DD258041A1 - Einrichtung zum auffahren/grubenbauen in harten gesteinen - Google Patents

Abstract

Einrichtung zum Auffahren von Grubenbauen in harten Gesteinen. Durch die Erfindung soll die Effektivitaet und die Lebensdauer erhoeht werden, wobei Daempfungsvorrichtungen schwingende Bewegungen des Arbeitsorgans bei schraeg gerichteten Schlaegen und Leerlaeufen des Schlaegers daempfen. Nach der Erfindung ist eine bewegliche Stuetze mit einem Ausleger, an dem ein Rahmen befestigt ist, vorgesehen. Im Rahmen ist an Zapfen 8 ein Arbeitsorgan mit einem Schlaeger angebracht. Die Zapfen sind mit Stuetzelementen versehen, die mit Kolbenstangen von Daempfungsvorrichtungen zusammenwirken, welche als Zylinder ausgebildet sind. Jede Daempfungsvorrichtung besitzt einen mit einem kompressiblen Fluid gefuellten Hohlraum, in den die Stirnseite der Kolbenstange eintritt, sowie einen ersten und einen zweiten Daempfungsraum, die mit einem inkompressiblen Fluid gefuellt sind und ueber ein Drosselmittel miteinander in Verbindung stehen. An der Kolbenstange ist ein kolbenfoermiger Vorsprung vorhanden, der das inkompressible Fluid zum ueber das Drosselmittel erfolgenden Ueberstroemen zwischen dem ersten und dem zweiten Daempfungsraum bei der Bewegung der Kolbenstange zwingt. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Einrichtungen zum Auffahren von Grubenbauen in harten Gesteinen, die eine bewegliche Stütze enthält, an der in der Horizontalebene schwenkbar ein Schwenkausleger befestigt ist, der an seinem Ende einen in der Vertikalebene drehbaren Rahmen trägt, in dem begrenzt verschiebbar längs seiner Achse ein Ausführungsorgan mit einem Schläger angeordnet ist, der unmittelbar selber auf das Gestein zum Zerstören desselben einwirkt, wobei das Arbeitsorgan im Rahmen an Zapfen angebracht ist, die mit Stützelementen versehen sind, die in Führungen untergebracht sind und mit den Kolbenstangen mindestens zweier im Rahmen opposit angeordneten Dämpfungsvorrichtungen zusammenwirken, die als Zylinder zum Abfangen von unerwünschten Abweichungen des Arbeitsorgans und Rückführung desselben in die vorgegebene Stellung ausgebildet sind. Sie ist anwendbar für Vertriebsmaschinen mit einem selektiv wirkenden Auslegerarbeitsorgan. Die Erfindung kann am zweckmäßigsten im Bergbau, beispielsweise zum Auffahren von Grubenbauen in harten Gesteinen nach dem schlagenden Zerstörungsverfahren angewendet werden.

Außerdem kann diese Erfindung im Bergbau sowie im Bauwesen in den Maschinen mit einem schlagenden Arbeitsorgan zum Zerstören von übergroßen Gesteinsstücken, Fundamenten und Gebäudewänden, Aufreißen von Straßenbetondecken beim Vorbereiten von Felsböden für Dämme und andere Wasserbauten usw. verwendet werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt ist eine Einrichtung zum Auffahren von Grubenbauen in harten Gesteinen, die als Kombine zum Auffahren von Grubenbauen bezeichnet wird (FR-PS Nr.2193138, IPK E21C 35/06, die einschließt: eine Grundplatte; einen auf dieser Grundplatte montierten ersten Wagen; einen muldenförmigen Halter, der an dem ersten Wagen in solcherweise befestigt ist, daß ersieh um die vertikale Achse drehen kann; einen zur Längsachse der Grundplatte parallelen Träger, der so montiert ist, daß sowohl seine Drehung am muldenförmigen Halter um die horizontale Achse wie auch seine Drehung um seine eigene Längsachse berücksichtigt ist; eine Plattform, die am Träger um die horizontale Achse drehbar montiert ist, die sich am äußeren Trägerende befindet bzw. an dasselbe anschließt; einen zweiten Wagen, der zur Unterbringung des Arbeitsorgans bestimmt und in bezug auf die Plattform gleitbar montiert ist.

Der erste Wagen kann sich über die Grundplatte in der Längsrichtung mittels doppeltwirkenden hydraulischer Pressen bewegt werden.

Der muldenförmige Halter ist um die vertikale Achse in bezug auf den ersten Wagen drehbar, an dem er mit Hilfe von doppeltwirkenden hydraulischen Pressen befestigt ist.

Der am muldenförmigen Halter angebrachte Träger kann unter der Wirkung seines Paares von doppeltwirkenden hydraulischen Pressen um die horizontale Achse auf- und abbewegt werden. Außerdem kann er sich um seine eigene Längsachse mittels eines hydraulischen Getriebes gedreht werden.

Die am vorderen Trägerteil montierte Plattform kann sich in bezug auf den erwähnten Träger ihrerseits unter der Wirkung jeweils vorgesehener doppeltwirkender hydraulischer Pressen gedreht werden.

Der zweite Wagen, der auf der erwähnten Plattform montiert und zur Befestigung des Arbeitsorgans bestimmt ist, kann sich mittels einer doppeltwirkenden hydraulischen Presse entlang der Plattformlängsachse bewegt werden.

Alle hydraulischen Pressen arbeiten von einem Hydrauliksystem, das Behälter mit Drucköl, ein Rohrleitungssystem, verschiedene Steuer- und Sicherheitsventile umfaßt. Das Hydrauliksystem wird vom Arbeitsplatz der Bedienungsperson aus, der sich am muldenförmigen Halter befindet, von Hand gesteuert.

Das Arbeitsorgan wird dank Bewegungen der vorgenannten Elemente mit dem Werkzeug an das Gestein herangeführt und an der Stelle angedrückt, wo der Abbau des Gesteins erfolgen soll. Danach übt der Schläger des Arbeitsorgans einen Schlag auf das Werkzeug aus, das die Schlagenergie auf das Gestein überträgt und auf diese Weise eine Zerstörung desselben herbeiführt.

Nach dem Auskippen des Gesteinsstückes erfolgt eine Wiedereinstellung des Arbeitsorgans und der nächstfolgende Schlag.

Das Wegfüllen des abgebauten Gesteins geschieht mittels Schrapper und Winde.

Die beschriebene Einrichtung zum Auffahren von Grubenbauen in harten Gesteinen besitzt einen recht komplizierten Aufbau mit zahlreichen hydraulischen Pressen und Gelenkelementen. Das in dieser Einrichtung angewendete schlagende Arbeitsorgan setzt eine solche Einstellung voraus, daß seine Längsachse und die mit ihr zusammenfallende Werkzeugachse so gut wie normal zur Oberfläche des Gesteinsmassivs an der Schlagstelle gerichtet sind. Beim Auskippen des Gesteinsstücks nach dem ausgeführten Schlag ist ein Durchgleiten des mit dem Gestein zusammenwirkenden Werkzeugendes über die Oberfläche des Gesteinsmassivs möglich, das unter einem Winkel zur Arbeitsorganachse gerichtet ist, welcher vom normalen wesentlich verschieden ist. Dieses Durchgleiten ist die Ursachefür die Entstehung von erheblichen dynamischen Belastungen in sämtlichen Elementen der Einrichtung, die nur durch die Nachgiebigkeitsgröße dieser Elemente begrenzt sind und die Zerstörung derselben bewirken können.

Der komplizierte Aufbau der Einrichtung und die beschriebene Durchgleiterscheinung des Werkzeugs des Arbeitsorgans setzen die Zuverlässigkeit dieser Einrichtung wesentlich herab.

Die Notwendigkeit, das Arbeitsorgan jedesmal normal zum Gesteinsmassiv einstellen zu müssen, bedingt erheblichen Arbeitszeitaufwand für die Einstellung des Arbeitsorgans vor einem jeden Schlag und mindert also die Abbaueffektivität beträchtlich herab.

Bekannt ist ferner eine Einrichtung zum Auffahren von Grubenbauen in harten Gesteinen (US-PS Nr.4300802IPKE21C29/29, veröffentlicht am 17.11.81), die eine bewegjiche Stütze enthält, die über die Grubenbausohle verschiebbar ist und ein Basiselement zur Befestigung sämtlicher übrigen Elemente der Einrichtung darstellt. An der genannten Stütze ist ein gabelförmiger Ausleger befestigt, der in der Horizontalebene relativ zur Stütze selber unter der Wirkung von zwei Hydraulikzylindern verschwenkbar ist. Zwischen den Auslegerfüßen ist ein Rahmen in der Vertikalebene in bezug auf den Ausleger unter der Wirkung von zwei weiteren Hydraulikzylindern drehbar befestigt. Der Rahmen weist in seinen Wänden vier Fenster mit Führungsflächen auf, über die Stützelemente gleiten können. In die Bohrungen der erwähnten Stützelemente ragen in bezug auf diese Elemente drehbar Zapfen hinein, an denen das Arbeitsorgan befestigt ist. Das Arbeitsorgan stellt ein schlagendes Hochenergiearbeitsorgan „schießenden" Typs dar, d. h. es ist ein Arbeitsorgan, dessen Schläger vor dem Augenblick der Schlagabgabe keinen Kontakt mit dem Gesteinsstoß im aufzufahrenden Grubenbau besitzt.

Am Rahmen sind symmetrisch relativ zur Ebene, die zur Längsachse des Arbeitsorgans senkrecht ist und längs Zapfenachsen geht, zwei Gruppen Dämpfungsvorrichtungen in einer solchen Weise befestigt, daß jedes der Stützelemente auf zwei Seiten gegen Gleiten über die Führungsflächen durch die Stößel der erwähnten Dämpfungsvorrichtungen gesichert wird. Die Dämpfungsvorrichtungen sind zur Verminderung von Kräften bestimmt, die vom Arbeitsorgan auf die übrigen Elemente der Einrichtung bei schräg gerichteten Schlägen und Leerläufen des Schlägers des Arbeitsorgans sowie zur Beibehaltung der vorgegebenen Richtung der Längsachse des Arbeitsorgans nach der Entstehung der erwähnten Erscheinungen übertragen werden. Jede Dämpfungsvorrichtung enthält zwei opposit liegende Druckluftzylinder, als deren Kolbenstangen mit Kolben versehene Stößel dienen, die in mit Druckgas gefüllte zylindrische Hohlräume eintreten.

Bei der Arbeit des Arbeitsorgans wird ein erheblicherTeil der von seinem Schläger auf den Gesteinsstoß ausgeübten Schläge als schräggerichtete Schläge, d. h. solche Schläge, ausgeführt, bei denen die Schlagrichtung mit der Normalen zur Gesteinsoberfläche an der Schlagstelle nicht übereinstimmt. Ein schräger Schlag wird stets vom seitlichen Abprall begleitet. Beim seitlichen Abprall in der Horizontalebene dreht sich das Arbeitsorgan in bezug auf die vertikale Achse am Paar der vorgesehenen Zapfen, die in den Stützelementen drehbar sind, welche sich ober- und unterhalb des Arbeitsorgans befinden. Hierbei gleiten die an den Seiten des Arbeitsorgans liegenden Stützelemente über ihre Führungen und wirken auf die Stößel der Dämpfungsvorrichtungen ein. Nach dem beendeten seitlichen Abprall, wenn das Arbeitsorgan seine Drehbewegung einstellt, findet der umgekehrte Vorgang der Drehung des Arbeitsorgans unter der Wirkung der Dämpfungsvorrichtungen statt. Der seitliche Abprall in der Vertikalebene geschieht in ähnlicher Weise. Wenn aber der seitliche Abprall in einer Ebene erfolgt, die zwischen der Horizontal- und der Vertikalebene liegt, so werden gemeinsam zwei vertikale und zwei horizontale Dämpfungsvorrichtungen wirksam.

Führt der Schläger des Arbeitsorgans einen vollen bzw. teilweisen Leerlauf aus, bei dem also der Schläger bei seiner Vorbewegung auf keinen Gesteinsstoß trifft bzw. seine Energie für die Zerstörung des Gesteins nicht voll aufwenden kann, so strebt das Arbeitsorgan, seinem Schläger folgend nach vorn zu wandern, und wirkt über seine Zapfen und die auf dieselben aufgesteckten Stützelemente auf die Stößel der vorderen Gruppe der Dämpfungsvorrichtungen ein. Nach beendeter Bewegung des Arbeitsorgans findet der umgekehrte Vorgang statt, d. h. unter der Wirkung der Stößel der vorderen Gruppe der Dämpfungsvorrichtungen kehrt das Arbeitsorgan in seine Ausgangsstellung zurück.

In den beschriebenen Fällen bewegt sich beim Auftreten einer Kraft am Stößel der Dämpfungsvorrichtung der Stößel in dem erwähnten zylindrischen Hohlraum, wobei er über seinen Kolben das im Hohlraum befindliche Druckgas zusätzlich komprimiert. Der seitliche Abprall bzw. der Leerlauf des Arbeitsorgans wird durch Komprimieren des Gases im zylindrischen Hohlraum der Dämpfungsvorrichtungen abgefangen werden. Unter der Druckgaswirkung bringen die Stößel das Arbeitsorgan in die Ausgangsstellung zurück.

Jedoch speichert beim Ansprechen der Dämpfungsvorrichtungen, beispielsweise beim seitlichen Abprall, das Druckgas im Augenblick der zusätzlichen Komprimierung desselben durch den Stößelkolben eine beträchtliche Energiemenge auf, die es bei der Rückkehr in die Ausgangsstellung wieder abgibt. Dies hat zur Folge, daß das Arbeitsorgan an die Ausgangsstellung heranläuft, nachdem es bereits eine erhebliche Geschwindigkeit entwickelt hat, und daher diese Ausgangsstellung durchspringt, wobei es auf den entgegengesetzten Stößel einwirkt, so daß es zugedämpften Schwingungen des Arbeitsorgans kommt. Der also stattfindende Schwingungsprozeß vergrößert einerseits die Rückkehrzeit des Arbeitsorgans in die Ausgangsstellung und beschleunigt andererseits die Verschleißgeschwindigkeit der Dämpfungsvorrichtungen selber. Der erwähnte Nachteil verursacht eine Abnahme der Effektivität und Lebensdauer der bekannten Einrichtung.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, eine Einrichtung zum Auffahren von Grubenbauen in harten Gesteinen zur Verfügung zu stellen, deren Effektivität und Lebensdauer gegenüber den bisher bekannten Einrichtungen wesentlich erhöht ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Auffahren von Grubenbauen in harten Gesteinen mit einem schlagenden Arbeitsorgan zu schaffen, deren Dämpfungsvorrichtungen schwingende Bewegungen des Arbeitsorgans bei schräg gerichteten Schlägen und Leerläufen des Schlägers dämpfen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Einrichtung zum Auffahren von Grubenbauen in harten Gesteinen, die eine bewegliche Stütze enthält, an der in der Horizontalebene schwenkbar ein Schwenkausleger befestigt ist, der an seinem Ende einen in der Vertikalebene drehbaren Rahmen trägt, in dem begrenzt drehbar in der Horizontal- und der Vertikalebene sowie begrenzt verschiebbar längs seiner Achse ein Arbeitsorgan mit einem Schläger angeordnet ist, der unmittelbar selber auf das Gestein zur Zerstörung desselben einwirkt, wobei das Arbeitsorgan im Rahmen an Zapfen angebracht ist, die mit Stützelementen versehen sind, welche in Führungen untergebracht sind und mit den Kolbenstangen mindestens zweier im Rahmen opposit angeordneten Dämpfungsvorrichtungen zusammenwirken, die zur Aufnahme von unerwünschten Abweichungen des Arbeitsorgans und Rückkehr desselben in die vorbestimmte Stellung als Zylinder ausgebildet sind, jede Dämpfungsvorrichtung einen mit einem kompressiblen unter Druck stehenden Fluid gefüllten Kraftraum, in den die vom mit der Kolbenstange zusammenwirkenden Stützelemente entfernt liegende Stirnfläche der Kolbenstange eintritt sowie einen ersten und einen zweiten Dämpfungsraum besitzt, die mit einem inkompressiblen Fluid gefüllt sind und über ein Drosselmittel miteinander in Verbindung stehen, während an der Kolbenstange mindestens ein kolbenförmiger Vorsprung vorhanden ist, der auf das inkompressible Fluid einwirkt und dieses zum über das Drosselmittel erfolgenden Überströmen zwischen dem ersten und dem zweiten Dämpfungsraum bei Kolbenstangenbewegung zwingt.

Die beschriebene Ausführung der Einrichtung zum Auffahren von Grubenbauen in harten Gesteinen gestattet es, Schwingungen des Arbeitsorgans bei dessen Abweichungen von der vorbestimmten Lage auszuschließen, die im Augenblick der seitlichen Abpralle und des Leerlaufs des Schlägers auftreten. Hierdurch wird die Effektivität und Lebensdauer der Einrichtung erhöht.

In der erfindungsgemäßen Einrichtung ist der kolbenförmige Vorsprung zweckmäßig in Gestalt eines Ringvorsprungs an der Kolbenstange ausgeführt, die durch eine Dämpfungskammer geht, welche von diesem Ringvorsprung in einen ersten und einen · zweiten Dämpfungsraum unterteilt ist.

Diese Ausführung der Dämpfungsvorrichtungen gestattet es, die Länge des Drosselmittels auf ein Minimum zu reduzieren, das Füllen der Kammer mit Flüssigkeit zu gewährleisten und hierdurch die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Einrichtung zu erhöhen.

In der letzteren Ausführungsform der Einrichtung ist es wünschenswert, das Drosselmittel in Form eines Spaltes zwischen der Außenfläche des Ringvorsprungs und der Innenfläche der Dämpfungskammer auszuführen, wobei die Innenfläche der Kammer am besten kegelig mit einer großen Kegelgrundfläche ausgeführt wird, die auf der Seite des mit der Kolbenstange zusammenwirkenden Stützelementes liegt.

Diese Ausführungsform des Drosselmittels ist ausreichend einfach und fertigungsgerecht, schließt die Verstopfungsmöglichkeiten aus und erlaubt es, einen in etwa gleichbleibenden Druck in einem Hohlraum der Dämpfungskammer während der gesamten Dämpfungsperiode aufrechtzuerhalten, d.h., bei minimaler Belastungen der Elemente der Dämpfungsvorrichtung weist die letztere eine erhebliche Energieintensität auf und gewährleistet also eine sehr effektive Dämpfung eventueller Schwingungen des Arbeitsorgans.

In der erfindungsgemäßen Einrichtung können die Dämpfungsvorrichtungen so ausgeführt sein, daß die Kolbenstange mit zwei an ihren Enden ausgebildeten kolbenförmigen Vorsprüngen ausgeführt und durch eine Dämpfungskammer hindurchgesteckt ist, an deren Innenfläche ein Ringvorsprung vorgesehen ist, der sich zwischen den kolbenförmigen Vorsprüngen an der Kolbenstange befindet und die Dämpfungskammer in einen ersten und einen zweiten Dämpfungsraum unterteilt.

Diese Ausführung der Dämpfungsvorrichtung gestattet es, den Druck des kompressiblen Fluides im Kraftraum etwas zu senken, was wiederum zur Erhöhung der Standzeit der jeweiligen Dichtungselemente und Verlängerung der Lebensdauer der Einrichtung insgesamt führt.

In der letzten Ausführungsform der Einrichtung wird das Drosselmittel am zweckmäßigsten in Form eines Spaltes zwischen der Innenfläche des Ringvorsprungs der Dämpfungskammer und der Außenfläche der Kolbenstange ausgeführt, die sich zwischen ihren zwei kolbenförmigen Vorsprüngen befindet, wobei diese Oberfläche der Kolbenstange kegelig mit einer großen Kegelgrundfläche ausgeführt sein muß, die an den kolbenförmigen Vorsprung anschließt, welcher auf der Seite des mit der Kolbenstange zusammenwirkenden Stützelementes liegt.

Diese Ausführung des Drosselmittels der Dämpfungsvorrichtung erleichtert die Ausführung der kegeligen Oberfläche und erlaubt es, den veränderlichen Querschnitt des Drosselmittels präziser auszuführen, was die Funktion der gesamten Dämpfungsvorrichtung verbessert.

In einer beliebigen der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ausführungsformen der Einrichtung ist in günstiger Weise in der Kolbenstange einer jeden Dämpfungsvorrichtung ein mit dem Kraftraum in Verbindung stehender Hohlraum ausgeführt.

Die Ausführung des erwähnten Hohlraums in den Kolbenstangen vergrößert das Volumen des kompressiblen Fluides, das an der Funktion der Dämpfungsvorrichtung beteiligt ist, was zur Verminderung von Druckschwankungen führt, die im Kraftraum beim Ansprechen der Dämpfungsvorrichtung entstehen. Dadurch werden auch die Funktionsbedingungen der Dichtungselemente verbessert und wird die Lebensdauer der Dämpfungsvorrichtungen erhöht.

Es ist günstig, die Krafträume sämtlicher Dämpfungsvorrichtungen miteinander in Verbindung zu setzen.

Ein solches In-Verbindung-Setzen der Krafträume sämtlicher Dämpfungsvorrichtungen erleichtert das Füllen derselben mit dem kompressiblen Fluid und setzt die Druckschwankungen des kompressiblen Fluides in den Krafträumen der wirksam werdenden Dämpfungsvorrichtungen noch mehr herab.

In der erfindungsgemäßen Einrichtung sind vorzugsweise die zweiten Hohlräume der Dämpfungsvorrichtungen, in die das inkompressible Fluid nach der Drosselung überströmt, miteinander in Verbindung gesetzt und mit einem Mittel zum Aufrechterhalten eines Dauerumlaufs der inkompressiblen Flüssigkeit verbunden.

Die erwähnte Verbindung der zweiten Hohlräume der Dämpfungsvorrichtungen untereinander und mit einem Mittel zur Aufrechterhaltung eines Dauerumlaufs schließt die Möglichkeit der Funktion der Dämpfungsvorrichtungen ohne inkompressible Flüssigkeit aus und verhindert zugleich die Überhitzung der gedrosselten Flüssigkeit bei häufigem Ansprechen der Dämpfungsvorrichtungen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: einen Längsschnitt des aufgefahrenen Grubenbaues mit einer Seitenansicht der Einrichtung zum Auffahren von

Grubenbauen in harten Gesteinen, gemäß der Erfindung; Fig.2: dieselbe Einrichtung im aufgefahrenen Grubenbau, Draufsicht; Fig.3: einen Schnitt nach Linie HI-III der Fig. 1; Fig.4: einen Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 1 ; Fig. 5: eine Ausführungsform von Dämpfungsvorrichtungen, deren Kolbenstangen mit zwei kolbenförmigen Vorsprüngen versehen sind;

Fig.6: einen Schnitt nach Linie Vl-Vl der'Fig.4; Fig.7: einen Schnitt nach Linie VII-VII der Fig.4.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Auffahren von Grubenbauen in harten Gesteinen enthält eine bewegliche Stütze 1 (Fig. 1,2), die sich über die Sohle des Grubenbaues verschieben kann. An dieser Stütze 1 ist an einer vertikalen Achse ein Ausleger 2 mittels Hydraulikzylindern 3 in der Horizontalebene schwenkbar befestigt. Am Ende des Auslegers 2 ist ein Rahmen 4 befestigt, der in der Vertikaleb^ne mittels Hydraulikzylindern 5 (Fig. 1) drehbar ist. In den Wänden des Rahmens 4 (Fig. 1,2) sind vier Fenster 6 ausgeführt, in denen sich Stützelemente 7 vor- und rückbewegen können. In die Bohrungen der Stützelemente 7 (Fig.3,4) ragen relativ zu diesen drehbaren Zapfen 8 hinein, an denen ein Arbeitsorgan 9 (Fig. 1,3) befestigt ist. Die Drehachsen der

ν !

entgegengesetzt liegenden Zapfen 8 (Fig. 3) liegen auf einer Geraden und stehen senkrecht auf der Längsachse des Arbeitsorgans

9. Das letztere stellt ein schlagendes Hochenergiearbeitsorgan des „schießenden" Typs dar, d. h. es ist ein Arbeitsorgan, dessen I

Schläger 10 bis zum Augenblick der Schlagabgabe keinen Kontakt mit dem Gesteinsstoß besitzt. ί,

Am Rahmen 4 sind symmetrisch relativ zur Ebene, die durch die Achsen der Zapfen 8 geht und auf der Längsachse des j

Arbeitsorgans 9 senkrecht steht, zwei Gruppen Dämpfungsvorrichtungen 11 (Fig. 1) solcherweise befestigt, daß jedes der ι

Stützelemente 7-gegen die Verschiebung im Fenster 6 durch Kolbenstangen 12 der zwei opposit liegenden j

Dämpfungsvorrichtungen 11 gesichert wird.

Die Dämpfungsvorrichtungen 11 sind zur Senkung der Belastungen der Einrichtungselemente seitens des Arbeitsorgans 9, die

bei schräg gerichteten Schlägen und Leerläufen des Schlägers 10 auftreten, sowie zur Wiederherstellung der vorbestimmten |

Richtung der Längsachse des Arbeitsorgans 9 nach der Beendigung der erwähnten Erscheinungen bestimmt. I

Jede Dämpfungsvorrichtung besitzt eine Kolbenstange 12 (Fig. 4), die an dem einen Ende mit dem Stützelement 7 [

zusammenwirkt, mit dem anderen Ende aber in einen Kraftraum 13 eintritt, der mit einem kompressiblen Fluid gefüllt ist. Die j

Kolbenstange 12 kann auf der Seite des Kraftraums 13 zu einer gewissen Vergrößerung des Volumens des letzteren und j

Erleichterung der Kolbenstange 12 selber hohl ausgeführt sein. Im Gehäuse 14 der Dämpfungsvorrichtung ist eine

Dämpfungskammer 16 gebildet, in der sich ein Ringvorsprung 15 der Kolbenstange 12 befindet. Die Seitenfläche 17 der j

Dämpfungskammer 16 besitzt kegelige Form, wobei die große Kegelgrundfläche auf der Seite des Stützelementes 7 liegt. Die i

Dämpfungskammer 16 wird mit einer inkompressiblen Flüssigkeit gefüllt. j

Denkbar ist auch eine andere Ausführung der Dämpfungsvorrichtungen (siehe Fig. 5), deren Kolbenstange 18 mit zwei kolbenförmigen Vorsprüngen 19 und 20 versehen ist, während an der Innenfläche der Dämpfungskammer 21 ein Ringvorsprung 22 vorhanden ist, wobei der Ringspalt zwischen der Innenfläche des letzteren und der Außenfläche 23 der Kolbenstange 18, die sich zwischen den kolbenförmigen Vorsprüngen 19 und 20 befindet, ein Drosselmittel für die inkompressible Flüssigkeit beim

Überströmen derselben aus dem einen Hohlraum der.Dämpfungskammer 21 in den anderen Hohlraum derselben im Augenblick j

der Funktion der Dämpfungsvorrichtungen darstellt. Hierbei ist die Oberfläche 23 der Kolbenstange 18 in Form eines Kegels

ausgebildet, dessen große Grundfläche auf der Seite des Stützelementes 7 liegt. Wie auch in der vorangegangenen |

Ausführungsform kann die Kolbenstange 18 der Dämpfungsvorrichtung hohl ausgeführt sein, deren Hohlraum auf der Seite ]

eines mit einem kompressibien Fluid gefüllten Kraftraums 24 offen ist. i

Die in den Dämpfungsvorrichtungen vorhandene Dämpfungskammer gewährleistet die Umformung der kinetischen Energie desArbeitsorgans bei dessen Abdrehung im Augenblick des seitlichen Abpralls und bei dessen Vorbewegung im Augenblick des

Leerlaufs des Schlägers in die Wärmeenergie der gedrosselten Flüssigkeit und die darauffolgende Zerstreuung derselben. |

Zum einfacheren Füllen von Krafträumen 25 (Fig. 6) mit einem kompressiblen Fluid (Druckflüssigkeit) sind sie über einen Kanal 26 miteinander verbunden. Zum Füllen von Dämpfungskammern 27 (Fig.7) mit einer inkompressiblen Flüssigkeit und ständigen

Auswechseln der inkompressiblen Flüssigkeit zur Vermeidung der Überhitzung derselben beim Drosseln sind die i

Dämpfungskammern 27 über einen Kanal 28 miteinander in Verbindung gesetzt und mit einem (nicht gezeichneten) Mittel zur j

Aufrechterhaltung des Dauerumlaufs der unkompressiblen Flüssigkeit verbunden.

Die Arbeit der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Auffahren von Grubenbauen in harten Gesteinen geht auf die folgende Weise vor sich.

Die Einrichtung bewegt sich entlang des Grubenbaues und nähert sich dabei an den Abbaustoßteil desselben, bis sie in einem erforderlichen Abstand von diesem ist. Hiernach wird der Schläger 10 (Fig. 1) des Arb'eitsorgans 9 mit Hilfe von

Hydraulikzylindern 3 und 5 auf die gewünschte Stelle im Abbaustoß gezielt, das Arbeitsorgan tritt in Aktion und übt mit seinem j

Schläger 10 die erforderliche Zahl von Schlagen zum Abbau des Gesteins in der erforderlichen Tiefe aus. Danach wird das Arbeitsorgan 9 auf eine nächste Stelle gezielt, und der Zyklus wiederholt sich. Das abgebaute Gestein wird mit Hilfe von

bekannten Verlademitteln weggebracht, die zur Einrichtung gehören bzw. selbständig sein können. ;

In dieser Weise führen bei der normalen Funktion der Einrichtung die Dämpfungsvorrichtungen keine Arbeit aus und stören ;

dabei die Funktion der Hauptelemente der Einrichtung nicht. '

Die Dämpfungsvorrichtungen treten bei seitlichem Abprall des Arbeitsorgans 9 im Augenblick eines schräg gerichteten Schlags [

bzw. beim Leerlauf des Schlägers 10 in Aktion.

Im Augenblick eines schräg gerichteten Schlags, wenn die Bewegungsrichtung des Schlägers 10 mit der Normalen zur Oberfläche des abgebauten Gesteins an der Schlagstelle nicht übereinstimmt, wirkt auf den Schläger 10 seitens des Gesteinsmassivs eine zur Achse des Arbeitsorgans 9 senkrechte Kraft.

Unter der Wirkung dieser Kraft dreht das Arbeitsorgan 9 ab, d. h. es findet seitlicher Abprall statt. Beim seitlichen Abprall in der Horizontalebene dreht das Arbeitsorgan in bezug auf die vertikale Achse ab, die durch das vertikale Paar der Zapfen 8 geht, welche sich ober- und unterhalb des Arbeitsorgans 9 befinden. Indiesem Augenblick bewegt das Arbeitsorgan 9 über das horizontale Paar der Zapfen 8 jeweilige Stützelemente 7, die auf den zwei Seiten vom Arbeitsorgan 9 liegen, nach den entgegengesetzten Richtungen (vorwärts und zurück), die ihrerseits auf die Kolbenstangen 12 der Dämpfungsvorrichtungen 11 einwirken und diese zur Verschiebung zwingen.

In ähnlicher Weise geht es beim seitlichen Abprall des Arbeitsorgans 9 in der Vertikalebene her.

Trifft der Schläger 10 des Arbeitsorgans 9 im Augenblick der Schlagabgabe auf kein Hindernis (beispielsweise beim Auskippen eines großen Gesteinsstücks nach dem vorangegangenen Schlag) oder erweist sich das Gestein, auf das ein Schlag ausgeübt worden ist, als zu lose, so daß es nicht die gesamte Energie des Schlägers 10 aufnimmt, so findet ein Leerlauf des Schlägers 10 statt. Hierbei wirkt der Schläger auf das Gehäuse des Arbeitsorgans 9 ein und erzwingt eine Vorbewegung desselben. Das Arbeitsorgan 9 wirkt, indem es sich vorbewegt, über seine Zapfen 8 und die Stützelemente 7 auf die vordere Gruppe der Kolbenstangen 12 der Dämpfungsvorrichtungen 11 ein, wodurch ihre Verschiebung in derselben Richtung erzwungen wird.

Jede Dämpfungsvorrichtung 11 funktioniert in gleicher Weise sowohl beim seitlichen Abprall des Arbeitsorgans 9 wie auch beim Leerlauf seines Schlägers 10. Um dies zu erläutern, sei beispielsweise die Funktion der rechten, in Fig.4 dargestellten Dämpfungsvorrichtung betrachtet. Bei der Verschiebung des Zapfens 8 in der Zeichnung nach rechts wirkt er über sein Stützelement 7 auf die Kolbenstange 12 ein und erzwingt die Bewegung derselben in der gleichen Richtung. Die Bewegung der Kolbenstange 12 bewirkt eine zusätzliche Komprimierung des Fluides im Kraftraum 13. Gleichzeitig verdrängt der Ringvorsprung 15 die inkompressible Flüssigkeit aus dem einen Hohlraum der Dämpfungskammer 16, der sich zwischen diesem Ringvorsprung 15 und derWand der Dämpfungskammer 16 befindet, die die letztere vom Kraftraum 13 trennt, in den anderen Hohlraum

derselben findet über einen Spalt zwischen der Außenfläche des Ringvorsprungs 15 und der kegeligen Oberfläche 17 der Dämpfungskammer 16 statt. Hierbei nimmt mit der weiterschreitenden Bewegung der Kolbenstange 12 ihre Geschwindigkeit ab, und zugleich nimmt auch die Querschnittsfläche des Drosselspaltes wegen der Verringerung des Durchmessers der Oberfläche 17 statt, weshalb das Drosseldruckgefälle in etwa konstant bleibt, was eine maximale Energieaufnahme auf dem vorbestimmten Dämpfungsweg gewährleistet. Die beschriebene Bewegung der Kolbenstange 12 dauert bis zum Augenblick an, bis die kinetische Bewegungsenergie des Arbeitsorgans teilweise in die Energie der zusätzlichen Komprimierung der kompressiblen Flüssigkeit im Kraftraum 13, teilweise aber in die Wärmeenergie der gedrosselten Flüssigkeit transformiert worden ist.

Nach dem Stillsetzen des Arbeitsorgans 9 unter der Druckwirkung des kompressibien Fluides auf die Kolbenstangen 12 seitens des Kraftraumes 13 wird die Rückwärtsbewegung der Kolbenstangen 12, der Stützelemente 7, der Zapfen 8 und des Arbeitsorgans 9 in die Ausgangsstellung eingeleitet. Bei richtiger Wahl sämtlicher Parameter der Dämpfungsvorrichtung findet die Rückwärtsbewegung nur bis zur Ausgangsstellung des Arbeitsorgans 9 statt, so daß es zu keinen Schwingungsvorgängen kommt.

Aus der beschriebenen Funktionsweise der Dämpfungsvorrichtung ist klar, daß eben das Vorhandensein einer mit einer inkompressiblen Flüssigkeit gefüllten Dämpfungskammer 16 und die Verschiebung eines Ringvorsprungs 15 in derselben die Ursachen sind, die eine nichtumkehrbare Absorption der Energie bedingen, die bei unerwünschten Ablenkungen des Arbeitsorgans 9 erzeugt wird.

Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform der Dämpfungsvorrichtung funktioniert ähnlich der im vorstehenden beschriebenen.

Lediglich die Verdrängung der inkompressiblen Flüssigkeit aus dem einen Hohlraum der Dämpfungskammer 21 findet unter der Einwirkung eines kolbenförmigen Vorsprungs 19 der Kolbenstange 18 statt, und die Drosselung der inkompressiblen Flüssigkeit geschieht über einen Spalt zwischen der kegeligen Oberfläche 23 der Kolbenstange 18 und der Innenfläche des Ringvorsprungs 22 in den zweiten Hohlraum der Dämpfungskammer 21 hinein, der vom Ringvorsprung 22 und einem kolbenförmigen Vorsprung 20 der Kolbenstange 18 begrenzt ist.

Unter Beibehaltung der Gesamtparameter der Dämpfungsvorrichtung gestattet es diese Ausführungsform, den Druck des kompressiblen Fluids im Kraftraum 24 etwa zu senken und die Quermaße des Drosselspaltes zu vergrößern. Dies verbessert die Funktionsbedingungen der Elemente der Dämpfungsvorrichtung und erhöht die Lebensdauer derselben.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann am zweckmäßigsten bei der Schaffung von Maschinen mit schlagendem Hochenergiearbeitsorgan, die zum Aufspalten von Gesteinsstücken und gesteinsähnlichen Stoffen bestimmt sind, sowie von Maschinen zum sprenglosen Auffahren von Grubenbauen in harten Gesteinen verwendet werden.

So spaltet beispielsweise die nach dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schema ausgeführte Einrichtung mit einem Hochenergiehammer mit einer Schlagenergie von 10OkJ übergroße Steine mit einem Volumen von mehreren Kubikmetern mittels 1-2 Schlagen auf, wobei eine Arbeitsleistung von 20 m³/h und mehr entwickelt wird.

Claims (8)

1. Einrichtung zum Auffahren von Grubenbauen in harten Gesteinen, die eine bewegliche Stütze enthält, an der in der Horizontalebene schwenkbar ein Schwenkausleger befestigt ist, der an seinem Ende einen in der Vertikalebene drehbaren Raum trägt, in dem begrenzt drehbar in der Horizontal- und der Vertikalebene sowie begrenzt verschiebbar längs seiner Achse ein Ausführungsorgan mit einem Schläger angeordnet ist, der unmittelbar selber auf das Gestein zum Zerstören desselben einwirkt, wobei das Arbeitsorgan im Rahmen an Zapfen angebracht ist, die mit Stützelementen versehen sind, die in Führungen untergebracht sind und mit den Kolbenstangen mindestens zweier im Rahmen opposit angeordneter Dämpfungsvorrichtungen zusammenwirken, die als Zylinder zum Abfangen von unerwünschten Abweichungen des Arbeitsorgans und Rückführung desselben in die vorgegebene Stellung ausgebildet sind, gekennzeichnet dadurch, daß jede Dämpfungsvorrichtung (11) einen mit einem kompressiblen, unter Druck stehenden Fluid gefüllten Kraftraum (13), in den die von einem mit einer Kolbenstange (12) zusammenwirkenden Stützelement (7) entfernt liegende Stirnseite der Kolbenstange (12) eintritt, sowie einen ersten und einen zweiten Dämpfungsraum (16) besitzt, die mit einem inkompressiblen Fluid gefüllt und über ein Drosselmittel miteinander in Verbindung gesetzt sind, während an der Kolbenstange (12) mindestens ein kolbenförmiger Vorsprung (15) vorhanden ist, derauf das inkompressible Fluid einwirkt und dieses also zum über das Drosselmittel erfolgenden Überströmen zwischen dem ersten und dem zweiten Dämpfungsraum (16) bei der Bewegung der Kolbenstange (12) zwingt.

2. Einrichtung nach Punkt ^gekennzeichnet dadurch, daß der kolbenförmige Vorsprung in Gestalt eines Ringvorsprungs (15) an der Kolbenstange (12) ausgeführt ist, die durch eine Dämpfungskammer (16) hindurchgesteckt ist, welche von diesem Ringvorsprung (15) in einen ersten und einen zweiten Dämpfungsraum unterteilt ist.

3. Einrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Drosselmittel in Form eines Spaltes zwischen der Außenfläche des Ringvorsprungs (15) und der Innenfläche (17) der Dämpfungskammer (16) ausgeführt ist, wobei die Innenfläche der Dämpfungskammer (16) kegelig mit einer großen Kegelrundfläche ausgeführt ist, die auf der Seite des mit der Kolbenstange (12) zusammenwirkenden Stützelementes (7) liegt.

4. Einrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine Kolbenstange (18) mit zwei an ihren Enden ausgebildeten kolbenförmigen Vorsprüngen (19; 20) ausgeführt und durch eine Dämpfungskammer (21) hindurchgeleitet ist, an deren Innenfläche ein Ringvorsprung (22) vorgesehen ist, der sich zwischen den kolbenförmigen Vorsprüngen (19; 20) der Kolbenstange (18) befindet und die Dämpfungskammer (21) in einen ersten und einen zweiten Dämpfungsraum unterteilt.

5. Einrichtung nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß das Drosselmittel in Form eines Spaltes zwischen der Innenfläche des Ringvorsprungs (22) der Dämpfungskammer (21) und der Außenfläche der Kolbenstange (18) ausgeführt ist, die sich zwischen ihren zwei kolbenförmigen Vorsprüngen (19; 20) befindet, wobei diese Oberfläche der Kolbenstange (18) kegelig mit einer großen Kegelgrundfläche ausgeführt ist, die an den kolbenförmigen Vorsprung (19) anschließt, der auf der Seite des mit der Kolbenstange (18) zusammenwirkenden Stützelementes (7) liegt.

6. Einrichtung nach einem der Punkte 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß in der Kolbenstange (12; 18) einer jeden Dämpfungsvorrichtung ein Hohlraum ausgeführt ist, der mit dem Kraftraum (13; 24) in Verbindung steht.

7. Einrichtung nach einem der Punkte 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Krafträume (13; 24) sämtlicher Dämpfungsvorrichtungen miteinander in Verbindung stehen.

8. Einrichtung nach einem der Punkte 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die zweiten Hohlräume der Dämpfungsvorrichtungen, in die das inkompressible Fluid nach der Drosselung überströmt, miteinander in Verbindung stehen und mit einem Mittel zur Aufrechterhaltung eines Dauerumlaufs der inkompressiblen Flüssigkeit verbunden sind.

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