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Vorrichtung zur Kurvensteuerung einer ins Bohrloch einfahrenden Tunnelbohrmaschine
Zusatz zum Patent .............. (Patentanmeldung D 48 554 V/igf) Das Hauptpatent
........... (Patentanmeldung D 48 554 V/lgf) betrifft eine Vorrichtung zur
Kurvensteueruig einer ins Bohrloch einfahrenden Tunnelbohrmaschine, der mindestens
eine geben die Tunnelwandung ver. spannbare Abstützung zugeordnet ist, und kennzeich.
net sich durch eine Schubpaarung mit verstellbarem Führungswinkel, deren geführter
Teil an der Tunnelbohrmaschine oder an der gegen die Tunnelwandung verspannbaren
Abstützung und deren Führungsbahn entsprechend an der Abstützung oder an der Tunnelbonrmaschine
angeordnet iss. Die Schubpaarung mit verstellbarem Führungswinkel hat den Vorteil,
daß "um Fahren einer bestimmten Kurve eine einmalige Einstellunder Führungsorgane
ausreicht.
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Gegenstand der Zusatzerfindung ist eine vorteilhafte Ausbilclun"-
ü.er Vorrichtung zur Kurvensteuerung gemäß deni Eri'indungshaupt,@ecxanken. Diese
Ausbildung kennzeic.Linei, sich durch einen mit dem hinteren Ende der Tunnelbohrmaschine
gelenkig verbundenen Gtstein
und eine den Gleitstein aufnehmende
Führung., .. welche in eine wählbare Winkellage zur Tunnelachse einstellbar und
in der eingestellten Lage gegen die Tunnelwandung verspannbar ist. Die Vorrichtung
gemäß der Zusatzerfindung zeichnet sich durch besondere Einfachheit aus und erfordert
im Hinblick auf die zu erfüllende Funktion der Kurvensteuerung einer langgestreckten
Tunnelbohrmaschine nur geringen Aufwand.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Zusatzerfindung ist es vorteilhaft,
die Winkeleinstellung der Führung mittels Stellbolzen vorzunehmen, die zwischen
der Führung und dem hinteren Ende der Tunnelbohrmaschine angeordnet sind. Dabei
beaufschlagen die Verstellbolzen, die der Führung oder der Tunnelbohrmaschine zugeordnet
sind, einen mit der Tunnelbohrmaschine bzw. der Führung verbundenen Steueranschlag.
Indem zum Winkeleinstellen der Führung sich letztere üe#. üen die Tunnelbohrmaschine
abstützt, wird der Vorteil erzielt, daß für eine Kurvenfahrt ein einmaliges Einstellen
der Verstellbolzen genügt.
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Für die einzelnen Bohrhübe bringe sich die zum-Nachrücken der Abspannung
jeweils aus der Verspannung bzw. aus der Arretierung gelöste Führung selbsttätig
in die vorgesehene Winkellaffe zürü ck, wenn die Bolzen in der Endphase der Naehrüczbewegung
der
Abstützung mit der Führung auf den Steuer.. anschlag treffen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind einem Ausführungsbeispiel
zu entnehmen, das in 'der Zeichnung dargestellt ist und im folgenden näher beschrieben
wird. Es zeigen die Figur 1 einen axialen Längsschnitt in horizon» taler Ebene durch
eine Tunnelbohrmaschi-ne mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung, die
Figur 2 einen Schnitt wie Figur 1, wobei die Steuervorrichtung auf Kurvenfahrt
der Maschine eingestellt ist, die Figur 3 einen hinteren Ausschnitt der Figur 1
mit einer anderen Ausbildung der erfin.. durigsgemäßen Steuervorrichtung
und die Figur 4 einen um 90o rechtsherum gedrehten Schnitt gemäß der Linie IV-IV
in Figur Gemäß den Figuren 1 und 2 weist die Tunnelbohrmasehine den Antriebskörper
1 und den Bohrkopf 2 auf, der über die vom Wellengehäuse 3 aufgenommene Antriebswelle
4 angetrieben wird. Dem Vorschub der Maschine dient ein Schreitwerk, das gewährleistet,
daß die Tunnelbohrmaschine beim Nachziehen des Schreitwerks ihre jeweilige Lage
beibehält, so daß umständliches Zentrieren der Maschine in der geplanten Richtungslage
entfällt. Das Schreitwerk
weist zwei'Qruppen von Schreitzylindern
5 und 6 auf. Die Grüppe 5 ist zwischen einer vorderen, gegen die Tunnelwendung
7 verspannten Abstützung 8 und
dem Antriebskörper 1 angelenkt. Die Gruppe 6 ist mit ihrem hinteren Ende an der
hinteren Abstützung 21 und mit ihrem vorderen Ende am Antriebsl&per 1 ange.
lenkt. Während zum Vorschieben der Tunnelbohrmaschine beide Abstützungen
gegen die Tunnelwandung 7 verspannt sind und die Schreitzylindergruppen 5 und 6.gleichzeitig
auf Vorschub der Maschine arbeiten wird beim Nachführen der Abstützungen in der
Weise, verfahren, daß diese je für sich getrennt nachgeführt werden
und daß beim Nachführen der einen gelösten Abstützung jeweils mittels der der anderen
verspannt bleibenden Abstützung zugeordneten Schreit. zylindergruppe der stillstehende
konische Bohrkopf 2 fest gegen ,seinen konischen Sitz in der Ortsbrust angepreßt
wird. Auf diese Weise bleibt die Tunnel-. bohrmaschine bei einer gelösten Abstützung
zweifach abgestützt, so daß die Beibehaltung der Maschinen.» lage gewährleistet
ist.
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Statt des soeben beschriebenen Schreitwerkes sind auch andere Sciireitwerke
verwendbar, z.B. solche mit
| drei Abstützungen. Wichtig im Sinne Lenauer Kurven- |
| fahrt ist jeweils, däß die Tunnelvortrieasmascriine |
beim Umsetzen des Schreitwerkes in ihrer Lage gehalten wird. Das
im einzelnen besehrgbene Schreit. werk mit zwei Abstützungen stellt ein besonders
geringaufwendiges dar, das dem genannten Erfordernis in Verbindung. mit einem konischen
Bohrkopf oder einem anderen Bohrkopf mit einem die Maschine zentrierenden Filotbohrer
voll nachkommt.
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Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung greift an dem hinteren Fortsatz
10 des Antriebskörpers 1 an. Die Steuervorrichtung weist als Hauptteile den Gleitstein
22 und die diesen aufnehmende Führungsbahn 23 auf. Während erfindungsgemäß die der
Abstützung 21 zugeordnete Führungsbahn 23 in einem wählbaren Win. kel zur Tunnelachse
einstellbar und gegenüber der Abstützung 21 arretierbar ist, ist der Gleitstein
22 allseitig gelenkig mit dem Fortsatz 10 des Maschinenkörpers 1 verbunden.
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Im näheren. sind folgende Bauteile vorhanden. Die Gelenkverbindung
zwischen dem Gleitstein 22 und dem Maschinenfortsatz 10 ist vereinfacht als dem
Fortsatz 10 zugeordnete Kugelkalotte 24 und dem Gleitstein 22 zugeordnete Kugelpänne
25 dargestellt.
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Zum Zwecke der Aufnahme des Gegendrehmomentes des Bohrkopfes ist diese
Gelenkverbindung als dreh. momentübertragende Kupplung, zum Beispiel als Wälzgelenkkupplung,
auszubilden.
Im vorliegenden Aus» führungsbeispiel ist eine Wälzgelenkkupplung vorge» sehen,
die aus Gründen der besseren Übersicht nicht näher dargestellt ist. Zur Übertragung
den genannten Reaktionsmomentes sind Gleitsteine 22 und Führung 23 an der Kontaktfläche
26 mit einem vom-Kreisprofil abweichenden,. zur Drehmomentübertragung geeigneten
Profil versehen.
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Die Abstützung 21 weist zwei Gruppen von jeweils mehreren über den
Umfang des Tunnelprofils verteil» ten Spannzylindern 27 auf, die mit ihrem inneren
Ende an der Führung 23 und mit ihrem äußeren Ende an Schuhen 28 angelenkt sind,
die gegen die Tunnel. wandung 7 anliegen-. Zur Weiterleitung des Reaktionsmomentes
der Tunnelbohrmaschine von der Führung 23 weiter in die Tunnelwandung werden die
Spannzylin.. der 27 in einer Weise angeordnet, die etwa der gemäß Figur 4 entspricht.
Dadurch ist gewährleistet, daß die Spannzylinder 27 stets nur in Richtung ihrer
Längsaohse beansprucht werden.
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Die Schrreitzylinder 6 greifen mit ihrem rückwärtigen Ende an den
Schuhen 28 der Abstützung 21 an. Die formschlüssige Mitnahme der Führung 23 beim
Nach.. ziehen der Abstützung 21 geschieht mittels der Bolzen 29, die an den Schuhen
28 angelenkt sind
und mit ihrem freien Ende in Hülsen 30 hineinragen,
Welche- fest an-der Führungsbahn 23 angeordnet sind. Zusätzlich dienen diese Elemente
der Abstützung der Schuhe 28 bei entspannten Abspannzylindern 27: Wie
aus der Figur 2 ersichtlich ist, wird beim Abwinkeln der Führung 23
der freie Raum 31 auf der einen Seite verringert, gleichzeitig in der gegenüberliegenden
Hülse vermehrt.
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Der Winkelverstellung dienen die von Muttergewinden in der Rüaltand
32 der Führung 23 aufgenommenen Vera stellbolzen 33, von denen mindestens dreisymmetrisch
über den Kreisumfang hin vorgesehen sind und die
eine fest mit dem
Fortsatz 10 verbundene zentrische Steuerplatte 34 beaufschlagen. Das eigentliche
Verstellender Führung 23 geschieht beim Nachziehen der Abstützung 21. Das Verstellen
der Bolzen 33 geschieht vor dem Nachziehen der Abstützung, wenn die Bolzen 33 mit
ihrem vorderen Ende von der Steuerplatte 34 Abstand haben. Die neue Einstellung
der Führung 23 erfolgt wann beim Nachflehen der Abstützung 21 selbsttätig, wenn
die Bolzen 33 gegen die Steuerplatte 34 zur Anlage gelangen.
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Zum erneuten Verspannen der Abstützung 21 nach dem
| Vorziehen und dem aalbi jet@eraealen@alls er fol.;"enden |
Verschwenken der Führung 23 werden die Spannzylinder 27 zunächst
über eine gemeinsame Leitung, die also
eine kommunizierende Verbindung der
Spannzylinder.» räume der Spannzylinder miteinander darstellt, gespeist, bis sie
jeweils gleich großen Druck aufweisend den-gewünschten Spanndruck erreicht haben.
Sodann erfolgt eine Einzelabsperrung der Spannzylinderräume und dadurch die Arretierung
der Führung 23 in der vorgesehenen Winkellage gegenüber der Maschine.
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Bei der Aabildung der erfindungsgemäßen Steuervor.. richtung
gemäß den Figuren 3 und 4 ist statt einer Wälvgelenkkupplung zwischen dem Fortsatz
10 der Bohrmaschine und dem Gleitstein 22 ein Kreuzgelenk vorgesehen, welches ebenfalls
die allseitige Beweglichkeit des Gleitsteins 22 gegenüber'dem.Frtsatz 10 und gleichzeitig
die Übertragung des Reaktionsmomentes gewährleistet.
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Im einzelnen ist die folgende Ausbildung vorgesehen: An dem Fortsatz
10 der Bohrmaschine sind oben und unten die Schwenkzapfen 35a und 35b, die aufgenommen
sind von entsprechenden Schwenkbohrungen 36a und 36b im Zwischenstü.ek 37, vorvesehen.
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An letzterem sind wiederum diesmal horizontal gerichtete Schwenkzapfen
38a und 38b zu beiden Seiten
angeordnet, die nunmehr aufgenommen
sind von den Bohrungen 39a und 39b des aus den Teilen 22a und 22b bestehenden Gleitsteines
22. Entsprechend der zweiteiligen Ausbildung des Führungssteines 22 weist die Führung
23 die beiden Führungsbahnen 23a und 23b auf'.
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Die Winkelverstellung kann bei der Ausbildung der Verbindung zwischen
dem Maschinenkörper und der Führung gemäß den Figuren 3 und 4 ebenfalls in der,
Weise erfolgen wie bei der Ausbildung gemäß den Figuren 1 und 2. In den Figuren
3 und 4 ist eine andere vorteilhafte Verstellvorrichtung gezeigt, die selbstverständlich
auch bei der Schubverbindung gemäß den Figuren 1 und 2 anwendbar ist. Letzlich können
beide Arten derdargestellten Verstellvorrichtungen sowohl bei der Schubvorbindung
gemäß cien Figuren 1 und 2 als auch der gemäß den Figuren 3 -und 4 in Kombination
angewendet werden. Dabei kann beispielsweise die eine der vertikalen und die andere
der horizontalen Winkelverstellung dienen. Die Verstellvorrichtung nach Figur 3
ist wie folgt aufgebaut: Der Verstellung dienen an der Vorder. sehe der Führung
23 angeordnete Verztellbolzen 40, die quer zur Längsachse der Führung 23 verstellt
werden können und zur Kontaktnahme mit dem Fort.» ratz 10 an Ihrem nach innen gerichteten
Eiade Rollexi 41 tragen. Statt der Rollen können auch Kufen
oder
dergleichen verwendet werden. Der Fortsatz 10 der Bohrmaschine ist notwendigerweise
mit einem rechteckigen, im vorliegenden Falle 'quadratischen Querschnitt versehen,
wobei jeder der Seitenflächen eine Rolle zugeordnet ist. Die Einstellung der Rollen
40 erfolgt vor dem Nachziehen der Abstützung 21, wenn sie von dem Fortsatz 10 beabstandet
sind. Wie bei der Verstellvorrichtung'gemäß den Figuren,l und 2 erfolgt dann beim
Nachziehen der Abstützung 21 die geplante Winkeleinstellung der Führung 23 gegenüber
der Bohrmaschine selbsttätig. Die Arretierung der Führung 23 in der eingeschwenkten
Lage erfolgt dann in der bereits in aen Figuren 1 und 2 geschilderten Weise mittels
der Spannzylinder 27.
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Wie bei der Verstellvorrichtung gemäß den Figuren 1 und 2 sind die
Verstellbolzen 40 beim Vorschub der Maschine entlastet. Während bei der Ausführung
nach den Figuren 1 und 2 die im wesentlichen in Tunnelrichtung weisenden Verstellbolzen
mit Beginn des neuen Vorsenubschrittes der Maschine aufgrund ihrer Anordnungsweise
von der Steuerscheibe 34 außer Eingriff gelangen, ist lüerfür im Falle der Ausfüh#
rung gemäß der Figur 3 eine geringfügige zusätzliehe Maßnahme erforderlich. Das
Außereingriff. bringen der Verstellbolzen,40 kann nach derl- erfolg» ten Verschwenken
und Arretieren der FUhrung 23 ,
| einfach durch Zurückstellen der?3,°s~@ -<>:@ß:n |
hin erfolgen. Das hat aber den Nachteil, daß zur Beibehaltung
einer bestimmten Kurvenfahrt nach jedem Bohrhub eine erneute Einstellung der Verstellbolzen
40 erfolgen muB. Das ist umständlich. Im Rahmen der Erfindung ist eine Lösung gebracht,
durch die bei der Steuervorrichtung gemäß der Figur 3 wie bei der gemäß den Figuren
1 und 2 die Verstellbolzen in der eingestellten Lage während der ganzen Kurvenfahrt
verbleiben können. Das ist vom Grundgedanken her dadurch erreicht; daß der Fortsatz
so ausgebildet ist, daß die Verstellbolzen 40 nur in der eigentlichen Verschwenkphase
der Führung 23 mit dem Fortsatz so Kontakt haben, nämlich in der Endphase des Naehziehvorganges
für die Abstützung 21. Das kann in einfacher Weise durch eine Verjüngung des Fortsatzes
nach hinten hin erreicht werden. Gemäß der Figur 3 ist der Fortsatz 10 in einer
bevorzugten Ausführungsform unter einem konstanten Winkel nach hinten verjüngt und
dementsrechend als Pyramiden.. stumpf mit quadratischem Querschnitt ausgebildet.
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Am Ende eines Bohrhubes befindet sich der Gleitstein 22 im vorderen
Endabschnitt der Führung 23 (in Fi-. gur 2, beispielsweise durch die bei 241 gestrichelt
ausgeführte Kugelkalotte 24 dargestellt). Beim nunmehriöen Entspannen der Spannzylinder
27 hat die
Führung 23 infolge Überhanges die Tendenz, mit ihrem
hinteren Ende nach unten abzukippen. Zur Begrenzung dieser Bewegung können im vorderen
Teil der Führung 23 Anschlagstücke bzw. -rollen vorgesehen werden, die nicht näher
dargestellt sind. Bei der Ausführung gemäß der Figur 3 dienen die Verstellbolzen
40.in vorteilhafter Weibe gleichzeitig
als Anschlagstücke zur Kippwegbegrenzung.
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Die am fortsatz 10 der Bohrmaschine angreifende, erfindungsgemäße
Steuervorrichtung bildet-zusammen mit der am Wellengehäuse 3 im Bereich der
vorderen Abettitzuxg 8 angreifenden Schubführung eine Schube paarung-mit
verstellbarem Führungswinkel, deren gefUhrter Teil jeweils
an der Tunnelbohrmaschine (Wellengehäuse 3 und üleitetein 22) und deren Führung
(Schubhalterung 14 am Kugelgelenk 13 und Führung 23)#an den gegen die Tunnelwandung
7 verspannbaren Abstützungen 8 und 21 angeordnet ist.
Zur
Aufnahme des Reaktionsmomentes des Bohrkopfes kann auch die vordere Abstützung
8.benutzt*werden, wobei dann Wellengehäuse 3 und Schubhalterung 14
einen zur Drehpmentübertragung geeigneten Querschnitt erhalten und
statt des Kugelgelenke 13 eine 0elenkkupplung vorgesehen wird.