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TECHNISCHES
GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Schild-Tunnelvortriebsverfahren und eine Schild-Tunnelvortriebsmaschine
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 Patenbeschreibung 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 Schneidvor richtung 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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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 schaf fen, 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 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 Tunnels 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;
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6 ist
ein Aufriss der in 4 gezeigten Schneidvorrichtung
in einem Zustand, in dem sie verengt ist;
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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;
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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;
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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;
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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 Mäntel 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. Darin 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.
-
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.
-
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
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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.
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Zusammenfassung
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Ein vor und zurück schiebbares Bohrantriebsaggregat
(22) ist in einem drehbaren Körper (9) aufgenommen,
der seinerseits in einem Mantel (7) um eine zur Achse des
Mantels senkrechte Achse drehbar ist. Eine Schneidvorrichtung (38)
vor einem Rotor (22) in dem Bohrantriebsaggregat (22)
ist aus einem Mittenschneidwerkzeug (40), das vom Bohrantriebsaggregat
(22) geführt
wird, und mehreren Aufweitungsschneidwerkzeugen (44) des
Stirnplattentyps, die zur Schwenkbewegung vorwärts und rückwärts an einem äußeren Umfang
des Mittenschneidwerkzeugs (40) angebracht sind, zusammengesetzt.
Das Auffahren des Tunnels wird durch die ausgeweitete Schneidvorrichtung
bei nach vorn geschwenkten Aufweitungsschneidwerkzeugen (44)
durchgeführt. Beim
Ersetzen von Abbauwerkzeugen (35; 35') werden die
Aufweitungsschneidwerkzeuge (44) zur Verengung der Anordnung
von ihnen nach hinten geschwenkt und wird die Schneidvorrichtung
(38) in einer Schwenkbahn (R) des drehbaren Körpers (9)
untergebracht, um den drehbaren Körper (9) für das Ersetzen
der beschädigten
Abbauwerkzeuge (35; 35') nach hinten zu drehen.