NO333974B1 - Kutter for sjakt- og tunnelboring - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en kutter for sjakt og tunnelboring, hvilken kutter innbefatter en delt kutterring som fastholdes på en kutterkropp med en fastspenningsring med minst to spennbare segmenter i en forsenkning i kutterkroppen.

Dagens kutteteknologi bruker det prinsipp som er brukt gjennom mange år hvor kutterringen er krympet på kutterkroppen. Konsekvensen er at hele kutteren må demonteres når slitedelen, dvs. kutterringen skal byttes ut. Tunnelboremaskinene er forbedret og forsterket med betydelig økt produktivitet, og kutterne er blitt større med økt vekt som stiller større krav til operatørenes fysikk. Det er et sterkt behov for å forbedre kutterteknologien. Det største potensialet for økt produktivitet og redusert fysisk belasting for operatørene ligger i å muliggjøre utskifting av kutterringen ved behov uten å demontere selve kutteren, og bygge kutteren så sterk at det kan slites ut mange kutterringer før kutteren må demonteres for vedlikehold.

Noen løsninger med utskiftbare, delte kutterringer er kjent og har vært prøvd, men har ikke blitt godtatt av markedet.

En kjent måte for fastspenning av delte kutterringer er NO 314853 med en gjenget fastspenningsring. Systemet krever et fast punkt på borhodet for å feste et hjelpeverktøy, og det har vært meget vanskelig å få løsnet fastspenningsringen for utskifting av kutterringen.

En annen kjent måte er å bruke en delt fastspenningsring som beskrevet i de amerikanske patentene US 5,253,723 og US 3,982,595.

Fastspenningsringsegmentene er i disse utførelsene festet til kutterkroppen med et antall radielle bolter eller skruer.

Hensikten med nærværende oppfinnelse er å tilveiebringe en kutter som muliggjør hurtig og enkel utskifting av delte kutteringer ved et pålitelig system for fastspenning og løstagning av segmentene i fastspenningsringen og kutterringen.

Dette oppnås i henhold til oppfinnelsen slik den er definert i det selvstendige krav 1. Ytterligere utførelsesformer av oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige kravene 2-10.

Ifølge den foreliggende oppfinnelsen er det en spalte S mellom fastspenningsringens segmenter slik at de kan spennes sammen og ved løsgjøring skyves fra hverandre med samme festeelement ved hjelp av et mothold som begrenser returbevegelsen av festeelementet. Det gir betydelige krefter som skyver segmentene fra hverandre så de beveges radialt ut slik at friksjonskreftene oppheves.

Oppfinnelsen tar også i bruk gunstige flankevinkler i forsenkningen i kutterringen og tetning i spalten i kutterringen for å sikre riktig posisjonering.

Derved er det tilveiebrakt en kutter for sjakt- og tunnelboring som innbefatter en delt kutterring fastholdt av en delt fastspenningsring i en forsenkning i kutterkroppen. Fastspenningsringen er delt i minst to segmenter hver, med to segmentender. Mellom motstående segmentender er det en spalte. I sammenspent tilstand er enten alle par av motstående segmentender forbundet med festeelementer, eller så er minst ett par av motstående segmentender forbundet med en hengselinnretning. Segmentene sammenspennes i segmentenes omkretsretning.

Oppfinnelsen er i sin enkleste form utformet med en todelt fastspenningsring, men kan også ha flere segmenter hvis ønskelig.

Det er også mulig å anordne flere enn én delt kutterring på kutteren og kutterringen kan være delt i mer enn to segmenter hvis det er formålstjenlig.

Neddreiningen i kutterkroppen hvor segmentene av kutterringen og fastspenningsringen er montert har fortrinnsvis større dybde for klemringen enn for kutterringen.

I en av utførelsesformene av oppfinnelsen kan festeelementet beveges i en første retning til anlegg mot en skulder i det ene fastspenningsringsegmentet for sammenspenning med det andre segmentet ved en gjengeboring. Festeelementet kan også beveges i motsatt retning'for anlegg mot et mothold i det første segmentet slik at segmentene skyves fra hverandre. Motholdet kan ha form av motholdselementer anordnet på hver sin side av en senterakse for festeelementet.

Forbindelseselementene kan omfatte en hengselinnretning og/eller festeelementer. I en utførelsesform av oppfinnelsen kan alle par av motstående klemringsegmentender sammenspennes ved hjelp av festeelementer. I en annen utførelsesform av oppfinnelsen kan minst ett par av motstående klemringsegmentender sammenholdes ved hjelp av en hengselinnretning mens de øvrige er forbundet ved hjelp av festeelementer.

Et festeelement kan omfatte et spesielt skrueelement, en bolt eller en tilsvarende festeanordning, montert i det ene klemringsegmentet for samvirke med en gjengeboring med et gjengeavsnitt i det andre segmentet for sammenspenning av de to segmentene. Festeelementet er anordnet med kanter eller ringflater, eventuelt et hode med innvendig sekskant for samvirke med motholdet.

I neddreiningen i kutterkroppen danner sideveggen som ligger an mot kutterringen, en vinkel a med en normal til kutterens senterlinje, sideveggen som ligger an mot fastspenningsringen danner en vinkel c med en normal til kutterens omdreiningsakse, og kontaktflaten mellom kutterringen og fastspenningsringen danner en vinkel b med en normal til kutterens omdreiningsakse. I en utførelsesform av oppfinnelsen er kutterringens sidevinkel a mot kutterkroppen fortrinnsvis betydelig større enn sidevinkelen c mot fastspenningsringen, og sidevinkelen b er fortrinnsvis lik vinkel c og større enn friksjons vinkelen for berøringsflatene.

Kutterkroppen har utvendig ett eller flere hull, slik at kutteren kan roteres manuelt ved å sette en stang i hullet.

Oppfinnelsen og vesentlige trekk og fordeler ved den vil gå frem av patentkravene og av den nedenfor gitte beskrivelse av ikke-begrensende utførelseseksempler.

Oppfinnelsen skal nå forklares nærmere under henvisning til tegningene hvor

Figur 1 viser dagens kjente kutterteknologi.

Figur 2 viser en kutterutførelse i følge oppfinnelsen.

Figur 3a-c viser to utførelser av fastspenningsringen med festeelementer og mothold for disse ifølge oppfinnelsen.

Figur 4 viser bruk av oppfinnelsen for en kutter med to kutterringer.

Figur 1 viser dagens konvensjonelle kutterteknologi med en kutterring A krympet på kutterkroppen B. Endene av en sikringsring C er sveiset sammen etter at den er montert i sporet D.

Fordi kutterringen A er krympet på kutterkroppen B er det nødvendig å demontere hele kutteren når kutterringen skal skiftes ut. Den veier over 100 kg. Borhodet må dreies slik at det kan anvendes løfteutstyr for kutteren som skal skiftes ut. To mann bruker normalt 45 min, på selve kutterbyttet. Kutteren transporteres til verksted for kutterringbytte og kontroll som krever 1-2 lønnstimer, og så transporteres kutteren tilbake til tunnelboremaskinen. Alt dette kan spares hvis kutterringen kan skiftes ut mens kutteren sitter på borhodet.

Figur 2 viser en kutter utformet i henhold til oppfinnelsen. Kutteren har en aksel 1, rullelagre 2 og 3, endelokk 4 og 5, glideringstetninger 6 og 7, en kutterkropp 8 med en neddreining 17, hvori er montert en delt fastspenningsring med segmentene 18a, 18b og en delt kutterring med segmentene 10a, 10b. Kutterkroppen 8 har et antall hull 11 for en stang 12 som kan brukes til å dreie kutteren manuelt.

Kutterringens sidevinkel a mot kutterkroppen 8 bør fortrinnsvis være større enn dens sidevinkel b mot fastspenningsringen.

Figurene 3a-b viser to utførelser av fastspenningsringen 18 som fortrinnsvis består av bare to segmenter 18a, 18b. I Fig 3a er segmentene 18a, 18b forbundet ved en hengselinnretning 19 i den ene enden og trekkes sammen til en ring ved hjelp av et festeelement som kan være en spesielt utformet skrue 20.

Skruene er ved stavene 22 permanent, men bevegelig innfestet i det ene segmentet 18a. Ved tilspenning av skruen trekkes de i tverrsnitt koniske utformede segmentene 18a, 18b, med sidevinklene b og c, ned i den spalten som dannes mellom kutterkroppen 8 og kutterringsegmentene 10a, 10b med motliggende tilsvarende sidevinkler c og b (se figur 2). Disse sidevinklene bør være større enn friksjonsvinkelen for overflatene for å kunne løsnes uten problemer. Hengselinnretningen 19 kan også utformes på annen måte enn vist, for eksempel som et delt, sammenhakbart hengsel, kjedeledd eller lignende. I enden på det motstående segmentet 18b er det et gjengeparti 23 beregnet for å samvirke med gjengepartiet G på festeelementet 20. Når festeelementet 20 tilspennes, vil fastspenningsringsegmentene 18a, 18b presse kutterringsegmentene 10a, 10b med såvel radialt som aksialt rettede krefter mot kutterkroppen 8 (se figur 2). Når festeelementet 20 dreies i motsatt retning, vil festeelementets hode eller kanten 24 presses mot motholdet 22 og segmentene 18a, 18b vil skyves radielt ut fra hverandre slik at friksjonskreftene elimineres. Figur 3b viser en utførelse hvor begge ender av fastspenningsringens segmenter 18a, 18b sammenspennes ved hjelp av festeelementer 20, her spesialskruer. Sammenspenningen og løstagningen skjer på samme måte som beskrevet foran i forbindelse med den hengslede fastspenningsringen, idet forskjellen bare er at de to segmentene 18a, 18b sammenfestes ved begge parene av motstående segmentender ved hjelp av festeelementene 20.

Fig. 3c viser tre utførelser av spennelementer.

Det kan, som vist på figur 4, monteres to kutterringer med segmentene 10a, 10b på en kutterkropp. Man benytter her den samme utførelsen av fastspenningsringen 18 som beskrevet foran. De to kutterringene er i denne utførelsesformen anordnet mot hver sin sidekant av neddreiningen 17, mens fastspenningsringen med segmentene 18a, 18b i midten holder begge kutterringene på plass i neddreiningen.

De utførelsesformene av oppfinnelsen som er beskrevet ovenfor er utformet med en todelt fastspenningsring 18. Som beskrevet i innledningen, er det selvfølgelig ingenting i veien for å utforme fastspenningsringen 18 med flere enn 2 segmenter.

Med utforming etter den foreliggende oppfinnelsen er det tilveiebrakt en ny og lettbetjent kutter med delt, utskiftbar kutterring som gir økt produktivitet og betydelig arbeidsbesparelse. Som det vil fremgå av den foran gitte beskrivelse er kutteren utformet med komponenter og detaljer som både enkeltvis og sammen bidrar til et utmerket resultat.

Claims (10)

1. Kutter for sjakt- og. 'tunnel-boring, hvilken kutter innbefatter en kutterkropp(8) med en forsenkning(17) og minst en delt kutterring(10a,10b)som fastholdes i forsenkningen(17) med en fastspenningsring(18)som består av minst to segmenter(18a,18b) karakterisert vedat segmentenes(18a,18b) ender, i sammenspent tilstand, er parvis sammenspent i segmentenes(18a,18b) omkretsretning med festemidler(19,20), anordnet i enden av segmentene.

2. kutter ifølge krav 1, karakterisert vedat alle segmentenes (18a,18b) ender er parvis sammenspent med festeelementer(20) anordnet innebygget i enden av segmentene.

3. Kutter ifølge krav 1-2, karakterisert vedat det alltid er en spalte (S) mellom motstående ender av fastspenningsringens segmenter(18a,18b)

4. Kutter ifølge krav 1, karakterisert vedat festemidlene(19,20)omf atter minsten hengselsinnretning(19)for sammenbinding av den ene enden av segmentene (18a,18b).

5. Kutter ifølge kravene 1-4, karakterisert vedat festeelementet(20) kan beveges i en første retning til anlegg av festeelementets skulder eller hode(24) mot fastspenningsringsegmentet(18a) for sammenspenning med det andre segmentet (18b)og at festelementet(20) kan beveges i motsatt retning for anlegg av skulder eller hode (24) mot et mothold(22)slik at segmentene(18a,18b) skyves fra hverandre.

6. Kutter ifølge krav 2, karakterisert vedat motholdet(22)har form av motholdselementer anordnet på hver sin side av en senterakse for festeelementet (20).

7. Kutter ifølge kravene 1-5, karakterisert vedat festemidlet omfatter et festeelement(20) i form av en skrue som er montert innebygget i det ene segmentet(18a) for samvirke med et gjengeavsnitt G i det andre segmentet(18b) for sammenspenning av de to segmentene (18a,18b), og at festeelementet er anordnet med kanter eller ringflater(24), eventuelt et hode(24) for samvirke med motholdet(22) i det første segmentet(18a).

8. Kutter ifølge et av kravene 1-7, karakterisert vedat kutterringssegmentenes(10a,10b)sidevinkel a mot kutterkroppen fortrinnsvis er større enn sidevinkelen b mot fastspenningsringsegmentene(18a, 18b)og at sidevinkelen b er større enn friksjonsvinkelen for berøringsflatene.

9 . Kutter ifølge et av kravene 1-8, karakterisert vedat kutterkroppen(8) er utformet med ett eller flere hull(ll)hvori kan innsttes en stang(12) slik at kutterkroppen( 8) kan roteres manuelt.

10. Kutter ifølge et av kravene 1-7, karakterisert vedat kutterkroppen(8) har to kutterringer med segmenter(18a,18b) som begge fastholdes på kutterkroppen ved en delt klemring(18a,18b) mellom kutterringene.