DE1234760B - Tunnelvortriebsmaschine - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

EOIg

Deutsche Kl.: 19 f-3/04

Nummer: 1234 760

Aktenzeichen: D 41150 V/19 f

Anmeldetag: 16. März 1963

Auslegetag: 23. Februar 1967

Die Erfindung betrifft eine Tunnelvortriebsmaschine mit einer den Tunnelquerschnitt einnehmenden, konzentrisch umlaufenden Frässcheibe, welche mit Fräswerkzeugen ausgerüstet ist.

Die bekannten Tunnelvortriebsmaschinen sind jeweils nur zur Durchörterung von Gebirgsformationen einer bestimmten Beschaffenheit geeignet, da sie von vornherein entweder auf weiches Gebirge, auf mittelhartes oder hartes Gebirge eingestellt sind. Da bekanntlich aber die Beschaffenheit des anstehenden Gebirges über verhältnismäßig kurze Auffahrlängen hin stark wechseln kann, können die bekannten Tunnelvortriebsmaschinen nicht befriedigen. Um einen Tunnel ausschließlich vollmechanisch auffahren zu können, müßten mehrere verschiedene der bekannten Maschinen bereitgestellt werden. Neben dieser erheblichen Investition wären aber auch die durch das Austauschen der verschiedenen Maschinen gegeneinander verursachten Ausfallzeiten nicht zu vertreten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Tunnelvortriebsmaschine zu schaffen, welche bei stets optimaler Auffahrleistung in weichen bis harten Gebirgsformationen verwendbar ist. Zur Lösung dieser Aufgabe wird von einer Tunnelvortriebsmaschine mit einer den Tunnelquerschnitt einnehmenden, konzentrisch umlaufenden Frässcheibe, welche mit Fräswerkzeugen ausgerüstet ist, ausgegangen und erfindungsgemäß vorgeschlagen, an der Frässcheibe Buchsen anzuordnen, die zur wahlweisen Aufnahme von zu einer optimalen Vortriebsleistung in der jeweils anstehenden Gebirgsformation befähigten, feststehenden und/oder für sich angetriebenen Fräswerkzeugen dienen, und die außerhalb des Zentrums der Frässcheibe angeordneten Fräswerkzeuge und deren Aufnahmebuchsen so auszubilden, daß die Fräswerkzeuge einzeln oder gruppenweise von hinten parallel zur Antriebswelle der Frässcheibe ein- und ausbaubar sind.

Nach dem Grundgedanken der Erfindung ist es möglich, eine Tunnelvortriebsmaschine mit einer den Tunnelquerschnitt einnehmenden, konzentrisch umlaufenden Frässcheibe für die Durchörterung der unterschiedlichsten Gebirgsformationen zu verwenden. Die leichte Aus- und Einbaubarkeit der Fräswerkzeuge in die Frässcheibe erlaubt es, ohne ins Gewicht fallende Zeitverluste die Frässcheibe jeweils auf eine andere neuanstehende Gebirgsformation umzurüsten. Im Hinblick auf die Zeiteinsparung und auf die Ausschaltung einer Gefährdung der Bedienungsleute durch hereinbrechendes Gestein ist es ebenfalls vorteilhaft, daß zum Aus- und Einbauen Tunnelvortriebsmaschine

Anmelder:

DEMAG Aktiengesellschaft,

Duisburg, Wolfgang-Reuter-Platz

Als Erfinder benannt:
Dr. Arno Rodehüser, Duisburg;
Gustav Isenberg, Duisburg-Buchholz;
Friedrich Klapdohr, Rheinhausen

der außerhalb des Zentrums der Frässcheibe angeordneten Fräswerkzeuge ein Zurückziehen der Maschine von der Ortsbrust nicht erforderlich ist. Dabei ist darauf hinzuweisen, daß das zentral eingebaute Fräswerkzeug für mehrere verschiedene Gebirgsformationen beibehalten werden kann, so daß ein

»5 Abziehen der Maschine von vor Ort zwecks Auswechselns der Zentralfräse nur in größeren Zeitabständen erforderlich ist.

Im Falle des Antriebs der außerhalb des Zentrums der Frässcheibe angeordneten Fräswerkzeuge durch je einen eigenen Antriebsmotor wird gemäß einem vorteilhaften Ausbildungsmerkmal der Erfindung vorgeschlagen, daß jedes dieser Fräswerkzeuge mit seinem Antriebsmotor und einem gegebenenfalls zwischengeschalteten Getriebe zusammen eine etwa zylinderförmige Einheit bildet, die für sich oder in einer Gruppe mit anderen zusammen von hinten parallel zur Antriebswelle der Frässcheibe ein- und ausbaubar ist.

Für den Tunnelvortrieb in weichen Gebirgsformationen kann gemäß einem Merkmal der Erfindung im Zentrum der Frässcheibe eine Aufnahmebuchse angeordnet sein, in die ein feststehendes Fräswerkzeug eingesetzt ist, welches mit der Frässcheibe umläuft.

Beim Schildvortriebsverfahren kann die Arbeitsweise bekanntlich so sein, daß der Schild relativ zur Vortriebsmaschine um eine bestimmte Weglänge in den anstehenden Gebirgsstoß hineingedrückt wird, so daß anschließend die Vortriebsmaschine mit der Frässcheibe den in das Schildrohr eingeschobenen Gebirgskern zerspant und abfördert. Um das Eindringen des Schildrohres in den festen Gebirgsstoß

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zu erleichtern, ist es üblich, dessen oberen Teil gegen- F i g. 1 einen axialen Schnitt durch eine Fräs-

über dem unteren vorzusetzen, so daß sich eine etwa scheibe für weiche Gebirgsformationen, umgeben elliptische Öifnung ergibt. Diese Lösung hat jedoch von einem Vortriebsschild,
den erheblichen Nachteil, daß der vorstehende obere F i g. 2 eine Stirnansicht zu F i g. 1,

Teil des Schildes ohne Gegendruck von unten durch 5 F i g. 3 einen Schnitt wie F i g. 1 mit einer Fräsdas Gebirge belastet ist, so daß fortwährend die Ge- scheibe für mittelharte Gebirgsformationen,
fahr des Kursausweichens nach unten gegeben ist. F i g. 4 eine Stirnansicht zu F i g. 3,

Um diese Gefahr zu vermeiden, wird von einer F i g. 5 einen Schnitt wie in F i g. 1 und 3 mit einer

Tunnelvortriebsmaschine ausgegangen, die mit einem Frässcheibe für harte Gebirgsformationen ohne VorVortriebsschild umgeben ist, dessen Schneide über- io triebsschild,

all gleich weit vorsteht, und es wird erfindungsgemäß F i g. 6 eine Stirnansicht zu F i g. 5 und

vorgeschlagen, am Umfang der Frässcheibe mehrere Fig. 7 die nähere Ausbildung der an den Fräs-

über die Fräswerkzeuge in Vortriebsrichtung vor- scheiben gemäß den F i g. 1 bis 4 vorgesehenen Vorstehende Vorschneidmesser anzuordnen, mittels wel- schneidmesser.

eher im anstehenden Gebirge eine Ringnut ausge- 15 Die Frässcheibe ist mit 1 bezeichnet. Sie wird konschnitten wird, in die das beim Vorschieben des zentrisch gedreht mittels der Welle 2. Auf den radia-Vortriebsschildes von dessen Schneide zu verdrän- len Trägern 3 der Frässcheibe 1 sind die einzeln angende Gestein ausweichen kann, und es wird ferner getriebenen Fräswerkzeuge 4, 5, 6 angeordnet. Die vorgeschlagen, die Vorschneidmesser der Frässcheibe Fräswerkzeuge sind je für sich mit einem Elektroin Schneidrichtung derart sichelförmig zu biegen, daß 2° motor 4 α bzw. 5 a bzw. 6 a sowie einem Getriebe 4 b das hereingeschnittene Haufwerk nach hinten aus der bzw. 5 b bzw. 6 b versehen, mit denen sie jeweils zu Ringnut herausgedrängt wird. einer etwa zylinderförmigen Einheit vereinigt sind.

Beim Schildvortriebsverfahren, welches insbeson- Diese Einheiten sind von hinten her parallel zur dere in weniger standfesten Gebirgsformationen zur Welle 2 in die Frässcheibe 1 einbaubar und nach Anwendung gelangt, wird der Ausbruchsquerschnitt 25 hinten hin aus der Frässcheibe 1 ausbaubar,
des Tunnels praktisch durch den relativ zur Vor- In den F i g. 1 bis 4 sind am Umfang der Fräs-

triebsmaschine vorschiebbaren Schild vorgegeben. scheibe 1 die Vorschneidmesser 7 angeordnet. Diese Dabei hat die Vortriebsmaschine im wesentlichen die Vorschneidmesser schneiden den Ringraum 8 aus Aufgabe, den in das Schildrohr eingeschobenen Ge- dem Gebirge heraus. Beim Vorschieben des rohrbirgskern zu zerspanen und abzufordern. In härteren 30 förmigen Vortriebsschildes 9, dessen Schneide 9 a Gebirgsformationen erübrigt sich die Anwendung überall gleich weit vorsteht, wird der zu verdrängende eines Schildes. Vielmehr scheidet sein Einsatz wegen Gebirgsring in den Hohlraum 8 hineingeschoben, so des nun wesentlich höheren Eindringwiderstandes, daß für das Vorschieben des Schildes 9 keine zusätzweiches das Gebirge seiner Schneidkante entgegen- liehen Kräfte gegenüber den bekannten Schilden ersetzt, nunmehr aus. Da nun gemäß der Erfindung die 35 forderlich sind.

außerhalb des Zentrums der Frässcheibe angeord- in der F i g. 7 ist die besondere Ausbildung der neten Fräswerkzeuge und deren Aufnahmebuchsen Vorschneidmesser 7 zu ersehen. Die Vorschneidso ausgebildet sein sollen, daß die Fräswerkzeuge von messer sind in Schnittrichtung sichelförmig gebogen, hinten parallel zur Antriebswelle der Frässcheibe ein- so daß das hereingeschnittene Haufwerk zugleich und ausgebaut werden können, ergibt sich daraus, 40 eine Abdrängung nach hinten in den freien Raum daß die dem Umfang der Frässcheibe am nächsten hinein erfährt.

befindlichen Fräswerkzeuge, da ihr Schneidteil im Die F i g. 1 und 2 zeigen eine Frässcheibe und

Durchmesser nicht größer sein darf als der Durch- einen Vortriebsschild 9 für den Vortrieb in weichen messer der Aufnahmebuchse, das Gebirge auf einen Gebirgsformationen. Hierbei ist im Zentrum der geringeren Ausbruchsdurchmesser herausschneiden 45 Frässcheibe 1 das Fräswerkzeug 10 fest und undrehals der Durchmesser der Frässcheibe beträgt. Wäh- bar in die Frässcheibe 1 eingesetzt. Es läuft also mit rend beim Schildvortrieb dieser Umstand der Vor- der gleichen Drehzahl wie die Frässcheibe 1 um. triebsdurchführung nicht entgegensteht, ergeben sich Beim Vortrieb in mittelharten Gebirgsformationen Schwierigkeiten beim Vortrieb ohne Schild. Um diese mit Vortriebsschild wird in die Frässcheibe 1 statt Schwierigkeiten zu beheben, wird ausgegangen von 50 des Fräswerkzeuges 10 ein mit eigenem Antrieb vereiner Tunnelvortriebsmaschine, deren Frässcheibe sehenes Fräswerkzeug 11 eingesetzt, das mit einem mit mehreren Fräswerkzeugen versehen ist, die Getriebe 12 und einem Elektromotor 13 versehe» ist, unterschiedliche Abstände von der Antriebswelle der welche mit ihm eine Einheit bilden. Die Aufnahme-Frässcheibe haben, und es wird erfindungsgemäß buchse 14 der Frässcheibe 1 ist so ausgebildet, daß vorgeschlagen, zwischen den Aufnahmebuchsen für 55 ohne weiteren Aufwand wahlweise das feststehende die außen im Bereich des Umf anges der Frässcheibe Fräswerkzeug 10 oder das eigenangetriebene Fräsangeordneten Fräswerkzeuge und den Aufnahme- werkzeug 11 von vorne in die Frässcheibe 1 eingebuchsen für die nach innen nächstfolgenden Fräs- setzt werden kann.

werkzeuge jeweils einen so großen Abstand vorzu- Für den Vortrieb in harten Gebirgsformationen sehen, daß für den Vortrieb in harten Gebirgsforma- 60 ohne Vortriebsschild wird eine Frässcheibe verwentionen ohne Vortriebsschild in die äußeren Auf- det, die gemäß den F i g. 5 und 6 ausgebildet ist nahmebuchsen Fräswerkzeuge mit größerem Durch- Gegenüber den Fig. 3 und 4 weist die Frässcheibe 1 messer des Schneidenteils von vorne her in die Fräs- die Abänderung auf, daß einmal die Vorschneidscheibe eingesetzt werden können, welche das Ge- messer 7 in Fortfall gekommen sind und zum andebirge über den Durchmesser der Frässcheibe hinaus 6g ren statt der Fräswerkzeuge 6 die mit größerem ausschneiden. Durchmesser versehenen Fräswerkzeuge IS mit dem

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbei- Motor 15 a und dem Getriebe 15 b von vorne in die spiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Frässcheibe 1 eingesetzt worden sind. Dabei ist der

Claims (5)

Durchmesser der Fräswerkzeuge 15 so groß gewählt, daß diese über den äußeren Durchmesser der Frässcheibe 1 hinausragen. Um die Verwendung der Fräswerkzeuge 15, die gegenüber den Fräswerkzeugen 4 und 5 mit vergrößertem Durchmesser versehen sind, von vornherein zu ermöglichen, ist zwischen den Aufnahmebuchsen 16 für die äußeren Fräswerkzeuge 6 bzw. 15 und den Aufnahmebuchsen 17 für die nach innen zu radial nachfolgenden Fräswerkzeuge 5 ein genügend großer Abstand gewahrt, der es gestattet, statt der Fräswerkzeuge 6, die in weichen und mittelharten Gebirgsformationen verwandt werden, die großen Fräswerkzeuge 15 für harte Gebirgsformationen einzusetzen. Entsprechend sind in weichen bis mittelharten Gebirgsformationen die breiten Schneidwalzen 18 α vorgesehen, welche in harten Gebirgsformationen durch schmalere Schneidwalzen ersetzt werden, die den übrigen Schneidwalzen 18 entsprechen. Zum Laden des stirnseitig hereingewonnenen Häufwerkes dienen die in der Frässcheibe 1 vorgesehenen Ladetaschen 21. Um in den Raum stirnseitig vor der Frässcheibe 1 bei Bedarf gelangen zu können, sind Mannlöcher 22 in der Frässcheibe vorgesehen, die so groß bemessen sind, daß die zentralen Fräswerkzeuge 10 bzw. 11 oder die mit vergrößertem Durchmesser versehenen Fräswerkzeuge 15 durch die Scheibe 1 hindurch transportiert werden können. Die elektrischen Antriebe der Fräswerkzeuge müssen gekühlt werden. Zu diesem Zweck wird Kühlluft über die als Hohlwelle ausgebildete Frässcheibenwelle 2 in die die Elektromotoren umfassenden Kammern 19 durch die Kanäle 23 eingeleitet, aus denen die Luft durch die Öffnungen 20 heraustritt. Entsprechend wird auch gemäß den F i g. 3 und 5 Kühlluft 3S in die Aufnahmebuchse 14 der Frässcheibe 1 geleitet, um den Antriebsmotor 13 zu kühlen. Bei Anwendung des Druckluftkammerverfahrens ist es zweckmäßig, die der Druckluftkammer zur Aufrechterhaltung des Druckes zuzuführende Druckluft als Kühlluft zunächst in die Kammern 19 und die Buchse 14 zu leiten und erst nach Vorbeiströmen an den Elektromotoren der Fräswerkzeuge in die Druckluftkammer eintreten zu lassen. Patentansprüche: 45

1. Tunnelvortriebsmaschine mit einer den Tunnelquerschnitt einnehmenden, konzentrisch umlaufenden Frässcheibe, welche mit Fräswerkzeugen ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Frässcheibe Buchsen angeordnet sind, die zur wahlweisen Aufnahme von zu einer optimalen Vortriebsleistung in der jeweils anstehenden Gebirgsformation befähigten, feststehenden und/oder für sich angetriebenen Fräswerkzeugen dienen, und daß die außerhalb des Zentrums der Frässcheibe angeordneten Fräswerkzeuge und deren Aufnahmebuchsen so ausgebildet sind, daß die Fräswerkzeuge einzeln oder gruppenweise von hinten parallel zur Antriebswelle der Frässcheibe ein- und ausbaubar sind.

2. Tunnelvortriebsmaschine nach Anspruch 1 mit eigenem Antriebsmotor für jedes der außerhalb des Zentrums der Frässcheibe angeordneten Fräswerkzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß jedes dieser Fräswerkzeuge mit seinem Antriebsmotor und einem gegebenenfalls zwischengeschalteten Getriebe zusammen eine etwa zylinderförmige Einheit bildet, die für sich oder in einer Gruppe mit anderen zusammen von hinten parallel zur Antriebswelle der Frässcheibe ein- und ausbaubar ist.

3. Tunnelvortriebsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Zentrum der Frässcheibe eine Aufnahmebuchse angeordnet ist, in die für den Vortrieb in weichen Gebirgsformationen ein feststehendes Fräswerkzeug eingesetzt ist, welches mit der Frässcheibe umläuft.

4. Tunnelvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die mit einem Vortriebsschild umgeben ist, dessen Schneide überall gleich weit vorsteht, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang der Frässcheibe mehrere über die Fräswerkzeuge in Vortriebsrichtung vorstehende Vorschneidmesser angeordnet sind, mittels welcher im anstehenden Gebirge eine Ringnut ausgeschnitten wird, in die das beim Vorschieben des Vortriebsschildes von dessen Schneide zu verdrängende Gestein ausweichen kann, und daß die Vorschneidmesser der Frässcheibe in Schneidrichtung derart sichelförmig gebogen sind, daß das hereingeschnittene Haufwerk nach hinten aus der Ringnut herausgedrängt wird.

5. Tunnelvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, deren Frässcheibe mit mehreren Fräswerkzeugen versehen ist, die unterschiedliche Abstände von der Antriebswelle der Frässcheibe haben, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Aufnahmebuchsen für die außen im Bereich des Umfanges der Frässcheibe angeordneten Fräswerkzeuge und den Aufnahmebuchsen für die nach innen nächstfolgenden Fräswerkzeuge jeweils ein so großer Abstand vorgesehen ist, daß für den Vortrieb in harten Gebirgsformationen ohne Vortriebsschild in die äußeren Aufnahmebuchsen Fräswerkzeuge mit größerem Durchmesser des Schneidenteils von vorne her in die Frässcheibe eingesetzt werden können, welche das Gebirge über den Durchmesser der Frässcheibe hinaus ausscheiden.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 48122,1002 775;

USA.-Patentschriften Nr. 1292159, 1311143, 2466709;

britische Patentschrift Nr. 1445 aus dem Jahre 1893;

»Die Bautechnik«, 1962, S. 301 und 302.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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