DE1251360B - Tunnel boring machine - Google Patents

Tunnel boring machine

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DE1251360B
DE1251360B DENDAT1251360D DE1251360DA DE1251360B DE 1251360 B DE1251360 B DE 1251360B DE NDAT1251360 D DENDAT1251360 D DE NDAT1251360D DE 1251360D A DE1251360D A DE 1251360DA DE 1251360 B DE1251360 B DE 1251360B
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DE
Germany
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cutting head
shield
support plates
machine according
drilling machine
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Pending
Application number
DENDAT1251360D
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German (de)
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Philipp Holzmann Aktiengesellschaft Frankfurt/M
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Publication of DE1251360B publication Critical patent/DE1251360B/en
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
    • E21D9/1006—Making by using boring or cutting machines with rotary cutting tools
    • E21D9/104—Cutting tool fixtures
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
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    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
    • E21D9/11—Making by using boring or cutting machines with a rotary drilling-head cutting simultaneously the whole cross-section, i.e. full-face machines
    • E21D9/111—Making by using boring or cutting machines with a rotary drilling-head cutting simultaneously the whole cross-section, i.e. full-face machines by means of heads or tool-carrying sectors implementing an oscillating rotary motion

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
File number:
Registration date:
Display day:

EOIgEOIg

Deutsche Kl.: 19 f-3/04German class: 19 f-3/04

1 251360
H 50217 V/19 f 9. September 1963 5. Oktober 19671 251360
H 50217 V / 19 f September 9, 1963 October 5, 1967

Ji 3Ji 3

Die Erfindung bezieht sich auf eine Tunnelbohrmaschine mit einem Schneidkopf, der mit die Ortsbrust angreifenden Abbauwerkzeugen versehen ist und um eine zur Tunnellängsachse parallele Drehachse mittels eines Antriebs drehbar ist.The invention relates to a tunnel boring machine with a cutting head which is provided with excavation tools that attack the face and is rotatable about an axis of rotation parallel to the longitudinal axis of the tunnel by means of a drive.

Zum Herstellen von Tunneln und Stollen sind vollmechanisierte Tunnelbohrmaschinen bekannt, die den Boden durch Umlauf eines vorderen Schneidkopfes an der Ortsbrust abbauen. Der Nachteil dieser an sich seit langem bekannten Maschinen ist der, daß durch die Reibungs- und Schneidkräfte an der Ortsbrust während des Vortriebes ein Rückdrehmoment auf die Maschine einwirkt, so daß als Folge davon eine Verdrehung der gesamten Maschine um die Längsachse im Lauf des Vortriebs häufig beobachtet wird. Man hat versucht, diesen nachteiligen Auswirkungen durch Einbau von Stabilisierungsflossen, die sich außerhalb eines die Maschine umgebenden Schildmantels befinden, oder andere Maßnahmen entgegenzuwirken. Hierbei gingen in besonders festen oder steinigen Böden die außerhalb des Schildmantels liegenden Teile des öfteren verloren und gaben Anlaß zu einer fortschreitenden Zerstörung oder nennenswerten Beschädigungen des Schildes. Außerdem sind Stabilisierungsflossen nur dort geeignet, wo verhältnismäßig homogene, feinkörnige und bindige Böden anstehen. In Fällen, wo im Tunnelquerschnitt gleichzeitig neben- oder übereinander schwer und leicht abbaufähige Böden angetroffen werden, kann es weiterhin bei den bekannten Maschinen vorkommen, daß von den leicht abbaufähigen Böden zuviel gelöst wird, so daß dort Auflockerungen vor dem Schneidkopf entstehen. Dadurch besteht die Gefahr, daß sich nennenswerte Setzungen des darüberliegenden Geländes einstellen, die insbesondere in bebauten Flächen große Schäden hervorrufen können. Hinzu kommt, daß beim Auftreten einzelner Findlinge oder Hindernisse diese mit einem rotierenden Schneidkopf, der die ganze Ortsbrust bestreicht, nicht freizuschneiden sind.Fully mechanized tunnel boring machines are known for producing tunnels and galleries remove the soil by rotating a front cutting head on the face. The disadvantage of this Machines that have been known for a long time are the fact that the frictional and cutting forces on the face cause a reverse torque during the advance acts on the machine, so that as a result, a rotation of the entire machine around the Longitudinal axis is often observed in the course of the advance. Attempts have been made to avoid these adverse effects by installing stabilizing fins that surround the machine outside of the area Shield jacket are located, or other measures to counteract this. This went in particularly firm or stony soils, the parts lying outside the shield mantle were often lost and gave rise to it progressive destruction or significant damage to the shield. Also are Stabilizing fins only suitable where relatively homogeneous, fine-grained and cohesive soils queue. In cases where heavy and light at the same time next to or on top of each other in the tunnel cross-section degradable soils are encountered, it can still occur with the known machines, that too much of the easily degradable soils is loosened, so that there loosening in front of the cutting head develop. As a result, there is a risk of significant subsidence of the area above set, which can cause major damage, especially in built-up areas. Come in addition, that when individual boulders or obstacles occur with a rotating cutting head that the entire face is coated, not to be cut free.

Die geschilderten Nachteile werden nach der Erfindung dadurch ausgeschlossen, daß bei einer Tunnelbohrmaschine der eingangs angegebenen Art ein Drehantrieb vorgesehen wird, der den Schneidkopf in eine hin- und herpendelnde Drehbewegung versetzt. Durch die drehpendelnde Bewegung wird erreicht, daß die auf die Maschine wirkenden Drehmomente in wechselnder Richtung eingeleitet werden und eine unerwünschte Drehung der Maschine vermieden wird.The disadvantages described are excluded according to the invention that in one Tunnel boring machine of the type specified above, a rotary drive is provided that the cutting head set in a reciprocating rotary motion. The rotating pendulum movement achieves that the torques acting on the machine are introduced in alternating directions and undesired rotation of the machine is avoided.

Eine Verdrehung der Maschine, die durch andere Ursachen eingetreten ist, läßt sich durch bevor-Tunnelbohrmaschine A twisting of the machine, which has occurred due to other causes, can be prevented by before the tunnel boring machine

Anmelder:Applicant:

Philipp Holzmann Aktiengesellschaft, Frankfurt/M., Taunus-Anlage 1Philipp Holzmann Aktiengesellschaft, Frankfurt / M., Taunus-Anlage 1

zugtes Schürfen in einer Drehrichtung rückgängigDelayed prospecting in one direction of rotation reversed

ίο machen.ίο do.

Vorzugsweise ist nach der Erfindung der Schneidkopf so ausgebildet, daß die Abbauwerkzeuge an speichenartig angeordneten Werkzeugträgern befestigt sind. Im Gegensatz zu den Tunnelbohrmaschinen mit umlaufenden Schneidköpfen bestreichen die Abbauwerkzeuge bei der Maschine nach der Erfindung daher jeweils nur örtlich begrenzte Bodenbereiche, deren Größe von dem Ausschlag der Pendelbewegung bestimmt wird. Infolgedessen ist bei der Erfindung auch ein Teilbrustverbau möglich, der bei geschichtetem und wechselndem Baugrund große betriebliche und wirtschaftliche Vorteile bietet. Insbesondere läßt sich beim Auftreten von Findlingen oder Hindernissen durch Anpassen der Drehpendelbewegung an die Lage des Hindernisses dieses weitgehend freischneiden.Preferably, according to the invention, the cutting head is designed so that the excavation tools Spoke-like arranged tool carriers are attached. In contrast to the tunnel boring machines with rotating cutting heads coat the excavation tools in the machine according to the invention therefore only locally limited areas of the ground, the size of which depends on the deflection of the pendulum movement is determined. As a result, a partial breast construction is also possible with the invention, which is the case with layered and changing subsoil offers great operational and economic advantages. In particular can be adjusted when boulders or obstacles occur by adjusting the rotary pendulum motion to the location of the obstacle, cut this largely free.

Nach einem weiteren Erfindungsgedanken ist vorgesehen, daß die zwischen den radialen Werkzeugträgern des Schneidkopfes verbleibende freie Sektoren des Schildquerschnitts wahlweise durch Stützplatten abdeckbar sind. Die Stützplatten werden zweckmäßig so befestigt und unterteilt, daß sie abschnittsweise aufgeklappt oder ausgehängt werden können. Diese Maßnahme gewinnt besondere Bedeutung, wenn einzelne Hindernisse beseitigt werden müssen oder an der Ortsbrust standfeste Böden angetroffen werden. Dieses teilweise öffnen des Brustverbaues bei einer vollmechanisierten Tunnelbohrmaschine ist nur in Verbindung mit dem drehpendelnden Abbau möglieh. Bei nicht standfesten Böden ist es zwar bekannt, die Zwischenräume zwischen den einzelnen rotierenden Schneidmessern durch mit umlaufende Blechtafeln-zu schließen und dadurch die Ortsbrust zu stützen. Es verbleibt dabei aber kein Zwischenraum und wegen der Rotation auch keine Möglichkeit, um Hindernisse im Boden freizuschneiden.According to a further idea of the invention it is provided that the between the radial tool carriers of the cutting head remaining free sectors of the shield cross-section optionally through support plates are coverable. The support plates are expediently attached and subdivided so that they are in sections can be opened or unhooked. This measure gains particular importance when individual Obstacles must be removed or stable soils encountered on the face. This partial opening of the breast brace in a fully mechanized tunnel boring machine is only possible in Connection with the rotating pendulum dismantling possible. In the case of unstable floors, it is known the gaps between the individual rotating cutting knives by rotating metal sheets close and thereby support the face. But there is no space left and because of the rotation there is also no possibility of clearing obstacles in the ground.

Die Stützplatten zwischen den Werkzeugträgern können nach der Erfindung in der Weise federnd gelagert sein, daß sie unabhängig davon, ob die Abbauwerkzeuge im Eingriff sind, den jeweils erforderlichen Stützdruck auf die Ortsbrust übertragen. Dies kann beispielsweise durch Federn, pneumatische oderThe support plates between the tool carriers can be resiliently mounted according to the invention be that regardless of whether the excavation tools are engaged, the required in each case Transfer the supporting pressure to the face. This can be done for example by springs, pneumatic or

709 650/144709 650/144

Claims (10)

hydraulische Mittel erfolgen. Sind die Messer nicht im Eingriff und laufen weiter, so verhindern die federnden Stützplatten ein Nachrutschen und Auflockern des Bodens vor der Brust. Im übrigen sind zweckmäßig links und rechts von den Abbauwerkzeugen in den Stützplatten" Schlitze angeordnet, durch die der gelöste Boden nach hinten fällt. Der drehpendelnde Schneidkopf kann neben den bisher üblichen Antriebsarten mit, elektrischen, hydraulischen oder sonstigen Motoren, besonders einfach und wirtschaftlich mit hydraulisch betätigten Kolben-Zylinder-Aggregaten wechselseitig bewegt werden. Bei dem Antrieb mit Kolben-Zylinder-Aggregaten fallen die sonst üblichen großen Antriebselemente mit Getrieben fort, was wertvollen Arbeitsraum freigibt, z. B.'für individuell arbeitende Äbbaugeräte nach Art der Hydraulikbagger. Der von dem Schneidkopf gelöste Boden fällt in den unteren Maschinenraum und kann von dort mit ao einem Förderer, vorzugsweise mit einem umlaufenden Eimerschöpfrad über Schütttrichter auf ein Förderband und dann zur Materialschleuse gegeben werden. Dieses Eimerschöpfrad kann unabhängig von dem Schneidkopf angetrieben werden oder aber durch den Schneidkopf, indem es von diesem intermittierend über ein Sperrad mit Sperrklinke in einer Drehrichtung bewegt wird. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. F i g. 1 zeigt einen Vortriebsschild mit eingebautem Schneidkopf und dem Antrieb im Längsschnitt; F i g. 2 zeigt die Vorderansicht des Schildes und F i g. 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1. An speicherartigen Werkzeugträgern 1 des Schneidkopfes sind beiderseits Schneidmesser 2 angebracht. Die Antriebswelle 3 wird durch den Drehbalken 4 mit Hilfe von hydraulischen Kolben-Zylinder-Aggregaten 5 in eine drehpendelnde Bewegung versetzt. Der Schneidkopf besteht im wesentlichen aus dem Speicherrad mit den Werkzeugträgern 1, den Schneidmessern 2 sowie wahlweise verwendbaren, sektorförmigen Stützplatten 8 mit federnden Anpreßelementen 9 für die Stützplatten. Er ist im Vortriebsschild 6 gelagert. Der Vortrieb des gesamten Tunnelschildes erfolgt durch am Umfang des Vortriebsschildes gelagerte Pressen 7, die sich auf der hinter dem Schild bereits fertiggestellten Tunnelauskleidung abstützen. F i g. 3 zeigt die Anordnung der Stützplatten 8 am Schneidkopf, die infolge der federnden Anpreßelemente 9 unter Druck am Boden an der Ortsbrust anliegen, sowie den Antrieb eines Eimerschöpfrades 10. Dieses wird über die auf der Antriebswelle 3 angebrachten Sperrklinken 11 und das Sperrad 12 in eine intermittierende Drehung in einer Richtung versetzt. Patentansprüche:hydraulic means are carried out. If the knives are not engaged and continue to run, the resilient support plates prevent the floor from slipping and loosening in front of the chest. In addition, slots are conveniently arranged to the left and right of the excavation tools in the support plates, through which the loosened soil falls backwards In the case of the drive with piston-cylinder units, the otherwise usual large drive elements with gears are omitted, which frees up valuable work space, e.g. for individually working mining equipment like hydraulic excavators Soil loosened from the cutting head falls into the lower machine room and can be fed from there with a conveyor, preferably with a rotating bucket scooping wheel, via hopper, onto a conveyor belt and then to the material lock. This bucket scooping wheel can be driven independently of the cutting head or by the cutting head, ind em it is moved intermittently in one direction of rotation via a ratchet wheel with a pawl. An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing. F i g. 1 shows a drive shield with built-in cutting head and the drive in longitudinal section; F i g. 2 shows the front view of the shield and FIG. 3 shows an enlarged detail from FIG. 1. Cutting blades 2 are attached to memory-like tool carriers 1 of the cutting head on both sides. The drive shaft 3 is set in a rotating pendulum motion by the rotating beam 4 with the aid of hydraulic piston-cylinder units 5. The cutting head consists essentially of the storage wheel with the tool carriers 1, the cutting knives 2 and optionally usable, sector-shaped support plates 8 with resilient pressure elements 9 for the support plates. It is stored in the jacking shield 6. The advance of the entire tunnel shield is carried out by presses 7 which are mounted on the circumference of the advance shield and which are supported on the tunnel lining that has already been completed behind the shield. F i g. 3 shows the arrangement of the support plates 8 on the cutting head, which, as a result of the resilient pressure elements 9, rest against the face under pressure on the ground, as well as the drive of a bucket-scoop wheel 10 Rotation offset in one direction. Patent claims: 1. Tunnelbohrmaschine mit einem Schneidkopf, der mit die Ortsbrust angreifenden Abbau-1. Tunnel boring machine with a cutting head that works with the excavation 60 werkzeugen versehen und um eine zur Tunnellängsachse parallele Drehachse mittels eines Drehantriebs drehbar ist, gekennzeichnet durch einen Drehantrieb, der den Schneidkopf in eine hin- und herpendelnde Drehbewegung versetzt. ■ ... . 60 tools and is rotatable about an axis of rotation parallel to the longitudinal axis of the tunnel by means of a rotary drive, characterized by a rotary drive which sets the cutting head in a reciprocating rotary motion. ■ .... 2. Tunneibohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Schneidkopf in beiden Drehrichtungen arbeitende Abbauwerkzeuge angeordnet sind.2. Tunnel drilling machine according to claim 1, characterized in that on the cutting head mining tools working in both directions of rotation are arranged. 3. Tunneibohrmaschine nach Anspruch 1 oder 2, die in einem Vortriebsschild angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkopf in dem Schild so gelagert ist, daß er gegenüber dem Schild in Schildlängsrichtung vor und zurück bewegt werden kann. ; 3. Tunnel drilling machine according to claim 1 or 2, which is arranged in a propulsion shield, characterized in that the cutting head is mounted in the shield so that it can be moved back and forth with respect to the shield in the longitudinal direction of the shield. ; 4. Tunneibohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbauwerkzeuge an speicherartig angeordneten Werkzeugträgern des Schneidkopfes befestigt sind.4. Tunnel drilling machine according to one of the preceding claims, characterized in that that the excavation tools are attached to tool carriers of the cutting head, which are arranged in a memory-like manner are. 5. Tunneibohrmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Werkzeugträgern des Schneidkopfes verbleibenden freien Sektoren wahlweise durch Stützplatten abdeckbar sind.5. tunnel drilling machine according to claim 4, characterized in that the between the Tool carriers of the cutting head remaining free sectors optionally through support plates are coverable. 6. Tunneibohrmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützplatten an dem Schneidkopf abschnittsweise aufklappbar oder aushängbar gelagert sind.6. tunnel drilling machine according to claim 5, characterized in that the support plates on the cutting head are stored in sections so that they can be opened or unhooked. 7. Tunneibohrmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützplatten an dem Schneidkopf derart federnd gelagert sind, daß sie unabhängig davon, ob die Abbauwerkzeuge im Eingriff sind, den jeweils erforderlichen Stützdruck gegenüber dem an der Ortsbrust anstehenden Boden ausüben.7. tunnel drilling machine according to claim 5 or 6, characterized in that the support plates are resiliently mounted on the cutting head so that they regardless of whether the Dismantling tools are engaged, the support pressure required in each case compared to that on the Exercise the face of the soil. 8. Tunneibohrmaschine nach einem der An-: sprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkopf mit öffnungen, z. B. Schlitzen, versehen ist, durch die der gelöste Boden bei eingebauten Stützplatten nach hinten fällt. 8. tunnel drilling machine according to one of claims 5 to 7, characterized in that the Cutting head with openings, e.g. B. slots, is provided through which the loosened soil falls backwards with built-in support plates. 9. Tunneibohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb des Schneidkopfes aus, hydraulisch betätigten Kolben-Zylinder-Aggregaten besteht.9. Tunnel drilling machine according to one of the preceding claims, characterized in that that the rotary drive of the cutting head consists of hydraulically operated piston-cylinder units consists. 10. Tunneibohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Schneidkopf ein Eimerschöpfrad angeordnet ist, welches vom Schneidkopf über ein; Sperrklinkengetriebe in einer Drehrichtung angetrieben wird.10. Tunnel drilling machine according to one of the preceding claims, characterized in that a bucket wheel is arranged behind the cutting head, which from the cutting head via a ; Ratchet gear is driven in one direction of rotation. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 634 250? 1 018 445,vConsidered publications:
German patent specification No. 634 250? 1 018 445, v 307; )f ^307; ) f ^ britische Patentschriften Nr. 1 445"aus dem JahreBritish Patent Specification No. 1,445 "dating from 1893, 762 416. <^1893, 762 416. <^ In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 219 508. Y Legacy Patents Considered:
German Patent No. 1,219,508. Y Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 709 650i 144 9.67 © Bundesdruckerei Berlin709 650i 144 9.67 © Bundesdruckerei Berlin
DENDAT1251360D Tunnel boring machine Pending DE1251360B (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1911989B1 (en) * 1969-03-10 1970-10-15 Schaefer & Urbach Mining machine for tunnel construction
DE1911987B1 (en) * 1969-03-10 1970-12-03 R Schaefer & Urbach Gmbh Fa Driving shield for tunnel construction

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