i form av fullprofilboring av hele tunneltverrsnittet av den type hvor en rekke tallerkenformede fullemeisler (dise cutters) er montert til et borhode og presses mot fjellet med stor kraft under rotasjon slik at rullemeis-

Oppfinnelsen omfatter nærmere bestemt oppbyggingen av skjæreeggenes form og materialstruktur slik at motstands-evnen mot abrasiv slitasje gir selvskjerpende effekt på rullemeislene med bibehold av stor styrke mot brekkasje under hele nedslitingsperioden samt metode for gjenoppbygging av disse.

slik bergbryting med bedre evne til nedbryting av harde bergarter. Et annet viktig formål er å senke boreverktøy-kostnadene ved å forlenge nedslitingstiden, samt muliggjøre gjenoppbygging av eggpartiet. Ytterligere et formål er å redusere lagerbelastningen på rullemeislene og borhodet, videre å redusere energiforbruket på selve tunnelboremaskinen.

Slik form for fullprofilboring av hele tunneltverrsnittet skjer ved at fjellet under hver rullemeisel knuses i en begrenset dybde ved hver passering. Dermed induseres skjær-og bøyningsspenninger på berget som står igjen mellom hvert spor, så større biter av de mellomstående partier brekkes ut. Dette er mulig fordi b_ergets styrke mot skjær -og strekk-belastning er vesentlig lavere enn for trykk.

selve sporene under hver rullemeisel enn for løsbrekkingen av de større bitene i mellom. Det er ut fra dette ønskelig med så stor avstand som mulig mellom hvert spor, dog ikke så stor at de mellomliggende partier ikke brekker løs. Forskjellige fjellsorter gir varierende krav, men stort

For en tunneldiameter på noen meter blir det derfor mange ru Heme i sle r.

Flatetrykket mellom rullemeisel og berg må være tilstrekkelig til å overvinne bergets indre trykkstyrke så lokal knusing oppstår. For harde bergarter kan dette bli betydelig - i praksis f.eks. 15-20 tonn pr. rullemeisel. Med en rimelig størrelse på maskinen kommer man fort opp i noen hundre tonn matetrykk på borhodet og betydelig energiforbruk for rotasjonen.

Slike boremaskiner blir derfor meget tunge og kostbare, samtidig som belastningen på lager og rullemeisler blir meget store. For å holde kreftene på et akseptabelt nivå, særlig i tungboret fjell, er det derfor svært viktig at anleggsflaten på rullemeislene i knusningssonen mot berget kan holdes så liten som mulig. Men for å få tilstrekkelig styrke og akseptabel levetid på lagrene i rullemeislene,

må disse ha en viss minstediameter. Anleggsbredden blir dermed den viktigste dimensjon med hensyn til å begrense kontaktarealet mellom rullemeisel og berg.

Også ut fra ønsket om minst mulig energikrevende knusing, bør rullemeislenes egg være så smal og skarp som mulig. Men ved at de mellomliggende bergpartier brekkes løst uregelmessig og skiftevis på høyre og venstre side avhengig av stikk og slepper i berget, blir rullemeislene også utsatt for betydelig sidebelastning som gir bøynings-belastning og bruddrisiko.

En måte å bringe anleggsflaten ned med bibehold av tilstrekkelig sideveis styrke, er å frese ut spor på tvers av tullene. Men i harde og slitende bergarter vil de gjenstående partier raskt slites ned.

En annen.metode er å forsyne eggen med en rekke sylinder-formede hardmetallbiter som stikker frem fra det bløtere og seigere grunnmaterialet. Slike verktøy blir imidlertid meget kostbare i fremstilling og kan ikke repareres. Ofte vil levetiden bli begrenset ved at hårdmetallbitene slåes løs og faller ut.

Beste resultat oppnås i de fleste bergarter med slette tallerkenformede stålringer. Nye ringer med smal og skarp egg, gir smal knusningssone og dermed god inndrift og lavt energiforbruk. Men for å motvirke brekkasje, må ringene utformes med øket bredde inn mot sentrum. Med øket nedsliting stiger dermed anleggsbredden raskt, slik at kontaktflaten blir for stor til at tilstrekkelig knusing kan opptre, hvorved borsynken faller og lagerbelastningen stiger så ringene må byttes med korte intervall.

For å få god motstandsevne mot slitasje, bør ringene ha stor hardhet. På den annen side, må de tåle slag og store bøyepåkjenninger, d.v.s. også ha stor seighet. Som en ser, er det en rekke forhold som dagens utførelser ikke gir noen fullgod løsning på. Fullprofilboring i særlig harde bergarter har derfor hittil vært begrenset fordi verktøykost-nadene blir for høye.

Oppfinnelsen tar sikte på å løse disse problemene på en mer økonomisk måte ved at rullemeislene bygges opp på

en seig kjerne med compoundmateriale i form av hard og slitesterk ring støttet opp av bløtere og seige sidematerlaler med lavere motstandsevne mot abrasiv slitasje, slik at sentrumsmaterialet under hele nedslitingsperioden vil stikke frem med større diameter enn sidematerialet, samt metoder for oppbygging av ovennevnte.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningene.

Fig. 1 viser prinsippet for bergbrytingen ved fullprofil-

Fig. 2 viser hvordan 2 rullemeiselverktøy angriper berget. Fig. 3, 4 og 5 viser snitt gjennom kjente rullemeisel-ringer. Fig. 6 viser snitt gjennom ny rullemeiselring i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 8-13 viser for oppbygging av rullemeiselverktøy i henhold til oppfinnelsen.

På fig. 1 som skjematisk viser prinsippet for fullprofilboring, betegner 1 borhodet som med stor kraft presses mot tunnelbunnen 2 og settes i rotasjon. På borhodet finnes en rekke borverktøy 3 montert med forskjellig avstand fra borhodets rotasjonsakse, slik at hvert verktøy angriper berget i konsentriske ringer 4 og 5. Dermed knuses berget umiddelbart under hvert verktøy mens mellomliggende, gjenstående partier etterhvert brekkes løs. Fig. 2 viser to boreverktøy 6 og 7 av rullemeiseltypen som angriper berget og knuser det i banene 8 og 9 (tilsvarende 4 og 5 på fig. 1). Avhengig av fjellets struktur, faller større biter 10 ut fra de mellomliggende områder. Fig. 3 viser snitt i større målestokk av en kjent utførelse for påpresset eller påkrympet ytterring på rullemeisel-verktøy som vist på fig. 2. Så lenge den er skarp, gir den god borsynk, samtidig som utførelsen gir stor sikkerhet mot brekkasje på selve ringen. Men i harde og slitende bergarter, kan spissen 11 raskt slites ned, hvorved anleggsbredden øker. Når flaten øker, synker borsynken. Dermed kommer man fort til en grense hvorved ringen må byttes. Fig. 4 viser en annen utførelse som bibeholder samme bredde like.til ringen er nedslitt til roten 12. I bløte bergarter kan den være hensiktsmessig, men for å få tilstrekkelig styrke mot brekkasje fra sidekreter, må den ha så stor bredde at flaten blir for stor i harde bergarter.

hvor ovennevnte ulemper er søkt begrenset. Med på samme måte som for fig. 3, vil den etter noe tids bruk, om enn noe lenger enn for fig. 3, få så stor bredde at den må skiftes.

Fig. 6 viser utførelse i henhold til oppfinnelsen hvor ovennevnte ulemper er sterkt redusert. Den har et bløtt og seigt basismateriale 13 uten gode slitasjeegenskaper,

men med materialstruktur vel egnet for gjenoppbygging uten sprekkdannelse. Som eggmateriale anvendes en sammenhengende skiveformet ring 15 som støttes opp av sidematerialet 14 og 16 med tilnærmet samme egenskaper som basismaterialet 13.

Eggmaterialet 15 har stor hardhet .og motstandsevne mot abrasiv slitasje. Det kan f.eks. være utført av wolfram-karbid innbakt i en bl_øtere grunnmasse, f.eks. kobolt og er metallisk forbundet med sidématerialet 14 og 16. Det kan fortrinnsvis være en gradvis overgang ved sammensmelting av eggmaterialet med sidematerialene.

Under boring vil det lengst fremstikkende parti være mest utsatt for slitasje fra berget. Dermed vil et gjennom-herdet materiale som fig. 3 og 5 slites butt. Men ved at sidematerialet 14 og 16 på fig. 6 er valgt med vesentlig lavere slitasjemotstand enn eggmaterialet 15, vil løs-brekking av mellomliggende berg (10 på fig. 2) gi nedsliting av disse.

Dermed blottlegges nytt sentrumsmateriale 15 etterhvert som verktøyet slites, slik at smal knusingssone i fjellet opprettholdes helt til verkt_øyet er modent for utskifting og gjenoppbygging som fig. 7 viser.

Fig. 8 viser en fremgangsmåte for gjenoppbygging av nedslitt ring. På den nedslitte kjerne 17, er nytt materiale 18 bygget opp igjen ved sveising eller plasmasprøyting av lite slitesterkt materiale. Deretter dreies nytt spor 19 for eggmateriale som sprøytes på i smeltet tilstand. Prosessen bør fortrinnsvis utføres i en automat hvor ringen langsomt roterer mens eggmaterialet gradvis bygges opp til full høyde.

og det kan være hensiktsmessig med en bunnsøm med spesi-elle egenskaper for god binding til grunnmaterialet.

På nye ringer er det naturlig å dreie ut sporet direkte i grunnmaterialet, forøvrig som ovenfor. Fig. 9 viser en annen metode hvor eggmaterialet og sidematerialene bygges opp samtidig eller umiddelbart etter hverandre ved at det slitesterke eggmaterialet fremføres sentralt gjennom et munnstykke 20 mens de bløtere sidematerlaler fremføres gjennom egne skråstillede munnstykker 21 og 22. Fig. 10 viser en tredje fremgangsmåte hvor den nedslitte ring 23 er montert inntil en hjelpering 24 av et ikke brennbart, f.eks. kjeramisk materiale. Begge ringene dreies synkront rundt under påsprøytingen. Venstre sidemateriale bygges så først opp ved påsprøyting, mens munnstykket beveger seg radielt ut og inn i forhold til ringens akse. Når tilstrekkelig tykkelse er bygget opp, skiftes tilsatsmaterialet over til det slitesterke eggmaterialet og så igjen tilbake til det bløtere sidemateriale, når tilstrekkelig tykkelse er oppnådd. Til slutt bygges høyre sidemateriale opp. Hjelperingen knuses eller fjernes på annen måte.

Fig. 11 viser en variant hvor man i stedet for hjelpering nytter en tynn stålring 25 av lite slitesterkt materiale. Fremgangsmåte er som for fig. 10, .bare med den forskjell

Den vil da gradvis slites ned på samme måte som sidematerialet forøvrig.

Fig. 12 viser en utførelse hvor eggmateriale og sidemateriale skiftvis mates frem gjennom samme munnstykke 26 fra hver sin beholder 27 og 28. I tillegg til langsom rotasjon, forskyves ringen aksialt frem og tilbake.

Med ringens sidefelt A under munnstykket 26, fremmates sidematerialet fra beholder 28, og når ringens eggparti B kommer inn under munnstykket, skiftes matingen over til beholderen 27 og videre tilbake til 28 for parti C. På denne måte bygges nytt materiale gradvis opp med slitesterk kjerne og bløtere sidepartier.

For å redusere risikoen for sprekkdannelse i overgangs-sonen mellom eggmaterialet 15 og sidematerialet 14, 15,

kan denne gjøres gradvis ved at de forskjellige metall-typer smeltes noe inn i hverandre.

Ved utmating av materialene i pulverform (fig. 12), kan andelen av slitesterke partikler (f.eks. wolframkarbider)

i forhold til matrisematerialet (bindemiddelet) skje gradvis fra sentrum av eggen 15 til støttematerialet ved gradvis omkobling fra tilførselsbeholderne 27, 28.

Fig. 13 viser ytterligere en fremstillingsmetode hvor nytt slitesterkt eggparti 29 er fremstilt på forhånd som en sammenhengende ring. Denne ring 29 plasseres sentralt utenpå det nedslitte, ev. avdreide nav 30, hvoretter bløtt sidemateriale bygges opp ved plasmasprøyting eller lignende prosess, slik at eggmaterialet 29 blir fast forbundet med navet 30 og støttet opp med passende sidemateriale som tidligere beskrevet ved øvrige metoder.

De foran beskrevne fremstillingsmetoder skal bare betraktes som eksempler som kan gjennomgå forskjellige modifikasjoner innenfor rammen av nedenstående patentpåstander.

Rullemeiselverktøyene behøver ikke nødvendigvis opplagres fast på dreiehodet. En annen utførelse er å montere disse på svingbare armer som kan arbeide på varierende diametere. Dermed klarer man seg med et mindre antall, idet hver rullemeisel kan bearbeide et større område.

Oftest anvendes bare 1 egg på hvert nav, men oppfinnelsen kan også anvendes om man ønsker 2 eller flere egger på samme nav.