CH628707A5 - Messerschild. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Messerschild mit an einem gemeinsamen Stützrahmen abgestützten, zur Ausbruchswandung abspreizbaren und mittels Pressen vorpressbaren Vortriebsmessern, die einen den Ausbruchsraum sichernden Schildmantel bilden.

Messerschilde werden beim Vortrieb von Tunneln, Stollen oder sonstigen unterirdischen Hohlräumen im Erdreich eingesetzt. Beim Einsatz der Messerschilde stellt sich das Problem der

Richtungssteuerung, wenn z. B. unterirdische Bauwerke mit Kurven aufgefahren oder bei einem Verlaufen des Schildes Richtungskorrekturen vorgenommen werden müssen. In der Praxis erfolgt die Richtungssteuerung bzw. die Lenkbewegung bei den bekannten Messerschilden in der Weise, çiass auf derjenigen Schildseite, zu der hin der Schild gesteuert werden soll, mehrere Vortriebsmesser gleichzeitig vorgepresst werden. Die sich an dem gemeinsamen Stützrahmen abstützenden hydraulischen Pressen dieser Messergruppe bewirken dabei eine Verkantung und Schrägstellung des Stützrahmens, so dass sich der Stützrahmen und mit ihm die Vortriebsmesser zu derjenigen Seite hin schrägstellen, an welcher die Messergruppe vorgepresst wird. Es versteht sich, dass diese Methode der Richtungssteuerung höchst ungenau und unzuverlässig ist und keine exakten Steuerbewegungen zulässt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Richtungssteuerung bzw. die Lenkbarkeit eines Messerschildes zu verbessern und damit die Möglichkeitzu schaffen, möglichst exakte Steuerbewegungen und Richtungskorrekturen durchzuführen.

Die Erfindung besteht in ihrem Grundgedanken darin, dass am Schildmantel gegenüberliegende Vortriebsmesser derart gekoppelt sind, dass beim Ausfahren des einen Vortriebsmessers quer zur Vortriebsrichtung das gegenüberliegende Vortriebsmesser gleichsinnig eingefahren wird.

Erfindungsgemäss wird also die radiale Spreizbarkeit der Vortriebsmesser zur Richtungssteuerung nutzbar gemacht, indem jeweils am Schildmantel diametral gegenüberliegende Vortriebsmesser nach Art einer Spurstange gekoppelt werden, so dass die gekoppelten Vortriebsmesser gleichsinnig in die gewünschte Richtung gesteuert werden. Dabei behalten die gekoppelten Vortriebsmesser bei der Durchführung von Richtungsänderungen oder Richtungskorrekturen ihre zumindest angenäherte Parallellage zwangsläufig bei. Es empfiehlt sich, die Kopplung der Vortriebsmesser nach Art einer hydraulischen Spurstange auszubilden, obwohl gegebenenfalls auch eine mechanische Kopplung o. dgl. vorgenommen werden könnte. Bei der hydraulischen Kopplung sind die Vortriebsmesser mittels hydraulischer Spreizzylinder gegenüber dem Stützrahmen ausspreizbar, wobei die Spreizzylinder der am Schildmantel jeweils gegenüberliegenden Vortriebsmesser im Sinne einer gegenläufigen Stellbewegung hydraulisch gekoppelt sind. Dies bedeutet, dass beim Abspreizen des einen Vortriebsmessers gegen die Ausbruchswandung das andere Vortriebsmesser zwangsläufig in entsprechende Masse eingefahren, also von der. Ausbruchswandung abgehoben wird. Durch entsprechende Steuerung der Spreizzylinder der anderen, ebenfalls nach Art einer hydraulischen Spurstange gekoppelten Vortriebsmesser des Messerschildes lässt sich auf diese Weise eine(genaue Richtungssteuerung erreichen.

Es empfiehlt sich, sämtliche Vortriebsmesser des Messerschildes paarweise in der genannten Art zu koppeln, wobei die Messer eines jeden gekoppelten Messerpaares am Schildmantel einander gegenüberliegen. Obwohl es zweckmässig ist, die Vortriebsmesser paarweise zu koppeln, wäre gegebenenfalls auch eine Kopplung von Messergruppen, die z. B. jeweils zwei -Vortriebsmesser umfassen, nach Art einer Spurstange möglich.

Die zwangsweise Kopplung der Vortriebsmesser nach Art der hydraulischen Spurstange lässt sich in vorteilhafter Weise steuerungstechnisch so verwirklichen, dass jeweils die gekoppelten Spreizzylinder über Stromregelventile mengen- bzw. wegabhängig in Ausspreizrichtung beaufschlagbar sind. Anstelle der Stromregelventile kann aber auch mit einer dosierten Beaufschlagung der gekoppelten Spreizzylinder unter Verwendung eines Dosierzylinders gearbeitet werden. Dabei lässt sich z. B. der eine Zylinderraum des Dosierzylinders mit dem einen Spreizzylinder und der andere Zylinderraum des Dosierzylinders mit dem anderen Spreizzylinder verbinden. In sämtlichen vorgenannten Fällen empfiehlt es sich, diejenigen Zylinderräume der

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gekoppelten hydraulischen Spreizzylinder, deren Volumen sich beim Ausspreizen der Vortriebsmesser gegen die Ausbruchswandung vermindert, kommunizierend zu verbinden. Wesentlich in allen vorgenannten Fällen ist, dass die als zeit-, mengen-oder wegabhängige Steuerung arbeitende hydraulische Steuerung der gekoppelten Messerpaare so ausgelegt ist, dass beim Ausspreizen des einen Vortriebsmessers gegen die Ausbruchswandung das andere Vortriebsmesser zwangsläufig um das gleiche Mass eingefahren wird. Um hierbei auch noch eine individuelle Beaufschlagung der gekoppelten Spreizzylinder für die Durchführung von Korrekturen zu ermöglichen, wird zweckmässig eine Zusatzventilvorrichtung verwendet, mit der die beiden hydraulisch gekoppelten Spreizzylinder bei Bedarf auch unabhängig voneinander beaufschlagt werden können. Diese Zusatzventilvorrichtung kann ihrerseits Stromregelventile aufweisen.

In baulicher Hinsicht empfielt es sich, einen Stützrahmen zu verwenden, der aus zwei in Nachziehschritt vorbewegbaren, über Vorschubpressen o. dgl. gekoppelten Stützrahmenteilen besteht. Dies ermöglicht es, die beiden Stützrahmenteile in aufeinanderfolgenden Schritten vorzubewegen, wobei der jeweils stehende Stützrahmenteil zusammen mit den Vortriebsmessern das Widerlager für den die Vorschubbewegung ausführenden Stützrahmenteil bildet. Da die Stützrahmenteile von den Spreizkräften der Spreizzylinder belastet sind, wird auf diese Weise ein störungsfreies Nachholen des Stützrahmens gewährleistet. Es empfiehlt sich im übrigen, beide Stützrahmenteile mit Spreizzylindern für die Vortriebsmesser zu versehen. Ausserdem werden die Stützrahmenteile zweckmässig über drehschlüssig ineinan-dergeführte Verschiebeführungen gekoppelt, die ein Verdrehen und ein Verkanten der Stützrahmenteile gegeneinander verhindern. Die Verschiebeführungen werden vorzugsweise kastenförmig ausgebildet, wobei die Kastenteile die hydraulischen Vorschubpressen aufnehmen können.

Die Vortriebsmesser werden zweckmässig von Messerführungen geführt, die mittels der Spreizzylinder gegenüber dem Stützrahmen abspreizbar sind.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen erfindungsgemässen Messerschild im Längsschnitt;

Fig. 2 den Messerschild im Querschnitt, wobei in der linken Bildhälfte ein Schnitt nach Linie II-II und in der rechten Bildhälfte ein Schnitt nach Linie III-III der Fig. 1 dargestellt ist;

Fig. 3 und 4 zwei Ausführungsbeispiele für die Ausgestaltung der hydraulischen Steuerung eines nach Art einer hydraulischen Spurstange gekoppelten Messerpaares.

Der dargestellte Messerschild weist die parallel dicht nebeneinander angeordneten, einen zylindrischen Schildmantel bildenden Vortriebsmesser 10, auf, die, wie bekannt, mittels hydraulischer Pressen 11 einzeln oder gruppenweise in Vortriebsrichtung V vorpressbarsind. Jedem Vortriebsmesser 10 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei hydraulische Pressen 11 zugeordnet, die mit ihrer Kolbenstange an der Unterseite des zugeordneten Vortriebsmessers angreifen und die sich gegen den gemeinsamen Stützrahmen 12 des Messerschildes abstützen.

Der Stützrahmen 12 besteht aus zwei Stützrahmenteilen 13, 14 die über hydraulische Vorschubpressen 15 im Nachziehschritt vorbewegbar miteinander gekoppelt sind. Ausserdem sind die beiden Stützrahmenteile 13 und 14 über Verschiebeführungen verbunden, die aus drehschlüssig ineinander gleitenden kastenförmigen Teleskoprohren 16 und 17 bestehen, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Die Verschiebeführungen nehmen die Vorschubpressen 15 auf. Sie sind in gleichen Winkelabständen über den Umfang der ringförmigen Stützrahmenteile 13 und 14 verteilt.

Mit Hilfe der hydraulischen Pressen 11 können, wie erwähnt, die Vortriebsmesser 10 einzeln oder gruppenweise in Vortriebsrichtung V vorgepresst werden, wobei sich die Pressen 11 an dem rückwärtigen Stützrahmenteil 14 abstützen. Sobald sämtliche Vortriebsmesser 10 um den Hub ihrer hydraulischen Pressen 11 vorgepresst sind, kann der Stützrahmen 12 nachgeholt werden.

5 Hierbei wird zunächst der vordere Stützrahmenteil 13 mit Hilfe der hydraulischen Vorschubpressen 15 vorgedrückt. Die teleskopartig ineinander gleitenden und drehschlüssig ineinander geführten Verschiebeführungen 16,17 verhindern hierbei relative Drehbewegungen und Verkantungen der Stützrahmen-io teile 13 und 14. Sobald der vordere Stützrahmenteil 13 vorgedrückt worden ist, kann der rückwärtige Stützrahmenteil 14 durch entgegengesetzte Druckbeaufschlagung der Vorschubpressen 15 und/oder durch entsprechende Druckbeaufschlagung der Pressen 11 der Vortriebsmesser 10 nachgeholt werden. 15 Die Vortriebsmesser 10 sind in Messerführungen 18 geführt, die, wie bekannt, als T-Nutführungen ausgebildet sind. Über den Umfang der beiden Stützrahmenteile 13 und 14 verteilt sind hydraulische Spreizzylinder 19 angeordnet, die sich an den Stützrahmenteilen abstützen und mit welchen die Vortriebsmes-20 ser in radialer Richtung gegen die (nicht gezeigte) Ausbruchswandung abspreizbar sind. Mit Hilfe der Spreizzylinder 19 sind die Messerführungen 18 zusammen mit den Vortriebsmessern 10 abspreizbar. Die Vortriebsmesser 10 sind jeweils gegen beide Stützrahmenteile 13 und 14 über einen hydraulischen Spreizzy-25 linder 19 abgestützt.

Die auf dem zylindrischen Schildmantel jeweils diametral gegenüberliegenden Vortriebsmesser 10 sind nach Art einer hydraulischen Spurstange gekoppelt. In Fig. 2 ist die Kopplung der zugehörigen Spreizzylinder 19 lediglich strichpunktiert ange-30 deutet. Eine zweckmässige Ausführungsform der hydraulischen Kopplung ist in Fig. 3 gezeigt. Die beiden Spreizzylinder 19, die den diametral gegenüberliegenden Vortriebsmessern 10 zugeordnet sind, sind mit ihren Zylinderräumen 20 über Leitungen 21 und 22 an die beiden Zylinderräume 23 und 24 eines Dosierzylin-35 ders 25 angeschlossen. Der Dosierzylinder weist eine durchgehende, beidseitig aus dem Zylinder herausgeführte Kolbenstange 26 mit Dosierkolben 27 auf. Der Antrieb des Kolbens 27 erfolgtz. B. über einen Antriebszylinder 28, dessen Kolbenstange 29 über eine lediglich schematisch dargestellte Kupplung 40 30 mit der Kolbenstange 26 des Dosierzylinders verbunden ist, so dass bei der Hin- und Herbewegung des Kolbens 31 des Antriebszylinders 28 auch der Dosierkolben 27 eine entsprechende Hin-und Herbewegung ausführt. Die Steuerung des Arbeitszylinders 28 erfolgt mit Hilfe eines Steuerventils 32, welches eingangsseitig 45 über eine Leitung 33 an eine Hydraulikpumpe 34 sowie über eine Leitung 35 mit einem Vorratsbehälter 36 verbunden ist, aus welchem die Pumpe ansaugt. Durch Umsteuerung des Ventils 32 kann somit die Hubrichtung des Arbeitszylinders 28 und damit auch des Dosierzylinders 25 umgesteuert werden. 50 Die Zylinderräume 37 der beiden Spreizzylinder 19 sind über eine Leitung 38 kommunizierend verbunden. Wenn der Dosierkolben 27 z. B. eine Hubbewegung nach links ausführt, so wird eine vorbestimmte Flüssigkeitsmenge über die Leitung 21 in den Zylinderraum 20 des linken Spreizzylinders 19 eingespeist, wäh-55 rend eine entsprechende Flüssigkeitsmenge über die Leitung 22 aus dem Zylinderraum 20 des rechten Spreizzylinders 19 in den Zylinderraum 24 des Dosierzylinders angesaugt wird. Der Kolben des linken Spreizzylinders führt eine definierte Hubbewegung nach links aus, wobei die aus dem Zylinderraum 37 dieses 60 Spreizzylinders verdrängte Flüsigkeitsmenge über die Leitung 38 in den Zylinderraum 37 des rechten Spreizzylinders gefördert wird. Die Anordnung ist somit so getroffen, dass wahlweise der eine oder andere Spreizzylinder 19 von dem Dosierzylinder 25 im Sinne einer Ausspreizung des zugeordneten Vortriebsmessers 65 gegen die Ausbruchswandung beaufschlagt werden kann, wobei der andere Spreizzylinder um das Mass eingefahren wird, um welches der erstgenannte Spreizzylinder ausfährt. Auf diese Weise wird das Prinzip der hydraulischen Spurstange verwirk-

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licht, da aufgrund der hydraulischen Kopplung und der Mengen- des Dosierzylinders 25 eine dosierte Beaufschlagung der Spreizdosierung beide Spreizzylinder 19 jeweils eine gegenläufige Zylinder 19 über Stromregelventile 42 erfolgt. Auch hier ist die Hubbewgung ausführen, so dass die den Spreizzylindern zuge- Anordnung so getroffen, dass beim Ausfahren des einen Spreizordneten Vortriebsmesser gleichsinnig gesteuert werden. Es Zylinders 19 der andere Spreizzylinder zwangsläufig um das versteht sich, dass das hydraulische System für sämtliche Messer- 5 gleiche Mass eingefahren wird. Mit Hilfe der Zusatzventilvor-paare eine Steuerung der vorgenannten Art erhält. richtung 39 und 42 ist im übrigen auch bei diesem Ausführungs-Um unabhängig von der vorstehend beschriebenen Zwangs- beispiel eine Druckbeaufschlagung der Spreizzylinder 19 unab-steuerung Korrekturen hinsichtlich der Spreizzylinderhübe und hängig von der hydraulischen Zwangssteuerung möglich.

somit der Messerlage vornehmen zu können, sind jedem Spreiz- Die vorstehend beschriebene erfindungsgemässe Ausgestalzylinder 19 zwei Stromregelventile 39 und 40 zugeordnet, von 10 tung des Messerschildes und seiner Steuereinrichtung ermöglicht denen das eine an die Pumpendruckleitung und das andere an die Durchführung von definierten Steuerbewegungen des Mes-den Rücklauf angeschlossen ist und die ausgangsseitig mit einem serschildes. Damit ist auch die Voraussetzung dafür gegeben, die Steuerschieber 41 verbunden sind. Die Ausgänge der Steuer- Steuerung des Messerschildes mit Hilfe eines Kleincomputers Schieber 41 sind mit den Leitungen 21 und 38 bzw. 22 und 38 durchzuführen, welcher etwaige Abweichungen des Schildes aus verbunden. Durch Betätigung der Steuerschieber 41 können 15 seiner Sollrichtung ermittelt und in Abhängigkeit hiervon die zur daher die hydraulischen Spreizzylinder 19 unabhängig von der Richtungskorrektur notwendigen Steuerbewegungen über das hydraulischenZwangskopplungdefiniertbeaufschlagtwerden, z.B. in Fig. 3 oder 4 dargestellte Steuersystem durchführt. Damit um etwaige Korrekturen vornehmen zu können. lässtsichaucheineSteuerautomatikerreichen. Wieerwähnt, Die hydraulische Steuerung nach Fig. 4 unterscheidet sich von kann die Beaufschlagung der Spreizzylinder durch eine weg-, derjenigen nach Fig. 3 im wesentlichen nur dadurch, dass anstelle 20 zeit- oder mengenabhängige Steuerung erfolgen.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

628 707 PATENTANSPRÜCHE

1. Messerschild mit an einem gemeinsamen Stützrahmen abgestützten, gegen die Ausbruchswandung abspreizbaren und mittels Pressen vorpressbaren Vortriebsmessern, die einen den Ausbruchsraum sichernden Schildmantel bilden, dadurch gekennzeichnet, dass am Schildmantel gegenüberliegende Vortriebsmesser ( 10) derart gekoppelt sind, dass beim Ausfahren des einen Vortriebsmessers quer zur Vortriebsrichtung das gegenüberliegende Vortriebsmesser gleichsinnig eingefahren wird.

2. Messerschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vortriebsmesser (10) mittels hydraulischer Spreizzylinder (19) gegenüber dem Stützrahmen (12) abspreizbar sind, und dass die Spreizzylinder der am Schildmantel jeweils gegenüberliegenden Vortriebsmesser hydraulisch gekoppelt sind.

3. Messerschild nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützrahmen (12) aus zwei mit Vorschubpressen (15) zu einem Schreitwerk vereinigten Stützrahmenteilen (13, 14) besteht.

4. Messerschild nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass beide Stützrahmenteile (13,14) mit Spreizzylindern (19) für die Vortriebsmesser (10) versehen sind.

5. Messerschild nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützrahmenteile (13,14) über ineinandergreif fende Verschiebeführungen (16,17) gekoppelt sind, welche eine gegenseitige Verdrehung der beiden Rahmenteile verhindern.

6. Messerschild nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebeführungen (16,17) kastenförmig ausgebildet sind und die hydraulischen Vorschubpressen (15) aufnehmen.

7. Messerschild nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vortriebsmesser (10) in Messerführungen (18) geführt sind, die mittels der Spreizzylinder (19) gegenüber dem Stützrahmen (12) abspreizbar sind.

8. Messerschild nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass diejenigen Zylinderräume (37) der gekop-peltenhydraulischenSpreizzylinder(19), deren Volumen sich , beim Abspreizen der Vortriebsmesser (10) gegen die Ausbruchswandung vermindert, miteinander verbunden sind.

9. Messerschild nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die gekoppelten Spreizzylinder (19) über Stromregelventile (42) beaufschlagbar sind.

10. Messerschild nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die gekoppelten Spreizzylinder (19) über einen Dosierzylinder (25) in Ausspreizrichtung beaufschlagbar sind.

11. Messerschild nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Zylinderraum (23) des Dosierzylinders (25) mit dem einen Spreizzylinder (19) und der andere Zylinderraum (24) des Dosierzylinders mit dem anderen Spreizzylinder verbunden ist.

12. Messerschild nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden hydraulisch gekoppelten Spreizzylinder (19) mittels einer Zusatzventilvorrichtung (39-41) unabhängig voneinander beaufschlagbar sind.

13. Messerschild nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine Computersteuerung des Messerschildes.