Bedüsungseinrichtung für Vortriebsmaschinen

Abstract

 Die Einrichtung zur Bedüsung, insbesondere an Vortriebsmaschi­nen des untertägigen Berg- und Tunnelbaus, beispielsweise an Teilschnittmaschinen, weist zur Kühlung sowie zur Staub- und Funkenschlagbekämpfung aber auch zur Unterstützung der Schneid­leistung Wasserdüsen auf, wobei das dem Schneidkopf über eine Niederdruck-Drehdurchführung zugeführte Wasser im Schneidkopf auf einen Bedüsungsdruck von beispielsweise 100 bis 1.500 bar hochgespannt wird. Zur Vermeidung des durch die axiale Beweg­lichkeit herkömmlicher Meißel hervorgerufenen Verschleißes sowie zur Schaffung einer sektoralen Bedüsung an jeder Stelle sind im Schneidkopf (1) mindestens eine durch die Drehung des Schneidkopfes (1) über eine Nockenscheibe (9) angetriebene Pumpe (11) und in der und/oder den einer Pumpe (11) nachge­schalteten Hochdruckleitungen (19) den Düsen (6) vorgeschal­tet, eine als Sektorensteuerung ausgebildete, über eine Kur­venscheibe (1) steuerbare Ventilsteuerung vorgesehen (Fig. 1).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bedüsung insbesondere an Vortriebsmaschinen des untertägigen Berg- und Tunnelbaus, bei­spielsweise an Teilschnittmaschinen, mit auf dem Längs- und/oder Querschneidkopf angeordneten Schneidwerkzeugen und den Schneid­werkzeugen zugeordneten, zur Kühlung, Staub- und Funkenschlagbe­kämpfung sowie zur Unterstützung der Schneidleistung vorgesehe­nen Wasserdüsen, wobei das dem Schneidkopf über eine Niederdruck-­Drehdurchführung zugeführte Wasser im Schneidkopf auf einen Be­düsungsdruck von beispielsweise 100 bis 1500 bar hochgespannt wird.

[0002] Nach der EP-Anmeldung 00 60 827 ist bereits eine Einrichtung zum Kühlen der Meißel einer Schrämmaschine bekannt, die im Bereich des Meißels eine Düse für das unter Druck auszuspritzende Kühlwasser aufweist. Die Wasserzufuhr zur Düse ist durch ein Absperrventil absperrbar und der Meißel ist am Meißelhalter entgegen der Kraft einer Feder und des hydraulischen Druckes des Kühlwassers durch den Schnittdruck begrenzt axial verschiebbar gelagert. Das Ab­sperrventil ist mit dem Meißel durch ein Kuppelglied derartig verbunden, daß es bei einer Verschiebebewegung des Meißels in Richtung des Schnittdruckes öffnet. Das Kuppelglied wird von einem auf den Ventilkörper wirkenden Stößel gebildet, der in einer zentralen Bohrung des Meißelschaftes geführt ist. Das Ab­sperrventil schließt entgegen der Wirkung des Schnittdruckes und wird durch den Stößel in Richtung des Schnittdruckes geöffnet.

[0003] Es handelt sich bei einer derartigen Einrichtung um eine auf­wendige und hinsichtlich des Verschleißes anfällige Meißelaus­führung, insbesondere da der Meißel axial beweglich in einer Büchse sitzt, und die Büchse im Meißelhalter unbeweglich fest­sitzt und einer besonderen Abdichtung bedarf. Die axiale Bewe­gung des Meißels wird nicht gedämpft und das Verdüsen des Wassers ist kaum steuerbar. Die Fläche des Stößels ist außerordentlich klein, so daß bei geringen Schlageinwirkungen auf den Meißel der Weg zum Verdüsen des Wassers freigegeben wird, d. h. es fehlt die Möglichkeit, die Wassermenge über den Druck zu steuern.

[0004] Desweiteren ist nach der DE-PS 32 42 137 ein Rundschaftmeißel insbesondere für Teilschnittmaschinen bekannt, der während des Schneidvorganges nur zeitweise mit dem zu schneidenden Material in Eingriff steht und aus einem drehbar und durch die Schnitt­kraft axial gegen den Druck des Sprühwassers begrenzt verschieb­bar auswechselbar in einem Meißelhalter gehaltenen Schaft und einer an der Spitze des Schaftes außerhalb des Meißelhalters angeordneten, Hartmetallschneide besteht. Bei dieser Ausführung eines Rundschaftmeißels ist im Meißelhalter in Richtung der Schnittkraft hinter dem Meißel ein Hohlraum vorgesehen, der einerseits über ein Rückschlagventil mit einem Sprühwasserka­nal in Verbindung steht und andererseits eine etwa in Richtung auf die Hartmetallschneide gerichtete Sprühwasserleitung auf­weist.

[0005] Ein derartig gedämpft geführter Rundschaftmeißel bringt den Nach­teil mit sich, daß die entsprechende Wasserbedüsung nur dann statt­findet, wenn durch die beim Eingriff des Meißels im Gestein oder Mineral auftretende Reaktionskraft den Meißel in einer axialen Richtung bewegt. Da aber beim Hereingewinnen von Gestein oder Mineral, beispielsweise bei einem Streckenvortrieb, mit Hilfe einer Teilschnittvortriebsmaschine das Mineral bzw. das Gestein teilweise durch Eingriff der Meißel gelöst wird, teilweise aber auch durch Einwirken der benachbarten Meißel aus dem Verband her­ausbricht, ist das ständige Eingreifen eines jeden Meißels nicht gewährleistet. Auf diese Weise können mehrere Meißel in nicht ausreichendem Maße mit der erforderlichen Wasserbedüsung beauf­schlagt werden.

[0006] Demgegenüber hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Einrichtung zur Bedüsung, insbesondere an Vortriebsmaschinen, beispielsweise an Teilschnittmaschinen, zu schaffen, die konstruk­tiv einfach ist, die eine axiale Beweglichkeit der Meißel und den damit auftretenden Verschleiß vermeidet und die darüber hinaus eine sektorale Bedüsung an der Stelle, beispielsweise eines Schneidkopfes ermöglicht, dessen Bereich mindestens teilweise in Eingriff mit dem Gestein oder Mineral gelangt.

[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Schneid­kopf mindestens eine durch die Drehung des Schneidkopfes über eine Nockenscheibe angetriebene Pumpe und in der und/oder den einer Pumpe nachgeschalteten Hochdruckleitungen den Düsen vorgeschal­ tet eine als Sektorensteuerung ausgebildete, über eine Kurven­scheibe steuerbare, Ventilsteuerung vorgesehen sind.

[0008] Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Bedüsung erlaubt zunächst einmal in konstruktiv einfacher Anordnung die Zuführung von Was­ser im Niederdruckbereich, beispielsweise mit einem Druck von 10 bar über eine entsprechende Drehdurchführung in den Schneid­kopf. Man versucht bewußt eine Hochdruck-Drehdurchführung wegen der damit verbundenen technischen Probleme zu vermeiden. Außer­dem erfordert die Verwendung einer Hochdruck-Drehdurchführung auch die Zuführung von hochverspanntem Wasser in den Schneidkopf und damit die zusätzliche Installation entsprechender Pumpen.

[0009] Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Bedüsung hat den Vorteil, daß die erforderlichen Teile zum Verspannen des Wassers in ge­schützter Position im Schneidkopf angeordnet sind. Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß durch die verstell­bare Ausbildung der Kurvenscheibe, die gegenüber dem rotierenden Schneidkopf feststehend, beispielsweise am Ausleger angeordnet ist, der Bedüsungssektor nach Belieben verstellbar ist. Die Er­zeugung des Druckwassers auf einen Bedüsungsdruck von beispiels­weise 100 bis 1500 bar erfolgt unter Ausnutzung der Drehbewegung des Schneidkopfes mit Hilfe einer Pumpe, beispielsweise einer Kol­benpumpe, deren Kolben über eine Nockenscheibe angetrieben wird. Das hochverspannte Wasser wird zweckmäßigerweise einem Speicherbe­hälter zugeführt, der zusätzlich mit einer Speicherblase ausrüst­bar ist, um das durch die Pumpe in pulsierender Form zugeführte Wasser den Düsen in gleichmäßiger Form zukommen zu lassen. Der Höchstdruck des Wassers bis ca. 1500 bar ist nur dann erforderlich, wenn das Wasser zur Unterstützung der Schneidleistung benötigt wird. Von dem Speicherbehälter wird das hochverspannte Wasser über im Schneidkopf vorgesehene Wasserkanäle einer Ventilsteuerung zuge­führt, die angetrieben über eine Kurvenscheibe eine sektorale Verdüsung des Wassers gewährleistet. Der Bedüsungswinkel ent­spricht dem Öffnungswinkel der Kurvenscheibe.

[0010] Weitere Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen näher beschrieben.

[0011] Der technische Fortschritt der Erfindung ist im wesentlichen darin begründet, daß unter Vermeidung der bisherigen Abdichtungsprobleme und des großen Verschleißes der Meißel durch die axiale Bewegung, eine konstruktiv einfache und sichere Bedüsungseinrichtung geschaf­fen wird, die unter Vermeidung eines hohen Wartungsaufwandes im we­sentlichen dazu beiträgt, die Standzeiten der Schneidwerkzeuge er­heblich zu erhöhen.

[0012] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dar­gestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise und schematisiert wiedergegebene Ausfüh­rung eines Längsschneidkopfes einer Teilschnittvortriebs­maschine unter Aufnahme der Bedüsungseinrichtung, und

Fig. 2 eine ebenfalls teilweise und schematisierte Wiedergabe der im Schneidkopf angeordneten Pumpe sowie ein Schnitt durch einen Ausleger.

[0013] Wie aus der teilweise und schematisiert wiedergegebenen Ansicht eines Längsschneidkopfes einer Teilschnittvortriebsmaschine zu entnehmen ist, wird das für die Bedüsung zum Zwecke der Kühlung der Staub- und Funkenschlagbekämpfung sowie zur Unterstützung der Schneidleistung erforderliche Wasser über eine Drehdurchfüh­rung 7 und eine in der Antriebswelle 3 verlagerte Niederdrucklei­tung 8 dem mit Schneidwerkzeugen 5 versehenen Schneidkopf 1 zuge führt. Die sich drehende und mit dem Schneidkopf 1 verbundene An­triebswelle 3 ist außerhalb des Schneidkopfes 1 in dem sich nicht drehenden Ausleger 2 verlagert. Der Schneidkopf 1 ist gegenüber dem Ausleger 2 mit Dichtungen 4 abgedichtet. Vor Kopf des Ausle­gers 2 und mit diesem fest verbunden ist eine Nockenscheibe 9 vor­ gesehen, deren genaue Ausbildung aus dem Schnitt in Fig. 2 zu entnehmen ist. Der Nockenscheibe 9 vorgelagert und auch in nicht drehender Befestigung am Ausleger 2 angeordnet, ist eine Kurven­scheibe 10 vorgesehen, deren Ausbildung ebenfalls aus dem Schnitt in Fig. 2 hervorgeht.

[0014] Durch die Drehung des Schneidkopfes 1, der fest mit der Antriebs­welle 3 verbunden ist, wird eine Pumpe 11 beaufschlagt. Die Pumpe 11 ist als Kolbenpumpe ausgebildet, deren Kolben 12 durch eine Rückstellfeder 14 jeweils in die Ausgangsposition zurückversetzt wird. Die mit dem Schneidkopf 1 durch die Welle 3 angetriebene um den Ausleger 2 rotierende Pumpe 11 läuft mit einem Rädchen 13 entlang der Nockenscheibe 9 und bewirkt auf diese Weise mit Hilfe des Kolbens 12 eine entsprechende Pumpwirkung.

[0015] Das Wasser wird, wie Fig. 2 zeigt, über die Niederdruckleitung 8, die über ein Rückschlagventil 15 abgesichert ist, der Pumpe 11 zu­geführt, von wo aus das verspannte Wasser in die Druckleitung 19 bzw. in den Speicherbehälter 17 gefördert wird. Der Pumpe 11 nach­geschaltet ist ebenfalls ein Rückschlagventil 16. Der Speicherbe­hälter 17 ist mit einem Überdruckventil 20 versehen und gleichzei­tig ist, wie das Ausführungsbeispiel zeigt, der Speicherbehälter 17 mit einer Speicherblase 18 versehbar. Das Wasser in der Druck­leitung 19 wird über die Ventilsteuerung mit Hilfe mindestens eines Ventiles 21, beispielsweise eines Kolbenventiles, sektoral den Düsen 6 zugeführt. Der in dem Ventil 21 hin- und herbewegli­che Kolben 23 wird durch eine Rückstellfeder 24 in seine Ausgangs­position jeweils zurückgebracht. Das Kolbenventil 21 wird ver­gleichbar wie die Pumpe 11 jedoch über eine Kurvenscheibe 10 so bewegt, daß über einen bestimmten Umfang der Drehung das Ventil 21 die Hochdruckleitung 19 schließt bzw. öffnet. In der Fig. 2 ist der Öffnungswinkel der Kurvenscheibe dargestellt, der dem Be­ düsungswinkel entspricht. Die Nockenscheibe 9 bzw. die Kurven­scheibe 10 sind durch eine Arretierung 22 am Ausleger festgelegt. Zur Verstellbarkeit des Bedüsungswinkels ist jeweils die Kurven­scheibe 10 mit dem Öffnungswinkel zu verstellen.

1 Schneidkopf

2 Ausleger

3 Antriebswelle

4 Dichtung

5 Schneidwerkzeug

6 Düse

7 Drehdurchführung

8 Niederdruckleitung

9 Nockenscheibe

10 Kurvenscheibe

11 Pumpe

12 Kolben

13 Rädchen

14 Rückstellfeder

15 Rückschlagventil

16 Rückschlagventil

17 Speicherbehälter

18 Speicherblase

19 Druckleitung

20 Überdruckventil

21 Kolbenventil

22 Arretierung

23 Kolben

24 Rückstellfeder

Ansprüche

1. Einrichtung zur Bedüsung insbesondere an Vortriebsmaschi­nen des untertägigen Berg- und Tunnelbaus, beispielsweise an Teilschnittmaschinen mit auf dem Längs- und/oder Quer­schneidkopf angeordneten Schneidwerkzeugen und den Schneid­werkzeugen zugeordneten, zur Kühlung, Staub- und Funken­schlagbekämpfung sowie zur Unterstützung der Schneidlei­stung vorgesehenen Wasserdüsen, wobei das dem Schneidkopf über eine Niederdruck-Drehdurchführung zugeführte Wasser im Schneidkopf auf einen Bedüsungsdruck von beispielswei­se 100 bis 1500 bar hochgespannt wird, dadurch gekennzeich­net, daß im Schneidkopf (1) mindestens eine durch die Dre­hung des Schneidkopfes (1) über eine Nockenscheibe (9) an­getriebene Pumpe (11) und in der und/oder den einer Pumpe (11) nachgeschalteten Hochdruckleitungen (19) den Düsen (6) vorgeschaltet eine als Sektorensteuerung ausgebildete, über eine Kurvenscheibe (10) steuerbare Ventilsteuerung vorgesehen sind.

2. Einrichtung zur Bedüsung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Nockenscheibe (9) gegenüber dem mit der Antriebswelle (3) verbundenen Schneidkopf (1) feststehend, beispielsweise am Ausleger (2) befestigt ausgebildet ist.

3. Einrichtung zur Bedüsung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die zur Ventilsteuerung vorgesehene Kurven­scheibe (10) gegenüber dem rotierenden Schneidkopf (1) feststehend angeordnet ist.

4. Einrichtung zur Bedüsung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Kurvenscheibe (10) zur Veränderung des Bedüsungssektors um den Umfang des Auslegers (2) verstell­bar ausgebildet ist.

5. Einrichtung zur Bedüsung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Ventilsteuerung innerhalb der Drucklei­tung (19) als ein über die Kurvenscheibe (10) beaufschlag­bares, die Druckleitung (19) öffnendes und schließendes, mit einer Rückstellfeder (24) versehenes Kolbenventil (21) ausgebildet ist.

6. Einrichtung zur Bedüsung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Pumpe (11) nachgeschaltet im Schneidkopf (1) ein Speicherbehälter (17) vorsehbar ist.

7. Einrichtung zur Bedüsung nach den Ansprüchen 1 und 6, da­durch gekennzeichnet, daß der Speicherbehälter (17) zu­sätzlich mit einer Gasblase (18) versehbar ist.

Zeichnung