DE1534660C3 - Tunne!vortriebsmaschine fur den Schildvortrieb - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tunnelvortriebsmaschine mit einem Schild, der einen im wesentlichen zylindrischen Mantel mit einer nach vorn gerichteten Schneidkante aufweist, und einen querverlaufenden Support, der eine Vorderwand, eine Rückwand und eine zellenförmige Innenstruktur besitzt, wobei diese Rückwand eine Trennwand bildet, mit einer Einrichtung zur Zuführung von Druckluft zu der vor dem querverlaufenden Support befindlichen, an der Stirnseite des Tunnels liegenden Zone, mit einer Abdichtung, durch welche die an der Stirnseite des Tunnels befindliche Zone von der drucklosen, sich hinter dem Support befindlichen Zone hermetisch abgedichtet wird, und mit einer im Support angeordneten zentralen Öffnung, von welcher aus sich eine ebenfalls unter erhöhtem Druck stehende Transportleitung nach hinten zu einer Materialabgabestation erstreckt.

Es ist bereits bekannt, in einer mit einem Vortriebsschild arbeitenden Tunnelvortriebsmaschine eine Querwand vorzusehen, wobei der vor der Querwand an der Stirnseite des Tunnels liegende Tunnelabschnitt unter erhöhtem Druck steht. Die Arbeiter befinden sich dabei außerhalb der Druckkammer, jedoch ist die gesamte Anlage der Abraumbeförderung einschließlich Förderband an die Zone erhöhten Drucks angeschlossen (Stuva-Nachrichten 1962, Heft 4, S. 5 bis 6). In der bekannten Anlage erfolgt der Abbau des Gesteins mittels Gesteinsbrecher und Abraumkratzer, die von in verschiedenen Etagen der Trennwand befindlichen Arbeitern betätigt werden.

Es ist ferner bereits eine Tunnelvortriebsmaschine mit umlaufenden Schneidkopf bekannt, bei welcher das über enge Schürfschlitze von einer zentralen Materialaustragsöffnung des Schneidkopfs austretende Material auf ein geneigtes Leitblech fällt, das axial hinter dem Schneidkopf liegt, und das das geschürfte Material auf einen Förderer abgibt (DT-AS 10 18 445).

Ferner ist eine Tunnelvortriebsmaschine bekannt, bei welcher ein in einer Druckluftkammer arbeitender Schneidkörper, der als ein mit Schürfmessern besetztes endloses Band ausgebildet ist, das geförderte Material auf eine Rutsche abgibt, die axial hinter dem endlosen Band angeordnet ist (GB-PS 3 65 044).

Bei beiden vorausgehend genannten Ausführungen

ro erfordert die Anordnung des Leitblechs oder der Rutsche in axialer Richtung zusätzlichen Raumbedarf, durch welchen die Maschine eine längere Baulänge erhält, als sie allein durch die axiale Erstreckung des Schneidkopfs bedingt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer mit einer Druckkammer arbeitenden Vortriebsmaschine den Transportweg des Materials vom Schneidkopf zu einem Förderer besonders kurz und störungsfrei auszubilden.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Support einen umlaufenden, sich vom Support nach vorn erstreckenden Schneidkopf trägt, der radiale Förderschächte aufweist, die vom Umfang des Schneidkopfs zur genannten zentralen Öffnung führen, und an welche sich der zentralen Öffnung ein Leitblech anschließt, das sich zur Transportleitung hin geneigt bis im wesentlichen zur Vorderwand der Förderschächte erstreckt.

Als Folge der erfindungsgemäßen Ausführung können sich die radialen Förderschächte im Schneidkopf in Achsrichtung praktisch über die volle axiale Länge des Schneidkopfs erstrecken, so daß auch größere Materialteile störungsfrei gefördert werden, wobei das Material unmittelbar an der Rückwand des Schneidkopfs bereits die Transportleitung erreicht, so daß die Materialführung nahezu ohne gekrümmte Förderwege auskommt, die ein Klemmen von Materialteilchen begünstigen können.

Die Erfindung wird anschließend an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht der Tunnelbaumaschine im Betrieb, wobei der Schneidkopf und der Schneidkopfsupport im Längsschnitt dargestellt sind,

F i g. 2 eine der F i g. 1 ähnliche Ansicht, in welcher die äußere Begrenzung der Druckzone durch eine gebrochene Linie eingetragen ist,

F i g. 3 eine Draufsicht auf die Stirnseite des Schneidkopfs mit teilweise weggebrochenen Teilen, so daß ein an der Rückseite des Schneidkopfs befestigter Zahnkranz erkennbar ist, welcher zu seinem Antrieb mit zwei Ritzeln im Eingriff steht.

Die Tunnelvortriebsmaschine gemäß F i g. 1 weist ein Schild S auf, das aus einem im wesentlichen zylindrischen Mantel 10 besteht, der in bekannter Weise eine vordere Schnittkante 12 und einen rückwärtigen Abschnitt 14 besitzt. Eine den Schneidkopf tragende Querwand CS erstreckt sich über den Mantel 10. Auf der Vorderseite 16 der Querwand CS ist ein umlaufender Schneidkopf C befestigt, und zwar vorzugsweise mit Hilfe eines ringförmigen Lagers 18, wie nachfolgend näher erläutert wird.

Die Vorderseite des Scheidkopfs ist gemäß F i g. 3 mit Messern versehen, von denen einige mit dem Bezugszeichen 20 versehen sind. Die Messer 20 befinden sich in unterschiedlichem Abstand zur Mitte des Schneidkopfs C und schneiden bei Umlauf des Schneidkopfs konzentrische Nuten in die Stirnseite des Tun-

nels, so daß diese bis zur Tiefe der Einschnitte weggebrochen wird. Der Schneidkopf C wird durch eine Anzahl von Ritzeln 22 in Umlauf versetzt, von denen einige beispielsweise auf den F i g. 1 und 3 dargestellt sind. Die Ritzel stehen mit einem großen Zahnkranz 24 in Eingriff, der einen Teil des inneren Laufrings 26 des Lagers 18 bildet. Die Antriebskraft wird von einer Reihe von Motoren M abgegeben. Zweckmäßig können dabei zehn Motoren vorgesehen sein, von denen vier oberhalb und sechs unterhalb der Horizontal-Mittel-Linie der Maschine angeordnet sind.

Gemäß Fig.3 sind eine Anzahl von Bechern B am Umfang der die Messer tragenden Abschnitte des Schneidkopfs C verteilt. Die Becher ßsind in Drehrichtung des Schneidkopfs C geöffnet, um anfallendes Material während der Dreh- und Vorschubbewegung des Schneidkopfs vom Boden und der Stirnseite des Tunnels aufzunehmen. Die Becher B weisen radial nach innen gerichtete Materialschächte 30 (F i g. 1) auf, durch welche das Material auf einen Zuförderer 32 gebracht ! wird, der sich innerhalb einer Öffnung 35 befindet, welehe sich durch den Schneidkopfsupport CS erstreckt. Tj) Das Material wird mit Hilfe eines Leitblechs 34 auf den Zuförderer 32 geleitet, der vorzugsweise aus gelenkig miteinander verbundenen Metallplatten besteht, um der Abnutzung durch den Aufprall des geförderten Materials zu widerstehen. Der Zuförderer 32 bringt das Material auf einen langer ausgebildeten Förderer 36, der ein Förderband aufweist, das aus Gummi oder ähnlichem Material besteht. Der Förderer 36 befindet sich teilweise innerhalb der Röhre 38 einer Aufstellvorrichtung für die Tunnelauskleidung und teilweise innerhalb einer Förderröhre 40, die sich anschließend an die Röhre 38 nach hinten erstreckt und an ihrem rückseitigen Ende mit einer Abfülleinrichtung 42 in Verbindung steht. Die Röhre 38 und die Förderröhre 40 sind durch eine geeignete Abdichtung, beispielsweise in der Form eines biegsamen ringförmigen Kragens 44 miteinander verbunden. Innerhalb der Abfülleinrichtung 42 kippt der Förderer 36 das anfallende Material in einen von zwei Abfülltrichtern Hi, /72, die im folgenden beschrieben werden.

Die Röhre 38, die Förderröhre 40, die Abfülleinrichtung 42 und die Abfülltrichter Hi und Hl bilden zusammen die Materialabführung, durch welche das geförderte Material von der Stirnseite des Tunnels zu einem Tunnelförderer TCgebracht wird.

Ein vorderer Abschnitt 46 der Röhre 40 ist innerhalb der Röhre 38 universal beweglich am Schneidkopfsupport CS befestigt, und zwar an einer Stelle, die in F i g. 1 mit 48 bezeichnet ist. Das rückwärtige Ende der Materialabführung wird durch in seitlichem Abstand befindliche Wagen 48 abgestützt, deren mit Flanschen ausgestattete Räder auf Schienen 50 laufen. Die Schie_: nen 50 sind in üblicher Weise verlegt und können, wenn notwendig, erweitert werden. Während der Tunnel gegraben wird, wird gleichzeitig die Auskleidung L angebracht, die aus einer Reihe von axial nebeneinanderliegenden Ringen besteht, die aus umfangsseitig aneinanderstoßenden Segmenten geformt sind. Die Auskleidung wird im kontinuierlichen Betrieb anschließend an den Schild S unter dem Schutz des hinteren Abschnitts 14 des Mantels 10 angebracht. Zum Aufstellen der Segmente dient eine mechanische Aufstellvorrichtung, die keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet; Vorzugsweise wird eine Zwillingsaufstellvorrichtung der in den Zeichnungen dargestellten Art mit Aufstellvorrichtungen Ei und El verwendet.

Der Vortrieb des Schilds S und des an ihm befestigten umlaufenden Schneidkopfs C erfolgt über hydraulische Rammen R, die mit dem Schild verbunden sind und gegen die vorausgehend errichtete Tunnelauskleidung einen Druck ausüben. Die hydraulischen Rammen sind am Umfang des Scheidkopfsupports CS verteilt angeordnet und liegen benachbart dem Endabschnitt 14 des zylindrischen Mantels. Das unterste Rammenpaar erstreckt sich bis zur Rückwand des Schneidkopfsupports CS, während die anderen Rammen R von dieser Rückwand ausgehend vom unteren Rammenpaar um zunehmend wachsende Beträge abgesetzt sind; die obersten drei Rammen sind dabei am weitesten um gleiche Beträge abgesetzt. In der dargestellten Maschine werden 37 hydraulische Rammen verwendet. Die Anzahl der Rammen und ihre Lage kann jedoch offensichtlich geändert werden, wobei auf die stufenartige Anordnung der Rammen zu achten ist, deren Zweck im folgenden erläutert wird. Bisher wurde beim Schildvortrieb nach der Errichtung eines Rings der Tunnelauskleidung und nach Beendigung der für den nächsten Ring notwendigen Grabarbeit der Schild um eine Strecke vorgetrieben, die mindestens so groß war, wie die Weite eines Rings der Tunnelauskleidung, so daß die Aufstellung eines weiteren Rings erfolgen konnte. Mit anderen Worten, in den bekannten Maschinen sind alle hydraulischen Rammen in der gleichen vertikalen Ebene angeordnet und werden im wesentlichen alle gleichzeitig in ihre Enstellung bewegt. Beim Betrieb einer derartigen Maschine werden nebeneinanderliegende ausgefahrene Kolben, beispielsweise drei, in ihre Zylinder zurückgezogen und lassen dabei einen Zwischenraum zwischen den Kolbenenden und den ungeordneten Seiten des zuletzt errichteten Rings der Tunnelauskleidung frei, indem ein neues Ringsegment eingesetzt wird. Dieser Vorgang wiederholt sich mit dem nächsten Satz nebeneinanderliegender Rahmen so lange, bis ein Ringabschnitt der Auskleidung fertiggestellt ist. Darauf werden die Kolben erneut ausgefahren und der Schild wird erneut vorgetrieben. Dieses Verfahren mit unterbrochenen Vorwärtsbewegungen und Errichten eines vollständigen Ringsegments der Tunnelauskleidung während der Haltepause läßt sich zufriedenstellend mit bekannten Maschinen anwenden, die keine umlaufende, mechanische Grabvorrichtung besitzen, wobei an deren Stelle am Tunnelende Arbeiter eingesetzt werden, die mit Handgeräten oder kleinen, von Hand bedienbaren Grabgeräten arbeiten. Die vorteilhafteste Anwendung der erfindungsgemäßen Tunnelbaumaschine mit umlaufenden Schneidkopf sieht eine kontinuierliche Vorwärtsbewegung des Schneidkopfs C ohne Anhalten vor, und die Rammenanordnung macht ein derartiges Arbeiten möglich.

F i g. 2 zeigt gestrichelt jene Zonen BP, die erfindungsgemäß unter Überdruck gehalten werden. Wie aus der Figur ersichtlich ist, wird nur der Abschnitt unter Überdruck gehalten, der folgende Teile umfaßt: Die Röhre 38, die Förderröhre 40, die Abfülleinrichtung 42 und die Abfülltrichter Hi, Hl, durch die das geförderte Material von der Stirnseite des Tunnels weggebracht wird, das Innere des Schneidkopfsupports CS und den Abschnitt zwischen dem Schneidkopfsupport CS und der Stirnseite des Tunnels. Der verbleibende, sich rückwärts vom Schneidkopfsupport CS erstreckende und mit der Auskleidung L versehene Tunnelabschnitt ist offen und steht an seinem Eingang mit der Atmosphäre in Verbindung. Somit erfolgen alle Arbeiten, mit Ausnahme jener in dem von der gestrichelten Linie ßPein-

geschlossenen Bereich durchgeführten, unter atmosphärischem Druck. Die Rückwand 54 der aus dem Schneidkopfträger CS und der Rammenhalterung RP bestehenden Anordnung bildet eine Trennwand zwischen den unter Druck stehenden und den drucklosen Abschnitten. Zwischen der Trennwand 54 und den Motoren Meinerseits sowie der Trennwand und den Rammenzylindern andererseits sind luftdichte Abdichtungen angeordnet. Die Verbindung zwischen der Röhre 38 mit dem Schneidkopfsupport CS ist luftdicht ausgeführt und ebenso die Abdichtung 44 zwischen der Röhre 38 und der Förderröhre 40. Gemäß F i g. 2 weist jeder Abfülltrichter HX, Hl eine obere Klappe 56 und eine untere Klappe 58 auf. Jede der Klappen ist derart ausgebildet, daß in ihrer geschlossenen Stellung ein vollständiger Abschluß erzielt wird und wenigstens eine Klappe jedes Abfülltrichters HX, HZ ist während jedes Betriebszustands der Maschine geschlossen.

Die Zuführung von Druckluft in das Innere der Materialabführung und zur Tunnelstirnseite erfolgt vorzugsweise über Rohr-Abschnitte 70 und 72 (F i g. 1 und 2). Die Rohrabschnitte 70 und 72 werden abwechselnd verwendet, wobei an die gerade nicht angeschlossene Rohrleitung zusätzliche Abschnitte angegliedert werden, um ihre Länge entsprechend der Vorwärtsbewegung der Maschine zu erweitern. Die Kupplungen zur Verbindung der Luftleitungen 70 und 72 mit der Fülleinrichtung 42 sind derart ausgebildet, daß die Tunnelbaumaschine etwa um einen Betrag nach vorne bewegt werden kann, der der Länge eines Leitungsab-Schnitts 70 entspricht, ohne daß ein Entkuppeln notwendig ist oder ein Entweichen von Luft stattfindet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Tunnelvortriebsmaschine mit einem Schild, der einen im wesentlichen zylindrischen Mantel mit einer nach vorne gerichteten Schneidkante aufweist und einen quer verlaufenden Support, der eine Vorderwand, eine Rückwand und eine zellenförmige Innenstruktur besitzt, wobei die Rückwand eine Trennwand bildet, mit einer Einrichtung zur Zuführung von Druckluft zu der vor dem quer verlaufenden Support befindlichen, an der Stirnseite des Tunnels liegenden Zone, mit einer Abdichtung, durch welche die an der Stirnseite des Tunnels befindliche Zone von der drucklosen, sich hinter dem Support befindlichen Zone hermetisch abgedichtet wird, und mit einer im Support angeordneten zentralen Öffnung, von welcher aus sich eine ebenfalls unter erhöhtem Druck stehende Transportleitung nach hinten zu einer Materialabgabestation erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Support (CS) einen umlaufenden, sich vom Support nach vorne erstreckenden Schneidkopf (C) trägt, der radiale Förderschächte (30) aufweist, die vom Umfang des Schneidkopfs zur genannten zentralen Öffnung (35) führen, und an welche sich in der zentralen Öffnung ein Leitblech (34) anschließt, das sich, zur Transportleitung hin geneigt, bis im wesentlichen zur Vorderwand der Förderschächte erstreckt.