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Es sind Vortriebsmaschinen zum Auffahren von Strecken oder Tunneln
mit kreisförmigem Querschnitt bekannt, die mit Hilfe mehrerer, sich etwa über den
Radius des herzustellenden Tunnels erstreckender, angetriebener Schrämwalzen die
Ortsbrust lösen. Diese Schrämwalzen, die starr gelagert, also unbeweglich angeordnet
sind, umlaufen die Tunnelachse auf einer konzentrischen Bahn bzw. auf konzentrischen
Bahnen und sind daher nur in der Lage, Tunnel bzw. Strecken mit kreisförmigem Querschnitt
herzustellen. .
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Außerdem sind Vortriebsmaschinen zum Auffahren von Strecken oder Tunneln
bekannt, die das Mineral mit Hilfe einer waagerechten, parallel zur Ortsbrust liegenden
Schrämwalze lösen, die an beiden Enden von je einem Schrämkettenarm getragen wird.
Beide Schrämkettenarme sind um eine waagerechte Gehäuseachse der Vortriebsmaschine
über die ganze Höhe der Ortsbrust schwenkbar und führen die Schrämwalze von der
Streckensohle bis zur Streckenfirst. Mit Vortriebsmaschinen dieser Art können nur
Tunnel bzw. Strecken rechteckigen bzw. quadratischen Querschnitts hergestellt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs genannte Vortriebsmaschine
so auszubilden, daß sich mit ihr Strecken bzw. Tunnel beliebigen Querschnitts herstellen
lassen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einer Vortriebsmaschine
zum Auffahren von Strecken oder Tunneln aus, die die Ortsbrust mittels einer oder
mehrerer Schrämwalzen löst, welche um rechtwinklig zur Strecken- oder Tunnellängsrichtung
verlaufende Achsen rotieren, die Strecken- oder Tunnelachse auf konzentrischer Bahn
bzw. Bahnen umlaufen und schrittweise bzw. stetig in Vortriebsrichtung verschiebbar
sind. Die erfindungsgemäße Lösung kennzeichnet sich dadurch, daß die drehbar gelagerte
Schrämwalze bzw. Schrämwalzen an Tragarmen gelagert sind, die um rechtwinklig zur
Strecken- bzw. Tunnellängsrichtung verlaufende Achsen schwenkbar sind und deren
Schwenkbewegung in Abhängigkeit von der Umlaufbewegung der Schrämwalzen um die Strecken-
bzw. Tunnelachse steuerbar ist. Durch diese Ausbildung ist man nicht nur in der
Lage, die Tunnelabmessungen in bestimmten Grenzen allein durch Einstellen des Tragarmes
festzulegen, sondern kann auch Strecken bzw. Tunnel beliebigen Querschnitts herstellen.
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'lach einem weiteren Erfindungsmerkmal können diese Tragarme mit unterschiedlichem
Radialabstand von der Tunnelachse in verschiedenen Ebenen der Strecke angeordnet
sein und unterschiedliche Längen haben. Bildet man die Vortriebsmaschine in dieser
Form aus, so kann man auch-bei größeren Streckenabmessungen die Ortsbrust mit verhältnismäßig
kurzen Schrämwalzen lösen, die die Tragarmverlagerung nicht übermäßig beanspruchen.
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Neigt man den oder die Tragarme gegenüber der Strecken- bzw. Tunnelachse,
so läuft auch die in Bewegungsrichtung vordere Walzenstirnfläche bei der Umlaufbewegung
der Schrämwalze um die Tunnelachse gegen das zu lösende Mineral der Ortsbrust. Es
wird daher vorgeschlagen, die Schrämwalzen mit vorzugsweise halbkreisförmig gewölbter
Mantelfläche auszubilden oder die Mantelfläche mit großem Radius in die beiden Walzenstirnflächen
übergehen zu lassen. Hierdurch ergibt sich eine besonders günstige Möglichkeit für
einen stetigen Obergang des Meißelbesatzes: von der Mantelfläche zu dem Meißelbesatz
der Schrämmalzenstirnflächen und damit auch für die in' diesem Bereich angeordneten,
besonders hoch belasteten Schrämmeißel eine ausreichende Standzeit.
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Zweckmäßigerweise besteht die Vortriebsmaschine aus einer normalen
Walzenschrämmaschine, die mit an einem schwenkbaren Tragarm angeordneter Schrämwalze
ausgestattet ist. Die Walzenschrämmaschine liegt längsverschiebbar und um ihre Längsachse
drehbar in einem in der Strecke bzw. im Tunnel verspannbaren Gestell oder ist in
diesem Gestell fest angeordnet und mit einem um die Längsachse drehbaren und längsverschiebbaren
Schrämkopf ausgerüstet. Zusätzlich weist diese Schrämmaschine auf ihrer dem Maschinenkörper
zugewandten Tragarmseite eine sich in ihrer Länge über den Durchmesser des von der
Außenwalze nicht erfaßten Mineralkerns erstreckende Schrämwalze auf. Der bisher
nur im Strebbau eingesetzten, mit einem schwenkbaren Tragarm ausgerüsteten Walzenschrämmaschine
wird dadurch ein neues Anwendungsgebiet erschlossen und infolgedessen auch die Strecken-
bzw. Tunnelherstellung verbilligt, da man nicht mehr auf aufwendige und daher teure
Sonderkonstruktionen angewiesen ist.
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Das die Walzenschrämmaschine tragende Gestell kann aus zwei Abschnitten
bestehen, die durch im Umfangsbereich angeordnete, parallel zur Strecken-bzw. Tunnellängsrichtung
verlaufende, doppelseitig beaufschla2bare Druckzvlinder miteinander verbunden sind.
Dabei trägt der vordere Gestellabschnitt den in ihm drehbar gelagerten Schrämkopf
und der hintere Gestellabschnitt den durch eine läneenveränderliche Keilwelle mit
dem Schrämkopf verbundenen Motor. Diese beiden Gestellabschnitte, die beispielsweise
durch radial angeordnete Druckzvlinder in der Strecke verspannbar sind, bewegen
sich wechselweise in Vortriebsrichtung und können auch den ganzen Maschinenkörper
drehbar halten und in Längsrichtung führen. Ein dem Antriebsmotor zugeordnetes Zwischengetriebe,
das über eine längenveränderliche Keilwelle mit einem Ritzel auf einen den Schrämkopf
umgebenden Zahnkranz einwirkt und dessen Drehbewegung erzeugt oder aber mit einem
Ritzet in einen in dem hinteren Gestellabschnitt fest angeordneten Zahnkranz eingreift
und die ganze Maschine dreht, erzeugt die Umlaufbewegung der Schrämwvalzen um die
Strecken- bzw. Tunnelachse.
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Beim Herstellen einer Strecke bzw. eines Tunnels mit beliebigem Querschnitt
mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vortriebsmaschine, deren auf beiden Tragarmseiten
gelagerte Schrämwalzen die Ortsbrust bei einem Umlauf nur auf einer Rin-fläche bestreichen
und dabei im Bereich der Maschinenlängsachse in der Ortsbrust einen Mineralkern
stehenlassen, empfiehlt es sich, die Schrämwalzen je nach Maßgabe ihres Vorschubs
in Strecken- bzw. Tunnellängsrichtung nach einem oder mehreren Umläufen um die Strecken-
bzw. Tunnelachse mit Hilfe des Schwenkarmes diametral über die Streckenachse zu
führen, um den hier anstehenden Mineralkern zu zerkleinern.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 eine Vortriebsmaschine in Vorderansicht, die mit vier in unterschiedlichen
Radialabständen angeordneten Tragarmen ausgerüstet ist,
F i g. 2
die in der F i g. 1 dargestellte Vortriebsmaschine in Seitenansicht, F i g. 3 die
als normale Walzenschrämmaschine ausgebildete.Vortriebsmaschine in Vorderansicht,
F i g. 4 die in der F i g. 3 dargestellte Vortriebsmaschine in Seitenansicht, F
i g. 5 die Bewegungsbahn der Schrämwalze beim Herstellen eines etwa halbkreisförmigen
Tunnels.
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Der von der Vortriebsmaschine aufzufahrende Tunnel ist mit
1 bezeichnet. Er hat einen kreisförmigen Querschnitt, in welchem die beiden
Gestellabschnitte 2, 3 verspannt sind. Letztere bestehen aus je zwei kreisförmigen
Rahmen 4, die nicht dargestellte, radial angeordnete Druckzylinder besitzen,
welche auf radial verschiebbar angeordnete Umfangsabschnitte der Rahmen
4 einwirken und diese gegen die Tunnelwandung pressen. Druckzylinder 5, die
doppelseitig beaufschlagbar sind, verbinden die beiden Gestellabschnitte 2, 3 gelenkig
miteinander. Sie liegen im Umfangsbereich des Tunnels 1 und verschieben beide
Gestellabschnitte wechselweise in Tunnellängsrichtung. Außerdem haben sie auch die
Aufgabe, Änderungen der Vortriebsrichtung einzuleiten bzw. Abweichungen aus dieser
Richtung zu korrigieren. Im Zentrum des Gestellabschnitts 2, 3, das mit der Tunnelachse
zusammenfällt, befindet sich der Maschinenkörper 6 der Vortriebsmaschine. Er wird
von radialen Armen 7 der Gestellabschnitte 2, 3 drehbar gehalten und ist in der
schematischen Darstellung der F i g. 1 und 2 mit vier um Achsen 28
schwenkbar
gelagerten Tragarmen 8 ausgestattet, die mit je einer mit Schrämmeißeln 29 ausgerüsteten
Schrämwalze 9 besetzt sind. Alle vier Tragarme 8
sind in verschiedenen
Längsebenen des Tunnels 1 auf Ansätzen 10 des Maschinengehäuses angeordnet
und haben unterschiedliche Radialabstände von der Tunnellängsachse. Ihre Schrämwalzen
9 sind so bemessen bzw. so an verschiedenen Tragarmseiten angeordnet, daß sie die
ganze Fläche der Ortsbrust bestreichen und sich dabei auf konzentrischen Bahnen
um die Tunnelachse bewegen. Eine derartige Ausbildung der Vortriebsmaschine empfiehlt
sich besonders dann, wenn Strecken oder Tunnel besonders großer Abmessungen aufgefahren
werden müssen, weil sie die Längenabmessungen der Schrämwalzen 9 und die von den
Schrämwalzenlängen stark beeinflußten, die Verlagerung der Tragarme 8 beanspruchenden
Biegemomente klein hält. Da die Tragarme 8
verschieden lang sind und der äußere
Tragarm mit seiner den Tunnelumfang freischneidenden Schrämwalze 9 am weitesten
in Richtung der Ortsbrust vorsteht, lösen die übrigen Schrämwalzen 9 einen von der
Ringspannung des Gebirgsdruckes weitgehend freien Mineralkern. Um das von der Vortriebsmaschine
aufzubringende Drehmoment für die Umlaufbewegung der Schrämwalzen 9 um die Tunnelachse
zu reduzieren, werden die Drehrichtungen der einzelnen Schrämwaizen stets so gewählt,
daß das zur Aufrechterhaltung der Umlaufbewegung aufzubringende Drehmoment seinen
kleinsten Wert annimmt. Diese Vortriebsmaschine kann in Längsrichtung des Tunnels
1 verschiebbar in den beiden Gestellabschnitten 2, 3 angeordnet sein und
mittels besonderer, nicht dargestellter Druckzylinder gegen die Ortsbrust gepreßt
werden. Es ist aber auch möglich, diese Anpreßbewegung allein mit Hilfe der Druckzylinder
5 bei entspanntem Gestellabschnitt 2 zu bewerkstelligen, wenn man diesen Gestellabschnitt
2 gegen.- unbeabsichtigteDrehbewegungen, die 'durch die in die Ortsbrust einlaufenden
Schrämwerkzeuge 9
hervorgerufen werden, sichert. Diese Sicherung kann durch
eine mit dem fest verspannten Gestellabschnitt 3 in Verbindung stehende, nicht dargestellte
Führung erfolgen, die dem Gestellabschnitt 2 zwar die Möglichkeit zu Verschiebebewegungen
läßt, ihn aber daran hindert, Drehbewegungen auszuführen.
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Bei dem in den F i g. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel dient
eine Walzenschrämmaschine 11 als Vortriebsmaschine. Auch diese Walzenschrämmaschine
wird von den radialen Armen 7 der beiden Gestenabschnitte 2, 3 im Zentrum
des herzustellenden Tunnels 1 gehalten. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Schrämkopf 12 dieser Schrämmaschine 11 an dem vordersten Rahmen
4 des vorderen Gestellabschnittes 2 zentrisch -zur Tunnelachse drehbar
gelagert, während die übrigen Teile der Schrämmaschine 11 in dem hinteren Gestellabschnitt
3 unverdrehbar angeordnet sind. Eine ausziehbare Keilwelle 13 verbindet die
beiden in verschiedenen Gestellabschnitten liegenden Maschinenteile getrieblich
miteinander und überträgt das Antriebsdrehmoment des Motors 14 auf den Schrämkopf
12. Der Antriebsmotor 14 der Schrämmaschine 11 treibt außer
dem Schrämkopf 12 auch das auf seiner entgegengesetzten Stirnseite befindliche
Zwischengetriebe 15 an. Eine längenveränderliche Keilwelle 16 überträgt die
durch das Zwischengetriebe 15 stark untersetzte Drehbewegung des Antriebsmotors
14 mit dem Ritzel 17 auf den mit dem Schrämkopf 12 verbundenen Zahnkranz
18 und dreht den Schrämkopf 12 langsam um die Tunnelachse. Das dabei von
der Schrämwalze 9 gelöste und infolge ihres Umlaufs in Pfeilrichtung auf das vordere
schurrenartig verbreiterte Ende des Fördermittels 19 abgeworfene Haufwerk wird durch
eine Öffnung des Schirmes 20, der den ganzen Tunnelquerschnitt abschließt,
nach hinten abgefördert. Da in den von der Ortsbrust und dem Schirm 20 begrenzten
Raum eine ziehende Wetterlutte 21 einmündet, sind die sich hinter dem Schirm
aufhaltenden Bedienungsleute der Vortriebsmaschine vor Staub geschützt. Die in den
beiden Gestellabschnitten 2, 3 verlegten und hinter diesen Abschnitten vom
Ausbau oder der Tunnelauskleidung getragene Hängebahnschiene 22 nimmt das
bei der Montage oder Reparatur erforderliche Hebezeug auf und erfüllt Transportaufgaben.
Bei seiner Drehbewegung um die Tunnellängsachse führt der Schrämkopf 12 die von
dem schwenkbaren Tragarm 8 gehaltenen Schrämwalzen 9, 9' kreisförmig über die Ortsbrust,
ohne dabei den im Zentrum stehenbleibenden Mineralkern 23 zu lösen. Dieser wird
mit Hilfe der im Durchmesser kleineren Schrämwalze 9' abgebaut, wenn man die beiden
Schrämwalzen mittels einer Tragarmschwenkung von Zeit zu Zeit diametral über die
Ortsbrust führt.
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Beim Herstellen des in der F i g. 5 dargestellten, etwa halbkreisförmigen
Tunnelquerschnitts wird zu Beginn der die beiden Schrämwalzen 9, 9' tragende Arm
8 so eingestellt, daß die im Durchmesser größere Schrämwalze 9 mit ihrer
freien Stirnseite auf der ebenen Tunnelsohle aufliegt. Schwenkt man den Tragarm
8 jetzt mit seinen Schrämwalzen 9, 9' bis an eine der beiden Tunnelwände
heran und fährt die Schrämwalzen in dieser Lage in die Ortsbrust ein, so läßt sich
durch Schwenken des Tragarmes 8 in Richtung des Pfeiles 24 die Tunnelsohle
freischneiden und
anschließend durch Drehendes Schrämkopfes
12 die Schiämv@ialze entsprecheüd der Richtung des Pfeiles 25@ über. den
Umfang des Tünrielquerschnitts führen.. Fährt man die Schrämwal'ze,beim Erreichen
der Tunnelsohle in ihrer augenblicklichen Lage erneut in die Ortsbrust ein und 'schwenk£sie'anschließend-um
die Tunnelachse wieder zurück (Pfeil 26), so erreicht sie am Ende der jetzt
in Richtüng'des Pfeiles 27 verlaufenden, nachfolgenden Tragarmschwenkbewegung ihre
nur um das Maß des Vorschubes versetzte Ausgangslage. Lagert man den ganzen Maschinenkörper
der Walzenschrämmaschine 11 einteilig in den beiden Gestellabschnitten
2, 3 und ordnet ihn hier drehbar und längsverschiebbar an, so muß die Energiezufuhr
zu der mit einem Elektromotor ausgestatteten Schrämmaschine über Schleifringe erfolgen,
die in schlagwettergefährdeten Betriebspunkten nicht zugelassen sind. Geht man beim
Ausschrämen des Tunnelquerschnittes in der vorstehend beschriebenen Weise vor, so
folgt einer Rechtsdrehung immer eine Linksdrehung des Maschinenkörpers. Die bei
diesen Drehbewegungen in dem Zuleitungskabel hervorgerufenen Verformungen gleichen
sich daher aus und ziehen keine Beschädigungen des Kabels nach sich.
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Um beim Herstellen nicht kreisförmiger Strecken-bzw. Tunnelquerschnitte
den Bedienungsmann der Vortriebsmaschine von der ständigen Steuerung des Abbauwerkzeuges
zu entlasten und die das Strecken-bzw. Tunnelprofil freischneidende Schrämwalze
exakt über den Umfang des herzustellenden Querschnitts zu führen, kann die Schwenkbewegung
des Tragarmes und die Drehbewegung der Maschine durch selbsttätig wirkende Steuerorgane
eingeleitet und begrenzt werden. Dabei wird zweckmäßigerweise die Schwenkbewegung
des Tragarmes in Abhängigkeit von der Drehbewegung der Vortriebsmaschine um die
Strekken- bzw. Tunnellängsachse gesteuert.