DE2136116B2 - Schildvortriebsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schildvortricbsmaschine, :i der innerhalb des Schildes ein rotierend arbeitender :hncidkopf in Richtung der Längsachse der Schildvortriebsmaschinc über sich am Schild übstützende Schubkolbengetriebe verschiebbar gelagert ist.

Aus der DT-AS 15 34 605 ist eine Schildvortriebsmaschine dieser Art bekannt, bei welcher der Schneidkopf S in einem Lagerkörper gelagert ist, welcher in der Schildlängsrichtung beweglich und mittels hydraulischer Druckzylinder gegen den Schild abgestützt ist. Der Lagerkörper ist dabei als plattenförmiger Jochträger ausgebildet und mit einander diametral gegenüberlicgenden Armen versehen, mit denen er in Aussparungen des Schildmantels längsverschieblich und kippbar gelagert ist, so daß mit Hilfe der Druckzylinder auch eine Richtungssteuerung der Schildvortriebsmaschine erreicht werden kann. Für den Vorschub des Schildes

'5 sind besondere hydraulische Pressen vorgesehen, die sich an dem in den Tunnel eingebrachten Tübbingausbau abstützen.

Durch die DT-OS 17 08 739 ist eine Schildvortriebsmaschine ähnlicher Bauart bekanntgeworden, bei welcher im Inneren des Schildes ein Trommelstuizen angeordnet ist, der über eine Schottwand mit dem Schild starr verbunden ist An dem Trommelstutzen ist der Schneidkopf in Axialrichtung verschiebbar geführt. Zwischen Her Schottwand und einem an dem Schneid-

²S kopf angeordneten Laufkranz sind die Schubkolbengetriebe für den Vorschub des Schneidkopfes angeordnet. Der gesamte Schild wird im übrigen auch hier mittels Pressen vorgedruckt, die gegen den Tübbingausbau abgestützt werden.

Bei den bekannten Schildvortriebsmaschinen kann der Schneidkopf nur so weit aus dem Schild ausgefahren werden, daß er unmittelbar vor der Schneide des Schildes arbeitet. Bei zu weitem Ausschub des Schneidkopfes aus dem Schild besteht die Gefahr, daß das Erdreich oder lockeres Gesteinsmaterial im Ortsbrusibereich in den Schild hereinbricht. Das geringe Ausschubmaß des Schneidkopfes macht es erforderlich, den Schild in kürzeren Zeitabständen vorzupressen. Hierbei muß der Schneidkopfantrieb vorübergehend stillgesetzt werden. Da die hydraulischen Pressen am Tunnelausbau abgestützt werden müssen, sind die bekannten Schildvortriebsmaschinen nur dann verwendbar, wenn in den Tunnel ein für die Abstützung der Pressen geeigneter standfester Ausbau eingebracht wird.

Aufgabe der Erfindung ist es. eine Schildvortriebsinaschine der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie einen weitgehenden Schutz gegen hereinbrechende? Gesteins- oder Bodenmaterial auch dann gewährleistet

so wenn der Schneidkopf um ein größeres Vorschubmal: aus dem Schild ausgefahren wird. Dabei soll dit Schildvortriebsmaschine sowohl im standfesten Gebir ge als auch im nichtMandfesten Gebirge oder Erdreich und vorteilhafterweise auch dann einsetzbar sein, wenr die Abstützung des Schildes gegen einen eingebrachter Ausbau nicht möglich oder zweckmäßig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß der Schild aus einem äußeren und einem inneren etwa rohrförmigen Schild besteht und daß der innen Schild in axialer Richtung im äußeren Schild verschieb bar geführt ist und stirnseitig den Schneidkopf iriigi wobei der innere Schild mit dem Schneidkopf durcl über seinen Umfang verteilte Druckzylinder, die sich an äußeren Schild abstützen, in Vortriebsrichtung vorpreß bar ist.

Diese Ausgestaltung der Schildvortriebsmaschin gewährleistet selbst dann einen weitcsigehcnden Schul gegen hereinbrechendes Gesteins- oder Bodenmatcria

wenn der Innenscliiid mit dem Schneidkopf um ein größeres Maß aus dem Außenschild ausgefahren wird. Die Antriebe des Schneidkopfes sowie die Druckzylinder und die ihnen zugeordneten Anschlüsse und Leitungen u.dgl. sind geschützt in dem inneren Schild untergebracht, der mittels der Druckzylinder gegenüber dem äußeren Schild gegen die Ortsbrust vorbewegbar ist. Die erfindungsgemäße Schildvortriebsmaschine läßt sich auch ohne weiteres so ausbilden, daß eine gute Richtungssteuerung der gesamten Schildvortriebsmaschine möglich ist. Bei einer in dieser Hinsicht besonders zweckmäßigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schildvortriebsmaschine trägt der Innenschild an seinem vorderen Ende einen Tragring für den Schneidkopf, der in axialer Richtung durch Gelenkstützen gegen den Innenschild abgestützt ist und der im übrigen durch radiale Steuerzylinder in horizontaler und vertikaler Richtung gegenüber dem Innenschild verlagert werden kann. Mit Hilfe der Steuerzylinder kann der Schneidkopf zusammen mit seinem Tragring gegenüber dem Innenschild verstellt und nach allen Richtungen hin radial um einen bestimmten Betrag versetzt werden. Hierdurch ist es möglich, an jeder beliebigen Stelle der am Außenschild angeordneten Schildschneide einen Überschnitt zu erzeugen und somit die Maschine in ihrer Richtung zu steuern. Die an dem Tragring angreifenden Gelenkarme übertragen die Vorschubkraft vom Innenschild auf den Schneidkopf, ohne die vorgenannten Stcuerbewegungcn zu behindern.

Es empfiehlt sich, in dem Tragring mehrere Ritzel /u lagern, die in eine Zahnung des drehbar gelagerten Schneidkopfes eingreifen. Die Ritzel werden von Motoren angetrieben, die auf Konsolen des Tragringes abgestützt werden können. Andererseits besteht aber auch die Möglichkeit, die Antriebsmoiorcn für den Schneidkopf am Innenschild abzustützen und durch kardanische Wellen mit den Antriebsrit/eln für den Schneidkopf zu verbinden. Die auf den Tragring für den Schneidkopf einwirkenden radialen Steuerzylinder bestehen zweckmäßig je aus zwei senkrecht zueinander angeordneten Zylindern. Hierbei werden mehrere Zylinderpaare dieser Art auf dem Umfang des Tragringes bzw. des Innenschildes vorgesehen.

Bei einer aus Innen- und Außenschild bestehenden Schildvortriebsmaschine der erfindungsgemäßen Art ergibt sich in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, den Außenschild und ggf. auch den Innenschild mit Verspannungseinrichtungen zu versehen, mit welchen sich diese Schilde gegenüber dem Gebirge verspannen lassen, so daß die Schubkräfte und/oder die Drehmomente des Schneidkopfantnebes gegen das umgebende Gebirge abgesetzt werden. Es empfiehlt sich im übrigen, den Innenschild nur durch seitlich angeordnete Führungselemente im Außenschild axial zu führen.

Bei der bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgcmäßen Schildvortriebsmaschine weist somit der Außen schild die vorgenannte Verspanneinrichtung auf, welche die Reaktionskräfte auf Vorschubkraft und Drehmoment aufnimmt und gegen das umgebende Gebirge absetzt. Erfolgt der Ausbau des Tunnels od. dgl. durch Tübbinge, so kann die axiale Vorschubkraft der Schildvortriebsmaschine auch in bekannter Weise über die Preßzylinder auf den Tübbingausbau abgesetzt werden. 1st der Innenschild ebenfalls mit einer Verspanneinrichtung ausgerüstet, so kann nach jedem Arbeitshub des Innenschildes und des hieran verlagerten Schneidkopfes der Inneschild gegenüber der geschnittenen Röhre verspannt und dann der Außen schild nach Lösen seiner eigenen Vorspanneinrichtung mit Hilfe der Druckzylinder nachgezogen werden, wobei der Innenschild das Widerlager für die Druckzylinder bildet. Anschließend kann dann die Verspanneinrichtung des Außenschildes wieder ausgefahren werden, bevor der neue Arbeitshub beginnt.

Der Außenschild trägt und führt demgemäß den Innenschild, wobei er zugleich die gesamte Schildvortriebsmaschine gegenüber der geschnittenen Röhre

ίο verspannt. Erfolgt der Ausbau mit Tübbingen, so braucht die Verspanneinrichtung des Außenschildes nur das Reaklionsmomeni des Schneidkopf-Drehantriebes aufzunehmen, da in diesem Fall gegen den Tübbingausbau abgestützte Pressen in der bekannten Anordnung

«5 vorgesehen werden können. In diesem Fall kann die Verspanneinrichtung am Innenschild entfallen.

Für die Abförderung des Haufwerks kann in dem Außenschild ein besonderer Förderer angeordnet werden. Für den Durchtritt des das gelöste Haufwerk aufnehmenden Förderers weist der Innenschild /weckmäßig unten an seinem vorderen Ende einen größeren Ausschnitt auf.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schildvoriricbsmaschinc im senkrechten Längsschnitt,

F i g. des die Schildvortricbsmaschine gemäß Fig. I links in einer Ansicht von hinten und rechts in einem

TP Querschnitt nach Linie 11-11.

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schildvortriebsmaschine im Längsschnitt.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Schildvortricbsmaschine besteht aus einem Außenschild 10 und einem Innenschild 11, die beide rohrförmig ausgebildet sind.

Der Außenschild 10 ist doppelwandig ausgeführt; er trägt an seinem vorderen Ende einen Schneidschuh 12.

An seinem hinteren Ende ist ein kastenförmiger Stülzring 13 angebracht. An der Innenwandung des Außenschildes 10 ist an der rechten und an der linken Seite jeweils eine waagerechte Gleitführung 14 vorgesehen, die sich in Längsrichtung des Außenschildes 10 erstreckt. In den Gleitführungen 14 gleiten seitliche Fortsätze 15 des Innenschildes 11. Der Innenschild 11 ist demgemäß in Längsrichtung des Außenschildes 10 verschiebbar geführt, wobei die Gleitführungen 14, 15 relative Drehbewegungen /wischen Innen- und Außenschild verhindern.

Die axiale Verschiebung des Innenschildes U gegenüber dem Außenschild 10 erfolgt durch Druckzylinder 16, die in größerer Anzahl über den Umfang des Innenschildes 11 verteilt angeordnet sind. Lediglich im Schildtiefsten kann ein solcher Druckzylinder fehlen, um dort ausreichend Raum für die Unterbringung einer Transporteinrichtung /tr Abförderung des gelösten Haufwerks freizuhalten Die Druckzylinder 16 sind über Siützböcke 17 an dein Verslärkungsring 13 des Außenschildes 10 abgestützt, während sie über enisnrechende Stüt/böcke 19 mit dem Innenscliiid 11 verbunden sind, der an der betreffenden Stelle mit einem radialen Innenflansch 20 versehen ist.

Ortsbrustscitig vor dem Inncnschild Il ist ein Tragring 21 für einen Schneidkopf 22 angeordnet. Der Tragring 21 stützt sich in axialer Richtung über vier Gelenkstützen 23 gegen den Innenschild 11 ab. Die Gelenkstütze!! 23 sind an beiden Enden über Kugelge lenke od. dgl. abgestützt, so daß der Tragring 21 in

gewissen Grenzen gegenüber dem Innenschild 11 allseitig verstellbar ist.

Der Schneidkopf 22 ist gegenüber dem Tragring 21 drehbar. Seinen Drehantrieb erhält der Schneidkopf 22 durch Rii/.el 24. die an dem Tragring 21 gelagert sind und die durch Motoren 25 angetrieben werden, welche über Stülzkonsolen 26 an der Rüekseite des Tragringes 21 abgestützt sind. Über den Umfang des Tragringes 21 ist eine größere Anzahl von Ritzeln 24 verteilt, die sämtlich in einen Zahnkranz 27 des Schneidkopfes 22 so eingreifen. Die den Ritzeln zugeordneten Antriebsmotoren 25 sind ebenfalls über den Umfang des Tragringes verteilt angeordnet.

Der Tragring 21 wird von radialen Slcucr/\ lindern gegenüber dem Innenschild It abgestützt. Insgesamt sind auf dem Tragringumfang vier jeweils um W zueinander versetzte Sleuerzylindcrpaare vorgesehen, deren Steuerzylinder 28 und 29 an den gleichen Stützböcken 30 angreifen, mit welchen auch die Gelenkstüt/en 23 verbunden sind. Die Steuerzylinder 28 jo sind in Vertikallage angeordnet und erlauben somit eine Höhenverstellung des Tragringes 21 und des Schneidkopfcs 22. Die Stcucr/.ylindcr 29 sind dagegen waagerecht angeordnet, so daß mit ihnen eine Seitenverschiebung des Tragringes und des Schneidkopfes möglich ist. Durch gemeinsame und unterschiedliche Beaufschlagung der Steuerzylinder 28 und 29 kann somit der Tragring 21 und mil ihm der Schneidkopf 22 in beliebiger Richtung gegenüber dem vorderen finde des Innenschildes 11 verschoben werden, wodurch sich an beliebiger Stelle des Schildumfangcs ein Freischnitt vor dem Schneidschuh 12 herstellen läßt, um die gesamte Schildvortricbsmaschine steuern zu können.

Während der Vorlriebsarbcit wird der Schneidkopf 22, der z. 15. mit Rollenmeißeln bestückt ist, durch seine Motoren 25 angetrieben und dabei gleichzeitig durch die Druckzylider lh gegen die ürtsbrust gedrückt. Das Reaktionsinoment des Schneidkopfaniriebes wird über den Innenschild 11 unddicGleitführungen 14,15 auf den Außenschild 10 übertragen. Letzterer weist vorzugswoi- ^₀ se eine (nicht dargestellte) Verspanneinrichtung auf. mit der er sich gegenüber dem umgebenden Erdreich verdrehsicher abspannen IUUt. l-ür die Verspanneinrich-Hingen können, wie an sich bekannt, radial ausfahrbare l'ratzen od. dgl. vorgesehen werden. Über die gleiche Vorspanneinrichtung können auch die Reaktionskräfte der Druckzylinder 16 auf das umgebende Erdreich bzw. Gebirge abgesetzt werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Vorschub der gesamten Schildvortriebsmaschine. wie an sich bekannt, mit Hilfe hydraulischer Pressen zu bewerkstelligen, die an dem Stützring 13 des Außenschildes 10 angreifen und ihr Widerlager an einem Tübbingausbau finden. In diesem Fall werden über die Vorspanneinrichtung des Außcnschildes 10 lediglich die Reaktionsmomente des Schneidkopfantriebes auf das umgebende Gebirge abgesetzt.

Es empfiehlt sich, den Innenschild 11 ebenfalls mit einer Verspanneinrichtung auszurüsten, so daß er gegenüber dem Gebirge verspannt werden kann, sobald er zusammen mit dem Schneidkopf 22 um die Ausschublänge der Druckzylinder 16 vorgeschoben worden ist. Durch Umsteuerung der Druckzylinder 16 kann dann der Außenschild 10 nachgezogen werden, wobei der verspannte Innenschild 11 das Widerlager für die Druckzylinder bildet. Es versteht sich, daß beim Nachziehen des Außcnschildcs 10 dessen Verspanneinrichtung gelöst ist. Haben die Schilde 10 und 11 wieder ihre in F i g. I gezeigte Lage zueinander erreicht, erfolgt erneut eine Umsteuerung der Druckzylinder 16 und eine Verspannung des Außcnschildes 10, worauf dann der Arbeitszyklus bei gelöster Vorspanneinrichtung des Innenschildes 11 von neuem beginnt.

Der Innenschild 11 weist in Nähe seines vorderen lindes im unteren Bereich einen Ausschnitt 31 auf. Durch diesen Ausschnitt wird die Abförderung des gelösten und herabfallenden Haufwerks mit Hilfe eines im Außenschild 10 angeordneten (nicht dargestellten) Förderers erleichtert, da der Förderer in diesem Fall bis /um Tiefsten des Autknschildcs 10 herabgefühlt werden kann.

Die Sr.'hildvortriobsniaschino nach l-'ig. 3 unterscheidet sich von derjenigen nach den Fig. 1 und 2 im wesentlichen nur dadurch, daß die Antriebsmotoren 25 nicht an dem Tragring 21, sondern an besonderen Konsolen 32 des Innenschildes 11 abgestützt sind. Das Drehmoment der Motoren 25 wird dabei über Gelenkwellen 33 auf die Antriebsritzel 24 übertragen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Schildvortriebsmaschine, bei der innerhalb des Schildes ein rotierend arbeitender Schneidkopf in Richtung der Längsachse der Schildvortriebsmaschine über sich am Schild abstützende Schubkolbengetriebe verschiebbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schild aus einem äußeren (10) und einem inneren, etwa rohrförmigen Schild (11) besteht und daß der innere Schild (11) in axialer Richtung im äußeren Schild verschiebbar^. 15) geführt ist und stirnseitig den Schneidkopf (22) trägt, wobei der innere Schild (11) mit dem Schneidkopf (22) durch über seinen Umfang vei teilte Druckzylinder (16), die sich am äußeren Schild (10) abstützen, in Vortriebsrichtung verpreßbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenschild (11), an seinem vorderen Ende einen Tragring (21) für den Schneidkopf (22) trägt, der in axialer Richtung durch Gelenkstützen (23) gegen den Innenschild (11) abgestützt ist und der im übrigen durch radiale Steuer/ylinder (28, 29) in horizontaler und vertikaler Richtung gegenüber dem Innenschild (11) verlagert werden kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Tragring (21) zweckmäßig mehrere Ritzel (24) gelagert sind, die in eine Zahnung (27) des drehbar gelagerten Schneidkopfes (22) eingreifen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß etwa auf Konsolen (26) des Tragringes (21) die Motoren (25) abgestützt sind, die über die Ritzel (24) den Schneidkopf (22) antreiben.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmotoren (25) für den Schneidkopf (22) am Innenschild (11) abgestützt sind und durch kardanische Wellen (33) mit den Antriebsritzeln (24) für den Schneidkopf (22) verbunden sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Tragring (21) für den Schneidkopf (22) einwirkenden radialen Steuerzylinder paarweise je aus zwei senkrecht zueinander angeordneten Zylindern (28, 29) bestehen, die über den Umfang des Tragringes (21) verteilt angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Schild (10) und gegebenenfalls auch der innere Schild (U) mit Verspannungseinrichtungen gegenüber dem Gebirge zur Abtragung von Schubkräften und/oder Drehmomenten versehen sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenschild (11) nur durch seitlich angeordnete Führungselemente (14, 15) im Außenschild(lO) axial geführt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenschild (11) unten an seinem vorderen F.nde einen größeren Ausschnitt (31) aufweist für den Durchtritt des das geloste Haufwerk aufnehmenden Förderers.