EP4288637A1 - Schneidrad für eine tunnelvortriebsmaschine - Google Patents

Schneidrad für eine tunnelvortriebsmaschine

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EP4288637A1
EP4288637A1 EP22722817.8A EP22722817A EP4288637A1 EP 4288637 A1 EP4288637 A1 EP 4288637A1 EP 22722817 A EP22722817 A EP 22722817A EP 4288637 A1 EP4288637 A1 EP 4288637A1
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EP
European Patent Office
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cutting wheel
tool
wheel according
mining
tools
Prior art date
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Application number
EP22722817.8A
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English (en)
French (fr)
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EP4288637C0 (de
EP4288637B1 (de
Inventor
Gerhard WEHRMEYER
Jens Brandt
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Herrenknecht AG
Original Assignee
Herrenknecht AG
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Filing date
Publication date
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Application granted granted Critical
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Publication of EP4288637B1 publication Critical patent/EP4288637B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • 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
    • E21D9/003—Arrangement of measuring or indicating devices for use during driving of tunnels, e.g. for guiding machines
    • 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
    • E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
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    • E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
    • E21D9/08—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield
    • E21D9/087—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield with a rotary drilling-head cutting simultaneously the whole cross-section, i.e. full-face machines

Definitions

  • Such a cutting wheel is known from CN 108776074A.
  • This previously known, generic cutting wheel has a number of removal tools for removing during a propulsion on the cutting wheel in one
  • propulsion direction of the existing geology is equipped with a tool condition monitoring device for monitoring the wear condition of excavation tools.
  • Tool condition monitoring equipment on this cutting wheel includes a number of resistance abrasion sensors integrated into the mining tools.
  • DE 3535 474 A1 discloses a device for detecting limit wear and/or cutting edge fracture in tools, in which two conductor tracks are integrated into the tool, one conductor track being part of a closed circuit, while the other conductor track is part of an open circuit circuit forms. If, at a certain wear limit of a tool, either the conductive path lying in a closed circuit is broken or the open circuit by forming a conductive one If the connection between the two conductor tracks is closed, a signal is generated which leads to the termination of a work process.
  • the invention is based on the object
  • the carrier part can be used as a separate component from the tool or the group of tools Relatively easy to retrofit to existing designs without the need for major modification of excavation tools.
  • Embodiment of a cutting wheel according to the invention which is equipped with a tool status monitoring device,
  • FIG. 2 in a schematic rear view an embodiment of a cutting wheel according to the invention with details of a tool condition monitoring device
  • FIG. 3 in a perspective view a section of the cutting wheel according to FIG. 4 shows a perspective view of an embodiment of a scraper monitoring module of a tool condition monitoring device
  • FIG. 8 in a sectional view, the arrangement according to FIG. 6 and FIG. 7 with a
  • Roller cutters as another example Group of mining tools of the exemplary embodiment of the cutting wheel according to FIG. 1 with an intermediate carrier bolt of a tool status monitoring device.
  • FIG. 1 shows a front view of a cutting wheel 103 for a tunnel boring machine with a view of the front side facing the existing geology during a tunneling in a tunneling direction.
  • the cutting wheel 103 according to FIG. 1 has a number of cutting arms 106 which extend radially outwards in the manner of spokes from a central central area to an outer circumference of the cutting wheel 103 .
  • the cutting arms 106 are equipped with a number and different types of excavation tools for removing existing geology.
  • the types of excavation tools used with the cutting wheel 103 according to Fig. 1 include scrapers 112 arranged radially on the outside, peeling knives 115 and cutting rollers 118 arranged between the scrapers 112 and the central region.
  • the scrapers 112 and peeling knives 115 are on both sides of the cutting arms 106 in the circumferential direction and arranged overhanging this, while the Cutting rollers 118 are installed in the circumferential direction in the central area of the cutting arms 106.
  • Tool condition monitoring device for monitoring the wear condition of a mining tool or a group of mining tools, here in the form of individual reamers 112, groups of several scraper knives 115 and pairs of cutting rollers 118, which in this embodiment have a number of the individual mining tools or groups of mining tools has associated carrier parts.
  • the carrier parts are from individual
  • Excavation tools or groups of excavation tools structurally separate and spatially spaced and releasably connected to the cutter arms 106 as part of a frame assembly of the cutter wheel 103.
  • the carrier parts are designed as intermediate plates 121, each assigned to a scraper 112, as one type of intermediate part, intermediate strips 124, each assigned to a group of peeling knives 115, as a further type of intermediate part, and carrier bolts 127 arranged between two cutting rollers 118.
  • Fig. 2 shows in a schematic rear view on the one hand a section of the cutting wheel 103 in the area of a cutting arm 106 and on the other hand further components of the Tool condition monitoring device according to the illustrated embodiment. From the illustration according to FIG. 2 it can be seen that the reamers 112 arranged radially on the outside are connected to a frame structure 203 of the relevant cutting arm 106 via an intermediate plate 121 .
  • the intermediate plate 121 is three, exposed in Fig. 2 shown pipe connections 206 of the tool condition monitoring device with a line connection boxes 209 of
  • Tool condition monitoring device connected, which in turn via a hose 212 of the tool condition monitoring device with an interconnection box 215 of
  • Tool condition monitoring device is connected.
  • the or each interconnection box 215 in turn is connected via an encapsulated cable harness 224 of the tool condition monitoring device to a transmitting unit 230 having a transmitting antenna 227
  • Tool condition monitoring facility in Connection by means of which signals from the tool condition monitoring device can be fed wirelessly via a radio link 233 to a receiving unit 239 of the tool condition monitoring device that has a receiving antenna 236 .
  • the receiving unit 239 in turn is wireless or wired to a data processing unit 242 of
  • FIG. 3 shows a perspective view of a section of the radially outer edge area of a cutting arm 106 of the cutting wheel 103 shown in Fig. 1. It can be seen from the illustration in Fig. 3 that the radially outer reamers 112, which are here made of multiple parts, in a direction of rotation of the cutting wheel 103 are designed in the shape of a circular arc, for example over a circular arc segment of about 90 degrees, and are connected via the intermediate plate 121 to the frame structure 203 of the
  • a base plate 303 welded to the frame structure 203 is arranged between the intermediate plate 121 and the frame structure 203
  • Line connection boxes 209 which is arranged in the illustration of FIG. 3 under a base plate cover 306 accommodates.
  • the line hose 212 explained with reference to FIG. 2 is installed in a hose channel 309 to protect against external influences
  • Fig. 3 there are a number of protruding in the direction of advance and approximately centrally on the front of the cutting arm 106 in
  • Fig. 4 shows a perspective view of the mutually structurally connected as a unit, forming a reamer monitoring module arrangement of the intermediate plate 121, the pipe connections 206, the line connection boxes 209, the line hose 212, a
  • the intermediate plate 121 is closed with a screwed intermediate plate cover 412 on the side facing the reamer 112 in question when installed as intended.
  • Also shown in FIG. 4 are mounting screws 415 that engage with the line connection box 209 and serve to fasten the line connection box 209 to the frame structure 203 .
  • Fig. 5 shows a plan view of the arrangement according to Fig. 4 in the area of the intermediate plate 121 with an intermediate plate cover 412 that is partially cracked in the area of a pipe connection 206. It can be seen from Fig. 5 that both the intermediate plate 121 and the intermediate plate cover 412 have a number of through-holes 503, through which fastening screws, not shown in FIG. Furthermore, it can be seen from the representation according to FIG. 5 that each pipe connection 206 is arranged in a pipe connection groove 506 and ends with a threaded clamping piece 509 and with a cable gland 512 on the side facing away from the line connection box 209 . It can be seen from Fig.
  • peeling knife 115 formed projecting areas 612 and in the advance direction opposite in the advance direction recessed areas 615 is stepped.
  • the set-back areas 615 expediently end with the frame structure 203 at the front.
  • Fig. 7 shows a perspective view of the arrangement according to Fig. 6 with a view of the rear area of cutting arm 106 in the direction of advance. It can be seen from Fig. 7 that on the rear side of intermediate strip 124 in the direction of advance there is a multi-component cable duct arrangement 703 of the tool condition monitoring device with U-shaped base parts 706 and with flat cover parts 709 which abuts against the intermediate strip 124 and extends at an angle along the frame structure 203 of the cutting arm 106 to the rear side of the frame structure 203 in the direction of advance.
  • electrically conductive circuit cables 515 are arranged as electrically conductive current conductor elements protected from external mechanical influences.
  • FIG. 8 shows a sectional view of a region of the arrangement according to FIGS. 6 and 7 with the sectional plane through a paring knife 115. It can be seen from FIG. 8 that electrically conductive
  • a blind hole recess 909 which is closed at one end and is designed like a blind hole of a foot region of the carrier bolt 127 fixed by the foot holder 906 is open and ends at an abrasion distance from the front side of the carrier bolt 127, which is at the front in the propulsion direction when used as intended.
  • An electrically conductive circuit cable 515 is arranged in the blind hole recess 909 as an embodiment of a circuit element, which protrudes into the front area of the blind hole recess 909 in the advance direction and exits in the opposite foot area of the carrier bolt 127 via a cable bushing 912 and is located in a cable duct 915 of the

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Abstract

Bei einem Schneidrad (103) für eine Tunnelvortriebsmaschine ist zur Überwachung des Zustands wenigstens eines Abbauwerkzeugs (112, 115, 118) beim Abtragen von bei einem Vortrieb an dem Schneidrad (103) in einer Vortriebsrichtung anstehender Geologie eine Werkzeugzustandsüberwachungseinrichtung vorgesehen, die wenigstens ein von dem oder einem betreffenden Abbauwerkzeug (112, 115, 118) in einem Abstand separat verbautes Trägerteil (121, 124, 127) aufweist. In dem betreffenden Trägerteil (121, 124, 127) ist ein Stromleiterelement eingebettet, dessen Stromführung nach Erreichen einer für den Zustand des betreffenden Abbauwerkzeugs (112, 115, 118) charakteristischen Verschleißgrenze in seiner Eignung zur Stromführung unterbrochen wird. Dadurch lässt sich bei einer verhältnismäßig einfachen Wartung beziehungsweise Nachrüstung mit einem Trägerteil (121, 124, 127) der Zustand von Abbauwerkzeugen (112, 115, 118) verlässlich feststellen.

Description

Schneidrad für eine Tunnelvortriebsmaschine
Die Erfindung betrifft ein Schneidrad für eine Tunnelvortriebsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiges Schneidrad ist aus CN 108776 074 A bekannt. Dieses vorbekannte, gattungsgemäße Schneidrad verfügt über eine Anzahl von Abbauwerkzeugen zum Abtragen von bei einem Vortrieb an dem Schneidrad in einer
Vortriebsrichtung anstehender Geologie und ist mit einer Werkzeugzustandsüberwachungseinrichtung zum Überwachen des Verschleißzustands von Abbauwerkzeugen ausgestattet. Die
Werkzeugzustandsüberwachungseinrichtung bei diesem Schneidrad weist eine Anzahl von in den Abbauwerkzeugen integrierte Wider Standsabras ionssensoren auf.
Aus DE 3535 474 Al ist eine Vorrichtung zum Erkennen von Grenzverschleiß und/oder von Schneidenbruch bei Werkzeugen bekannt, bei der in das Werkzeug zwei Leiterbahnen integriert sind, von denen eine Leiterbahn einen Teil eines geschlossenen Schaltkreises ist, während die andere Leiterbahn einen Teil eines offenen Schaltkreises bildet. Falls bei einer bestimmten Verschleißgrenze eines Werkzeugs entweder die in einem geschlossenen Schaltkreis liegende Leiterbahn unterbrochen oder der offene Schaltkreis durch Ausbilden einer leitenden Verbindung beider Leiterbahnen geschlossen wird, entsteht ein Signal, das zum Abbruch eines Arbeitsvorgangs führt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Schneidrad der eingangs genannten Art anzugeben, das sich durch eine verlässliche, einfach anpassbare und bei bestehenden Konstruktionen verhältnismäßig einfach nachrüstbare Wer kzeugzustandsüberwachung seinrichtung aus zeichnet.
Diese Aufgabe wird bei einem Schneidrad der eingangs genannten Art erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch, dass gemäß der Erfindung bei der Werkzeugzustandsüberwachungseinrichtung ein von dem oder jedem zu überwachenden Abbauwerkzeug separiertes Trägerteil vorgesehen ist, in das ein elektrisch leitfähiges Stromleiterelement eingebettet ist, lässt sich zum einen der Verschleißzustand von Abbauwerkzeugen durch einen bei entsprechender Anordnung des Trägerteils mit dem Verschleiß des Abbauwerkzeugs beziehungsweise der Abbauwerkzeuge korrelierenden Verschleiß des Trägerteils überwachen, wobei durch die Ausgestaltung des Trägerteils eine einfache Anpassbarkeit an die jeweilige Einbausituation und das Verschleißverhalten des Werkzeugs oder der
Gruppe von Werkzeugen gegeben ist. Überdies lässt sich das Trägerteil als von dem Werkzeug oder der Gruppe von Werkzeugen getrenntes Bauteil verhältnismäßig einfach an bestehenden Konstruktionen nachrüsten, ohne dass Abbauwerkzeuge grundlegend modifiziert werden müssen .
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung mit Bezug auf die Figuren der Zeichnung.
Es zeigen:
Fig. 1 in einer Stirnansicht ein
Ausführungsbeispiel eines Schneidrads gemäß der Erfindung, das mit einer Werk zeugzuStands überwachungseinrichtung ausgestattet ist,
Fig . 2 in einer schematischen Rückansicht ein Ausführungsbeispiel eines Schneidrads gemäß der Erfindung mit Details zu einer Werkzeugzustandsüberwachungseinrichtung,
Fig . 3 in einer perspektivischen Ansicht einen Ausschnitt aus dem Schneidrad gemäß Fig. 1 im Bereich eines radial außenseitig liegenden Räumers als Beispiel für ein Abbauwerkzeug, Fig. 4 in einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines Räumerüberwachungsmoduls einer Werkzeugzustandsüberwachungseinrichtung,
Fig . 5 in einer Draufsicht das Räumerüberwachungsmodul gemäß Fig. 4,
Fig. 6 in einer perspektivischen Ansicht einen Ausschnitt aus dem Ausführungsbeispiel eines Schneidrads gemäß Fig.l im Bereich von Schälmessern als Beispiel einer Gruppe von Abbauwerkzeugen mit Blick auf die in einer Vortriebsrichtung vorderseitig liegende Vorderseite,
Fig. 7 in einer perspektivischen Ansicht einen Ausschnitt aus dem Ausführungsbeispiel eines Schneidrads gemäß Fig.l im Bereich von Schälmessern mit Blick auf die in einer Vortriebsrichtung rückseitig liegende Rückseite,
Fig . 8 in einer Schnittansicht die Anordnung gemäß Fig. 6 und Fig. 7 mit einem
Schälmesser und mit einem mit den
Schälmessern an einer Trägerplatte verbauten Zwischenteil einer
Werkzeug zuStandsüb erwachungseinrichtung und
Fig. 9 in einer Schnittansicht zwei
Schneidrollen als weiteres Beispiel einer Gruppe von Abbauwerkzeugen des Ausführungsbeispiels des Schneidrads gemäß Fig. 1 mit einem zwischenliegenden Trägerbolzen einer Werk zeugzuStands überwachungseinrichtung .
Fig. 1 zeigt in einer Stirnansicht ein Schneidrad 103 für eine Tunnelvortriebsmaschine mit Blick auf die bei einem Vortrieb in einer Vortriebsrichtung vorne liegenden, anstehender Geologie zugewandten Vorderseite. Das Schneidrad 103 gemäß Fig. 1 verfügt über eine Anzahl von Schneidarmen 106, die sich speichenartig von einem mittigen Zentrumsbereich nach radial außen bis zu einem Außenumfang des Schneidrads 103 erstrecken.
Zwischen den Schneidarmen 106 sind eine Anzahl von Abraumeinlassöffnungen 109 ausgebildet, über die von der anstehenden Geologie abgebautes Material entgegen der Vortriebsrichtung abförderbar ist.
Die Schneidarme 106 sind zum Abtragen von anstehender Geologie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Anzahl und mit verschiedenen Typen von Abbauwerkzeugen bestückt. Zu dem bei dem Schneidrad 103 gemäß Fig. 1 eingesetzten Typen von Abbauwerkzeugen gehören radial außenseitig angeordnete Räumer 112, zwischen den Räumern 112 sowie dem Mittenbereich angeordnete Schälmesser 115 und Schneidrollen 118. Die Räumer 112 und Schälmesser 115 sind dabei in Umfangsrichtung beidseitig an den Schneidarmen 106 und über diese überstehend angeordnet, während die Schneidrollen 118 in Umfangsrichtung im Mittenbereich der Schneidarme 106 verbaut sind.
Wie weiter unten näher erläutert, ist das Schneidrad 103 gemäß Fig. 1 mit einer
Wer kzeugzustandsüberwachung seinrichtung zum Überwachen des Verschleißzustandes eines Abbauwerkzeugs oder einer Gruppe von Abbauwerkzeugen, hier in Gestalt von einzelnen Räumern 112, Gruppen von mehreren Schälmesser 115 und Paaren von Schneidrollen 118 ausgestattet, die bei diesem Ausführungsbeispiel über eine Anzahl von den einzelnen Abbauwerkzeugen oder Gruppen von Abbauwerkzeugen zugeordnete Trägerteile aufweist. Die Trägerteile sind dabei von einzelnen
Abbauwerkzeugen oder Gruppen von Abbauwerkzeugen baulich getrennt sowie räumlich beabstandet sowie lösbar mit den Schneidarmen 106 als Teil eines Rahmenbaus des Schneidrads 103 verbunden.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 sind die Trägerteile als jeweils einem Räumer 112 zugeordnete Zwischenplatten 121 als ein Typ eines Zwischenteils, jeweils einer Gruppe von Schälmessern 115 zugeordnete Zwischenleisten 124 als weiterer Typ eines Zwischenteils und zwischen zwei Schneidrollen 118 angeordnete Trägerbolzen 127 ausgeführt. Fig. 2 zeigt in einer schematischen rückseitigen Ansicht zum einen einen Ausschnitt aus dem Schneidrad 103 im Bereich eines Schneidarmes 106 und zum anderen weitere Komponenten der Werkzeugzustandsüberwachungseinrichtung gemäß dem erläuterten Ausführungsbeispiel. Aus der Darstellung gemäß Fig. 2 ist ersichtlich, dass die radial außenseitig angeordneten Räumer 112 über eine zwischenliegende Zwischenplatte 121 mit einem Rahmenbau 203 des betreffenden Schneidarms 106 verbunden sind. Die Zwischenplatte 121 ist über drei, in Fig. 2 freiliegend dargestellte Rohrverbindungen 206 der Werkzeugzustandsüberwachungseinrichtung mit einem Leitungsverbindungs kästen 209 der
Werkzeug zustandsüberwachung seinrichtung verbunden, der wiederum über einen Leitungsschlauch 212 der Werkzeugzustandsüberwachungseinrichtung mit einem Zusammenschaltkasten 215 der
Werkzeug zustandsüberwachung seinrichtung verbunden ist. Die Verbindung zwischen dem Leitungsschlauch 212 und dem in der Darstellung gemäß Fig. 2 mit einem entfernten Verschlussdeckel geöffnet dargestellten Zusammenschaltkasten 215 erfolgt durch eine gegenüber Staub und Feuchtigkeit hermetisch abdichtende Kabeldurchführung 218. In dem Zusammenschaltkasten 215 ist eine lösbare Steckerverbindung 221 der Werkzeug zustandsüberwachung seinrichtung angeordnet .
Der beziehungsweise jeder Zusammenschaltkasten 215 wiederum steht über einen gekapselten Kabelstrang 224 der Werkzeugzustandsüberwachungseinrichtung mit einer eine Sendeantenne 227 aufweisenden Sendeeinheit 230 der
Werkzeug zustandsüberwachung seinrichtung in Verbindung, mittels der über eine Funkverbindungsstrecke 233 drahtlos Signale der Werkzeugzustandsüberwachungseinrichtung einer eine Empfangsantenne 236 aufweisenden Empfangseinheit 239 der Werkzeugzustandsüberwachungseinrichtung einspeisbar sind. Die Empfangseinheit 239 wiederum ist drahtlos oder kabelgebunden mit einer Datenverarbeitungseinheit 242 der
Wer kzeugzustandsüberwachung seinrichtung verbunden, mit der die Signale der
Werkzeugzustandsüberwachungseinrichtung und damit der Verschleißzustand der überwachten Abbauwerkzeuge 112, 115, 118 überwachbar ist. Fig. 3 zeigt in einer perspektivischen Darstellung einen Ausschnitt aus dem radial außenseitig liegenden Randbereich eines Schneidarms 106 des in Fig. 1 dargestellten Schneidrads 103. Aus der Darstellung gemäß Fig. 3 ist ersichtlich, dass die radial außenseitig liegenden, hier mehrteilig ausgeführten Räumer 112 in einer Drehrichtung des Schneidrads 103 angestellt kreisbogenförmig beispielsweise über ein Kreisbogensegment von etwa 90 Grad ausgeführt sind und über die Zwischenplatte 121 mit dem Rahmenbau 203 des
Schneidarms 106 in Verbindung stehen. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen Zwischenplatte 121 und dem Rahmenbau 203 noch eine am Rahmenbau 203 angeschweißte Sockelplatte 303 angeordnet, die den
Leitungsverbindungs kästen 209, der in der Darstellung gemäß Fig. 3 unter einem Sockelplattendeckel 306 angeordnet ist, aufnimmt. Der anhand Fig. 2 erläuterte Leitungsschlauch 212 ist zum Schutz vor Einwirkungen von außen in einem Schlauchkanal 309 der
Wer kzeugzustandsüberwachung seinrichtung angeordnet, der in Abbaurichtung rückseitig an dem Schneidarm 106 angebracht ist.
Weiterhin sind in Fig. 3 eine Anzahl von in Vortriebsrichtung vorstehenden und in etwa mittig an der Vorderseite des Schneidarms 106 in
Aussparungen von Verschleißschutzplatten 312 angeordnete beziehungsweise im radial außen liegenden Randbereich angeordnete Auf setzstichel 315 als weiterer Typ von Abbauwerkzeugen dargestellt, deren Verschleißzustand bei diesem Ausführungsbeispiel unüberwacht bleibt.
Fig. 4 zeigt in einer perspektivischen Darstellung die miteinander baulich als Einheit verbundene, ein Räumerüberwachungsmodul bildende Anordnung aus der Zwischenplatte 121, den Rohrverbindungen 206, dem Leitungsverbindungs kästen 209, dem Leitungsschlauch 212, einem
Verbindungsflanschstück 403 zum mechanischen Verbinden des Leitungsschlauchs 212 mit dem in Fig. 4 nicht dargestellten Zusammenschaltkasten 215 und mit einer Steckerverbindung 406 der Wer kzeugzustandsüberwachung seinrichtung zum elektrischen Verbinden mit der in Fig. 4 nicht dargestellten Steckerverbindung 221. Weiterhin ist in Fig. 4 eine mit der Zwischenplatte 121 verbundene Ringschraube 409 dargestellt, die zur Handhabung der die Zwischenplatte 121 aufweisenden baulichen Einheit und insbesondere zu deren einfachen Platzierung dient. Die Zwischenplatte 121 ist mit einem verschraubten Zwischenplattendeckel 412 auf der bei bestimmungsgemäßem Einbau dem betreffenden Räumer 112 zugewandten Seite verschlossen. Weiterhin sind in Fig. 4 mit dem Leitungsverbindungs kästen 209 in Eingriff stehende Anbauschrauben 415 dargestellt, die dem Befestigen des Leitungsverbindungskastens 209 an dem Rahmenbau 203 dienen.
Fig. 5 zeigt in einer Draufsicht die Anordnung gemäß Fig. 4 im Bereich der Zwischenplatte 121 mit einem im Bereich einer Rohrverbindung 206 bereichsweise auf gerissenen Zwischenplattendeckel 412. Aus Fig. 5 ist zum einen ersichtlich, dass sowohl die Zwischenplatte 121 als auch der Zwischenplattendeckel 412 eine Anzahl von Durchgangsausnehmungen 503 aufweisen, durch die zum Verbinden des Räumers 112 an der an dem Rahmenbau 203 angeschweißten, den Durchgangsausnehmungen 503 zugeordnete Einschraubgewinde aufweisende Sockelplatte 303 in Fig. 5 nicht dargestellte Befestigungsschrauben durchgreifen. Des Weiteren lässt sich aus der Darstellung gemäß Fig. 5 erkennen, dass jede Rohrverbindung 206 in einer Rohrverbindungsnut 506 angeordnet ist und mit einem Gewindeklemmstück 509 sowie mit einer Kabelverschraubung 512 auf der dem Leitungsverbindungs kästen 209 abgewandten Seite abschließt . Aus Fig. 5 ist ersichtlich, dass in der dargestellten Kabelverschraubung 512 ein Stromkreiskabel 515 als elektrisch leitfähiges Stromleiterelement der Werkzeugzustandsüberwachungseinrichtung angeordnet ist, das nach außen elektrisch isoliert und in einer in der Zwischenplatte 121 ausgebildeten Kabelnut 518 als Kabelaufnahmevertiefung angeordnet ist. Die Kabelnut 518 erstreckt sich von dem Ende der Rohrverbindungsnut 506 in
Richtung des in Vortriebsrichtung vorderseitig liegenden Bereichs der Zwischenplatte 121 und verläuft in Vortriebsrichtung rückseitig einer Außenmaterialwand 521 der Zwischenplatte 121 entlang einer der Vorderseite der Räumer 112 geometrisch ähnlichen Kontur, die jedoch gegenüber der Vorderseite von noch unbenutzten Räumern 112 entgegen der Vortriebsrichtung nach hinten versetzt ist.
Die in den Rohrverbindungen 206 liegenden Paare von Stromkreiskabel 515 sind an eine in Fig. 5 nicht dargestellte Spannungsquelle der Wer kzeugzustandsüberwachung seinrichtung angeschlossen und betriebstypisch bei Betrieb des Schneidrads 103 zum Abbau von anstehender Geologie von einem elektrischen Strom durchflossen. Sobald durch den dadurch verursachten Verschleiß der Räumer 112 als Beispiel von Abbauwerkzeugen die Außenmaterialwand 521 wenigstens bereichsweise abgetragen ist, erfolgt in aller Regel unmittelbar darauf eine Zerstörung wenigstens eines Stromkreiskabels 515 mit einer zumindest zeitweisen Unterbrechung des in ihm fließenden elektrischen Stroms. Derartige Stromflussunterbrechungen zeigen somit das Erreichen einer mit dem Verschleißzustand des betreffenden Räumers 112 direkt korrelierenden Verschleißgrenzwert an.
Dieser Verschleißgrenzwert lässt sich durch die Einbauposition der Zwischenplatte 121 in Bezug auf die Räumer 112 sowie durch die Lage der Kabelnut 518 in ihrem Abstand von der in Vortriebsrichtung bestimmungsgemäß vorderseitig liegenden Vorderseite der Zwischenplatte 121 verhältnismäßig einfach festlegen. Des Weiteren lässt sich bei einem Erreichen des unteren Grenzwerts für einen
Verschleiß der Räumer 112 erforderlichen Austausch der Räumer 112 die dann ebenfalls nicht mehr gebrauchsfähig verschlissenen Zwischenplatte 121 eines Räumerüberwachungsmoduls als bauliche Einheit zusammen mit den verschlissenen Räumern
112 gegen ein neues Räumerüberwachungsmodul gemäß Fig. 4 mit einer neuen Zwischenplatte 121 mit neuen Stromkreiskabeln 515 austauschen, indem lediglich Schrauben und Steckerverbindungen zu lösen sowie wieder einzuschrauben beziehungsweise zusammenzustecken sind.
Fig. 6 zeigt in perspektivischer Ansicht mit Blick auf die in Vortriebsrichtung vorderseitig liegende Vorderseite einen Bereich eines Schneidarms 106 des Schneidrads 103 gemäß Fig. 1. In Fig. 6 sind eine Anzahl von Schälmesser 115 als eine Gruppe von Abbauwerkzeugen dargestellt, die mittels Schälmesserbefestigungsschrauben 603 über eine sich in radialer Richtung des Schneidarms 106 erstreckenden gemeinsame Zwischenleiste 124 mit dem Rahmenbau 203 des Schneidarms 106 verbunden sind. Die Zwischenleiste 124 ist zweistufig mit einem in Vortriebsrichtung rückseitig gelegenen, dickeren Sockelabschnitt 606 und mit einem in Vortriebsrichtung vorderseitig gelegenen, gegenüber dem Sockelabschnitt 606 weniger dicken Abrasionsabschnitt 609 ausgebildet.
Der Sockelabschnitt 606 erstreckt sich in Längsrichtung der Zwischenleiste 124 durchgehend mit einem rechteckigen Querschnitt, während der Abrasionsabschnitt 609 einer gegenüber den an der Zwischenleiste 124 angebrachten Schälmessern 115 entgegen der Vortriebsrichtung zurückversetzt liegenden, geometrisch aber ähnlichen Kontur folgt, so dass der Abrasionsabschnitt 609 in Längsrichtung kammartig mit im Bereich der
Schälmesser 115 ausgebildeten Vorstehbereichen 612 und eine in Vortriebsrichtung gegenüber in Vortriebs richtung zurückgesetzten Rücksprungbereichen 615 gestuft ausgebildet ist. Zweckmäßigerweise schließen die Rücksprungbereiche 615 mit dem Rahmenbau 203 vorderseitig ab.
Zum mechanischen Stabilisieren der Abrasionsabschnitte 609 sind an dem Rahmenbau 203 Widerlagersockel 618 angebracht, die den
Schälmessern 115 gegenüberliegen, an den den Schälmessern 115 abgewandten Unterseiten der Abrasionsabschnitte 609 anliegen und mit ihrer in Vortriebsrichtung vorderseitig liegenden Vorderseite gegenüber der entsprechenden Vorderseite der Abrasionsabschnitte 609 für einen verlässlichen Schutz geringfügig vorstehen.
Fig. 7 zeigt in einer perspektivischen Ansicht die Anordnung gemäß Fig. 6 mit Blick auf den in Vortriebsrichtung rückseitig liegenden Bereich des Schneidarms 106. Aus Fig. 7 ist ersichtlich, dass an der in Vortriebsrichtung rückseitig liegenden Rückseite der Zwischenleiste 124 eine mehrkomponent ige Kabelschachtanordnung 703 der Werkzeugzustandsüberwachungseinrichtung mit U- artig ausgebildeten Basisteilen 706 und mit flachen Abdeckteilen 709 vorhanden ist, die an der Zwischenleiste 124 anliegt und sich gewinkelt entlang des Rahmenbaus 203 des Schneidarms 106 auf die in Vortriebsrichtung rückseitig liegende Seite des Rahmenbaus 203 erstreckt. In der Kabelschachtanordnung 703 sind, wie weiter unten näher erläutert, in Fig. 7 nicht sichtbare elektrisch leitfähige Stromkreiskabel 515 als elektrisch leitfähige Stromleiterelemente vor mechanischen Einwirkungen von außen geschützt angeordnet.
Fig. 8 zeigt in einer Schnittansicht einen Bereich der Anordnung gemäß Fig. 6 und Fig. 7 mit der Schnittebene durch ein Schälmesser 115. Aus Fig. 8 ist ersichtlich, dass elektrisch leitfähige
Stromkreiskabel 515 über einen Leitungsschlauch 803 sowie über eine Kabeldurchführung 806 der Werkzeugzustandsüberwachungseinrichtung in die Zwischenleiste 124 geführt sind und in der Kabelnut 518 verlaufen, die unter anderem in dem in Vortriebsrichtung vorderseitig liegenden Bereich des jeweiligen Abrasionsabschnitts 609 verläuft, wobei die Kabelnut 518 gegenüber der bei bestimmungsgemäßem Einsatz in Vortriebsrichtung vorderseitig liegenden Vorderseite in einem Abrasionsabschnitt 609 zurückversetzt verläuft. Weiterhin lässt sich der Darstellung gemäß Fig. 8 entnehmen, dass der Abrasionsabschnitt 609 auf seiner bei bestimmungsgemäßem Einsatz den Schälmessern 115 zugewandten Seite durch einen Verschlussdeckel 809 über Schraubenverbindungen lösbar verschlossen ist, so dass die Kabelnut 518 überdeckt ist.
Durch das gegenüber der in Vortriebsrichtung vorderseitig liegenden Vorderseite eines Schälmessern 115 zurückversetzte Anordnen der Abrasionsabschnitte 609 der Zwischenleisten 124 bleiben die Abrasionsabschnitte 609 durch die vorstehenden Bereiche der Schälmesser 115 sowie durch die Widerlagersockel 618 bei beiden Drehrichtungen des Schneidrads 103 geschützt, bis nach einem Unterschreiten einer vorbestimmten
Verschleißgrenze eines Schälmessers 115 auch der betreffende Abrasionsabschnitt 609 einem ausgeprägten Verschleiß unterworfen ist und schließlich das Stromkreiskabel 515 in einem bestimmten Bereich unterbrochen wird. Wie im Zusammenhang mit den voranstehenden Erläuterungen ausgeführt, ist das Unterbrechen des entsprechenden elektrischen Stromkreises detektierbar .
Auch hier lässt sich aufgrund entsprechender Dimensionierungen der Erstreckung der
Abrasionsabschnitte 609 insbesondere in ihrer Erstreckung in Vortriebsrichtung und in der Lage der Kabelnut 518 eine Anpassung an eine vorbestimmte Verschleißgrenze für Abbauwerkzeuge wie die Schälmesser 115 einstellen. Auch lässt sich die Zwischenleiste 124 im Wartungsfall verhältnismäßig einfach mit den Schälmessern 115 wechseln beziehungsweise lassen sich Gruppen von Schälmesser 115 zum Überwachen deren Verschleißzustandes durch Verbau von Zwischenleisten 124 nachrüsten.
Fig. 9 zeigt in einer Schnittansicht als weiteres Ausführungsbeispiel eines Trägerteils einen Trägerbolzen 127, der zwischen zwei Schneidrollen 118 als Ausführungen von Abbauwerkzeugen angeordnet ist. Der Trägerbolzen 127 ist im Wesentlichen zylinderartig ausgebildet und durch eine in Vortriebsrichtung vorderseitig angeordnete Stirnhalterung 903 sowie über eine in
Vortriebsrichtung rückseitig angeordnete Fußhalterung 906 mit dem Rahmenbau 203 des betreffenden Schneidarms 106 lösbar fest verbunden .
In dem Trägerbolzen 127 ist eine an einem Ende geschlossene, sacklochartig ausgebildete Sacklochausnehmung 909 vorhanden, die im Bereich eines durch die Fußhalterung 906 fixierten Fußbereiches des Trägerbolzens 127 offen ist und in einem Abrasionsabstand von der bei bestimmungsgemäßem Einsatz in Vortriebsrichtung vorderseitig liegenden Vorderseite des Trägerbolzens 127 endet.
In der Sacklochausnehmung 909 ist ein elektrisch leitfähiges Stromkreiskabel 515 als Ausführung eines Stromkreiselements angeordnet, welches bis in den in Vortriebsrichtung vorderseitigen Bereich der Sacklochausnehmung 909 hineinragt und im gegenüberliegenden Fußbereich des Trägerbolzens 127 über eine Kabeldurchführung 912 austritt sowie sich in einem Kabelkanal 915 der
Wer kzeugzustandsüberwachung seinrichtung erstreckt, der in Vortriebsrichtung rückseitig an den Rahmenbau 203 des Schneidarms 106 angebracht ist. Aus Fig. 9 ist ersichtlich, dass die in Vortriebsrichtung vorderseitig liegende Vorderseite des Trägerbolzens 127 gegenüber der entsprechenden Vorderseite von unbenutzten Schneidrollen 118 entgegen der Vortriebsrichtung zurückversetzt ist, so dass entsprechend den voranstehend erläuterten Ausführungen im Zusammenhang mit den Räumern 112 und Schälmessern 115 bei zunehmendem Verschleiß von Schneidrollen 118 bei einer charakteristischen Verschleißgrenze auch das in Vortriebsrichtung vorderseitig liegende Material des Trägerbolzens 127 abgetragen und nach Freilegen der Sacklochausnehmung 909 im vorderseitigen Bereich des Trägerbolzens 127 auch die elektrische Stromführung in dem entsprechend beschalteten Stromkreis kabel 515 unterbrochen ist. Dies ist für ein Erreichen einer vorbestimmten Verschleißgrenze signifikant, so dass daraufhin entsprechende Wartungsmaßnahmen zu gegebener Zeit eingeleitet werden können.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Schneidrad für eine Tunnelvortriebsmaschine mit einer Anzahl von Abbauwerkzeugen (112,
115, 118) zum Abtragen von bei einem Vortrieb an dem Schneidrad (103) in einer Vortriebsrichtung anstehender Geologie und mit einer Werkzeugzustandsüberwachungseinrichtung zum Überwachen des Verschleißzustandes von Abbauwerkzeugen (112, 115, 118), dadurch gekennzeichnet, dass die
Werkzeugzustandsüberwachungseinrichtung wenigstens ein einem Abbauwerkzeug (112, 115, 118) und/oder einer Gruppe von Abbauwerkzeugen (112, 115, 118) zugeordnetes Trägerteil (121, 124, 127) aufweist, das von dem oder einem Abbauwerkzeug (112, 115, 118) oder der oder einer Gruppe von Abbauwerkzeugen (112, 115,
118) räumlich beabstandet und lösbar mit einem Rahmenbau (203) verbunden ist, und dass in das oder jedes Trägerteil (121, 124, 127) wenigstens ein elektrisch leitfähiges Stromleiterelement (515) derart eingebettet ist, dass nach einer für einen vorbestimmten Verschleißzustand des oder eines Abbauwerkzeugs (112, 115, 118) und/oder der oder einer Gruppe von Abbauwerkzeugen (112,
115, 118) charakteristischen Abrasion des oder eines Trägerteils (121, 124, 127) das oder ein Stromleiterelement (515) unterbrechbar ist.
2. Schneidrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromleiterelement (515) in einem Abstand von der in Vortriebsrichtung vorderseitig liegenden Vorderseite des oder eines Trägerteils (121,
124, 127) angeordnet ist.
3. Schneidrad nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das oder ein Stromleiterelement ein isoliertes
Stromleiterkabel (515) ist.
4. Schneidrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das oder ein Trägerteil als Zwischenteil (121, 124) ausgebildet ist, das zwischen einem Abbauwerkzeug (112, 115) und/oder einer Gruppe von Abbauwerkzeugen (112, 115) sowie dem Rahmenbau (203) angeordnet ist.
5. Schneidrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenteil (121, 124) der Kontur der in Vortriebsrichtung vorderseitig liegenden Vorderseite eines betreffenden Abbauwerkzeugs (112, 115) oder einer betreffenden Gruppe von Abbauwerkzeugen (112, 115) folgt, wobei die in Vortriebsrichtung vorderseitig liegende Vorderseite des Zwischenteils (121, 124) gegenüber der Kontur der jeweiligen Vorderseite des betreffenden Abbauwerkzeugs (112, 115) und/oder der Gruppe von Abbauwerkzeugen (112, 115) gegenüber der Vortriebsrichtung zurückversetzt ist.
6. Schneidrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenteil (121,
124) in einem Abstand von der Vorderseite eine Kabelaufnahmevertiefung (518) aufweist, in der das Stromleiterelement (515) angeordnet ist.
7. Schneidrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das oder ein Trägerteil als ein länglicher Trägerbolzen (127) ausgebildet ist, der in einem seitlichen Abstand zu wenigstens einem Abbauwerkzeug (118) angeordnet ist.
8. Schneidrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in Vortriebsrichtung vorderseitig liegende Vorderseite des Trägerbolzens (127) gegenüber der in Vortriebsrichtung vorderseitig liegenden Vorderseite eines ihm benachbarten Abbauwer kzeugs (118) gegenüber der Vortriebsrichtung zurückversetzt ist.
9. Schneidrad nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerbolzen (127) eine sich in Längsrichtung erstreckende Sacklochausnehmung (909) aufweist, in der das Stromleiterelement (515) angeordnet ist.
10. Schneidrad nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromleiterelement (515) in einem Abstand von der Vorderseite des Trägerbolzens (127) endet.
11. Schneidrad nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil
(121, 124, 127) mit einer Leitungsführungsanordnung der Werkzeugzustandsüberwachungseinrichtung verbunden ist, die lösbar mit dem Rahmenbau (203) verbunden ist.
12. Schneidrad nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die
Leitungsführungsanordnung gegen mechanische Einwirkungen von außen gekapselt ist.
13. Schneidrad nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsführungsanordnung an ihrer einem Trägerteil (121, 124, 127) abgewandten Seite mit einem Anschlussgehäuse verbunden ist.
14. Schneidrad nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das oder jedes Stromleiterelement (515) über Leitungskabel und Kabelsteckverbindungen mit einer Datenübergabeeinheit verbunden ist.
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