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Vorschubpressenanordnung zum Abstützen von Vortriebsschilden,
Tunnelbohrmaschinen und Grosslochbohrmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Vorschubpressenanordnung zum Abstützen von Vortriebsschilden,
Tunnelbohrmaschinen und Grosslochbohrmaschinen unter Verwendung von Vorschubpressen mit exzentrisch zur Pressenachse versetzt angeordneter Stützkalotte zum Abstützen des Pressenkolbens.
Beim Vortrieb solcher Bohrmaschinen müssen die Widerlager, gegen die sich die Maschinen abstützen, beträchtliche Reaktionskräfte aufnehmen können, die denen gleich sind, die zum Vortrieb der Maschinen erforderlich sind. Die Vorschubkraft wird in der Regel durch mehrere Vorschubpressen erzeugt, die am zweckmässigsten auf Druckölbasis arbeiten. In vielen Fällen stützen sich beispielsweise Tunnelbohrmaschinen mittels quer angeordneter Druckpressen an der Schachtwand ab. Bei Vortriebsschilden dienen in der Regel die Tübbings zum Auffangen der Reaktionskräfte wobei sich die Vorschubpressen gegen die Stirnwand des eingebauten vordersten Tübbings abstützen. Bei übertragung der Vorschubkraft auf Widerlager gleich welcher Art kann der Fall eintreten, dass die Kraftübertragung von der Vorschubpresse aus schräg zur Achse des Bohrloches erfolgen muss.
Infolge der Schrägkraft können in Anbetracht der grossen wirksam werdenden Kräfte auch Querkräfte erheblicher Grösse entstehen, deren Abfangung schwierig ist und zumindest einen grossen Materialaufwand bedeutet.
Bekannt ist auch eine Vorschubpresse für Vortriebsschilde, die eine exzentrisch zur Pressenachse angeordnete Stützpalette zum Abstützen des Presskolbens aufweist. Aber auch diese Ausbildung vermag das Auftreten von Schrägkräften erheblicher Grösse weder zu vermindern, noch zu beseitigen. Bei allen bekannten Ausführungen ist also zusammengefasst ein erheblicher Materialaufwand zum Abfangen von schräggerichteten Kräften erforderlich. Auch leidet die Betriebssicherheit durch das Auftreten von Schrägkräften solcher Grösse.
Schliesslich ist für eine hydrostatische Axialkolbeneinheit, die bei Kolbenpumpen oder Kolbenmotoren zur Anwendung kommt, bekanntgeworden, die Pleuelstange sowohl im Kolben als auch im Triebflansch mittels eines Kugelkopfes zu lagern und zwischen Pleuelstange und Hemd des Kolbens ein elastisches Material anzuordnen, das bis zu einem gewissen Grade Schwenkbewegungen der Pleuelstange zulässt. Diese Anordnung hat den Zweck dem rotierenden Triebflansch die Möglichkeit zu geben die im vorliegenden Falle volle Pleuelstange, die aus dem Kolben nicht herausgezogen werden kann und mit diesem daher eine in der Länge unverschiebliche Einheit bildet, in die Ausgangsstellung zurückzuziehen. Diese Konstruktion vermag daher das zuvor behandelte Problem nicht zu lösen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin eine Vorschubpressenanordnung zu schaffen, bei welcher die mit dem Auftreten von Schrägkräften verbundenen und bei den bekannten Konstruktionen auftretenden Nachteile beseitigt oder zumindest verringert werden.
Um dies zu erreichen, wird eine Vorschubpressenanordnung der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, bei welcher erfindungsgemäss im Kolbenkörper ein Pendellager mit kugelförmig gekrümmter Lagerfläche gebildet ist, auf dem sich eine Pendelstange mit ihrem einen Ende abstützt, die am entgegengesetzten Ende einen Ansatz mit der exzentrisch zur Pendelstangenachse angeordneten Stützkalotte trägt. Von dieser Stützkalotte wird nun eine Schrägkraft auf ein Widerlager abgegeben.
Wird die Erfindung für einen Vortriebsschild verwendet, der zum Herstellen einer Tübbingauskleidung dient, wird erfindungsgemäss zwischen der Pendelstange und der Stirnseite des
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vordersten Tübbings ein Druckschuh angeordnet. Ein solcher Druckschuh sichert eine möglichst zentrische übertragung der Pressenkraft.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die nornehmlich für einen Vortriebsschild geeignet ist, weist der die Stützkalotte tragende Ansatz eine sich gegen den Schildmantel legende Anlagefläche auf, wobei zwischen dem Druckschuh und der Stirnseite des Tübbings ein Lager angeordnet ist, das im wesentlichen nur Kräfte senkrecht zur Stirnseite des Tübbings überträgt.
Wird bei dieser Ausführungsform als übertragungsmittel ein Kugelkäfig gewählt, entfällt überhaupt eine quergerichtete Reibungskraft. Der wesentliche Anteil der Pressenkraft wird also als Normalkraft auf den Tübbing übertragen, während die aus der Schrägstellung resultierende Querkraft vom Mantel des Vortriebsschildes aufgenommen wird. Da der Vortriebsschild in der Regel einen Mantel aus Stahlblech von 30 mm Dicke erhält und der Schild an dieser rückwärts liegenden Stelle nicht mehr einem besonders grossen Verschleiss unterliegt, kann er diese quergerichtete Nebenkraft ohne weiteres aufnehmen, wobei diese Querkräfte zugleich eine Stützung des Mantelbleches gegen die von aussen wirkenden Erddrücke bilden.
Durch diese Ausbildung wird weiterhin ermöglicht, dass die Vorschubpressen selbst fest gelagert werden können, da die Pendelstützen während des Vortriebes z. B. des Schildmantels dessen Bewegungen und Abweichungen aufnehmen ; ein Vorteil, der bei den grossen Stückgewichten derartiger Vorschubpressen zu beachten ist.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung bei Anwendung auf einen Vortriebsschild dargestellt. Fig. l zeigt einen Längsschnitt durch die Pressenkammer und die Vorschubpresse selbst ; Fig. 2 zeigt im Schnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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hat der Kolben einen Vorsprung--3--mit geringerem Durchmesser, der in der Endstellung links in eine entsprechende Aussparung des Pressenkörpers --1-- eingreift. Im Inneren der hohl ausgebildeten Kolbenstange ist eine Pendelstange --5-- vorgesehen, die am linken Ende eine im Schnitt bogenförmige Krümmung aufweist, die in einer entsprechend gekrümmten Aussparung des Kolbens ruht,
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--5-- ist--20-- stellt die angenommene Richtung der Resultierenden dar.
Diese Resultierende geht zunächst durch den Krümmungsmittelpunkt am Ende der Pendelstange und ausserdem befindet sich der Mittelpunkt der gekrümmten Auflagerfläche-7--der Kalotte-6-ebenfalls auf der Linie der Resultierenden. Durch diese Anordnung und Ausbildung gelingt es, eine schräg geführte resultierende Kraft derart zu übertragen, dass quergerichtete Nebenkräfte nur in geringem Umfange sich entwickeln
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Kräfte zu übertragen haben, die parallel zur Achse des Vortriebsschildes verlaufen. Die Vorschubpresse - ist in einer Kammer angeordnet, die von Blechen--11, 12 und 13--gebildet wird. Die Stirnwand--12--der Kammer besitzt eine Vorrichtung--14--zum Zentrieren des Gehäuses der Vorschubpresse.
Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel besitzt eine Stützkalotte --16--, die sich über
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--18-- gegen den Tübbing-9-abstützt.
Die quergerichtete Nebenkraft wird über die Abstützkalotte--16--unmittelbar an den Mantel - des Vortriebsschildes abgegeben. Die Anordnung des Kugellagers --17-- hat hiebei zur Folge, dass quergerichtete Kräfte infolge einer Reibung von dem Tübbing nicht mehr aufgenommen zu werden brauchen. Dieser wird also nur mit Kräften belastet, die sich in Richtung der Achse des Bohrquerschnittes erstrecken, so dass mit grösster Sicherheit die Gewähr besteht, dass die Tübbings aus der ihnen zugedachten Lage nicht abgedrängt werden.