EP0155355A2

EP0155355A2 - Vorrichtung zum Auffahren von Strecken mit lösbaren Meisselhaltern

Info

Publication number: EP0155355A2
Application number: EP84113399A
Authority: EP
Inventors: Klaus Ketterer
Original assignee: Stranovsky Schweisstechnik und Apparatebau GmbH
Current assignee: Stranovsky Schweisstechnik und Apparatebau GmbH
Priority date: 1983-11-15
Filing date: 1984-11-07
Publication date: 1985-09-25
Also published as: EP0155355A3; ATE37740T1; DE3341321C2; EP0155355B1; DE3341321A1

Abstract

Beim Hereingewinnen von Mineralien, beispielsweise auch beim Auffahren von Strecken im Gestein werden mit Meißeln bestückte Gewinnungswerkzeuge, beispielsweise die Schneidköpfe von Teilschnittvortriebsmaschinen eingesetzt. Die Meißel sind dabei in Meißelhaltern angeordnet, die lösbar und beweglich mit dem Schneidkopf verbunden sind. Die Montage und Demontage ist dabei wesentlich erleichtert, da nun diese Arbeiten unmittelbar vor Ort vorgenommen werden können, wodurch sich eine bessere Auslastung der Schneidköpfe ergibt. Außerdem wird die Bewegung des Meißelhalters, die sich dadurch ergibt, daß diese kippbar, drehbar oder verschiebbar mit dem Gewinnungswerkzeug verbunden sind, zur Erzeugung des Wasserhochdrucks, zur Dämpfung der Reaktionskräfte beim Eingriff der Meißel in das Gebirge, zur Änderung der Winkel zwischen Meißel und Gestein und zur Drehung des Meißels eingesetzt.

Für die Veröffentlichung ist Fig. 1 vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lösen von im Verband anstehendem Mineral, insbesondere zum Auffahren von Strecken im untertägigen Berg- und Tunnelbau mit Gewinnungswerkzeugen,die mit in Meißelhaltern auswechselbar angeordneten Meißeln bestückt und über eine nur während des Eingriffs der Meißel in Gebirge mit Druckwasser beaufschlagten Wasserdüse besprüht und bekühlt sind.
Bei derartigen Vorrichtungen handelt es sich beispielsweise um die Schneidköpfe von Teilschnittvortriebsmaschinen o.ä. schneidend arbeitenden Gewinnungsmaschinen, insbesondere im Berg- und Tunnelbau, der Bauindustrie u.a. Industriezweigen. Diese Schneidköpfe bzw. Teile der Maschinen sind mit Meißeln bestückt, die in Meißelhaltern gehalten sind, die auf den Schneidköpfen festgeschweißt sind. Die Meißel selbst sind auswechselbar, weil sie hohem Verschleiß unterliegen.
Zur Erzielung eines gleichmäßigen Verschleißes an der konisch zulaufenden Schneidkante sind Rundschaftmeißel innerhalb der Meißelhalter drehbar angeordnet. Da der Meißel infolge der Drehbewegung des Schneidkopfes immer 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 Grenzen seiner Festigkeit hinaus. Desweiteren schlägt der Meißel seinerseits bei jeder Umdrehung des Schneidkopfes auf den Meißelhalter und zwar sowohl auf den oberen Rand als auch über Biegekräfte auf die Innenwand des Meißelhalters. Aufgrund dieser Einflüsse macht sich Verschleiß bemerkbar. Auch die Deformationen 'oder Brüche von Meißelhaltern und Meißeln treten auf. Der Bruch eines Meißelhalters setzt den Wirkungsgrad des Schneidkopfes in hohem Maße herab, da derartige Reparaturen unter Tage nicht ausgeführt werden können. Vielmehr muß der gesamte Schneidkopf nach Übertage geschafft und dort repariert werden, was insbesondere daraus resultiert, daß die Meißelhalter mit dem Schneidkopf verschweißt sind. Das gleiche gilt für den Fall, daß ein übermäßig verschlissener und nicht rechtzeitig ausgewechselter Meißel zu unplanmäßigem Verschleiß des Meißelhalters führt, weil dieser am festen Gestein reibt.
Eine weitere Schwierigkeit, die sich bei der Verwendung herkömmlicher Meißelhalter in Verbindung mit Rundschaftmeißeln u.ä. Meißeln ergibt, ist die 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. Dieser Druck wird üblicherweise durch Hochdruckpumpen erzeugt (GP-PS lo 534). Um das Wasser mit dem nötigen Druck bis zu den Wasserdüsen zu führen, müssen entsprechende Hochdruckschläuche oder Leitungen mit aufwendigen Dichtungen durch die gesamte Vortriebsmaschine verlegt werden. Zur Vermeidung dieser aufwendigen Schläuche und Leitungen ist unterhalb des Meißels eine Pumpe angeordnet worden (DE-OS 32 42 137.o), über die die Bewegung des Meißels gedämpft und gleichzeitig Hochdruckwasser für die Innenbedüsung erzeugt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Montage- und Reparaturarbeiten an Gewinnungswerkzeugen von Vortriebsmaschinen u.ä. Einrichtungen zu vereinfachen und deren Funktion zu verbessern.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Meißelhalter lösbar und wie an sich bekannt beweglich mit dem Gewinnungswerkzeug dabei den Meißel beeinflussend und regelnd verbunden sind.
Bei einem derart ausgebildeten Schrämkopf oder Schneidkopf können sowohl die Meißel als auch die Meißelhalter unmittelbar vor Ort ausgewechselt werden, wenn sie aus irgendwelchen Gründen beschädigt sind. Dadurch wird der Wirkungsgrad derartiger Einrichtungen wesentlich erhöht und die Montage und Demontage entsprechend erleichtert. Außerdem kann die Bewegung des Meißelhalters beispielsweise dazu ausgenutzt werden, das für die Kühlung benötigte Wasser hochzuspannen und gleichzeitig die benötigten Ventile zu steuern. Obwohl es bereits bekannt ist, die Bewegung des Meißels selbst für entsprechende Funktionen auszunutzen, bringt die Ausnutzung der Meißelhalterbewegung den großen Vorteil, daß die beim Eingriff des Meißels in das Gestein auf den Meißel einwirkenden Reaktionskräfte voll an den Meißelhalter weitergegeben werden, der aufgrund seiner Ausbildung und Zuordnung zum eigentlichen Schneidkopf eine ganze Reihe von Funktionen durch die Beweglichkeit ausüben kann. Da der Meißelhalter wesentlich stabiler ausgebildet werden kann, können so die auftretenden Kräfte besser ausgenutzt und umgemünzt werden.
In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Meißelhalter so kippbar, drehbar oder verschieblich mit dem Gewinnungswerkzeug verbunden sind, daß ihre Bewegung zur Erzeugung des Wasserhochdrucks, zur Dämpfung der Reaktionskräfte beim Eingriff der Meißel in das Gebirge, zur Änderung der Winkel zwischen Meißel und Gestein und zur Drehung des Meißels einsetzbar ist.
Um dabei ein Abscheren der Meißelhalter vom Gewinnungswerkzeug sicher zu verhindern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Meißelhalter die Verbindungselemente überdeckend mit dem Gewinnungswerkzeug verbunden ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Meißelhalter in Eingriffsrichtung des Meißels bzw. entgegengesetzt dazu über mit dem Meißelhalter und dem Gewinnungswerkzeug schwenkbar verbundene Verbindungselemente beweglich gehalten ist. Derartige Verbindungselemente können vorteilhaft vom Meißelhalter überdeckt und damit geschützt werden. Gleiches gilt für eine Ausführungsform, nach der der Meißelhalter über eine Führung verfügt, die in eine dem Gewinnungswerkzeug zugeordneten Schiene eingreifend ausgebildet ist. Bei den erläuterten Ausführungen wird die Verschiebung oder das Kippen de.s Meißelhalters gedämpft und für die verschiedenen beschriebenen Funktionen umgemünzt. Da die Bewegung des Meißelhalters durch die entsprechenden Einrichtungen wie beispielsweise einer Pumpe gedämpft werden, kann es zu Überlastungen und dadurch hervorgerufene Beschädigungen nicht kommen.
Wie beschrieben ist es von Vorteil, zur Dämpfung eine Pumpe einzusetzen, die gleichzeitig zur Erzeugung des notwendigen Hochdruckwassers dient. Hierzu sieht die Erfindung vor, daß unterhalb des in axialer Richtung festgelegten Meißels zwischen diesem und dem Widerlager auf dem Gewinnungswerkzeug eine Kolbenpumpe angeordnet ist, deren beweglicher Teil direkt oder indirekt über den Meißelhalter vorstehend ausgebildet ist. Dadurch wird beim Eingriff des Meißels in das Gebirge und die entsprechende Weiterleitung der Reaktionskräfte in den Meißelhalter dieser gegen das Widerlager gedrückt, so daß sich der bewegliche Teil der Kolbenpumpe in den starren Teil hineindrückt und das dazwischen befindliche Wasser entsprechend hochspannt.
Zur Vereinfachung der Montage ist es vorteilhaft, wenn die Kolbenpumpe in der den Meißel aufnehmenden Bohrung angeordnet und mit einem durch den Verschlußstopfen hindurchgeführten Verlängerungskolben versehen ist, der mit dem Widerlager korrespondierend ausgebildet ist. Der Verlängerungskolben wird bei der entsprechenden Bewegung des Meißelhalters auf das Widerlager gedrückt, wodurch der bewegliche Teil der Kolbenpumpe entsprechend in das unbewegliche Teil hineinbewegt wird.
Nach einer anderen Ausbildungsform ist vorgesehen, daß dem Gewinnungswerkzeug eine Kolbenpumpe zugeordnet ist, deren beweglicher Teil über den Meißelhalter beeinflußbar angeordnet ist. Dies hat verschiedene Vorteile, vor allem den, daß beim Verschleiß an Meißel und Meißelhalter die Pumpe nicht jedesmal mit ausgewechselt werden muß, sondern vielmehr im Schneidkopf verbleibt. Außerdem sind im Schneidkopf entsprechende Räume vorhanden, wo die Pumpen anzuordnen und ggf. auch untereinander zu verbinden sind, so daß immer ausreichende Druckverhältnisse in der Wasserzuführung gewährleistet sind.
Dadurch, daß der Verschlußstopfen lösbar mit dem Meißelhalter verbunden,vorzugsweise verschraubbar ist, kann bei der Zuordnung der Kolbenpumpe zum Meißelhalter bei evtl. notwendig werdenden Wartungsarbeiten die Kolbenpumpe leicht herausgenommen und Überprüft werden.
In vorteilhafter Weise ist es möglich, die Bewegung des Meißelhalters auch dazu zu vewenden, den Meißel taktweise und zwangsweise zu drehen, so daß ein gleichmäßigerer Verschleiß erreicht wird. Dies ist nach der Erfindung zu erreichen, indem dem Meißelhalter ein auf den Meißel einwirkendes Drehteil zugeordnet ist, das über den Meißelhalter antreibbar ist. Hierdurch wird also die Bewegung des Meißelhalters benutzt, um das Drehteil zu betätigen und den Meißel entsprechend taktweise zu drehen.
Schließlich kann es vorteilhaft sein, die Kolbenpumpe, das Drehteil und auch die WasserdUse dem Gewinnungswerkzeug zuzuordnen und durch den beweglich angeordneten Meißelhalter antreibbar bzw. regelbar auszubilden. Dies hat einen großen-Vorteil deshalb, weil damit die in der Regel wesentlich langsamer verschleißenden Teile dem Schneidkopf zugeordnet sind, so daß beim Verschleißen der Meißel oder der Meißeltaschen nur jeweils diese ausgewechselt werden müssen. Außerdem kann auf diese Weise auf die aufwendige Verlegung von Wasserzuführungsleitungen in den Meißel bzw. Meißelhalter verzichtet werden bzw. es ist möglich, auch Wasserdüsen dort anzusetzen, wo sie den Meißel zusätzlich kühlen.
Der technische Fortschritt der Erfindung ist darin begründet, daß bei übermäßig verschlissenen und nicht rechtzeitig ausgewechselten Meißeln bei darauf folgendem Verschleiß am Meißelhalter durch eine schnelle Auswechselbarkeit des Meißelhalters die Haltbarkeit des Schneidkopfes und damit die mögliche Betriebszeit wesentlich erhöht wird. Dies gilt insbesondere bei Teilschnittvortriebsmaschinen mit Schneidköpfen, die mit vielen Meißeln bestückt sind. Ein weiterer technischer Fortschritt besteht darin, daß die-Steuer- und Pumpvorrichtungen größer gestaltet werden können, da sie über die Bewegung des Meißelhalters gesteuert werden. Eine besonders günstige Anordnung ist die, bei der die Pumpvorrichtung in den Grundkörper des Schneidkopfes und auch ggf. die anderen Regeleinrichtungen dort angeordnet werden.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 einen teilweise geschnittenen Meißelhalter mit Meißel und
Fig. 2 einen weiteren Meißelhalter mit Meißel in Seitenansicht.

Der Meißelhalter 1 ist in dem in Fig. 1 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel gegenüber dem Gewinnungswerkzeug 6 über beispielsweise zwei Verbindungselemente 7 in der Zeichnungsebene verschwepkbar befestigt. Die Verbindungselemente 7 sind an den Endpunkten in der vorgegebenen Ebene jeweils drehbar gelagert. Unter der Beweglichkeit des Meißelhalters 1 ist jedoch auch eine Verschiebbarkeit gemäß Fig.2 auf dem Schneidkopf 6 zu verstehen.
Der Meißelhalter 1 ist mit einer Bohrung zur Aufnahme des Meißels 2 bzw. von dessen Schaft 4 versehen. Der Meißel 2 besteht aus einer Schneide 3 und dem Schaft 4, der mittels einer Klemmvorrichtung 5 in axialer Richtung unverschiebbar arretiert ist. Unterhalb des Schaftes 4 ist in der Bohrung, die am unteren Ende durch einen Verschlußstopfen lo verschließbar ist, eine Kolbenpumpe 8, 9 vorgesehen. Die Kolbenpumpe besteht gemäß der Ausführungsform nach Fig. 1 aus einem feststehenden Kolben 8 und einem Zylinder 9, der mit einem Verlängerungskolben 11 ausgerüstet ist, der durch den Verschlußstopfen lo hindurchragt und sich bei Bewegung des Meißelhalters 1 auf dem Widerlager 12 des Gewinnungswerkzeuges 6 abstützt. Der Verschlußstopfen lo ist einschraubbar ausgebildet. Unterhalb des Verlängerungskolbens 11 ist das erläuterte Widerlager 12 vorgesehen. Der Kolbenpumpe 8, 9 wird über Wasserzuführungskanäle 16 und andere nicht dargestellte Schläuche oder Leitungen das Wasser im Niederdruckbereich beispielsweise mit einem Druck von 1₀ bar zugeführt, wobei im Zuführungskanal 16 ein Rückschlagventil 17 angeordnet ist.
Von dem Pumpenraum ausgehend ist in dem Meißelhalter 1 ein Wasserzuführungskanal 14 vorgesehen, der in einer Wasserdüse 13 endet, unterhalb derer ein Überdruckventil 15 angeordnet ist.
In der in der Fig. 1 dargestellten Position befindet sich der Meißel 2 nicht im Eingriff mit dem Gestein oder Mineral. Über die Wasserzuführungsleitungen bzw. Kanäle und Schläuche 16 wird der Pumpenraum mit Wasser im Niederdruckbereich gefüllt. Bei anstehendem Eingriff des Meißels 2 in das Gestein bzw. Mineral wird der Meißelhalter 1 die Reaktionskräfte aufnehmend mit dem Verlängerungskolben 11 gegen das Widerlager 12 gedrückt. Hierdurch wird die Kolbenpumpe mit dem Zylinder 9 bzw. Kolben 8 betätigt, so daß das nun auf Hochdruck vorgespannte Wasser über den Wasserzuführungskanal 14 und die Wasserdüse 13 versprüht bzw. verspritzt wird. Der in der Bohrung des Meißelhalters 1 drehbarer Schaft 4 ist so innerhalb der Bohrung gelagert, daß auch ein Teil des Wassers über den Ringspalt nach außen gedrückt werden kann, so daß durch das Hochdruckwasser eine freispülende und schmierende Wirkung ausgeübt wird.
Nach Fig. 2 ist die Kolbenpumpe 8, 9 dem Gewinnungswerkzeug 6 zugeordnet, wobei sie ebenso wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 durch den Verlängerungskolben 11 betätigt wird. Die Wasserzuführung erfolgt ähnlich der Ausführungsform nach Fig. 1 oder aber durch im Gewinnungswerkzeug 6 verlegte Kanäle zur Wasserdüse 13'.
Während es sich bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform um ein Verschwenken des Meißelhalters 1 handelt, ist nach Fig. 2 ein Verschieben des Meißelhalters vorgesehen, ohne daß sich dadurch die Funktionsweise der Kolbenpumpe und der übrigen Einrichtungen ändern muß. Hierzu sind einmal dem Meißelhalter eine Führung 19 und dem Gewinnungswerkzeug 6 eine Schiene 2o zugeführt.
Die Bewegung des Meißels 2 im Meißelhalter 1 kann auch durch hier nicht näher erläuterte Art und Weise zum Drehen des Meißels verwendet werden. Hierzu dient zweckmäßig ein entsprechend ausgebildetes Drehteil 21, das als eine Art Freilauf ausgebildet ist.

Claims

1. Vorrichtung zum Lösen von im Verband anstehendem Mineral, insbesondere zum Auffahren von Strecken im untertägigen Berg- und Tunnelbau mit Gewinnungswerkzeugen, die mit den Meißelhaltern auswechselbar angeordneten Meißeln bestückt und über eine nur während des Eingriffs der Meißel im Gebirge mit Druckwasser beaufschlagten Wasserdüse besprüht und gekühlt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Meißelhalter (1) lösbar und wie an sich bekannt beweglich mit dem Gewinnungswerkzeug (6) dabei den Meißel (2) beeinflussend und regelnd verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meißelhalter (1) so kippbar, drehbar oder verschiebtich mit dem Gewinnungswerkzeug (6) verbunden sind, daß ihre Bewegung zur Erzeugung des Wasserhochdrucks, zur Dämpfung der Reaktionskräfte beim Eingriff der Meißel (2) in das Gebirge, zur Änderung der Winkel zwischen Meißel und Gestein und zur Drehung des Meißels einsetzbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meißelhalter (1) die Verbindungselemente (7) überdeckend mit dem Gewinnungswerkzeug (6) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meißelhalter (1) in Eingriffsrichtung des Meißels (2) bzw. entgegengesetzt dazu über mit dem Meißelhalter und dem Gewinnungswerkzeug (6) schwenkbar verbundene Verbindungselemente (7) beweglich gehalten ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meißelhalter (1) über eine Führung (19) verfügt, die in eine dem Gewinnungswerkzeug (6) zugeordneten Schiene (2₀) eingreifend ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des in axialer Richtung festgelegten Meißels (2) zwischen diesem und dem Widerlager (12) auf dem Gewinnungswerkzeug (6) eine Kolbenpumpe (8, 9) angeordnet ist, deren beweglicher Teil (9) direkt oder indirekt über den Meißelhalter vorstehend ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenpumpe (8, 9) in der den Meißel (2) aufnehmenden Bohrung angeordnet und mit einem, durch den Verschlußstopfen (lo) hindurchgeführten Verlängerungskolben (11) versehen ist, der mit dem Widerlager (12) korrespondierend ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gewinnungswerkzeug (6) eine Kolbenpumpe (8, 9) zugeordnet ist, deren beweglicher Teil (9) über den Meißelhalter (1) beeinflußbar angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußstopfen (lo) lösbar mit dem Meißelhalter (1) verbunden, vorzugsweise verschraubbar ist.

_lo. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Meißelhalter (1) ein auf den Meißel (2) einwirkendes Drehteil (21) zugeordnet ist, das über den Meißelhalter antreibbar ist.

₁1. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenpumpe (8, 9), das Drehteil (21) und auch die Wasserdüse (13) dem Gewinnungswerkzeug (6) zugeordnet und durch den beweglich angeordneten Meißelhalter (1) antreibbar bzw. regelbar sind.