DE2300605A1

DE2300605A1 - Vortriebsmaschine zum auffahren von strecken od. dgl

Info

Publication number: DE2300605A1
Application number: DE19732300605
Authority: DE
Inventors: Gustav Bockau; Pal Dipl Ing Dr Ing Frenyo; Werner Hellmuth; Heinz Kloettschen
Original assignee: Gebr Eickhoff Maschinenfabrik u Eisengiesserei GmbH
Current assignee: Gebr Eickhoff Maschinenfabrik u Eisengiesserei GmbH
Priority date: 1973-01-08
Filing date: 1973-01-08
Publication date: 1974-07-11
Also published as: GB1428292A; AT326073B; ATA1045173A; JPS5096248U; DE2300605B2; JPS49119401U; JPS5336676Y2; JPS5412001Y2

Description

7904 ' Bochum, den 2. Januar 1973

Gebr. Rickhoff, Maschinenfabrik u. Eisengießerei mbH, Bochum "Vortriebsmaschine zum Auffahren von Strecken od.dgl."

Es gehören Vortriebsmaschinen zum Stand der Technik, die mit einem Fahrwerk ausgerüstet sind und einen in Richtung auf die Ortsbrust der Strecke weisenden Tragarm besitzen, der allseitig schwenkbar gelagert ist. Am freien Ende dieses Tragarmes befindet sich ein über Stellzylinder verschwenkbarer Ausleger, der die die Ortsbrust lösende Schrämwalze trägt. Die dem Tragarm zugeordnete Schwenkachse dieses Auslegers verläuft parallel zur Sohle der herzustellenden Strecke und rechtwinklig zur Längsrichtung des Tragarmes. Die Schrämwalze dreht sich um eine zu dieser Schwenkachse parallele Achse. Bei den Vortriebsmaschinen dieser Gattung ist infolge der Stellzylinderanordnung der die Schrämwalze tragende Ausleger im wesentlichen nur nach oben verschwenkbar, nicht aber gegenüber der Tragarmlängsachse nach unten abknickbar. Infolgedessen ist die Manövrierfähigkeit der Schrämwalze im unteren Bereich der Ortsbrust erheblich eingeschränkt. Das sich an der Streckensohle zwischen Ortsbrust und Ladeschaufel ansammelnde Haufwerk, auf das sich der Ausleger beim Absenken des Tragarmes auflegt, ■ nimmt der Schrämwalze deshalb jede Möglichkeit, im Bereich der Streckensohle zu arbeiten, wenn es nicht zuvor weggeräumt worden ist.

Bei diesen zum vorbekannten Stand der Technik gehörenden Vortriebsmaschinen ist es üblich, die Schrämwalze so auszubilden, daß ihre Meißelspitzen die Mantelfläche eines sich zu den Walzenenden verjüngenden Doppelkegelstumpfes bilden. Außerdem führt man diese Schrämwalze nicht rechtwinklig zu ihrer Rotationsachse, also nicht von oben nach unten oder umgekehrt über die Ortsbrust, sondern durch Schwenken des Tragarmes, in Richtung ihrer Rotationsachse, horizontal über die Ortsbrust der aufzufahrenden Strecke. Die Schrämwalze löst daher bei jeder Schwenkbewegung einen sich über die ganze Ortsbrustbreite er-

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streckenden, horizontal verlaufenden Mineralstreifen und wird dann erst um ein gewisses Maß nach unten abgesenkt. Die bei der horizontalen Schwenkbewegung auf die Schrämwalze einwirkende Kraft liegt parallel zur Ortsbrust und somit rechtwinklig zu den Schnittkräften der Schrämmeißel. Sie ist infolgedessen erheblich kleiner als wenn sie mit den Schnittkräften in gleichen oder parallelen Ebenen läge. Bei Vortriebsmaschinen leichterer Bauart läßt sich dieser Vorteil .aber nur durch Verspannen der Maschine innerhalb der Strecke ausnutzen. Die Manövrierfähigkeit der Schrämwalze ist dann lediglich auf die Bewegungsmöglichkeit des Tragarmes und des Auslegers beschränkt. Derartige Vortriebsmaschinen fahren zunächst mit hochgestelltem Ausleger an die Ortsbrust heran, werden verspannt und drtlcken anschließend die Schrämwalze durch Schwenken des Auslegers bis in die Strecklage in die Ortsbrust hinein. Erst jetzt nähert sich die Schrämwalze durch Absenken des Tragarmes nach jeder durch die Abmessungen der Ortsbrust begrenzten, horizontalen Tragarmschwenkung schrittweise, etwa um Beträge von 50 zu 50 mm, der Streckensohle. Anschließend wird die Vortriebsmaschine nach dem Lösen der Abspannung mit hochgestelltem Aueleger erneut in Richtung zur Ortsbrust vorgefahren und der Mineralabbau, an der Streqkenfirst beginnend, in der vorbeschriebenen Weise fortgesetzt. -

Da die Schrämwalze bei abgespannter Vortriebsmaschine in das Mineral eingefahren wird, schwankt das Maß, um das sie bei der Auslegerschwenkung in die Ortsbrust eindringt, erheblich. Der Bedienungsmann der Vortriebsmaschine hat dann nämlich keine Möglichkeit mehr»die Eindringtiefe der Schrämwalze zu korrigieren. Diese Eindringtiefe hängt lediglich von der Stellung der Vortriebsmaschine zur Ortsbrust ab, also davon, ob die Maschine nah oder weniger nah an die Ortsbrust herangefahren und hier verspannt worden ist; bei der Wahl der Abspannstellung ist der Bedienungsmann jedoch allein auf sein Augenmaß bzw. auf sein Gefühl angewiesen. Fährt er die Vortriebemaschine zu dicht an die Ortsbrust heran, so läuft der Ausleger bei seiner

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Schwenkbewegung gegen das noch unter ihm anstehende feste Mineral der Ortsbrust, und die Schrämwalze selbst liegt mit ihrem ganzen Durchmesser im Mineral und läuft sich hier fest. Verankert er dagegen die Vortriebsmaschine zu weit von der Ortsbrust entfernt, so ist die Eindringtiefe der Schrämwalze zu gering und dadurch deren Laufruhe, die starke Erschütterungen des Maschinenkörpers nach sich zieht, unbefriedigend.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Vortriebsmaschine so auszubilden, daß der Bedienungsmann stets in der Lage ist, sie ohne besondere Hilfsmittel in die für die Schrämwalze günstigste Arbeitsposition zu bringen, in der sie im abgespannten Zustand ein möglichst großes Mineralvolumen des Streckenquerschnittes mit ihrer Schrämwalze erfassen kann, ohne innerhalb des Streckenquerschnittes Mineralrippen stehen zu lassen.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einer Vortriebsmaschine zum Auffahren von Strecken oder Tunnels aus, die mit einem zur Ortsbrust vorstehenden, allseitig schwenkbaren Tragarm ausgerüstet ist, der an seinem der Ortsbrust zugewandten Ende einen um eine zur Ortsbrust parallele Achse schwenkbaren Ausleger trägt, an dem eine mit einem Antriebsmotor in Verbindung stehende, zur Auslegerschwenkachse parallele Schrämwalze gelagert ist, deren Meißelspitzen die Mantelfläche eines sich zu den Walzenenden verjüngenden, in Achsrichtung über die Ortsbrust geführten Rotationskörpers bilden. Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, den Schwenkbereich des Auslegers etwa symmetrisch zu der Tragarmlängsebene zu legen in der sich die Auslegerschwenkachse befindet und diesen Schwenkbereich in beiden Richtungen durch je einen von der Tragarmlängsebene ausgehenden Schwenkwinkel «k festzulegen, dessen Größtmaß durch den

2D η »ax.

=* 1 - -τ- und dessen Kleinstmaß durch den cos J^ . =» 1 - ~ be-3a mxn 2a

stimmt wird. Geht man davon aus, daß bei der vorbeschriebenen Arbeits

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weise die Schrämwalze mindestens bis auf ihren halben Durchmesser in die Ortsbrust eingefahren werden muß, damit sie mit hinreichender Laufruhe arbeiten kann, und daß sie höchstens bis auf 2/3 ihres Durchmessers in den Abbaustoß eingefahren werden kann, da sonst der Ausleger gegen die noch anstehenden Teile der Ortsbrust laufen würde, so lassen sich, bei gegebenem Schrämwalzendurchmesser und gegebenem Abstand der Schrämwalzenachse von der Auslegerschwenkachse,mit Hilfe der beiden vorgenannten Gleichungen die Grenzen des Auslegerschwenkbereichs bestimmen. Damit wird aber auch gleichzeitig die Stellung der Vortriebsmaschine in bezug auf die Ortsbrust festgelegt, in welcher die Schrämwalze unabhängig von der jeweiligen Tragarmneigung die ganze Ortsbrust in der vorbeschriebenen Tiefe bearbeiten kann. Der Bedienungsmann kann jetzt die Schrämwalze mit höchst eilendem Ausleger bis zur Streckenfirst anheben oder mit tiefstehendem Ausleger bis zur Streckensohle absenken und die Vortriebsmaschine anschließend so weit vorfahren, bis die Schrämwalze gegen die Ortsbrust läuft. Verspannt er die Vortriebsmaschine in dieser Position, so hat die Schrämwalze bei gestrecktem Ausleger stets die geforderte Eindringtiefe, d.h. sie liegt je nach dem Schwenkbereich des Auslegers mindestens mit dem halben Walzendurchmesser und höchstens mit 2/3 des Walzendurchmessers im Mineral. Die Schrämwalze ist jetzt in der Lage, in der jeweiligen Abspannstellung die ganze Ortsbrust zu bearbeiten und kann mit tiefgestelltem Ausleger in ihrer jeweiligen Abspannstellung auch die Streckensohle glätten, sie im Bedarfsfall unterschneiden, ohne dabei von der Ladeschaufel der Vortriebsmaschine behindert zu werden, und kann auch durch Schwenken des Auslegers das sich an der Streckensohle ansammelnde Haufwerk der Ladeschaufel zuwerfen. In derselben Weise kann die Schrämwalze bei hochgestelltem Ausleger die Streckenfirst glätten und die bereits gesetzten Ausbaubögen, z.B. im Kalottenbau und beim Schildvortrieb, hinterschneiden. Außerdem läßt sich mit einer so ausgebildeten Vortriebsmaschine die im Tiefbau und im Bergbau immer wieder erhobene Forderung, nämlich das genaue Einhalten des Streckenprofils, besonders gut verwirklichen.

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Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal können dem Ausleger der Vortriebsmaschine zwei sich in ihrem Wirkungsbereich überschneidende Stellzylinder, die auf verschiedenen Seiten der durch die Auslegerschwenkachse und durch die Schrämwalzenachse bestimmten Ebene an dem Ausleger angreifen, zugeordnet sein. Ferner empfiehlt es sich, die Vortriebsmaschine mit mehreren Widerlagern für diese Stellzylinder auszurüsten, um den Schwenkbereich des Auslegers gegenüber der Tragarmlängsebene im Bedarfsfall geringfügig verändern zu können.

Zweckmäßigerweise sind beim Beaufschlagen eines der beiden Stellzylinder die beiden Räume des jeweils nicht beaufschlagten Stellzylinders mit der Rücklaufleitung verbunden und die Kolben beider Stellzylinder in der Ruhestellung des Auslegers blockiert. Bei einer derart ausgelegten Druckmittelsteuerung werden Fehlschaitungen vermieden, und außerdem wird der Ausleger von den beiden Stellzylindern in seiner jeweiligen Betriebslage starr gehalten.

Im folgenden Teil der Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Abbildungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 die erfindungsgeraäße Vortriebsmaschine in Seitenansicht;

Fig. 2 den Grundriß dieser Vortriebsmaschine; Fig. 3 eine schematische Seitenansicht des Auslegers und des Tragarmes in den einzelnen Bewegungsphasen der Schrämwalze;

Fig. 4 und 5 die Schrämwalze mit dem sie tragenden Ausleger und dem Tragarm in einer schematischen Seitenansicht.

Die Vortriebsmaschine 1 ist mit einem das Maschinengestell 2 tragenden Raupenfahrwerk 3 ausgestattet. Außerdem besitzt sie eine vor Kopf des Fahrwerks 3 angeordnete und vom Liegenden aus rampenförmig nach hinten ansteigende Ladeschaufel 4» die mit zwei Ladearmen 5> 6 besetzt ist und mit Hilfe eines Druckzylinders 7 um eine nicht dar-

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gestellte hintere, horizontale Schwenkachse angehoben oder abgesenkt werden kann. Der Ladeschaufel 4 sind zwei etwa parallel zueinander verlaufende Ladeförderer S nachgeschaltet, die das beim Vortrieb anfallende Haufwerk auf den am hinteren Maschinenende angeordneten, horizontal und vertikal schwenkbaren Abwurfförderer 9 aufgeben. Am entgegengesetzten Maschinenende befindet sich ein um eine waagerechte Achse 10 mittels eines Druckzylinders 11 schwenkbar gelagerter Tragarm 12, der in Richtung zur Ortsbrust 13 der aufzufahrenden Strecke 14 bis über die Vorderkante der Ladeschaufel 4 hinausragt. Reine waagerechte Schwenkachse 10 gehört zu einer auf dem Maschinengestell 2 gelagerten Konsole 15, die um eine senkrechte Achse 16 mittels zweier Druckzylinder 17, 1Ö schwenkbar ist. Die waagerechte Achse 10 des Tragarmes 12 und auch die senkrechte Achse 16 der Konsole 15 liegen in einer gemeinsamen, senkrechten Ebene. Eine Schrämwalze 19 bildet das Lösewerkzeug dieser Vortriebsmaschine 1. Sie dreht sich um eine zur Streckensohle parallele und zur Streckenlängsrichtung rechtwinklige Achse 20 und wird von einem Ausleger 21 gehalten, der mit seinem hinteren, gabelförmigen Ende das vordere Tragarmende einschließt und mit ihm durch die zur Tragarmliingsrichtung rechtwinklig verlaufende, waagerechte Achse 22 gelenkig verbunden ist. Zwei .Ansätze 23, 24 des Auslegers 21, von denen einer oberhalb und der andere unterhalb der durch die beiden waagerechten Achsen 20, 22 verlaufenden Ebene liegt, befinden sich auf gegenüberliegenden Tragarmseiten (Fig. 2). An ihnen greift je ein Stellzylinder 26, 27 mit dem Kopf seiner Kolbenstange 28 an, die beide mit ihren Zylindergehäusen, bei 29 bzw. 30, mit dem Tragarm 12 schwenkbar verbunden sind. Jeweils einen von diesen Stellzylindern 26 oder 27 kann der Bedienungsmann der Vortriebsmaschine 1 mit Druckflüssigkeit beaufschlagen, um den Ausleger 21 zu verschwenken. Die sich bis zu einer» gewissen Grad überdeckenden Wirkungsbereiche der beiden Stellzylinder 26, 27 bestimmen den Auslegerschwenkbereich, der symmetrisch zu der Längeebene 25 des Tragarmes 12 liegt. Der Winkel ^ , durch den nur der von der Längsebene 25 ausgehende halbe Schwenkbereich erfaßt wird, ist durch die Beziehung cos ■(*_,„ ■» 1- - TTT oder cos ^, ^_n = 1 - -jj—

409828/0162 _ _η ,

festgelegt. Wie aus den Figuren 4 und 5 hervorgeht, entspricht der Winkel JL dem von der Ebene 25 ausgehenden halben Schwenkwinkel

des Auslegers 21 j

das Maß a dem Abstand Schrämwalzenachse 20 - Auslegerschwenkachse 22 und
D dem Schrämwa'lzendurchmesser.

Geht man davon aus, daß die Schrämwalze 19 mit höchstens 2/3 ihres Durchmessers im Mineral liegen darf, um Berührungen zwischen dem Ausleger 21 und dem unter der Schrämwalze 19 noch anstehenden Gestein zu verhindern, so wird der Schwenkwinkel JL durch die erste der

max.

beiden vorgenannten Gleichungen bestimmt, wie aus der Fig. 4 ohne weiteres abgeleitet werden kann. Der Winkel ^- darf allerdings auch einen Kleinstwert nicht unterschreiten, der, wie aus der Fig. 5 ersichtlich, durch die zweite der beiden vorgenannten Gleichungen festliegt. Stimmt man den Schwenkbereich der Schrämwalze 19 auf diese beiden Gleichungen ab und macht ihn nicht größer als 2 tu und

«flX·

nicht kleiner als 2 *^ so läßt sich die Kindringtiefe der

mirii,

Schrämwalze 19 ohne besondere Hilfsmittel auf die angegebenen Maße unabhängig von der Schwenklage des Tragarmes 12 festlegen·

In der Fig. 3 ist die Arbeitsweise der Vortriebsmaschine 1 schematisch dargestellt. Hier ist die von der Schrämwalze 19 geschnittene Ortsbrust 13 durch die in horizontaler Ebene hin- und hergehende Schrämwalze bis zur Streckensohle gelöst worden. Sowie die Schrämwalze 19 die Stellung I erreicht hat, wird sie bei gestrecktem Ausleger 21 durch eine Tragarmschwenkung zunächst bis zur Streckenfirst in die Lage II geführt und dann mit Hilfe des Tragarmes 12 abgesenkt. Nachdem der Ausleger 21 in der abgesenkten Tragarmstellung III anschließend mit Hilfe des Stellzylinders 26 ganz nach oben ausgeschwenkt worden ist, nimmt die Schrämwalze 19 die strichpunktiert dargestellte Lage ein. Erst jetzt wird die nicht dargestellte Abspannung der Vortriebsmaschine 1 gelöst, die Schrämwalze 19 bei geschwenktem Ausleger 21 mit Hilfe des Tragarmes 12 bis zur Strecken-

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first angehoben und anschließend die Vortriebsmaschine 1 so weit vorgefahren, bis die Schrämwalze 19 mit der Ortsbrust 13 in Kontakt kommt. In dieser Lage befindet sich die Auslegerschwenkachse an der Stelle 22, und die Schrämwalze liegt dann bei größter Ausschwenkung des Auslegers 21 erneut in der mit II bezeichneten Stellung. Bei verspannter Vortriebsmaschine dringt die rotierende Schrämwalze 19 anschließend unter der Schwenkbewegung des Auslegers 21 um die Achse und der sich über die ganze Ortsbruetbreite erstreckenden hin- und hergehende Axialbewegung wieder in das Mineral ein und schneidet, bis der Ausleger 21 seine Strecklage eingenommen hat, die Kontur 31· Dann erst setzt die Absenkbewegung des Tragarmes 12 ein, die die Schrämwalze 19 bis zur Streckensohle bringt. Den im Bereich der Streckenfirst noch anstehende Teil 32 der Ortebrust erfaßt die Schrämwalze 19» wenn sie von der Streckensohle aus bei der Tragarmschwenkung bis zur Streckenfirst angehoben wird.

In der vorbeschriebenen Weise kann die Ortsbrust entweder von der Streckenfirst ausgehend zur Streckensohle hin oder aber von der Streckensohle ausgehend zur Streckenfirst hin abgebaut werden. Weiterhin kann auch mit senkrecht stehender, sich über die Streckenhöhe hin- und hergehend bewegender Walze in der vorbeschriebenen Form gearbeitet werden, wenn man die Schrämwalze in der vorbeschriebenen Weise an einem der beiden Streckenstöße in die Ortsbrust einfährt.

Der Kolben des jeweils unbeaufschlagten Stellzylinders 26, 27 befindet sich stets in einer Schwimmstellung, in der beide Zylinderräume mit der nicht dargestellten Rücklaufleitung des Hydrauliksystems verbunden sind. In der Ruhestellung des Auelegers 21, also dann, wenn der Ausleger 21 seine Strecklage eingenommen hat, sind dagegen stets die Kolben beider Stellzylinder 26, 27 blockiert und daher in der Lage, den Ausleger 21 starr und unnachgiebig zu halten.

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Claims

7904 , J Bochum, den 2. Januar 1973 Patentansprüche

1. Vortriebsmaschine zum Auffahren von Strecken oder Tunnels, die mit einem zur Ortsbrust vorstehenden, allseitig schwenkbaren Tragarm ausgerüstet ist, der an seinem der Ortsbrust zugewandten Ende einen um eine zur Ortsbrust parallele Achse schwenkbaren Ausleger trägt, an dem eine mit einem Antriebsmotor in Verbindung stehende, zur Auslege rschwenkachse parallele Schrämwalze gelagert ist, deren Meißelspitzen die Mantelfläche eines sich zu den Wal?enendf»n verjüngenden, in Achsrichtung über die Ortsbrust geführten Rotationskörpers bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkbereich des Auslegers (2l) etwa symmetrisch zu der Tragarmlängeebene liegt in der sich die Auslege rschwenkachse (22) befindet und in beiden Richtungen durch je einen von der Tragarmlängeebene ausgehenden Schwenkwinkel J* festliegt, dessen Größtmaß durch den coe^ = 1 — -r— und dessen

_. max» ja

Kleinstmaß durch den cobL· . = 1 "- -r— bestimmt wird.

mxn. 2a

2. Vortriebsmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei sich in ihrem Wirkungsbereich überschneidende Stellzylinder (26, 27), die auf verschiedenen Seiten der durch die Auslegerschwenkachse (22) und durch die Schrämwalzenachse (20) bestimmten Ebene (2 5) an dem Ausleger (2l) angreifen.

3. Vortriebsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit mehreren Widerlagern (29 bzw. 30) für die Stellzylinder (26, 27) ausgerüstet ist.

4. Vortriebsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Beaufschlagen eines der beiden Stellzylinder (26, 27) die beiden Räume des jeweils nicht beaufschlagten Stellzylinders mit der Rücklaufleitung verbunden und die Kolben beider Stellzylinder in der Ruhestellung des Auelegers (2l) blockiert sind.

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