DE1459866A1 - Tunnelbohrmaschine - Google Patents

Description

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Smith Ind. International, Inc.» Compton, California, V.St«A.

gunnelbohrmagohine

Die heutzutage Ut)Ilohen Tunneljbohrmaschinen weisen ganz allgemein kreisförmige Bohrkopfe auf, welche mit gezahnten Bohrschneiden» fräserartigen Bohrrollen usw. bestückt sind, mit denen sie die Erd- und Gesteinsschichten losbrechen. Bei derartigen Masohinen werden die eich drehenden Bohrköpfe durch das Erdreich oder Gestein hindurchgedrückt· Das abgetrennte Brdreich oder Gestein wird vom Tunnelkopf kontinuierlich abgeführt. Herkömmliche laschinen dieser Art, welche auch als Drehkopf-üJunnelbohrmaschinen bezeichnet werden, erfordern eine umfangreiche Hilfsausrüstung, wie beispielsweise Anordnungen für den Antrieb der Bohrköpfe, Einrichtungen zur Speisung des Systeme mit Elektrizität oder einem anderen Arbeitemedium, Fördereinrichtungen ium Abführen der losgebrochenen Erde oder dee Gesteine usw.. Außerdem besitzen derartige Maschinen «ehr viele sioh be-

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wegende Teile, welche in ihrer Gesamtheit sehr oft zu Störungen Anlaß geben, und zwar speziell da sie unter Tage im Staub, Schlamm, Feuchtigkeit, Schmutz, schädlichen Abgasen und so weiter arbeiten müssen.

Durch die großen Abmessungen der kreisrunden Bohrköpfe der meisten Drehkopf-Tunnelbohrmaschinen mit einem Durchmesser von 5 - 6 m oder sogar noch mehr, ergeben sich bezüglich der Stabilisierung der Maschine im Betrieb schwerwiegende Probleme. Bei dieser Art Tunnelbohrmaschinen ist eine Stabilisierung unbedingt erforderlich, um das Drehmoment auszugleichen, welches durch die in einer Richtung erfolgende Drehung der Bohrköpfe bei gleichzeitigem Druck gegen den zu durchbohrenden Boden auftritt. Versuche, dieses Drehmoment zu überwinden und dadurch diese Drehkopf-Tunnelbohrmaschinen zu stabilisieren, führten bisher gewöhnlich zur Verwendung von gegenläufigen Köpfen. Diese Versuche waren in gewissem Umfange von Erfolg gekrönt, aber es ergaben sich hierbei zusätzliche Probleme, da zusätzlich zu bewegende Teile erforderlich wurden, so daß der Kraftbedarf anstieg. Ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Drehkopf-Tunnelbohrmaschinen ist ihre Neigung, aus der Richtung zu laufen, wodurch sich eine systematische Steuerabweichung ergibt. Die Verwendung von gegenläufigen Bohrköpfen soll diese Steuerabweichung ausschalten, dabei ist jedoch Voraussetzung, daß der Boden praktisch homogene Zusammensetzung hat» Sobald diese Voraussetzung jedoch nicht erfüllt ist, und in einem »enst

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weichen Boden harte Stellen bzw. bei einem sonst harten Boden weiche Stellen vorhanden sind, auf welche die Maschine beim Tunnelbau trifft, wird die Steuerabweichung keineswegs ausgeschaltet.

In Anbetracht der Tatsache, daß durch die bisher üblichen Mittel die vorerwähnten Nachteile mangelhafter Stabilisierung und schlechter Kurshaltung beim Bohren von Tunnel- und Kanalbauten unter Tage nicht zu beseitigen sind, hat die Erfindung sich die Aufgabe gestellt, eine Tunnelbohrmaschine zu schaffen, welche durch einen völlig neuartigen Aufbau unter Verwendung eines völlig neuartigen Funktionsprin zips diese Nachteile überhaupt nicht erst auftreten läßt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß statt der ständig in einer Richtung um einen gemeinsamen Mittelpunkt umlaufenden Bohrkppfe zwei oder mehr Bohrköpfe verwendet werden, welche in einander ausgleichendem entgegengesetztem Drehsinn um einen gemeinsamen Mittelpunkt hin- und herschwingen. Daneben ergeben sich, wie aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich ist, weitere Vorteile, doch liegt das Hauptmerkmal der Erfindung in dieser hin- und herschwingenden Bohrkopf-Anordnung und derArt ihrer Arbeitsweise·

Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Tunnelbohrmaschine zwei hin- und herschwingende

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Bohrköpfe auf, von denen jeder durch zwei getrennte hydraulische Druckböcke betrieben wird, so daß insgesamt vier Druckböcke an der Maschine vorgesehen sind, Diese Anordnung ergibt bedeutende geringere Abmessungen und Kosten, sowie eine starke Vereinfachung des Kraftantriebes im Vergleich zu der Antriebsausrüstung bei bisher üblichen Maschinen· Wenn auch erfindungsgemäß zwei hydraulische Druckböcke für den Antrieb eines jeden Bohrkopfes vorgesehen sind, so läßt sich im Rahmen der Erfindung selbstverständlich jede vertretbare Anzahl, vorzugsweise allerdings ein Mehrfaches von zwei derartigen Druckböcken verwenden.

Wie sich aus der nachstehenden Beschreibung ergibt, besitzt diese erfindungsgemäße Tunnelbohrmaschine wesentlich weniger bewegliche Teile als entsprechende heutzutage übliche Tunnelbohrmaschinen. Infolge der einander ausgleichenden Schwingungen der Bohrkopfelemente besteht bei der erfindungsgemäßen Ausbildung auch nicht die Notwendigkeit, Ausgleichsanordnungen für das Drehmoment vorzusehen wie bei den bisher üblichen Drehkopf-Tunnelbohrmaschinen.

Die erfindungsgemäße Tunnelbohrmaschine ist im Vergleich zu den bisher bekannten Tunnelbohrmaschinen wesentliche einfacher und billiger aufgebaut. Infolge der geringeren Anzahl beweglicher Teile wird die zur Verfügung stehende Energie wesentlich besser ausgenutzt als bei bisher bekannten derartigen Maschinen.

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Nachstehend werden einige Ausftihrungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden figuren im einzelnen erläutert» es zeigen:

Figur 1 eine erfindungsgemäße funnelbohrmaschine mit zwei Bohrköpfen in einer iunnelbohrung von der Seite gesehen im ÜfeileohnittJ

Figur 2 die Maschine aus Figur 1 von vorne gesehen in Richtung der Pfeile 2-2 aus Figur 1;

Figur 3 einen Blick auf die Maschine aus Figur 1 von vorne im wesentlichen im Schnitt längs der Linie 5-3t

Figur 4 ein Detail aus Figur 2 im Schnitt längs der Linie 4-4*,

Figur 5 dae rückwärtig angeordnete hydraulische Antriebssystem für einen der Bohrköpfe der Maschine nach Figu* 4 von vorne gesehen, teilweise im Schnltt|

Figur 6 die beiden Bohrköpfe aue Figur 1 in ausgebautem Zustande» wobei einigeBinzelheiten an den Vorderflächen dieser Bohrköpfe fortgelassen wurden;

Figur 7 die Längsaneicht einer ähnlichen Maschine wie in Figur 1, jedoch mit einem vom Außenumfang des hin- und hergehenden Weges der Bohrköpfe eich nach vorne

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erstreckenden Außenzylinder im Teilschnitt, wobei einige Teile eines Innenzylinders herausgebrochen wurden, um sonst nicht sichtbare Details sichtbar werden zu lassen und außerdem gewisse innere Halterungen zu zeigen, durch welche der Antriebsmechanismus für die Bohrköpfe genau axial innerhalb und gegenüber diesem Außenzylinder abgestützt ist:

Figur 8 die Vorderansicht einer weiteren Ausführung in scheinatischer Darstellung;

Figui? 9 die gleiche Maschine aus Figur 8 im Schnitt längs der Linie 9-9 j

Figur 10 einen Schnitt durch Figur 9 längs der Linie 10-10 zur Darstellung der Antriebsanordnung des hydraulischen Druckbockes zur Betätigung des inFigur 8 in der Mitte angeordneten Bohrkopfes; und

Figur 11 eine ähnliche Ansicht wie Figr 10 zur Darstellung der Anordnung der hydraulischen Druckböcke und des Zahnradtriebes in einer extrem gegensätzlichen Lage gegenüber Figur 10, wobei die winkelmäßige Drehverbindung zwischen dem Antriebszahnkranz und dem Zahnritzel dieses Zahnradtriebes darstellt ist.

Die in den Figuren 1 - 6 dargestellte erfindungsgemäße Tunnelbohrmaschine besitzt einen Außenzylinder 1, in welchem

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konzentriseh und durch nachstehend im einzelnen zu beschreibende Anordnungen gestützt, ein kürzerer Innenzylinder 5 angeordnet ist. Der Außenzylinder oder -mantel 1 umhüllt die lebenswichtigen Betriebeeinrichtungen der Maschine und sein Durchmesser ist etwa gleich dem Durchmesser des fertigen Tunnelloches. Im Betrieb arbeitet sioh die Maschine durch den Boden nach vorne, wobei das gesamte Aggregat, d.h. der Außenmantel 1 mit allen in ihm befindlichen Organen sich vorwärts schiebt uad das durch die Bohrköpfe bei der Vorwärtsbewegung ausgearbeitete Loch ausfüllt. Infolgedessen liegt der Außenmantel an allen Punkten dicht an der ausgearbeiteten Tunnelwandung an.

Unmittelbar vor der Vorderkante des Außenmantels 1 ist ein konisches Bohrkopfaggregat mit zwei Bohrköpfen 5 und 7 angeordnet. Wie im einzelnen Figur 2 und 6 zeigen, weisen diese beiden Bohrköpfe 5 und 7 an der Vorderfläche jeweils zwei fiadialstabe 5b, 5c bzw. 7b, 7c auf, welche in einem Winkel von 90° zusammenlaufen und an den Außenenden jeweils an einen Viertelbogen 5a bzw. 7a angeschweißt sind. Sie bilden somit den Umfang eines Viertel-Kegelmantels, wobei beide Bohrköpfe zusammen die Hälfte ein und desselben Kegelmantels bilden. In die Vorderkanten dieserStäbe 5a, 5b, 5c bzw. 7a, 7b, 7c sind Hartmetallzähne oder -messer t, s (Figur 4) rechtwinklig zu diesen Vorderkanten eingesetzt und verschweißt. Diese Bohrmesser t, s sind (Figur 2) schräg in den Stäben in einem derartigen Abstand voneinander ange-

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ordnet, daß sie bei der hin- und herschwingenden Bewegung ihrer Bohrköpfe die vor ihnen liegende Bodenfläche in ihrer Gesamtheit «rfassen.Dabei ist ihre Schrägeteilung derart bemessen, daß sie sowohl bei der Hin- und bei der Rückbewegung voll einsatzfähig sind. Insbesondere liegen sie nicht auf konzentrisch zur Maschinenachse verlaufenden Kreislinien. Im Betrieb schwingen die beiden Bohrköpfe 5 und 7 in entgegengesetzter lichtung um einen Winkel von 90° hin und her, so daß die Seitenkanten 5b und 7b sowie 5c und 7c abwechselnd miteinander in Berührung kommen. Aus der Schräglage der Radialstäbe der Bohrköpfe ergibt sich ein konischer Anschnitt des Bodens, wenn die Maschine sich vorwärtsbewegt. Wenngleich ein konischer Anschnitt normalerweise zu bevorzugen ist, so ist in diesem Zusammenhang doch darauf hinzuweisen, daß im Rahmen der Erfindung auch ein ebener oder sonstwie nicht konischer Anschnitt möglich ist·

Zusätzlich zu diesen nach rückwärts geneigten Radialstäben 5b, 5c bzw. 7b, 7c weisen die Schneidköpfe 5 und 7 vier weitere Radialstäbe 5d, 5e bzw. 7d, 7e auf, welche senkrecht auf der Achse der Maschine stehen. Diese Stäbe sind derart angesetzt, daß sie die schrägen Stäbe 5b, 5c bzw. 7b, 7c an deren Außenspitzen treffen. Die Verbindung der Radialstäbe untereinander an den Spitzen erfolgt durch Schwäßung oder sonstwie geeignete Mittel. Zusätzlich sind die rechtwinklig radial verlaufenden Stäbe 5e und 5d durch ein Bogenstück 5f sowie die entsprechenden Stäbe 7d und 7e

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durch ein Bogenstück 7f untereinander verbunden, Biese Bogenstück© 5f und 7f sind aohwöcher ale die durch sie verbundenen Radialstäbe 5d, 5· bsw. 7d, 7e, liegen jedoch mit ihnen in einer Ebene. Durch diese Bogenstücke 5f und 7f erhalten die Bohrköpfe 5 und 7 eine bedeutende Versteifung, Sie dienen Tor allem jedoch ale Anlagefläche für DruokEollen, durch welche den Bohrköffen ein Druck in Arbeitsrichtung erteilt wird. Diese Druckrollen und ihre Arbeitsweise werden nachstehend im einzelnen zu beschreiben sein. Wie im einzelnen aus Figur 4 ersichtlich ist, liegen die rückseitigen Flächen dieser Bogenstüeke 5f bzw. 7f von denen in der Figur nur 5f dargestellt ist, in einer Ebene mit der rückseitigen Fläche der entsprechenden rechtwinklig verlaufenden Radialstäbe 5d, 5e bzw. 7d und 7e, welche selbstverständlich alle in ein und derselben Ebene angeordnet sind (Figur 1). Da die Bohrköpfe wie bereits erwähnt, in entgegengesetzten Richtungen hin und her schwingen, muß ihnen der Antrieb für eine derartige Schwingung über gesonderte Antriebsmechanismen erteilt werden. Dies wird durch zwei hydraulisch betätigte Arme erreicht, welche an jedem Bohrkopf derart angeleckt und gesteuert sind, daß sie ihren Bohrkopf zunächst in der einen und dann in der anderen !Richtung antrdben. Diese hydraulisch betätigten Arme bzw. Druckböcke sowie die anderen verschiedenen Teile des Antriebsmechanismus für die Bohrköpfe werden im einzelnen später erläutert. Im Mittelpunkt des Innenaylinders 5 ist eine Welle 9 axial angeordnet, welche als Antriebswelle für den Bohrkopf 7 dient. Diese Welle

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9 sowie die Bohrköpfe 5 und 7 sind derart ausgebildet, daß die ,Schwingbewegung der Bohrköpfe um diese Welle 9 im Betrieb symmetrisch erfolgt.

Die Befestigung des Bohrkopfes 7 an dieser Antriebswelle 9 ist im einzelnen aus Figur 6 ersichtlich. Die die Bohrkopfspitze bildenden Enden der Hadialstäbe 7b und 7c sind auf dem Außenende dieser Antriebswelle 9 aufgeschweißt oder sonstwie befestigt, um größtmögliche Stabilität und Schneidwirkung des Bohrkopfes zu ergeben, um eine gute Anlage der Innenkante dieser fiadialetäbe 7b und 7c am Außenende der Welle zu erzielen, sind die Innenkanten dieser Eadialstäbe entsprechend abgeschrägt. Die rechtwinklig zur Antriebswelle 9 verlaufenden Eadialstäbe 7c und 7e sind mit ihren Innen-Enden auf die Welle 9 aufgeschweißt oder sonstwie an ihr befestigt·

Auf diese Welle 9 ist eine kurze Hülse 11 aufgepaßt, welche längen mäßig dem Abstand zwischen den Radialstäben 7b und 7e bzw. 7c und 7d an der Antriebswelle entspricht. Diese Hülse trägt am vorderen Ende in ähnlicher Weise wie das Vorderende der Welle 9 die schräg nach hinten verlaufenden Eadialstäbe 5b und 5c des Bohrkopfes 5· Außerdem ist auf dieser Hülse 11 eine nach hinten weisende gekrümmte Platte aufgeschweißt oder, wie in Figur 6 dargestellt, durch Gewinde schrauben 15 und 17 befestigt. Diese Platte 13 trägt die rechtwinklig zur Maschinenachse verlaufenden Eadialstäbe

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5d und 5e dee Bohrkopf es 5» weichetauf ihr festgeschweißt oder sonstwie befestigt sind. Die Welle 9 trägt daher die Einzelteile des Bohrkopfes 7, während die auf dieser Welle drehbar angeordnete Hülse 11 mit der auf ihr befestigten Platte 13 die Einzelteile des Bohrkopfes 5 trägt, so daß die beiden Bohrköpfe 5 und 7 unabhängig voneinander ver-Bchwenkbar sind. Infolge der konzentrischen Anordnung der Hülse 11 und der Antriebswelle 9 ist eine gegensinnige Aehse erzielbar· Duroh Antrieb der Hülse 11 mit ihrer Platte 13 sowie der Antriebswelle 9 ist also zwischen jeweils zwei Endlagen eine konstante gegensinnige Schwingbewegung der beiden Bohrköpfe 5 und 7 erzielbar.

Wie bereits eingangs erwähnt, wird die hin und her schwingende Bewegung der Bohrkopfe 5 und 7 über hydraulische Anordnungen erreicht. Zu diesem Zweck sind für Jeden Bohrkopf zwei ein- und ausfahrbare hydraulische Druckböcke 19 und und für den Bohrkopf 7 die Druckböcke 23 und 25 vorgesehen. Die Schwingbewegungen der Bohrköpfe wird dadurch erreicht, daß die beiden ihnen zugeordneten Druckböcke abwechselnd derart betätigt werden, daß der eine Druckbock seinen Bohrkopf in der einen Drehrichtung vorwärts drückt und am Ende der Schwingbewegung der andere Druckbock den Antrieb übernimmt und den Bohrkopf in entgegengesetzter Richtung wieder zurüctedrückt. Diese abwechselnde Betätigung der beiden Druckböcke wiederholt sich konstant währen des Betriebes der Maschine.

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Der hydraulische Druokbook 19 des Bohrkopfes 5 greift mit seinem einen Ende an einem zwischen dem Radialetab 5d und einem ebenfalls auf der Platte 13 parallel zu diesem Radialstab 5d sitzenden Stab 28 angeordneten Kurbelzapfen 27 an und ist mit seinem anderen Ende an einem in einer entsprechenden Öffnung des Innenzylinders 3 sitzenden Drehzapfen 29 angelenkt. Die Entfernung dee Kurbelzapfens 27 von der Masohinenachse, d.h. also seine Befestigung am Radialstab 5d ist derart gewählt, daß sich für einen wirksamen Betrieb der Maschine ein günstiger Hebelarm für den Angriff des Druckbockes 19 ergibt.

Beim Auseinanderschieben dieses Druckbockes 19 wird daher der Bohrkopf 5 im Uhrzeigersinn und beim Einziehen des Druckbockes in entgegengesetzter Richtung verdreht. In völlig eingezogenem Zustande liegt hierbei der Druckbock 19 praktisch parallel zum Radialstab 5e des Bohrkopfes 5. Die optimale geometrische Beziehung der einzelnen !Teile zueinander ist jedem Fachmann bekanint und läßt sich nach durchaus bekannten mechanischen Grundsätzen erreichen, so daß eine nähere Beschreibung sich erübrigt. In ähnlicher Weise wie dieser Druckbock 19 an dem Radialstab 5d angelenkt ist, um diesem die hin- und hergehende Bewegung zu erteilen, ist der Druck^bock 21 mit seinem einen Ende am Innenzylinder 3 an einem Drehzapfen 31 angelenkt und mit seinem anderen Ende über einen Kurbelzapfen 33 gelenkig mit der Platte 13

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und somit der den Bohrkopf 5. tragenden Hülse 11 verbunden. Wie Figur 2 zeigt, greift dieser Druokboek 21 an einer zur Angriffsstelle 29 des Druokboekes 19 symmetrisch liegenden Stelle 31 am Innenzylinder 3 an. Wie auch aus Figur 6 ersichtlich, ist, sind die beiden Druckböcke axial gegeneinander versetzt. Dadurch können beide nebeneinander arbeiten, ohne in ihrer Beweigung miteinander zu kollidieren.

Der Betätigungsmechanismus für den Bohrkopf 7 ist im einzelnen aus den Figuren 2, 5 und 6 ersichtlich. Dieser Bohrkopf erhält seine hin- und hergehende Bewegung über die beiden Druckböcke 23 und 25. Diese greifen in ähnlicher Art und Weise an die den Antrieb dieses Bohrkopfee 7 ergebende Welle 9 an wie die beiden Druckböcke 19 und 21 an der Platte 13 der Hülse 11 für den·Bohrkopf 5. Um jegliche Störungen der Druckbockpaare untereinander zu vermeiden, greifen die beiden Druckböoke 23 und 25 für den Schneidkopf 7 allerding* am hintersten Ende der Antriebswelle 9 an. Der Druckbock greift an einem Kurbelzapfen 35 an, welcher parallel zur Welle 9 in einem entsprechenden Abstand von derselben an Stützen 39 befestigt ist. Der Druckbock 25 greift an einem in ähnlicher Welse an einer rechtwinklig zur Stütze 39 auf der Welle 9 befestigten Halterung 41 sitzenden Kurbelzapfen 37 an. Auch diese Druckböcke 23 und 25 sind in ähnlicher Weise wie die Druckböcke 21 und 19 iß entsprechenden öffnungen des InnenzylInders 3 angelenkt·

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Die beiden Bohrköpfe 5 und 7 bewegen sich im Betrieb kontinuierlich in entgegengesetzten Richtungen. Das bedeutet, daß, wenn der Bohrkopf 5 sich im Uhrzeigersinn verdreht, Bohrkopf 7 in entgegengesetzterRichtung verdreht wird und umgekehrt. Durch diese entgegengesetzte Bewegung der beiden Bohrköpfe wird in der erfindungs gemäß en Maschine ein einwandfreier Drehmomentausgleich erreicht. Wie speziell in Figur 2 dargestellt ist, liegen die Drehzapfen der Druckböcke 19 und 23 im Innenzylinder 3 auf einer parallel zur Maschinenachse verlaufenden Linie, und das gleiche trifft für die beiden Druckböcke 25 und 21 zu. All diese Druekböcke sind in herkömmlicher Weise ausgebildet und besitzen einen inneren Kolben, der durch hydraulischen Druck herausgepreßt wird, um den Betrieb des Mechanismus zu erreichen. Hierbei wird jeder der Druckböcke entweder vom Innenzylinder 3 aus ausgefahren oder ineinandergeschoben, wenn ein weiterer Stoß des ihm entgegengesetzt arbeitenden Druckbockes den Bohrkopf in entgegengesetzter Richtung bewegt.

Wie sich speziell aus Pigur 2 und der vorstehenden Erläuterung ergibt, wirken die beiden Paare zusammenarbeitender Druekböcke, die am Innenzylinder 3 angelenkt sind, nicht gleichsinnig. Mit anderen Worten, wenn der Druckbock 19 seinen Bohrkopf 5 im Uhrzeigersinn verdreht, wird der Druckbock 23 ineinandergeschoben, da der Bohrkopf 7 in entgegengesetzter Richtung verdreht wird, und umgekehrt. Dasselbe trifft naturgemäß auch auf die Druckböcke 21 und 25 zu.

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ORIGINAL INSPECTED

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Vorzugsweise sind die Druckböcke derart ausgelegt, daß sie bei geringstem Kraftverbrauch vollkommen zusammenschiebbar sind. Wenn daher der eine Druckbock seinen Bohrkopf in eine Endlage der Schwingbewegung schiebt, zieht sich der andere an den gleichen Bohrkopf angelenkte Druckbock vorzugsweise sehr schnell zurück und bietet dabei der Bewegung seines Bohrkopfes praktisch keinen Widerstand. Dies wird dadurch erreioht, daß die Druckböcke derart ausgelegt sind, daß ihre Perioden der Rückfederung nach rollern Ausfahren kürzer sind als die entsprechenden Zeitspannen der Druckbetätigung der Bohrköpfe in Bezug auf ihren vollen Bereich der hin- und hergehenden Bewegung.

Die Druckböcke werden durch entsprechend gesteuerte Impulse eines hydraulischen Fluidums von einer motorbetätigten hydraulischen Pumpe 43 (Figur 1) angetrieben. Die einzelnen Verbindungsleitungen des hydraulischen Pumpensystems mit dem !Flüssigkeitsbehälter und den verschiedenen hydraulischen Druckböcken sind ebenso wenig dargestellt, wie die verschiedenen Anordnungen zur genauen Steuerung der ]?lüssigkeitsimpulse an diese Druckböoke, da derartige Anordnungen an sich durchaus bekannt sind und ihre Ausbildung sich nach den jeweiligen Betriebsanforderungen richtet.

Das gesamte hydraulische Pumpensystem 43 und der Betätigungsmechanismus für die Bohrköpfe 5 und 7 ait den verschiedenen vorbeschriebenen Einzelteilen sind innerhalb des

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Innenzylinders 3 angeordnet, welcher konzentrisch innerhalb des Außenzylinders 1 sitzt. Die Bohrköpfe 5 und 7 ragen aus dem Außenzylinder 1 nach Torne hervor und schwingen durch ■ einen Kreisbogen, dessen Durchmesser gleich dem Außendurchmesser dieses Außenzylinders ist. Wenn daher die Maschine arbeitet, bohren die Bohrköpfe 5 und 7 ihren Weg durch das Erdreioh, indem sie eine zylindrische Höihlung herausarbeiten, deren Innenwandung dicht an der Außenwandung des Außenzylinders 1 anliegt.Durch die über späterhin genauer zu beschreibende Anordnungen der Maschine erteilte Vorwärtsbewegung kriecht demnach der Außenzylinder 1 hinter den hin- und hergehenden Bohrköpfen entlang dieser ausgearbeiteten kreisrunden Tunnelwandung und nimmt dabei kontinuierlich Jedes frisch gegrabene Stück Tunnel ein·

Der Antriebsmechanismus für die Bohrköpfe ist innerhalb der Zylinder 1 und 3 durch zwei dreibeinige Abstützungen 45 genau konzentrisch zur Welle 9 gelagert. Diese doppeltdreibeinige Abstützung 45 besteht aus einem fcülsenartigen Mittelstück 47, welches die Welle 9 über den größten Teil ihrer Länge innerhalb des Zylinders 3 wie eine Art Lagergehäuse umgibt, sowie zwei Gruppen von Stützarmen mit drei Armen für Jede Gruppe, die radial nach auswärts von dieser Hülse 47 rechtwinklig zur Achse der Welle 9 und nahe den Druckböcken der beiden Bohrköpfe 5 und 7 angeordnet sind. In Längsrichtung der Maschine gesehen, liegen beide Gruppen

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fluchtend hintereinander, d.h. also die Arme 45a, 45b und 45c liegen in Längsrichtung der Maschine gesehen, genau vor den Armen 47a, 47b und 47c. Die drei Arme einer jeden Gruppe sind um 120° am Außendurchmesser der Hülse 47 verteilt . Sie sind einschiebbar ausgebildet und auf verschiedene Längen durch an sich bekannte Anordnungen, wie beispielsweise durch die Außenhtilse und den Innenstempel hindurchgehende Bohrungen und in dieae einführbare Stifte, einstellbar. Ee ist allerdings nicht unbedingt erforderlich, daß diese Stützarme längenmäßig einstellbar sind, und sie können auch als starre Schienen- oder Stangenelemente festgelegter länge ausgebildet sein.

Die Außenenden der Stützarme laufen in gabelartige Teile aus, welche Druokrollen tragen, die in Führungsrillen an der Innenfläche des Äußenzylinders 1 laufen. Die Bezeichnung "laufen¹¹ ist in diesem Zusammenhang nicht falsch zu verstehen, da diese Bollen tatsächlich unter normalen Betriebsbedingungen nicht in den Jührungsrillen laufen, sondern gegen dieselben gepreßt werden, um den Innenzylinder und den in ihn untergebrachten Antriebsmechanismus in der gewünschten Position im Außenzylinder 1 festzuhalten. Selbstverständlich ist es nicht unbedingt erforderlich, daß diese Stützarme in Druckrollen auelaufen, und sie können stattdessen mit ihren Außenenden direkt an der Innenfläche des Zylinders 1 anliegen oder vorzugsweise in Rillen ο der sonstige Aufnahmeteilβ an der Innenfläche fest eingreifen.

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Die sechs Stützarme und ihre zugeordneten Druckrollen sind in der Ausbildung einander völlig gleich, so daß nachstehend nur einer von ihnen und zwar der Stützarm 45a im einzelnen beschrieben werden soll. Am Außenende dieses Stützarmes 45a ist eine Druckrollengabel 49 zur Aufnahme einer Druckrolle 51 befestigt. Diese Gabel 49 greift durch eine in der Breite jedoch nicht in der Länge genau entsprechende öffnung im Innenzylinder 3. Einen Begriff von den ungefähren Abmessungsverhältnissen dieser Öffnung im Zylinder 3 und der Gabel 49 ergibt sich aus einem Vergleich der Figuren 1 und 3. Diese Gabel 49 ist mit den eng anliegenden Längskanten dieser Öffnung im Zylinder 3 beispielsweise verschweißt. Die in der Gabel gelagerte Druckrolle 51 paßt genau in eine entsprechende Leitschiene 43, die an der Innenfläche des Außenzylinders 1 in deren Längsrichtung befestigt ist. Wenn nun auch die Rolle 51 einen gewissen Druck gegen den Außenzylinder 1 an

der Berührungsstelle mit ihm ausübt, so ist dieser Druck doch nicht ausreichend, um eine gegenseitige Bewegung zwischen den beiden Teilen währen des Betriebes auszuschalten. Eine derartige gegenseitige Bewegung ist jedoch durchaus unerwünscht, so daß die Gabel 49 mit der Wandung des Innenzylinders 5 über einen Haltewinkel 50 mit dem Außenzylinder 1 über einen Schraubbolzen 54 fest verbunden ist.

Da die Stützarme der beiden Gruppen 45a, 45b, 45c und 47a - c, wie bereits erwähnt, in der Längsrichtung der Maschine genau hinter einander liegen, sind zur Aufnahme der jeweiligen

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Druckrollen 51 an der Innenseite desAußenzylinders 1 nur drei Schienen 53 erforderlich, denn, wie Figur 1 deutlich zeigt, sitzt swohl die Rolle 51 des Stützarmes 45a wie auch die Rolle 51a desStützarmes 47a in der gleichen oberen Schiene 53. Das gleiche trifft naturgemäß für die anderen Stützarme zu.

Die Einzeltteile der doppelten Dreibeinabstützung sind in ihren Abmessungen genau berechnet, so daß in der endgültig zusammengebauten Maschine der Antriebsmechanismus einwandfrei im Innenzylinder 3 und das ganze Aggregat einschließlich diesem Innenzylinder 3 fest am Außenzylinder 1 verankert ist. Naturgemäß braucht diese Verankerung nicht über dreibeinige Abstützungen zu erfolgen, sondern es sind die verschiedensten Alternativen möglich. So können beispielsweise vier, fünf oder auch mehr Stützarme anstelle der dargestellten und beschriebenen dreiarmigen Abstützung vorgesehen werden, wobei die Anzahl der Stützarme sich aus den jeweiligen Betriebserfordernissen ergibt. Da die Betriebserfordernisse die er-^: forderliche Starrheit des Innenaufbaus einer Tunnelbohrmaschine diktieren, diktieren sie andererseits auch die optimale Anezahl von Stützarmen oder die optimale Ausbildung einei äquivalenten Abstützung. Wie bereits eingangs erwähnt, wird währen des Betriebs der Tunnelbohrmaschine am Tunnelkopf gegen das Brdreich ein Druck in Tunnelrichtung ausgeübt. Dies wird durch sechs hydraulisch betätigte Druckböcke erreicht, welche in gleichem Abstand voneinander und parallel

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zueinander in Längsrichtung am Innenmantel des Außenzylinders 1 angeordnet sind. Diese Druckböcke 53» 55, 57» 59, 61 und 63 sind nach Art eines hydraulischen Teleskopzylinders ausgebildet und fest an der Innnseite des Außenzylinders 1 verschweißt, so daß sie diesem eine Vorwärtsbewegung innerhalb der Tunnelbohrung erteilen können, wenn eine feste Basis vorgesehen ist, gegen welche sie sich abstützen können. Eine derartige Abstützung ergibt sich bei dem Ausführungsbeispiel durch einen Stahlring der Art, wie er zur Auskleidung von Tunnelwandungen allgemein üblich ist. Dieser Ring besteht in an sich bekannter Weise aus Doppel-T-Profil und, da auch seine Installation und seine Funktion jedem Fachmann geläufig ist, erübrigt sich jegliche weitere Beschreibung desselben. Naturgemäß müssen die Ringe in festgelegten Abständen in der Tunnelbohrung, welche hinter der Maschine verkleidet wird, fest verankert sein und genau rechtwinklig zur Achse der Tunnelbohrung liegen.

Die Druckböcke greifen mit an ihren Kolbenstangen angesetzten Fußstücken 65 in die entsprechende Rinne des Stahlringes, welcher der Maschine am nächsten liegt. Andererseits läßt sich in besonderen Fällen, d.h. speziell wenn der Tunnel durch festes Gebirge fcebohrt wird und aus diesem Grunde nicht verkleidet zu werden braucht, so daß hierbei die bekannten Ringe fortfallen, zur Abstützung dieser Druckböcke 53 - 63 ein ausdehnbarer Ring oder ein Ring mit fest in die Wandung eingreifenden Schuhen verwenden, welcher in einer entsprechen-

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den Entfernung innerhalb der Tunnelbohrung hinter der Bohrmaschine eingesetzt werden !könnte.

Ihre hydraulische Kraft erhalten diese Druckböcke 52 - 63 über das motorbetriebene hydraulische Pumpensystem 43 über entsprechende Druckleitungen und Anschlüsse, die^edoch, da allgemein bekannt, in den Zeichnungen nicht dargestellt wurden und aus dem gleichen Grunde hier auch nicht beschrieben werden sollen· In diesem Zusammenhang ist allerdings vielleicht noch darauf hinzuweisen, daß zur Verteilung des hydraulischen Fluidums in dem hydraulischen Pumpeneystem 43 vorzugsweise ein Elektromotor mit zweiseitigen Pumpenaschlüssen eingesetzt"werden kann, deren eine Seite die Verteilung des Fluidums für die Druckböcke 19, 21 23, 25 und deren andere Seite die Verteilung des Fluidums für die Druckböcke 52 - 63 besorgt.

Der an den Außenzylinder 1 durch diese Druckböcke 52 - 63 erteilte Druck wird den Bohrköpfen über die doppelte Dreibeinabstützung 45 in folgender Weise übermittelt: An der Vorderkante des Innenzylinders 3 sind in gleichen Abständen voneinander zwölf Druckrollen 67 angeordnet. Zum Unterschied von den Druckrollen 51 auf den dreiarmigen Abstützungen 45 werden nachstehend diese vorderen Druckrollen 67 als Kopfdruckrollen bezeichnet. Diese Kopfdruckrollen sind mit ihren Lagergabeln an der Innenwandung des Zylinders 3 dicht hinter dessen

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Vorderkante in der Weise verschweißt (wobei naturgemäß auoh eine andere Befestigungsart gewählt werden k ann), daß sie über die Vorderkante hinausragen.

Diese Kopfdruckrollen sind sorgfältig ausgerichtet, so daß ihre Vorderkanten praktisch in ein und derselben Ebene liegen und zwar in einer Ebene rechtwinklig zur Achse der Mittelwelle 9· Der Bogen- und Längsabstand dieser Kopfdruckrollen ist derart gewählt, daß jederzeit sechs von ihnen an den Rückseiten der Bogenstücke 5f und 7f der Bohrköpfe 5 und 7 anliegen. Diese sechs Berührungspunkte übermitteln den Druck seitens der Druckböcke 52 - 63 an die Bohrköpfe während des Betriebes der Maschine. Währen!der Hin- und Herbewegung der Bohrköpfe 5 und 7 laufen diese um einen Winkel von 90° auf den Kopfdruckrollen, wobei jederzeit mindestens drei von ihnen an der Rückseite der entsprechenden Bogenstücke 5f und 7f anliegen. Dadurch, daß die Kopfdruckrollen 67 etwas über die Vorderkante des Innenzylinders 3 hinausragen, ergibt sich ein ausreichendes Spiel zwischen den Hinterkanten der Bohrköpfe und den Vorderkanten der Zylinder 1 und 3, wodurch eine Verklemmung der Bohrköpfe mit diesen Teilen einwandfrei verhindert wird. Der Druckkontakt zwischen den Kopfdruckrollen und den Rückseiten der Bohrköpfe ergibt eine einwandfreie Lagerung des hülsenartigen Elementes 47 auf der Welle 9 und verhindert eine gegenseitige Längsbewegung dieser beiden Elemente gegeneinander.

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An der tiefsten Stelle des Außenzylinders 1 sind zur Entfernung des beim Bohrvorgang losgelösten Erdreichs oder Gesteins Zwillingsförderschnecken 69 angeordnet, deren Steigung und Durchmesser vom vorderen zum hinteren Ende wächst und deren vorderes Ende tiefer liegt als das Hinterende. Unterhalb dieser Zwillingsförderschnecken 69 ist eine entsprechend geformte Förderrinne 71 angeordnet, welche Lagerungen 73 und 75 für das Vorderende und Lagerungen 77 für das Hinterende dieser Förderschnecken trägt. Beiderseits des Vorderendes dieser Förderrinne 71 sind Flügel 79 und 81 angesetzt, um von den Bohrköpfen losgelöstes Erdreich oder Gesteinsbrocken dieser Förderrinne zuzuleiten. Da die Förderrinne auf die Innenfläche des- Außenzylinders 1 hinter der Vorderkante des Innenzylinders 3 trifft, weist dieser Innenzylinder 3 eine entsprechende Ausnehmung auf, an welcher eine schräg nach vorne und unten verlaufende Lippe 83 entsprechend der Krümmung dieser Mulde 71 angesetzt ist und mit welcher die Einne verschweißt ist. Das obere, d.h. das rückwärtige Ende der Förderrinne 71 ist offen, so daß das nach hinten beförderte Material auf ein anschließend angeordnetes Förderband 85 abgegeben werden kann. Dieses Förderband 85 steigt ' ebenfalls schräg nach oben und hinten", und die tiefste Lagerstelle dieses Förderbandes sitzt etwas vor der Hinterkante der Einne 71. Das logebrochene Erdreich oder Gestein wird daher von den Förderschnecken 69 über das Förderband 85, dessen hintere Lagerung hinten aus der Maschine herausragt, in Förderwagen oder dergleichen abgegeben, mit denen es dann

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abgefahren werden kann.Der Antrieb dieses Fördersystems kann entweder hydraulisch über das motorbetriebene Pumpensyytem 43 erfolgen, oder durch besondere Kraftantriebe, falls dies für wünschenswert gehalten wird. Die Lagerung des Förderbandes 85 kann auf beliebige Art und Weise erfolgen, und die in Figur 1 mit 87 dargestellte Halterung sei hier nur als Beispiel angeführt. Naturgemäß ist in die unterste Wandung des Innenzylinders 3 zusätzlich eine entsprechende Öffnung eingeschnitten, um das Förderband entsprechend weit vor der Hinterkante der Rinne 71 lagern zu können.

Die in Figur 7 dargestellte Ausführung einer erfindungsgemäßen Tunnelbohrmaschine entspricht im wesentlichen dem Aufbau der in den Figuren 1-6 dargestellten Maschine mit dem Unterschied, daß der Außenzylinder 1 über die Bogenstücke der Bohrköpfe nach vorne hinausragt.Dies bedeutet naturgemäß, daß die Bohrköpfe völlig innerhalb des Außenzylinders arbeiten und der Außenzylinder selbst, während er durch ihre Druckböcke 52 - 63 vorwärts gepreßt wird, eine Außenschicht von der Außenfläche des Bohrloches abschert.

Da die Tunnelbohrmaschine sowohl in der Ausbildung nach Figur 1-6 wie nach Figur 7 sich vorwärts in das Erdreich oder Gestein hineinbohrt, sammelt sich sehr schnell abgeschältes Erdreich oder Gestein an, und ein großer Teil desselben wird durch die Bohrköpfe an die verschiedensten Stellen innerhalb des von ihnen bestrichenen Gebietes mitge-

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schleppt und fällt dann nach unten. Um diese nachteiligen Auswirkungen des herumfliegenden Staubes, der Steinchen usw. zu vermindern und das abgeschälte Erdreich und Gestein möglichst vollkommen in den Förderweg der beiden Förderschnecken 69 hineinzuleiten, sind an einigen Stellen der unteren Hälfte desVorderteiles des Innenzylinders 3 Ableitbleche 91, 93, 95 und 97 waagerecht über den Kopfdruckrollen derart verschweißt, daß dieses Bohrgut von den Kopfdruckrolle] und ihren Rollbahnen ferngehalten wird, so daß ihre einwandfreie Funktion nicht behindert wird.Das Bohrgut fällt hierbei von den obersten Leitblechen 91 und 9 7 zunächst auf die unteren Bleche 93 und 95, von dort aus auf zwei flügelartige Ansätze'99 und 101 an der Förderrinne 71 und wird von diesen in die Förderrinne geleitet.Wie aus Figur 1 und 3 besonders zu sehen ist, laufen diese Ableitbleche 99 und 101 von der fiinne aus bis zur Innenfläche des Innenzylinders 3 mit der sie verschweißt sind, so daß sie eine zusätzliche Verbindung zwischen diesem Innenzylinder 3 und de Rille 71 ergeben. Wie aus Figur 3 deutlich zu sehen ist, liegen infolgedessen die beiden untersten Kopfdruckrollen 67 beiderseits der Förderrinne 71 jeweils in einem an den Enden offenen Gehäuse, welches durch die Rinne 71, deren flügelartige Ansätze 99 bzw. 101 und die entsprechenden Teile des Innenzylinders 3 gebildet werden.

In den Figuren 8-11 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Tunnelbohrmaschine dargestellt·

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Der hauptsächlichste Unterschied zwischen dieser Ausführung und der nach Figut 1 besteht in der Ausbildung der Bohrköpfe. Während bei der Ausbildung nach Figur 1 - 6 und 7 die Bohrköpfe einander völlig identisch waren und etwa die Ausbildung eines Viertelkreises hatten, sind die beiden Bohrköpfe bei der Maschine nach Figur 8-11 weder in der Abmessung noch in der Form gleich. Auch die Wege der Schwingbewegungen der beiden Bohrköpfe dieser beiden Maschinen sind durchaus verschiedenartig. Das Prinzip des Betriebes und der Funktion ist allerdings in beiden Fällen gleich. Andererseits weist die Maschine nach Figur 8-11 gegenüber der Maschine nach Figur 1 - 6 und 7 gewisse Vorteile beim Bohren durch Fels oder felsartiges Gestein auf, welches fester ist als die meisten Erdböden, harte Lehme und Schiefer.

Die in Figur 8 in einer Vorderansicht dargestellte Tunnelbohrmaschine besitzt zwei zueinander konzentrische Bohrköpfe 98 und 100, wobei derBohrkopf 98 innerhalb des Bohrkopfes· 100 angeordnet ist.Die beiden Bohrköpfe 98 und 100 arbeiten in der Weise zusammen, daß sie eine Bohrfläche von schwach konischem Querschnitt ergeben. An beiden Bohrflächen ist eine größere Anzahl drehbarer Messerwalzen (rolling cutter) 103 und 105 ähnlicher Ausbildung angeordnet. Diese Schneidrollen sind an sich bekannt, so daß aus Gründen der Einfachheit in Figur 1 lediglich die Umrisse angegeben sind, um ihre Verteilung auf den Schneidköpfen 98 und 100 darzustellen, während eine Walze 103 zur Erläuterung in Figur 9 im Detail dargestellt ist„

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Außer diesen vorgenannten Messerwalzen besitzt der Bohrkopf 98 einen Führungsbohrer 107, der aus der Mitte diesesBohr-Kopfes 98 in axialer Sichtung nach vorn herausragt. Dieser Führungsbohrer 107, welcher nach Art eines. Ölquellenbohrer ausgebildet ist, besitzt drei konische Messerwalzen kleinerer Abmessung als die vorgenannten Messerwalzen 103 und 105, welche an seinem Außenende in ah sich bekannter Art bündelartig derart angeordnet sind, daß ihre schmalen Enden nach innen weisen. Derartige Führungs- oder Zentrierbohrer sind an sich bekannt, so daß sie hier nicht näher erläutert zu werden brauchen. Die Bohrköpfe 98 und 100 schwingen in entgegengesetzter Richtung hin und her, um eine runde Bohrung aus dem Feldgestein herauszuarbeiten. Der Umfang der beiden Bohrköpfe ist jedoch in Ruhelage keineswegs kreisrund. Wie Figur 8 zeigt, sind beide Bohrköpfe V-förmig ausgeschnitten, so daß eine Öffnung 109 entsteht, durch welche zur Reparatur und Wartung der Bohrköpfe ein Mann hindurchkriechen kann. Naturgemäß lassen sich auch mehrere derartiger Durchstiegöffnungen anordnen. Andererseits kann man auch auf derartige öffnungen verzichten.

Zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Tunnelbohrmaschine sind Jedem Fachmann die verschiedensten Arten von Messerwalzen bekannt. Ale besonders geeignet hat sich.hierbei die allgemein bekannte Messerwalze in Form eines konischen Frä-? sers mit mehreren Zahnreihen, die seine Sehneiäflächen bilden,

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wobei die Zähne in den einzelnen Reihen gegeneinander versetzt sind, erwiesen. Aus Figur 9 ist aus dem dort perspektivisch dargestellten Präser 103 diese Ausbildung deutlich zu sehen. Auch der genaue Einbau derartiger Fräser dst jedem Fachmann geläufig und die im Handel üblichen Einbauteile ergeben den genauen Montagewinkel zur Erzielung der besten Schneidwirkung. Wie aus Figur 9 ebenfalls zu sehen ist, sind die Fröser derart montiert, daß die durch sie sich ergebende Kontaktlinie mit dem Gestein parallel zur konischen Bohrkopffläche liegt. Naturgemäß lassen sich ebenfalls zylindrische Fräser oder Messerwalzen anstelle der bevorzugten konischen Fräser verwenden, wobei lediglich darauf zu achiten ist, daß ihre Befestigungen derart ausgebildet sind, daß sie in der richtigen Schneidlage liegen. Auch bei dieser Maschine ist es ebenso wie bei der Maschine nach Figur 1 nicht unbedingt erforderlich, daß die Bohrköpfe eine konische Bohrfläche besitzen, d.h. die Frontfläche kann ebenso gut auch eben sein. Bei der Auswahl des Schwingungswinkels der Bohrköpfe ist besonders darauf zu achten, daß die Messerwalzen sich nicht bei jedem Hin- und Herlauf in die gleiche Spur hineinziehen, sondern daß sie sich aus der einen Schneidspur, die sie beim Hinlauf erzielt haben, beim Rücklauf heraussehalten. Bei dem in Figur 9 dargestellten Schnitt durch dieses Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Maschine ist die Ausbildung und der Zusammenbau der Einzelteile deutlich sichtbar. Der innere Bohrkopf 98

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besteht, wie man aus diesem Schnitt deutlich sieht, aus einer flach konischen kreisrunden Platte 111 und einem radial nach innen weisenden Flansch 113, welcher eben und rechtwinklig ζμΓ Achse der Antriebswelle 115 des Bohrkopfes verläuft. An der Sückseite dieses Flansches 113 ist eine kreisringförmige konzentrische Einfräsung 117 mit einer Hartmetalleinlage ausgebildet, welche an der Außenkante etwas tiefer ist und als lauffläche für eine größere Anzahl konischer Lagerrollen 119 und 121 zwischen den beiden Bohrköpfen 98 und 100 dient. In der Mitte der konischen Platte des Bohrkopfes 98 ist eine runde Bohrung vorgesehen, in w41-che der Führungsbohrer 107 sauber eingepaßt ist, welcher mit der konischen Fläche 111 dieses Schneidkopfes 98 verschweißt oder sonstwie an ihr befestigt ist. Der Führungsbohrer 1o7 sitzt fest auf der Welle 115 und ist genau konzentrisch und axial zu ihr ausgerichtet. Biese Welle 115 wird in gleicher Weise wie die Welle 9 bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1-6 zur Erzielung der hin- und hergehenden Bewegung des Bohrkopfes 98 über hydraulische Druckböcke sowie über einen Zahntrieb 123 angetrieben.

Der Bohrkopf 100 besteht aus einer kreisrunden Rückwand 125 mit einer kreisringförmigen Einfräsung in entsprechender Ausbildung wie die kreisringförmige Eirfräsung an der Rückseite des Flansches 113 des Bohrkopfes 98. Auch diese Einfrösung weist eine Hartmetalleinalige auf, und bildet

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somit die andere Hälfte des Laufringes für die Rollen 119» 121 zwischen den beiden Bohrkopfen.Auf diese Bückwand 125 ist entsprechend dem durch den vorderen^ohrkopf 98 frei gebliebenen kreisringförmigen Rand eine Frontplatte 127 aufgesetzt und beide Teile sind miteinander verschweißt oder sonstwie aneinander befestigt. Die Vorderfläche dieses Kreisringes ist nach außen hin leicht abgeschrägt, wobei diese Schräge der Schräge des mittleren Bohrkopfes 98 entspricht. Naturgemäß ist zwischen der Außenkante des Bohrkopfes 98 und der Innenkante dieses Bohrkopfes 100 ausreichend Spiel vorgesehen, um ein ungehindertes gegensinniges Hin- und Herschwingen der beiden Bohrköpfe zu ermöglichen.

Die in den Bohrköpfen 98 und 100 angeordneten Messerwalzen oder Fräser 103 und 105 sind derart an den flach konischen Außenflächen dieser Bohrköpfe befestigt bzw. gelagert, daß ihre Abwälzkontaktpunkte mit dem Gestein eine gemeinsame konische Fläche parallel zu den Vorderflächen der beiden Bohrköpfe ergeben. Dieser Einbau der Walzen ist in Figur 9 für die Walze 1o3 dargestellt, Während die dünn gestrichelte Linie die.imaginäre Oberfläche begrenzt, welche den Schneidkontaktpunkten aller Walzen gemeinsam ist. In diesem Zusammenhang wird nochmals darauf hingewiesen, daß die vorderen Flächen der Bohrköpfe 98 und 100 eine große Anzahl derartiger Walzen tragen, welche so dicht über die Flächen verteilt sind, daß die gesamte Fläche des von der Maschine auszubohrenden Gesteins bestrichen wird*

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Im Betrieb werden die Bohrkopfe 98 und 100 in gegensinniger Weise um die Welle 115 durch gesteuerte Stöße einer hydraulischen Einrichtung hin und her geschwenkt, wobei diese Kraftstöße den Bohrköpfen durch hydraulische Druckböcke gleicher Art wie bei der Maschine nach Figur 1 über entsprechend angeordnete Kurbelzapfengestänge übermittelt werden. Da dieser Antrieb für die Bohrköpfe 98 und 100 der Ausbildung nach Figur 1 oder 7 durchaus entspricht, dürfte sich, da speziell aus Figur 9 die Ansatzpunkte ersichtlich sind, eine Einzeldarstellung erübrigen. So zeigt Bigur 9 das eine der Kurbelzapfen-gestänge für den Bohrkopf 100 ind 129 und eines der Gestänge für den Bohrkopf 98 in 150. Selbstverständlich ist auch bei dieser Ausbildung jeder Bohrkopf durch zwei Druckböcke in gleicher Weise angetrieben wie bei der Ausführung nach Figur 1-6 und 7·

Die gegensinnigen Schwingungen der Bohrköpfe 98 und 100 im Betrieb verlaufen um die gleiche Mittelachse. Da jedoch ' der Bohrkopf 98 aif der Antriebswelle 115 sitzt und von dieser angetrieben wird, muß der Bohrkopf 100 seinen Antrieb von anderer Seite erhalten. Hierzu ist er an einem hülsenartigen Teil 131 durch Schraubbolzen x,y befestigt.Selbst-verständlich kann die Befestigung auch durch Schweißung erfolgen. Die Hülse 131 sitzt drehbar auf der Antriebswelle 115 und ihr rückwärtiges Ende ist gegenüber ihrem Kopfteil, mit welchem sie am Bohrkopf 100 befestigt ist, abgesetzt.

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Auf diesem abgesetzten Ende der Hülse 131 sitzt in einer kreisringförmigen Ausnehmung in der Rückplatte 125 des Bohrkopfes 100 ein Lagerring 133, der mit der Rückplatte 125 verschweißt oder sonstwie auf ihr befestigt ist und aus Hartmetall besteht. An der Rückseite dieses Kreisringes 133 ist eine zur Welle 115 konzentrisch verlaufende Ringnut zur Aufnahme einer größeren von Lagerkugeln ausgebildet. An vorderen flanschartigen Ende einer Hohlwelle 152 für eine doppelte Dreibeinabstützung 156 ist ein Ring 151 in gleicher oder sehr ähnlicher Ausbildung wie der Ring 133 mit einer entsprechenden Ringnut zur Aufnahme der Lagerkugeln befestigt. Die Ringe 133 und 154- sind derart ausgebildet und liegen in einem derartigen Abstand voneinander, daß eine einwandfreie Kugellagerung zwischen der feststehenden Doppeldreibeinabstützung 156 und der Rückplatte 125 des Bohrkopfes 100 während des Betriebes erzielbar ist. Diese doppelte Dreibeinabstützung 156 ist in ähnlicher Weise wie die Abstützung 45 der Maschine nach Figur 1 - 6 und 7 ausgebildet, so daß sich eine eingehende Beschreibung dieser Anordnung erübrigt.

Wie bereits erwähnt, wird der Bohrkopf 98 über die Antriebswelle 115 angetrieben und erhält seine erforderliche Schwenkbewegung durch gesteuerte Impulse einer hydraulischen Kraftquelle von zwei abwechselnd betätigten Druckböcken. Diese beiden Druckböcke greifen jeweils auf einer

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Seite eines Zahnkranzes 158 an, der wie Figur 10 und 11 zeigen mit einem Antriebszahnrad 160 kämmt, wodurch bei Verdrehung des äußeren Zahnkranzes 158 um einen gewissen Winkel eine Verdrehung des Zahnrades 160 um einen größeren Winkel erzielbar ist. Dieses Zahnrad 160 ist auf die Welle 115 aufgekeilt oder sonstwie auf ihr befestigt, so daß eine Verdrehung des Zahnrades 160 gleichzeitig diese Welle und damit den Bohrkopf 98 verdreht. Während durch eine entsprechende Ausbildung der gegenseitigen Verzahnungen und der Ansatzpunkte der beiden Druckböcke verschiedenartige Übersetzungsverhältnisse zwischen dem äußeren Zahnkranz und dem Zahnrad 160 erzielbar sind, ist in den Figuren und 11 ein bevorzugtes Übersetzungsverhältnis von 90 zu 120° dargestellt· Selbstverständlich können die Grenzen der Winkelbewegungen· -der Bohrköpfe 98 und 100 bei ihren hin- und hergehenden Bewegungen innerhalb sehr weiter Grenzen schwanken. Soweit bekannt besteht theoretisch keine Notwendigkeit, die Wege der Bohrköpfe zu begrenzen, so daß die äußeren Grenzen dieser Wege lediglich von den physikalischen oder mechanischen Möglichkeiten der speziellen von Fall zu Fall verwendeten Kraftübertragung abhängen. Es ist jedoch ganz allgemein sehr vorteilhaft, die maximale Schwingungsamplitude zu erzielen, aus welebem Grunde die Zahnkranz- und fiitzelanordnung nach Figur 10 und 11 gewählt wurde, statt eines einzelnen Rades, welches durch die Druckköpfe betätigt wird. Eine derartige Kraftübertragung

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hat sich jedenfalls für die vorliegende Ausführung der erfindungsgemäßen Tunnelbohrmaschine als besonders vorteilhaft erwiesen.

Bis auf die in den vorhergehenden Zeilen im einzelnen dargelegten speziellen Abwandlungen sind die beiden Maschinentypen, d.h. die Maschine von Figur 1-6 und 7 und andererseits die Maschine nach Figur 8-11, sowohl im Aufbau wie in ihrer Funktion gleich. So werden beispielsweise bei beiden Maschinen die gleichen Anordnungen zum Vorwärtspressen der Maschine und zum Übertragen des Druckes an die Bohrköpfe verwendet, auch die Anordnungen zur Unterbringung der Innenteile der Maschine sind gleich, ebenfalls die Anordnungen zum Abstützen der Bohrköpfe und die zugehörigen Kleinteile usw. Gewisse bauliche Abänderungen ergeben sich lediglich aus konstruktionsmäßig bedingten Gründen.

Aus diesem Grunde wurde auch das gesamte Antriebssystem für die Druckböcke bei der Ausbildung nach der Jiigur 8 — 11, außerdem die Anordnung zur Entfernung des ausgebohrten Gesteins oder Erdreichs fortgelassen, um hier nur das Wesentlichste zu zeigen.

Naturgemäß läßt sich die Erfindung auf die verschiedenste Weise verwirklichen, d.h. es sind die verschiedensten

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Ausführungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Tunnelbohrmaschine möglich·

Während beispielsweise in den Darstellungen und der vorstehenden Beschreibung lediglich hydraulische Kraftanlagen dargestellt und beschrieben sind, welche die üblichen Druckzylinder verwenden, lassen sich naturgemäß auch jegliche andere jedem Techniker bekannte Anordnungen verwenden, welche den Bohrköpfen die erforderliche Schwenkbewegung erteilen, beispielsweise hydraulische Aggregate, welche anstelle einer Druckbewegung eine Drilloder Rollbewegung erteilen. Während auch lediglich- Tunnelbohrmaschinen mit zwei Bohrköpfen beschrieben und dargestellt wurden, ist es ohne weiteres möglich, eine größere Anzahl von Bohrköpfen zu verwenden, falls dies aus besonderen Gründen sich als besonders wünschenswert erweisen sollte, welche in der gleichen Weise wie vorbeschrieben arbeiten.

Ein bedeutender Vorteil der erfindungsgemäßen Tunnelbohrmaschine liegt darin, daß es hierdurch erstmalig möglich ist, eine saubere kompakte Kraftanlage· innerhalb des Tunnels anordnen zu können, statt der komplizierten und recht umfangreichen Anordnung von Generatoren, Motoren, Verdrahtungen, Verspannungen und sonstigen zusammenarbeitenden Einzelteilen bei den herkömmlichen Tunnelbohrmasibhinen

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So kann bei der erfindungsgemäßen Maschine das gesamte Kraftaggregat, falls-es sich als wünschenswert erweist, außerhalb des Tunnels angeordnet werden und die hydraulische Kraft an die Maschine innerhalb des Tunnels über einfachste Druckleitungen übermittelt werden.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Maschine, der bisher noch nicht berührt wurde, ergibt sich aus der Beweglichkeit des Aggregates infolge einer dreifachen Kombination von Merkmalen, die in bisher bekannten Tunnelbohrmaschinen nicht vorhanden sind. Dies ist einmal die Leichtigkeit, mit welcher die Maschine auseinandergenommen werden kann, wobei die Bohrköpfe, der Antriebsmechanismus für sie und das Kraftaggregat mit dem Innenzylinder als Ganzes aus dem Außenzylinder gelöst und aus ihm herausgezogen werden kann, sodann die Verwendung von hydraulischer Kraft, wodurch wie bereits vorstehend erwähnt, kein Kraftaggregat an der direkten Arbeitsstelle erforderlich ist, und schließlich die Verwendung von hydraulischen Druckböcken, welche direkt auf den Außenzylinder der Maschine, an welchem sie befestigt sind, einwirken. Infolge dieser Kombination können die gesamten inneren Arbeitsteile und die Bohrköpfe der Maschine zurückgezogen und lediglich der Außenzylinder mit seinen Druckböcken und den hydraulischen leitungen zu deren Kraftversorgung im Tunnel belassen werden. Durch diesen Aufbau ist es möglichk nur den

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Außenzylinder, welcher durch seine Druckböcke angetrieben wird, zu verwenden, um den Tunnel durch schlechte Bodenverhältnisse, wie beispielsweise bei Überflutungsgefahr, vorzutreiben. Wenn die Tunnelbohrmaschine auf diese Weise eingesetzt wird, kann der leere Zylinder so langsam wie gerade erforderlich vorgeschoben werden, um eine entsprechende Kontrolle der. Behinderungen an seiner Vorder- wie an der Eückseite zu ermöglichen.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Tunnelbohrmaschine liegt in ihrer Anpassungsfähigkeit an einen außermittigen Betrieb der Bohrköpfe. So können beispielsweise, wenn, wie vorstehend beschrieben, eine doppelte Dreibeinabstützung verwendet wird, diese Stützarme auf verschiedene Längen verstellt werden, wodurch eine außermittige Arbeit der Bohrköpfe erzielbar ist. Eine derartige außermittige Bohrarbeit ist manchmal wünschenswert, um mit der Maschine Krümmungen ausarbeiten oder bei weichem Grund den Tunnelverlauf genau steuern zu können usw.*

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Claims (1)

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   Patentansprüche

   M β)Tunnelbohrmaschine mit mindestens zwei zur Drehung rund um eine gemeinsame Achse angebrachte Bohrköpfe und einer Einrichtung zum gleichzeitigen Antrieb der Bohrköpfe in entgegengesetzten Drehrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (19, 21 bzw. 23,25) so ausgebildet ist, daß sie die Bohrköpfe (5 bzw. 7) um ihre Drehachse in hin- und hergehenden, wechselseitig entgegengesetzten Schwingbewegungen drehen kann.

   2ο Tunnelbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrköpfe (5 bzw. 7) an dem Vorderende der Maschine und etwa in einer gemeinsamen Querschwingebene zu der Längsachse der Maschine angeordnet sind und daß sie eine gesamte effektive Bohrfläche bestreichen, die eine zu der genannten Achse mindestensannähernd zu dem Hauptquerschnitt der Maschine parallele Stirnprojektion hat, so daß die Bohrköpfe wirksam eine genügend große Tunnelbohrung bohren können, um sich der Maschine anzupassen, wobei die Bohrköpfe verschiedene Teile der gesamten effektiven Bohrfläche bestreichen.

   3. Tunnelbohrmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (11, 21 bzw. 23, 25) getrennte Antriebsmittel für jeden Bohrkopf ( 5 bzw. 7) e

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   enthält, so daß die Bohrköpfe wahlweise unabhängig oder gemeinsam in entgegengesetzten Richtungen schwingen können.

   4. Tunnelbohrmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrkopfantriebseinrichtung die Bohrköpfe (5 bzw. 7) wahlweise unabhängig oder gemeinsam mit variablen Geschwindigkeiten schwingen kann.

   5. Tunnelbohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Bohrkopf (5 bzw. 7) einen im allgemeinen sekfcorförmigen Teil der gesamten effektiven Bohrfläche bestreicht.

   6. Tunnelbohrmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Bohrkopf (5 bzw. 7) einen verschiedenen benachbarten Teil der gesamten effektiven Bohrfläche bestreicht, wobei die verschiedenen benachbarten Teile um die Längsachse der Maschine herum im Abstand angeordnet sind.

   7. Tunnelbohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Schwingachse der Bohrköpfe (5 bzw. 7) mit der Längsachse der Maschine zusammenfällt.

   8. Tunnelbohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche ein Gestell enthält, das einen äußeren Mantel mit einer gegebenen Stirnfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet,

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   daß die Stirnprojektion der gesamten effektiven Bohrfläche sich der gegebenen Stirnfläche annähert.

   9· Tunnelbohrmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (1) zylindrisch ist und eine kreisförmige Stirnfläche aufweist.

   10. Tunnelbohrmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die gegebene Stirnfläche auf die Längsachse der Maschine zentriert ist.

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