Schneidkopf einer Abtragsmaschine für Gestein, inbesondere einer Teilschnittvortriebsmaschine

Abstract

 Ein Schneidkopf (1) einer Abtragsmaschine fur Gestein ist mit Meißeln (50) sowie mit Wasserdüsen (45) besetzt, die durch im Inneren des Schneidkopfes angeordnete Wasserzuführungen (61, 62, 40-44) beschickt sind. Als unmittelbare Zuführungen zu den Wasserdüsen (45) sind an einen Verteiler (40) angeschlossene Rohre (44) vorgesehen, die durch Ausnehmungen (46) in der Schneidkopfwandung hindurch in einen Düsensitz (47) geführt sind, in dem an das Rohrende selbst die Wasserdüse (45) angesetzt ist. In dem Düsensitz (47) ist die Wasserdüse (45) winkelverstellbar gehalten.
Eine solche Anordnung erlaubt die Anwendung besonders hoher Wasserdrücke.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Schneidkopf einer Abtragsmaschine für Gestein, insbesondere einer Teilschnittvortriebsmaschine für den Streckenvortrieb im Bergbau, der mit Meißeln sowie mit Wasserdüsen besetzt ist, die durch im Inneren des Schneidkopfes angeordnete Wasserzuführungen beschickt sind.

[0002] Ein solcher Schneidkopf ist beispielsweise bekannt aus der DE-OS 27 46 169. Die Wasserdüsen schränken die Staubentwicklung ein und kühlen die Meißel und löschen an diesen entstehende Funken, wenn sie an den Meißeln angeordnet sind. Das Wasser wird ihnen durch ein System von in der Konstruktion des Drehkörpers eingerichteten Hohlräumen zugeführt.

[0003] Eine weitere mögliche Nutzung der Wasserdüsen ist, mit auf das Gestein gerichteten scharfen Strahlen zum Abtrag des Gesteins beizutragen. Insbesondere zu diesem Zweck sind die Wasserdrücke in den letzten Jahren bis auf einige 100 bar gesteigert worden.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schneidkopf mit einer Düsenanordnung zu schaffen, die mit verhältnismäßig geringem Aufwand eine weitere Vergrößerung des Wasserdruckes zuläßt.

[0005] Gemäß der Erfindung wird dieser Zweck bei einem Schneidkopf der eingangs bezeichneten Art dadurch erfüllt, daß als unmittelbare Zuführungen zu den Wasserdüsen an Verteiler angeschlossene Rohre vorgesehen sind, die durch Ausnehmungen in der Schneidkopfwandung hindurch in einen Düsensitz geführt sind, in dem an das Rohrende selbst die Wasserdüse angesetzt ist.

[0006] Damit fallen die bisher unter der Schneidkopfwandung eingerichteten Kanäle und die Bohrungen fort, die aus den Kanälen jeweils durch die Schneidkopfwandung und den Düsensitz zu der Düse führen, wobei sowohl in den Kanälen als auch im Bereich der Bohrungen durch den Druck des Wassers auf die mit diesem beaufschlagten Flächen starke Kräfte entstehen, die durch Schweißverbindungen gehalten werden müssen; im Bereich der Bohrungen geschieht dies an der von der Bohrung durchstoßenen Berührungsfläche der Schneidkopfwandung mit dem Düsensitz, wo das Wasser von der Bohrung aus eintritt und sich ringsherum bis zu der Schweißnaht ausbreitet, mit der der Düsensitz an der Schneidkopfwandung befestigt ist. Letzterem kann zwar grundsätzlich durch eine an der genannten Berührungsfläche die Bohrung unmittelbar umgebende Dichtung entgegengewirkt werden, jedoch nur mit vergleichsweise großem Aufwand und auf die Dauer unsicherem Ergebnis.

[0007] Nach dem Erfindungsvorschlag wird demgegenüber jegliche Entwicklung größerer Kräfte durch den Wasserdruck vermieden und brauchen keine Schweißverbindungen durch den Wasserdruck belastet zu werden. Auch bis zu den genannten Verteilern kann das gesamte Wasserführungssystem aus Rohrleitungen mit Schraubverbindungen zusammengesetzt werden und/oder aus Bohrungen mit angeschraubten Anschlüssen und ggf. angeschraubten Teilen, in denen die Bohrung unter Zwischenlegung eines Dichtrings zwischen den Teilen wiederum durch eine Bohrung fortgesetzt wird, derart, daß in dem ganzen Schneidkopf der Wasserdruck keine größeren Kräfte erzeugt und das Wasserführungssystem zumindest weitgehend unabhängig ist von der kraftübertragenden Konstruktion.

[0008] Das Ansetzen der Wasserdüse an das Rohrende selbst erleichtert im übrigen die Verlegung der Rohre, was im nachstehenden noch näher erläutert ist, und erlaubt damit die Anwendung der vorgeschlagenen Lösung auch bei verhältnismäßig beschränkten Platzverhältnissen in den Hohlräumen unter der Schneidkopfwandung.

[0009] Die Wasserdüse kann einfach und zweckmäßig in der Weise an das Rohr angesetzt werden, daß ein, vorzugsweise in seinem Innendurchmesser sich zum Auslaß hin verjüngendes, Düsenmundstück aus Hartmetall, vorzugsweise mit einem keramischen Überzug, mittels einer Überwurfmutter an das Rohrende angedrückt ist, die auf ein am Rohrende eingeschnittenes Außengewinde geschraubt ist.

[0010] Diese Ausgestaltung erlaubt auch die die Verlegung unter beengten Raumverhältnissen erleichternde Montageweise, einfach das Rohrende durch die Ausnehmung und den Düsensitz so weit hindurchzustecken, daß das äußerste Ende herausragt, anschließend die Wasserdüse aufzuschrauben und sie dann zurück auf den Düsensitz zu drücken, wo sie sich mit dem das Rohr seitlich überragenden Umfang der aufgeschraubten Überwurfmutter immer an einem das Rohr eng umschließenden Halteteil anlegen wird.

[0011] Dieses Halteteil ist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ein geschlitzter Kugelkörper, der in einem geschlitzten oder geteilten Ring sitzt, dessen Innenumfang dem Kugelkörper angepaßt und dessen Außenumfang konisch ist und der mittels einer einen hohlen Gegenkonus aufweisenden Hohlschraube in dem Düsensitz an einem darin geformten Absatz klemmend gehalten ist. So ist die Wasserdüse winkelverstellbar. Das ist insofern von wesentlichem .Vorteil, als die Ausrichtung des Wasserstrahles jeweils optimiert werden kann, sei es hinsichtlich des Aufprallwinkels am Gestein, sei es in der Zuordnung zu einem Meißel, etwa derart, daß der Strahl kurz vor einer Meißelspitze auftrifft. Bevorzugt wird man, wie an sich bekannt, den Düsensitz in einem Meißelhalter ausbilden, um über die Lockerung des Gesteins hinaus mit dem Wasser den Meißel zu kühlen und der Funkenbildung entgegenzuwirken, aber auch deshalb, weil die Meißelhalter ohnehin auf die Schneidkopfwandung aufgesetzt werden müssen und dies dann nicht noch einmal gesondert für die Düsensitze zu geschehen braucht. Die genannte Hohlschraube kann zugleich zum Schutz der Wasserdüse in der Weise ausgestaltet werden, daß sie oberhalb des genannten Gegenkonus' die Wasserdüse umschließt.

[0012] Damit die Winkelverstellung der Wasserdüse keine zu schwierige Verbiegung des Rohres verlangt, weist vorzugsweise der Düsensitz unter dem genannten Absatz einen von diesem aus sich erweiternden Hohl- raum auf, durch den das Rohr herangeführt ist. Dazu sollte auch die unter diesem Hohlraum liegende Ausnehmung in der Schneidkopfwandung einen Durchmesser haben, der Seitverlagerungen des Rohres für die Winkeljustierung zuläßt.

[0013] Das genannte Düsenmundstück greift nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung in eine Erweiterung des Rohrinnendurchmessers am Rohrende ein und ist mit einer scharfen Ringkante an eine Stirnfläche des Rohrendes, vorzugsweise an einen durch die genannte Erweiterung gebildeten Absatz, angedrückt. Da das Material des Rohres regelmäßig ein weicheres sein wird als das Hartmetall des Düsenmundstücks, drückt sich die scharfe Ringkante darin mehr oder weniger ein, das Material des Rohres paßt sich ihr, auch in jeder Unregelmäßigkeit, individuell an und dichtet damit ab.

[0014] Am Auslaßende des Düsenmundstückes ist vorzugsweise ein mit von der Überwurfmutter übergriffener verschleißarmer Ring aus einem Hartstein, z. B. Saphir, angeordnet, der in einer Scheibe sitzt, die stirnseitig an dem Düsenmundstück aus Hartmetall anliegt und in die dieses mit einer Ringkante eingedrückt ist. Der immer dem stärksten Verschleiß unterworfene Ausgang des Düsenmundstückes wird damit dauerhafter; die Anordnung und die wiederum durch An- bzw. Eindrücken einer Ringkante verwirklichte Dichtung sind einfach.

[0015] Die Zeichnungen geben ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wieder.

Fig. 1 zeigt einen (Quer-)Schneidkopf einer Teilschnittvortriebsmaschine in Ansicht von vorne.

Fig. 2 zeigt in größerem Maßstab einen Ausschnitt aus dem Schneidkopf in einem axialen Schnitt.

Fig. 3 zeigt in noch größerem Maßstab einen Schnitt nach Linie III-III in Fi^g. 2.

Fig. 4 zeigt in noch größerem Maßstab ein Einzelteil (Wasserdüse) in axialem Schnitt.

[0016] Der in Fig. 1 gezeigte Schneidkopf 1 sitzt in üblicher Weise am auf und ab und nach beiden Seiten schwenkbaren Ausleger einer Teilschnittvortriebsmaschine. Seine Verbindung mit dem Ausleger befindet sich auf der Rückseite der Darstellung an einem Basisteil 2 des Schneidkopfes, an dem zwei Drehkörper 3 gelagert und in dem die Antriebsmechanismen für die Drehkörper angeordnet sind. Die beiden Drehkörper 3 sind mit Meißeln 50 besetzt, die in einer Vielzahl von Meißelhaltern 51 sitzen.

[0017] In dem in Fig. 2 dargestellten Ausschnitt aus einem Drehkörper 3 ist nur einer der Meißelhalter 51 und Meißel 50 gezeichnet.

[0018] Zu erkennen ist ein von einer zentralen Wasserverteilung aus beschickter Rohranschluß 61, mit dem durch eine Rohrleitung 62 ein an der Wandung des Drehkörpers 3 angeordneter Wasserverteiler 40 verbunden ist. Der Wasserverteiler 40 besteht aus einer Leiste mit einem axial darin ausgebohrten Hohlraum 41, der an seinem Eingang durch einen Rohranschluß 42 mit der Rohrleitung 62 verbunden ist und, auf seiner Länge verteilt, eine Anzahl von Ausgängen 43 aufweist, die als weitere Rohranschlüsse ausgebildet sind. Von diesen ist jeweils ein Rohr 44 zu einer Wasserdüse 45 gelegt. In der Zeichnung erscheinen vier Ausgänge 43 auf der einen Seite des Wasserverteilers 40; auf der anderen Seite sind noch einmal vier Ausgänge bzw. Rohranschlüsse vorhanden. Von dem ersten dieser Rohranschlüsse geht das einzige in der Zeichnung dargestellte Rohr 44 der insgesamt acht Rohre, die zu acht Wasserdüsen führen, aus. Auf diese Weise wird ein Sektor von beispielsweise einem Sechstel oder einem Achtel des Drehkörpers mit Druckwasser versorgt.

[0019] Die Enden der Rohre 44 sind jeweils durch eine Ausnehmung 46 in der Wandung des Drehkörpers 3 hindurch in einen Düsensitz 47 geführt, der in einem Meißelhalter 51 ausgebildet ist.

[0020] Fig. 3 läßt den Düsensitz 47 weiter im einzelnen erkennen: Die hier nicht im einzelnen gezeichnete Wasserdüse 45 sitzt mit ihrem das Rohr 44 überragenden Umfang auf einem Kugelkörper 48, der seinerseits in zwei an ihrem Innenumfang entsprechende Kugelabschnittflächen aufweisenden, auf einem Absatz 63 des Düsensitzes 47 abgestützten Ringsegmenten 64 seinen Sitz hat und solchermaßen mit diesen ein Kugelgelenk bildet. Der Außenumfang der Ringsegmente 64 ist konisch, und eine Hohlschraube 65, die in ein am Düsensitz 47 eingeschnittenes Innengewinde 66 greift, hält mit einem hohlen Gegenkonus die beiden Ringsegmente 64 klemmend zusammen und auf dem Absatz 63. Die Wasserdüse 45 ist in der Hohlschraube 65 versenkt angeordnet.

[0021] Der Aufbau der Wasserdüse 45 im einzelnen ist in Fig. 4 gezeigt.

[0022] Am Ende des Rohres 44 ist ein Außengewinde 67 eingeschnitten. Darauf ist eine mit einer axialen Bohrung 68 versehene Hutmutter 69 geschraubt, die ein an seinem Ausgang mit einem Saphirring 70 versehenes Düsenmundstück 71 auf das Rohrende drückt. Das Düsenmundstück 71 sitzt dabei in einer Erweiterung des Rohrinnenumfangs und drückt sich auf dem durch die Erweiterung gebildeten Absatz 72 mit einer scharfen Ringkante 73 infolge der größeren Härte seines Materials dicht ein. Das Düsenmundstück besteht aus Hartmetall und ist mit einer Keramikschicht bedampft, die aber an der Ringkante 73 vorzugsweise weggelassen wird. Von der Ringkante 73 aus verjüngt sich der Innenumfang des Düsenmundstücks zum Ausgang hin auf den Innenumfang des Saphirrings 70. Dieser ist in eine Kunststoffscheibe 74 eingebettet, die von dem Düsenmundstück 71 bei 75 eingefaßt ist und der gegenüber das Düsenmundstück wiederum mit einer eingedrückten Ringkante 76 abgedichtet ist.

[0023] Die Rohre 44 werden bei der Verlegung jeweils durch die Ausnehmung 46 in der Wandung des Drehkörpers 3 hindurch in den noch unmontierten Düsensitz geführt und durch ihn so weit hindurchgesteckt, daß das äußerste Ende herausragt und hier zunächst die Düse montiert, d.h. das Düsenmundstück 71 mit der Kunststoffscheibe 74 und dem Saphirring 70 angesetzt und durch Aufschrauben der Hutmutter 69 befestigt werden kann. Dann wird der zuvor auf das Rohrende klemmend (er ist geschlitzt) aufgeschobene Kugelkörper 48 zwischen die auf dem Absatz 63 liegenden Ringsegmente 64 gebracht und die Hohlschraube 65 daraufgeschraubt. Ist der Kugelkörper 48 dann leicht angeklemmt, aber noch nicht ganz unbeweglich, wird die Düse 45 justiert. Der unter dem Düsensitz 47 sich nach unten erweiternde Hohlraum 49 erlaubt dabei Seitverlagerungen des Rohres 44, wie in Fig. 3 gestrichelt angedeutet. Auch Ausnehmung 46 in dem Drehkörper 3 wird man so bemessen, daß das Rohr hier genügend Bewegungsfreiheit für die Justierung der Wasserdüse 45 hat. In der justierten Stellung wird die Hohlschraube 65 fest angezogen und die Wasserdüse 45 damit festgeklemmt.

[0024] Die beschriebene Anordnung erlaubt Wasserdrücke bis zu 2.100 bar und mehr.

Ansprüche

1. Schneidkopf (1) einer Abtragsmaschine für Gestein, insbesondere einer Teilschnittvortriebsmaschine für den Streckenvortrieb im Bergbau, der mit Meißeln (50) sowie mit Wasserdüsen (45) besetzt ist, die durch im Inneren des Schneidkopfes (1) angeordnete Wasserzuführungen (61, 62, 40-44) beschickt sind, dadurch gekennzeichnet,
daß als unmittelbare Zuführungen zu den Wasserdüsen (45) an Verteiler (40) angeschlossene Rohre (44) vorgesehen sind, die durch Ausnehmungen (46) in der Schneidkopfwandung hindurch in einen Düsensitz (47) geführt sind, in dem an das Rohrende selbst die Wasserdüse (45) angesetzt ist.

2. Schneidkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein, vorzugsweise in seinem Innendurchmesser sich zum Auslaß hin verjüngendes. Düsenmundstück (71) aus Hartmetall, vorzugsweise mit einem keramischen Überzug, mittels einer Überwurfmutter (69) an das Rohrende angedrückt ist, die auf ein am Rohrende eingeschnittenes Außengewinde (67) geschraubt ist.

3. Schneidkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das, vorzugsweise in eine Erweiterung des Rohrinnendurchmessers am Rohrende eingreifende, Düsenmundstück (71) mit einer scharfen Ringkante (73) an eine Stirnfläche (72) des Rohrendes, vorzugsweise an einen durch die genannte Erweiterung gebildeten Absatz (72), angedrückt ist.

4. Schneidkopf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß am Auslaßende des Düsenmundstücks (71) ein mit von der Überwurfmutter (69) übergriffener verschleißarmer Ring (70), vorzugsweise aus einem Hartstein, angeordnet ist, der vorzugsweise in einer Scheibe (74) sitzt, die stirnseitig an dem Düsenmundstück (17) aus Hartmetall anliegt und in die dieses mit einer Ringkante (76) eingedrückt ist.

5. Schneidkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohrende mit der Wasserdüse (45) winkelverstellbar in dem Düsensitz (47) gehalten ist.

6. Schneidkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohrende in einem, vorzugsweise geschlitzten, Kugelkörper (48) gehalten ist, der in einem geschlitzten oder geteilten Ring (64) sitzt, dessen Innenumfang dem Kugelkörper (48) angepaßt und dessen Außenumfang konisch ist und der mittels einer einen hohlen Gegenkonus aufweisenden Hohlschraube (65) in dem Düsensitz (47) an einem darin geformten Absatz (63) klemmend gehalten ist.

7. Schneidkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hohlschraube (65) oberhalb des genannten Gegenkonus die Wasserdüse (45) umschließt.

8. Schneidkopf nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Düsensitz (47) unter dem genannten Absatz (63) einen von diesem aus sich erweiternden Hohlraum (49) aufweist, durch den das Rohr (44) herangeführt ist.

9. Schneidkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Düsensitz (47) in einem Meißelhalter (51) ausgebildet ist.

Zeichnung