EP0111143A2 - Gedämpft geführter Rundschaftmeissel - Google Patents

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EP0111143A2
EP0111143A2 EP83110850A EP83110850A EP0111143A2 EP 0111143 A2 EP0111143 A2 EP 0111143A2 EP 83110850 A EP83110850 A EP 83110850A EP 83110850 A EP83110850 A EP 83110850A EP 0111143 A2 EP0111143 A2 EP 0111143A2
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EP
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chisel
holder
water
shank
shaft
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Klaus Ketterer
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Voestalpine AG
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    • E21C35/18—Mining picks; Holders therefor
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    • E21C35/18—Mining picks; Holders therefor
    • E21C35/183—Mining picks; Holders therefor with inserts or layers of wear-resisting material
    • E21C35/1837—Mining picks; Holders therefor with inserts or layers of wear-resisting material characterised by the shape
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21C35/18—Mining picks; Holders therefor
    • E21C35/187—Mining picks; Holders therefor with arrangement of fluid-spraying nozzles

Definitions

  • the invention relates to a round shank chisel, in particular for partial cutting machines in mining and tunneling, which consists of a shaft which can be exchangeably fastened in a chisel holder and has a hard metal cutting edge arranged at the tip of the shaft outside the chisel holder.
  • the cutting heads of partial-cut tunneling machines from extraction machines and other cutting machines, in particular in mining and tunneling, the construction industry and other industries, are equipped with chisels which can be exchangeably mounted in the tool holders welded onto the cutting heads.
  • chisels which can be exchangeably mounted in the tool holders welded onto the cutting heads.
  • picks are rotatably arranged within the bit holder.
  • the shaft chisel can be used in the bit holder in such a way that it has a certain amount of play with respect to the bit holder both over its circumference and in the direction of its longitudinal axis, which allows rotation.
  • the high wear caused by a chisel becoming stuck can also occur due to the fact that fine rock powder penetrates into the annular gap between the chisel shaft and the chisel, briquettes there, and finally increases the friction to such an extent that rotation of the chisel is prevented.
  • the required pressure is usually generated by high pressure pumps.
  • high-pressure pumps In addition to high-pressure pumps, corresponding high-pressure hoses or lines and complex seals are required in order to spray the high-pressure water through appropriate nozzles.
  • the invention has for its object to provide a round chisel that with the constantly repeated intervention in the mineral can thereby greatly reduce wear and which is also automatically supplied with the necessary high-pressure water for cooling, depending on its intervention in the rock.
  • the chisel holder can be closed at the lower end by means of a stopper and the chisel shaft in the chisel holder is designed to be displaceable by means of a clamping element and a guide, the cavity provided between the stopper and the end of the shaft via channels provided with a check valve Water is supplied which, when the chisel engages with the mineral to be cut, is sprayed as high pressure water via lines and nozzles.
  • the chisel is provided with a hard metal cutting edge, which at least partially surrounds the shank outside the chisel holder and is designed as a sleeve, with a water channel with a top pressure valve arranged centrally in the shank being provided in the shank is.
  • the technical progress of the invention is essentially due to the fact that the damping allows an adaptation to the intervention in the mineral and thus reduces the previous impact effects to a large extent.
  • the energy extracted from the chisel by damping is used to pressurize the water supplied at low pressure to high pressure.
  • the high-pressure water also flushes the annular gap between the chisel shank and the chisel holder of rock dust or is sprayed through additional nozzles for cooling.
  • FIG. 1 shows a chisel 1 mounted in a chisel holder 4, which is displaceably mounted in the chisel holder 4 in the axial direction with its shank 3 which has a smaller diameter than the cutting edge.
  • the chisel 1 is designed as a round shank chisel, the cutting edge 2 being shaped as a sleeve 20.
  • the shaft 3 of the chisel 1 is provided with a clamping element 6, can be inserted into the chisel holder 4 and, due to the ring-like guide 7, can be displaced over the length of the guide 7.
  • the lower end of the chisel holder 4 is closed with the aid of a plug 5.
  • the stopper 5 ending in a screw head 14 is screwed into the lower end of the bit holder 4 with the aid of a thread 15.
  • a check valve 13 is provided in the feed channel 12.
  • a water channel 16 is provided centrally, which ends with a nozzle 17 within the sleeve-like cutting edge 2.
  • an upper pressure valve 18 is connected upstream of the water channel 16.
  • the mode of operation of the chisel 1 shown in the exemplary embodiment according to FIG. 1 is as follows: Low-pressure water is pressed into the cavity 9 through the channel 10 in the chisel holder 4 and the channels 11, 12 within the stopper 5. If the chisel 1 is not in engagement with the mineral, the water pressure acts on the shaft end 8 and displaces the chisel 1 in the axial direction until the clamping element 6 strikes the upper end of the guide 7. During this time, the pressure relief valve 18 remains closed. When the chisel 1 or the cutting edge 2 is in engagement with a mineral, the chisel 1 is pressed against the water in the cavity 8.
  • the water is pressurized in the space 9 and flows via the pressure relief valve 18 into the channel 16 and the nozzle 17 at high speed onto the surfaces to be cooled.
  • a small part of the water biased in this way is pressed outwards over the annular gap formed between the chisel shank 3 and the chisel holder 4, so that the high-pressure water exerts a flushing, lubricating and additionally damping effect.
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 2 takes into account the shape of another chisel 1 which is equipped with a conventional cutting edge 2. Since there is no central water channel 16 is provided, the water required for cooling is led to the nozzle 17 via at least one water channel 16 provided in the bit holder 4. Here too, in order to ensure water atomization only when the chisel 1 engages with a mineral and at the same time to achieve a damping effect for the chisel 1, the water is sprayed off via a pressure relief valve 18.
  • FIG. 3 a further variant of a chisel 1 mounted in a chisel holder 4 is shown, the cutting edge 2 of which is tubular in connection with the shaft 3.
  • the annular channel 19 provided between the chisel holder 4 and the shaft 3 is used for atomizing the prestressed water, the opening at the end of the chisel holder 4 being shaped as a natural nozzle 17 which surrounds the chisel 1 High pressure water splashed.
  • any chisel shapes can be used, it being regarded as a prerequisite for damping that a damping space with a corresponding water supply is present below the shaft end, and that if the chisel engages in the mineral, a possibility is created to spray the prestressed water in this way via appropriate channels and nozzles to be fitted inside or outside the chisel in the area of the chisel holder.

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Abstract

Für Teilschnittmaschinen, die insbesondere im untertägigen Berg- und Tunnelbau eingesetzt werden sollen, werden Rundschaftmeißel vorgeschlagen, die in einem Meißelhalter drehbar gelagert, auswechselbar ausgebildet und mit einer am der Halterung gegenüberliegenden Ende angeordneten Hartmetallschneide ausgerüstet sind. Dieser Meißel ist im Meißelhalter hydraulisch gedämpft, wobei das durch die Dämpfung hochgespannte Wasser als Kühlmittel und Staubniederschlagmittel dient. Aufgrund dieser Ausbildung kann auf die Zuleitung von hochgespanntem Wasser von einer entferntliegenden Hochdruckpumpe verzichtet werden, wobei gleichzeitig sichergestellt ist, daß jeweils nur dann Kühl- und Staubniederschlagmittel abgespritzt wird, wenn der jeweilige Meißel im Eingriff ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Rundschaftmeißel, insbesondere für Teilschnittmaschinen des Berg- und Tunnelbaus, der aus einem auswechselbar in einem Meißelhalter drehbar befestigten Schaft mit einer an der Spitze des Schaftes außerhalb des Meißelhalters angeordneten Hartmetallschneide besteht.
  • Bekannterweise sind die Schrämköpfe von Teilschnitt-Vortriebsmaschinen von Gewinnungsmaschinen und weiteren schneidend arbeitenden Maschinen, insbesondere im Berg-und Tunnelbau, der Bauindustrie und anderen Industrien mit Meißeln bestückt, die in auf den Schneidköpfen festgeschweißten Meißelhaltern auswechselbar montierbar sind. Allgemein unterscheidet man bei den Schneidmeißeln zwischen Flach- und Rundschaftmeißeln.
  • Zur Erzielung eines gleichmäßigen Verschleißes an der konisch zulaufenden Schneidkante sind Rundschaftmeißel innerhalb der Meißelhalter drehbar angeordnet. Der Runschaftmeißel ist in dem Meißelhalter derart einsetzbar, daß er sowohl über seinen Umfang als auch in-Richtung seiner Längsachse gegenüber dem Meißelhalter ein gewisses Spiel aufweist, das eine Drehung erlaubt.
  • Dieser konstruktiv vorgegebene, notwendige Bewegungsspielraum hat jedoch auch Nachteile. Da der Meißel infolge der Drehbewegung des Schneidkopfes etwa jede Sekunde erneut in das Gestein eingreift, ist der Meißel einer hohen Anzahl starker Schläge ausgesetzt. Diese Schläge beanspruchen den Werkstoff des Meißels überaus stark, oft über die Grenze seiner Festigkeit hinaus. Desweiteren schlägt der Meißel seinerseits bei jeder Umdrehung des Kopfes auf den Meißelhalter und zwar sowohl auf den oberen Rand als auch über Biegekräfte auf die Innenwand des Meißelhalters. Aufgrund dieser Einflüsse macht sich ein Verschleiß bemerkbar, der in Deformationen oder Brüchen von Meißelhaltern und Meißeln nachzuempfinden ist. Der Bruch eines Meißelhalters setzt den Wirkungsgrad des Schneidkopfes stark herab, wogegen bei einer Deformation des Meißelhalters der Meißel festsetzt und in kürzester Zeit verschleißt.
  • Der durch Festsetzen eines Meißels verursachte hohe Verschleiß kann auch dadurch auftreten, daß feines Gesteinsmehl in den Ringspalt zwischen Meißelschaft und Meißel eindringt, dort brikettiert und-schließlich die Reibung so weit vergrößert, daß eine Drehung des Meißels ausgeschlossen wird.
  • Ein weiteres Problem bei der Verwendung von Schneidmeißeln ergibt sich durch die mit Wasser zu erzielende Kühlung. Um das Wasser auf die heißen Flächen aufspritzen zu können, muß es unter hohem -Druck bis dicht an die zu kühlenden Flächen gedrückt und von dort durch Düsen auf das Gestein bzw. den Meißel gespritzt werden.
  • Üblicherweise wird der erforderliche Druck durch Hochdruckpumpen erzeugt. Neben Hochdruckpumpen sind entsprechende Hochdruckschläuche oder -leitungen sowie aufwendige Dichtungen erforderlich, um das hochgespannte Wasser durch entsprechende Düsen zu verspritzen.
  • Unter Berücksichtigung des auf die Meißel einwirkenden und oben beschriebenen Verschleißes sowie im Hinblick auf die Schwierigkeiten, die hinsichtlich des erforderlichen Hochdruckwasser zu bewältigen sind, stellt sich die Erfindung die Aufgabe, einen Rundschaftmeißel zu schaffen, der sich bei dem ständig wiederholenden Eingriff in das Mineral dem dadurch beeinflußten Verschleiß in hohem Maße entziehen kann und der darüberhinaus in Abhängigkeit seines Eingriffes im Gestein automatisch mit dem erforderlichen Hochdruckwasser zur Kühlung versorgt wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Meißel im Meißelhalter hydraulisch gedämpft und das durch die Dämpfung hochgespannte Wasser als Kühlmittel verwendet wird.
  • Im Rahmen der Erfindung erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß der Meißelhalter am unteren Ende mittels eines Stopfens verschließbar und der Meißelschaft im Meißelhalter mittels eines Klemmelementes und einer Führung verschiebbar ausgebildet sind, wobei dem zwischen Stopfen und Schaftende vorgesehenen Hohlraum über mit einem Rückschlagventil versehene Kanäle Wasser zugeführt wird, welches bei Eingriff des Meißels mit dem zu schneidenden Mineral über Leitungen und Düsen als Hochdruckwasser verspritzt wird.
  • Weiterhin erweist es sich im Rahmen der Erfindung als besonders vorteilhaft, daß der Meißel mit einer den Schaft außerhalb des Meißelhalters mindestens teilweise umgebenden, als Hülse ausgebildeten, Hartmetallschneide versehen ist, wobei in dem Schaft zentral angeordnet ein in eine Düse übergehender Wasserkanal mit einem Oberdruckventil vorgesehen ist.
  • Weitere Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen näher beschrieben.
  • Die Verformung und das Brechen von Meißelhaltern hat man bisher dadurch versucht zu verhindern, indem in die Meißelhalter Hülsen auch aus hochfestem Stahl eingeschrumpft worden sind. Darüberhinaus werden hochfeste Stahlhülsen mit dem über den Meißelhalter hinausgreifenden Kragen verwendet, die sich in den Meißelhaltern drehen können, während sich der Meißel wiederum in der Hülse dreht. Mit dieser Konstruktion wird gleichzeitig versucht, das Festsetzen der Meißel durch eindringenden Gesteinsstaub zu verändern.
  • Der technische Fortschritt der Erfindung ist im wesentlichen darin begründet, daß die Dämpfung eine Anpassung an den Eingriff in das Mineral erlaubt und somit die bisherigen Schlagwirkungen in großem Umfang mindert. Gleichzeitig wird jedoch die dem Meißel durch Dämpfung entzogende Energie dazu benutzt, das mit niedrigem Druck zugeführte Wasser auf Hochdruck zu verspannen. In Abhängigkeit von den Ausführungen der verwendeten Rundschaftmeißel spült das Hochdruckwasser auch den zwischen Meißelschaft und Meißelhalterung befindlichen Ringspalt von Gesteinsmehl frei bzw. wird über zusätzliche Düsen zur Kühlung verdüst. Durch die Verbindung der Dämpfung des Rundschaftmeißels und die damit verbundene Schaffung von Hochdruckwasser wird eine gezieltere Kühlung und die Einsparung von unnötig viel verdüstern Wasser geschaffen.
  • Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine teilweise und schematisiert wiedergegebene Ansicht eines Meißelhalters mit einem hülsenartig ausgebildeten Rundschaftmeißel,
    • Fig. 2 eine teilweise und schematisierte Ansicht eines Meißelhalters und der Verwendung eines herkömmlichen Rundschaftmeißels und
    • Fig. 3 eine teilweise perspektivische und geschnittene Ansicht eines Meißelhalters unter Verwendung eines röhrenartig geformten Rundschaftmeißels mit hülsenartig ausgebildeter Schneide.
  • Das in Fig. 1 schematisiert angedeutete Ausführungsbeispiel zeigt einen in einem Meißelhalter 4 gelagerten Meißel 1, der mit seinem gegenüber der Schneide einen geringeren Durchmesser aufweisenden Schaft 3 in axialer Richtung in dem Meißelhalter 4 verschiebbar gelagert ist. Der Meißel 1 ist als Rundschaftmeißel ausgebildet, wobei die Schneide 2 als Hülse 2o geformt ist.
  • Der Schaft 3 des Meißels 1 ist mit einem Klemmelement 6 versehen, in den Meißelhalter 4 einsetzbar und aufgrund der ringartigen Führung 7 über die Länge der Führung 7 verschiebbar.
  • Das untere Ende des Meißelhalters 4 ist mit Hilfe eines Stopfens 5 verschlossen ausgebildet. Der in einem Schraubenkopf 14 endende Stopfen 5 wird mit Hilfe eines Gewindes 15 in das untere Ende des Meißelhalters 4 eingeschraubt.
  • In den dargestellten Ausführungsbeispielen wird das zur Kühlung erforderliche Wasser unter Leitungsdruck bespielsweise lo bar über den im Meißelhalter 4 vorgesehene Kanal lo sowie einen Ringkanal 11 und einen Zuführungskanal 12 dem Hohlraum 9 zugeführt, der zwischen dem Stopfen 5 und dem unteren Ende 8 des Meißelschaftes 3 vorgesehen ist. In dem Zuführungskanal 12 ist ein Rückschlagventil 13 vorgesehen. In dem Meißel 1 insbesondere dem Schaft 3 ist zentral ein Wasserkanal 16 vorgesehen, der innerhalb der hülsenartig ausgebildeten Schneide 2 mit einer Düse 17 endet. Am Schaftende 8 ist dem Wasserkanal 16 ein Oberdruckentil 18 vorgeschaltet.
  • Die Arbeitsweise des in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 dargestellten Meißels 1 ist wie folgt: Durch den Kanal lo im Meißelhalter 4 sowie die Kanäle 11, 12 innerhalb des Stopfens 5 wird Niederdruckwasser in den Hohlraum 9 gedrückt. Wenn der Meißel 1 nicht im Eingriff mit dem Mineral ist, wirkt der Wasserdruck auf das Schaftende 8 und verschiebt den Meißel 1 in axialer Richtung,bis das Klemmelement 6 am oberen Ende der Führung 7 anschlägt. Während dieser Zeit bleibt das Überdruckventil 18 geschlossen. Wenn der Meißel 1 bzw. die Schneide 2 in Eingriff mit einem Mineral steht, wird der Meißel 1 gegen das im Hohlraum 8 befindliche Wasser gedrückt. Das Wasser wird in dem Raum 9 unter Druck gesetzt und strömt über das Oberdruckventil 18 in den Kanal 16 und die Düse 17 mit hoher Geschwindigkeit auf die zu kühlenden Flächen. Ein geringer Teil des auf diese Weise vorgespannten Wassers wird über den zwischen Meißelschaft 3 und Meißelhalterung 4 gebildeten Ringspalt nach außen gedrückt, so daß durch das Hochdruckwasser eine freispülende, schmierende und zusätzlich dämpfende Wirkung ausgeübt wird.
  • Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel berücksichtigt die Form eines anderen Meißels 1, der mit einer herkömmlichen Schneide 2 ausgerüstet ist. Da kein zentraler Wasserkanal 16 vorgesehen ist, wird das für die Kühlung benötigte Wasser über mindestens einen im Meißelhalter 4 vorgesehenen Wasserkanal 16 zur Düse 17 geführt. Auch hier wird um eine Wasserverdüsung nur im Falle des Eingriffes des Meißels 1 mit einem Mineral zu gewährleisten und um gleichzeitig eine dämpfende Wirkung für den Meißel 1 zu erzielen, das Wasser über ein überdruckventil 18 abgespritzt.
  • In dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine weitere Variante eines in einem Meißelhalter 4 gelagerten Meißels 1 gezeigt, dessen Schneide 2 in Verbindung mit dem Schaft 3 röhrenartig ausgebildet ist. In diesem AusfUhrungsbeispiel wird unter Verwendung eines verschiebbar ausgebildeten Meißels 1 der zwischen Meißelhalterung 4 und Schaft 3 vorgesehene Ringkanal 19 zur Verdüsung des vorgespannten Wassers verwendet, wobei die öffnung am Ende des Meißelhalters 4 als natürliche Düse 17 geformt ist, die rund um den Meißel 1 das Hochdruckwasser verspritzt.
  • Nach weiteren nicht in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen ist es im Rahmen der Erfindung vorstellbar, daß beliebige Meißelformen verwendet werden können, wobei es als Voraussetzung für eine Dämpfung anzusehen ist, daß unterhalb des Schaftendes ein die Dämpfung gewährleistender Raum mit entsprechender Wasserzuführung vorhanden ist, und daß eine Möglichkeit geschaffen wird, bei Eingriff des Meißels in das Mineral das auf diese Weise vorgespannte Wasser über entsprechende, innerhalb oder außerhalb des Meißels im Bereich des Meißelhalters anzubringende Kanäle und Düsen zu verspritzen.

Claims (7)

1. Rundschaftmeißel, insbesondere für Teilschnittmaschinen des Berg- und Tunnelbaus , der aus einem auswechselbar in einem Meißelhalter drehbar befestigten Schaft, mit einer an der Spitze des Schaftes außerhalb des Meißelhalters angeordneten Hartmetallschneide besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Meißel (1) im Meißelhalter (4) hydraulisch gedämpft und das durch die Dämpfung hochgespannte Wasser als Kühlmittel verwendet wird.
2. Rundschaftmeißel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meißelhalter (4) am unteren Ende mittels eines Stopfens (5) verschließbar und der Meißelschaft (3) im Meißelhalter (4) mittels eines Klemmelementes (6) und einer Führung (7) verschiebbar ausgebildet sind, wobei dem zwischen Stopfen (5) und Schaftende (8) vorgesehenen Hohlraum (9) über mit einem Rückschlagventil (13) versehene Kanäle (lo, 11, 12) Wasser zugeführt wird, welches bei Eingri-f des Meißels (1) mit dem zu schneidenden Mineral über Leitungen (16, 19) und Düsen (17) als Hochdruckwasser verspritzt wird.
3. Rundschaftmeißel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stopfen (5) ein mit der Zuführungsleitung (lo) korrespondierender Ringkanal (11) sowie ein ein Rückschlagventil (13) aufweisender Zuführungskanal (13) vorgesehen sind.
4. Rundschaftmeißel nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (5) mit einem Gewinde (15) versehen in das untere Ende des Meißelhalters (4) ein-und ausschraubbar ausgebildet ist.
5. Rundschaftmeißel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meißel (1) mit einer den Schaft (3) außerhalb des Meißelhalters (4) mindestens teilweise umgebenden, als Hülse (20) ausgebildeten, Hartmetallschneide (2) versehen ist, wobei in dem Schaft (3) zentral angeordnet ein in eine Düse (17) übergehender Wasserkanal (16) mit einem überdruckventil (18) vorgesehen ist.
6. Rundschaftmeißel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Meißelhalter (4) mindestens ein mit dem Hohlraum (9) in Verbindung stehender Wasserkanal (16) vorgesehen ist, der eine Düse (17) und ein Überdruckventil (18) aufweist.
7. Rundschaftmeißel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit einem hülsenartig ausgebildeten Rundschaftmeißel (1) der zwischen Meißel - schaft (3) und Meißelhalter (4) vorgesehene Ringkanal (19) als Oberdruckventil (17) und als Wasserkanal ausgebildet ist.
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