SE0802316A1 - Förfarande och anordning för avverkning av berg - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 Samtliga representanter för teknikens bakgrund vidlådes av ovannämnda nackdelar, nämligen tids-, energi och kostnads- krävande drift.

UPPFINNINGENS ÄNDAMÅL OCH VIKTIGASTE KÄNNETECKEN Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhanda- hålla ett förfarande, ett skärhuvud, en anordning samt en rigg av inledningsvis nämnt slag, vid vilka nackdelarna med den kända tekniken adresseras och åtminstone lindras. Detta uppnås genom särdragen i de respektive självständiga patentkraven.

Det är viktigt att notera att uppfinningen avser bergav- verkning med hjälp av ett kring en huvudrotationsaxel roterande skärhuvud med bergskärande element riktade väsent- ligen radiellt utåt, varmed avses att de bergskärande elemen- ten befinner sig fördelade kring skärhuvudets omkretsomràde. vidare avses att skärhuvudet appliceras mot en bergyta, som ska bearbetas genom att detta omkretsområde bringas i ingrepp mot berget.

Beträffande det uppfinningsenliga förfarandet uppnås genom uppfinningen att mängden berg som behöver sönderdelas genom direkt bearbetning genom själva de bergskärande elemen- ten minimeras genom att endast på avstånd från varandra lig- gande spår i bergssidan behöver utskäras genom rullande kon- takt med berget, och detta på ett ändamålsenligt och effektivt sätt, genom särdragen hos skärhuvudet.

Mellan spåren befintligt material kommer att till över- vägande del spjälkas loss av sig självt på grund av sprick- bildning i materialet vid spårskärningen. Eventuellt endast delvis lösgjort material kan därefter enkelt lösgöras från den bearbetade bergssidan, t ex vid nästa ansättning av det roterande skärhuvudet. Härigenom uppnås att den energi som åtgår till att finfördela bergmaterial kan minimeras, varför såväl tidsåtgång, energiåtgång som kostnad kan minskas. 75945; 2008-10-30 10 l5 20 25 30 Därutöver kan själva de berget bearbetande elementen användas betydligt längre, sett per mängd avverkat berg, än vid tidigare motsvarande förfaranden enligt teknikens bak- grund. Spårvidd, spårdjup samt avstånd mellan spår väljs efter applikation och efter bergets egenskaper, i synnerhet dess benägenhet till sprickbildning. Dessa parametrar kan bestämmas vid fältprov, vid erfarenhetsanalys och/eller genom labora- toriemässiga tester och beräkningar.

I synnerhet föredras att skärhuvudet antrycks linjärt mot berget som ska avverkas och vid behov, efter en fullgjord avverkningsfas skärhuvudet dras bort från berget, flyttas till ett ställe med nytt berg, som ska avverkas, varefter förfaran- det upprepas i en efterföljande avverkningsfas. Vid en rigg, som möjliggör förflyttning av skärhuvudet i sidled respektive upp och ner till ett ställe med nytt berg möjliggörs åstadkom- mande av i det närmaste rektangulär sektion av den alstrade orten eller schaktet. Vid en rigg, som vridförflyttning av skärhuvudet till ett ställe med nytt berg möjliggörs åstadkom- mande av i det närmaste cirkulär sektion av den alstrade orten eller schaktet.

Det är även möjligt att avverka berget enligt uppfin- ningen genom att skärhuvudet antrycks mot berget vid en sväng- ningsrörelse för skärhuvudet kring en svängningsaxel, som är parallell med dess huvudrotationsaxel. Härigenom uppnås mot- svarande fördel, nämligen att sidoordnade, på avstånd från varandra belägna spår skärs i berget.

Normalt för vertikala schakt och viss tunneldrivning och liknande trycks det roterande skärhuvudet i en riktning väsentligen vinkelrätt mot huvudrotationsaxeln mot en bergyta, som ska bearbetas.

För viss typ av tunneldrivning är det emellertid mycket fördelaktigt att i i sidled utsvängt läge för ett skärhuvud trycka detta i en riktning, som bildar en vinkel mellan cza 700 75945; 2008-10-30 10 15 20 25 30 och 90°mot huvudrotationsaxeln mot en bergyta, som ska bearbe- tas. Detta kan vara aktuellt t ex vid ort- och tunneldrivning då en rigg utnyttjas, vilken ombesörjer tryckning av skärhuvu- det i en med ort- eller tunnelriktningen överensstämmande riktning även vid utvinklat skärhuvud. På grund av geometrin kommer härvid, även i mest utsvängt läge; vanligen 120 - 150 och upp till c:a 200, en skärrulles väg att avvika så litet från ett spår bildat av föregående rullar i en grupp att den ovan diskuterade och eftersträvade effekten ändå uppnås. Vär- den något över cza 200 utesluts inte i detta sammanhang.

Vid en speciellt föredragen utföringsform är ett flertal skärhuvuden jämt fördelade kring en central axel och antrycks simultant mot berget. Denna utföringsform är avsedd för i syn- nerhet schaktdrivning med hjälp av tyngdkraften men kan även utnyttjas för tunneldrivning och ortdrivning. Vid schaktdriv- ning sänks en utrustning för utövande av detta förfarande successivt genom berget under avverkning av detsamma. Genom att bringa skärhuvudena att rotera simultant motriktat respek- tive inåt, företrädesvis med frontskärrullarna drivna med en riktning inåt, mot nämnda centrala axel, kan sidokrafter gene- rerade från de olika skärhuvudena bringas att balansera varandra. Motsvarande balansering uppnås om fler än två verk- samma skärhuvuden under rotation bringas att svängas simultant mot nämnda centralaxel.

I förekommande fall lösgörs delvis fastsittande material mellan de skurna spåren genom mekanisk påverkan, t ex genom skrapor och skopor belägna på eller vid skärhuvudet i området av skärrullarna. Det sammantaget lösgjorda materialet bort- forslas sedan på i och för sig känt sätt genom elevatorer, transportband eller genom andra lyftanordningar, korgar etc eller på annat lämpligt sätt.

När det gäller schaktdrivning borttransporteras lämpligen avverkat material genom en i drivningsanordningen axiellt 75945; 2008-10-30 10 15 20 25 30 genomgående öppning, i vilken något transportarrangemang av nyss nämnt slag kan verka.

I synnerhet föredras att en kraft anbringad för antryck- ning av skärhuvudet mot berget styrs som funktion av ett ur gruppen: pålagt moment för rotation av skärhuvudet pålagd effekt för rotation av skärhuvudet. Härigenom tillses att drivningens effektivitet hålls vid en hög nivå. Särskilt före- dras för detta ändamål att ett ur gruppen: pålagt moment för rotation av skärhuvudet pålagd effekt för rotation av skär- huvudet styrs i riktning av maximering. Hänsyn bör härvid tas till slitage, livslängd, effektåtgång mm.

Ett roterbart skärhuvud enligt uppfinningen är så utfor- mat att antryckning mot bergytan och rotation därav förmår skärrullarna att rulla mot bergssidan under skärning av nämnda sidoordnade, pà ett avstånd från varandra liggande spår. Rull- rotationsaxlarna för åtminstone en del av skärrullarna är lämpligen parallella med huvudrotationsaxeln men det kan före- komma, i synnerhet för skärrullar belägna mer i sidled av skärhuvudet, att rullrotationsaxlarna bildar vinkel med huvud- rotationsaxeln. I synnerhet bildar då skärrullarna på skär- huvudet lämpligen en profil, som avviker från en cylinder och så att skärhuvudet i huvudsak kan ses med rundad profil, exem- pelvis som del av en sfär. Skärrullarna vid skärhuvudets yttersidor är lämpligen vinklade mer åt sidorna, så att deras aktiva skärytor når axiellt utanför fästöron, skärhuvudsidor etc. för att underlätta kontakt med obearbetat berg i sidled och undvika fastkilning av skärhuvudet. Som exempel kan vinkeln mellan rullaxlar och huvudrotationsaxeln uppgå till över 450. Vinkeln understiger dock vanligtvis detta värde. I dessa områden kan rullarna vara ordnade i rader eller grupper med mindre avstånd än vad som anges ovan, t ex cza 20 mm.

Det ska förstås att i huvudsak är skärhuvudet utformat som en kropp med plana eller åtminstone med skärrullar obe- 75945; 2008-10-30 10 15 20 25 30 styckade sidor, eftersom den största avverkningseffekten åstadkoms genom väsentligen linjärt förlagda skärrullar, vars axlar är parallella med huvudrotationsaxeln. Emellertid kan ”avrundade” skärhuvuden vara lämpliga när det handlar om tun- nel- eller schaktdrivning, varvid skärhuvudets form kan vara sådan att en jämnt cirkulär hålrumssektion resulterar av driv- ning enligt uppfinningen.

De bergskärande elementen är lämpligen utformade så att åtminstone de partier, som ingriper med berget är utformade som skivor, eller partier av skivor, med cirkulär omkrets. Det är även möjligt att utforma skärrullarna med sammansatta, sidoordnade bergskärande element i form av radiellt utskju- tande skivpartier med cirkulär omkrets. Det utesluts inte heller att skivorna avviker från cirkulär form och har t ex svagt tandad periferi. Lämpligt material kan vara ett höghåll- fast stålmaterial eventuellt försett med hàrdmetallstift för- delade kring omkretsen.

En anordning för drivning av tunnlar, orter, schakt eller liknande innefattar en bärenhet för uppbärning, rotation och förflyttning av ett uppfinningsenligt skärhuvud. I synnerhet omfattar en sådan anordning en bärbom, en rotationsenhet för rotation av skärhuvudet samt en svängled, vilken uppvisar en svängaxel, som är parallell med huvudrotationsaxeln. Därutöver en svängmotor för svängning av bergbommen, i synnerhet en hyd- raulcylinder. Genom att bommen är förlängbar och inkluderar en förlängningsmotor, i synnerhet en hydraulcylinder, tillhanda- hålls på ett enkelt sätt möjlighet att åstadkomma den linjär antryckningskraften för anordningen. Det föredras härvid att bommen är teleskopiskt förlängbar.

Uppfinningen avser även en rigg för drivning av tunnlar, orter, schakt eller liknande, varvid riggen utöver en uppfin- ningsenlig anordning för drivningen även inkluderar en bas- enhet. Vid en utföringsform av uppfinningen inkluderar bas- 75945; 2008-10-30 10 15 20 25 30 enheten en vridenhet för varje bärenhet för vridning kring en vridningsaxel som är vinkelrät mot svängningsaxeln för respek- tive bärenhet. Härvid handlar det om en rigg, som kan uppvisa en eller flera bommar försedda med skärhuvuden enligt uppfin- ningen, vilka individuellt eller simultant kan anbringas mot 'en bergssida som ska avverkas. Det kan härigenom åstadkommas större bredd respektive höjd på den alstrade tunneln eller orten. Härvid är lämpligen basenheten ett mobilt fordon som inkluderar stabiliseringsenheter för stabiliserande ingrepp med åtminstone en av: ett underlag, en första sidovägg, en andra sidovägg eller ett tak. Företrädesvis uppvisar basenhe- ten stabiliseringsenheter för stabiliserande ingrepp med samt- liga dessa.

Vid en speciell utföringsform, vid vilken basenheten inkluderar ett flertal bärenheter, är dessa jämnt fördelade kring en central axel för basenheten. Detta medför flera för- delar för uppfinningen, av vilka en är att framdrivningsför- mågan för en sådan rigg kan göras högre. Lämpligen är basenhe- ten mobilt stegvis framförbar genom två inbördes förflyttbara stegningsenheter, vilka var och en är stabiliserbara mot omgi- vande bergssidor.

Avverkningen av berget kan styras genom en CPU tillkopp- lad riggen, så att rörelser och krafter avvägs på ett för avverkningen fördelaktigt sätt.

Ytterligare särdrag och fördelar för uppfinningen är föremål för ytterligare patentkrav och framgår av nedanstående detaljbeskrivning av utföringsexempel.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGAR Uppfinningen ska nu närmare beskrivas med ledning av utföringsexempel och med hänvisning till de bifogade ritning- arna, på vilka: 75945; 2008-10-30 10 15 20 25 30 Fig. la visar en avverkningsrigg enligt uppfinningen i en sidovy, Fig. lb visar riggen i fig. la i en vy sedd uppifrån, Fig. 2 visar en avverkningsmodul i form av en bärenhet med skärhuvud i en sidovy, Fig. 3a - c visar en avverkningsrigg för schaktdrivning enligt en andra utföringsform i olika lägen, Fig. 4 visar riggen i fig. 3a - c sett uppifrån, Fig. 5a - c visar en avverkningsrigg för schaktdrivning enligt ytterligare en utföringsform i olika vyer, Fig. 6a - c visar en rigg enligt ytterligare en utföringsform i olika vyer, Fig. 7 visar ett skärhuvud i en perspektivvy, Fig. 7a visar schematiskt en alternativ skärrulle i en sidovy, Fig. 8 visar en rigg enligt ytterligare en utföringsform i perspektivvy, Fig. 9 visar schematiskt riggen i fig. 8 i drift, och Fig. 10 visar schematiskt ett tvärsnitt av en tunnel eller ort upptagen av riggen i fig. 8 och 9.

BESKRIVNING AV UT FÖRINGSEXEMPEL Lika och liknande element har delvis försetts med samma hänvisningsbeteckningar.

Avverkningsriggen 1 i fig. la och lb är främst avsedd för drivning av väsentligen horisontella tunnlar och orter och uppvisar en basenhet 2 med larvband för framdrivningen och (ej visat: framdrivningsmotor, transmission, drivdon för avverk- ningsutrustningen jämte styrdon).

Basenheten uppvisar på en främre sida en bärenhet 3 för ett skärhuvud 4, vilken bärenhet uppvisar en bärbom 5, vilken via ett arrangemang med en länk 5' och en svängled 6 med en horisontell svängaxel A är kopplad till en vridningsanordning för vridning av bärenheten 3 i ett horisontellt plan kring en 75945; 2008-10-30 10 15 20 25 30 vertikal vridningsaxel B. Bomarrangemanget 5, 5' är i det visade exemplet utskjutbart genom en drivcylinder 10.

För vridningsändamål uppvisar avverkningsriggen 1 två sidobelägna vridcylindrar 21, 22 utgörande ett vridmotor- arrangemang för bärenheten 3. Skärhuvudet 4 är uppburet på den fria änden av bärenheten 3 och är med en huvudkropp utbredd och roterbar kring en huvudrotationsaxel R vid området av en änddel av bärenheten 3, vilken uppvisar ett lagringsområde 9 inkluderande en (ej visad) rotationsmotor med transmission för samverkan med en drivaxel för skärhuvudet 4.

Radiellt perifert på skärhuvudet 4 är anordnade fördelade över skärhuvudets omkrets och bredd ett antal skärrullar 7 (se fig. 2) eller bergskärande element, med cirkulär, skivformig periferi, vilket kommer att beskrivas i detalj nedan. Vid rotation av skärhuvudet 4 och samtidig antryckning av skär- huvudet 4 mot en bergsida, som ska bearbetas, inskärs här- igenom sidoordnade, på avstånd från varandra belägna spår i berget. De bergskärande elementen är således inrättade på axiellt avstånd från varandra, vilket bestäms av bl a bergets egenskaper såsom berghårdhet, bergets sprickbenägenhet etc.

För antryckning av skärhuvudet 4 mot berget, som skall avverkas, pressas skärhuvudet 4 i normalt huvudsak i rikt- ningar vinkelräta mot huvudrotationsaxeln R mot berget. På detta sätt alstras nämnda parallella spår med mellanliggande områden av material, vilka lätt flisas bort och således ej behöver vara föremål för energikrävande bearbetning. För detta ändamål uppvisar bärenheten 3, som nämnts, arrangemang för att vara utskjutbar, i detta utföringsexempel speciellt med två länkartade partier, med hjälp av en hydraulmotor i form av en drivcylinder eller utskjutningscylinder 10, vilken är arrange- rad verkande på bommen 5.

Det utesluts emellertid inte att antryckning sker genom att skärhuvudet 4 svängs mot bergssidan som skall bearbetas, 75945; 2008-10-30 10 15 20 25 30 10 fortfarande i riktningar normalt väsentligen vinkelräta mot cirkulationsaxeln R. För detta ändamål kan utnyttjas en sväng- ningscylinder 11, anordnad mellan bommen 5 och basenheten 2, i synnerhet mellan ett fästöra 12 och ett övre parti av ett pelarformigt element på basenheten.

Svängarrangemanget med svängcylinder ll och svängled 6 utnyttjas annars för att omlokalisera skärhuvudet 4 till nya partier av berget som ska bearbetas och genom svängarrange- manget samt vridanordningen kan skärhuvudet manövreras för att täcka ett stort område i en blivande tunnel eller ort som ska drivas.

För stabilisering av basenheten 2 under avverkningsarbe- tet uppvisar denna ett arrangemang med stabiliseringsenheter, av vilka stabiliseringsenhet Sl verkar mot taket av tunneln eller orten, i vilken avverkning sker, stabiliseringsenheterna S2 och S3 verkar mot underlaget i tunneln eller orten och sta- biliseringsenheterna S4 och S5 verkar mot sidoväggarna. Sl, S4 och S5 utgör arrangemang med av cylindrar manövrerbara vrid- armar, vilka är ledat förbundna med basenheten och även ledat förbundna med tryckplattor för kontakt med väggar respektive tak. S2 och S3 utgörs av domkraftliknande, på basenheten inbyggda stödenheter.

I fig. 2 är visad en bärenhet 3 i fig. la - lb mer i detalj. Bärenheten 3 har modulform med ett uppburet skärhuvud 4 och arrangemang för fastsättning vid en basenhet (ej visad) av något slag.

Det av bärenheten 3 uppburna skärhuvudet 4 är i detta fall bestyckat med skärrullar 7 i axiellt sidoförskjutna grup- per. Skärrullarna 7 är roterbara kring rulltappar 14 så att deras rullrotationsaxlar i vissa fall är parallella med huvud- rotationsaxeln R, i vissa fall bildar en vinkel med huvudrota- tionsaxeln R. Vid rotation beskriver skärhuvudet 4 i detta 75945; 2008-10-30 10 15 20 25 30 11 fall med sitt centrala parti väsentligen en cylindrisk rota- tionskropp.

Skärrullarna 7 har åtminstone radiellt ytterst skivformig konfiguration för skärande av spår med inbördes avstånd enligt ovan.

Skärrullarna 7 är i det visade exemplet förlagda så att skärhuvudet 4 erhåller en, sett i en riktning vinkelrätt mot huvudrotationsaxeln R, mot skärhuvudets sidor avrundad form med skärrullarna 7 i mittområdet av skärhuvudet uppburna av rulltappar så att deras rullrotationsaxlar är parallella med huvudrotationsaxeln R, under det att de sidobelägna skär- rullarna är uppburna av tappar så att dessa skärrullars rull- rotationsaxlar bildar vinkel mot huvudrotationsaxeln R. Rul- larna 7 uppbärs av fästöron 8, vilka uppvisar urtag för nämnda rulltappar 14.

Som alternativ kan varje skärrulle 7 omfatta ett flertal sidoordnade och på avstånd från varandra belägna bergskärande element bildade av skivformiga partier.

Fig. 3a - c visar en ytterligare utföringsform av uppfin- ningen, i synnerhet, men inte uteslutande, för schaktdrivning vertikalt. Två skärhuvuden 4 är uppburna av en basenhet 15, vilken inkluderar två stegningsenheter 24, 25, vilka är sins- emellan ihopkopplade genom en uppsättning av reglerbara distansenheter 16. Stegningsenheterna 24 och 25 har vardera fyra stabiliseringsenheter, SA respektive SB, vilka är för- delade kring en central axel C för basenheten och är manövrer- bara så att basenheten är mobilt stegvis framförbar genom aktivering/deaktivering av stabiliseringsenheterna påverkande pressorgan i form av cylindrar 19 respektive distansenheterna 16 på i och för sig känt sätt.

Ett stomparti med rotatorfunktion för basenheten är betecknat med 17, och på detta stomparti 17 är motsatt varandra anordnade två bärenheter 3 för vardera ett skärhuvud 75945; 2008-10-30 10 15 20 25 30 12 4. Bärenheterna 3 motsvarar i princip den bärenhet som visas på fig. 2 och dessa är modulärt utformade och lämpligen avsedda att drivas simultant med motriktade rotationsrikt- ningar och så att sidokrafter vid avverkningen, genom antryck- ning av skärhuvudena 4 mot berg som ska bearbetas, balanseras mot varandra.

I fig. 3a - c visas vidare en avverkningssekvens, varvid i fig. 3a skärrullarna är visade upplyfta från berget, i fig. 3b skärrullarna visade linjärt nedförda från positionen i fig. 3a till ett med berget ingripande och avverkande läge. I fig. 3c är bärenheterna utsvängda så att skärrullarna ingriper med ett nytt bergområde, som ska bearbetas.

Antryckningen av skärrullarna i det visade utföringsexemplet kan ske på tre sätt, nämligen utöver såsom anges ovan med hjälp av den utskjutbara bommen med tillhörande förlängningscylinder och genom svängning av bärenheten även i genom antryckning med hjälp av distansenheterna 16, och det är normalt detta senare, som är det för riggen mest effektiva.

Efter avverkning av berg i en axiell sektion av schaktet kan från det upplyfta läget i fig. 3a med hjälp av rotator- funktionen, genom vridning av en undre ring hos stompartiet 17, bärenheterna 3 med tillhörande skärhuvuden upplyfta från ingrepp med berget vridas kring den centrala axeln C till ett nytt läge för förnyad antryckning och avverkning.

Med 18 betecknas ett pilothål, vilket företrädesvis är borrat för styrning av schaktdrivningen. Detta pilothàl 18 används t ex även för temporär uppsamling av avverkat berg- material och kan som exempel utgöra ett utrymme för en ned- sänkbar korg, i vilken avverkat material samlas efter hand.

När korgen är full kan den hissas till en tippningsstation för materialet och därefter återföras till pilothålet. Avverkat material kan även bortföras på annat sätt med hjälp av skra- por, elevatorer etc. 75945; 2008-10-30 10 15 20 25 30 13 Fig. 4 visar anordningen i fig. 3a - c uppifrån. Härur framgår tydligt att den är centralt öppen, vilket möjliggör borttransport av avverkat material vertikalt uppåt genom anordningen. Ännu en utföringsform av uppfinningen för i synnerhet, men inte uteslutande, schaktdrivning vertikalt är visad i fig. 5a. I detta fall är tre skärhuvuden 4 (varav två är visade på fig. 5a) jämnt fördelade kring en central axel C. Vid simultan antryckning och rotation av skärhuvudena, i drift av anord- ningen, uppnås balansering av uppkomna krafter motsvarande vad som anges ovan.

Basenheten 15 uppvisar även i detta fall två stegningsen- heter 24, 25, vilka är sinsemellan ihopkopplade genom en upp- sättning av reglerbara distansenheter 16. Stegningsenheterna 24, 25 har i detta fall ett större antal ansättbara stabilise- ringsenheter S, nämligen vardera tolv stycken. På motsvarande sätt såsom ovan anges är även inrättad en rotatorfunktion för ett stomparti 17, på vilket är anordnade tre bärenheter 3 för vardera ett skärhuvud 4. Anordningen i fig. 5a är visad med distansenheterna 16 i ett expanderat tillstånd och med skär- huvudena 4 i ett med hjälp av dessa distansenheter 16 ned- tryckt tillstånd så att fördjupningar 39 i berget uppkommit.

Bärenheterna 3 är här utformade med en svängbar bomdel 3' svängbar i radiell led för anordningen, med skärhuvudena 4 kring en svängningsaxel 40 i området av stompartiet 17. Ett mothàllsarrangemang 4l är anordnat fast förenat med stom- partiet 17 för fasthållning av bärenheten 3 manövrerande hyd- raulcylindrar 42.

Fig. 5b visar anordningen i fig. 5a uppifrån med den övre stegningsenheten 24 visad i det närmaste ringformig med sina tolv stabiliseringsenheter S ansatta mot väggen av ett schakt.

Med 43 indikeras, för förståelse av aktuella dimensioner, en människa av normal storlek. 75945; 2008-10-30 10 15 20 25 30 14 Fig. 5c visar anordningen i fig. 5b längs snittet A - A i denna figur, varvid stegningsenheterna 24 och 25 visas med vardera ett par pressorgan 19 för stabiliseringsenheter S visade i sektion. Med 44 indikeras en hydraulcylinder för utskjutningsmanövrering av bärenheten 3.

I fig. 6a är visad en anordning enligt uppfinningen i ytterligare en utföringsform, varvid en basenhet 2 är utrustad med larvband 45 jämte två par stabiliseringsenheter S för fasttryckning mot taket av en ort eller liknande som är på väg att upptas i ett bergmaterial och två par stabiliseringsen- heter S avsedda att vara verksamma mot nämnda orts golv. Ett skärhuvud 4 är inrättat på den främre änden av en bärenhet 3 med en bärbom 3', varvid bärenheten 3 är svängbar kring en vertikal axel B, dvs från sida till sida av orten eller tun- neln som ska tas upp i berget. I fig. 6b visas anordningen i fig. 6a med vissa detaljer borttagna för bättre illustration av bärenhetens 3 upphängning vid basenheten 2. Bommen 3' är ledat uppburen vid en ledpunkt 49 på en ände av en länk 48, vilken med sin andra ände är ledad kring en ledtapp 50, vilken är förbunden med ett stomparti för bärenheten 3, vilket stom- parti 51 är vridbart kring nämnda vertikala axel B. En lyft- cylinder är betecknad med 46 och verkar i lyftande riktning av bommen 3' och därmed av skärhuvudet 4. En antryckningscylinder är betecknad med 47, vilken är inrättad att trycka skärhuvudet 4 mot en bergssida som ska bearbetas med skärhuvudet 4.

Fig. 6c visar anordningen i fig. 6a och 6b sedd uppifrån under processen att uppta en ort eller en tunnel i berg. Bom- men 3' är här visad utsvängd i sidled, i ett yttersta läge för denna applikation, och i processen med att avverka berg i ett utsnitt 52. På figuren framgår tidigare upptagna utsnitt i berget 53, 54 och 55 jämte ett stort antal sidokanter 56 och 57 av tidigare utsnitt upptagna i berget. Sammantaget erhålls med en anordning enligt fig. 6a - c en tunnel med relativt 75945; 2008-10-30 10 15 20 25 30 15 plana golv och tak men med något oregelbundna sidoväggar på grund av metodens utförande i denna applikation.

I fig. 7 är visat ett skärhuvud 4, vilket uppvisar ett stort antal skärrullar 7 fördelade i omkretsled och i axiell led av skärhuvudet 4. I detta fall finns skärrullar 7 med axlar parallella med en rotationsaxel R för skärhuvudet 4 lik- som ett antal skärrullar 7 vars rotationsaxlar bildar vinkel med rotationsaxeln R. Därutöver uppvisar skärhuvudet 4 fyra kring sin periferi fördelade materialskrapor 58 för assiste- ring vid losstagning av delvis fastsittande bergmaterial.

Materialskraporna 58 är lämpligen tillverkade i ett för mot- svarande användning i samband med skrapmaskiner etc. använt konventionellt material.

I fig. 7a visas en variant, varvid en skärrulle 7 är utformad med sammansatta sidoordnade bergskärande element 13 i form av radiellt utskjutande skivpartier med väsentligen cir- kulär omkrets. Detta kan gälla för åtminstone en del av bergskärande element 13 på ett skärhuvud, och antalet bergskärande element 13 på en skärrulle kan variera.

I fig. 8 visas ytterligare en utföringsform av uppfin- ningen för arbete väsentligen horisontellt för upptagning av tunnlar, orter och dylikt. En basenhet 2 uppbär ett skärhuvud 4 via en bärenhet 3, vilken är förskjutbar kring en sidosväng- ningsanordning kring en vertikal axel B pà ett sätt mot- svarande vad som anges ovan. Maskinen enligt fig. 8 skiljer sig emellertid på en viktig punkt från t ex maskinen i fig. 6a - 6c genom att skärhuvudet 4 inte trycks in i berget vinkel- rätt mot skärhuvudets 4 rotationsaxel R utan att ett framdriv- ningsarrangemang för skärhuvudet är anordnat att verka i en längsriktning L av basenheten 2 genom en eller flera tillräck- ligt kraftigt tilltagna hydraulcylindrar eller på annat sätt, t ex med hjälp av en en kraft utväxlande länksystem. Aktive- ring av en framdrivningsanordning på detta sätt innebär att 75945; 2008-10-30 10 15 20 25 30 16 skärhuvudet 4 i utsvängda lägen kommer att framföras något snett i förhållande till sin rotationsaxel, varvid skärrullar i en och samma grupp kommer att följa rullvägar, som något avviker från vägen intagen av en rulle, som redan utfört en spårintryckning i bergmaterialet. Avvikelsen blir emellertid ringa på grund av geometrin och på grund av att det föreslås en mindre utsvängning av skärrullen vid dylik avverkning, van- ligtvis närmare l5° avvikelse från längsriktningen L av maski- nen och från tunnelns eller ortens huvudutsträckning men även' med upp till cza 20° utsvängning. Detta motsvarar ansättning av skärhuvudet med en vinkel av mellan 90° och till 70° vinkel till rotationsaxeln R för skärhuvudet 4.

I fig. 9 illustreras detta genom indikering av att enhe- ten 60, vilken uppbär en med ett skärhuvud 4 bestyckad bär- enhet 3 är framtryckbar från det med heldragna linjer visade läget till det med streckade linjer visade läget, varvid skär- huvudet 4 ävenledes kommer att hamna i det med streckade lin- jer indikerade läget. Bergssidan 61 erhåller härigenom en relativt jämn, låt vara något rundad form, sett i ett tvär- snitt, se den schematiska skissen i fig. 10. Önskas större höjd av tunneln än vad som motsvarar skärhuvudets diameter kan eventuellt anordningen/riggen i fig. 8 vinklas uppåt i förhål- lande till underlaget vid avverkning på högre nivåer. Härvid kommer taket av tunneln visserligen att få en taggig konfigu- ration motsvarande väggarna i fig. 6c.

Uppfinningen kan varieras inom ramen för patentkraven och exempelvis kan såväl avverkningsriggen l i fig. la - lb som riggen i fig. 3a - c förses med ett varierande antal bärenhe- ter med uppburna skärhuvuden 4. Exempelvis kan riggen i fig. la förses med två eller till och med flera bärenheter med tillhörande skärhuvuden 4 och riggen i fig. 3a - c förses med t ex tre eller fyra kring den centrala axeln fördelade bären- heter. Jämför fig. 5 a - c. 75945; 2008-10-30 10 15 20 25 30 17 Genom anordningen enligt uppfinningen kan avverknings- omràdet enkelt varieras till sin utsträckning, vilket enkelt utförs genom varierande utsvängning respektive i förekommande fall vridning av respektive bärenhet 3 en lämplig vinkel. I synnerhet kan uppfinningen med fördel tillämpas vid mycket stora hålrumsdimensioner.

Skärhuvudena kan vara annorlunda utformade, mot vad som visas på figurerna. Sålunda kan skärhuvudena vara både utfor- made smalare eller bredare i förhållande till sin diameter än vad som visas. De bergskärande elementen på skärrullarna kan vara arrangerade annorlunda, antingen med hållare för enskilda bergskärande element så att axiellt på samma nivå liggande element bildar en grupp, eller med flera bergskärande element på respektive en skärrulle, så att varje skärrulle inkluderar bergskärande element inom flera grupper, varvid med en grupp avses bergskärande element verkande i och för alstrande av ett och samma spår, se fig. 7a.

Drivningen av skärhuvudet kan ske på i och för sig känt sätt företrädesvis genom hydrauliska medel så att en hydraul- drivanordning är placerad i bärenheten. 4 Dimensionen hos de bergskärande elementen är lämpligen sådan att deras bredd i ett radiellt yttre parti avsett att tränga in i berget är som exempel cza 8 - 25 mm och deras dia- meter kan vara cza 200 - 500 mm. Beroende på bergets hårdhet och den använda tryckkraften tränger rullarna normalt in från c:a 3 till cza 12 mm. Rullarna är ordnade så att de alstrade spåren bildas med en delning av 50 - 120 mm, vilket, såsom anges ovan, beror av bergets hållfasthet, sprickbenägenhet etc.

Skärhuvuden enligt uppfinningen kan ha mycket stora dimensioner med diametrar upp till och till och med över- stigande 4 m. Skärhuvudbredd kan då vara, som exempel, c:a 1 m. Driveffekten för skärhuvudet kan i ett sådant fall behöva 75945; 2008-10-30 18 vara upp till, som exempel, 1400 kW för hårt berg med en rota- tionshastighet av från något varv per min till c:a 20 rpm. Som ytterligare ej begränsande exempel kan teleskopkraften uppgå till 200 ton och svängkraften till 150 ton. 75945; 2008-10-30

Claims (36)

10 15 20 25 30 19 Patentkrav:
1. l. Förfarande för drivning av tunnlar, orter, schakt eller liknande med en drivningsanordning (l;2; 15), innefattande: - att ett kring en huvudrotationsaxel (R) roterande skärhuvud (4) med bergskärande element riktade väsentligen radiellt utåt appliceras mot en bergyta, som ska bearbetas, kännetecknat av - att de bergskärande elementen (13) är utformade på skär- rullar (7), vilka bringas att rulla mot bergssidan under antryckning mot berget och rotation av skärhuvudet (4), och - att de bergskärande elementen under rullningen bringas att skära sidoordnade, på avstånd från varandra liggande spår i bergssidan.
2. 2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att skärhuvudet (4) antrycks mot berget genom att det framförs linjärt i en avverkningsriktning mot berg, som ska avverkas, i en avverk- ningsfas.
3. 3. Förfarande enligt krav 2, kännetecknat av att efter en fullgjord avverkningsfas, skärhuvudet (4) dras bort från ber- get, förflyttas till ett ställe med nytt berg, som ska avver- kas, och framförs ånyo linjärt mot berget för en ny avverk- ningsfas.
4. 4. Förfarande enligt krav l eller 2, kännetecknat av att skär- huvudet (4) antrycks mot berget genom att det svängs kring en svängningsaxel (A), som är parallell med huvudrotationsaxeln (R).
5. 5. Förfarande enligt något av kraven 1 - 4, kännetecknat av att avverkning sker genom att ett flertal kring en central axel (C) jämt fördelade skärhuvuden (4) antrycks mot berget. 75945; 2008-10-30 10 15 20 25 30 20
6. 6. Förfarande enligt något av kraven 1 - 5, kännetecknat av att skärhuvudena (4) bringas att rotera simultant så att sidokrafter genererade från skärhuvudena bringas att balansera varandra.
7. 7. Förfarande enligt krav 5 eller 6, kännetecknat av att skär- huvudena (4) bringas att svängas simultant kring en respektive svängningsaxel så att sidokrafter genererade från skärhuvudena balanserar varandra.
8. 8. Förfarande enligt något av kraven 1 - 7, kännetecknat av att drivningen sker vertikalt nedåt och att vertikala uppåt- riktade krafter från avverkningen bringas att balanseras mot tyngdkraften verkande på utrustningen.
9. 9. Förfarande enligt något av kraven 1 - 8, kännetecknat av att det roterande skärhuvudet (4) trycks i en riktning väsent- ligen vinkelrätt mot huvudrotationsaxeln mot en bergyta, som ska bearbetas.
10. 10. Förfarande enligt något av kraven 1 - 8, kännetecknat av att det roterande skärhuvudet (4) trycks i en riktning, som bildar en vinkel mellan cza 700 och 90°mot huvudrotationsaxeln mot en bergyta, som ska bearbetas.
11. 11. Förfarande enligt något av kraven 1 - 10, kännetecknat av att genom skärningen av spåren lösgjort material bortforslas.
12. 12. Förfarande enligt något av kraven 1 - 11, kännetecknat av att mellan de skurna spåren förekommande och delvis fast- sittande material lösgörs genom mekanisk påverkan och bort- forslas. 75945,' 2008-10-30 10 15 20 25 30 21
13. 13. Förfarande enligt kravet 12, kännetecknad av att avverkat material borttransporteras genom en i drivningsanordningen axiellt genomgående öppning.
14. 14. Förfarande enligt något av kraven 1 - 13, kännetecknat av att en kraft anbringad för antryckning av skärhuvudet (4) mot berget styrs som funktion av ett ur gruppen: pålagt moment för rotation av skärhuvudet (4) pålagd effekt för rotation av skärhuvudet (4).
15. 15. Förfarande enligt något av kraven 1 - 14, kännetecknat av att ett ur gruppen: pålagt moment för rotation av skärhuvudet (4) pålagd effekt för rotation av skärhuvudet (4) maximeras.
16. 16. Roterbart skärhuvud (4) för en för drivning av tunnlar, orter, schakt eller liknande avsedd anordning, varvid skär- huvudet (4) uppvisar en kring en huvudrotationsaxel (R) utbredd huvudkropp, vilken i omkretsled såväl som i axiell led, har bergskärande element fördelade över sin periferi, kännetecknat av - att de bergskärande elementen är utformade på skärrullar (7), vilka är roterbara kring respektive rullrotationsaxlar, vilkas orientering är sådana att skärrullarna förmår rulla mot bergssidan under antryckning mot bergytan och rotation av skärhuvudet (4), och - att de bergskärande elementen (13) är lokaliserade gruppvis sidoordnade i förhållande till varandra så att de vid sin rullning mot bergytan bringas att skära sidoordnade, på ett avstånd från varandra liggande spår i bergytan.
17. 17. Skärhuvud enligt kravet 16, kännetecknat av att rullrota- tionsaxlarna för åtminstone en del av skärrullarna (4) är parallella med huvudrotationsaxeln (R). 75945; 2008-10-30 10 15 20 25 30 22
18. 18. Skärhuvud enligt kravet 16 eller 17, kännetecknat av att rullrotationsaxlarna för åtminstone en del av skärrullarna skär huvudrotationsaxeln (R).
19. 19. Skärhuvud enligt något av kraven 16 - 18, kännetecknat av att det är väsentligen rotationssymmetriskt.
20. 20. Skärhuvud enligt något av kraven 16 - 19, kännetecknat av att de bergskärande elementen (13) i åtminstone någon grupp är utformade som skivor med väsentligen cirkulär omkrets.
21. 21. Skärhuvud enligt något av kraven 16 - 20, kännetecknat av att åtminstone en del av skärrullarna (7) är utformade med sammansatta sidoordnade bergskärande element (13) i form av radiellt utskjutande skivpartier med väsentligen cirkulär omkrets.
22. 22. Skärhuvud enligt något av kraven 16 - 21, kännetecknat av hållare för skärrullarna i form av väsentligen radiellt från en huvudkropp hos skärhuvudet (4) utskjutande tapphålförsedda fästöron (8).
23. 23. Skärhuvud enligt något av kraven 16 - 22, kännetecknat av att det uppvisar perifert i området av skärrullarna (4) anord- nade materialskrapor (58) för losstagning av delvis fast- sittande bergmaterial.
24. 24. Skärhuvud enligt något av kraven 16 - 23, kännetecknat av att det uppvisar en centralt genomgående drivaxel för sam- verkan med drivdon på en bärenhet (3).
25. 25. Anordning för drivning av tunnlar, orter, schakt eller liknande, innefattande en bärenhet (3) för uppbärning, rota- 75945; 2008-10-30 10 15 20 25 30 23 tion och förflyttning av ett skärhuvud (4) i enlighet med något av kraven 16 - 24 i förhållande till en basenhet (2;25).
26. 26. Anordning enligt kravet 25, kännetecknad av att den omfat- tar en bärbom (5), en rotationsenhet för rotation av skärhuvu- det (4) kring en huvudrotationsaxel (R) samt en svängled (6) och en svängmotor (11) för svängning av bärbommen (5) med upp- buret skärhuvud i förhållande till en basenhet i riktningar vinkelrätt mot huvudrotationsaxeln.
27. 27. Anordning enligt krav 25 eller 26, kännetecknad av att bärbommen (5) är förlängbar och inkluderar en förlängnings- motor (10).
28. 28. Anordning enligt kravet 27, kännetecknad av att bärbommen (5) är teleskopisk.
29. 29. Anordning enligt något av kraven 25 - 28, kännetecknad av att bärenheten (3) är modulärt uppbyggd.
30. 30. Rigg för drivning av tunnlar, orter, schakt eller liknande inkluderande en basenhet (2;l5) och minst en anordning enligt något av kraven 25 - 29.
31. 31. Rigg enligt kravet 30, kännetecknad av att basenheten (2;l5) inkluderar en vridenhet för varje bärenhet (3), för vridning av respektive bärenhet (3) kring en vridningsaxel (B), som är vinkelrät mot svängningsaxeln (A) för respektive bärenhet.
32. 32. Rigg enligt kravet 30 eller 31, kännetecknad av att basen- heten är ett mobilt fordon och inkluderar stabiliseringsenhe- ter (S1,S2,S3,S4,S5;S) för stabiliserande ingrepp med åtmin- 75945; 2008-10-30 10 15 20 24 stone en/ett ur gruppen: ett underlag, en första sidovägg, en andra sidovägg, ett tak.
33. 33. Rigg enligt kravet 32, varvid basenheten inkluderar ett flertal bärenheter, kännetecknad av att bärenheterna (3) är jämt fördelade kring en central axel (C) för basenheten (15) för medgivande av svängning av bärenheterna kring sina respek- tive svängningsaxlar.
34. 34. Rigg enligt kravet 33, kännetecknad av att basenheten (15) är mobilt stegvis framförbar genom två inbördes förflyttbara stegningsenheter (24,25), var och en med ett flertal stabili- seringsenheter (SA, SB;S), vilka är fördelade kring den centrala axeln (C), och vilka är verksamma radiellt utåt från denna.
35. 35. Rigg enligt kravet 34, kännetecknad av att basenheten (15) uppvisar en axiellt genomgående öppning för borttransport av avverkat material.
36. 36. Rigg enligt något av kraven 30 - 32, kännetecknad av att basenheten inkluderar en antryckningsenhet för antryckning av ett skärhuvud mot berg, vilken antryckningsenhet är verksam i en huvudriktning för basenheten. 75945; 2008-10-30