (1) in der bereits aufgefahrenen Strecke radial verspannt ist.
7. Teilschnittmaschinen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützplatten der Verspannung mindest im Bereich der Streckenfirste und der oberen Streckenstöße als Schutzschilde (16, 17) ausgebildet sind.
EP80105723A 1979-09-27 1980-09-24 Schneidkopf für eine Teilschnittmaschine Ceased EP0026439A3 (de)

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EP0026439A2 true EP0026439A2 (de) 1981-04-08
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