[0001] Für große Abbauleistungen von Gestein, Erzen od. dgl., sei es zum Bau von Tunnels,
Ober- oder Untertagebau, haben sich Schrämmaschinen besonders bewährt. Bei diesen
Schrämmaschinen ist auf einem rotierenden und schwenkbaren Arbeitskopf eine Vielzahl
von Meißeln vorgesehen. Diese Meißel sind in ihren Meißelhaltern derart angeordnet,
daß sie bei Ineingriffkommen mit dem Gestein eine Drehbewegung ausüben. Diese Drehbewegung
des Meißels sorgt für eine gleichmäßige Abnützung desselben, wobei auch der zentrisch
angeordnete Hartmetallstift einer gleichmäßigen Abtragung unterliegt. Um die Lebensdauer
derartiger Schrämmeißel oder Rundschaftmeißel zu erhöhen, ist es bereits bekannt geworden,
auf die Meißelspitze bzw. auf das im Bereich der Meißelspitze abzubauende bzw. abgebaute
Material einen Wasserstrahl zu richten. Dieser Wasserstrahl hat verschiedene Aufgaben,
so kann die Temperatur des Meißels gesenkt werden, das abzubauende Material gelockert
bzw. eine unnötige Staubentwicklung und damit die Ablagerung einer Zwischenschichte
zwischen abzubauenden Gestein und Meißel verhindert werden. Um keinen unnötig großen
Bedarf an Flüssigkeit, z.B. Wasser, zu haben, ist es bereits bekannt geworden, zwischen
der Düse, aus welcher der Flüssigkeitsstrahl austritt und welche im Meißelhalter oder
auch im Rundschaftmeißel selbst vorgesehen sein kann, und dem Druckmediumreservoir
ein Ventil vorzusehen, das mit Beaufschlagung des bzw. der entsprechenden Rundschaftmeißel
mit dem Gestein geöffnet wird, und nach In-Eingriff-Stehen wieder geschlossen wird.
Diese Betätigung des Ventiles läßt sich auf sehr einfache Weise dadurch verwirklichen,
daß der Rundschaftmeißel neben seiner Rotationsbewegung um seine eigene Achse eine
Axialbewegung durchführt, wenn er mit dem Gestein in Eingriff kommt, wodurch ein Ventilbetätigungsorgan
betätigt wird. Eine derartige Vorrichtung erlaubt es nun, daß der Wasserstrahl nur
dann gegen das abzubauende Material bzw. gegen die Rundschaftmeißelspitze gerichtet
wird, wenn dieselbe in Eingriff mit dem abzubauenden Material ist. Dieses In-Eingriff-Stehen
kann jedoch auch bei in Arbeitsposition befindlichem Rundschaftmeißel alternierend
auftreten, wenn beispielsweise Hohlräume im Gestein - sei es von Natur aus oder durch
Herausbrechen entsprechender Gesteinsbrocken - durch den vorgeschalteten Rundschaftmeißel
bereits bedingt sind. Wie aus diesen Ausführungen zu entnehmen, kommt es zu einer
hohen periodischen Beanspruchung der Rundschaftmeißel, wenn der Schaft zur Steuerung
von Ventilen verwendet werden soll. Wesentlich für die Funktion derartiger Rundschaftmeißel
und damit für die gleichmäßige Abnutzung des Meißels ist, daß sich derselbe im Meißelhalter
drehen kann. Durch die Werkstoffpaarung Meißelhalter und Meißelschaft z.B. identes
Material, und durch ein möglichst geringes Spiel zwischen diesen beiden ist eine derartige
optimale Drehbewegung gewährleistet. Weiters ist es erforderlich, daß sowohl der Schaft
des Meißels als auch der Meißelhalter aus einem Material aufgebaut sind, das entsprechend
schlagunempfindlich ist, wobei gleichzeitig eine hohe Maßgenauigkeit und ein hoher
Formveränderungswiderstand vorhanden sein sollen, daß auch bei Temperaturerhöhungen,
z.B. durch Reibungswärme des Schaftes im Meißelhalter, durch zusätzliche externe Wärmebeaufschlagung
und dgl. kein Verziehen bzw. Verspannen auftritt. Anderseits soll der Meißel so aufgebaut
sein, daß die Kooperationsflächen zwischen Ventilbetätigungsorgan und jenem Bereich
des Meißels, welcher mit dem Ventilbetätigungsorgan kooperiert, einem besonders geringen
Verschleiß unterliegt. Aus diesem Grunde ist es bereits bekannt geworden, Hartmetalleinsätze
auf dem Ventilbetätigungsorgan vorzusehen, was zu einer besonders raschen Zerstörung
des Schaftendes führt, womit keinerlei sichere Funktion der Ventile und auch der Drehbewegung
des Meißels im Meißelhalter gewährleistet ist.
[0002] Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine
gleichmäßige bzw. gleichzeitige Abnutzung des Schaftendes bzw. des Ventilbetätigungsbereiches
des Meißels und des schneidenden Teiles des Meißels ermöglicht, wobei eine höhere
Lebensdauer des Ventilbetätigungsorganes gewährleistet sein soll, bei welcher weiters
sichergestellt ist, daß keine unnötige Erhöhung der Masse des Meißels bedingt ist,
und eine freie Drehbewegung des Meißelschaftes im Meißelhalter auch bei Wärmebeanspruchung
gewährleistet ist.
[0003] Die Erfindung geht von einem Stand der Technik, wie er durch die AT-PS 358.510 gebildet
ist, aus, in welcher eine Vorrichtung zum Abbau von Gestein, Erzen od. dgl., insbesondere
Vortriebsmaschine mit einer auf einem Werkzeugträger fest angeordneten Vielzahl von
Meißelhaltern, die eine im wesentlichen zylindrische Ausnehmung aufweisen, in welcher
ein zumindest teilweise zylindrischer Meißelschaft eines Rundschaftmeißels dreh- und
schiebbar angeordnet ist, Düsen, vorzugsweise im Meißelhalter mit Flüssigkeitszuleitungen
und in diesen angeordneten Ventilen, die über den Meißel, vorzugsweise den Endbereich,
des mit dem Gestein in Eingriff bringbaren abgewandten Endes des Meißelschaftes und
einem Ventilbetätigungsorgan steuerbar sind , beschrieben ist. Die Erfindung besteht
nun im wesentlichen darin, daß der Betätigungsbereich, insbesondere der Endbereich
des Meißelschaftes und/oder der mit dem Betätigungsbereich in Eingriff bringbare Bereich
des Ventilbetätigungsorganes zumindest mit zwei voneinander unterschiedlichen Werkstoffen
aufgebaut ist/sind, die metallisch miteinander, insbesondere durch Schmieden oder
Schweißen od. dgl. verbunden sind, wobei vorzugsweise die Härte des Betätigungsbereiches
des Meißels um zumindest 5 HRC geringer ist, als der mit dem Meißelschaft in Eingriff
bringbare Bereich des Betätigungsorganes. Mit einer derartigen Vorrichtung ist sichergestellt,
daß der Rundschaftmeißel im Meißelhalter frei bewegt werden kann, da aufgrund der
metallischen, also metallurgischen und nicht gelöteten Verbindung, zwischen den beiden
unterschiedlichen Werkstoffen ein Spannungsausgleich gegeben ist, sodaß es zu keinem
Verziehen des Rundschaftmeißels auch bei höheren thermischen Beanspruchungen kommen
kann, wobei gleichzeitig keine Gewichtserhöhung, wie dies beispielsweise durch Einsetzen,
z.B. Einlöten eines Schwermetallstiftes gegeben wäre, bedingt sein muß, sodaß die
Ansprechzeit des Ventiles kurz gehalten wird, aufgrund der geringen Masseträgheit
des Meißels, wobei durch die Einhaltung der angegebenen Härtedifferenz einerseits
die Standzeit des Rundschaftmeißels mit der Einsatzzeit des Hartmetallstiftes, welcher
im schneidenden Einsatz im Gestein steht, in Übereinstimmung gebracht wurde, und anderseits
die erforderlichen hohen Standzeiten des Ventilbetätigungsorganes, z.B. eines Ventilstössels,
ebenfalls gewährleistet sind.
[0004] Der erfindungsgemäße Rundschaftmeißel besteht im wesentlichen darin, daß der Meißel
an seinem Ventilbetätigungsbereich, insbesondere an seinen dem mit dem Gestein in
Eingriff bringbaren Ende abgewandten Endbereichen eine metallisch verbundene, insbesondere
durch Schweißen und/oder Schmieden od.dgl. verbundene Schicht aus einem harten Material,
insbesondere zumindest 55 HRC aufweisenden Material, versehen ist. Bei einem derartigen
Rundschaftmeißel ist sichergestellt, daß die Standzeit des Ventilbetätigungsbereiches
mit der Standzeit der Schneidorgane abgestimmt ist, wobei der Ventilstössel od. dgl.
eine größere Härte mit erforderlicher Zähigkeit des Materials noch aufweisen kann.
[0005] Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rundschaftmeißels besteht darin,
daß die metallische Schicht in einer im wesentlichen zentrischen Ausnehmung im Endbereich
vorgesehen ist.
[0006] Ein besonders einfach herzustellender Rundschaftmeißel wird dadurch erhalten, daß
die metallische Schicht durch Auftragschweißen aufgebracht ist.
[0007] Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung weist die metallische Schicht
am Rundschaftmeißel und/oder Ventilbetätigungsorgan zwischen 0,3 bis 3,1 Gew.-% Kohlenstoff,
zwischen 0,7 und 2,5 Gew.-% Silizium, zwischen 5,0 und 33,0 Gew.-% Chrom, bis 2,5
Gew.-% Mangan und bis 2,0 Gew.-% Molybdän auf. Eine derartige Legierung weist sowohl
die erforderliche Härte als auch-Korrosions- und Abriebbeständigkeit auf, um entsprechende
Standzeiten zu gewährleisten.
[0008] Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
[0009] Es zeigen Fig. 1 einen Meißelhalter mit Meißel- und Ventilbetätigungseinrichtung
teilweise im Schnitt und Fig. 2 Ausführungsformen von Rundschaftmeißeln.
[0010] Der in Fig. 1 dargestellte Meißelhalter 1 weist eine im wesentlichen zylindrische
Ausnehmung 2 auf, in welcher ein Rundschaftmeißel 3 über seinen zylindrischen Schaftbereich
4 angeordnet ist. Die zylindrische Ausnehmung 2 weist eine Verengung 5 auf, durch
welche der verjüngte Schaft mit seinem Endbereich 6 ragt. In der zylindrischen Ausnehmung
2, und zwar vor seiner Verengung, liegen zwei Tellerfedern 7, durch welche der Rundschaftmeißel
im unbelasteten Zustand in seine Lage gedrückt wird. Der Endbereich 6, welcher den
Betätigungsbereich für das Ventilbetätigungsorgan 7a dargestellt, kooperiert mit diesem.
Das Ventilbetätigungsorgan 7a wird durch eine Zugfeder 8 in der Geschlossenstellung
gehalten. Das Ventil 9 weist eine Zuleitung 10 und eine Ventilsitz 11 auf. Das Ventil
mündet in eine im Meißelhalter vorgesehene Düse 12. Die Funktion ist nun folgendermaßen:
Kommt der Rundschaftmeißel mit dem Gestein in Eingriff, so wird die Feder 7 zusammengedrückt,
und es kommt der Betätigungsbereich 6 des Rundschaftmeißels mit dem Betätigungsbereich
mit dem Ventilbetätigungsorgan 7a in Eingriff, wodurch die Zugfeder 8 gespannt und
der Ventilsitz 11 freigegeben wird. Es kann somit Druckmedium von der Zuleitung 10
zur Düse 12 gelangen.
[0011] Wie aus Fig. 2 ersichtlich, kann der Rundschaftmeißel an seinem Betätigungsbereich
eine durch Schmieden verbundene Scheibe 15 aus einem Stahl folgender Zusammensetzung
in Gew.-% C 2,1, Si 0,3, Mn 0,3, Cr 12,0, W 0,7 mit einer HRC 50 aufweisen, wobei
als Material für das Rundschaftmeißel 42CrMo4, HRC 45 dient. Eine weitere Möglichkeit
besteht darin, daß im Betätigungsbreich eine Ausnehmung 13 vorgesehen wird, in welcher
z.B. durch Schweißen oder Elektroschlackeumschmelzen ein kegeliger Einsatzkörper 14
aufgebaut wird. Geeignete Elektroden weisen z.B. folgende Zusammensetzung in Gew.-%
auf:

[0012] Beispiele für Werkstoffe für den Betätigungsbereich des Ventilbetätigungsorganes
und/oder des Rundschaftmeißels sind ein Hartmetall mit Wolframkarbid und ca. 12 -
15 Gew.-% Kobalt; ein Schnellstahl mit in Gew.-% C 0,85, Si 0,4, Mn 0,4, Cr 4,5, W
6,7, Mo 5,6, V 2,0 Rest Eisen, einer Härte HRC 66, Manganhartstahl mit in Gew.-% C
1,2, Si 0,4, Mn 12, Rest Eisen.
1. Vorrichtung zum Abbau von Gestein, Erzen od. dgl., insbesondere Vortriebsmaschine
mit einer auf einem Werkzeugträger fest angeordneten Vielzahl von Meißelhaltern (1),
die eine im wesentlichen zylindrische Ausnehmung (2) aufweisen, in welcher ein, zumindest
teilweise zylindrischer Meißelschaft (4) eines Rundschaftmeißels (3) dreh- und schiebbar
angeordnet ist, Düsen (12), vorzugsweise im Mei- βelhalter (1), mit Flüssigkeitszuleitungen
(10) und in diesen angeordneten Ventilen (9), die über den Meißel (3), vorzugsweise
den Endbereich (6), des mit dem Gestein in Eingriff bringbaren abgewandten Endes des
Meißelschaftes (4) und einem Ventilbetätigungsorgan (7a) steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet,
daß der Betätigungsbereich, insbesondere der Endbereich (6) des Meißelschaftes (4)
und/oder der mit dem Betätigungsbereich in Eingriff bringbare Bereich des Ventilbetätigungsorganes
(7a) zumindest mit zwei voneinander unterschiedlichen Werkstoffen aufgebaut sind,
die metallisch miteinander, insbesondere durch Schmieden und/oder Schweißen od. dgl.
verbunden ist/sind, wobei vorzugsweise die Härte des Betätigungsbereiches des Meißels
zumindest um 5 HRC geringer ist, als der mit dem Meißelschaft (6) in Eingriff bringbare
Bereich des Ventilbetätigungsorganes (7a).
2. Rundschaftmeißel für die Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Meißel (3) an seinem Ventilbetätigungsbereich (6) eine metallisch verbundene,
insbesondere durch Schweißen und/oder Schmieden verbundene Schicht (15) aus einem
harten Material, insbesondere zumindest 55 HRC aufweisenden Material, aufweist.
3. Rundschaftmeißel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Schicht
(14) in einer im wesentlichen zentrischen Ausnehmung (13) im Endbereich (6) vorgesehen
ist.
4. Rundschaftmeißel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische
Schicht durch Auftragsschweißen aufgebracht ist.
5. Rundschaftmeißel nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die metallische Schicht zumindest 0,3 bis 3,1 Gew.-% Kohlenstoff, 0,7 bis 2,5
Gew.-% Silizium, 5,0 bis 33,0 Gew.-% Chrom, bis 2,5 Gew.-% Mangan, und bis 2,0 Gew.-%
Molybdän aufweist.