CH654376A5

CH654376A5 - Vortriebsschild mit am stuetzrahmen des schildes abgestuetzten hydraulischen pressen.

Info

Publication number: CH654376A5
Application number: CH5316/81A
Authority: CH
Inventors: Dieter Stuckmann; Herbert Heitkamp
Original assignee: Gewerk Eisenhuette Westfalia
Priority date: 1980-09-05
Filing date: 1981-08-17
Publication date: 1986-02-14
Also published as: DE3033480C2; DE3033480A1; JPH041157B2; US4432665A; JPS57116895A

Description

Die Erfindung betrifft einen Vortriebsschild, mit am Stützrahmen des Schildes angreifenden, gegen ein nachführbares Widerlager abgestützten und über den Umfang verteilt angeordneten hydraulischen Pressen.

Beim Schildvortrieb von Tunnels, Stollen oder sonstigen unterirdischen Bauwerken erfolgt die Sicherung des Ausbruchsquerschnittes im Bereich der Ortsbrust mittels eines zylindrischen Vortriebsschildes oder eines Messerschildes, dessen Schildmantel von einer Vielzahl an Vortriebsmessern gebildet ist, die mittels am gemeinsamen Stützrahmen abgestützter Presszylinder einzeln oder gruppenweise in Vortriebsrichtung vorpressbar sind. Im Inneren des Schildes befinden sich die für den Vortrieb erforderlichen Einrichtungen, insbesondere eine Vortriebsmaschine, eine Fördereinrichtung für die Abförderung des Haufwerks u.dgl. Bei einem Messerschild wird der die Vortriebsmesser führende Stützrahmen mittels der den einzelnen Vortriebsmessern zugeordneten Presszylinder nachgezogen, nachdem sämtliche Vortriebsmesser vorgepresst worden sind.

Es ist aus der Praxis bekannt, dass während des Schildvortriebs der Schild häufig eine unerwünschte Roll- bzw. Drehbewegung um seine Achse ausführt, was zu erheblichen betrieblichen Schwierigkeiten führen kann, zumal sich hierbei die gesamten im Schild angeordneten Maschineneinrichtungen schrägstellen. Ausserdem können solche Rollbewegungen zu einer Versteuerung des Schildes und damit der gesamten Vortriebseinrichtung führen.

Um einen Messerschild gegenüber diesen Rollbewegungen zu stabilisieren, ist es aus der DE-AS 2 461 241 bekannt, den Schild mit mindestens einem unabhängig vortreibbaren Vortriebsmesser auszurüsten, welches gegenüber dem Umfang des zylindrischen Schildmantels im Sohlbereich radial nach aussen versetzt ist, so dass es an der Sohle eine Rinne schneidet. Das in dieser Rinne liegende Vortriebsmesser bildet eine radiale Führungsleiste, die, ähnlich einer Stabilisierungsflosse, den zylindrischen Schildmantel gegen Rollbewegungen stabilisiert. Um gewisse Steuer- oder Ausgleichsbewegungen durchführen zu können, ist das radial über den Schildmantel vorspringende Vortriebsmesser gegenüber der Längsachse des Schildmantels winkeleinstellbar, was mit Hilfe eines Schwenkzylinders o.dgl. erfolgen kann.

Zur Vermeidung der genannten Rollbewegung bei einem zylindrischen Vortriebsschild ist es aus der CH-PS 453 414 bekannt, im Inneren des Schildes einen Druckring anzuordnen, gegen den sich die Vortriebspressen des Schildes gelenkig abstützen und der mittels gesonderter hydraulischer Korrekturpressen um seine Achse drehbar ist, um die Vortriebspressen in eine solch geneigte Stellung zu bringen, dass sie bei ihrer Druckbeaufschlagung dem Schild eine zur Rollbewegung gegenläufige Drehtendenz erteilen. Der Bauaufwand solcher Schildsteuerungen ist verhältnismässig gross.

Schliesslich ist es z.B. aus der DE-OS 2 621 421 auch bekannt, die unerwünschte Drehung des Vortriebsschildes um seine Achse mit Hilfe einer Drehmomentenabstützung zu vermeiden, die aus einer z.B. an einem Nachlaufschild befestigten Drehmomentenstütze und einer am Schild angeordneten Stützenführung besteht. Die Anordnung ist so getroffen, dass die Drehmomentenstütze und ihre Stützenführung in einer Schräglage zueinander eingestellt sind, so dass dem Schild beim Vorpressen eine gezielte Drehbewegung aufgezwungen wird, welche der Rollbewegung entgegenwirkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine baulich und steuerungstechnisch besonders einfache Vorrichtung zu schaffen, mit der sich den genannten Rollbewegungen des Schildes, insbesondere eines Messerschildes, zuverlässig entgegenwirken lässt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst,

dass die hydraulischen Pressen zur Vortriebsrichtung spitzwinklig verlaufend angeordnet sind, wobei eine Gruppe der Pressen in Schildumfangsrichtung nach links und eine andere Gruppe der Pressen in Schildumfangsrichtung nach rechts geneigt sind, und dass die Pressen der einen Gruppe unabhängig von denen der anderen Gruppe vom Druck beaufschlagbar sind.

Mit diesen Massnahmen gelingt es, ohne Verwendung zusätzlicher Steuer- oder Korrekturpressen allein mit Hilfe der den Vortriebsschild bzw. den Stützrahmen eines Messerschildes vordrückenden Pressen der Rolltendenz des Schildes, sei es in der einen oder in der anderen Drehrichtung, entgegenzuwirken, indem entsprechend entweder die in der einen Drehrichtung schräggestellten Pressen oder aber die in der anderen Drehrichtung geneigten Pressen gemeinsam in Ausschubrichtung beaufschlagt werden, so dass sie dem Schild bzw. dem Stützrahmen eine zur Rollbewegung gegenläufige Drehtendenz erteilen. Hat der Schild die Tendenz, sich im Uhrzeigersinn um seine Achse zu drehen, so lässt sich durch die im Gegenuhrzeigersinn auf den Schild bzw. den Stützrahmen wirkenden Pressen ein Gegenmoment erzeugen, so dass der Schild seine Drehlage beibehält oder sich in seiner Drehlage gezielt korrigieren lässt.

Vorzugsweise sind die genannten Pressen in Umfangsrichtung in wechselnder Folge gegenläufig geneigt, derart, dass jeweils eine in der einen Richtung geneigte Presse zwischen

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zwei in der Gegenrichtung geneigten Pressen liegt. Hierbei gelingt es, die Drehkräfte gleichmässig über den Umfang zur Wirkung zu bringen, gleichgültig, welche Pressengruppe vom Druck beaufschlagt wird.

Mit besonderem Vorteil lässt sich die Erfindung bei einem Messerschild verwirklichen, bei dem sich die den Schildmantel bildenden Vortriebsmesser in bekannter Weise auf einem gemeinsamen Stützrahmen abstützen und in Nut-Federführungen formschlüssig am Stützrahmen geführt werden, wobei zwischen jedem einzelnen Vortriebsmesser und dem Stützrahmen ein doppelwirkender hydraulischer Presszylinder gelenkig eingeschaltet ist. Bei einem solchen Messerschild kann durch die Druckbeaufschlagung der einen oder der anderen Pressengruppe auf den Stützrahmen eine entsprechende Drehbewegung in der einen oder anderen Drehrichtung ausgeübt werden. Hierbei dreht sich der Stützrahmen gegenüber den im Reibkontakt mit der Ausbruchswandung stehenden Vortriebsmessern soweit, bis das Spiel in den genannten Messerführungen des Stützrahmens erschöpft ist. Dabei kann eine gewisse Drehvorspannung in den Stützrahmen eingeleitet werden. Werden anschliessend die Vortriebsmesser mit Hilfe der ihnen zugeordneten Presszylinder in Vortriebsrichtung gegenüber dem stehenden Stützrahmen vorgepresst, so weichen diese im Rahmen des vorhandenen Spiels der Messerführungen geringfügig von der bisherigen Vortriebsrichtung ab, d.h. sie versetzen sich geringfügig in Umfangsrichtung, so dass allmählich der gesamte von den Vortriebsmessern gebildete Schildmantel eine Drehbewegung in Umfangsrichtung ausführt.

Das genannte nachführbare Widerlager besteht vorzugsweise aus einem Nachlaufring, der ausser seiner Widerlagerfunktion für die Pressen noch weiter Funktionen, insbesondere die Funktion eines Nachlaufschildes haben kann, in dessen Schutz sich der Ausbau des Tunnels oder dergleichen einbringen lässt. Bei einem Ortbetonausbau kann der Nachlaufschild in bekannter Weise die Aussenschalung für den in den Schalungsraum einzubringenden Ortbeton bilden. Der Nachlaufring kann sich unmittelbar oder mittelbar gegen den eingebrachten Ausbau abstützen. Er könnte aber auch als Spreizrahmen ausgebildet sein, welcher mittels Spreizvorrichtungen gegen die Ausbruchswandung abspreizbar ist.

Eine vorteilhafte Anordnung ergibt sich, wenn der Nachlaufring mit entsprechend der Neigung der Pressen schräg zur Vortriebsrichtung verlaufenden Öffnungen versehen wird, durch welche die Pressen mit ausreichend grossem radialen Bewegungsspiel hindurchfassen. Die Pressen können hierbei an der Rückseite des Nachlaufringes in Gelenken angeschlossen werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch im Vertikalschnitt einen Messerschild mit einem als Nachlaufschild ausgebildeten Nachlaufring;

Fig. 2 ebenfalls im Schnitt und in einer Teil-Ansicht in Richtung des Pfeiles II der Fig. 1 die Anordnung der Pressen zwischen dem Stützrahmen des Messerschildes und dem Nachlaufring.

Der dargestellte Messerschild weist, wie bekannt, eine Vielzahl an Vortriebsmessern 10 auf, die gemeinsam einen zylindrischen Schildmantel bilden und sich gegen einen gemeinsamen Stützrahmen 11 abstützen. Die Vortriebsmesser 10 sind mittels doppeltwirkender hydraulischer Presszylinder 12 in Vortriebsrichtung A einzeln oder gruppenweise vorpressbar. Dabei ist jedem Vortriebsmesser 10 ein eigener Presszylinder 12 zugeordnet, der zwischen dem betreffenden Vortriebsmesser und dem gemeinsamen Stützrahmen 11 gelenkig eingeschaltet ist. In Fig. 1 aus Gründen der Über3 654376

sichtlichkeit nur ein einziger Presszylinder 12 dargestellt.

Der Stützrahmen 11 weist am Aussenumfang (nicht dargestellte) Messerführungen auf, die z.B. aus T-Nutführungen bestehen, in denen die einzelnen Vortriebsmesser 10 in Vor-5 triebsrichtung A mit dem erforderlichen Spiel geführt sind. Ausserdem sind die Vortriebsmesser 10 mit flachen rückwärtigen Verlängerungen, sogenannten Messerschwänzen 13 versehen, wie dies ebenfalls bekannt ist.

Im Betrieb werden die Vortriebsmesser 10 mittels der io hydraulischen Presszylinder 12 einzeln oder gruppenweise in Vortriebsrichtung A vorgepresst, wobei sich die Presszylinder 12 rückseitig gegen den Stützrahmen 11 abstützen, der seinerseits im Reibkontakt mit den stehenden Vortriebsmessern steht. Sobald sämtliche Vortriebsmesser 10 vorgepresst sind, 15 wird der Stürzrahmen 11 nachgezogen. Dies geschieht mit Hilfe der Presszylinder 12, die hierbei in Einschubrichtung von dem hydraulischen Druckmittel beaufschlagt werden. Beim Nachziehen des Stützrahmens 11 bilden die zuvor vor-gepressten und reibungsschlüssig am umgebenden Erdreich 20 anliegenden Vortriebsmesser 10 das Widerlager für die Presszylinder 12.

Hinter dem Stützrahmen 1 des Messerschildes ist im Bereich des von den Messerschwänzen 13 gebildeten zylindrischen Schildmantels ein Nachlaufring 14 vorgesehen, 25 gegen den sich die Messerschwänze 13 abstützen und der ebenfalls mit einem zylindrischen Schildmantel 15 versehen ist, in dessen Schutz der (nicht dargestellt) Ausbau des Tunnels o.dgl. eingebracht werden kann, wie dies an sich bekannt ist. Bei einem Ortbetonausbau kann der Mantel 15 des Nach-30 laufringes 14 auch die Aussenschalung des den Ortbeton aufnehmenden Schalungsraumes bilden.

Zwischen dem Nachlaufring 14 und dem Stützrahmen 11 des Messerschildes sind Pressen 16 gelenkig eingeschaltet, die aus doppeltwirkenden hydraulischen Schubkolbengetrieben 35 bestehen, deren Kolbenstangen 17 in Gelenken 18 am rückwärtigen Ende des Stützrahmens 11 angeschlossen sind. In Fig. 1 sind nur zwei hydraulische Pressen 16 dargestellt. In Wirklichkeit ist über den Umfang des Nachlaufringes 14 verteilt eine Vielzahl solcher Pressen 16 angeordnet. Die genaue 40 Anordnung dieser Pressen ist der Fig. 2 zu entnehmen. Es ist erkennbar, dass die mit 16' und 16" bezeichneten Pressen, in Umfangsrichtung des Nachlaufringes gesehen, spitzwinklig zur eigentlichen Vortriebsrichtung A geneigt sind, wobei die einen Pressen 16' in der einen Richtung (nach rechts) und die 45 anderen Pressen 16" in der anderen Richtung (nach links) geneigt sind. Dabei liegt jeweils zwischen zwei Pressen 16' eine Presse 16" und umgekehrt. Die Pressen 16' und 16" sind also in Umfangsrichtung wechselnd gegenläufig geneigt.

Die Pressen 16' bilden eine erste Pressengruppe und sind so mittels (nicht dargestellter) Ventil Vorrichtungen gemeinsam in Ausschubrichtung vom hydraulischen Druckmedium beaufschlagbar. Die anderen Pressen 16" bilden eine zweite Pressengruppe und sind ebenfalls durch Betätigen einer Steuerventilvorrichtung gemeinsam in Ausschubrichtung 55 beaufschlagbar. Werden die Pressen 16' gemeinsam in Ausschubrichtung beaufschlagt, so üben sie auf den Stützrahmen 11 nicht nur eine in Pfeilrichtung A wirkende Kraft aus, sondern zugleich eine in Umfangsrichtung wirkende Kraft. Das gleiche gilt für die Pressen 16", die ein gegenläufig zu dem 60 Drehmoment der Pressen 16' wirkendes Drehmoment auf den Stützrahmen 11 ausüben.

Werden z.B. die Pressen 16' in Ausschubrichtung hydraulisch beaufschlagt, so wird dem Stützrahmen 11 eine geringfügige Drehbewegung im Uhrzeigersinn aufgezwungen, und 65 zwar um ein Mass, welches im wesentlichen dem Spiel der Vortriebsmesser 10 innerhalb der Messerführungen des Stützrahmens 11 entspricht. Zugleich kann hierbei dem Stützrahmen 1 eine gewisse Drehvorspannung erteilt werden.

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Werden anschliessend die Vortriebsmesser 10 mit Hilfe ihrer Pressen 12 vorgepresst, so stellen sich die Vortriebsmesser geringfügig in die geänderte Drehlage des Stützrahmens 11 ein, wodurch letztlich dem gesamten Messerschild eine Drehbewegung erteilt wird.

Eine Drehbewegung in der entgegengesetzten Drehrichtung kann durch Druckbeaufschlagung der anderen Presszylinder 16" in gleicher Weise erreicht werden.

Die Presszylinder 16', 16" können zugleich zum Vorschub des Stützrahmens 11, zweckmässig im Zusammenwirken mit den Presszylindern 12, herangezogen werden. Beim Vorschub

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des Stützrahmens 11 und beim Nachholen des Nachlaufringes 14 können sämtliche Presszylinder 16', 16" gleichzeitig vom Druckmedium beaufschlagt werden, so dass sich die tangential wirkenden Kräfte der beiden Presszylinder-

5 gruppen 16', 16" gegeneinander aufheben.

Aus Fig. 2 ist zu erkennen, dass der stabile Nachlaufring 14 hülsenförmige Öffnungen 19 aufweist, die von den Pressen 16', 16" mit radialem Spiel durchfasst werden und die entsprechend den Pressen schräg verlaufen. Die Pressen 16' sind io an der Rückseite des Nachlaufringes 14 in Gelenken 20 am Nachlaufring angeschlossen.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

654376 PATENTANSPRÜCHE

1. Vortriebsschild, mit am Stützrahmen des Schildes angreifenden, gegen ein nachführbares Widerlager abgestützten und über den Umfang verteilt angeordneten hydraulischen Pressen, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulischen Pressen (16) zur Vortriebsrichtung (A) spitzwinklig verlaufend angeordnet sind, wobei eine Gruppe (16') der Pressen in Schildumfangsrichtung nach links und eine andere Gruppe (16") der Pressen in Schildumfangsrichtung nach rechts geneigt ist, und dass die Pressen der einen Gruppe (16') unabhängig von denen der anderen Gruppe (16") vom Druck beaufschlagbar sind.

2. Vortriebsschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Umfangsrichtung die Pressen (16) in wechselnder Folge gegenläufig geneigt angeordnet sind.

3. Vortriebsschild nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager der Pressen (16) aus einem Nachlaufring (14) besteht.

4. Vortriebsschild nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachlaufring (14) aus einem mit einem Schildmantel (15) versehenen Nachlaufschild besteht.

5. Vortriebsschild nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vortriebsschild ein Messerschild ist, wobei die Pressen (16) zwischen dem Stützrahmen (11) des Messerschildes und dem Nachlaufring (14) bzw. dem Nachlaufschild in der Schräglage gelenkig eingeschaltet sind.

6. Vortriebsschild nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vortriebsmesser (10) des Messerschildes formschlüssig mit Spiel an dem Stützrahmen (11) geführt und mittels gegen den Stützrahmen abgestützter hydraulischer Presszylinder (12) vorpressbar sind.

7. Vortriebsschild nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressen (16) entsprechend schräg zur Vortriebsrichtung (A) verlaufende Öffnungen (19) des Nachlaufringes (14) mit radialem Spiel durchfassen und an der Rückseite des Nachlaufringes in Gelenken (20) angeschlossen sind.