EP0187872A1 - Water feeder, especially for galleries driving machines - Google Patents

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EP0187872A1
EP0187872A1 EP84114020A EP84114020A EP0187872A1 EP 0187872 A1 EP0187872 A1 EP 0187872A1 EP 84114020 A EP84114020 A EP 84114020A EP 84114020 A EP84114020 A EP 84114020A EP 0187872 A1 EP0187872 A1 EP 0187872A1
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EP
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pinion
pipe
cutting
water
shaft
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Withdrawn
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EP84114020A
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German (de)
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Inventor
Bernhard Schneider
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SCHEIDER WERK ST WENDEL
Original Assignee
SCHEIDER WERK ST WENDEL
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C35/00—Details of, or accessories for, machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam, not provided for in groups E21C25/00 - E21C33/00, E21C37/00 or E21C39/00
    • E21C35/22—Equipment for preventing the formation of, or for removal of, dust
    • E21C35/23—Distribution of spraying-fluids in rotating cutter-heads

Definitions

  • the invention relates to the water supply, primarily in tunnel boring machines according to the preamble of claims 1 to 4.
  • the water supply in this type of machine is achieved by placing a large, fault-prone, so-called rotating union on the relatively thick shaft inside the cutter arm housing between the planetary gear and cutter head.
  • the shaft In its area, the shaft is drilled radially to the center of the shaft. This bore opens into an axial bore of the shaft, which goes to the front end of the cutting shaft and is closed off by the water distribution disc in the cutting head.
  • the water is fed through hoses and holes in the cutting head to the surface nozzles.
  • the sealing surfaces of the rotating union which are used to a large extent and therefore at a relatively high speed, are very susceptible to even small amounts of dirt in the water. These dirt parts in the water can hardly be excluded for the given types of use of these machines. It is therefore hardly possible to supply the nozzles of the cutting head with the usual jetting water with medium-high pressures of 100 - 200 bar for a sufficiently long time without interference with this rotating union.
  • the object of the invention is now to eliminate and decisively improve the inadequacies of the water supply previously shown and described.
  • the water supply pipe never touches the inner wall of the holes of the high-speed gear parts. This prevents any wear at this point.
  • the pipe is only sealed in the rear part of the bore of the slowly rotating output shaft with the 1st radial seal.
  • the gap between the cutter shaft and the output shaft of the planetary gear is bridged by means of a coupling tube, which seals with the 2nd radial seal in the front part of the output shaft of the planetary gear and the 3rd radial seal in the rear part of the bore of the cutter shaft. Since the cutter shaft and the output shaft of the planetary gear are directly coupled, the radial seals 2 and 3 are not subject to wear.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Branch Pipes, Bends, And The Like (AREA)

Abstract

The currently poor endurance and considerable susceptibility to trouble of the water feed through rotary transmission leadthroughs in gallery-driving machines and its costly elimination are the basis for the greatly simplified and better novel invention. The water feed is obtained by the gap created according to the invention between slip-in pinion (Fig. 1) (5) and motor pinion (4), which gap is bridged by means of gear wheels (6) of the bridging back gear unit for transmitting the torque and projects laterally through a water-feed pipe (15) with an angle (16) and riser pipe (17) in the bores of slip-in pinion (5), planetary gear shaft (10) and cutting shaft (12). The pipe mouth of the riser pipe (17) is sealed off by two radial seals (11) and (13) installed one behind the other, or version 2: in front of a shorter riser pipe (17), a short coupling pipe with an additional radial seal is installed between output shaft stub (10).

Description

Die Erfindung betrifft die Wasserzuführung, vornehmlich bei Streckenvortriebsmaschinen gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 bis 4.The invention relates to the water supply, primarily in tunnel boring machines according to the preamble of claims 1 to 4.

Die Wasserzuführung, insbesondere an Streckenvortriebsmaschinen zu den meißelbesetzten Schrämköpfen, stellt immer ein Problem dar. Um hohe Standzeiten und maximale Schnittleistungen der Schrämköpfe solcher Maschinen im Berg- oder Tunnelbau zu erreichen, muß in ausreichendem Maße Wasser, durch die Schrämkopf-Trägerarme, den Schrämkopf, zu den Schneidwerkzeugen (Schrämmeißel) ge.bracht werden. Wasser beim Schneidvorgang der Schrämköpfe unmittelbar an den Schrämwerkzeugen zu haben, ist aus folgenden Gründen äußerst wichtig:

  • 1. Im Schneidbereich auftretendes explosives Methan (CH4)-Luftgemisch kann sich nicht entzünden, weildie Wasserbedüsung die Entstehung hoher Zündtemperaturen verhindert.
  • 2. Der beim Schneidvorgang entstehende Staubanfall wird wirkungsvoll unmittelbar an der Entstehung bekämpft.
  • 3. Die Standzeiten der Schneidwerkzeuge (Schrämmeißel) werden durch den Kühleffekt der Wasserbedüsung wesentlich erhöht.
The water supply, especially on tunnel boring machines to the chiselled cutter heads, is always a problem. In order to achieve a long service life and maximum cutting performance of the cutter heads of such machines in mining or tunneling, sufficient water must be available through the cutter head support arms, the cutter head, be brought to the cutting tools (cutting chisel). Having water directly on the cutting tools during the cutting process of the cutting heads is extremely important for the following reasons:
  • 1. Explosive methane (CH4) -air mixture occurring in the cutting area cannot ignite because the water spraying prevents high ignition temperatures.
  • 2. The dust that arises during the cutting process is effectively combated immediately as it arises.
  • 3. The service life of the cutting tools (cutting chisel) is significantly increased by the cooling effect of the water spray.

Bis jetzt wird nach dem augenblicklichen Stand der Technik bei dieser Art von Maschinen die Wasserzuführung dadurch erreicht, daß im Innern des Schrämarmgehäuses zwischen Planetengetriebe und Schrämkopf auf der relativ dicken Welle eine große, störanfällige, sogenannte Drehdurchführung, aufgesetzt wird. In ihrem Bereich ist die Welle radial bis zum Zentrum der Welle engebohrt. Diese Bohrung mündet in eine Axialbohrung der Welle, die bis zum vorderen Ende der Schrämwelle geht, und von der Wasserverteilerscheibe im Schrämkopf abgeschlossen wird.Up to now, according to the current state of the art, the water supply in this type of machine is achieved by placing a large, fault-prone, so-called rotating union on the relatively thick shaft inside the cutter arm housing between the planetary gear and cutter head. In its area, the shaft is drilled radially to the center of the shaft. This bore opens into an axial bore of the shaft, which goes to the front end of the cutting shaft and is closed off by the water distribution disc in the cutting head.

Von hier wird das Wasser über Schläuche und Bohrungen im Schrämkopf den Düsen an der Oberfläche zugeleitet. Die auf großem Umfang und damit mit relativ hoher Geschwindigkeit beanspruchten Dichtflächen der Drehdurchführung sind sehr anfällig gegen selbst geringe Schmutzteile im Wasser. Diese Schmutzteile im Wasser sind bei den gegebenen Einsatzarten dieser Maschinen kaum auszuschließen. Es ist deshalb kaum möglich, mit dieser Drehdurchführung die Düsen des Schrämkopfes mit dem üblicherweise vorhandenen Bedüsungswasser mit mittelhohen Drücken von 100 - 200 bar ausreichend lange ohne Störung zu versorgen. Auch die Lösung, bei der alle axialen Wellen vom Motor bis zum Schrämkopf durchbohrt waren, brachte keinen Erfolg, weil die Dichtungen des hinter dem Motor aufgesetzten Spülkopfes die hohe Drehzahl (n = 1500 U/min.) der Motorwelle nicht verkrafteten.From here, the water is fed through hoses and holes in the cutting head to the surface nozzles. The sealing surfaces of the rotating union, which are used to a large extent and therefore at a relatively high speed, are very susceptible to even small amounts of dirt in the water. These dirt parts in the water can hardly be excluded for the given types of use of these machines. It is therefore hardly possible to supply the nozzles of the cutting head with the usual jetting water with medium-high pressures of 100 - 200 bar for a sufficiently long time without interference with this rotating union. The solution, in which all axial shafts from the motor to the cutting head were drilled, was unsuccessful because the seals of the flushing head placed behind the motor could not cope with the high speed (n = 1500 rpm) of the motor shaft.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, die vorher aufgezeigten und beschriebenen Unzulänglichkeiten der Wasserzuführung auszuschalten und entscheidend zu verbessern.The object of the invention is now to eliminate and decisively improve the inadequacies of the water supply previously shown and described.

Die Aufgabe nach Patentanspruch 1 bis 4 soll dadurch gelöst werden, daß zwischen Motorwelle und Eingangswelle (Steckritzel) des Planetengetriebes Platz geschaffen wird, so daß eine Lücke entsteht. Uberbrückt wird diese Lücke durch beispielsweise drei im Motoranschlußgehäuse untergebrachten Vorgelegezahnrädern. Es handelt sich hierbei um ein Uberbrückungsvorgelege. (1)

  • 1.) Durchbohrt wird das Planetengetriebe axial in der Mitte auf seiner ganzen Länge. Durchbohrt werden Steckritzel (das Sonnenrad), die Abtriebswelle des Planetengetriebes und die Schrämwelle in ihrer ganzen Länge. Im Ausgangswellenstumpf des Planetengetriebes wird die sogenannte 2. Radialdichtung und im hinteren Wellenstumpf der Schrämwelle die sogenannte 1. Radialdichtung eingebaut.
  • 2.) Die Wasserzuführung erfolgt über ein Rohr durch die Wandung des Motorgehäuses in die geschaffene Lücke bis zur Achsmitte. Hier biegt das Rohr in die Achsrichtung ein und geht berührungslos durch die Bohrungen der mit hohen Drehzahlen laufenden Teile des Planetengetriebes und endet in der sich langsam drehenden Abtriebswelle des Planetengetriebes.
The object of claim 1 to 4 is to be achieved in that space is created between the motor shaft and input shaft (pinion) of the planetary gear, so that a gap arises. This gap is bridged by, for example, three counter gears accommodated in the motor connection housing. This is a bridging gear. (1)
  • 1.) The planetary gear is drilled axially in the middle over its entire length. Pinions (the sun gear), the output shaft of the planetary gear and the cutting shaft are pierced in their entire length. The so-called 2nd radial seal is installed in the output shaft end of the planetary gear and the so-called 1st radial seal in the rear shaft end of the cutting shaft.
  • 2.) The water is supplied via a pipe through the wall of the motor housing into the gap created up to the center of the axle. Here the pipe bends in the axial direction and passes through the bores of the parts of the planetary gear running at high speeds without contact and ends in the slowly rotating output shaft of the planetary gear.

Das Wasserzuführungsrohr berührt an keiner Stelle die Innenwandung der Bohrungen der schnellaufenden Getriebeteile. Es wird dadurch an dieser Stelle jeglicher Verschleiß vermieden. Das Rohr wird erst im hinteren Teil der Bohrung der langsam sich drehenden Abtriebswelle mit der 1. Radialdichtung abgedichtet.
Die Lücke zwischen der Schrämwelle und der Abtriebswelle des Planetengetriebes wird mittels eines Kupplungsrohres überbrückt, das mit der 2. Radialdichtung im vorderen Teil der Abtriebswelle des Planetengetriebes und der 3. Radialdichtung im hinteren Teil der Bohrung der Schrämwelle abdichtet. Da Schrämwelle und Abtriebswelle des Planetengetriebes direkt gekuppelt sind, unterliegen die Radialdichtungen 2 und 3 keinem Verschleiß.The water supply pipe never touches the inner wall of the holes of the high-speed gear parts. This prevents any wear at this point. The pipe is only sealed in the rear part of the bore of the slowly rotating output shaft with the 1st radial seal.
The gap between the cutter shaft and the output shaft of the planetary gear is bridged by means of a coupling tube, which seals with the 2nd radial seal in the front part of the output shaft of the planetary gear and the 3rd radial seal in the rear part of the bore of the cutter shaft. Since the cutter shaft and the output shaft of the planetary gear are directly coupled, the radial seals 2 and 3 are not subject to wear.

3.) Ein weiterer Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, daß ein verhältnismäßig kurzes Rohr in der umlaufenden Bohrung der Wellen steht, das dadurch auch als montagefreundlicher anzusehen ist. Nach der Rohrmündung wird das Wasser durch die freie Bohrung in die Schrämwelle der Wasserverteilerscheibe im Schrämkopf zugeleitet.3.) Another advantage of this solution can be seen in the fact that there is a relatively short tube in the circumferential bore of the shafts, which can also be seen as easier to assemble. After the pipe mouth, the water is fed through the free hole in the cutting shaft of the water distributor disc in the cutting head.

Die Zeichnungen erläutern die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel:The drawings illustrate the invention using an exemplary embodiment:

Es zeigt:

  • Fig. 1: Die Darstellung eines Walzentragarmes einer Streckenvortriebsmaschine mit axialem Schrämkopf
  • Fig. 2: Darstellung wie Fig. 1, jedoch mit Kupplungsrohr
  • Fig. 3: Querschnitt durch das Motoranschlußgehäuse im Bereich der axialen Lücke mit Uberbrückungsvorgelege und Rohreintritt.
It shows:
  • Fig. 1: The representation of a roller support arm of a tunnel boring machine with an axial cutting head
  • Fig. 2: Representation as Fig. 1, but with a coupling tube
  • Fig. 3: cross section through the motor connection housing in the area of the axial gap with bridging gear and pipe entry.

Auf der Zeichnung Fig. 1 ist dargestellt:1 shows:

Schrämarm (1) mit Schrämkopf (2), Motor (3), Motorritzel (4), Steckritzel (5), Uberbrückungsvorgelege Zahnräder (6), Motoranschlußgehäuse (7), Planetengetriebe (8), Zahnkupplung (9), Ausgangswellenstumpf des Planetengetriebes (10) mit 2. Radialdichtung (11), Schrämwelle (12) mit 1. Radialdichtung (13) und Wasserverteilerscheibe (14), Wasserzuführungsrohr (15) mit Winkel (16) und Standrohr (17)Cutter jib (1) with cutting head (2), engine (3), pinion (4), plug-in pinion (5), Uberbrückungsvorgelege gears (6), motor terminal housing (7), planetary gear (8) which gear coupling (9), A usgangswellenstumpf of the planetary gear (10) with 2nd radial seal (11), cutting shaft (12) with 1st radial seal (13) and water distributor disc (14), water supply pipe (15) with angle (16) and stand pipe (17)

Auf Zeichnung Fig. 2 ist dargestellt:

  • Schrämarm (1) mit Schrämkopf (2), Motor (3), Motorritzel (4), Steckritzel (5), Uberbrückungsvorgelege-Zahnräder (6), MotorAnschlußgehäuse (7), Planetengetriebe (8), Zahnkupplung (9), Ausgangswellenstumpf des Planetengetriebes (10)-mit 2. Radialdichtung (11), Schrämwelle (12) mit 1. Radialdichtung (13) und Wasserverteilerscheibe (14), Wasserzuführungsrohr (15) mit Winkel (16) und Standrohr (17), Kupplungsrohr (18) mit 3. Radialdichtung (18).
2 shows:
  • Cutter arm (1) with cutter head (2), motor (3), motor pinion (4), plug-in pinion (5), lock-up gear wheels (6), motor connection housing (7), planetary gear (8), tooth coupling (9), output shaft stub of the planetary gear (10) - with 2nd radial seal (11), cutting shaft (12) with 1st radial seal (13) and water distributor disc (14), water supply pipe (15) with angle (16) and standpipe (17), coupling pipe (18) with 3 Radial seal (18).

Auf Zeichnung Fig. 3 ist dargestellt:

  • Motoranschlußgehäuse (7), Zahnräder (5) des Uberbrückungsvorgeleges, Steckritzel (6), Wasserzuführungsrohr (15) mit Winkel (16)
3 shows:
  • Motor connection housing (7), gears (5) of the bridging gear, pinion (6), water supply pipe (15) with angle (16)

Claims (4)

1.) Wasserzuführung, vornehmlich bei Streckenvortriebsmaschinen mit axialem Schrämkopf oder mit Querschrämköpfen, dadurch gekennzeichnet, daß im Schrämarm zwischen Planetengetriebe und Motor die Verbindung unterbrochen und um ein bestimmtes Maß auseinandergezogen wird. Die Kraftübertragung erfolgt über ein Uberbrückungsvorgelege mit einem oder mehreren Zahnrädern, die mit oder ohne Uber- und Untersetzung ausgeführt sein können.1.) Water supply, mainly in tunnel boring machines with an axial cutting head or with cross cutting heads, characterized in that the connection in the cutting arm between the planetary gear and the motor is interrupted and pulled apart by a certain amount. The power transmission takes place via a bridging gear with one or more gearwheels, which can be designed with or without reduction and reduction. 2.) Wasserzuführung, vornehmlich bei Streckenvortriebsmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom Bereich des Uberbrückungsvorgeleges an Steckritzel, Getriebe- und Schrämwelle eine axiale Bohrung aufweisen, durch die ein Rohr berührungslos geführt werden kann.2.) Water supply, especially in tunnel boring machines according to claim 1, characterized in that from the area of the bridging gear to the pinion, gear and cutting shaft have an axial bore through which a pipe can be guided without contact. 3.) Wasserzuführung, vornehmlich bei Streckenvortriebsmaschinen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Uberbrückungsvorgeleges ein Wasserrohr durch das Gehäuse in eine Lücke zwischen den Vorgelegezahnrädern bis zur Achsmitte und von dort axial durch die Bohrung Steckritzel, Bohrung Abtriebswelle des Planetengetriebes mit 1. Radialabdichtung in den 'hinteren Teil der Schrämwelle bis in die dort befindliche 2. Radialabdichtung geführt wird. Von hier gelangt des Wasser durch die freie Bohrung der Schrämwelle in die Wasserverteilerscheibe des Schrämkopfes.3.) water supply, mainly in tunnel boring machines according to claim 1 and 2, characterized in that in the area of the bridging gear, a water pipe through the housing into a gap between the countershaft gears to the center of the axle and from there axially through the pinion pinion bore, output shaft bore of the planetary gear 1. Radial seal in the 'rear part of the cutter shaft is guided into the 2nd radial seal located there. From here, the water gets through the free bore of the cutting shaft into the water distribution disc of the cutting head. 4.) Wasserzuführung gemäß Anspruch 1, 2 und 3, die es erlaubt, mittels eines Rohres berührungslos durch die relativ kurzen Bohrungen der sich schnell drehenden Ritzel der Planetengetriebe in die Axialbohrung der sich langsam drehenden Abtriebswelle des Planetengetriebes zu gelangen, um hier eine allen Anforderungen gerecht werdende Abdichtung machen zu können. 4. ) Water supply according to claim 1, 2 and 3, which allows to get by means of a pipe without contact through the relatively short holes of the fast rotating pinion of the planetary gear in the axial bore of the slowly rotating output shaft of the planetary gear to meet all requirements fair sealing.
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