Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abbau von Gestein und einen Rundschaftmeißel für diese Vorrichtung.
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 Meißeis gesenkt werden, das abzubauende Material gelockert bzw. eine unnötige Staubentwicklung und damit die Ablagerung einer Zwischenschicht 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 Rundschaftmeißeispitze 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.
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.
Die Erfindung geht von einem Stand der Technik, wie er durch die AT-B-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 ein 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 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.
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.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rundschaftmeißels besteht darin, daß die metallische Schicht in einer im wesentlichen zentrischen Ausnehmung im Endbereich vorgesehen ist.
Ein besonders einfach herzustellender Rundschaftmeißel wird dadurch erhalten, daß die metallische Schicht durch Auftragschweißen aufgebracht ist.
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.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 einen Meißelhalter mit Meißel-und Ventilbetätigungseinrichtung teilweise im Schnitt und Fig. 2 Ausführungsformen von Rundschaftmeißeln.
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 einen 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 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.
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 :
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.