WO2019196991A1 - VORRICHTUNGEN UND VERFAHREN ZUR SCHLAGBELASTUNGSÜBERTRAGUNG AUF DISKENMEIßEL VON GESTEINSBEARBEITUNGSMASCHINEN - Google Patents

VORRICHTUNGEN UND VERFAHREN ZUR SCHLAGBELASTUNGSÜBERTRAGUNG AUF DISKENMEIßEL VON GESTEINSBEARBEITUNGSMASCHINEN Download PDF

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WO2019196991A1 PCT/DE2019/100333 DE2019100333W WO2019196991A1 WO 2019196991 A1 WO2019196991 A1 WO 2019196991A1 DE 2019100333 W DE2019100333 W DE 2019100333W WO 2019196991 A1 WO2019196991 A1 WO 2019196991A1
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disc
chisel
spring
rods
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Carsten Drebenstedt
Taras Shepel
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Tu Bergakademie Freiberg
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    • E21C25/16—Machines slitting solely by one or more rotating saws, cutting discs, or wheels
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    • E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
    • E21D9/106—Making by using boring or cutting machines with percussive tools, e.g. pick-hammers

Definitions

  • Roller bits and disc bits find wide use in dissolving solid and abrasive materials, e.g. natural or artificial rock, in tunneling, mining and construction.
  • the solid rock destruction is realized by pressing the chisel to the rock with high pressure forces.
  • the term material is used for rocks.
  • the material destruction is by pressing the
  • the pressing of the chisel can be done under static or dynamic force.
  • Feed force usually realized with feed devices by means of hydraulic drive.
  • the transfer of the feed force takes place on the disc bits, which often have rolling bearings.
  • the embodiments of the disc chisel with rolling bearings are u.a. in documents CN 102418532 A, CN 201502380 U, CN 201513179 U, CN 201661298 U, CN 202228085 U, CN 202467848 U, CN 202148905, JP 0932482 A), with plain bearings in the documents JPH 10299387 A and PL 208467 Bl.
  • Chisels are transmitted by combined radial-axial bearings or plain bearings.
  • a radial bearing rolling and plain bearings as described, for example, in the documents DE 10158603 CI, WO 2016/175739 A1, WO 2017/003486 A1, WO 2017/003709 A1.
  • RU 2117130 CI, RU 2337229, RU 2579823 CI, US 1569280 A are constructions with plain bearings
  • Behind cutting discs are rotatably mounted on a shaft.
  • the inert mass is significantly higher than the mass of Hinterschneiddisken.
  • the oscillations of the bit are preferably of smaller amplitude and high frequency (the shaft speed may be up to 3000 rpm
  • This mechanism consists of a roller chisel rotatable on one
  • Eccentric shaft is mounted.
  • the eccentric shaft is rotated by a motor.
  • the shaft and chisel axes are arranged parallel to each other. In the transfer of forces from the bit to the shaft and from the shaft to the fuselage of the device, the bearings are stressed.
  • 2653806 A is a machine design for the Coal mining described which has roller bits with tooth cutting. Here are also rotatable
  • the document US 3429390 A shows the construction of a drill bit for rotary impact drilling.
  • a roller bit with carbide inserts is mounted on a rotating body.
  • the chisel rotates on the tenon of the
  • Drill hull mounted so that the axes of rotation of the
  • Carbide trimmings are pressed to the solid mass under impact force.
  • the impact force is generated by a striking mechanism, whereby the piston strikes the foot part of the drill bit.
  • Roller bits offered in which the impact pulse is transmitted to the drilling tool by means of radial bearings.
  • Ball bearings used. In other constructions it is recommended to use combined radial bearings.
  • Axial ball bearings, roller bearings and plain bearings can be used, as radial bearings ball or needle bearings are to be used.
  • the proposed plain bearing consists of
  • the rings may be made of different metals, e.g. made of tool steel and bronze, in whose channels lubricant is entered.
  • the drilling fluid can be used.
  • Pressure force vector of the cutting tool deviates from the axis of rotation of the drilling tool.
  • axle ends where they are from the cutting device protrude, be arranged in slots in the housing to allow free axial movement in the direction in which the impacts occur, the required
  • Alignment of the cutter is maintained in the housing. At the ends of the slot elastomeric pads can be provided. Alternatively, springs or other damping elements could be arranged.
  • From the document AT 317 120 B is a drill for removing rocks, in particular for drilling shafts and studs with at least one drill roll, which is rotatably mounted at least on one side in a holder, wherein an imbalance is arranged in the interior of the drill roll known. It is
  • the object of the invention is to reduce the stress on the storage of Diskenmischenmel and roller chisel in impact and
  • Hydraulic hammer to minimize stone crushing and similar machines, thus increasing the reliability and lifetime of storage.
  • the storage of the disc chisel determines its spatial position, its rolling along the mining face in a specific cutting path and the transmission of compressive forces for pressing the chisel to the rock.
  • the innovation is that the transfer function of the pressing force on the Diskenm administratel of the function of the spatial position and the
  • Percussion piston is transferred to the body of the disc chisel by means of the device according to the invention. This results during the short-term contact between the surfaces of the Eisenschlagettis and the Diskenm justifyels and the
  • the maximum pressure acting on the disc chisel no longer depends on the load behavior of the storage.
  • the storage ensures only the spatial position of the disc chisel and its rolling along the mining face in a particular cutting path. This can be the
  • the impact force is transmitted to the hull of the disc chisel in the solutions according to the invention, whose axis of rotation is oriented perpendicular to the vector of the impact force effect.
  • This solution can be used both for drilling and for cutting tools, such as full cutting machines. The tool rolls along a linear or circular / non-linear cutting path.
  • Impact device e.g. Compressed air or hydraulic hammer
  • the storage of the disc chisel ensures the corresponding spatial position of this chisel and its rolling along the material surface in a certain
  • roller bit and its axis can penetrate about 6 mm to 25 mm and thus it through this
  • Deformation can come to an unstable position in space is taken over in the present invention by the use of a fork and the damping elements used there, the elastic deformation during the shock, and thus protected the camp.
  • the fork makes it possible to control the spatial position of the roller chisel / disc chisel independently of other elements.
  • the intermediate impact element always remains in contact with the roller chisel. This causes friction and wear.
  • the gap between the roller chisel In contrast, in the present invention, the gap between the
  • roller chisel / Diskenm handledel and the Eisenschlagelement be adjusted.
  • the intermediate striking element can because of the elastic deformation of the damping elements, the
  • Fig. 1 is a side view of the device according to the invention with impact device, intermediate impact element, Diskenmbineel and various fasteners between Diskenmeredel and
  • Fig. 2 shows the detail of a sectional view through the
  • FIG. 3 is a sectional view of the mounting of the axis of rotation of the disc chisel
  • Fig. 6 is a side view of the device according to the invention in a variant of Fig. 1 with another
  • Fig. 7 is a sectional view through the device of FIG.
  • FIG. 8 is a sectional view through the device of FIG.
  • Impact device 1 e.g. Compressed air or hydraulic hammer, on the hull of Diskenm composeels 2 by means of a
  • FIG. 1 The side view of the embodiment of the first device is shown in FIG.
  • This device consists of the following elements: impact device 1, percussion piston 13, disc chisel 2, intermediate impact element 3, frame 4, coupling pieces 5,
  • the entire device is moved in the direction of the arrow, so that the disc chisel 2 rolls on the material surface.
  • the disc chisel 2 is rotatably connected to the fork 7.
  • the axis of rotation 10 is fixed to the fork 7, so that the disc chisel 2 can rotate about the bearings 11 on the axis of rotation 10, see Figure 1, 2 and 3.
  • the fork 7 is pivotally connected to the frame 4.
  • the compression spring 8 connects the fork 7 with the frame 4 and serves in the idle state - ie before and between the punches - for pressing the disc chisel 2 to the material surface.
  • the frame 4 is rigid at the
  • Impact device 1 attached.
  • the bearings 11, the axis of rotation 10, the fork 7, the frame 4 and the compression spring 8 are used for
  • Intermediate element 3 a four-bar linkage. This four-bar linkage ensures a certain position of the intermediate striking element 3 with respect to the frame 4 and its movement in
  • the length of the coupling rods 6 can be regulated by known methods by means of threaded connections. This allows the inclination of the coupling rods 6
  • the coupling rods 6 are connected via pins 31 with the intermediate striking element 3 and by means of a first
  • Coupling rods 6 thus serve as a guide device 29 for the intermediate impact element 3.
  • Intermediate element 3 contacted is spherical or convex or convex or spherical segment-shaped.
  • the surface of the intermediate striking element 3, which contacts the disc bit 2 at the moment of impact, is concave and has a larger radius of curvature than the surface of the disc
  • Coupling piece 5 and the intermediate striking element 3 connects, as close as possible to the surface of the intermediate striking element 3, which is contacted at the impact moment with the percussion piston 13, arranged.
  • the spring clutches 9 connect the fork 7 with the coupling pieces 5 and have the following functions: recording the reaction forces during the recoil of the intermediate striking element 3 from the disc chisel 2 and the possibility of regulating the gap 32 between the chisel 2 and the intermediate striking element 3.
  • the reaction forces during kickback are by means of a Spring 15 taken in the spring coupling piece 9, see Figure 5.
  • Preset gap 32 compressed and thus realized the contact between the colliding elements.
  • the spring coupling pieces 9 are mounted on the coupling pieces 5 and on the fork 7. An end to each
  • Spring coupling pieces 9 is mounted on the respective coupling piece 5 and the other end to the respective fork 7.
  • the spring coupling pieces 9 are mounted centrally on the coupling pieces 5 and centrally on the fork 7.
  • the cutting of the material is realized as follows: The rock working machine positions the fastened one
  • the coupling pieces 5, the coupling rods 6 and the fork 7 should be set at an angle of approximately 90 degrees with respect to the axis of the percussion piston 13.
  • the axis or effective axis is to be regarded as the direction of the striking movement or as the line of symmetry of the percussion piston 13.
  • this gap 32 could also be set to zero or almost zero or extremely low. In this case, this may be because of the direct contact with the
  • the usefulness of the gap adjustment depends on the operating regime of the device. During the rolling of the disc chisel 2 along the material surface, the percussion piston 13 strikes the intermediate striking element 3. When a gap 32 is set between the chisel chisel 2 and the intermediate striking element 3, takes place during the movement of the
  • Intermediate element 3 is repealed.
  • the contact formation is a impact force transfer from the intermediate striking element 3 on the disc chisel 2. This results in the penetration of the disc chisel 2 in the material surface.
  • a deflection of the intermediate impact element 3 in the impact moment due to the rotation of the disc bit 2 can be compensated or compensated by means of the first damping elements 12.
  • the second damping elements 14 prevent deformation of the bearings 11 at the momentum transfer to the disc chisel body 26. As a result, the reliability and the life of the bearings 11 can be increased. The penetrating into the material surface
  • Diskenmischen Diskenmischen Diskenmischen Diskenmischen Diskenmischen Rel 2 destroys the material and forms one
  • Coupling pieces 5 and the fork 7 also enlarged again. Accordingly, a transmission of the tensile forces on the spring coupling pieces 9 is realized. These forces are taken over by the spring 15.
  • all elements of the apparatus for impact load transmission due to the contact between the chip bit 2 and the material surface are returned to the starting position. The return movement of the percussion piston 13 is realized in the starting position with the impact mechanism. Thereafter, the cycle can be repeated.
  • FIG. 1 The side view of the embodiment of the second device is shown in FIG.
  • the axis of rotation 10 of the disc chisel 2 is here attached to rods 18, in connection with sleeves 19, the required spatial position of the disc chisel 2 and its rolling along the material surface in a certain Specify cutting line, see Figure 7.
  • the rods 18 are guided in the sleeves 19 by means of sliding bearing.
  • At the top of the rods 18 each have a support member 27 is arranged for the spring 20.
  • the hollow cylinder 28 is arranged around the percussion piston 13 and further connected to the sleeves 19. In addition, has the
  • the springs 20 in the sleeves 19 are used for pressing the
  • Attenuation bushings 22 see FIGS. 7 and 9,
  • Damping bushes 22 on the guide device 29 in the grooves 21 may optionally be charged or at least partially
  • the cutting of the material is realized by means of the described embodiment of the second device as follows:
  • the rock working machine positions the attached cutting mechanism with respect to the surface of the material so that the chip bit 2 can be pressed into the surface.
  • For the rods 18 is a stroke in the sleeves 19 for pressing the disc chisel 2 to the material surface
  • Diskenmischenl 2 and the intermediate impact element 3 is formed. Through the gap 32 between the disc chisel 2 and the intermediate impact element 3 is formed. Through the gap 32 between the disc chisel 2 and the intermediate impact element 3 is formed. Through the gap 32 between the disc chisel 2 and the intermediate impact element 3 is formed. Through the gap 32 between the disc chisel 2 and the intermediate impact element 3 is formed. Through the gap 32 between the disc chisel 2 and the intermediate impact element 3 is formed. Through the gap 32 between the disc chisel 2 and the
  • Disken chisel 2 and the intermediate striking element 3 when rolling the disc chisel 2 along or on the material surface repealed.
  • the usefulness of the gap adjustment depends on the operating regime of the device.
  • the percussion piston 13 strikes the intermediate striking element 3.
  • a gap 32 between the chisel bit 2 and the interposing element 3 takes place during the movement of the
  • Diskenm specificationsels 2 in the material surface is made possible.
  • the deflection of the intermediate impact element 3 in the impact moment in the direction of movement due to the rolling disc chisel 2 can be compensated by means of the second damping bushing 25.
  • a short-term entrainment in the direction of rotation of the contacted surfaces without blocking the disc bit 2 is made possible for a short time (during the impact duration).
  • the penetrating into the material surface Diskenm Counselel 2 destroys the material and forms a Bruchspan.
  • the spring 24 is during the lifting movement of the intermediate striking element 3 from the disc chisel. 2

Abstract

Aufgabe der Erfindung ist es, die Beanspruchung der Lagerung von Diskenmeißeln und Rollenmeißeln bei Schlag- und Schwingungsbelastung, z. B. mittels Druckluft- und Hydraulikhammer, an Steinbrech- und ähnlichen Maschinen zu minimieren und somit die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Lagerung zu erhöhen. Der Diskenmeißel (2) ist mittels einer Gabel (7) über Lager (11) an einer Drehachse (10) gelagert, wobei die Gabel (7) schwenkbar mit einem Rahmen (4), der starr an der Vorrichtung befestigt ist, verbunden ist. Es ist eine Druckfeder (8) zwischen der Gabel (7) und dem Rahmen (4) angeordnet und ein Zwischenschlagelement (3), welches mit seinem unteren Ende uförmig ausgebildet ist und damit den Diskenmeißel (2) auf beiden Seiten umfasst und den Diskenmeißelrumpf (26) berührt und mit seinem oberen Ende bis zu einem Schlagkolben (13) reicht, der Bestandteil einer Schlagvorrichtung (1) ist und rechts und links am Zwischenschlagelement (3) im oberen Bereich Kupplungsstücke (5) und im unteren Bereich Koppelstangen (6) an Zapfen (31) des Zwischenschlagelements (3) gelagert sind und die Kupplungsstücke (5) und die Koppelstangen (6) mit ihren anderen Enden am Rahmen (4) gelagert sind, wobei die Kupplungsstücken (5), die Koppelstangen (6) und die Gabel (7) zueinander parallel verlaufen und mittig an den Kupplungsstücken (5) jeweils Federkupplungsstücke (9) gelagert sind, die mit ihren anderen Enden an der Gabel (7) mittig gelagert sind, wobei die Federkupplungsstücke (9) jeweils eine Feder (15), ein Federungselement (17) und eine Gewindebuchse (16) besitzen.

Description

Vorrichtungen und Verfahren zur Schlagbelastungsubertragung auf Diskenmeißel von Gesteinsbearbeitungsmaschinen
Rollenmeißel und Diskenmeißel finden einen breiten Einsatz beim Lösen fester und abrasiver Materialien, z.B. natürlichem oder künstlichem Gestein, im Tunnelbau, Bergbau und Bauwesen. Die Festgesteinszerstörung wird mittels Anpressen der Meißel an das Gestein mit hohen Druckkräften realisiert. Im Weiteren wird für Gestein der Begriff Material verwendet. Die
aufzubringenden Druckkräfte bedingen eine entsprechend hohe Masse der Lösemaschine, was die Investitionen und
Betriebskosten erhöht. Durch Verwendung dynamisch wirkender Kräfte, z.B. Schwingungs- und/oder Schlagkräfte, lassen sich die Druckkräfte erheblich verringern. Auf der anderen Seite werden dadurch aber die Lager der Meißel höher beansprucht, was zur Minderung von deren Zuverlässigkeit und Lebensdauer führen kann.
Die Materialzerstörung wird durch Anpressen der
Rollenmeißel/Diskenmeißel an das Material und deren
kontinuierlichen Abrollen entlang der Oberfläche realisiert.
Das Anpressen der Meißel kann unter statischer oder dynamischer Kraftwirkung erfolgen.
In modernen Vollschnitt -Maschinen, deren Gewinnungsorgan mit Diskenmeißeln ausgestattet ist, wird die statische
Vorschubkraft in der Regel mit Vorschubeinrichtungen mittels Hydraulikantrieb realisiert. Die Übertragung der Vorschubkraft erfolgt auf die Diskenmeißel, die oft über Wälzlager verfügen. Die Ausführungen des Diskenmeißels mit Wälzlagern sind u.a. in den Dokumenten CN 102418532 A, CN 201502380 U, CN 201513179 U, CN 201661298 U, CN 202228085 U, CN 202467848 U, CN 202148905, JPH 0932482 A) , mit Gleitlagern in den Dokumenten JPH 10299387 A und PL 208467 Bl dargestellt.
In Bohrmeißeln kann die statische Vorschubkraft auf einen
Meißel durch kombinierte Radial-Axial-Lager oder Gleitlager übertragen werden. Als Radiallager können Wälz- und Gleitlager, wie z.B. in den Dokumenten DE 10158603 CI, WO 2016/175739 Al, WO 2017/003486 Al, WO 2017/003709 Al beschrieben, eingesetzt werden. In den Dokumenten RU 2117130 CI, RU 2337229, RU 2579823 CI, US 1569280 A sind Konstruktionen mit Gleitlagerung
dargestellt .
Im Dokument US 2002093239 Al, wird eine Vorrichtung zum
Schneiden von Festgestein beschrieben, wobei
Hinter schneiddisken drehbar auf einer Welle montiert sind.
Dabei kreuzen sich die Drehachse der Welle und des Meißels in einem Winkel und verursachen zusätzlich zur vertikalen eine horizontale Schwingung. Diese Meißelbewegung erzeugt die
Schlagkraft auf das Gestein. Die auf den Meißel wirkenden
Kräfte werden auf die Welle mit vorzugsweise Wälz- oder
Gleitlagern übertragen. Ein Teil der auf den Meißel wirkenden Schlagkräfte wird durch inerte Massen aufgenommen, die am
Werkzeug befestigt sind. Dabei ist die inerte Masse deutlich höher als die Masse der Hinter schneiddisken . Die Schwingungen des Meißels verlaufen vorzugsweise mit kleinerer Amplitude und hoher Frequenz (die Wellendrehzahl kann bis zu 3000 UpM
erreichen) . Diese Vorrichtung wird in den Konstruktionen von Maschinen eingesetzt, siehe in den Schriften US 2005200192 (Al) , US 2016265354 Al und US 2791411 A.
Im Dokument US 5190353 A ist ein Schlagmechanismus zum
Schneiden von Festgestein dargestellt. Dieser Mechanismus besteht aus einem Rollenmeißel, der drehbar auf einer
Exzenterwelle montiert ist. Die Exzenterwelle wird mithilfe eines Motors in Drehung versetzt. Die Wellen- und Meißelachsen sind zueinander parallel angeordnet. Bei der Kräfteübertragung vom Meißel auf die Welle sowie von der Welle auf den Rumpf der Vorrichtung werden die Lager beansprucht. Im Dokument US
2005140200 Al wird eine analoge Vorrichtung beschrieben, welche mit Hinter schneiddisken ausgestattet ist. Im Dokument US
2002117887 Al ist eine Maschinenkonstruktion mit
Hinter schneiddisken dargestellt. Diese Hinter schneiddisken sind drehbar auf den Exzenterwellen befestigt. Im Dokument US
2653806 A ist eine Maschinenkonstruktion für die Kohlengewinnung beschrieben, welche Rollenmeißel mit Zahnschneiden besitzt. Dabei werden ebenfalls drehbare
Rollenmeißel auf der Exzenterwelle befestigt.
Im Dokument US 3429390 A ist die Konstruktion eines Bohrmeißels zum Drehschlagbohren dargestellt. In dieser Konstruktion ist ein Rollenmeißel mit Hartmetallbesätzen auf einem Drehkörper befestigt. Der Meißel wird drehbar auf dem Zapfen des
Bohrmeißelrumpfes so befestigt, dass die Drehachsen des
Werkzeuges und der Bohrsäule im Winkel von 3 Grad bis 5 Grad oder in einem anderen Winkel gekreuzt sind. Dadurch berührt nur ein Teil der Hartmetallbesätze das Massiv. Die
Hartmetallbesätze werden unter Schlagkraftwirkung an das Massiv gepresst. Die Schlagkraft wird durch einen Schlagmechanismus erzeugt, wobei der Kolben auf den Fußteil des Bohrmeißels schlägt. Es werden einige Konstruktionsvarianten des
Rollenmeißels angeboten, bei denen der Schlagimpuls auf das Bohrwerkzeug mittels Radiallager übertragen wird. Als
Radiallager werden in der ersten Konstruktionsvariante
Kugellager eingesetzt. In den weiteren Konstruktionen wird empfohlen, kombinierte Radiallager zu verwenden. Als
Einaxiallager können sowohl Axialkugel-, Roll- und Gleitlager eingesetzt werden, als Radiallager sind Kugel- oder Nadellager zu verwenden. Das vorgeschlagene Gleitlager besteht aus
mehreren Ringen, mindestens zwei, mit Kanälen. Die Ringe können aus verschiedenen Metallen, z.B. aus Werkzeugstahl und Bronze, hergestellt werden, in deren Kanäle Schmiermittel eingetragen wird. Als Schmiermittel kann die Bohrspülung genutzt werden. Gemäß dem Prinzip der Schlagkraftübertragung vom Schlagkolben auf den Rumpf des Bohrwerkzeuges, das drehbar am Rumpf des Rollenmeißels montiert wird, kommt diese Vorrichtung der beantragten Erfindung sehr nahe. Dabei wird der Schlagimpuls durch den Rumpf des Rollenmeißels und das Axialgleit- oder - Wälzlager übertragen.
Ein genereller Nachteil der betrachteten Vorrichtungen für das Schneiden von Festgestein mittels Rollenmeißeln, Disken und Hinter schneiddisken, bei denen das Anpressen der Meißel an die Materialoberfläche mit statischen oder dynamischen Kräften (Schwingungs - oder Schlagkräfte) erfolgt, ist die Übertragung der Druckkräfte auf den Meißel über die Lagerung. Das
Leistungsvermögen der Lagerung begrenzt nicht nur die
übermittelbaren Druckkräfte, sondern auch die Eindringtiefe des Meißels in die Materialoberfläche. Das hat eine Verringerung der Abbaugeschwindigkeit und -leistung zur Folge. Bei
entsprechend hoher Materialfestigkeit, dem Ausfall von
Schneidelementen oder Fehlbedienungen, kann das
Belastungsmaximum der Lagerung erreicht oder überschritten werden. Dies kann zu erhöhtem Verschleiß, zur Deformation des Rollkörpers sowie zur Zerstörung der Lager führen. Die
Verwendung der Gleitlagerung ist mit einer Zwangsschmierung verbunden, welche in vielen Fällen die Konstruktion des
Werkzeuges deutlich erschwert.
Eine weitere, der vorliegenden Erfindung nahe kommende Lösung ist in der Schrift US 3429390 A beschrieben. Der Nachteil dieser Lösung ist die Übertragung des Schlagimpulses auf den Rumpf des Bohrwerkzeuges über das Axialgleitlager oder
-Wälzlager . Dadurch werden ein erhöhter Verschleiß dieser
Lager sowie eine Begrenzung der auf das Bohrwerkzeug
übertragenden Kräfte verursacht. Das Übertragungsprinzip des Schlagimpulses in US 3429390 A ist nicht für Diskenmeißel zu verwenden, da in der vorliegenden Konstruktion der
Druckkraftvektor des Schneidwerkzeuges von der Drehachse des Bohrwerkzeuges abweicht.
In der Schrift DE 24 30 519 Al wird eine Tunnelbohreinrichtung mit Schneidrollen beschrieben. Durch ein Ambosselement erfolgt hier eine Schlagübertragung direkt auf die Rollenmeißel. Durch eine leicht deformierbare, elastomere Buchse um die Achse des Rollenmeißels wird eine Beschädigung oder übermäßig starke Abnutzung der Lager vermieden. Neben der deformierbaren, elastischen Buchse wird auch auf die Verwendung von
alternativen Einrichtungen zur Isolierung des Gehäuses gegen die Wirkungen der Aufschläge durch das Ambosselement, welche auf die Schneidwerkzeuge wirken, verwiesen. Insbesondere können die Achsenden, wo sie aus der Schneideinrichtung herausragen, in Schlitzen im Gehäuse angeordnet sein, um eine freie axiale Bewegung in der Richtung zu ermöglichen, in welcher die Aufschläge erfolgen, wobei die erforderliche
Ausrichtung der Schneideinrichtung im Gehäuse beibehalten wird. An den Enden des Schlitzes können elastomere Polster vorgesehen werden. Alternativ könnten auch Federn oder andere dämpfende Elemente angeordnet sein.
Aus dem Dokument AT 317 120 B ist ein Bohrgerät zum Abtragen von Gestein, insbesondere zum Bohren von Schächten und Stollen mit wenigstens einer Bohrrolle, die wenigstens einseitig in einer Halterung drehbar gelagert ist, wobei im Inneren der Bohrrolle eine Unwucht angeordnet ist, bekannt. Es ist
vorgesehen, dass die Bohrrolle mit der Unwucht in aus
elastischem Material bestehenden Lagern in ihrer Halterung federnd gelagert ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Beanspruchung der Lagerung von Diskenmeißel und Rollenmeißel bei Schlag- und
Schwingungsbelastung, z. B. mittels Druckluft- und
Hydraulikhammer, an Steinbrech- und ähnlichen Maschinen zu minimieren und somit die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Lagerung zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtungen mit den Merkmalen des Hauptanspruchs bzw. des Nebenanspruchs gelöst, indem die Übertragung der Schlagkraft vom Schlagkolben auf den
Diskenmeißel direkt, das heißt nicht über das Lager des
Meißels, realisiert wird.
Bei den bis heute verwendeten Erfindungen des Standes der
Technik ist es vorgesehen, dass die Lagerung des Diskenmeißels dessen Raumlage, sein Abrollen entlang des Abbaustoßes in einer bestimmten Schneidbahn und die Übertragung der Druckkräfte für das Anpressen des Meißels an das Gestein bestimmt.
Bei den erfindungsgemäßen Vorrichtungen besteht die Innovation darin, dass die Übertragungsfunktion der Andruckkraft auf den Diskenmeißel von der Funktion der Raumlage und der
Abrollfunktion getrennt wird. Dementsprechend wird der Andruck des Diskenmeißels an die Materialoberfläche des abzubauenden Materials durch eine Schlagkraft realisiert, welche vom
Schlagkolben auf den Rumpf des Diskenmeißels mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung übertragen wird. Damit entsteht während des kurzzeitigen Kontaktes zwischen den Oberflächen des Zwischenschlagelementes und des Diskenmeißels sowie des
Zwischenschlagelementes und dem Schlagkolben keine
Gleitreibung. Die Raumorientierung des Diskenmeißels sowie dessen Abrollen entlang des Abbaustoßes werden mittels einer Lagerung realisiert, die nicht bzw. nur teilweise die Funktion der Druckkraftübertragung auf den Diskenmeißel übernimmt.
Im Unterschied zu den bereits vorhandenen technischen Lösungen des Standes der Technik wird in den erfindungsgemäßen Lösungen die Andruckkraft vom Schlagkolben auf den Diskenmeißel mittels eines Zwischenschlagelementes statt über die Lagerung des
Diskenmeißels übertragen. Damit hängt die auf den Diskenmeißel wirkende maximale Andruckkraft nicht mehr vom Lastverhalten der Lagerung ab. Die Lagerung gewährleistet nur die Raumlage des Diskenmeißels und dessen Abrollen entlang des Abbaustoßes in einer bestimmten Schnittbahn. Dadurch lassen sich die
Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Lagerung eines
Diskenmeißels und die auf diesen Meißel übertragenen
Andruckkräfte sowie im Endeffekt die Löseleistung/
Abbaugeschwindigkeit erhöhen.
Im Unterschied zu der in der Schrift US 3429390 A
beschriebenen Lösung, wird in den erfindungsgemäßen Lösungen die Schlagkraft auf den Rumpf des Diskenmeißels übertragen, dessen Drehachse senkrecht zum Vektor der Schlagkraftwirkung orientiert ist. Diese Lösung kann sowohl für Bohr- als auch für Schneidwerkzeuge, wie z.B. Vollschnittmaschinen, genutzt werden. Dabei rollt das Werkzeug entlang einer linearen oder kreisförmigen/nichtlinearen Schnittbahn ab. In den vorgeschlagenen Lösungen wird das Prinzip der Schlagkraftübertragung vom Schlagkolben einer
Schlagvorrichtung, z.B. Druckluft- oder Hydraulikhammer, auf den Rumpf des Diskenmeißels mittels eines Zwischenelements übertragen. Dabei gewährleistet die Lagerung des Diskenmeißels die entsprechende Raumlage dieses Meißels und dessen Abrollen entlang der Materialoberfläche in einer bestimmten
Schneidbahn. Für die Verringerung der Reibungskräfte, die während des Kontaktes zwischen den schlagübertragenden
Elementen entstehen, wird erfindungsgemäß ein Zwischenelement mit Leitvorrichtungen eingesetzt. Die Konstruktion des
Zwischenelementes ermöglicht ein kurzzeitiges Abrollen dieses Elementes auf den Schneiddisken im Moment der
Schlagimpulsüber tragung .
Gegenüber der Lösung nach DE 24 30 519, bei der der
Rollenmeißel während des Schlages in das Gestein durch die elastische Verformung eines Dämpfungselements, welches
zwischen Rollenmeißel und dessen Achse installiert ist, ca. 6 mm bis 25 mm eindringen kann und es somit durch diese
Verformung zu einer instabilen Lage im Raum kommen kann, wird bei der vorliegenden Erfindung durch die Nutzung einer Gabel und den dort verwendeten Dämpfungselementen die elastische Deformation während des Schlages übernommen und damit die Lager geschützt. Die Gabel ermöglicht die Kontrolle der räumlichen Lage des Rollenmeißels/Diskenmeißels unabhängig von anderen Elementen. In der Lösung nach DE 24 30 519 bleibt das Zwischenschlagelement immer in Kontakt mit dem Rollenmeißel . Dies verursacht eine Reibung und Verschleiß. Demgegenüber kann bei der vorliegenden Erfindung der Spalt zwischen dem
Rollenmeißel/Diskenmeißel und dem Zwischenschlagelement eingestellt werden. Das Zwischenschlagelement kann sich wegen der elastischen Verformung der Dämpfungselemente, der
kugelförmigen oder balligen oder konvexen oder
kugelsegmentförmigen Oberfläche des Schlagkolbens, der
Position der oberen Achse des Zwischenschlagelementes usw. kurzzeitig etwas mitdrehen und somit eine Blockierung des Rollenmeißels/Diskenmeißels vermeiden. Der Schneidprozess wird nur gering von den Dimensionen und elastischen Eigenschaften der Dämpfungselemente beeinflusst.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen dargestellt und im Folgenden näher
beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 die Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Schlagvorrichtung, Zwischenschlagelement, Diskenmeißel und diversen Verbindungselementen zwischen Diskenmeißel und
Zwischenschlagelement ,
Fig. 2 das Detail einer Schnittdarstellung durch die
Schlagvorrichtung mit Schlagkolben, Zwischenschlagelement und Drehachse mit Diskenmeißel,
Fig. 3 die Schnittdarstellung der Lagerung der Drehachse des Diskenmeißels ,
Fig. 4 die Schnittdarstellung der Befestigung der Koppelstange am Zwischenschlagelement,
Fig. 5 das Federkupplungsstück teilweise in
Schnittdarstellung,
Fig. 6 die Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Variante zu Fig. 1 mit einer anderen
Diskenmeißelachsenbefestigung,
Fig. 7 eine Schnittdarstellung durch die Vorrichtung nach Fig.
6 mit Schlagkolben, Zwischenschlagelement und
Diskenmeißelachsenbefestigung mittels gefederten Stangen,
Fig. 8 eine Schnittdarstellung durch die Vorrichtung nach Fig.
7 parallel zur Diskenmeißelachse, jedoch nur die Darstellung der linken Seite mit der Führung des Zwischenschlagelements in Nuten und
Fig. 9 das Detail der Dämpfungsbuchsen am
Zwischenschlagelement zu einer Auflage an den Stangen und damit im Endeffekt zum Diskenmeißel.
In der vorliegenden Erfindung wird das Prinzip der
Schlagkraftübertragung vom Schlagkolben 13 einer
Schlagvorrichtung 1, z.B. Druckluft- oder Hydraulikhammer, auf den Rumpf des Diskenmeißels 2 mittels eines
Zwischenschlagelementes 3 übertragen. Dabei gewährleistet die Lagerung des Diskenmeißels 2 die entsprechende Raumlage dieses Meißels und dessen Abrollen entlang der Materialoberfläche in einer bestimmten Schneidbahn. Für die Verringerung der
Reibungskräfte, die während des Kontaktes zwischen den
schlagübertragenden Elementen entstehen, wird erfindungsgemäß ein Zwischenschlagelement 3 mit Leitvorrichtungen 29
eingesetzt. Die Konstruktion des Zwischenschlagelementes 3 ermöglicht ein kurzzeitiges Abrollen dieses
Zwischenschlagelementes 3 auf dem Diskenmeißel 2 im Moment der Schlagimpulsüber tragung .
Es werden Ausführungsvarianten der zwei Vorrichtungen
vorgeschlagen, die das oben genannte Prinzip der
Schlagkraftübertragung realisieren .
Die Seitenansicht der Ausführung der ersten Vorrichtung ist in Figur 1 dargestellt. Diese Vorrichtung besteht aus folgenden Elementen: Schlagvorrichtung 1, Schlagkolben 13, Diskenmeißel 2, Zwischenschlagelement 3, Rahmen 4, Kupplungsstücke 5,
Koppelstangen 6, Gabel 7, Druckfeder 8 und Federkupplungsstücke 9.
Die gesamte Vorrichtung wird in Pfeilrichtung bewegt, so dass der Diskenmeißel 2 auf der Materialoberfläche abrollt.
Der Diskenmeißel 2 wird mit der Gabel 7 drehbar verbunden.
Dazu ist die Drehachse 10 an der Gabel 7 befestigt, so dass der Diskenmeißel 2 über die Lager 11 auf der Drehachse 10 rotieren kann, siehe Figur 1, 2 und 3. Die Gabel 7 ist schwenkbar mit dem Rahmen 4 verbunden. Die Druckfeder 8 verbindet die Gabel 7 mit dem Rahmen 4 und dient im Ruhezustand - also vor und zwischen den Schlägen - zum Anpressen des Diskenmeißels 2 an die Materialoberfläche. Der Rahmen 4 ist starr an der
Schlagvorrichtung 1 befestigt. Die Lager 11, die Drehachse 10, die Gabel 7 , der Rahmen 4 und die Druckfeder 8 dienen zur
Raumlageorientierung des Diskenmeißels 2 und der Justierung dieses Diskenmeißels 2 in einer bestimmten Schnittbahn während dessen Abrollens entlang der Materialoberfläche. Die Kupplungsstücke 5 und die Koppelstangen 6 sind schwenkbar am Rahmen 4 befestigt und bilden zusammen mit dem
Zwischenschlagelement 3 ein Gelenkviereck. Dieses Gelenkviereck gewährleistet eine bestimmte Lage des Zwischenschlagelements 3 in Bezug auf den Rahmen 4 sowie seine Bewegung in
voreingestellter Richtung. Die Länge der Koppelstangen 6 kann mit bekannten Verfahren mittels Gewindeanschlüssen reguliert werden. Dadurch lässt sich die Neigung des
Zwischenschlagelements 3 bezüglich des Rahmens 4 und in Bezug der Achse bzw. zur Wirkrichtung des Schlagkolbens 13
einstellen. Die Koppelstangen 6 sind über Zapfen 31 mit dem Zwischenschlagelement 3 und mittels eines ersten
Dämpfungselements 12 verbunden, siehe Figur 4.
Durch diese Verbindung lässt sich die beim Schlag des starren Zwischenschlagelementes 3 auf den sich drehenden Diskenmeißel 2 entstehende kurzzeitige Auslenkung des Zwischenschlagelements 3 aus der Schlagachse in Drehrichtung übernehmen. Die
Koppelstangen 6 dienen somit auch als Leitvorrichtung 29 für das Zwischenschlagelement 3. Der Kopf des Schlagkolbens 13 der Schlagvorrichtung 1, der im Schlagmoment das
Zwischenschlagelement 3 kontaktiert, ist kugelförmig oder ballig oder konvex oder kugelsegmentförmig ausgebildet. Die Oberfläche des Zwischenschlagelements 3, welche im Schlagmoment mit dem Diskenmeißel 2 kontaktiert, ist konkav ausgebildet und hat einen größeren Rundungsradius als die Oberfläche des
Diskenmeißelrumpfes 26. Die Gelenkachse 30, die das
Kupplungsstück 5 und das Zwischenschlagelement 3 verbindet, ist möglichst nahe der Oberfläche des Zwischenschlagelements 3, die im Schlagmoment mit dem Schlagkolben 13 kontaktiert ist, angeordnet. Mittels dieser Konstruktion lässt sich die durch das Zwischenschlagelement 3 beim Schlag durch die Drehbewegung des Diskenmeißels 2 entstehende Auslenkung aus der Drehbewegung des Diskenmeißels 2 übernehmen, wodurch ein kurzzeitiges
Abrollen der Oberfläche des Zwischenschlagelements 3 auf der Oberfläche des Diskenmeißelrumpfes 26 und insbesondere der stinr seifigen Oberfläche des Schlagkolbens 13 gewährleistet bzw. ermöglicht wird. Für die Vermeidung der Deformation oder Beanspruchungen der Lager 11 während der
Schlagimpulsübertragung zum Diskenmeißel 2 werden zweite
Dämpfungselemente 14, siehe Figur 3, eingesetzt, welche
zwischen den Lagern 11 und dem Diskenmeißelrumpf 26 eingebaut sind. Die Federkupplungsstücke 9 verbinden die Gabel 7 mit den Kupplungsstücken 5 und haben die folgenden Funktionen: Aufnahme der Reaktionskräfte beim Rückschlag des Zwischenschlagelements 3 vom Diskenmeißel 2 sowie die Regelungsmöglichkeit des Spaltes 32 zwischen dem Diskenmeißel 2 und dem Zwischenschlagelement 3. Die Reaktionskräfte beim Rückschlag werden mittels einer Feder 15 im Federkupplungsstück 9 übernommen, siehe Figur 5. Der Spalt 32 zwischen dem Diskenmeißel 2 und dem
Zwischenschlagelement 3 kann mithilfe der Gewindebuchse 16 eingestellt werden, deren Ein- und Ausschrauben die Länge der Federkupplungsstücke 9 verändern kann. Im Schlagmoment werden die Federungselemente 17 auf bzw. um die Größe des
voreingestellten Spaltes 32 komprimiert und damit der Kontakt zwischen den zusammenstoßenden Elementen realisiert.
Die Federkupplungsstücke 9 sind an den Kupplungsstücken 5 und an der Gabel 7 gelagert. Ein Ende der jeweiligen
Federkupplungsstücke 9 ist am jeweiligen Kupplungsstück 5 und das andere Ende an der jeweiligen Gabel 7 gelagert. Bevorzugt sind die Federkupplungsstücke 9 mittig an den Kupplungsstücken 5 und mittig an der Gabel 7 gelagert.
Das Schneiden des Materials wird folgendermaßen realisiert: Die Gesteinsbearbeitungsmaschine positioniert den befestigten
Schneidmechanismus bezüglich der Materialoberfläche so, dass der Diskenmeißel 2 an die Oberfläche angepresst werden kann. Dazu sollen die Kupplungsstücke 5, die Koppelstangen 6 und die Gabel 7 in einem Winkel von ca. 90 Grad bezüglich der Achse des Schlagkolbens 13 eingestellt sein. Die Achse oder Wirkachse ist als die Richtung der Schlagbewegung bzw. als Symmetrielinie des Schlagkolbens 13 zu betrachten. Die
Gesteinsbearbeitungsmaschine bewegt den Mechanismus entlang der vorgegebenen Schnittlinie und realisiert das Abrollen des
Diskenmeißels 2 auf der Materialoberfläche. Der mittels der Gewindebuchsen 16 an den Federkupplungsstücken 9 regulierbare Spalt 32 zwischen dem Diskenmeißel 2 und dem
Zwischenschlagelement 3 dient zur Vermeidung des Kontaktes zwischen dem Diskenmeißel 2 und dem Zwischenschlagelement 3 während des Abrollens des Diskenmeißels 2 entlang/auf der
Materialoberfläche. Dieser Spalt 32 könnte jedoch auch auf Null oder annähernd Null oder äußerst gering eingestellt werden. In diesem Fall kann dies wegen des direkten Kontaktes zur
Effizienzsteigerung der Schlagimpulsübertragung vom
Zwischenschlagelement 3 zum Diskenmeißel 2 führen. Andererseits führt dies aber auch zu Reibung zwischen den genannten
Elementen. Die Zweckmäßigkeit der Spalteinstellung ist vom Betriebsregime der Vorrichtung abhängig. Während des Abrollens des Diskenmeißels 2 entlang der Materialoberfläche schlägt der Schlagkolben 13 auf das Zwischenschlagelement 3. Wenn ein Spalt 32 zwischen dem Diskenmeißel 2 und dem Zwischenschlagelement 3 eingestellt wird, erfolgt während der Bewegung des
Zwischenschlagelementes 3 zunächst ein Zusammenschieben bzw. Verschieben der Kupplungsstücke 5 in Richtung der Gabel 7 bis das Zwischenschlagelement 3 am Diskenmeißelrumpf anliegt. Dabei werden die Federkupplungsstücke 9 aufgrund der
Federungselemente 17 zusammengedrückt bzw. defomiert bis der Spalt 32 zwischen dem Diskenmeißel 2 und dem
Zwischenschlagelement 3 aufgehoben ist. Bei der Kontaktbildung erfolgt eine Schlagkraftübertragung vom Zwischenschlagelement 3 auf den Diskenmeißel 2. Dadurch erfolgt das Eindringen des Diskenmeißels 2 in die Materialoberfläche. Eine Auslenkung des Zwischenschlagelementes 3 im Schlagmoment aufgrund der Drehung des Diskenmeißel 2 kann mithilfe der ersten Dämpfungselemente 12 ausgeglichen bzw. kompensiert werden. Während der
Verschiebung und der elastischen Deformation der
zusammenschlagenden Elemente wird kurzzeitig (während der
Schlagdauer von einigen wenigen bis zu hunderten Mikrosekunden) ein gegenseitiges Abrollen der kontaktierten Oberflächen ohne die Blockierung des Diskenmeißels 2 aufgrund der Kompensation der Auslenkung mittels des ersten Dämpfungselemente 12
ermöglicht. Während der Schlagimpulsübertragung verhindern die zweiten Dämpfungselemente 14 eine Deformation der Lager 11 bei der Impulsübertragung auf den Diskenmeißelrumpf 26. Dadurch lassen sich die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer der Lager 11 erhöhen. Der in die Materialoberfläche eindringende
Diskenmeißel 2 zerstört das Material und bildet einen
Bruchspan. Bei der Abhebebewegung des Zwischenschlagelementes 3 vom Diskenmeißel 2 wie zwischen oder nach der Einwirkung der Schlagvorrichtung 1 wird der Abstand zwischen den
Kupplungsstücken 5 und der Gabel 7 ebenfalls wieder vergrößert. Dementsprechend wird eine Übertragung der Zugkräfte auf die Federkupplungsstücke 9 realisiert. Diese Kräfte werden von der Feder 15 übernommen. Während des weiteren bzw. kontinuierlichen Vorschubes der Vorrichtung zur Schlagbelastungsübertragung in eine neue Schlagposition werden alle Elemente der Vorrichtung zur Schlagbelastungsübertragung aufgrund des Kontaktes zwischen Diskenmeißel 2 und Materialoberfläche in die Ausgangslage zurückgefahren. Dabei wird die Rückbewegung des Schlagkolbens 13 in die Ausgangslage mit dem Schlagmechanismus realisiert. Danach kann der Zyklus wiederholt werden.
Die Seitenansicht der Ausführung der zweiten Vorrichtung ist in Figur 6 dargestellt. Der Unterschied zwischen dieser Ausführung der zweiten Vorrichtung und der vorher beschriebenen besteht in Folgendem: die Drehachse 10 des Diskenmeißels 2 ist hier an Stangen 18 befestigt, die im Zusammenhang mit Hülsen 19 die verlangte Raumlage des Diskenmeißels 2 und dessen Abrollen entlang der Materialoberfläche in einer bestimmten Schnittlinie vorgeben, siehe Figur 7. Die Stangen 18 sind in den Hülsen 19 mittels Gleitlagerung geführt. An der Oberseite der Stangen 18 ist jeweils ein Auflageelement 27 für die Feder 20 angeordnet.
Der Hohlzylinder 28 ist um den Schlagkolben 13 angeordnet und weiterhin mit den Hülsen 19 verbunden. Zudem besitzt der
Hohlzylinder 28 am Außenumfang eine ringförmige Vergrößerung als Kraftaufnahmefläche für die Feder 24.
Die Federn 20 in den Hülsen 19 dienen zum Anpressen des
Diskenmeißels 2 an die Materialoberfläche. Das
Zwischenschlagelement 3 wird über Leitvorrichtungen 29 in Nuten 21, die in die Hülse 19 eingebracht sind, geführt, siehe Figur 8. Mittels der Nuten 21 und der Leitvorrichtungen 29 wird eine bestimmte Raumlage des Zwischenschlagelementes 3 und dessen mögliche Auslenkung aufgrund der Rotation des Diskenmeißels 2 durch die in den Nuten 21 angeordneten zweiten Dämpfungsbuchsen 25 ermöglicht. Damit ist in dieser Ausführung der Erfindung die Leitvorrichtung 29 für das Zwischenschlagelement 3 realisiert?. Der Spalt 32 zwischen dem Diskenmeißel 2 und dem
Zwischenschlagelement 3 kann durch Verwendung von ersten
Dämpfungsbuchsen 22, siehe Figur 7 und 9,
eingestellt/vorgegeben werden. Diese ersten Dämpfungsbuchsen 22 stützen sich auf Auflagen 23, die an den Stangen 18 befestigt sind und verformen sich bei der Schlagimpulsübertragung vom Zwischenschlagelement 3 auf den Diskenmeißel 2 elastisch. Durch die Feder 24 um den Schlagkolben 13 wird der Diskenmeißel 2 an die Materialoberfläche des abzubauenden Materials angepresst. Diese Feder 24 nimmt die bei der Abhebebewegung des
Zwischenschlagelements 3 vom Diskenmeißel 2 wirkenden Kräfte auf. Die Auslenkung des Zwischenschlagelements 3 bei der
Schlagimpulsübertragung aufgrund der Schlagimpulsübertragung und/oder der Rotation des Diskenmeißels 2 wird mittels
Deformation der ersten Dämpfungsbuchsen 22 am
Zwischenschlagelement 3 realisiert. Aber auch die zweiten
Dämpfungsbuchsen 22 auf den Leitvorrichtung 29 in den Nuten 21 können gegebenenfalls belastet bzw. zumindest teilweise
deformiert werden.
Das Schneiden des Materials wird mithilfe der beschriebenen Ausführung der zweiten Vorrichtung folgendermaßen realisiert: Die Gesteinsbearbeitungsmaschine positioniert den befestigten Schneidmechanismus bezüglich der Materialoberfläche so, dass damit der Diskenmeißel 2 in die Oberfläche eingedrückt werden kann. Dafür sind die Federn 20 in den Hülsen 19 in Spannlage. Für die Stangen 18 ist ein Hubweg in den Hülsen 19 für ein Anpressen des Diskenmeißels 2 an die Materialoberfläche
vorhanden. Die Gesteinsbearbeitungsmaschine bewegt den
Schneidmechanismus entlang der bestimmten Schnittspur und ermöglicht das Abrollen des Diskenmeißels 2 entlang bzw. auf der Materialoberfläche. Durch die Feder 24 werden die ersten Dämpfungsbuchsen 22 auf die Auflagen 23 gepresst. Eine
Deformation der Dämpfungsbuchsen 22 findet dabei nicht bzw. noch nicht statt oder in einem geringem oder vernachlässigbaren Umfang statt. Hierdurch wird ein Spalt 32 zwischen dem
Diskenmeißel 2 und dem Zwischenschlagelement 3 gebildet. Durch den Spalt 32 zwischen dem Diskenmeißel 2 und dem
Zwischenschlagelement 3 wird der Kontakt zwischen dem
Diskenmeißel 2 und dem Zwischenschlagelement 3 beim Abrollen des Diskenmeißels 2 entlang bzw. auf der Materialoberfläche aufgehoben. Die Zweckmäßigkeit der Spalteinstellung ist vom Betriebsregime der Vorrichtung abhängig. Während des Abrollens des Diskenmeißels 2 entlang der Materialoberfläche schlägt der Schlagkolben 13 auf das Zwischenschlagelement 3. Wenn ein Spalt 32 zwischen dem Diskenmeißel 2 und dem Zwischenschlagelement 3 eingestellt ist, findet während der Bewegung des
Zwischenschlagelements 3 zum Diskenmeißel 2 eine elastische Deformation der ersten Dämpfungsbuchse 22 statt. Dadurch ist eine Schlagimpulsübertragung zwischen dem Zwischenschlagelement 3 und dem Diskenmeißel 2 möglich. Dementsprechend bzw. dadurch wird der Schlagimpuls vom Zwischenschlagelement 3 zum
Diskenmeißel 2 übertragen, wodurch das Eindringen des
Diskenmeißels 2 in die Materialoberfläche ermöglicht wird. Die Auslenkung des Zwischenschlagelementes 3 im Schlagmoment in Bewegungsrichtung aufgrund des rollenden Diskenmeißels 2 kann mithilfe der zweiten Dämpfungsbuchse 25 ausgeglichen werden. Während der Auslenkung und der elastischen Deformation der zusammenschlagenden Elemente bzw. der dämpfenden Elemente wird kurzzeitig (während der Schlagdauer) eine kurzzeitige Mitnahme in Drehrichtung der kontaktierten Oberflächen ohne Blockierung des Diskenmeißels 2 ermöglicht. Der in die Materialoberfläche eindringende Diskenmeißel 2 zerstört das Material und bildet einen Bruchspan. Die Feder 24 wird während der Abhebebewegung des Zwischenschlagelementes 3 vom Diskenmeißel 2
zusammengepresst und nimmt dabei die entstehenden Massenkräfte auf. Während des weiteren Vorschubs der Vorrichtung zur
Schlagbelastungsübertragung werden alle Elemente der
Schlagvorrichtung aufgrund des Kontaktes zwischen dem Diskenmeißel 2 und der Materialoberfläche in die Ausgangslage zurückgefahren. Dabei wird die Rückbewegung des Schlagkolbens 13 in die Ausgangslage mittels Schlagvorrichtung realisiert. Danach kann der Zyklus wiederholt werden.
Zusammenstellung der Bezugszeichen
1 - Schlagvorrichtung
2 - Diskenmeißel
3 - Zwischenschlagelement
4 - Rahmen
5 - Kupplungsstück
6 - Koppelstange
7 - Gabel
8 - Druckfeder
9 - Federkupplungsstück
10 - Drehachse des Diskenmeißels
11 - Lager
12 - erstes Dämpfungselement
13 - Schlagkolben
14 - zweites Dämpfungselement
15 - Feder
16 - Gewindebuchse
17 - Federungselement
18 - Stange
19 - Hülse
20 - Feder
21 - Nut
22 - erste Dämpfungsbuchse
23 - Auflage
24 - Feder
25 - zweite Dämpfungsbuchse
26 - Diskenmeißelrumpf
27 - Auflageelement
28 - Hohlzylinder
29 - Leitvorrichtung
30 - Gelenkachse
31 - Zapfen
32 - Spalt

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Schlagbelastungsübertragung von einem Schlagkolben (13) auf mindestens einen Diskenmeißel (2) von Gesteinsbearbeitungsmaschinen, wobei der Diskenmeißel (2) mittels einer Gabel (7) über Lager (11) an einer Drehachse (10) gelagert ist, wobei die Gabel (7) schwenkbar mit einem Rahmen (4), der starr an der Vorrichtung befestigt ist, verbunden ist und eine Druckfeder (8) zwischen der Gabel (7) und dem Rahmen (4) angeordnet ist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass ein Zwischenschlagelement (3), welches mit seinem unteren Ende u-förmig ausgebildet ist und damit den Diskenmeißel (2) auf beiden Seiten umfasst und den Diskenmeißelrumpf (26) berührt und mit seinem oberen Ende bis zu dem Schlagkolben (13) reicht, der Bestandteil einer Schlagvorrichtung (1) ist und rechts und links am Zwischenschlagelement (3) im oberen Bereich Kupplungsstücke (5) und im unteren oder mittleren Bereich Koppelstangen (6) an Zapfen (31) des
Zwischenschlagelements (3) gelagert sind und die
Kupplungsstücke (5) und die Koppelstangen (6) mit ihren anderen Enden am Rahmen (4) schwenkbar gelagert sind, wobei die Kupplungsstücke (5), die Koppelstangen (6) und die Gabel (7) zueinander parallel verlaufen und an den Kupplungsstücken (5) jeweils Federkupplungsstücke (9) gelagert sind, die mit ihren anderen Enden an der Gabel (7) gelagert sind, wobei die Federkupplungsstücke (9) jeweils eine Feder (15), ein
Federungselement (17) und eine Gewindebuchse (16) besitzen.
2. Vorrichtung zur Schlagbelastungsübertragung von einem Schlagkolben (13) auf mindestens einen Diskenmeißel (2) von Gesteinsbearbeitungsmaschinen,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass über einer Drehachse (10) mit dem Diskenmeißel (2) ein Zwischenschlagelement (3) angeordnet ist, welches mit seinem unteren Ende u-förmig ausgebildet ist und damit den
Diskenmeißel (2) auf beiden Seiten umfasst und den
Diskenmeißelrumpf (26) berührt und mit seinem oberen Ende bis zu einem Schlagkolben (13) reicht, der Bestandteil einer
Schlagvorrichtung (1) ist und die Drehachse (10) des
Diskenmeißels (2) rechts und links in Stangen (18) gelagert ist, die Stangen (18) in Hülsen (19) geführt sind, wobei innerhalb der Hülsen (19) zwischen Hülsenende und Stange (18) Federn (20) angeordnet sind, die Hülsen (19) auf der Seite des Zwischenschlagelementes (3) jeweils eine Nut (21) besitzen, in der jeweils eine zweite Dämpfungsbuchse (25) des
Zwischenschlagelements (3) geführt ist und in Höhe des
Außenumfangs des Diskenmeißelrumpfes (26) die Stangen (18) jeweils eine Auflage (23) umfassen, die mit ersten
Dämpfungsbuchsen (22) des Zwischenschlagelementes (3)
korrespondiert und zwischen dem Zwischenschlagelement (3) und einem Hohlzylinder (28) um den Schlagkolben (13) eine Feder (24) angeordnet ist.
3. Vorrichtung zur Schlagbelastungsübertragung auf
Diskenmeißel nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Koppelstangen (6) zweigeteilt sind und durch
spannschlossähnliche Gewindeanschlüsse längenverstellbar sind.
4. Vorrichtung zur Schlagbelastungsübertragung auf
Diskenmeißel nach Anspruch 1 und 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der Kopf des Schlagkolbens (13) der Schlagvorrichtung (1) in Richtung Zwischenschlagelement (3) ballig oder konvex oder kugelförmig ausgebildet ist.
5. Vorrichtung zur Schlagbelastungsübertragung auf
Diskenmeißel nach Anspruch 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Stangen (18) in den Hülsen (19) mittels Gleitlagerung geführt sind und am oberen Kopf der Stangen (18) ein
Auflageelement (27) für die Feder (20) angeordnet ist.
6. Vorrichtung zur Schlagbelastungsübertragung auf
Diskenmeißel nach Anspruch 2 und 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der Hohlzylinder (28) um den Schlagkolben (13) angeordnet und weiterhin mit den Hülsen (19) verbunden ist und dass der Hohlzylinder (28) am Außenumfang eine ringförmige Vergrößerung als Kraftaufnahmefläche für die Feder (24) besitzt.
7. Verfahren zur Schlagbelastungsübertragung auf Diskenmeißel unter Verwendung der Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 3 und
4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass durch die Einstellung der Länge der Koppelstangen (6) mittels der spannschlossähnlichen Gewindeanschlüsse die
Neigung des Zwischenschlagelements (3) bezüglich des Rahmens (4) in die Achse des Schlagkolbens (13) eingestellt wird und durch die elastische Verformung des ersten Dämpfungselements (12) sich die durch das Zwischenschlagelement (3) beim Schlag entstehende Auslenkung aus der Drehbewegung des Diskenmeißels (2) übernehmen lässt, wodurch ein kurzzeitige Mitnahme in
Drehrichtung der konkaven Oberfläche des
Zwischenschlagelements (3) auf den Kontaktoberflächen des Diskenmeißels (2) bzw. des Diskenmeißelrumpfes 26 und des Schlagkolbens (13) gewährleistet wird und für die Vermeidung der Deformation der Lager (11) während der
Schlagimpulsübertragung zum Diskenmeißel (2) die zweiten
Dämpfungselemente (14) an den Lagern (11) die Schlagkräfte aufnehmen, weiterhin eine Aufnahme der Reaktionskräfte beim
Rückschlag des Zwischenschlagelements (3) vom Diskenmeißel (2) durch die Feder (15) im Federkupplungsstück (9) erfolgt und weiterhin der Spalt (32) zwischen dem Diskenmeißel (2) und dem
Zwischenschlagelement (3) mithilfe der Gewindebuchse (16) im
Federkupplungsstück (9) eingestellt wird, wodurch ein
Zusammenschieben zwischen den Kupplungsstücken (5) und der Gabel (7) während der Bewegung des Zwischenschlagelementes (3) stattfindet und im Schlagmoment die Federungselemente (17) im Federkupplungsstück (9) um die Größe des eingestellten Spaltes (32) komprimiert werden und damit der Kontakt zwischen den zusammenstoßenden Elementen realisiert wird, das heißt, dass beim Kontakt eine
Schlagkraftübertragung vom Zwischenschlagelement (3) zum Diskenmeißel (2) stattfindet und das Eindringen des Diskenmeißels (2) in die Materialoberfläche realisiert wird.
8. Verfahren zur Schlagbelastungsübertragung nach Anspruch 7 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der Spalt (32) zwischen Diskenmeißel (2) und
Zwischenschlagelement (3) auf Null oder auf annähernd Null eingestellt wird.
9. Verfahren zur Schlagbelastungsübertragung auf Diskenmeißel unter Verwendung der Vorrichtung nach den Ansprüchen 2, 5 und
6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Drehachse (10) des Diskenmeißels (2) mittels der Stangen (18) befestigt wird und die Stangen (18) , die mit den Hülsen (19) die verlangte Raumlage des Diskenmeißels (2) und dessen Abrollen entlang der Materialoberfläche in einer bestimmten Schnittlinie ermöglichen, wobei die Federn (20) zum Anpressen des Diskenmeißels (2) an die Materialoberfläche dienen und das Zwischenschlagelement (3) in den Nuten (21) geführt wird und mittels der Nuten (21) eine bestimmte
Raumlage des Zwischenschlagelementes (3) und dessen mögliche Auslenkung realisiert wird und der Spalt (32) zwischen dem Diskenmeißel (2) und dem Zwischenschlagelement (3) durch
Verwendung von ersten Dämpfungsbuchsen (22) eingestellt oder vorgegeben wird und diese ersten Dämpfungsbuchsen (22) bei der Schlagimpulsübertragung vom Zwischenschlagelement (3) auf den Diskenmeißel (2) elastisch verformt werden und mit der Feder (24) die bei der Abhebebewegung des Zwischenschlagelements (3) vom Diskenmeißel (2) wirkenden Kräfte übernimmt und die
Auslenkung des Zwischenschlagelements (3) bei der
Schlagimpulsübertragung mittels Deformation der zweiten
Dämpfungsbuchse (25) realisiert wird.
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