STRECKENVORTRIEBSMASCHINE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Streckenvortriebsmaschine zum Auffahren von untertägigen Strecken mit einem drehend antreibbaren Bohrkopfgrundkörper, mit einem am Bohrkopfgrundkörper angeordneten und mit diesem angetriebenen starren Vorbohrer sowie mit um Schwenkachsen am Bohrkopfgrundkörper angelenkten Werkzeugträgern mit mindestens einem nach dem Hinterschneidprinzip arbeitenden Rollenbohrwerkzeug, wobei die Werkzeugträger über Schubkolbengetriebe zumindest vom Angriffspunkt im Vorbohrloch bis zum Umriß des Streckenquerschnitts ausstellbar sind.

[0002] Nach der DE-PS 31 40 707 ist eine gattungsgemäße Streckenvortriebsmaschine bekannt, bei welcher der Vorbohrer über eine zentrale mit dem Bohrkopfkörper verbundene Antriebswelle verbunden ist, die auf der einen Seite den Schwenkwinkel der radial zwischen Angriffspunkt im Vorbohrloch und den Streckenstößen verschwenkbaren Werkzeugträgern einschränkt und die andererseits in Verbindung mit einem im Querschnitt großen Vorbohrer sehr hohe Kräfte übertragen muß.

[0003] Der Vorbohrer muß im Durchmesser eine derartige Größe aufweisen, daß die Rollenwerkzeuge der schwenkbaren Werkzeugträger um die Vorteile des Hinterschneidens nutzen zu können, zwischen der Antriebswelle und der Bohrlochwandung ins Gebirge eingreifen können. Ein derartiger groß zu dimensionierender Vorbohrkopf macht die Übertragung eines sehr hohen Drehmomentes erforderlich und benötigt sehr hohe Andruckkräfte, die wiederum einen hohen unwirtschaftlichen Energieaufwand darstellen.

[0004] Darüber hinaus muß die Antriebswelle, die durch den großen Vorbohrkopf auftretenden Querkräfte aufnehmen. Bei der Verwendung einer starren, den Vorbohrer tragenden Welle treten weiterhin konstruktive Schwierigkeiten dahingehend auf, daß es schwierig ist, die für die schwenkbaren Werkzeugträger erforderlichen Schubkolbengetriebe zu verlagern.

[0005] Abweichend von einer derartigen Ausführung einer Streckenvortriebsmaschine ist nach der nicht veröffentlichten Patentanmeldung P 40 15 462.9 eine weitere Maschine zum Vortreiben von Streckentunnel oder dergleichen mit einem drehend antreibbaren Arbeitskopf bekannt, an welchem beispielsweise vier verschwenkbare Rollenbohrwerkzeuge tragende Werkzeugarme angelenkt sind. Da eine derartige Einrichtung ohne Vorbohrloch arbeitet, gleichzeitig aber jedoch die Rollenbohrwerkzeuge nach dem Hinterschneidprinzip arbeiten sollen, ist ein Werkzeugarm vorgesehen, der nahezu zentral an dem Arbeitskopf angelenkt verschwenkbar ist, um für den Eingriff der übrigen Werkzeugträger eine geeignete Aushöhlung zu schaffen.

[0006] Dabei treten für einen außermittig am Arbeitskopf angelenkten einzelnen Werkzeugarm, der die Wirkung eines Vorbohrers erzielen soll, sehr große Kräfte auf, die einen erheblichen Verschleiß mit sich bringen. Darüber hinaus liegt ein wesentlicher Nachteil einer solchen Anordnung darin, daß ein kontinuierliches Arbeiten, nämlich das gleichzeitige Aushöhlen zum Hinterschneiden und das Hinterschneiden gleichzeitig nicht durchführbar ist.

[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Streckenvortriebsmaschine der gattungsgemäßen Art anzugeben, die eine Reduzierung des Energieaufwandes bei der Herstellung des Vorbohrloches, der Beanspruchungen aus den betriebsbedingt auftretenden Drehmomenten und Querkräften sowie des Verschleisses an der Vortriebsmaschine ermöglicht.

[0008] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Vorbohrer als einen Bohrkern durch Schlitzen eines Ringhohlraumes hereingewinnender Ringbohrer ausgebildet ist, der aus zwei parallel zueinander und im Abstand zur zentralen Achse des Streckenhohlraums vorgesehenen, an Werkzeugarmen angeordneten Bohrwerkzeugen besteht und die Werkzeugarme an einem Querbalken einer eine Vorschubeinrichtung aufweisenden, am Bohrkopfgrundkörper angeordneten rahmenartigen Tragkonstruktion angelenkt sind, wobei die Seitenträger der rahmenartig ausgebildeten Tragkonstruktion gegenüber den Werkzeugträgern der Aufweitungswerkzeuge um 90° um die Längsachse verdreht am Bohrkopfgrundkörper angeordnet sind, und daß die Schubkolbengetriebe der Werkzeugträger von der rahmenartigen Tragkonstruktion umgriffen sind.

[0009] Die rechtwinklig zu den verschwenkbaren Werkzeugträgern am Bohrkopfgrundkörper angelenkte Rahmenkonstruktion gestattet die Möglichkeit, ausreichenden Platz für die Schubkolbengetriebe der verschwenkbaren Werkzeugträger zu schaffen.

[0010] Darüber hinaus ist durch die Ausbildung des Vorbohrers als Ringbohrer, und zwar durch die Ausbildung zweier an einen Querbalken angelenkter Werkzeugarme die Möglichkeit vorhanden, einen Ringhohlraum abzubohren, der durch die geringe zu bearbeitende Fläche ein geringeres Drehmoment und geringere Andruckkräfte erfordert. Weiterhin erlaubt die rechtwinklige Anordnung der Rahmenkonstruktion und der daran angelenkten als Vorbohrer ausgebildeten Werkzeugarme eine Vergrößerung des Verschwenkwinkels für die nach dem Hinterschneidprinzip arbeitenden verschwenkbaren Werkzeugträger.

[0011] Da die mit mindestens einem Rollenbohrwerkzeug jeweils versehenen verschwenkbaren Werkzeugträger in der rechtwinklig versetzten Anordnung zur Tragkonstruktion in den Freiraum zwischen den als Ringbohrer ausgebildeten Werkzeugarmen eingreifen können, sind sie gleichzeitig in der Lage, sollte der Bohrkern nicht selbsttätig abbrechen, diesen auf ihrem Rückweg zu zerstören. Die den Ringbohrer tragende Rahmenkonstruktion kann mit weiteren Querverstärkungen versehen sein und kann auf diese Weise ohne Schwierigkeiten die am Ringbohrer auftretenden Kräfte übernehmen.

[0012] Vorteilhafterweise weist die Vorschubeinrichtung zur Verschiebung der Tragkonstruktion in Längsrichtung in den Seitenträgern integrierte Vorschubzylinder auf.

[0013] Die Steuerung des Vorbohrers bzw. der Vorschubeinrichtung ist unabhängig von der Steuerung der Schwenkarme.

[0014] Die Werkzeugarme, die den Ringbohrer bilden, können mit an auswechselbaren Werkzeughaltern angelenkten Rollenbohrwerkzeugen oder Hartmetallmeißeln versehen sein.

[0015] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im nachfolgenden näher erläutert.

[0016] Es zeigen:

Figur 1 -

eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer teilweise dargestellten Streckenvortriebsmaschine und

Figur 2 -

eine Draufsicht nach dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel um 90° gedreht.

[0017] In den Figuren 1 und 2 ist nur der vordere Teil und zwar der drehbare Bohrkopfgrundkörper 1 einer Streckenvortriebsmaschine dargestellt, an welchem über Schwenkachsen 14 zwei Rollenbohrwerkzeuge 13 tragende Werkzeugträger 12 radial von innen nach außen zu den Streckenstößen verschwenkbar angelenkt sind.

[0018] Zwischen den Werkzeugträgern 12 ist, wie Figur 1 zeigt, parallel zu einer zentralen Achse 5 und rechtwinklig zu den Werkzeugträgern 12 am Bohrkopfgrundkörper 1 eine Rahmenkonstruktion 9 angelenkt.

[0019] Die Rahmenkonstruktion 9 besteht aus Seitenträgern 15, die - wie Figur 2 wiedergibt - über einen Querbalken 10 miteinander verbunden sind. In den Seitenträgern 15 ist die Vorschubeinrichtung in Form von jeweils einem Vorschubzylinder 11 integriert.

[0020] Die rahmenartige Tragkonstruktion 9 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel über eine Querverstärkung 16 stabilisiert. Die Tragkonstruktion umgreift die Schubkolbengetriebe 18, die in einer Halterung 19 verlagert sind und über welche die verschwenkbaren Werkzeugträger 12 radial verschwenkbar sind.

[0021] Am Querbalken 10 der Tragkonstruktion 9 ist der Vorbohrer in Form eines Ringbohrers angebracht. Wie das in den Figuren 1 und 2 gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt, besteht der Ringbohrer aus zwei in Abstand zur zentralen Achse 5 am Querbalken angelenkten Werkzeugarmen 6, die mit Bohrwerkzeugen 7 versehen sind. Die Werkzeugarme 6 sind mit auswechselbaren Werkzeughaltern 8 ausgestattet, die mit Rollenbohrwerkzeugen 7 oder Hartmetallmeißeln bestückbar sind.

[0022] Durch die Drehbewegung des Bohrkopfgrundkörpers um die Achse 5 entsteht an der Ortsbrust 17 durch die Werkzeugarme 6 ein Ringhohlraum 4 und zwischen den Werkzeugarmen 6 ein Bohrkern 3. Wie insbesondere auf der Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel nach Figur 1 zu entnehmen ist, greifen die Rollenbohrwerkzeuge 13 beim Einwärtsschwenken der Werkzeugträger 12 soweit in den Raum zwischen den Werkzeugarmen 6 des Vorbohrers ein, daß der nicht selbsttätig zusammenbrechende Bohrkern durch die Rollenbohrwerkzeuge 13 abgebrochen wird. Die rechtwinklige Anordnung der Werkzeugträger 12 zu den Werkzeugarmen 6, die den Vorbohrer 2 bilden, und der Abstand der Werkzeugarme 6 voneinander gewährleisten ein kontinuierliches Vorbohren mit gleichzeitigem Hinterschneiden.

Ansprüche

1. Streckenvortriebsmaschine zum Auffahren von untertägigen Strecken mit einem drehend antreibbaren Bohrkopfgrundkörper (1), mit einem am Bohrkopfgrundkörper (1) angeordneten und mit diesem angetriebenen starren Vorbohrer (2) sowie mit um Schwenkachsen (14) am Bohrkopfgrundkörper (1) angelenkten Werkzeugträgern (12) mit mindestens einem nach dem Hinterschneideprinzip arbeitenden Rollenbohrwerkzeug (13), wobei die Werkzeugträger (12) über Schubkolbengetriebe zumindest vom Angriffspunkt im Vorbohrloch bis zum Umriß des Streckenquerschnitts ausstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorbohrer (2) als ein einen Bohrkern (3) durch Schlitzen eines Ringhohlraumes (4) hereingewinnender Ringbohrer ausgebildet ist, der aus zwei parallel zueinander und im Abstand zur zentralen Achse (5) des Streckenhohlraums vorgesehenen, an Werkzeugarmen (6) angeordneten Bohrwerkzeugen (7) besteht und die Werkzeugarme (6) an einem Querbalken (10) einer eine Vorschubeinrichtung (11) aufweisenden, am Bohrkopfgrundkörper angeordneten rahmenartigen Tragkonstruktion (9) angelenkt sind, wobei die Seitenträger (15) der rahmenartig ausgebildeten Tragkonstruktion (9) gegenüber den Werkzeugträgern (12) der Aufweitungswerkzeuge um 90° um die Längsachse (5) verdreht am Bohrkopfgrundkörper (1) angeordnet sind, und daß die Schubkolbengetriebe (18) der Werkzeugträger (6) von der rahmenartigen Tragkonstruktion (9) umgriffen sind.

2. Streckenvortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinrichtung zur Verschiebung der Tragkonstruktion (9) in Längsrichtung in den Seitenträgern (15) integrierte Vorschubzylinder (11) aufweist.

3. Streckenvortriebsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenträger (15) durch mindestens eine Querverstärkung (16) versteift ausgebildet sind.

4. Streckenvortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugarme (6) mit auswechselbaren an Werkzeughaltern (8) angelenkten Rollenbohrwerkzeugen (7) oder Hartmetallmeißeln versehen sind.

Claims

1. A tunnelling machine for driving underground drifts with a main cutter-bead body (1) drivable in a rotating manner, a rigid preliminary cutter (2) mounted on the main cutter-head body (1) and driven thereby, and tool supports (12) articulated about pivot axes (14) on the main cutter-head body (1) and having at least one roller-bit tool (13) operating in accordance with the undercutting principle, wherein the tool supports (12) are extensible at least from the point of application in the preliminary borehole as far as the contour of the cross-section of the drift by way of thrust-piston drives, characterized in that the preliminary cutter (2) is constructed as an annular cutter which obtains a core (3) by cutting an annular cavity (4) and which comprises two cutting tools (7) provided parallel to each other at a distance from the central axis (5) of the cavity of the drift and mounted on tool arms (6), and the tool arms (6) are articulated on a cross-bar (10) of a frame-like support structure (9) comprising an advancing device (11) and mounted the main cutter-head body, wherein the lateral supports (15) of the support structure (9) constructed in the manner of a frame are mounted on the main cutter-head body (1) so as to be offset by 90° about the longitudinal axis (5) with respect to the tool supports (12) of the enlarging tools, and the thrust-piston drives (18) of the tool supports (6) are encompassed by the frame-like support structure (9).

2. A tunnelling machine according to Claim 1, characterized in that the advancing device for displacing the support structure (9) in the longitudinal direction comprises thrust cylinders (11) incorporated in the lateral supports (15).

3. A tunnelling machine according to Claim 2, characterized in that the lateral supports (15) are reinforced by at least one transverse reinforcement (16).

4. A tunnelling machine according to Claim 1, characterized in that the tool arms (6) are provided with interchangeable roller-bit tools (7) or carbide-tipped tools articulated to tool holders (8).

Revendications

1. Machine à creuser des galeries, pour le creusement de galeries minières, avec un support de tête de forage (1) pouvant être entraîné à rotation, avec un foret d'amorçage (2), disposé sur le support de la tête de forage (1) et rigidement entraîné avec celui-ci, ainsi qu'avec des supports d'outil (12) articulés sur le support de tête de forage (1) autour d'axes d'inclinaison (14) et comportant au moins un outil de forage à rouleau (13) fonctionnant suivant le principe de la contre-dépouille, les supports d'outil (12) pouvant, par l'intermédiaire de mécanismes à piston de poussée, être déployés au moins depuis le point d'attaque dans le trou d'amorçage jusqu'à la périphérie de la section transversale de la galerie, caractérisée en ce que le foret d'amorçage (2) est conformé comme âme de forage (3), par fendage d'un espace annulaire creux (4) de foret annulaire d'abattage, âme constituée de deux outils de forage (7) disposés sur des bras (6) pour outil, parallèles l'un à l'autre et prévus à distance de l'axe central (5) de l'espace creux de la galerie, et en ce que les bras (6) pour outil sont articulés sur une traverse (10) d'une structure porteuse (9) en forme de cadre, disposée sur le support de la tête de forage et présentant un dispositif d'avancement (11), tandis que les supports latéraux (15) de la structure porteuse (9) conformée en forme de cadre sont disposés sur le support de la tête de forage (1), décalés autour de l'axe longitudinal (5) d'un angle de 90° par rapport aux supports (12) des outils d'élargissement, et en ce que les mécanismes à piston-poussoir (18) des supports d'outil (6) sont entourés par la structure porteuse (9) en forme de cadre.

2. Machine à creuser des galeries selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif d'avancement présente des cylindres d'avancement (11) intégrés dans les supports latéraux (15), pour le déplacement de la structure porteuse (9) dans la direction longitudinale.

3. Machine à creuser des galeries selon la revendication 2, caractérisée en ce que les supports latéraux (15) sont réalisés renforcés par au moins un renfort transversal (16).

4. Machine à creuser des galeries selon la revendication 1, caractérisée en ce que les bras pour outil (6) sont dotés d'outils de forage à rouleaux (7) ou de burins en métal dur remplaçables et articulés sur les supports d'outil (8).

Zeichnung