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Tunnelmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Tunnelmaschine, mit welcher Tunnels od. dgl. beträchtlicher Abmessungen im Erdreich hergestellt werden können. Bekannte Tunnelmaschinen dieser Art weisen einen langgestreckten Verankerungsrahmen auf, der mit lösbaren Verankerungen für die Sicherung des Rahmens an der Tunnelwand versehen ist, und an welchem ein langgestreckter, gegenüber dem Verankerungsrahmen in Längsrichtung verschiebbarer Gleitrahmen abgestützt ist, der an seinem einen Ende mit einem in einer senkrecht zur Längsachse des Gleitrahmens angeordneten Ebene drehbar gelagerten Bohrkopf versehen ist.
Solche Tunnelmaschinen weisen beträchtliche Abmessungen auf und es ist daher bei den bekannten Tunnelmaschinen äusserst schwierig, während des Bohrvorganges stets diejenige Lage des Bohrkopfes einzustellen, dass der vorgegebene Tunnelkurs eingehalten werden kann. Abweichungen von diesem vorgegebenen Tunnelkurs sind jedoch sehr nachteilig, insbesondere dann, wenn der Tunnel von zwei Seiten vorgetrieben wird, da in diesem Falle die beiden Teilstücke bei ihrem Zusammentreffen nicht fluchten. Bei längeren Tunnelstrecken können schon Abweichungen von Bruchteilen von Graden zu beträchtlichen Veränderungen der Tunnelstrecke führen.
Die Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gestellt, eine Tunnelmaschine der oben erwähnten Art zu schaffen, mit welcher eine genaue Einstellung des vorbestimmten Tunnelkurses bzw. eine diesem Tunnelkurs entsprechende Einstellung des Bohrkopfes ermöglicht wird. Die Erfindung besteht hiebei im wesentlichen darin, dass die beiden Rahmen ineinander angeordnet sind und dass zwischen den Rahmen zwei in Längsrichtung in Abstand voneinander angeordnete Abstützeinrichtungen vorgesehen sind, von welchen jede in zwei verschiedenen Richtungen quer zur Tunnellängsachse unabhängig einstellbar ist, wobei die Längsachsen der Rahmen wahlweise zusammenfallen, zueinander parallel oder zueinander geneigt sind.
Dadurch, dass der Gleitrahmen gegenüber dem Verankerungsrahmen durch unabhängig voneinander einstellbare Abstützeinrichtungen abgestützt ist, wird ermöglicht, die Lage des den Bohrkopf tragenden Gleitrahmens in bezug auf den Verankerungsrahmen so einzustellen, dass auch der Bohrkopf die gewünschte, dem vorbestimmten Tunnelkurs entsprechende Lage aufweist und es kann jede geringste Abweichung von dieser Sollage sofort auf einfache Weise durch Betätigung einer der Abstützeinrichtungen korrigiert werden.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung weist jede der Abstützeinrichtungen zwei Paare von auf einem der Rahmen angeordneten Gleitschuhen auf, die an an dem andern der Rahmen befestigten verschleissarmen Teilen gleitend abgestützt sind, wobei die beiden Gleitschuhe eines Paares durch eine Verbindungsstange miteinander und für die Einstellung der beiden Gleitschuhe quer zur Tunnellängsachse mit einer an einem der Rahmen angeordneten Betätigungsvorrichtung verbunden sind. Dadurch können immer die paarweise gegenüberliegenden Gleitschuhe gemeinsam betätigt werden, so dass ihre Lagerflächen in einem gleichbleibenden Abstand zueinander und in gleitender Berührung mit den verschleissarmen Teilen angeordnet sind.
Die Betätigungsvorrichtung weist zweckmässig einen Kurbelantrieb auf, der an einem der Rahmen drehbar angeordnet ist und mit einem mit der Verbindungsstange drehbar verbundenen Arm und mit einem weiteren, mit einer an einem der Rahmen drehbar angeordneten hydraulischen Antriebsvorrichtung drehbar verbundenen Arm versehen ist. Mit einer solchen Betätigungsvorrichtung kann die gewünschte
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Einstellung der Gleitschuhe auf einfache Weise und mit der erforderlichen Kraft vorgenommen werden.
Es hat sich als zweckmässig erwiesen, wenn erfindungsgemäss die Gleitschuhpaare einesteils in vertikaler Richtung und andernteils in horizontaler Richtung verstellbar angeordnet sind, wobei die in vertikaler Richtung angeordneten Paare von Gleitschuhen verbunden sind und wobei eine hydraulische Ausgleichsvorrichtung vorgesehen ist, welche einen Ausgleich des durch das Gewicht des Gleitrahmens bewirkten übermässigen Druckes zwischen den Gleitschuhen und den verschleissarmen Teilen bewirkt.
In den Zeichnungen ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles schematisch erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemässen Tunnelmaschine, wobei eine Stellung dargestellt ist, bei welcher der Gleitrahmen in bezug auf den Verankerungsrahmen zurückgezogen ist und wobei
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dargestellt ist, bei welcher der Gleitrahmen in bezug auf den Verankerungsrahmen nach vorne geschoben ist. Fig. 5 zeigt in vergrösserter Darstellung die Ausbildung der Abstützeinrichtungen mit der Betätigungsvorrichtung und der Ausgleichsvorrichtung. Fig. 6 stellt einen Schnitt nach der Linie 6-6 der
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die beiden Rahmen mit den Abstützeinrichtungen.
Die in den Zeichnungen dargestellte erfindungsgemässe Tunnelmaschine weist insgesamt eine Länge von annähernd 22, 30 m auf. Mit einer solchen Maschine kann der Grund so untertunnelt werden, dass Durchgänge mit einem Durchmesser von etwa 7 m entstehen. Der nach vorne gerichtete Bohrkopf --l-- ist drehbar an der Vorderseite eines in Längsrichtung verschiebbaren kastenförmigen Gleitrahmens--2--angebracht, welcher seinerseits einen kleineren kastenförmigen Verankerungsrahmen--3--teleskopartig verschiebbar umschliesst. Die Seiten der jeweils im Schnitt quadratisch ausgebildeten Rahmen bestehen jeweils aus in Querrichtung im Abstand voneinander angeordneten, in Längsrichtung verlaufenden Trägern mit entsprechenden Querverstrebungen.
Die nach innen gerichteten Teile der Längsträger des Gleitrahmens--2--sind an entsprechenden Stellen mit verschleissarmen Teilen, z. B. mit glattflächigen und gehärteten Abriebplatten --4-- (s. Fig. 5, 6 und 7) belegt, welche zur gleitenden Abstützung von am Verankerungsrahmen --3-- vorne und hinten verstellbar gelagerten, Gleitschuhe--5--aufweisenden Abstützeinrichtungen dienen, die eine Steuerung der Tunnelgrabungsrichtung ermöglichen. Zur Steuerung der Gleitbewegung der Rahmen relativ zueinander und des am Bohrkopf--l--wirkenden Arbeitsdruckes sind druckmittelbetätigbare Zylinder--6--vorgesehen, die schwenkbar mit am Gleitrahmen--2-- bzw. am Verankerungsrahmen--3--vorgesehenen Laschen--7 bzw. 8--verbunden sind.
Für den Drehantrieb des Bohrkopfes--l--sind mehrere Elektromotoren --9-9-- vorgesehen, die am Gleitrahmen angebracht sind. Die Antriebsverbindung dieser Motoren wird dabei jeweils durch eine Magnetkupplung --10-- und ein Schaltgetriebe --11-- mit einem Zahnradkranz-12-am Bohrkopf--l--hergestellt. Gleiichzeitig mit dem Bohrkopf werden auch entsprechende Kübel od. dgl. in eine Umdrehungsbewegung versetzt, die zur Aufnahme des durch den Bohrkopf gelockerten und ausgehobenen Erdreiches dienen und dieses jeweils am höchsten Punkt der von ihnen
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den Aushub bis zum hinteren Ende der Tunnelmaschine, wo der Aushub auf bzw. in beliebige andere Förder-oder Transportmittel umgeleert wird.
Im Zuge eines Bohrvorganges wird ferner Ventilationsluft vom Inneren der Bohrung um den Umfang des Bohrkopfes--l--herum zusammen mit etwa von ihr mitgeführten Staub- und Schmutzteilchen durch Leitungen--14--abgesaugt, welche nach rückwärts zu einer entsprechenden Scheidevorrichtung mit einer Saugpumpe führen.
Während des eigentlichen Bohrvorganges ist der innere Verankerungsrahmen an der Tunnelwandung durch je vier vorne und hinten vorgesehene, nach aussen fahrbare Hauptstützen verankert, die jeweils in einem Winkel von 900 zueinander angeordnet sind. Die einzelnen Stützen bestehen dabei aus einem Stützschuh--15--, welcher drehbar an einem Schwenkarm--16angeordnet ist, der am Verankerungsrahmen--3--zusammen mit einem druckmittelbetätigten Zylinder--17--angelenkt ist. Der Kolben dieses Zylinders--17--ist mit dem Schuh durch ein Gelenk verbunden, wogegen der Zylinder über ein Gelenk am Innenrahmen befestigt ist.
Ferner sind am Gleitrahmen--2--vorne und hinten Hilfsstützen vorgesehen, die, wie aus Fig. 3 hervorgeht, aus einem druckmittelbetätigbaren Zylinder--18--mit einem Kolben und aus an der Tunnelwand
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--19-- ausgefahrenzurückgezogen und durch Betätigung der Zylinder --6-- der Verankerungsrahmen --3-- in eine neue Bohrstellung gebracht. Sobald diese erreicht ist, werden die Hauptstützen wieder ausgefahren und damit die Maschine wieder verankert, während die Hilfsstützen wieder eingezogen werden.
Die Betätigung und Arbeitsweise der einzelnen Maschinenteile wird durch entsprechende Regelventile und Schalter gesteuert, die sich auf einem Schaltpult innerhalb einer geschlossenen Kabine - befinden. Diese Schaltkabine-20-ist dabei an einer Seite des Gleitrahmens-2aufgehängt und befestigt. Sie enthält unter anderem einen Bildschirm, auf dem der Maschinist die Maschinenstellung an Hand von Signalen überwachen kann, welche wahlweise von einem der beiden in
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einem Gas-Laser entlang einer Bahn projiziert wird, die vorher zu dem gewünschten Tunnelverlauf parallel eingestellt wurde. Solange sich die Maschine auf dem richtigen Kurs befindet, sind die Lichtstrahlbilder auf beiden Targets zentriert. Jede Abweichung vom Mittelpunkt zeigt dem Maschinisten an, dass der Bohrkopf nachgesteuert werden muss.
Diese Steuerung erfolgt durch wahlweise seitliche Verschiebung in horizontaler oder vertikaler Richtung entweder an einem oder an beiden Enden des in Längsrichtung verschiebbaren Gleitrahmens--2--relativ zum verankerten und deshalb feststehenden Verankerungsrahmen--3--. Der Gleitrahmen kann in bezug auf den Verankerungsrahmen in allen seitlichen Richtungen verschoben und derart nachgestellt werden, dass die Längsachsen der beiden Rahmen entweder zusammenfallen oder parallel oder geneigt zueinander verlaufen, je nachdem wie die Einstellung erfolgen muss, um den Bohrkopf der Maschine auf dem vorherbestimmten Tunnelkurs zu führen und zu zentrieren, wie er durch das Auftreffen der Lichtstrahlen auf den Targets--21-21--angezeigt wird.
Die relative Rahmenstellung wird dadurch verändert, dass wahlweise die verschiedenen Gleitschuhe --5-- der vorderen und der rückwärtigen Abstützeinrichtungen entsprechend verstellt werden. Jede Abstützeinrichtung weist zwei Gruppen von vier miteinander verbundenen und gleichlaufend verstellbaren Gleitschuhen auf, von denen die eine Gruppe in senkrechter Richtung und die andere Gruppe in waggrechter Richtung verschiebbar ist. Die Gleitschuhe jeder Gruppe wirken als eine Einheit und lassen sich unabhängig von den Gleitschuhen der andern Gruppe verschieben.
Vorzugsweise sind Gruppen von vier miteinander verbundenen Gleitschuhen vorgesehen, wobei jeder Gleitschuh mit einem im Bereich der Ecken des im Querschnitt quadratischen Gleitrahmens --2-- angeordneten verschleissarmen Teil zusammenwirkt, wodurch ein wirksamer Widerstand gegen das Drehmoment um die Längsachsen der Rahmen gegeben ist. Wie Fig. 6 zeigt, sind somit je zwei im Abstand voneinander angeordnete, Gleitschuhpaare--5--nach oben und unten gerichtet, während, wie aus Fig. 7 hervorgeht, zwei weitere, in Abstand voneinander angeordnete Gleitschuhpaare--5-nach aussen gerichtet sind. Die Gleitschuhe sind jeweils durch Gelenke mit einem Arm-22verbunden, welcher am Verankerungsrahmen angelenkt ist.
Ausserdem sind die Gleitschuhe der
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--23-- derart miteinander- angelenkten hydraulischen Antriebsvorrichtung --26-- drehbar verbunden ist. Durch diese hydraulische Antriebsvorrichtung können die einzelnen Gruppen der Gleitschuhe und damit die Lage der beiden Rahmen relativ zueinander entsprechend verstellt werden. Zum Ausgleich der in senkrechter Richtung auf die jeweils obersten Schuhe der vorderen und hinteren Abstützeinrichtungen einwirkenden schweren Belastung ist eine hydraulische Ausgleichsvorrichtung --27-- vorgesehen, die in vertikaler Richtung zwischen dem Verankerungsrahmen und den senkrechten Verbindungsstangen--23-angeordnet ist.
Die Antriebsvorrichtung --26-- und die Ausgleichsvorrichtung --27-- der hinteren Abstützeinrichtung der in vertikaler Richtung verstellbaren Gleitschuhe werden durch die gleichen Steuerventileinrichtungen betätigt ; in ähnlicher Weise erfolgt auch die Betätigung der in vertikaler Richtung belasteten Antriebs-und Ausgleichsvorrichtung der vorderen Abstützeinrichtung durch ein Druckmittel, das von einem gemeinsamen Steuerventil gesteuert wird.
Durch die oben beschriebene Ausbildung der Tunnelmaschine wird während der Drehbewegung des Bohrkopfes und des Vorschubes auf dem verschiebbar gelagerten Gleitrahmen --2-- ein genau gesteuerter Bohrvorgang dadurch ermöglicht, dass die in senkrechter und waagrechter Richtung bewegbaren Gleitschuhe--5--der in Längsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Abstützeinrichtungen zur Steuerung des Bohrkopfes auf dem vorgegebenen Tunnelkurs beliebig in ihrer
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Lage verändert werden können, wodurch die Stellung des Gleitrahmens in jeder Richtung radial zur Tunnelachse an einem oder an beiden Enden der Maschine eingestellt werden kann.
Somit kann die Relativlage der Längsachse des Gleitrahmens zur Lage der Längsachse des Verankerungsrahmens beliebig eingestellt werden, so dass die Längsachsen dieser Rahmen wahlweise zusammenfallen, zueinander parallel oder zueinander geneigt sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Tunnelmaschine mit einem langgestreckten Verankerungsrahmen, der mit lösbaren Verankerungen für die Sicherung des Rahmens an der Tunnelwand versehen ist, und an welchem ein langgestreckter, gegenüber dem Verankerungsrahmen in Längsrichtung verschiebbarer Gleitrahmen abgestützt ist, der an seinem einen Ende mit einem in einer senkrecht zur Längsachse des Gleitrahmens
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dass die beiden Rahmen (2, 3) ineinander angeordnet sind und dass zwischen den Rahmen zwei in Längsrichtung in Abstand voneinander angeordnete Abstützeinrichtungen vorgesehen sind, von welchen jede in zwei verschiedenen Richtungen quer zur Tunnellängsachse unabhängig einstellbar ist, wobei die Längsachsen der Rahmen (2, 3) wahlweise zusammenfallen, zueinander parallel oder zueinander geneigt sind.
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