DE1002775B - Verfahren und Maschine zum Auffahren unterirdischer Strecken - Google Patents

Verfahren und Maschine zum Auffahren unterirdischer Strecken

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DE1002775B
DE1002775B DEW8171A DEW0008171A DE1002775B DE 1002775 B DE1002775 B DE 1002775B DE W8171 A DEW8171 A DE W8171A DE W0008171 A DEW0008171 A DE W0008171A DE 1002775 B DE1002775 B DE 1002775B
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cutter
longitudinal axis
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Dipl-Ing Josef Wohlmeyer
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JOSEF WOHLMEYER DIPL ING
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JOSEF WOHLMEYER DIPL ING
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    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/10Making by using boring or cutting machines
    • E21D9/11Making by using boring or cutting machines with a rotary drilling-head cutting simultaneously the whole cross-section, i.e. full-face machines
    • E21D9/116Making by using boring or cutting machines with a rotary drilling-head cutting simultaneously the whole cross-section, i.e. full-face machines by means of non-concentric rotary heads
    • E21D9/118Making by using boring or cutting machines with a rotary drilling-head cutting simultaneously the whole cross-section, i.e. full-face machines by means of non-concentric rotary heads with independently driven central head
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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Description

  • Verfahren und Maschine zum Auffahren unterirdischer Strecken Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie auf eine Maschine zum Auffahren unterirdischer Strecken, z. B. von Tunneln, Schächten od. dgl., und verfolgt das Ziel, einen stetigen Vortrieb eines Stollens oder sonstigen Hohlraums in dem Gebirge zu verwirklichen, wobei der Kraftaufwand für den Vortrieb und die Zerkleinerung des Gebirges möglichst gering gehalten wird. Bei allen bekannten Bohrverfahren wird das Bohrwerkzeug in Rotation geführt, und auf das Be@:1r«-#erkzeug werden die Vorschubkräfte ausgeübt.
  • Es sind bereits zahlreiche Vorschläge für Maschinen gemacht worden, mit deren Hilfe ein Stollen, Tunnel oder sonstiger Hohlraum in seinem gesamten Querschnitt gleichmäßig vorgetrieben wird, wobei die Stirnwand des Stollens auf der gesamten Fläche angegriffen und stetig abgearbeitet wird. Diese bekannten Vorschläge lassen sich auf den gemeinsamen Gedanken zurückführen, daß rotierende Schneidwerkzeuge mit in die Vorschubrichtungweisenden Schneidorganen gegen die Stirnwand des Stollens gedrückt werden und während ihrer Drehbewegung das Gestein oder die Erde längs der Stollenstirnwand abkratzen oder abschneiden. Die Unterschiede zwischen den bekannten Vorschlägen beschränken sich im wesentlichen auf die unterschiedliche Art der von den Schneidorganen ausgeführten Drehbewegung. Insoweit lassen sich die Vorschläge in die beiden folgenden Gruppen unterteilen.
  • Die erste Gruppe umfaßt die Maschinen, bei welchen die sämtlichen Schneidorgane an einem mehrarmigen, den gesamten Querschnitt des Stollens bestreichenden drehbaren Träger oder an einer dem Stollenquerschnitt entsprechenden drehbaren Scheibe befestigt sind, so daß sich die Schneidorgane auf konzentrischen Kreisbahnen bewegen. Der Nachteil der zu dieser Gruppe gehörenden bekannten Maschinen ist darin zu sehen, daß in den äußeren Ringzonen zu wenig Messer arbeiten, weshalb die außenliegenden Messer oftmals gewechselt «-erden müssen, wodurch sich große Betriebsunterbrechungen ergeben. Eine derartige Verteilung der Schneidorgane, daß dieselben annähernd gleich stark belastet sind, läßt sich praktisch nicht verwirklichen.
  • Bei der zweiten Gruppe bekannter Bohrmaschinen sitzen die Schneidorgane an der Stirnfläche von Planetenscheiben, die ihrerseits in einem drehbaren Träger gelagert sind, so daß jedes einzelne Schneidorgan an der Drehbewegung des Trägers teilnehmen muß, gleichzeitig aber zusätzlich eine Drehbewegung um dice Achse der Scheibe auszuführen liat, von welcher es gehalten wird. Dabei besteht der wesentliche Mangel, daß der Kraftaufwand zum größten Teil in einer unnötigen Zerkleinerung des von der Stollenstirnwand abgekratzten Gesteins oder Erdreichs verlorengeht, so daß demgemäß der Verschleiß der Schneidorgane außerordentlich groß ist.
  • Der entscheidende Mangel der Maschinen beider Gruppen ist aber in der Notwendigkeit einer starken axialen Anpressung der Schneidorgane an die Stollenstirnwand zu sehen. Ohne eine solche Anpressung kommt keine Bohrleistung zustande. Andererseits erfordert eine solche Anpressung aber einen außerordentlich großen Kraftaufwand, welcher nur mit entsprechend schweren Maschinen und starken Antriebsmotoren bewältigt werden kann. Derartige Maschinen sind aber schwierig zu handhaben und daher für den Untertagebetrieb praktisch wenig geeignet. Bei leichterer Ausführung der Maschinen läßt sich der erforderliche Anpreßdruck gegen die Stollenstirnwand nur verwirklichen, wenn für eine entsprechende künstliche Abstützung der Maschine in dem Stollen gesorgt wird. Derartige Maßnahmen erfordern aber einen komplizierten Aufbau der Maschine, und der stetige Vortrieb ist jeweils auf diejenigen Arbeitsschritte beschränkt, welche der bewegliche Teil der Maschine relativ zu dem feststehenden und in dem Stollen verankerten Teil der Maschine zurücklegen kann.
  • Den bekannten Maschinen haftet außerdem der praktisch sehr bedeutungsvolle Nachteil an, daß es nicht möglich ist, einen Stollen mit Hilfe einer dieser Maschinen abzufahren, ohne daß vorher mit Hilfe anderer Bohrwerkzeuge und unter Anwendung anderer Bohrmethoden ein Stollenstück bereits ausgearbeitet worden ist. Ebenfalls lassen sich mit Hilfe der bekannten :Maschinen keine von einem Hauptstollen unter einem mehr oder weniger großen Winkel abgehenden Querstoffe, anfahren.
  • Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, das Auffahren unterirdischer Strecken zu vereinfachen und insbesondere auf Maßnahmen zur Erzeugung der erforderlichen großen Vorschubkräfte möglichst zu verzichten.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auffahren unterirdischer Strecken, z. B. von Tunneln, Stollen oder Schächten, mit einem in Richtung der Stollenachse beweglichen Maschinengestell und einem um die Längsachse des Maschinengestells drehbar gelagerten Werkzeugträger, in welchem ein oder mehrere Fräswerkzeuge gelagert sind, und besteht darin, daß zumindest einzelne der in üblicher Weise arbeitenden Fräswerkzeuge, z. B. um ihre Achse rotierender Frässcheiben mit radial angeordneten Fräsmessern, auf einer Schraubenlinie das aufzufahrende Gebirge hinterschneiden und auf diese Weise zum Vorschub erforderliche Kräfte hervorrufen.
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geht die Erfindung von der erwähnten zweiten Gruppe bekannter Maschinen aus, die Fräswerkzeuge aufweisen, denen aus der Drehbewegung um die eigene Achseeine planetenartige Umlaufbewegung um die Längsachse erteilt wird, und besteht danach im wesentlichen darin, daß die Messerköpfe mit radial nach außen weisenden und in tangentialer Richtung wirkenden Messern zu besetzen sind, die vorzugsweise eine Hartmetallbestückung besitzen und bei denen die Drehachsen der Messerköpfe in bezug auf die Längsachse des Maschinengestells schräg verlaufen. Die von den einzelnen Schneidorganen ausgeführte Bewegung stellt dabei eine aus drei Bewegungsv orgängen bestehende resultierende Bewegung dar. Jeder Messerkopf führt einerseits eine Drehbewegung um die Längsachse des Stollens aus; andererseits dreht sich jeder Messerkopf um seine eigene Achse, und schließlich erfährt jeder Messerkopf eine Vorschubbewegung in axialer Richtung. Die resultierende Bewegung jedes Schneidorgans verläuft demgemäß längs eines Schraubenganges.
  • Es besteht dabei ohne weiteres die Möglichkeit, die Schrägstellung der Messerkopfachsen bei gegebener Vorschub- und Planetenumlaufgeschwindigkeit so zu wählen, daß die Stirnebene des bzw. jedes Messerkopfes bei jedem Planetenumlauf einen Schraubengang beschreibt, dessen Achse mit der Längsachse des Maschinengestells zusammenfällt. Andererseits ist es jedoch, insbesondere bei weichem Gestein und ,v-eicilem Erdmaterial. ohne weiteres möglich, eine hohe Vorschubgeschwindigkeit zu verwirklichen, indem die Schrägstellung der Messerkopfachsen bei gegebener Vorschub- und Planetemimlaufgeschwindigk eit so gewählt wird, daß die Stirnebene des bzw. jedes Messerkopfes mit ihrem voreilenden Umfangspunkt eine Schraubenlinie um die Längsachse des Maschinengestells beschreibt, welche in der Vorschubrichtung von einer dazu parallelen Schraubenlinie verläuft, die von einem nacheilenden Umfangspunkt der Stirnebene des Messerkopfes beschrieben wird.
  • Bei Stollen oder Tunneln, mit verhältnismäßig kleinem Querschnitt wird man im allgemeinen mit einem Werkzeugträger auskommen, dessen Messerköpfe gleichen radialen Abstand von der Maschinenlängsachse besitzen. Für größere Stollenquerschnitte empfiehlt die Erfindung jedoch, daß zwei oder mehr Messerköpfe oder Messerkopfsysteme in versehiedenen Abständen von der Maschinenlängsachse vorgesehen sind. Zweckmäßig wird dabei die Anordnung so getroffen, daß die Messerköpfe entsprechend ihrem größer werdenden Abstand von der Maschinenachse zurückversetzt sind.
  • Bei der planetenradartigen Anordnung der Messerköpfe wird es sich praktisch nicht vermeiden lassen, daß ein mittlerer Bohrkern stehenbleibt, der von den Schneidwerkzeugen nicht erfaßt wird. Ein solcher mittlerer Bohrkern wird in der Regel von selbst abbrechen. Um dadurch bedingte mögliche Störungen grundsätzlich zu vermeiden, empfiehlt die Erfindung die Ausstattung der Maschinen mit einer zentralen Hohlwelle, welche geeignet ist, den stehenbleibenden Bohrkern aufzunehmen und abzubrechen. In Ergänzung oder an Stelle dieser Maßnahme kann man erfindungsgemäß die Maschine mit einer Kernbohreinrichtung ausstatten, welche zweckmäßig an eine selbständige Antriebs- und Vorschubeinrichtung angeschlossen ist.
  • Weitere Besonderheiten der Erfindung sollen an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.
  • Fig. 1 zeigt schematisch einen Hauptschnitt, Fig. 2 die Rückansicht und Fig. 3 die Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Stollenbohrmaschine mit zwei Messerköpfen.
  • Das Gestell besteht aus einer Art Schildscheibe 3 mit einer rohrförmigen Welle 4 und einem darauf gelagerten Drehschild 5. Der letztere trägt die Messerkopfgehäuse 80 und die Bremsmesser 12. Er wird über den Zahnkranz 17, das Ritzel 18 und das Schneckengetriebe 19 vom Motor 22 aus über ein stufenloses Getriebe 24 angetrieben. Die großen auftretenden Kräfte können dieAnordnung von mehreren - z. B. zwei - in Fig. 2 gezeigten Schneckengetrieben erfordern, deren gleichmäßige Belastung durch hydraulischen Druckausgleich nach den Fig. 18 und 19 bewirkt werden kann.
  • Der Antrieb der Messerköpfe 1 erfolgt über ein zentrales Getriebe 10 und ein Vorgelege 11 durch einen oder mehrere am Gestell gelagerte Motoren 9.
  • Das Gestell ruht auf etwa unter 45° geneigten Raupentragkästen 2 auf, in welchen je ein komplettes Raupenfahrwerk 6 mit seinem Antrieb geführt wird. Dieses Fahrwerk ist hier mit Hilfe der Exzenter 7 und der Hebel- und Regelgestänge 8 zum Gestell in der Höhe verstellbar. Diese Verstellung ermöglicht eine Lenkung der Maschine und das Bohren von schwach gekrümmten Stollen. Die Raupenglieder können mit Abflachungen 14 (Fig. 2) versehen sein, um ein Fahren auf ebenem Boden zu ermöglichen. In besonderen Fällen wird noch eine dritte verstellbare Raupe lotrecht nach oben wirkend angeordnet. Auch die Ausbildung einer einzigen lotrechten Tragraupe 15 mit zwei seitlichen Stützraupen 16 kann fallweise vorteilhaft sein. Eine derartige Ausführung zeigt Fig. B.
  • Der Antrieb des Fahrwerkes ist erfindungsgemäß während desBohrbetriebes mit demDrehschildantrieb gekoppelt und besitzt einen abschaltbaren Schnellgang für beide Fahrtrichtungen.
  • Für Stollen mit großem Durchmesser werden erfindungsgemäß außerhalb der inneren Messerköpfe 1 auf einem größeren Radius eine Anzahl weiterer Messerköpfe 90 angeordnet, wie Fig. 7 an einem Ausführungsbeispiel mit schräg gestellten Außenfräsern zeigt. Es kann, wie hier dargestellt, auch zweckmäßig sein, die Messerköpfe mit ihren Gehäusen 80 und den Motoren 9 zu geschlossenen Aggregaten zusammenzubauen und diese auf dem Drehschild anzuordnen. Die Fig. 4 und 5 zeigen schematisch die Lage der Messerköpfe zur Maschinenhauptachse x-x. Die Strecken A-B stellen die Abwicklungen der Messerkopfbahnen während einer Drehschildumdrehung dar. Es sind das abgewickelte Schraubenlinien mit dem Steigungswinkel a und der Ganghöhe s, welche mit der Messerbreite b multipliziert mit der Anzahl der Messerköpfe ungefähr gleich ist. In geeignetem Gebirgsmaterial kann erfindungsgemäß der Maschinenvorschub diesen Wert auch wesentlich überschreiten, wenn die hinterschnittene Gesteinsbreite c (Fig.5) absplittert oder abbröckelt. Hierdurch wird nicht nur Messermaterial erspart, sondern auch die Stückgröße des zerspanten Materials beeinflußbar.
  • Eine solche Bohrmethode kann erfindungsgemäß noch weiter verbessert werden, wie in Fig. 13 in Form einer Draufsicht auf das Messer 60 mit Hartmetallbestückung 61 und in Fig. 14 (Schnitt a.-b durch das Messer 60 in Fig. 13) gezeigt wird. Hier haben die Messerschneiden und -schneidflächen solche Richtungen erhalten, daß der Abbröckelungsvorgang weitgehend gefördert werden kann. Die i\lesseroberflächen können auch gekrümmt ausgeführt werden, um den Vorgang in größerem Umfange zu beherrschen oder regeln zu können. Schließlich ist es auch noch möglich, neben den Schneidmessern zusätzlich Druckeisen oder Räumeisen mit pflugscharartigen oder in sonstiger Art gekrümmten Formen anzuordnen, um die gewünschten Brechvorgänge zu unterstützen.
  • Die Neigung der Messerköpfe in der Umfangsrichtung zur Hauptachse x--x (Fig. 4 und 5) wird durch den Steigungswinkel a der achsennächsten Messerbahnen bestimmt. Sie wird um einen Winkel /3 größer als dieser gewählt, um ein Freischneiden zu erreichen.
  • Die Innenzone des Stollens wird hier durch besonders kleine Messerköpfe 33 (Fig. 7) oder durch einen zentralen Bohrkopf 30 (Fig. 1) herausgeschnitten, um die erforderliche Messerkopfneigung kleiner zu gestalten und gleichzeitig einen die Abnutzung stark fördernden schleifenden Anschnitt der Messer zu vermeiden. Auf diese Weise wird gleichzeitig die Gewinnung eines Bohrkernes 31 möglich. Die Kernbohreinrichtung mit dem Bohrkopf 30 und dem Schaftrohr 32 kann auch einen völlig unabhängigen Antrieb haben und durch eine entsprechende Vorschubeinrichtung das Sondieren der anzubohrenden Gesteinsmassen gestatten.
  • Wie Fig.3 im unteren Teil zeigt, entsteht bei der angewandten Arbeitsweise als Summe aller Messerschnittkräfte S und Rückdruckkräfte R eine resultierende Kraft E P. Diese Kraft sucht den Drehschild in seinem Drehsinn zu bewegen, erzeugt also ein Mitdrehmoment. Da dieses Mitdrehmoment sehr stark mit den Gesteins- und Schnittverhältnissen schwanken kann, sind erfindungsgemäß zu seinem Ausgleich verstellbare Bremsmesser 12 oder auch Bremsbacken vorgesehen, welche am Drehschilds oder auf den Messerkopfgehäusen 80 gelagert sind. Um ein Durchgehen der Maschine noch vor dem Wirksamwerden der Bremsmesser zu verhindern, wird der Antrieb des Drehschildes 5 selbsthemmend gemacht. In Fig. 2 wird er durch zwei Schneckengetriebe 19 bewerkstelligt, deren gleichmäßige Belastung nach Fig. 18 hydraulisch gesichert wird. Die Axialbelastung der längs beweglichen Schnecke 25 wird über den Kolben 26 auf das in den Druckräumen des Zylinders 28, 29 befindliche Öl übertragen, wobei die Räume aller gleichsinnig laufenden Schneckenaggregate miteinander in Verbindung stehen.
  • Um das Getriebe für die sehr großen Messerkopfantriebskräfte überhaupt in dem verfügbaren Raum unterbringen zu können, wird erfindungsgemäß die erste Übersetzung nach Fig. 15 bis 17 als Umlaufgetriebe ausgebildet. Zwischen dem Innenzahnkranz 81 am Messerkopfgehäuse 80 und dem Antriebsritzel 83 laufen drei bis vier Planetenräder 82 oder Zwischenräder und verteilen so die Antriebskraft auf entsprechend viel Zähne. Die Zwischenräder sind in dem entsprechend ausgebildeten Messerkopf 1 in der Umfangsrichtung federnd gelagert. Sie laufen auf Buchsen 84, welche sich nach Fig. 17 mit ihrer etwas balligen Ausnehmung auf nur in tangentialer Richtung nachgiebigen Blattfederpaketen 85 abstützen. Damit wird sowohl ein gleichmäßiges Tragen über die gesamte Zahnbreite als auch die ungefähr gleiche Belastung sämtlicher Planetenräder 82 bei geringen Anforderungen an die Herstellungsgenauigkeit selbsttätig erreicht.
  • Für die Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Bohrverfahrens ist eine rasch lösbare Schneidmesserbefestigung, z. B. nach den Fig. 11 und 12, von besonderem Vorteil. Dabei stellt die Fig. 12 einen Querschnitt durch Fig. 11 entlang der Ebene c-d dar. Das mit der Hartmetallauflage 61 versehene Schneidmesser 60 hat einen konvergierenden Schaft 160 mit trapezförmigem Querschnitt. Dieser Schaft paßt in eine entsprechende Ausfräsung des Messerkopfes 1. Durch einen schräg abgeflachten Zylinder 62 wird das Messer in Form einer Reibungssicherung gegen Herausfallen verankert. Dieser Zylinder wird durch die selbstsichernde Innensechskantschraube 63 angepreßt.
  • Um zu erreichen, daß die Messerschneiden auch nach dem Nachschleifen auf dem gleichen Messerkopfhalbmesser liegen, wird nach jedem Nachschliff eine entsprechend stärkere Platte 64 an der Messerschaftflanke z. B. mittels einer Schwalbenschwanzverbindung befestigt.
  • Wie die Fig. 6 und 7 erkennen lassen, kann die Materialabfuhr durch eine Anzahl Förderschnecken 41 erfolgen. Diese Schnecken sind auf einer entsprechend geformten Schaufel 40 mit Leitblechen angeordnet. Sie schieben das erbohrte Material auf ein dahinter liegendes Förderband 42.
  • Eine andere Art der Schuttabfuhr zeigen die Fig. 9 und 10. Ein Förderrad 91 schiebt mittels entsprechend ausgebildeter Schaufeln 92 das erbohrte Material ähnlich einer vielgängigen Förderschnecke nach rückwärts und an der feststehenden Schildscheibe 95 so lange in die Höhe, bis es durch die Ausnehmung 94 dieser Scheibe 95 auf das Förderband 42 rutschen kann. Das Förderrad 91 kann dabei am Drehteil selbst befestigt sein oder als selbständiges Rad mit größerer Drehzahl als dieser umlaufen. Die Zwischenschaufeln 96 bezwecken eine vollständigere Füllung der Förderzellen.
  • Für backendes oder feuchtes Material ist eine um die Achse 97 drehbare, federbelastete Kratzschwinge 88 vorgesehen, welche bei der Drehung des Förderrades 91 selbsttätig das an den Förderschaufeln haftende Material wenigstens teilweise auf das Förderband 42 zieht.
  • Um bei den stark schwankenden Belastungen, die vom Maschinenführer nicht bemerkt werden können, die ?Maschine nicht zu überlasten und außerdem den größtmöglichen Vortrieb bei gegebener Schnittgeschwindigkeit zu erreichen, wird gemäß der Erfindung eine vollautomatische Regeleinrichtung angegeben, die in Fig. 19 schematisch dargestellt ist.
  • Der Drehschildantrieb erfolgt über den Zahnkranz 17 und die Schneckengetriebe 19 von einem Getriebe 35 aus, von welchem hier auch das Fahrwerk 6 angetrieben wird. Zwischen diesem Getriebe 35 und dem Antriebsmotor 22 liegt ein stufenloses Getriebe 24, welches durch den Oldruckservomotor 36 in Abhängigkeit von der Belastung der Schnecken 25, also vom Mitdrehmoment, hydraulisch verstellt werden kann.
  • Die Halter der Bremsmesser 12 sind als Kolben ausgebildet, die in am Drehschild 5 befestigten Zylindern 136 dicht gleiten und durch Federn 37 vom Eingriff zurückgezogen werden. Der Verteiler 38 besitzt einen vom Regelautomaten beaufschlagten Hauptkolben 39 und für jedes Bremsmesser einen gesonderten Öldruckkolben 45. Durch diese erfindungsgemäße Anordnung wird die gleichmäßige Anstellung aller Bremsmesser erzwungen, also das Vorprellen einzelner Messer in etwa im Gebirge vorhandene Hohlräume verhindert.
  • Der Automat 46 besteht im wesentlichen aus dem Steuerkolben 47 mit dem Relaismagnetschalter 48 und dem Bremskolben 49. Das Regeldrucköl wird in dem mit einem Luftpolster versehenen Druckbehälter 50 aufgespeichert, welcher von der Pumpe 51 über den Druckregelschalter 52 selbsttätig aufgeladen wird. Der Behälter 53 enthält das rückfließende drucklose Öl. Der Relaisschalter48 wird von den an den Messerkopfantrieben eingebauten elektrischen Drehmomentenschaltern elektrisch oder auch hydraulisch oder mechanisch betätigt.
  • Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgendermaßen: Das Regelgetriebe 24 wird bei Betriebsbeginn auf kleinste Vortriebsgeschwindigkeit eingestellt, wodurch das anzubohrende Material, z. B. Gebirge, langsam angefahren wird. Sobald die Schneidmesser gefaßt haben, wird der Hahn 54 geöffnet, und das Drucköl strömt aus dem Behälter 50 über den Steuerkolben 47 in der Richtung der eingezeichneten Pfeile durch den Servomotor36 und verstellt die Getriebeübersetzung auf größere Vorschubgeschwindigkeit. Dadurch wachsen die Spantiefe, der Leistungsverbrauch und somit auch das- Mitdrehmoment. Dieses bewirkt eine Erhöhung des Schneckendruckes und demzufolge ein Ansteigen des Öldruckes in den Zylindern 29. Wird nun das zulässige Mitdrehmoment überschritten, so verursacht der Öldruck über die Leitung 55 das Anheben des Bremskolbens 49 gegen die verstellbare Feder 56. Die Folge davon ist, daß Drucköl in den Verteiler 38 strömt und damit die Bremsmesser 12 zur Wirkung bringt. Sinkt infolge der nun entstandenen Bremsung der Druck im Schneckenzylinder 29 wieder auf das zulässige Maß, so geht der Bremskolben durch den Druck der Feder 56 wieder zurück. Er läßt Drucköl in den Behälter 53 abströmen, wobei die Bremsmesser 12 durch ihren Rückdruck und den Einfluß der Federn 37 wieder zurückgezogen werden.
  • Steigt nun der Öldruck in den Zylindern 29 durch ein sehr großes Mitdrehmoment, das von dem Bremsmessern nicht mehr abgefangen werden kann, noch mehr an, so wird auch der Steuerkolben 47 gegen die einstellbare Feder 68 gehoben. Auf diese Weise wird der Ölfluß durch den Servomotor 36 und damit seine Drehrichtung umgekehrt. Dadurch werden die Spantiefen der Schneidmesser und damit das Mitdrehmoment kleiner. Das geschieht so lange, bis der Druck in den Zylindern 29 wieder unter den Druck der Feder 68 gefallen ist.
  • Steigt das Drehmoment an den Messerköpfen z. B. infolge örtlicher Hartgesteineinschlüsse, Messerbruch od. dgl. über das zulässige Maß, so schließt der Schalter 66 einen Hilfsstromkreis 67, der mittels des Relaismagnetschalters 48 den Steuerkolben 47 verschiebt. Hiermit wird, wie vorstehend beschrieben, eine Verringerung der Spantiefe so lange bewirkt, bis die Überlastung der Maschine behoben ist. Dieser Hilfsstromkreis 67 kann auch zusätzlich durch einen Maximalstromgeber des Hauptmotors 9 betätigt werden, so daß demzufolge auch ein Motorschutz erreicht werden kann.
  • Das dauernde Pendeln der beiden Kolben 47 und 49 kann durch stufenweises Einschalten der Federn 56 und 68 verhindert werden.
  • Unter Stollen werden hier nebst den üblichen Stollen auch Tunnel und allgemein Hohlräume im Gestein, Kohle, Salz, Mineralien aller Art oder in sonstigen Teilen der Erdrinde verstanden, die eine ihre Breite oder Höhe übersteigende Länge oder Tiefe aufweisen. Dazu gehören auch lotrechte oder schräge Schächte, Druckstollen od. dgl.

Claims (24)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Auffahren unterirdischer Strecken, z. B. von Tunneln, Stollen oder Schächten, mit einem in Richtung der Stollenachse beweglichen Maschinengestell und einem um die Längsachse des 'Maschinengestells drehbar gelagerten `Verl:zeugträger, in welchem ein oder mehrere Fräswerkzeuge gelagert sind. dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einzelne der in üblicher Weise arbeitenden Fräswerkzeugen, z. B. um ihre Achse rotierender Frässcheiben mit radial angeordneten Fräsmessern, auf einer Schraubenlinie das aufzufahrende Gebirge hinterschneiden und auf diese Weise zum Vorschub erforderliche Kräfte hervorrufen.
  2. 2. Maschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit Fräswerkzeugen, denen außer der Drehbewegung um die eigene Achse eine planetenartige Umlaufbewegung um die Längsachse erteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Messerköpfe (1) mit radial nach außen weisenden und in tangentialer Richtung wirkenden Messern (60) besetzt sind, die vorzugsweise eine Hartmetallbestückung (61) besitzen, und daß die Drehachsen der Messerköpfe in bezug auf die Längsachse (x-x) des Maschinengestells schräg verlaufen.
  3. 3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägstellung der Messerkopfachsen bei gegebener Vorschub- und Planetenumlaufgeschwindigkeit so gewählt ist, daß die Stirnebene des bzw. jedes Messerkopfes (1) bei jedem Planetenumlauf einen Schraubengang beschreibt, dessen Achse mit der Längsachse (x-:r) des Maschinengestells zusammenfällt.
  4. 4. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägstellung der -Messerkopfachsen bei gegebener Vorschub- und Planetenumlaufgeschwindigkeit so gewählt ist, daß die Stirnebene des bzw. jedes der Messerköpfe (1) mit ihrem voreilenden Umfangspunkt eine Schraubenlinie um die Längsachse (x-x)' beschreibt und daß diese Schraubenlinie in der Vorschubrichtung vor einer dazu parallelen Schraubenlinie verläuft. die von einem nacheilenden Umfangspunkt der Stirnebene des Messerkopfes beschrieben wird.
  5. 5. Maschine nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Messerköpfe (1, 33, 90) oder Messerkopfsysteme in verschiedenen Abständen von der Maschinenlängsachse (x-x) angeordnet sind, zweckmäßig in solcher Anordnung, daß die Messerköpfe entsprechend ihrem größer werdenden Abstand von der Maschinenachse zurückversetzt sind.
  6. 6. Maschine nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ihre Ausstattung mit einer Hohlwelle (4) zum Gewinnen und Wegfördern eines stehengebliebenen Bohrkerns (31). 7.
  7. Maschine nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ihre Ausstattung mit einer in der hohlen Maschinenwelle (4) angeordneten, einen Bohrkopf (30) und ein Schaftrohr (32) aufweisenden Kernbohreinrichtung, welche zweckmäßig an eine selbständige Antriebs- und Vorschubeinrichtung angeschlossen ist. B.
  8. Maschine nach den Ansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderlichenfalls gekrümmten Messerschneiden von der Stirnseite des zugehörigen Messerkopfes (1) nach rückwärts gegen die Drehachse des Messerkopfes geneigt sind.
  9. 9. Maschine nach den Ansprüchen 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrkopfmesser (60) einen sich in radialer Einwärtsrichtung zum Bohrkopf verjüngenden Schaft (160) mit trapezförmigem Querschnitt besitzen und zweckmäßig unter Einfügung auswechselbarer Flankenplatten (64) in entsprechenden Nuten des Messerkopfes (1) festgelegt sind (Fig. 11 und 12).
  10. 10. Maschine nach den Ansprüchen 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Messerkopf (1) am Umfang mit vorzugsweise pflugscharartigen Räumeisen ausgestattet ist, welche die Absplitterung des Erdmaterials unterstützen.
  11. 11. Maschine nach den Ansprüchen 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Messerköpfe (1) an ein zentrales Getriebe (10) angeschlossen sind, welchem ein oder mehrere im Maschinengestell gelagerte Antriebsmotoren (9) zugeordnet sind.
  12. 12. Maschine nach den Ansprüchen 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Messerköpfe mit Einzelantrieb versehen sind, wobei die Antriebsmotore nebst Getriebe zweckmäßig in dem Messerkopfgehäuse untergebracht sind.
  13. 13. Maschine nach den Ansprüchen 2 bis 12, dagekennzeichnet, daß das bzw. jedes Messerkopfgetriebe als Planetenradgetriebe ausgebildet ist, welches aus einem mittleren Antriebsritzel (83) und mehreren Planetenrädern (82) besteht, wobei die in dem Messerkopf gelagerten Planetenräder mit einem Innenzahnkranz (81) des Messerkopfgehäuses (80) im Eingriff stehen (Fig. 15 bis 17).
  14. 14. Maschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenräder (82) auf Buchsen (84) laufen, die sich auf im Messerkopf eingesetzten Blattfederpaketen (85) abstützen und mit zweckmäßig Balligen Abstützflächen ausgestattet sind.
  15. 15. Maschine nach den Ansprüchen 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der zweckmäßig als Drehschild (5) ausgebildete Träger der Messerköpfe (1) mit einem selbständigen Antrieb ausgestattet ist.
  16. 16. Maschine nach den Ansprüchen 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der die Messerköpfe (1) tragende Träger, z. B. der Drehschild (5), an seinem Antrieb über ein stufenloses Getriebe (24) und einen oder mehrere zweckmäßig selbsthemmende Schneckengetriebe (19) angeschlossen ist.
  17. 17. Maschine nach Anspruch 16 bei Verwendung von mehreren Schneckengetrieben, gekennzeichnet durch hydraulische oder mechanische Mittel, welche die Last gleichmäßig auf die Schneckengetriebe verteilen.
  18. 18. Maschine nach Anspruch 16 oder 17 mit hydraulischem Lastausgleich, dadurch gekennzeichnet, daß dem stufenlosen Getriebe (24) zwecks Änderung seiner Übersetzung ein Öldruckservomotor (36) zugeordnet ist, dessen Bewegung durch einen unter Federdruck stehenden Steuerkolben (47) geregelt wird, der seinerseits in Abhängigkeit von dem Öldruck in den Schneckenzylindern (29) der Schneckengetriebe (19) steht.
  19. 19. Maschine nach den Ansprüchen 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Drehschild (5) oder an dem Messerkopfgehäuse (80) gegen die Stollenwand oder gegen die Stollenbrust verschiebbare Bremsmesser (12) angebracht sind, welche für Handbetätigung eingerichtet sind oder unter dem Einfluß eines von dem auf den Drehschild (5) einwirkenden Drehmoment abhängigen Mechanismus stehen.
  20. 20. Maschine nach den Ansprüchen 2 bis 19, dagekennzeichnet, daß das Gestell auf einem Raupenfahrwerk (6) mit lotrechten oder geneigten Fahrraupen gelagert ist, deren Abstand von der Maschinenlängsachse mit Hilfe mechanischer, hydraulischer oder elektrischer Mittel einstellbar ist.
  21. 21. Maschine nach Anspruch 20, dadurch gegekennzeichnet, daß das Gestell auf nur einer lotrechten Tragraupe (15) ruht und an beiden Seiten Stützraupen (16) in Form von Gleitkufen oder Rollen trägt, welche zweckmäßig in einer waagerechten, durch die Maschinenlängsachse verlaufenden Ebene angeordnet sind.
  22. 22. Maschine nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Triebwerk einer bzw. jeder Fahrraupe an den Antriebsmotor des Messerkopfträgers ankuppelbar ist, zweckmäßig unter Verwendung eines in einer oder beiden Fahrtrichtungen wirksamen abschaltbaren Schnellganggetriebes.
  23. 23. Maschine nach den Ansprüchen 2 bis 22, gekennzeichnet durch ihre Ausstattung mit einem hydraulischen Regelautomat (46), der einen Bremskolben (49) und einen mit einem Magnetschalter (48) zusammenwirkenden Steuerkolben (47) aufweist, und daß der Stromkreis des Relais in den Messerkopfantrieben eingebaute elektrische Drehmomentschalter (66) enthält.
  24. 24. Maschine nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremskolben (49) unter dem Einfluß einer einstellbaren Feder (56) steht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 357 955; österreichische Patentschriften Nr. 119 638, 125 865; schweizerische Patentschrift Nr. 249 316; französische Patentschrift Nr. 530067; britische Patentschrift Nr. 159 318; USA.-Patentschriften Nr. 504 179, 2 118 490, 2320653.
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