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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schild-Tunnelvortriebsverfahren
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1 und auf eine Schild-Tunnelvortriebsmaschine gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 5 unter Verwendung einer Fräs- oder Schneidvorrichtung
des Stirnplattentyps mit Abbauwerkzeugen.
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TECHNISCHER
HINTERGRUND
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Das
kontinuierliche Auffahren eines lang gestreckten Tunnels erfordert
das Ersetzen von beschädigten
Abbauwerkzeugen an einer Schneidvorrichtung, wozu das Vortreiben
des Tunnels stellenweise angehalten werden muss. Um dieser Forderung
nachzukommen, ist eine Schildvortriebsmaschine mit einem drehbaren
Körper
vorgeschlagen worden. Dieser drehbare Körper, der in einem Mantel und
vor einem Schildrahmen angeordnet ist, ist um eine zur Achse der
Tunnelvortriebsmaschine senkrechte Achse drehbar und nimmt ein Bohrantriebsaggregat
auf, vor dem sich eine Schneidvorrichtung befindet, so dass das
Drehen des drehbaren Körpers dazu
führt,
dass die Schneidvorrichtung nach hinten gerichtet wird, was das
Ersetzen von beschädigten Abbauwerkzeugen
an der nach hinten gerichteten Schneidvorrichtung bei stellenweise
angehaltenem Vortreiben des Tunnels erleichtert; diesbezüglich sind
in der Patentbeschreibung Worte wie etwa "vorwärts", "rückwärts", "vorn" und "hinten", falls nicht anders
spezifiziert, auf die Vortriebsrichtung bezogen. Somit kann der
Bau eines Tunnels über
eine lange Strecke vorangetrieben werden, wobei beschädigte Abbauwerkzeuge
zwischendurch ersetzt werden.
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Die 1 bis 3 zeigen
eine herkömmliche
Schildvortriebsmaschine, die einen Schildkörper 1 mit vorderen
und hinteren Mänteln 7 und 2 umfasst. Der
hintere Mantel 2 besitzt ein vorderes Ende, in das ein
Schildrahmen 3 integral eingesetzt ist. Der Schildrahmen 3 weist
eine Anzahl von Schildpressen 4 auf, die entlang des Innenumfangs
des hinteren Mantels 2 angeordnet sind und ausgefahren
werden können, um
unter Ausnutzung der Stützkraft
von Segmenten S den Schildkörper 1 vorzutreiben.
Am Schildrahmen 3 sind Mittel 5 zum Aufrichten
der Segmente S montiert.
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Der
vordere Mantel 7, der durch Betätigung einiger der in Umfangsrichtung
angeordneten Pressen 6 umlenkbar ist, um die Vortriebsrichtung
zu verändern,
ist am hinteren Mantel 2 in der Weise befestigt, dass bei
einer Änderung
der Vortriebsrichtung der Winkel, den der erstere zum letzteren
bildet, an ihrer Verbindung verstellt werden kann.
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Im
vorderen Mantel 7 ist eine drehbare Schildvorrichtung 8 mit
einem drehbaren, beispielsweise kugelförmigen Körper 9 vorgesehen,
die im vorderen Mantel 7 eine Schwenkbahn R besitzt. Im drehbaren
Körper 9 ist
eine sich in Längsrichtung
des Schildkörpers 1 erstreckende
zylindrische Wand 11 vorgesehen, deren Achse durch die
Mitte des drehbaren Körpers 9 verläuft und
deren vorderes ringförmiges
Ende sich bei 10 öffnet,
um dadurch einen zylindrischen Raum 12 zu schaffen. Der
drehbare Körper 9 ist über Lager 14 auf
Wellen 13 drehbar befestigt, die ihrerseits am Innenumfang
des Mantels (oben und unten in 1) angebracht
sind und eine gemeinsame Achse besitzen, die durch die Mitte des drehbaren
Körpers 9 geht
und zur Achse der zylindrischen Wand 11 oder des Schildkörpers 1 senkrecht ist.
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Wie
in 3 gezeigt ist, weist der drehbare Körper 9 mehrere
Stifte 15 auf, die in Umfangsrichtung und um jede der Wellen 13 gleich
beabstandet am Außenumfang
des drehbaren Körpers 9 befestigt sind.
Für jede
der Wellen 13 erstrecken sich zwei Pressen 16 im
Wesentlichen parallel zueinander und in Bezug auf die Welle 13 gegenüberliegend,
wie in 3 gezeigt ist, und sind an ihren von den Stangen entfernt
befindlichen Enden mit dem Innenumfang des vorderen Mantels 7 verbunden.
Jede der Stangen der Pressen 16 besitzt ein Eingriffsteil 17,
das mit dem Stift 15 in Eingriff gelangen kann. Das wiederholte
Ausfahren und Einfahren einer der Pressen 16 bewirkt, dass
deren Eingriffsteil 17 die Stifte 15 nacheinander
schiebt, was dazu führt,
dass der drehbare Körper 9 etwa
180° um
die Welle 13 gedreht wird, wie durch einen gebogenen Pfeil
in 3 gezeigt ist. Das wiederholte Ausfahren und Einfahren
der anderen Presse 16 bewirkt, dass deren Eingriffsteil 17 die
Stifte 15 nacheinander schiebt, was dazu führt, dass
der drehbare Körper 9 in
einer zur obigen Richtung entgegengesetzten Richtung etwa 180° um die Welle 13 gedreht
wird. Wie in 1 gezeigt ist, weist der vordere
Mantel 7 ein hinteres Ende auf, an dem ein Schott 18 mit
einer Arbeitsöffnung 19 befestigt
ist, das den drehbaren Körper 9 an
seiner hinteren Seite entlang der Schwenkbahn R umschließt.
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In
der zylindrischen Wand 11 ist ein Bohrantriebsaggregat 22 vorgesehen,
das eine Verkleidung oder einen Zylinder 21 besitzt und
an seiner Vorderseite durch einen Rotor 20, der sich um
die Achse der Wand 11 dreht, und eine Stirnplatte 20a,
die den Rotor 20 umgibt, abgeschirmt ist.
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Vor
dem Rotor 20 ist eine Schneidvorrichtung 24 angeordnet,
die in einem beabstandeten Bezug über Verbindungselemente 23a mit
dem Bohrantriebsaggregat 22 verbunden ist. Die Schneidvorrichtung 22 wird
von einem in der Achse der zylindrischen Wand 11 angebrachten
Drehantriebsmotor 25 über
eine zentrale Antriebswelle 23 rotatorisch angetrieben.
Die Schneidvorrichtung 24 definiert zusammen mit dem Bohrantriebsaggregat 22 und
dem Mantel 7 eine Schneidwerkzeugkammer 24a. Der Rotor 20 besitzt
eine Druckschleuse 26, die einer Bedienungsperson den Zugang
zur Schneidwerkzeugkammer 24a ermöglicht. Die Stirnplatte 20a ist
mit Schlammzufluss- und Schlammabflussrohren 27 und 28 versehen.
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Das
Bohrantriebsaggregat 22 ist durch Verschiebepressen 29 mit
der hinteren Seite des drehbaren Körpers 9 verbunden,
so dass es durch Ausfahren und Einfahren der Verschiebepresse 29 axial und
entlang der zylindrischen Wand 11 verschiebbar ist. Das
Bezugszeichen 30 bezeichnet ein Distanzstück, das
zwischen dem drehbaren Körper 9 und dem
Zylinder 21 angeordnet ist.
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Der
vordere Mantel 7 besitzt ein vorderes Ende mit einer kreisförmigen Innendichtung 31,
die in der Nähe
der Öffnung 10 an
einem kugelförmigen Abschnitt 9a des
drehbaren Körpers 9 anliegt,
um ein Eindringen von Erdreich und Grundwasser nach hinten zu verhindern.
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Wie
in den 1 und 2 gezeigt ist, besitzt die Schneidvorrichtung 24 mehrere
(sechs in 2) kurze, radial verlaufende
innere Schneidwerkzeugspeichen 32, wovon jede an der zentralen
Antriebswelle 23 befestigt ist und eine Teleskop-Schneidwerkzeugspeiche 34 enthält, die
ihrerseits durch eine in der inneren Schneidwerkzeugspeiche 32 aufgenommene
Aufweitungspresse radial aus- und eingefahren wird, wobei das äußere Ende der
Teleskop-Schneidwerkzeugspeiche 34, wenn diese bis zum
Maximum ausgefahren ist, im Wesentlichen mit dem Außendurchmesser
des Mantels 7 ausgerichtet ist. Die Fräs- oder Schneidwerkzeugspeichen 32 und 34 weisen
mehrere feste Abbauwerkzeuge 35 auf. Jede der Teleskop-Schneidwerkzeugspeichen 34 weist
ein äußeres Ende
mit einem Nachformschneidwerkzeug 37 auf, das durch eine Aufweitungspresse 36 vor
und zurück
schiebbar ist.
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Die
Schneidwerkzeugspeichen 32 und 34 der Schneidvorrichtung 24 sind
in den 1 und 2 mit festen Abbauwerkzeugen 35 gezeigt,
jedoch können
sie mit jeder Art von Abbauwerkzeugen wie etwa Rollenmeißeln versehen
sein.
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1 zeigt
einen Zustand beim Vortreiben eines Tunnels, in dem die Achse des
Schildkörpers 1 mit
jener des Bohrantriebsaggregats 22 ausgerichtet ist, wobei
die Schneidvorrichtung 24 durch das Ausfahren der Aufweitungspressen 33 und
somit der Teleskop-Schneidwerkzeugspeichen 34 eine größere Weite
bzw. einen größeren Durchmesser
aufweist.
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Das
Ersetzen von beschädigten
Abbauwerkzeugen 35 an der Schneidvorrichtung 24 wird
ausgehend von einem solchen Vortriebszustand beschrieben.
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Zuerst
wird das Vortreiben des Tunnels angehalten. Danach muss der Durchmesser
der Schneidvorrichtung 24 reduziert oder dieselbe auf eine
in der Schwenkbahn R unterbringbare Größe verengt und anschließend der
drehbare Körper 9 gedreht
werden, um die Schneidvorrichtung 24 nach hinten zu richten.
Dies wird wie folgt ausgeführt.
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In
dem in den 1 und 2 gezeigten
Zustand und bei angehaltenem Vortrieb sind die Aufweitungspressen 33 eingezogen
worden, um die Teleskop-Schneidwerkzeugspeichen 34 in die
inneren Schneidwerkzeugspeichen 32 zurückzuziehen, und danach die
Aufweitungspressen 36 eingezogen worden, um die Nachformschneidwerkzeuge 37 zurückzuziehen,
wodurch der Außendurchmesser
der Schneidvorrichtung 24 reduziert oder dieselbe verengt
worden ist. Wie in 1 leicht zu erkennen ist, stehen
selbst bei verengter Schneidvorrichtung 24 die inneren
Schneidwerkzeugspeichen 32 noch über die Schwenkbahn R hinaus
vor.
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Deshalb
wird danach das Distanzstück 30 entfernt,
um den Eingriff zwischen dem drehbaren Körper 9 und dem Zylinder 21 des
Bohrantriebsaggregats 22 freizugeben. Danach werden die Schlammzufluss-
und Schlammabflussrohre 27 und 28 und dergleichen
abgenommen und die Verschiebepresse 29 eingefahren, um
das Bohrantriebsaggregat 22 entlang der zylindrischen Wand 11 zurückzuschieben,
mit dem Ergebnis, dass sich sowohl die Schneidvorrichtung 24 als
auch das Bohrantriebsaggregat 22 innerhalb der Schwenkbahn
R befinden.
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Dann
werden die in 1 oben und unten gezeigten Pressen 16 wiederholt
ausgefahren und eingefahren, um den drehbaren Körper 9 um 180° um die Wellen 13 zu
drehen und das Bohrantriebsaggregat 22 und die Schneidvorrichtung 24 nach
hinten zu richten. Sobald der drehbare Körper 9 gedreht wird, wird
der Kontakt zwischen dem kugelförmigen
Abschnitt 9a und der Dichtung 31 aufgehoben, was
zu einem Eindringen von Grundwasser in die hintere Seite des drehbaren
Körpers 9 führt; jedoch
stellt der Abschluss der Drehung um 180° den erneuten Kontakt und die
erneute Abdichtung zwischen dem kugelförmigen Abschnitt 9a und
der Dichtung 31 wieder her.
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Das
zwischen den drehbaren Körper 9 und das
Schott 18 eindringende Grundwasser wird durch die Arbeitsöffnung 19 entsorgt,
um die hintere Seite des Bohrantriebsaggregats 22 zu trocken;
danach begibt sich eine Bedienungsperson durch die Arbeitsöffnung 19 hindurch
vor das Schott 18 und ersetzt die beschädigten Abbauwerkzeuge 35 an
der Schneidvorrichtung 24 in einer trockenen Umgebung.
Bei dieser Gelegenheit kann beispielsweise eine Reparatur der Schneidwerkzeugspeichen 32 und 34 durchgeführt werden.
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Nach
dem Ersetzen der beschädigten
Abbauwerkzeuge 35 an der Schneidvorrichtung 24 wird der
drehbare Körper 9 in
der gegenüber
oben umgekehrten Weise gedreht, um die Schneidvorrichtung 24 wieder
nach vorn zu richten; danach werden die Verschiebepressen 29 ausgefahren,
um das Bohrantriebsaggregat 22 in eine Position vorzuschieben,
in der das vordere Ende des vorderen Mantels 7 die Teleskop-Schneidwerkzeugspeichen 34 nicht
stören kann,
wenn die letzteren ausgefahren werden. Danach werden die Teleskop-Schneidwerkzeugspeichen 34 ausgefahren,
um den Durchmesser zu vergrößern oder
die Schneidvorrichtung 24 auszuweiten. Dann wird das Vortreiben
des Tunnels wieder gestartet.
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Wie
oben erwähnt
worden ist, stellt das Drehen des drehbaren Körpers 9 mit dem darin
aufgenommenen Bohrantriebsaggregat 22 um die zur Achse
des Mantels 7 oder des Schildkörpers 1 senkrechte
Achse, um die beschädigten
Abbauwerkzeuge 35 an der Schneidvorrichtung 24 rückwärtig oder "hinter den Kulissen" zu ersetzen, das
sichere und effiziente Ersetzen der beschädigten Abbauwerkzeuge 35 in einer
trockenen Umgebung sicher.
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Jedoch
erfordert das Drehen des drehbaren Körpers 9 um die zur
Achse des Mantels 7 senkrechte Achse, um die Schneidvorrichtung 24 nach
hinten zu richten, wie oben erwähnt
worden ist, das Reduzieren des Durchmessers der Schneidvorrichtung 24 oder
das Zurückfahren
derselben auf eine in der Schwenkbahn R des drehbaren Körpers 9 unterbringbare
Größe. Deshalb
besteht bei der Schneidvorrichtung 24 in der herkömmlichen
drehbaren Schildvorrichtung 8 die Notwendigkeit von Schneidwerkzeugspeichen
wie etwa der Schneidwerkzeugspeichen 32 und 34.
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Dies
grenzt Erdreiche, die mit einer herkömmlichen Schildvortriebsmaschine
mit einer drehbaren Schildvorrichtung durchstochen werden können, stark
ein.
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Genauer,
für Erdreiche,
deren Flächen
durch eine Vortriebsmaschine mit Schlammabschirmung zum Einstürzen neigen,
muss das Vortreiben durch eine Schildvortriebsmaschine ausgeführt werden,
die eine Schneidvorrichtung des Stirnplattentyps enthält, wobei
die Flächen
des Erdreichs durch die Stirnplatte gehalten werden. Beim Durchstechen
von Konglomeratschichten muss die Größe des Gerölls, das aufzunehmen ist, durch
Einlassschlitze in der Stirnplatte gesteuert werden. Ebenso ist
beim Vortreiben durch Festgestein eine Stirnplatte mit Einlassschlitzen
erforderlich, um die Größen der
aufgenommenen Gesteinsmassen zu steuern. Somit ist in Abhängigkeit von
den Bedingungen der zu durchstechenden Erdreiche häufig eine
Schneidvorrichtung mit einer Stirnplatte erforderlich.
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Jedoch
muss, wie oben erwähnt
worden ist, die drehbare Schildvorrichtung 8, die das rückwärtige Ersetzen
der beschädigten
Abbauwerkzeuge 35 ermöglicht,
eine Schneidvorrichtung 24 aufweisen, die auf eine in der
Schwenkbahn R des drehbaren Körpers 9 unterbringbare
Größe verengbar
ist. Herkömmlich
kann keine Schneidvorrichtung des Stirnplattentyps im Durchmesser
reduziert oder in der Größe geschrumpft
werden, weshalb nur die oben erwähnte
Schneidvorrichtung des Speichentyps eingesetzt werden kann.
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Somit
besitzt eine herkömmliche
Schildvortriebsmaschine mit einer drehbaren Schildvorrichtung den
Nachteil, dass bei Erdreichen, die ein Durchstechen mit einer Schneidvorrichtung
des Stirnplattentyps erfordern, kein Auffahren des Tunnels über eine
lange Strecke unter stellenweisem Ersetzen beschädigter Abbauwerkzeuge an einer Schneidvorrichtung
durchgeführt
werden kann.
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Die
JP 07238783 A offenbart
einen Schneidkopf einer Schild-Tunnelvortriebsmaschine
mit einem Mantel und einem Bohrantriebsaggregat mit einer Schneidvorrichtung.
Die Schneidvorrichtung weist Schneidwerkzeuge auf, die in Öffnungen
einer Schneidstirnplatte vorgesehen sind. Die Schneidwerkzeuge sind
um jeweils zugehörige
Achsen zwischen einer Arbeits- d.h. Vortriebsposition und einer Wartungsposition
verschwenkbar.
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Aus
der
JP 10077780 A ist
eine Schild-Tunnelvortriebsmaschine mit einem Mantel und einem Bohrantriebsaggregat
mit einer Schneidvorrichtung bekannt, die ein Mittenschneidwerkzeug
und daran zwischen einer Arbeits- d.h. Vortriebsposition und einer
Wartungsposition verschwenkbar angebrachte Aufweitungsschneidwerkzeuge
aufweist.
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Die
DE 27 45 447 A1 beschreibt
eine Vortriebseinrichtung zum Auffahren von unterirdischen Kanälen, Tunnels
oder dergleichen, mit einem Vortriebsschild und einem an dessen
Stirnseite drehbeweglich gelagerten Schneidkopf, der wenigstens
einen mit oder ohne Schneidwerkzeugen bestückten, im wesentlichen den
gesamten Querschnitt des Vortriebsschildes bestreichenden Schneidarm
aufweist, der längs
der Vortriebsachse verstellbar am Schneidkopf gehalten ist. Der
Schneidkopf und/oder die daran befestigten Schneidwerkzeuge sind
ganz oder teilweise aus einer arretierten Arbeitsstellung in eine gegenüber dieser
rückwärtige Stellung
verstellbar.
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Aus
der
DE 29 25 505 A1 ist
ein Vortriebsschild mit einer im Schildvorderteil durch eine Querwand
nach hinten abgedichteten, nach vorne durch die Ortsbrust begrenzten
Abbaukammer und einer in dieser angeordneten, zum Abbau des an der
Ortsbrust anstehenden Bodenmaterials dienenden, ein angetriebenes
Schneidwerkzeug aufweisenden Schneidvorrichtung, bei deren Betrieb
das Schneidwerkzeug in einem in der Abbaukammer enthaltenden, unter
Druck stehenden Stützmedium
bewegbar ist, wobei das abgebaute Bodenmaterial mittels einer Abfuhrleitung
aus der Abbaukammer heraus gelangt, bekannt, wobei die Schneidvorrichtung
im Wesentlichen in Richtung der Längsachse des Schildmantels unter
Freigabe einer die Abbaukammer zugänglich machenden Arbeitsöffnung des
Vortriebsschildes nach hinten lösbar
angeordnet ist.
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DARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Schildvortriebsverfahren
und eine Schildvortriebsmaschine, bei der eine Schneidvorrichtung,
obwohl sie vom Stirnplattentyp ist, ausgeweitet und verengt werden
kann, zu schaffen, wobei die Schneidvorrichtung verengt wird, um
einen drehbaren Körper
mit der darin aufgenommenen Schneidvorrichtung zu bilden, der um
eine zur Achse des Mantels senkrechte Achse drehbar ist, und wobei
die Schneidvorrichtung ausgeweitet wird, um das Vortreiben des Tunnels stabil
durchzuführen.
Das Auffahren eines Tunnels über
eine lange Strecke kann auch dann durchgeführt werden, wenn es durch Schäden an Abbauwerkzeugen
behindert wird, indem solche beschädigten Abbauwerkzeuge nach
Verengen und Drehen der Schneidvorrichtung ersetzt werden.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird verfahrensgemäß durch
die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Aus- bzw. Weiterbildungen
des erfindungsgemäßen Verfahrens
sind in den Ansprüchen
2 bis 4 gekennzeichnet. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe
wird gegenständlich
durch die Merkmale des Anspruches 5 gelöst. Bevorzugte Aus- bzw. Weiterbildungen
der erfindungsgemäßen Schild-Tunnelvortriebsmaschine sind
in den Ansprüchen
6 bis 22 gekennzeichnet.
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Die
Erfindung schafft ein Schildvortriebsverfahren und eine Schildvortriebsmaschine,
bei der eine drehbare Schildvorrichtung einen drehbaren Körper, der
in einem Mantel um eine zur Achse des Mantels senkrechte Achse drehbar
ist, ein Bohrantriebsaggregat, das in dem drehbaren Körper zurück und vor
schiebbar ist, und eine Schneidvorrichtung vor einem Rotor des Bohrantriebsaggregats
umfasst, wobei die Schneidvorrichtung verengt wird, um in dem drehbaren
Körper
aufgenommen zu werden, der um die zur Achse des Mantels senkrechte
Achse gedreht wird, um beschädigte
Abbauwerkzeuge an der Schneidvorrichtung rückwärtig ersetzbar zu machen, dadurch
gekennzeichnet, dass die Schneidvorrichtung ein von dem Bohrantriebsaggregat
geführtes Mittenschneidwerkzeug
und mehrere Aufweitungsschneidwerkzeuge umfasst, die an einem äußeren Umfang
des Mittenschneidwerkzeugs schwenkbar montiert sind, so dass sie
rückwärts und
vorwärts
geschwenkt werden können,
wobei das Auffahren des Tun nels durch die durch die Vorwärtsschwenkbewegung
der Aufweitungsschneidwerkzeuge vergrößerte oder ausgeweitete Schneidvorrichtung
durchgeführt wird,
während
beim Ersetzen von beschädigten
Abbauwerkzeugen die Schneidvorrichtung bei rückwärts geschwenkten Aufweitungsschneidwerkzeugen
auf eine in der Schwenkbahn R des drehbaren Körpers unterbringbare Größe verengt
wird und der drehbare Körper
dann für
das Ersetzen um die zur Achse des Mantels senkrechte Achse des Mantels nach
hinten gedreht wird.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
ein Seitenriss als Schnitt einer herkömmlichen Schildvortriebsmaschine
mit einer drehbaren Schildvorrichtung;
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2 ist
ein Aufriss einer in 1 gezeigten Schneidvorrichtung;
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3 ist
ein Grundriss einer Ausführungsform
von Pressen für
das Drehen eines drehbaren Körpers;
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4 ist
ein Seitenriss als Schnitt einer Schildvortriebsmaschine gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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5 ist
ein Aufriss einer in 4 gezeigten Schneidvorrichtung;
-
6 ist
ein Aufriss der in 4 gezeigten Schneidvorrichtung
in einem Zustand, in dem sie verengt ist;
-
7 ist
ein Seitenriss als Schnitt der in 4 gezeigten
Schneidvorrichtung in einem Zustand, in dem sie in dem drehbaren
Körper
aufgenommen und nach hinten gedreht ist;
-
8 ist
ein Seitenriss als Schnitt einer Schildvortriebsmaschine gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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9 ist
ein Aufriss einer in 8 gezeigten Schneidvorrichtung;
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10 ist
ein Aufriss der in 8 gezeigten Schneidvorrichtung
in einem Zustand, in dem sie verengt ist;
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11 ist
eine Ansicht, die in Richtung der Pfeile I in 9 weist;
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12 ist
ein Seitenriss als Schnitt der in 8 gezeigten
Schneidvorrichtung bei einem vorangehenden Vortriebsvorgang;
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13 ist
ein Seitenriss als Schnitt der in 12 gezeigten
Schneidvorrichtung in einem Zustand, in dem sie verengt ist;
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14 ist
ein Seitenriss als Schnitt der in 13 gezeigten
Schneidvorrichtung in einem Zustand, in dem sie im drehbaren Körper aufgenommen ist;
-
15 ist
ein Seitenriss als Schnitt des in 14 gezeigten
drehbaren Körpers
in einem Zustand, in dem er gedreht ist, um die Schneidvorrichtung
nach hinten zu richten;
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16 ist
ein Seitenriss als Schnitt einer Schildvortriebsmaschine gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung;
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17 ist
ein Aufriss einer in 16 gezeigten Schneidvorrichtung;
-
18 ist
ein Aufriss der in 16 gezeigten Schneidvorrichtung
in einem Zustand, in dem sie verengt ist;
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19 ist
eine genauere Ansicht eines in 16 gezeigten
Umfangsrings;
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20 ist
eine Ansicht, die in Richtung der Pfeile II in 17 weist;
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21 ist
eine Ansicht, die in Richtung der Pfeile III in 19 weist;
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22 ist
eine Ansicht, die in dieselbe Richtung wie die Ansicht von 20 weist
und ein seitlich vorstehendes Teil mit einer hinteren Stirnplatte
zeigt;
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23 ist
ein Seitenriss als Schnitt der in 16 gezeigten
Schneidvorrichtung bei einem vorangehenden Vortriebsvorgang;
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24 ist
ein Seitenriss als Schnitt der in 23 gezeigten
Schneidvorrichtung in einem Zustand, in dem sie verengt ist;
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25 ist
ein Seitenriss als Schnitt der in 24 gezeigten
Schneidvorrichtung in einem Zustand, in dem sie im drehbaren Körper aufgenommen ist;
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26 ist
ein Seitenriss als Schnitt des in 25 gezeigten
drehbaren Körpers
in einem Zustand, in dem er gedreht ist, um die Schneidvorrichtung
nach hinten zu richten;
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27 ist
Seitenriss als Schnitt einer Variante der in 16 gezeigten
Ausführungsform;
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28 ist
ein Aufriss einer in 27 gezeigten Schneidvorrichtung;
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29 ist
ein Seitenriss als Schnitt einer Schildvortriebsmaschine gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung;
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30 ist
ein teilweiser Aufriss als Schnitt, der das Verhältnis von Mantel zu Innenzylinder
in 29 zeigt;
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31 ist
ein Seitenriss als Schnitt einer Ausführungsform einer Befestigung
zum Befestigen eines Pressenschuhs von 29 an
einem Segment;
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32 ist
ein Seitenriss als Schnitt einer weiteren Ausführungsform der Befestigung;
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33 ist
ein Seitenriss als Schnitt, der einen Zustand einer Schubpresse
zeigt, in dem sie mit einem Umfangsring von 29 verbunden
ist;
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34 ist
ein Seitenriss als Schnitt, der einen Zustand des Umfangsrings zeigt,
in dem er von der Schneidvorrichtung von 33 gelöst ist,
wobei die Schubpresse eingefahren ist, um den Umfangsring zurückzuziehen;
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35 ist
ein Seitenriss als Schnitt, der einen Zustand des Mittenschneidwerkzeugs
von 34 zeigt, in dem es vorgeschoben ist, während das
Bohrantriebsaggregat zurückgezogen
ist, um die Schneidvorrichtung verengen;
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36 ist
ein Seitenriss als Schnitt, der die Schneidvorrichtung von 35 in
einem Zustand zeigt, in dem sie in dem drehbaren Körper aufgenommen
ist; und
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37 ein
Seitenriss als Schnitt, der den drehbaren Körper von 36 in
einem Zustand zeigt, in dem er gedreht ist, um die Schneidvorrichtung
nach hinten zu richten.
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BESTE ART
DER AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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In
Verbindung mit der Zeichnung werden bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben. In den im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen
sind Teile und Komponenten, die jenen in den 1 bis 3 in
den jeweiligen Ausführungsformen ähnlich oder
nahezu ähnlich
sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, wobei eine wiederholte
Erläuterung
davon entfällt.
Nur charakteristische Merkmale der Erfindung werden genauer beschrieben.
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Die 4 und 5 zeigen
eine erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Schildvortriebsmaschine,
wobei ein Schildkörper 1 mit
einem einzigen Mantel 7 gezeigt ist; natürlich kann
er alternativ genau wie der in 1 gezeigte
Schildkörper 1 einen
hinteren und einen vorderen Mantel aufweisen, die an ihrer Verbindung
im Winkel zueinander verstellbar sind. Selbstverständlich kann
die Erfindung jeden Typ von Schildkörper besitzen, vorausgesetzt, dass
ein Mantel oder Mantel darin einen drehbaren Körper, in dem ein Bohrantriebsaggregat
aufgenommen ist, enthalten. Die Beschreibung ist für einen drehbaren
Körper
in Kugelform ausgeführt;
jedoch kann der drehbare Körper
von jeder Form sein, etwa ein Zylinder oder ein Rohr mit einem mehreckigen Umriss,
vorausgesetzt, dass er senkrecht zum Mantel drehbar ist.
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Gemäß der in
den 4 und 5 gezeigten Ausführungsform
enthält
eine drehbare Schildvorrichtung 8 ein Bohrantriebsaggregat 22 mit
einer Schneidvorrichtung 38, die sich in der Bauweise von der
in den 1 und 2 gezeigten Schneidvorrichtung 24 unterscheidet.
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Genauer,
vor einem Rotor 20, der durch einen Drehantriebsmotor 25 eines
Bohrantriebsaggregats 22 gedreht wird, befindet sich ein
festes Element 23b, das in einem beabstandeten Bezug durch
Verbindungselemente 23a am Rotor 20 befestigt
ist. Vor dem festen Element 23b und an diesem befestigt
befindet sich ein Mittenschneidwerkzeug 40, das mehrere
(acht in 5) sich radial erstreckende
kurze Schneidsprossen 39 aufweist. Das Mittenschneidwerkzeug 40 ist,
wie in 4 gezeigt ist, auf eine Größe zugeschnitten, die in einer
Schwenkbahn R des drehbaren Körpers 9 unterbringbar
ist. Das Mittenschneidwerkzeug 40 besitzt außerdem kleine, jeweils
zwischen benachbarten Schneidsprossen 39 angeordnete Stirnplatten 41.
Jede von vier sich abwechselnden Schneidsprossen 39 weist
auf ihren gegenüberliegenden
Seiten Einlassschlitze 42 auf, die durch Nutenstanzen der
Stirnplatten 41 geschaffen worden sind.
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Die
Schneidsprossen 39 sind in der Nähe ihrer äußeren Enden durch im Wesentlichen
in Umfangsrichtung verlaufende Wellen 43 verbunden, über die
jeweils ein im Wesentlichen fächerförmiges Aufweitungsschneidwerkzeug 44 des
Stirnplattentyps so angebracht ist, dass es rückwärts und vorwärts um die
Welle 43 geschwenkt werden kann.
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Wenn
jedes der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 rückwärts geschwenkt
ist, wie in 4 durch eine mit zwei Punkten
gestrichelte Linie angedeutet ist, wird die Anordnung der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44,
von vorn betrachtet, in ihrem scheinbaren Durchmesser (siehe 6)
auf eine Größe reduziert
oder in der Weite oder Höhe
auf eine Größe zurückgefahren,
die in der Schwenkbahn R unterbringbar ist, während dann, wenn jedes der
Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 vorwärts geschwenkt ist, die Anordnung
der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44, von vorn betrachtet,
in ihrem scheinbaren Durchmesser auf eine Größe erweitert ist, die im Wesentlichen
mit dem Außendurchmesser
des Mantels 7 ausgerichtet ist. Die Anordnung der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 besitzt,
wie in 5 gezeigt ist, Einlassschlitze 45 zwischen
den Aufweitungsschneidwerkzeugen 44.
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An
einer vorderen Oberfläche
des Rotors 20 des Bohrantriebsaggregats 22 sind
an in Umfangsrichtung gleich beabstandeten Positionen um die Achse
des Rotors 20 die einen Enden von Aufweitungsantrieben 46 in
Form von beispielsweise hydraulischen Aufweitungspressen befestigt;
die einen Enden der Aufweitungsantriebe 46 sind näher als ihre
anderen Enden an der Achse des Schildkörpers 1 positioniert,
so dass die Aufweitungsantriebe 46 schräg oder nach vorn und nach außen verlaufen,
wo sie jeweils an den anderen Enden mit den entsprechenden Aufweitungsschneidwerkzeugen 44 verbunden
sind. Das Ausfahren und Einfahren der Aufweitungsantriebe 46 bewirkt
ein Schwenken der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 vorwärts und
rückwärts, um
die Anordnung der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 insgesamt
zu einer vergrößerten oder
verkleinerten Weite auseinanderzuziehen bzw. zusammenzuziehen.
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Die
Aufweitungsantriebe 46 können beispielsweise durch hydraulische
Abschaltung zum Zweck des Verhinderns, dass die vorwärts geschwenkten
Aufweitungsschneidwerkzeuge 44, anstatt die Vortriebslast
tragen, zurück
geschwenkt werden, als Anschläge
dienen. Um zu verhindern, dass die vorwärts geschwenkten Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 zurück geschwenkt
werden, können
irgendwelche anderen Mittel wie etwa Anschlagelemente (nicht gezeigt)
verwendet werden, die vom Rotor 20 vorstehen; alternativ
können
die Aufweitungsantriebe 46 in mechanischer Form beispielsweise
als Schraubbolzen oder als Verbindungsmechanismus vorliegen, um
zu verhindern, dass die vorwärts
geschwenkten Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 zurück geschwenkt
werden.
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In
den 4 und 5 weisen die Schneidwerkzeuge 40 und 44 Rollenmeißel 35' auf, während die
durch die Schneidwerkzeuge 44 gelieferten Einlassschlitze 45 feste
Bohrschneiden 35 aufweisen; die Schneidwerkzeuge 40 und 44 sowie
die Schlitze 45 können
verschiedene Arten von Abbauwerkzeugen 35 aufweisen.
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Als
Nächstes
wird die Funktionsweise der ersten Ausführungsform beschrieben.
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4 zeigt
einen Zustand beim Vortreiben eines Tunnels, in dem die Achse des
Schildkörpers 1 mit
jener des in der drehbaren Schildvorrichtung 8 aufgenommenen
Bohrantriebsaggregats 22 ausgerichtet ist, die Anordnung
der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 bei nach vorn geschwenkten
Aufweitungsschneidwerkzeugen 44 ausgeweitet ist und die Schildpressen 4 ausgefahren
werden, um den Schildkörper 1 vorzutreiben.
In diesem Fall ist die Schneidvorrichtung 38 im Allgemeinen
von einer Stirnplattenform, die durch das Mittenschneidwerkzeug 40 und
die Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 gebildet ist, wobei
das Vortreiben unter Steuerung der Aufnahme von Erdreich, Geröll und/oder
Gesteinsmassen nach Größe durch
Einlassschlitze 45 und 42 an der Schneidvorrichtung 38 durchgeführt werden
kann.
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Das
Ersetzen der beschädigten
Abbauwerkzeuge 35 und 35' an der Schneidvorrichtung 38 wird vom
Zustand des Vortreibens eines Tunnels ausgehend beschrieben.
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Zunächst wird
das Vortreiben des Tunnels angehalten. Dann muss die Schneidvorrichtung 38 in der
Weite oder Höhe
auf eine in der Schwenkbahn R des drehbaren Körpers 9 unterbringbare
Größe zurückgefahren
und anschließend
der drehbare Körper 9 gedreht
werden, um die Schneidvorrichtung 38 nach hinten zu richten.
Dies wird wie folgt ausgeführt.
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In
einer in 4 durch eine durchgezogene Linie
gezeigten Position A und bei angehaltenem Vortreiben des Tunnels
wird die Schneidvorrichtung 38 rotatorisch angetrieben
und werden die Verschiebepressen 29 ausgefahren, um das
Bohrantriebsaggregat 22 von der Position A in eine Position
B, die durch eine mit zwei Punkten gestrichelte Linie, innerhalb
der die Schwenkbahn R aufgenommen werden kann, gezeigt ist, vorwärtszuschieben
und somit einen vorangehenden Vortriebsvorgang von der Position
A zur Position B abzuwickeln.
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Nach
Abschluss des vorangehenden Vortriebsvorgangs werden die Aufweitungsantriebe 46 eingefahren,
um die Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 rückwärts zu schwenken. Somit wird
die Anordnung der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44, wie in 6 gezeigt
ist, im scheinbaren Durchmesser oder in der Höhe reduziert oder geschrumpft.
Dann werden die Verschiebepressen 29 eingefahren, um das Bohrantriebsaggregat 22 nach
hinten und dadurch die Schneidvorrichtung 38 wieder in
die in 4 gezeigte Position A zurückzuziehen. Somit befinden sich
sowohl die Schneidvorrichtung 38 als auch das Bohrantriebsaggregat 22 innerhalb
der Schwenkbahn R des drehbaren Körpers 9. Beim oben
erwähnten
Verengen der Anordnung der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 kann
jedes der Schneidwerkzeuge 44 dank der Schlitze 45 zwischen
den Aufweitungsschneidwerkzeugen 44 ohne Behinderung rückwärts geschwenkt
werden. Danach werden die Schlammzufluss- und Schlammabflussrohre 27 und 28 und
dergleichen abgenommen.
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Dann
werden die in den 3 und 4 gezeigten
Pressen 16 betätigt,
um den drehbaren Körper 9 etwa
180° um
die Wellen 13 zu drehen und die Schneidvorrichtung 38 nach
hinten zu richten, wie in 7 gezeigt
ist. Sobald der drehbare Körper 9 gedreht
wird, wird der Kontakt zwischen dem drehbaren Körper 9 und der Dichtung 31 aufgehoben,
was zu einem Eindringen von Grundwasser in die hintere Seite des
drehbaren Körpers 9 führt; jedoch
stellt der Abschluss der Drehung um 180° den erneuten Kontakt und die
erneute Abdichtung zwischen dem drehbaren Körper 9 und der Dichtung 31 wieder
her.
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Das
zwischen den drehbaren Körper 9 und das
Schott 18 eindringende Grundwasser wird durch die Arbeitsöffnung 19 entsorgt,
um die hintere Seite des Bohrantriebsaggregats 22, an dem
die Schneidvorrichtung 38 positioniert ist, zu trocken;
danach begibt sich eine Bedienungsperson durch die Arbeitsöffnung 19 hindurch
vor das Schott 18 und ersetzt die beschädigten Abbauwerkzeuge 35 und 35' an der Schneidvorrichtung 24 in
einer trockenen Umgebung. Bei dieser Gelegenheit kann beispielsweise eine
Reparatur der Schneidwerkzeuge 40 und 44 durchgeführt werden.
Somit stellt das Drehen der Schneidvorrichtung 38 und des
Bohrantriebsaggregats 22 nach hinten durch das Drehen des
drehbaren Körpers 9 nach
hinten für
das Ersetzen der beschädigten
Abbauwerkzeuge 35 und 35' an der Schneidvorrichtung 38 das
sichere und effiziente Ersetzen der beschädigten Abbauwerkzeuge in einer
trockenen Umgebung sicher.
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Wie
oben erwähnt
worden ist, ist die Schneidvorrichtung 38 aus dem Mittenschneidwerkzeug 40 und
den Aufweitungsschneidwerkzeugen 44, die am äußeren Umfang
des Mittenschneidwerkzeugs 40 so angebracht sind, dass
sie rückwärts und vorwärts geschwenkt
werden können,
zusammengesetzt. Deshalb kann die Schneidvorrichtung 38,
die von einer Stirnplattenform ist, auf eine Größe zurückgefahren werden, die in der
Schwenkbahn R des drehbaren Körpers 9 unterbringbar
ist, so dass das Bohrantriebsaggregat 22 für das Ersetzen
der beschädigten
Abbauwerkzeuge 35 und 35' nach hinten gedreht werden kann;
wenn die Schneidvorrichtung 38 in der Größe erweitert
ist, kann das Vortreiben des Tunnels unter Steuerung der Aufnahme
von Erdreich, Geröll
und/oder Gesteinsmassen nach Größe durch
die Einlassschlitze 45 und 42 der Schneidvorrichtung 38 durchgeführt werden
kann.
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Somit
kann in Bezug auf Erdreiche, die das Vortreiben eines Tunnels mit
einer Schneidvorrichtung des Stirnplattentyps erfordern, ein Auffahren des
Tunnels über
eine lange Stecke durchgeführt werden,
wobei die drehbare Schildvorrichtung 8 mit der Schneidvorrichtung 38 des
Stirnplattentyps verwendet wird und die beschädigten Abbauwerkzeuge 35 und 35' bei angehaltenem
Vortreiben des Tunnels stellenweise ersetzt werden. Dies erweitert
den Anwendungsumfang der Schildvortriebsmaschine mit dem drehbaren
Körper 9 und
dem Bohrantriebsaggregat 22 stark.
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Die 8 bis 11 zeigen
eine zweite Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Schild-Tunnelvortriebsmaschine.
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Die
zweite Ausführungsform
enthält,
wie in den 8 und 9 gezeigt
ist, eine Schneidvorrichtung 47, die sich von einem Bohrantriebsaggregat 22 befindet
und eine zurück
und vor schiebbare Zentralwelle aufweist. Die Zentralwelle 48 weist
ein hinteres Ende, das durch den Rotor 20 des Bohrantriebsaggregats 22 geht,
sowie ein vorderes Ende, an dem ein Mittenschneidwerkzeug 40 des
Stirnplattentyps mit einer mehreckigen Diagonalverstrebung (einer
achteckigen Diagonalverstrebung in 9) auf. Das
Mittenschneidwerkzeug 40 ist so ausgebildet, dass es in
der Schwenkbahn R des drehbaren Körpers 9 aufgenommen
ist, wenn es in Richtung des Bohrantriebsaggregats 22 zurückgezogen
ist, wie in 8 gezeigt ist. Alternativ kann
das Mittenschneidwerkzeug 40, wie in 5 gezeigt
ist, radial verlaufende Schneidsprossen 39 und im Wesentlichen
dreieckige Stirnplatten 41 mit Einlassschlitzen 42 zwischen
den Schneidsprossen 39 besitzen.
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Das
mehrfach diagonal verstrebte Mittenschneidwerkzeug 40 weist
Außenkanten
mit Wellen 43 auf, die sich jeweils entlang der Kanten
erstrecken. An jeder der Wellen 43 ist ein im Wesentlichen fächerförmiges Aufweitungsschneidwerkzeug 44 des Stirnplattentyps
so angebracht, dass es um die Welle 43 rückwärts und
vorwärts
geschwenkt werden kann.
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Jedes
der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 weist auf seiner Rückseite
einen Stift 49 auf, der über einen Verbindungsträger 51 mit
einem entsprechenden Stift 50 verbunden ist, der an einer
vorderen Oberfläche
des Rotors 20 des Bohrantriebsaggregats 22 angeordnet
ist. Die Stifte 50, die in Umfangsrichtung gleich beabstandet
um die Achse der Zentralwelle 48 angeordnet sind, sind
näher als
die Stifte 49 an der Achse des Schildkörpers 1 positioniert,
so dass sich die Verbindungsträger 51 von
der Vorder seite des Rotors 20 schräg oder nach vorn und nach außen zu den
Aufweitungsschneidwerkzeugen 44 erstrecken.
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An
wenigstens einer der hinteren Oberflächen der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 oder
der vorderen Oberfläche
des Rotors 20 (sowohl als auch in 8) befinden
sich Anschlagmittel in Form von Widerlagerelementen 52,
die an den Verbindungsträgern 51 in
Anschlag kommen. Die Widerlagerelemente 52 können in
Zusammenwirkung mit einem weiter unten angeführten Distanzstück 61 die
doppelseitige Schwenkbewegung der Verbindungsträger 51 abstoppen,
um zu verhindern, dass die Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 rückwärts geschwenkt
werden, wenn die Anordnung der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 bei
maximal zur Achse des Schildkörpers 1 geneigten
Verbindungsträgern 51 ausgeweitet ist.
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Wie
in 9 gezeigt ist, ist jedes der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 bei 53 an
seinem hinteren Ende in Drehrichtung X der Schneidvorrichtung 47 am
Umfang eingekerbt, wobei es ein an dem eingekerbten Ende angebrachtes
seitlich vorstehendes Teil 54 aufweist. Die Umfangskerben 53 dienen
dazu, zu verhindern, dass sich die Aufweitungsschneidwerkzeuge 44,
wenn sie zum Verengen der Anordnung von ihnen rückwärts geschwenkt sind, wie in 10 gezeigt
ist, gegenseitig behindern. Jedes der seitlich vorstehenden Teile 54 dient
dazu, enge Einlassschlitze 55 zwischen den Aufweitungsschneidwerkzeugen 44 zu
bilden, wenn sie zur Ausweitung der Anordnung von ihnen vorwärts geschwenkt
sind. Jedes der seitlich vorstehenden Teile 54 ist so beschaffen,
dass es in Drehrichtung X (9) der Schneidvorrichtung 47 von
einem vorderen Ende des benachbarten Aufweitungsschneidwerkzeugs 44 überdeckt
wird, um eine Berührung
mit dem benachbarten Aufweitungsschneidwerkzeug 44 zu verhindern,
wenn die Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 zum Verengen der
Anordnung von ihnen rückwärts geschwenkt
sind, wie in 10 gezeigt ist.
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Wie
in den 9 und 11 gezeigt ist, besitzt jedes
der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 Anschlagmittel in Form
von Verbindern 58, wovon jeder ein Steckelement oder ein
Aufnahmeelement 57 an seinem äußeren Ende aufweist und beispielsweise durch
eine Presse 56 in einen Eingriff mit dem komplementären Steck-
oder Aufnahmeelement 57 des entsprechenden Verbinders des
benachbarten Aufweitungsschneidwerkzeugs 44 ausfahrbar ist,
um eine Verbindung zwischen den Aufweitungsschneidwerkzeugen 44 herzustellen.
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Wie
in 8 gezeigt ist, enthält das Bohrantriebsaggregat 22 eine
Schubpresse 59, durch die die Zentralwelle 48 vorwärtsgeschoben
werden kann, um die Schneidvorrichtung 47 vom Bohrantriebsaggregat 22 wegzuschieben.
Die Schneidvorrichtung 47 kann durch Anbringen des Distanzstücks 61 über der
Zentralwelle 48 zwischen einem Flansch 60 an der
Zentralwelle 48 und dem Rotor 20 des Bohrantriebsaggregats 22 in
einer Position in der Nähe
des Bohrantriebsaggregats 22 eingezwängt werden.
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Als
Nächstes
wird die Funktionsweise der zweiten Ausführungsform beschrieben.
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8 zeigt
einen Zustand beim Vortreiben eines Tunnels, in dem die Achse des
Schildkörpers 1 mit
jener des Bohrantriebsaggregats 22 ausgerichtet ist, das
Distanzstück 61 über der
Zentralwelle 48 angebracht ist, um die Schneidvorrichtung 47 in
einer Position in der Nähe
des Bohrantriebsaggregats 22 einzuzwängen, die Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 über die
Verbindungsträger 51 vorwärts geschwenkt
sind, um die Anordnung der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 auszuweiten,
und (nicht gezeigte) Schildpressen ausgefahren werden, um den Schildkörper 1 zum
Auffahren des Tunnels vorzutreiben.
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Während dieses
Vortreibens, wobei das Distanzstück 61 über der
Zentralwelle 48 angebracht ist, liegen die Anschlagmittel
in Form der Widerlagerelemente 52 an den bis zum Maximum
geneigten Verbindungsträgern 51 an
und verhindern dadurch, dass die Verbindungsträger 51 doppelseitig
in weniger geneigte Positionen und somit die Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 infolge
der Gegenkraft durch das Vortreiben des Tunnels rückwärts geschwenkt
werden.
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Außerdem sind
die Anschlagmittel, die die Verbinder 58 an den in den 9 und 11 gezeigten
Aufweitungsschneidwerkzeugen 44 umfassen, ausgefahren worden,
so dass sie vollständig
verbunden sind, wobei ihre Steck- und Aufnahmeelemente 57 miteinander
in Eingriff sind, mit dem Ergebnis, dass die Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 zu
einer Stirnplatten form integriert worden sind. Dies verhindert außerdem,
dass die Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 infolge der Gegenkraft
durch das Vortreiben des Tunnels rückwärts geschwenkt werden. Somit
wird der Drehantriebsmotor 25 betätigt, um die Schneidvorrichtung 47 durch
die Verbindungsträger 51 zu
drehen, mit dem Ergebnis, dass die Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 in
ein und derselben Bahn gedreht werden und dadurch ein stabiles Vortreiben
des Tunnels durchführen.
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Während des
Vortreibens des Tunnels, wie in 9 gezeigt
ist, bewirkt jedes der seitlich vorstehenden Teile 54 an
den Aufweitungsschneidwerkzeugen 44 zusammen mit dem benachbartem
Aufweitungsschneidwerkzeug 44 den engen Einlassschlitz 55.
Unter Verwendung solcher Einlassschlitze 55 zwischen den
Schneidwerkzeugen 44 und den Einlassschlitzen 42 an
dem Mittenschneidwerkzeug 40 kann das Vortreiben des Tunnels
unter Steuerung der Aufnahme von Erdreich, Geröll und/oder Gesteinsmassen
nach Größe durchgeführt werden.
Somit kann eine erfindungsgemäße Schildvortriebsmaschine
unter Verwendung einer Schneidvorrichtung des Stirnplattentyps auf
verschiedenartige zu durchstechende Erdreiche angewandt werden.
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Die
Anordnung der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 kann durch
die Verbindungsträger 51 auseinander-
und zusammengezogen werden, indem die Schneidvorrichtung 47 und
das Bohrantriebsaggregat 22 zueinander und auseinander
bewegt werden, weshalb keine Antriebsaggregate wie etwa Pressen
zum Ausfahren der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 in der
Schneidwerkzeugkammer 24a vorgesehen sein müssen und
somit keine Probleme wie etwa Schäden an solchen Antriebsaggregaten entstehen,
was zu einem zuverlässigen
Ausfahren und Einfahren der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 führt.
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Das
Ersetzen der beschädigten
Abbauwerkzeuge 35 und 35' an der Schneidvorrichtung 47 wird vom
oben angeführten
Zustand des Vortreibens eines Tunnels ausgehend beschrieben.
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Zuerst
wird das Vortreiben des Tunnels angehalten. Danach muss die Größe der Schneidvorrichtung 47 reduziert
oder dieselbe auf eine in der Schwenkbahn R des drehbaren Körpers 9 unterbringbare
Größe verengt und
anschließend
der drehbare Körper 9 gedreht
werden, um die Schneidvorrichtung 47 nach hinten zu richten.
Dies wird wie folgt ausgeführt.
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In
dem in 8 gezeigten Zustand und bei angehaltenem Vortreiben
des Tunnels wird die Schneidvorrichtung 47 rotatorisch
angetrieben und werden die Verschiebepressen 29 ausgefahren,
um das Bohrantriebsaggregat 22 und die Schneidvorrichtung 47 von
der durch eine durchgezogene Linie gezeigten Position A in eine
Position B, die durch eine mit zwei Punkten gestrichelte Linie,
innerhalb der die Schwenkbahn R aufgenommen werden kann, gezeigt
ist, vorwärtszuschieben
und somit einen vorangehenden Vortriebsvorgang abzuwickeln, wie
in 12 gezeigt ist. Danach wird das Drehen der Schneidvorrichtung 47 gestoppt.
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Als
Nächstes
wird das in 12 gezeigte Distanzstück 61 abgenommen,
um die Verbindung zwischen der Schneidvorrichtung 47 und
dem Bohrantriebsaggregat 22 freizugeben; die Schubpresse 59 wird
in Übereinstimmung
mit dem Einfahren der Verschiebepressen 29 ausgefahren,
wodurch die Schneidvorrichtung 47 über die Zentralwelle 48 vorwärtsgeschoben
wird, während
das Bohrantriebsaggregat 22 zurückgezogen wird. Wie in 13 gezeigt ist,
bewirkt das Auseinanderschieben des Bohrantriebsaggregats 22 und
der Schneidvorrichtung 47, dass die Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 dank
der Verbindungsträger 51,
die die Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 mit dem Rotor 20 des
Bohrantriebsaggregats 22 verbinden, rückwärts geschwenkt werden, wodurch
die Anordnung der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 in der
Größe oder
der Höhe
reduziert oder geschrumpft wird. Beim Reduzieren der Anordnung der
Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 in der Höhe wird das seitlich vorstehende
Teil 54 jedes der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 von
dem benachbarten Aufweitungsschneidwerkzeug 44 überdeckt,
wie in 10 gezeigt ist, so dass jedes
der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 ohne Behinderung bei
der Höhenreduktion
der Anordnung von ihnen rückwärts geschwenkt
werden kann.
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Dann
werden die Verschiebepressen 29 eingefahren, um das Bohrantriebsaggregat 22 und
die Schneidvorrichtung 47 zurückzuziehen, mit dem Ergebnis,
dass die Schneidvorrichtung 74 so verengt wird, dass sie
in der Schwenkbahn R des drehbaren Körpers 9 aufgenommen
ist, wie in 14 gezeigt ist.
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Die
in den 3 und 14 gezeigten Pressen 16 werden
betätigt,
um den drehbaren Körper 9 180° um die Wellen 13 zu
drehen und die Schneidvorrichtung 38 nach hinten zu richten,
wie in 15 gezeigt ist.
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Sobald
der drehbare Körper 9 gedreht
wird, wird der Kontakt zwischen dem drehbaren Körper 9 und der Dichtung 31 aufgehoben,
was zu einem Eindringen von Grundwasser in die hintere Seite des drehbaren
Körpers 9 führt; jedoch
stellt der Abschluss der Drehung um 180° den erneuten Kontakt und die
erneute Abdichtung zwischen dem drehbaren Körper 9 und der Dichtung 31 wieder
her.
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Deshalb
wird das zwischen den drehbaren Körper 9 und das Schott 18 eindringende
Grundwasser durch die Arbeitsöffnung 19 entsorgt,
um die hintere Seite der Schneidvorrichtung 47 zu trocken;
danach begibt sich eine Bedienungsperson durch die Arbeitsöffnung 19 hindurch
vor das Schott 18 und ersetzt die beschädigten Abbauwerkzeuge 35 und 35' in einer trockenen
Umgebung. Bei dieser Gelegenheit kann beispielsweise eine Reparatur
der Schneidwerkzeuge 40 und 44 durchgeführt werden.
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Nach
dem Ersetzen der beschädigten
Abbauwerkzeuge 35 und 35' an der Schneidvorrichtung 47 wird
der drehbare Körper 9 in
der gegenüber
oben mit Bezug auf die 12 bis 15 umgekehrten Weise
gedreht, um die Schneidvorrichtung 47 wieder nach vorn
zu richten; danach wird die Anordnung der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 wieder
für das Vortreiben
des Tunnels zu dem in 8 gezeigten Zustand ausgeweitet.
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Wie
oben erwähnt
worden ist, ist die Schneidvorrichtung 47 aus dem Mittenschneidwerkzeug 40 und
den Aufweitungsschneidwerkzeugen 44, die am äußeren Umfang
des Mittenschneidwerkzeugs 40 so angebracht sind, dass
sie rückwärts und vorwärts geschwenkt
werden können,
zusammengesetzt; außerdem
bewirkt das Zueinander- und Auseinanderbewegen des Bohrantriebsaggregats 22 und
der Schneidvorrichtung 47, dass die Anordnung der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 durch
die Verbindungsträger 51 verengt
und ausgeweitet wird, mit dem Ergebnis, dass sie ohne Antriebsaggregat
in der Schneidwerkzeugkammer 24a verengt und ausgeweitet
wird, wodurch kein Problem entsteht, dass ein solches Antriebsaggregat beschädigt wird,
was zu einem zuverlässigen
Ausweiten und Verengen der Anordnung der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 beiträgt.
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Die
Umfangskerben 53 zwischen den Aufweitungsschneidwerkzeugen 44 verhindern,
dass sich die Schneidwerkzeuge 44 beim Zurückfahren der
Anordnung der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 in der Größe oder
Höhe gegenseitig
behindern. An jeder der Kerben 53 ist das seitlich vorstehende Teile 54 ausgebildet,
das den engen Einlassschlitz 55 zwischen den benachbarten
Aufweitungsschneidwerkzeugen 44 schafft, wenn die Anordnung
der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 ausgeweitet wird, was
ein Durchführen
des Tunnelvortriebs unter Steuerung der Aufnahme von Erdreich, Geröll und/oder Gesteinsmassen
nach Größe durch
die Einlassschlitze 55 ermöglicht. Somit kann die Erfindung
unter Verwendung einer Schneidvorrichtung des Stirnplattentyps auf
jegliche zu durchstechende Erdreiche angewandt werden.
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Die 16 bis 22 zeigen
eine dritte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Schildvortriebsmaschine,
bei der anstelle der Anschlagmittel in Form der Verbinder 58 in
der Ausführungsform der 8 bis 11 Anschlagmittel
in Form eines Umfangsrings 62 verwendet werden, der so
ausgebildet ist, dass er sich entlang des vorderen Endes des Mantels 7 erstreckt.
Alternativ können
solche Anschlagmittel in Form des Umfangsrings 62 zusätzlich zu
den Anschlagmitteln in Form der Verbinder 58, wie sie in
der Ausführungsform
der 8 bis 11 gezeigt sind, vorgesehen
sein.
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Der
Umfangsring 62 ist ringförmig und erstreckt sich entlang
des vorderen Endes des Mantels 7, wie in den 17 bis 19 gezeigt
ist. Im vorderen Ende des Mantels 7 sind horizontale Schubpressen 63 vorgesehen,
die sich jeweils in Vortriebsrichtung erstrecken. Jede der Schubpressen 63 weist
ein äußeres Ende
mit einem daran angebrachten Rückhaltestempel 64 auf,
der sich radial in das Innere des Schildkörpers 1 erstreckt.
Jeder der Rückhaltestempel 64 kann
ausgefahren und eingefahren werden, um in eine Öffnung 65 am Umfangsring 62 gesetzt und
aus dieser herausgezogen zu werden, wodurch der Umfangsring 62 am
Mantel 7 befestigt und von diesem gelöst wird.
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Zum
anderen weist jedes der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44,
wie in den 19 und 20 gezeigt
ist, an seinem an seinen äußeren Umfang
angrenzenden Abschnitt einen radialen Rückhaltestempel 67 auf,
der in eine entsprechende Öffnung 66 an einem
sich vom Umfangsring 62 erstreckenden vorderen Fortsatz 62a gesetzt
und aus dieser herausgezogen werden kann. Die Rückhaltestempel 67 dienen
zum Befestigen und zum Lösen
des Umfangsrings 62 an und von den Aufweitungsschneidwerkzeugen 44.
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Jedes
der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 weist außerdem an
seinem an seinen äußeren Umfang
angrenzenden Abschnitt eine ein Drehmoment übertragende Presse 70 auf,
wie sie in den 19 und 21 gezeigt
ist, die rückwärts ausgefahren werden
kann, um einen Keilblock 69 mit einem ein Drehmoment übertragenden
Block 68 an der Innenseite des Umfangsrings 62 in
Eingriff zu bringen, wodurch das Drehmoment des Aufweitungsschneidwerkzeuges 44 auf
den Umfangsring 62 übertragen wird.
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Wie
in 22 gezeigt ist, ist das seitlich vorstehende Teil 54 an
jedem Aufweitungsschneidwerkzeug 44 abgekantet, so dass
es von einer Stirnplatte 44' des
benachbarten Aufweitungsschneidwerkzeugs 44, die wie gezeigt
eingekerbt sein kann, überdeckt
wird, um eine gegenseitige Berührung
zu verhindern. Jedes der seitlich vorstehenden Teile 54 und jede
der Stirnplatten 44' ist
an der Rückseite
durch eine rückwärtige Stirnplatte 71 versteift,
die für
einen kleinen Einlassschlitz 72 zwischen dem Aufweitungsschneidwerkzeug 44 und
dem Umfangsring 62 sorgt.
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Als
Nächstes
wird die Funktionsweise der dritten Ausführungsform beschrieben.
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In 16 ist
die Achse des Schildkörpers 1 mit
jener des Bohrantriebsaggregats 22 ausgerichtet; das Bohrantriebsaggregat 22 ist
in einer Position in der Nähe
der Schneidvorrichtung 47 eingezwängt, wobei das Distanzstück 61 über der
Zentralwelle 48 angebracht ist; und die Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 sind
zur Aufweitung der Anordnung von ihnen durch die Verbindungsträger 51 ausgefahren.
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Um
das Vortreiben des Tunnels durchzuführen, in den 16, 19 und 20,
werden die Rückhaltestempel 64 eingefahren
und danach die Schubpressen 63 eingefahren, um dadurch
den Umfangsring 62 vom Mantel 7 zu lösen, während die Rückhaltestempel 67 an
den Aufweitungsschneidwerkzeugen 44 ausgefahren werden,
so dass sie in die Öffnungen 66 am
Umfangsring 62 sitzen, um dadurch den letzteren an den
Aufweitungsschneidwerkzeugen 44 zu fixieren. Danach werden
die ein Drehmoment übertragenden
Pressen 70, die in den 19 und 21 gezeigt
sind, ausgefahren, um die Keilblöcke 69 mit
den ein Drehmoment übertragenden
Blöcken 68 in
Eingriff zu bringen, mit dem Ergebnis, dass das Drehmoment der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 auf
den Umfangsring 62 übertragen
wird.
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Wie
oben erwähnt
worden ist, werden die Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 durch
den Umfangsring 62 zu einer stirnplattenartigen Schneidwerkzeugkombination
integriert. Deshalb wird der Drehantriebsmotor 25 betätigt, um
die Schneidvorrichtung 47 durch die Verbindungsträger 51 zu
drehen, so dass die Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 in ein
und derselben Bahn gedreht werden, was zu einem stabilen Vortreiben
des Tunnels führt.
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Mit
den durch die seitlich vorstehenden Teile 54 und die Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 definierten
engen Einlassschlitzen 55 und den durch die rückwärtigen Stirnplatten 71 und
den Umfangsring 62 definierten engen Einlassschlitzen 72,
wie sie in 22 gezeigt sind, kann das Vortreiben
des Tunnels unter Steuerung der Aufnahme von Erdreich, Geröll und/oder
Gesteinsmassen nach Größe durchgeführt werden.
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Das
Ersetzen der beschädigten
Abbauwerkzeuge 35 und 35' an der Schneidvorrichtung 47 wird vom
Zustand des Vortreibens eines Tunnels ausgehend beschrieben.
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Zunächst wird
das Vortreiben des Tunnels angehalten. Dann muss die Schneidvorrichtung 47 in der
Weite oder Höhe
auf eine in der Schwenkbahn R unterbringbare Größe reduziert und anschließend der
drehbare Körper 9 gedreht
werden, um die Schneidvorrichtung 47 nach hinten zu richten.
Dies wird wie folgt ausgeführt.
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16 zeigt
einen Zustand, in dem die Schubpressen 63 ausgefahren sind,
so dass sie mit dem Umfangsring 62 verbunden sind; beim
Vortreiben des Tunnels werden die (nicht gezeigten) Schildpressen
bei an der Schneidvorrichtung 47 angebrachtem und von den
Schubpressen 63 gelöstem Um fangsring 62 ausgefahren,
um den Schildkörper 1 zum
Auffahren des Tunnels vorzutreiben.
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Das
oben erwähnte
Vortreiben wird angehalten, während
die Schneidvorrichtung 47 zur Vornahme eines vorangehenden
Vortriebsvorgangs rotatorisch angetrieben wird und die Verschiebepressen 29 ausgefahren
werden, um das Bohrantriebsaggregat 22 und die Schneidvorrichtung 47 von
der durch eine durchgezogene Linie gezeigten Position A in eine
Position B, die durch eine mit zwei Punkten gestrichelte Linie,
innerhalb der die Schwenkbahn R aufgenommen ist, gezeigt ist, vorwärtszuschieben.
Die Drehung der Schneidvorrichtung 47 wird danach gestoppt.
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Dann
werden die Verschiebepressen 29 eingefahren, um die Schneidvorrichtung 47 und
das Bohrantriebsaggregat 22 in die in 16 durch
eine durchgezogene Linie gezeigte Position A zurückzuziehen.
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Die
in 19 gezeigten Schubpressen 63 werden ausgefahren
und danach die Rückhaltestempel 64 ausgefahren,
um in die Öffnungen 65 am
Umfangsring 62 gesetzt zu werden, mit dem Ergebnis, dass
der Umfangsring 62 mit dem Mantel 7 verbunden
ist. Dies ist in 16 gezeigt.
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Dann
werden die Rückhaltestempel 67 am Aufweitungsschneidwerkzeug 44 eingefahren,
um aus den Öffnungen 66 herausgezogen
zu werden, wodurch die Verriegelung zwischen dem Umfangsring 62 und
den Aufweitungsschneidwerkzeugen 44 freigegeben wird. Ferner
werden die in den 19 und 21 gezeigten
ein Drehmoment übertragenden
Pressen 70 eingefahren, um die Keilblöcke 69 von den ein
Drehmoment übertragenden
Blöcken 68 zu
trennen, wodurch der Umfangsring 62 von den Aufweitungsschneidwerkzeugen 44 und
somit von der Schneidvorrichtung 47 gelöst wird und über die Schubpressen 63 vom
Mantel 7 getragen wird.
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Dann
werden die Verschiebepressen 29 ausgefahren, um die Schneidvorrichtung 47 in
eine in 23 gezeigte vorderste Position,
die beim vorangehenden Vortriebsvorgang erreicht wird, zu bewegen,
wobei der Umfangsring 62 unverschoben belassen wird.
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Als
Nächstes
wird das in 23 gezeigte Distanzstück 61 abgenommen,
um die Verriegelung zwischen der Schneidvorrichtung 47 und
dem Bohrantriebsaggregat 22 freizugeben, während die
Verschiebepressen 29 in Übereinstimmung mit dem Ausfahren
der Schubpresse 59 eingefahren werden, um dadurch das Bohrantriebsaggregat 22 bei
an der vordersten Positionen hinterlassener Schneidvorrichtung 47 zurückzuziehen.
Ein solches Auseinanderschieben des Bohrantriebsaggregats 22 und
der Schneidvorrichtung 47, wie es in 24 gezeigt
ist, bewirkt, dass die Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 durch
die Wirkung der Verbindungsträger 51 rückwärts geschwenkt
werden, wodurch die Anordnung der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 in
der Größe oder
Höhe reduziert
wird. Bei in einer unwirksamen Position zurückgelassenem Umfangsring 62 wird
die Anordnung der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 ohne Behinderung
durch den Umfangsring 62 in der Größe oder Höhe zurückgefahren; jedes der Schneidwerkzeuge 44 kann
ohne Behinderung rückwärts geschwenkt
werden, da jedes der in 22 gezeigten
seitlichen Teile 54 abgekantet ist, so dass es von der
Stirnplatte 44' des
benachbarten Aufweitungsschneidwerkzeugs 44 überdeckt
wird.
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Dann
werden die Verschiebepressen 29 eingefahren, um das Bohrantriebsaggregat 22 und
die Schneidvorrichtung 47 zurückzuziehen, so dass die letztere
in der Schwenkbahn R des drehbaren Körpers 9 aufgenommen
ist, wie in 25 gezeigt ist.
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Ferner
werden die in den 3 und 25 oben
und unten gezeigten Pressen 16 betätigt, um den drehbaren Körper 9 180° um die Wellen 13 zu drehen
und die Schneidvorrichtung 24 wie in 26 gezeigt
nach hinten zu richten, mit dem Ergebnis, dass die beschädigten Abbauwerkzeuge 35 und 35' an der Schneidvorrichtung 47 in
einer trockenen Umgebung ersetzt werden können.
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Nach
dem Ersetzen der beschädigten
Abbauwerkzeuge 35 und 35' an der Schneidvorrichtung 47 wird
der drehbare Körper 9 in
einer Weise gedreht, die gegenüber
der in den 23 bis 26 gezeigten
Weise umgekehrt ist, um die Schneidvorrichtung 47 wieder
nach vorn zu richten; außerdem
wird die Anordnung der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 in der
Größe oder
Höhe wieder
zu dem Zustand von 16 ausgeweitet; danach wird
das Vortreiben des Tunnels bei an der Schneidvorrichtung 47 angebrachtem
und von den Schubpressen 63 gelöstem Umfangsring 62 durchgeführt. Im
Bisherigen erfolgte das Vorwärtsschieben
des Umfangsrings 62 durch die klein ausgelegten Schubpressen 63,
so dass keine übermäßig hohe
Kraft auf den Umfangsring 62 einwirkt.
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Die 27 und 28 zeigten
eine Variante mit einem Umfangsring 62, der jenem der Ausführungsform
der 16 bis 22 ähnlich ist.
Die in den 27 und 28 gezeigte
Variante unterscheidet sich von der in den 16 bis 22 gezeigten
Ausführungsform
darin, dass eine Schneidvorrichtung 47 Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 enthält, die
in Bezug auf die Vorderseite eines Mittenschneidwerkzeugs 40 leicht
nach hinten geneigt sind, wenn eine Anordnung der Schneidwerkzeuge 44 maximal
ausgeweitet ist. Jedes der in den 27 und 28 gezeigten
Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 ist anstatt fächerförmig rechteckig
und weist kein seitliches Teil 54 auf. Statt dessen sind
an der Innenfläche
des Umfangsrings 62 im Wesentlichen dreieckige, nach innen
vorstehende Teile 73 angebracht, die sich in den V-förmigen Raum zwischen den Aufweitungsschneidwerkzeugen 44 erstrecken,
wenn die Anordnung der Schneidwerkzeuge 44 ausgeweitet ist.
Die nach innen vorstehenden Teile 73 definieren zusammen
mit den Aufweitungsschneidwerkzeugen 44 enge Einlassschlitze 55.
Der Umfangsring 62 ist durch Befestigungen 74 an
dem Mantel 7 lösbar
angebracht, wobei er keine Schubpressen 63, wie sie oben
erwähnt
worden sind, besitzt. Jedes der rechteckigen Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 weist
zur Verbindung mit dem entsprechenden nach innen vorstehenden Teil 73 einen
Rückhaltestempel 75 auf.
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Um
bei der in den 27 und 28 gezeigten
Variante das Vortreiben eines Tunnels durchzuführen, werden die Schneidvorrichtung 47 und
das Bohrantriebsaggregat 22 zueinander bewegt, um die Anordnung
der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 durch die Verbindungsträger 51 auszuweiten;
danach wird der Umfangsring 62 durch die Rückhaltestempel 75 an
der Schneidvorrichtung 47 fixiert und durch Lösen der
Befestigungen 74 vom Mantel 7 getrennt. Dies stellt
ein stabiles Auffahren des Tunnels sicher, bei dem die Anordnung
der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 in einen Zustand gedreht
ist, in dem sie durch den Umfangsring 62 in der Stirnplattenform
gehalten wird, wodurch ein stabiles Auffahren des Tunnels durchgeführt werden
kann.
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Um
von dem oben erwähnten
Zustand des Vortreibens des Tunnels ausgehend die beschädigten Abbauwerkzeuge 35 und 35' zu ersetzen
wird dieses Vortreiben zunächst
angehalten. Dann wird der Umfangsring 62 durch die Befestigungen 74 am Mantel 7 befestigt
und werden die Rückhaltestempel 75 eingefahren,
um die Verriegelung zwischen den Aufweitungsschneidwerkzeugen 44 und
dem Umfangsring 62 freizugeben. Danach können einer
Weise, die der in den 23 bis 26 gezeigten
Weise gleicht, die beschädigten
Abbauwerkzeuge 35 und 35' an der Schneidvorrichtung 47 ersetzt
werden.
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Die 29 bis 32 zeigen
eine vierte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Schildvortriebsmaschine,
die der in den 16 bis 22 gezeigten
Ausführungsform
gleicht; die erstere unterscheidet sich von der letzteren hauptsächlich darin, dass
sie einen Innenzylinder 76 besitzt, der sich in einem Mantel 7 befindet
und Schubpressen 63 aufweist, die einen Umfangsring 62 zurück und vor schieben
können.
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Die
vierte Ausführungsform
macht es möglich,
für das
Ersetzen von beschädigten
Abbauwerkzeugen 35 und 35' eine Schneidvorrichtung 47 auch in
dem Fall durch einen drehbaren Körper 9 nach
hinten zu richten, in dem ein vorangehender Vortriebsvorgang, wie
er oben erwähnt
worden ist, auf Grund der Beschädigung
der Abbauwerkzeuge 35 und 35' an der Schneidvorrichtung 47 nicht
ausgeführt
werden kann. Ein Ausfallen des vorangehenden Vortriebsvorgangs bei
einer der oben erwähnten
Ausführungsformen
würde ein
Zurückziehen
des Mantels 7 selbst gemeinsam mit einem Schildrahmen 3 erfordern,
um Raum zum Drehen des drehbaren Körpers 9 zu gewinnen
und die Schneidvorrichtung 47 nach hinten zu richten; jedoch
kann das Zurückziehen
des Mantels 7 zu dem Problem führen, dass eine an einem hinteren
Ende des Mantels 7 zur Abdichtung zwischen dem letzteren
und den Segmenten S vorgesehene Schwanzdichtung beschädigt wird.
Um dieses Problem zu umgehen, ermöglicht die vierte Ausführungsform
das Drehen des drehbaren Körpers 9 sowohl
ohne vorangehenden Vortriebsvorgang als auch ohne Zurückziehen
des Mantels 7.
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Wie
in 29 genauer gezeigt ist, ist der Innenzylinder 76 im
Mantel 7 so angeordnet, dass er in Bezug auf den Mantel 7 zurück und vor
bewegt werden kann. Der Schildrahmen 3 ist in einem hinteren Ende
des Innenzylinders 76 angeordnet und an demselben befestigt.
Vor dem Schildrahmen 3 und im Innenzylinder 76 ist
der drehbare Körper 9 angeordnet, der
um eine zur Achse des Schildkörpers 1 senkrechte
Achse gedreht werden kann. Der Schildrahmen 3 besitzt Schildpressen 4,
die jeweils dank der Stützkraft
von dem entsprechenden Segment S ausgefahren werden können, um
den Innenzylinder 76 vorwärtszuschieben.
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Der
Innenzylinder weist, wie in den 29 und 30 gezeigt
ist, eine Außenfläche auf,
die mit einer sich axial erstreckenden Austiefung 77 ausgebildet
ist, während
der Mantel 7 eine Innenfläche besitzt, die mit einer
Wölbung 78 für den Eingriff
mit der Austiefung 77 ausgebildet ist. Die Austiefung 77 und die
Wölbung 78 bewirken,
dass der Mantel 7 und der Innenzylinder 76 axial
beweglich und in Umfangsrichtung unbeweglich sind. Das Bezugszeichen 79 bezeichnet
eine Dichtung zwischen dem Mantel 7 und dem Innenzylinder 76.
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Der
Schildrahmen 3 weist ein Verriegelungsteil 80 auf,
das an ihm befestigt ist und am hinteren Ende der Wölbung 78 aufliegt;
wenn der Innenzylinder 76 durch das Ausfahren der Schildpressen 4 vorwärtsgeschoben
wird, bewirkt das an der Wölbung 87 aufliegende
Verriegelungsteil 80, dass der Mantel 7 im Einklang
damit vorwärtsgeschoben
wird. Der Innenzylinder 76 besitzt eine solche Länge, dass
sein vorderes Ende 81, wie in 29 gezeigt
ist, über
das vordere Ende des Mantels 7 hinaus vorsteht, wenn der
Innenzylinder 76 vorwärtsgeschoben
wird.
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Wie
in 31 oder 32 gezeigt
ist, besitzt jede der Schildpressen 4 einen Pressenschuh 4a,
der durch eine Befestigung 82 an dem entsprechenden Segment
S angebracht werden kann. 31 zeigt
eine Ausführungsform,
in der jedes der Segmente S aus Beton hergestellt ist und Gewindelöcher 83 aufweist,
an denen der Pressenschuh 4a mit Schraubbolzen 84 befestigt
ist. 32 zeigt eine weitere Ausführungsform, in der jedes der
Segmente S aus Stahl gefertigt ist und einen Flansch 85 aufweist;
der Pressenschuh 4a ist durch ein U-förmiges Verriegelungsteil 86,
das über
dem Flansch 85 und dem Pressenschuh 4a angebracht
ist, an dem Segment S befestigt.
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Wie
in 31 oder 32 gezeigt
ist, bewirkt das Einfahren der Schildpressen 4, wenn der Pressenschuh 4a jeder
Schildpresse 4 durch die Befestigung 82 an dem
entsprechenden Segment S angebracht ist, dass der Innenzylinder 76 in
Bezug auf den Mantel 7 zurückgezogen wird.
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Vor
dem Innenzylinder 76 ist ein Umfangsring 62 angeordnet,
der jenem, der in der Ausführungsform
der 16 bis 22 gezeigt
ist, gleicht und mit dem Innenzylinder 76 und den Aufweitungsschneidwerkzeugen 44 verbunden
und von diesen gelöst
werden kann.
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Als
Nächstes
wird die Funktionsweise der vierten Ausführungsform erläutert.
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In 29,
d. h. im Vortriebszustand, ist die Achse des Mantels 7 mit
jener des Bohrantriebsaggregats 22 ausgerichtet; das Bohrantriebsaggregat 22 und
die Schneidvorrichtung 47 sind in einer Position, in der
sie aneinander angrenzen, eingezwängt, so dass die Anordnung
der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 bei durch die Verbindungsträger 51 nach vorn
geschwenkten Schneidwerkzeugen 44 in Ausweitung gehalten
wird. Das Distanzstück 61 ist über der
Zentralwelle 48 zwischen dem Flansch 60 und dem
Rotor 20 angebracht, wobei die Mittenschneidwerkzeuge 40 in
Bezug auf das Bohrantriebsaggregat 22 unbeweglich gemacht
worden sind.
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Die
Anschlagelemente 52 am Mittenschneidwerkzeug 40 und
am Rotor 20 des Bohrantriebsaggregats 22 verhindern,
dass die Verbindungsträger 51 so
gestreckt werden, dass sie schwächer
geneigte Winkel aufweisen, und somit, dass die vorwärts geschwenkten
Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 infolge der Gegenkraft durch
das Vortreiben rückwärts geschwenkt
werden.
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Mit
den äußeren Umfängen der
Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 ist ein Umfangsring 62 verbunden.
Genauer, die Rückhaltestempel 67 an
den Aufweitungsschneidwerkzeugen 44 werden ausgefahren,
um in Öffnungen 66 am
Umfangsring 62 gesetzt zu werden; dann werden die ein Drehmoment übertragenden
Pressen 70, wie sie in den 19 und 21 gezeigt
sind, ausgefahren, um Keilblöcke 69 mit
ein Drehmoment übertragenden
Blöcken 68 in Eingriff
zu bringen, mit dem Ergebnis, dass die Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 über den
Umfangsring 62 zu einer Stirnplattenform integriert werden. Dann
werden die Rückhaltestempel 64 an
den Schubpressen 63 eingefahren und vom Umfangsring 62 getrennt,
wobei die Schubpressen 63 eingefahren bleiben.
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Somit
bewirkt das Betätigen
des Drehantriebsmotors 25, dass die Schneidvorrichtung 47 über die
Verbindungsträger 51 gedreht
werden, mit dem Ergebnis, dass das Ausschachten mit der Schneidvorrichtung 47 sicher
ausgeführt
werden kann. Ferner wird die Schildpresse 4 ausgefahren, um
den Innenzylinder 76 und die drehbare Schildvorrichtung 8 unter
Ausnutzung der Stützkraft
von den Segmenten S vorwärtszuschieben;
wobei der Mantel 7 bei an der Wölbung 87 aufliegendem
Verriegelungsteil 80 in Übereinstimmung mit dem Innenzylinder 76 vorwärtsgeschoben
wird, mit dem Ergebnis, dass das Auffahren des Tunnels mit der Schneidvorrichtung 47 ausgeführt wird.
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Während dieses
Auffahrens des Tunnels sind durch das seitlich vorstehende Teil 54 an
jedem der Schneidwerkzeuge 44 die engen Einlassschlitze 55 zwischen
den Aufweitungsschneidwerkzeugen 44 vorgesehen, wie in 17 gezeigt
ist. Mit diesen Einlassschlitzen 55 und den Einlassschlitzen 42 am
Mittenschneidwerkzeug 40 kann das Vortreiben des Tunnels
unter Steuerung der Aufnahme von Erdreich, Geröll und/oder Gesteinsmassen
nach Größe durchgeführt werden.
Somit kann die Erfindung auf das Auffahren von mit einer Schneidvorrichtung
des Stirnplattentyps zu durchstechenden Erdreichen angewandt werden.
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Das
Ersetzen der beschädigten
Abbauwerkzeuge 35 und 35' an der Schneidvorrichtung 47 wird vom
Zustand des Vortreibens eines Tunnels ausgehend beschrieben.
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Zunächst wird
das Vortreiben des Tunnels angehalten. Dann muss die Schneidvorrichtung 47 in der
Weite oder Höhe
auf eine in der Schwenkbahn R unterbringbare Größe zurückgefahren und anschließend der
drehbare Körper 9 gedreht
werden, um die Schneidvorrichtung 47 nach hinten zu richten.
Dies wird wie folgt ausgeführt.
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Im
Zustand von 29 und bei angehaltenem Vortreiben
werden die Schubpressen 63 am Innenzylinder 76 ausgefahren
und die Rückhaltestempel 64 in
die Öffnungen 65 des
Umfangsrings 62 eingefahren, wie in 33 gezeigt
ist, mit dem Ergebnis, dass der Umfangsring 62 mit den
Schubpressen 63 verbunden ist. Dann werden die Rückhaltestempel 67 an
den Aufweitungsschneidwerkzeugen 44 eingefahren, um aus
den Öffnungen 66 am
Umfangsring 62 herausgezogen zu werden; und danach werden
die Schubpressen 63 eingefahren, um den Umfangsring 62 zurückzuziehen,
wie in 34 gezeigt ist.
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Dann
wird das in 34 gezeigte Distanzstück 61 entfernt,
um die Verriegelung zwischen dem Mittenschneidwerkzeug 40 und
dem Bohrantriebsaggregat 22 freizugeben. Ferner ist, wie
in 31 oder 32 gezeigt
ist, der Pressenschuh 4a jeder der Schildpressen 4 über die
Befestigung 82 an dem entsprechenden Segment S angebracht.
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Dann
werden die Schildpressen 4 in Übereinstimmung mit dem Ausfahren
der Verschiebepressen 29 eingefahren, um die Schneidvorrichtung 47 an der
in 34 gezeigten vordersten Position, an der das Vortreiben
angehalten worden ist, zu belassen, mit dem Ergebnis, dass der Innenzylinder 76 in
eine hinterste Position zurückgezogen
wird, während
das Bohrantriebsaggregat 22 vorwärtsgeschoben wird.
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Als
nächstes,
wie in 35 gezeigt ist, wird, um das
Mittenschneidwerkzeug 40 an der vordersten Position, an
der das Vortreiben angehalten worden ist, zu belassen, die Schubpresse 59 in Übereinstimmung
mit dem Einfahren der Verschiebepressen 29 ausgefahren,
um das Bohrantriebsaggregat 22 und das Mittenschneidwerkzeug 40 auseinanderzuschieben.
Dies bewirkt, dass die Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 zur
Verengung der Anordnung von diesen durch die Verbindungsträger 51 rückwärts geschwenkt
werden; bei einem solchen Verengen der Anordnung der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 werden
die Schneidwerkzeuge 44 vom Umfangsring 62 nicht
behindert, da sich der letztere gemeinsam mit dem Innenzylinder 76 in
seiner zurückgezogenen Position
befindet. Die Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 können zum
Verengen der Anordnung von diesen ohne Behinderung zurück geschwenkt
werden, da, wie in 17 gezeigt ist, das seitlich
vorstehende Teil 54 an jedem der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 von
dem benachbarten Aufweitungsschneidwerkzeug 44 überdeckt
wird.
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Dann
werden die Verschiebepressen 29 eingefahren, um das Bohrantriebsaggregat 22 zurückzuziehen,
mit dem Ergebnis, dass, wie in 36 gezeigt
ist, die Schneidvorrichtung 47 in der Schwenkbahn R des
drehbaren Körpers 9 aufgenommen
ist.
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Dann
werden die in 3 oder 36 oben und
unten gezeigten Pressen 16 betätigt, um den Körper 9 180° um die Wellen 13 zu
drehen, so dass die Schneidvorrichtung 47, wie in 37 gezeigt
ist, nach hinten gerichtet ist.
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Sobald
der drehbare Körper 9 gedreht
wird, wird der Kontakt zwischen dem drehbaren Körper 9 und der Dichtung 31 aufgehoben,
was zu einem Eindringen von Grundwasser in die hintere Seite des drehbaren
Körpers 9 führt; jedoch
stellt der Abschluss der Drehung um 180° den erneuten Kontakt und die
erneute Abdichtung zwischen dem drehbaren Körper 9 und der Dichtung 31 wieder
her. Somit wird das zwischen den drehbaren Körper 9 und das Schott 18 eindringende
Grundwasser durch die Arbeitsöffnung 19 entsorgt,
um die hintere Seite der Schneidvorrichtung 47 zu trocken.
Danach begibt sich eine Bedienungsperson durch die Arbeitsöffnung 19 hindurch
vor das Schott 18 und ersetzt die beschädigten Abbauwerkzeuge 35 und 35' an der Schneidvorrichtung 47 in
einer trockenen Umgebung. Bei dieser Gelegenheit kann beispielsweise eine
Reparatur der Schneidwerkzeuge 40 und 44 durchgeführt werden.
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Nach
dem Ersetzen der beschädigten
Abbauwerkzeuge 35 und 35' an der Schneidvorrichtung 47 wird
der drehbare Körper 9 in
einer Weise gedreht, die gegenüber
der oben mit Bezug auf die 34 bis 37 beschriebenen
Weise umgekehrt ist, um die Schneidvorrichtung 47 wieder
nach vorn zu richten; danach wird die Anordnung der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 wieder
für das
Vortreiben des Tunnels zu dem in 29 gezeigten
Zustand ausgeweitet.
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Wie
oben erwähnt
worden ist, ist im Mantel 7 der Innenzylinder 76 angeordnet,
der durch die Schildpressen 4 zurück und vor schiebbar ist und
der den Mantel 7 in Übereinstimmung
mit seiner Vorwärtsbewegung
vorwärtsschieben
kann, wobei der drehbare Körper 9 im
Innenzylinder 76 angeordnet ist. Der Innenzylinder 76 dient
dazu, durch sein Zurückziehen
Raum für
das Zusammenziehen der Anordnung der Aufweitungsschneidwerkzeuge 44 des Stirnplattentyps
sicherzustellen. Im Ergebnis kann die Schneidvorrichtung 47 selbst
im Fall, in dem das Vortreiben der Schildvortriebsmaschine auf Grund der
beschädigten
Abbauwerkzeuge 35 und 35' an der Schneidvorrichtung 47 fehlschlägt, ohne
einen vorangehenden Vortriebsvorgang oder ein Zurückziehen
des Mantels zusammengezogen und zuverlässig im drehbaren Körper 9 untergebracht
werden, um die Schneidvorrichtung 47 für das Ersetzen der beschädigten Abbauwerkzeuge 35 und 35' nach hinten
zu richten. Somit kann die Schildvortriebsmaschine für das Vortreiben über eine
lange Strecke zuverlässig
wiederhergestellt werden.
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Selbstverständlich ist
die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen
und jenen Typ des Schildkörpers
beschränkt;
die Art des Drehens des drehbaren Körpers und die Art des Einfahrens
der Aufweitungsschneidwerkzeuge des Stirnplattetyps können auf
verschiedene Weise modifiziert werden.
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INDUSTRIELLE
ANWENDBARKEIT
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Gemäß der Erfindung
kann eine Schneidvorrichtung, die vom Stirnplattentyp ist, auf eine
Größe zurückgefahren
werden, die in einem drehbaren Körper
unterbringbar ist, wobei der drehbare Körper mit der darin aufgenommenen
Schneidvorrichtung um eine zur Achse des Schildkörpers senkrechte Achse gedreht
werden kann, um die Schneidvorrichtung für das Ersetzen von beschädigten Abbauwerkzeugen an
der Schneidvorrichtung nach hinten in eine trockene Umgebung zu
richten und ein sicheres und effizientes Ersetzen der Abbauwerkzeuge
zu garantieren. Das Auffahren eines Tunnels über lange Strecken kann deshalb
bei Verwendung einer solchen Schneidvorrichtung des Stirnplattentyps,
an der beschädigte
Abbauwerkzeuge während
des Vortreibens stellenweise ersetzt werden, für verschiedene Erdreiche durchgeführt werden.