EP0957232A1 - Rollenmeissel mit segmentierten Schneidringen für Tunnelvortriebsmaschinen - Google Patents

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EP0957232A1
EP0957232A1 EP99108959A EP99108959A EP0957232A1 EP 0957232 A1 EP0957232 A1 EP 0957232A1 EP 99108959 A EP99108959 A EP 99108959A EP 99108959 A EP99108959 A EP 99108959A EP 0957232 A1 EP0957232 A1 EP 0957232A1
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EP
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roller
chisel
cutting
segments
cutting ring
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EP99108959A
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Klaus-Dieter Sauer
Günter Fennel
Ernst Heiderich
Bernd Ries
Reinhold Walter
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Boart Longyear GmbH and Co KG
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Boart Longyear GmbH and Co KG Hartmetallwerkzeugfabrik
Boart Longyear GmbH and Co KG
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    • E21B10/08—Roller bits
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    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/50—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of roller type
    • E21B10/52—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of roller type with chisel- or button-type inserts

Definitions

  • the invention relates to a roller chisel for tunnel boring machines.
  • Known tunnel boring machines are with cutting heads and roller chisels equipped with cutting elements, e.g. Cutting pins, load-bearing cutting rings are provided, which consist of one part. These cutting rings are on the Cutting body pressed on, shrunk on or by means of a circlip and groove secured. Furthermore, cutting rollers without cutting rings are known, in which Cutting pins are soldered or shrunk directly into the base of the roller chisel are. The cutting rings and the cutting rollers provided with cutting pins can have different profiles.
  • a disadvantage of the known designs is that if necessary Repair of the complete roller chisel or its cutting ring in the Whole must be replaced, even if only a part of the Cutting ring is affected. This causes long repair times, as well as one Technically unacceptable effort, because the roller chisel from the Drill head must be removed completely to carry out such a repair to be able to.
  • the invention is therefore based on the object of a generic roller chisel for tunnel boring machines to create the disadvantages of the known avoids technical solutions.
  • the cutting ring consists of at least two or there are more segments that are interchangeably attached to the roller base are. This makes it possible for the cutting ring itself or worn Renew parts of the cutting ring in segments, without the disassembly previously required and assembly of the complete roller chisel from the drill head with the associated transport costs. The total advance time is thus minimized by shorter repair times because the segments of the cutting ring are in front Location can be changed. The material costs are also reduced.
  • the segments of the cutting ring can be positively preferably with a dovetail guide or T-slot and adapters arranged on the roller base body in a determined position and by means of screwable Segment brackets and / or by means of threaded rings with the roller base be connected.
  • Figure 1 shows an example of a cutting ring 1 from four segments 2.
  • the number of segments 2 can be between two segments 2 and several segments 2 are located according to the respective application.
  • the cutting elements 3 for example carbide cutting pins used.
  • the cutting rings 1 can be arranged so that they are available in one, two or more lanes are, i.e. it can optionally several cutting rings 1 in parallel side by side arranged on the roller base body 4 recognizable in the following figures be.
  • the diameter of the cutting rings 1 in not shown Ascending from the first to the subsequent cutting rings 1 graded can be chosen so that the cutting roller has a conical shape receives.
  • FIG. 2 shows the arrangement of a 2-track cutting body with attachment the roller base 4, in a sectional view. It can be seen that in The circumference of the roller base 4 has a dovetail-shaped recess is incorporated. In the central area, this recess is wedge-shaped Axis offset. There is a thread in this wedge-shaped center provided, in which a screw 6, a clamping element 7 is screwed is after the cutting rings 1 in the dovetail guides worked out on both sides were introduced. Both are in this arrangement Cutting rings 1 over surfaces by the clamping element 7 against the inside of the Dovetail guide securely and firmly clamped. By loosening the screw 6 and removal of the tensioning element 7 are the segments 2 of the cutting rings 1 easily removable and replaceable on site with little effort.
  • FIG. 3 shows the arrangement of a 3-track cutting body with a screw connection shown.
  • the outer cutting rings 1 in turn engage outwards the dovetail guide and have a collar 8 on the Scope of the roller base body 4 rests.
  • the inward facing profiles of the outer cutting rings 1 are continuously wedge-shaped, so that the middle Cutting ring 1 ', which is wedge-shaped on both sides, between the two outer Cutting rings 1 is arranged.
  • a through hole is provided for a screw 6 with which the outer Cutting rings 1 over the middle cutting rings 1 'against the dovetail guide of the roller body 4 are firmly and securely clamped.
  • the shape of the Tension rings 1,1 ' secure the individual segments 2.
  • Figure 4 shows another embodiment of a 2-track cutting body with a dovetail guide arranged at the bottom on the roller base 4.
  • the segments 2 of the cutting ring 1 are recessed on both sides Provide dovetail guides so that their inward-facing surfaces enclose an intermediate ring 9 provided with such a counter profile.
  • the lower cutting ring 1 is on the guide of the basic roller body 4 created. This is followed by the intermediate ring 9 and the upper cutting ring 1.
  • a clamping nut 10 the plan side from above on the Roller body 4 is screwed on, secures the segments 2 of the cutting rings 1 against the roller body 4 by tightening it positively and non-positively.
  • cutting ring 1 does not have individual cutting elements, but rather forms a circumferential when assembling the individual segments 2 Cutting ring.
  • the individual segments 2 are in turn by a clamping nut 10 held on the roller base 4.
  • Figures 6 and 7 show a special embodiment of a cutting ring 1, in which the individual cutting elements 3 are not soldered into the segments 2 or shrunk, but releasably connected to them. This makes possible to take even better account of partial wear and tear on individual segments 2, by then not the entire segment 2, but only the worn ones Cutting elements 3 must be replaced. This will make even fewer Repair and maintenance times and further reduced material requirements reached. The required driving time of the roller chisel can therefore go even further be reduced.
  • the releasable connection the cutting elements 3 with the segments 2 achieved in that the Cutting elements 3 are chisel-shaped with a chisel shaft 11, the engages in a corresponding receptacle 12 of segment 2.
  • the chisel shafts 11 of the cutting elements 3 of the embodiment shown in FIGS. 6 and 7 are cylindrical and in the also cylindrical receptacles 12 secured by clamping elements. As shown, these can be used as clamping sleeves 13 on the chisel shaft 11 and / or in the receptacle 12.
  • recesses 16 are introduced through which a shoulder region 14 of the Cutting elements 3 are gripped by a suitable tool and that Cutting element 3 can be pushed out.
  • FIG. 3 Shape with conical chisel shafts 11 and correspondingly conical receptacles 12.
  • the cutting elements 3 so clamped can be inserted into the Cutting rings 1 corresponding bores 15 pressed out for replacement become.
  • chisel shank 11 and holder 12 can be used in all selected connection types with coordinated holes for one Locking pin. This configuration is also the only connection with cylindrical chisel shafts 11 and receptacles 12 without a clamping element possible.
  • the cutting rings 1 can be segmented according to the invention made of different materials, for example steel, cast steel, chilled cast iron or Tungsten carbide exist. A pairing of materials is also possible, e.g. the Cutting rings 1 made of steel and the associated cutting elements 3 Carbide are made. With chisel-shaped cutting elements 3, these can uniform e.g. consist of hard metal or of different materials, for example, a chisel shaft 11 made of steel and a chisel head made of hard metal put together.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rollenmeißel für Tunnelvortriebsmaschinen. Die bekannten Ausführungsarten weisen einstückige Schneidringe auf, die daher immer komplett ausgewechselt werden müssen. Dies führt zu hohen Reparaturzeiten sowie einem materialtechnisch nicht vertretbaren Aufwand, da der Rollenmeißel dafür aus dem Bohrkopf ausgebaut werden muß. Die erfindungsgemäße Lösung ist, daß der Schneidring (1) aus mindestens zwei oder mehreren Segmenten (2) besteht. Dadurch ist es möglich, den Schneidring (1) selbst oder verschlissene Teile des Schneidringes (1) segmentweise zu erneuern, ohne die bisher nötige Demontage und Montage des kompletten Rollenmeißels aus dem Bohrkopf und den damit verbundenen Transportaufwand. Die gesamte Vortriebszeit wird so durch kürzere Reparaturzeiten minimiert. Die Segmente (2) des Schneidringes (1) sind dabei vorzugsweise mittels Profilführungen formschlüssig auf dem Rollengrundkörper lagebestimmt angeordnet und mittels schraubbarer Segmenthalterungen und/oder mittels Gewinderingen mit dem Rollengrundkörper verbunden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Rollenmeißel für Tunnelvortriebsmaschinen.
Bekannte Tunnelvortriebsmaschinen sind mit Schneidköpfen und Rollenmeißeln bestückt, die mit Schneidelemente, z.B. Schneidstifte, tragenden Schneidringen versehen sind, welche aus einem Teil bestehen. Diese Schneidringe sind auf den Schneidkörper aufgepreßt, aufgeschrumpft oder mittels Sicherungsring und Nut gesichert. Des weiteren sind Schneidrollen ohne Schneidringe bekannt, bei denen Schneidstifte direkt in den Grundkörper des Rollenmeißels eingelötet bzw. eingeschrumpft sind. Die Schneidringe und die mit Schneidstiften versehenen Schneidrollen können unterschiedlichste Profile aufweisen.
Von Nachteil bei den bekannten Ausführungsarten ist, daß im Falle einer notwendigen Reparatur der komplette Rollenmeißel oder dessen Schneidring im Ganzen ausgewechselt werden muß, auch wenn nur ein Teilbereich des Schneidringes betroffen ist. Dies verursacht lange Reparaturzeiten, sowie einen materialtechnisch nicht vertretbaren Aufwand, da der Rollenmeißel aus dem Bohrkopf komplett ausgebaut werden muß, um eine solche Reparatur durchführen zu können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Rollenmeißel für Tunnelvortriebsmaschinen zu schaffen, der die Nachteile der bekannten technischen Lösungen vermeidet.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Schneidring aus mindestens zwei oder mehr Segmenten besteht, die auf dem Rollengrundkörper auswechselbar befestigt sind. Dadurch ist es möglich, den Schneidring selbst oder verschlissene Teile des Schneidringes segmentweise zu erneuern, ohne die bisher nötige Demontage und Montage des kompletten Rollenmeißels aus dem Bohrkopf mit dem damit verbundenen Transportaufwand. Die gesamte Vortriebszeit wird somit durch kürzere Reparaturzeiten minimiert, da die Segmente des Schneidringes vor Ort ausgewechselt werden können. Außerdem werden die Materialkosten verringert.
Die Segmente des Schneidringes können mittels Profilführungen, formschlüssig, vorzugsweise mit einer Schwalbenschwanzführung oder T-Nut und Paßstücken auf dem Rollengrundkörper lagebestimmt angeordnet und mittels schraubbarer Segmenthalterungen und/oder mittels Gewinderingen mit dem Rollengrundkörper verbunden sein.
Die Erfindung soll an Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Die Zeichnungen zeigen:
Fig. 1
die schematische Darstellung der Anordnung eines Schneidkörpers mit vier Schneidringsegmenten,
Fig. 2
im Schnitt die Anordnung eines 2-spurigen Schneidrkörpers in Segmenten mit Befestigung auf dem Rollengrundkörper mittels Schraubverbindung,
Fig. 3
im Schnitt die Anordnung eines 3-spurigen Schneidkörpers in Segmenten mit Befestigung auf dem Rollengrundkörper mittels Schraubverbindung,
Fig. 4
im Schnitt die Anordnung eines 2-spurigen Schneidkörpers in Segmenten, mit Zwischenring, mit Befestigung durch eine Spannmutter,
Fig. 5
im Schnitt einen Schneidkörper mit Schneidkranz, befestigt durch eine Spannmutter,
Fig. 6
eine perspektivische Darstellung eines Schneidringes mit auswechselbaren Schneidelementen und
Fig. 7
eine Draufsicht auf den Gegenstand aus Fig. 6.
Figur 1 zeigt exemplarisch einen Schneidring 1 aus vier Segmenten 2. Erfindungsgemäß kann die Anzahl der Segmente 2 jedoch zwischen zwei Segmenten 2 und entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall mehreren Segmenten 2 liegen. In den äußeren Umfang der Schneidringe 1 bzw. der Segmente 2 sind Schneidelemente 3, beispielsweise Hartmetallschneidstifte eingesetzt. Die Schneidringe 1 können so angeordnet werden, daß sie ein-, zwei-, oder mehrspurig vorhanden sind, d.h. es können wahlweise mehrere Schneidringe 1 parallel nebeneinander auf dem in den folgenden Figuren erkennbaren Rollengrundkörper 4 angeordnet sein. Es sei erwähnt, daß dabei der Durchmesser der Schneidringe 1 in nicht dargestellter Weise vom ersten bis zu den nachfolgenden Schneidringen 1 aufsteigend gestuft gewählt werden kann, so daß die Schneidrolle eine konische Gestalt erhält.
Figur 2 zeigt die Anordnung eines 2-spurigen Schneidkörpers mit Befestigung auf dem Rollengrundkörper 4, in einer Schnittdarstellung. Dabei ist zu sehen, daß im Umfang des Rollengrundkörpers 4 eine schwalbenschwanzförmige Ausnehmung eingearbeitet ist. Im Mittelbereich ist diese Ausnehmung weiter keilförmig zur Achse hin abgesetzt. In dieser keilförmigen Mittelausarbeitung ist ein Gewinde vorgesehen, in das eine Schraube 6, ein Spannelement 7 haltend eingeschraubt ist, nachdem die Schneidringe 1 in die beidseitig ausgearbeiteten Schwalbenschwanzführungen eingebracht wurden. Bei dieser Anordnung sind beide Schneidringe 1 über Flächen durch das Spannelement 7 gegen die Innenseiten der Schwalbenschwanzführung sicher und fest verspannt. Durch Lösen der Schraube 6 und Entfernen des Spannelementes 7 sind die Segmente 2 der Schneidringe 1 leicht und mit wenig Aufwand vor Ort entnehmbar und austauschbar.
In der Figur 3 ist die Anordnung eines 3-spurigen Schneidkörpers mit Schraubverbindung gezeigt. Die äußeren Schneidringe 1 greifen wiederum nach außen in die Schwalbenschwanzführung ein und weisen einen Bund 8 auf, der auf dem Umfang des Rollengrundkörpers 4 aufliegt. Die nach innen weisenden Profile der äußeren Schneidringe 1 sind durchgehend keilförmig gestaltet, so daß der mittlere Schneidring 1', der beidseitig keilförmig gestaltet ist, zwischen den beiden äußeren Schneidringen 1 angeordnet ist. Anstelle der Aufnahme eines Schneidstiftes 3 ist eine Durchgangsbohrung für eine Schraube 6 vorgesehen, mit der die äußeren Schneidringe 1 über den mittleren Schneidrings 1' gegen die Schwalbenschwanzführung des Rollengrundkörpers 4 fest und sicher verspannt werden. Die Form der Spannringe 1,1' sichert dabei die einzelnen Segmente 2.
Figur 4 zeigt eine andere Ausführungsform eines 2-spurigen Schneidkörpers mit einer unten angeordneten Schwalbenschwanzführung am Rollengrundkörper 4. Die Segmente 2 des Schneidringes 1 sind beidseitig mit Ausnehmungen für Schwalbenschwanzführungen versehen, so daß ihre nach innen weisenden Flächen einen mit solchem Gegenprofil versehenen Zwischenring 9 umschließen. Zur Montage des Schneidkörpers wird der untere Schneidring 1 an der Führung des Rollengrundkorpers 4 angelegt. Daran schließt sich der Zwischenring 9 sowie der obere Schneidring 1 an. Eine Spannmutter 10, die planseitig von oben auf den Rollengrundkörper 4 aufgeschraubt wird, sichert die Segmente 2 der Schneidringe 1 gegen den Rollengrundkörper 4 indem sie sie form- und kraftschlüssig spannt.
Die gleiche Art der Befestigung des Schneidringes 1 bzw. der Segmente 2 ist bei dem in Fig. 5 dargestellten einspurigen Schneidkörper gewählt. Der dort verwendete Schneidring 1 weist jedoch nicht einzelne Schneidelemente auf, sondern bildet beim Zusammensetzen der einzelnen Segmente 2 einen umlaufenden Schneidkranz aus. Die einzelnen Segmente 2 sind wiederum durch eine Spannmutter 10 am Rollengrundkörper 4 gehalten.
Die Figuren 6 und 7 zeigen eine besondere Ausführungsform eines Schneidringes 1, bei dem die einzelnen Schneidelemente 3 nicht in die Segmente 2 eingelötet oder eingeschrumpft, sondern lösbar mit diesen verbunden sind. Dies ermöglicht es, partielle Abnutzungen einzelner Segmente 2 noch besser zu berücksichtigen, indem dann nicht das gesamte Segment 2, sondern nur die verschlissenen Schneidelemente 3 ausgewechselt werden müssen. Hierdurch werden noch geringere Reparatur- und Wartungszeiten und weiter verminderter Materialbedarf erreicht. Die benötigte Vortriebszeit des Rollenmeißels kann somit noch weiter herabgesetzt werden.
Bei der in den Figuren 6 und 7 dargestellten Ausführungsform ist die lösbare Verbindung der Schneidelemente 3 mit den Segmenten 2 dadurch erzielt, daß die Schneidelemente 3 meißelförmig mit einem Meißelschaft 11 ausgebildet sind, der in eine entsprechende Aufnahme 12 des Segmentes 2 eingreift. Die Meißelschäfte 11 der Schneidelemente 3 der in den Figuren 6 und 7 dargestellten Ausfuhrungsform sind zylindrisch ausgebildet und in den ebenfalls zylindrischen Aufnahmen 12 durch Klemmelemente gesichert. Diese können wie dargestellt als Klemmhülsen 13 am Meißelschaft 11 und/oder in der Aufnahme 12 angeordnet sein. Zum Lösen der Schneidelemente 3 sind in die Segmente 2 im Außenbereich jeder Aufnahme 12 Aussparungen 16 eingebracht, durch die ein Schulterbereich 14 der Schneidelemente 3 von einem geeigneten Werkzeug hintergriffen und das Schneidelement 3 herausgedrückt werden kann.
Weitere Möglichkeiten der lösbaren Verbindung zwischen den Schneidelementen 3 und den Schneidringen 1 sind möglich, beispielsweise die in Fig. 3 dargestellte Form mit konischen Meißelschäften 11 und entsprechend konischen Aufnahmen 12. Die so klemmend aufgenommenen Schneidelemente 3 können durch in den Schneidringen 1 entsprechend vorgesehene Bohrungen 15 zum Auswechseln herausgedrückt werden.
Möglich ist auch, die Schneidelemente 3 in den Schneidring 1 einzuschrauben, wozu Meißelschaft 11 und Aufnahme 12 mit entsprechenden Gewinden zu versehen sind. Zur Sicherung können Meißelschaft 11 und Aufnahme 12 bei allen gewählten Verbindungsarten mit aufeinander abgestimmten Bohrungen für einen Sicherungsstift versehen sein. Diese Ausgestaltung ist auch als alleinige Verbindung bei zylindrischen Meißelschäften 11 und Aufnahmen 12 ohne Klemmelement möglich.
Die Schneidringe 1 in der erfindungsgemäß segmentierten Ausführung können aus verschiedenen Materialien, beispielsweise Stahl, Stahlguß, Hartguß oder Hartmetall bestehen. Möglich ist auch eine Materialpaarung, wobei z.B. die Schneidringe 1 aus Stahl und die damit verbundenen Schneidelemente 3 aus Hartmetall gefertigt sind. Bei meißelförmigen Schneidelementen 3 können diese einheitlich z.B. aus Hartmetall bestehen oder sich aus verschiedenen Werkstoffen, beispielsweise einem Meißelschaft 11 aus Stahl und einem Meißelkopf aus Hartmetall zusammensetzen.

Claims (11)

  1. Rollenmeißel für Tunnelvortriebsmaschinen mit einem Rollengrundkörper (4) und zumindest einem Schneidring (1), dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidring (1) aus mehreren einzelnen Segmenten (2) besteht, die auf dem Rollengrundkörper (4) separat auswechselbar angeordnet sind.
  2. Rollenmeißel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (2) des Schneidringes (1) mittels einer Profilverbindung, z. B. einer Schwalbenschwanzführung und Paßfedern, auf dem Rollengrundkörper (4) lagebestimmt angeordnet sind.
  3. Rollenmeißel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (2) des Schneidringes (1) mittels schraubbarer Segmenthalterungen (6,7) mit dem Rollengrundkörper (4) kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden sind.
  4. Rollenmeißel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (2) des Schneidringes (1) mittels Spannmutter (10) mit dem Rollengrundkörper (4) verbunden sind.
  5. Rollenmeißel nach einem der Ansprüche 1 bis 4 gekennzeichnet durch Schneidringe (1) unterschiedlicher Durchmesser, die dem Rollenmeißel eine konische Gestalt geben.
  6. Rollenmeißel nach einem der Ansprüche 1 bis 5 bei dem der Schneidring eine Mehrzahl von Schneidelementen (3) trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidelemente (3) lösbar mit dem Schneidring (1) verbunden sind.
  7. Rollenmeißel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidelemente (3) als Meißel mit einem Meißelkopf und Meißelschaft (11) ausgebildet sind, wobei der Meißelschaft (11) in einer Aufnahme (12) des Schneidrings (1) gehalten ist.
  8. Rollenmeißel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Meißelschaft (11) und Aufnahme (12) konisch ausgebildet sind.
  9. Rollenmeißel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Meißelschaft (11) und Aufnahme (12) mit aufeinander abgestimmten Gewinden versehen sind.
  10. Rollenmeißel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Meißelschaft (11) und Aufnahme (12) zylindrisch ausgebildet sind und der Meißelschaft (11) und/oder die Aufnahme (12) ein Klemmelement aufweist.
  11. Rollenmeißel nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Meißelschaft (11) und Aufnahme (12) aufeinander abgestimmte Bohrungen für einen Sicherungsstift aufweisen.
EP99108959A 1998-05-13 1999-05-06 Rollenmeissel mit segmentierten Schneidringen für Tunnelvortriebsmaschinen Withdrawn EP0957232A1 (de)

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