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Patentbeschreibung 'lunnelbagger für unterirdischen Rohr-, Stollen-
und qunnelvortrieb In bebautem Gelände können Rohrleitungen stellenweise nur in
unterirdischer Bauweise verlegt werden. Dabei bereitet das unterirdiscne Lösen und
Verladen des von der Rohrleitung zu verdrängenden Bodens Schwierigkeiten, weil diese
Arbeiten - vor allem bei kurzen nach dem Durchpreßverfahren verlegten Rohrleitungen
- noch von Hand verrichtet werden; denn die bekannten Maschinen und Geräte zur Mechanisierung
dieser Arbeiten erforderil einen so großen Montage- und Demontageaufwand, daß sich
in vielen Fällen ihr Einsatz gar nicht lolmt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch bei sehr
kurzen unterirdiscn verlegten Rohrleitungen noch eine wirtschaftlich sinnvolle Mechanisierung
der Löse- und ladearbeiten mit Hilfe eines Tunnelbaggers zu ermöglichen. Das wird
erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß 1. Rahmen und Antrieb des lunnelbaggers nur
in der oberen Hälfte des Rohr- bzw. Tunnelquerschnitts installiert werden, wobei
das anstehende Erdreich durch ein geeignetes, am Rahmen gelenkig angebrachtes Abbauwerkzeug
gelöst und das abzuförderade haufwerk durch eine Lade schaufel aufgenommen und über
einem unter dem Rahmen des Tunnelbaggers zwischen den Ladeschaufelführungen stehenden
Förderwagen oder sonstiges Fördermittel entleert wird, 2. dadurch, daß die Ladeschaufel
durch zwei Stiele und zwei Schwingenpaare (die zwei Gelenkvierecke bilden) zwangsläufig
auf einer Kurvenbahn geführt wird, die bei zweckmäßig aufeinander abgestimmten Schwingen-
und Stiellängen sowie Gelenkpunktabständen eine abwärtsgerichtete Grabbewegung parallel
zur Neigung der Schneide des Vortriebsschildes bis zur Tunnelsohle ermöglicht, 3.
dadurch, daß die Ladeschaufel zwangsläufig durch Kniehebelwirkung (ohne zusätzlichen
Arbeitszylinder) zum Entleeren automatisch gekippt wird durch Kipphebel, die mit
den Stielen gelenkig verbunden sind, sich auf der Oberkante der LadeschauMi abstützen
und beim Erreichen der Ausschütthöhe gegen die Schwingen -toßen, wobei sie zu einer
Drehbewegung relativ zu den Stielen gezwungen werden, die -sie vergrößert auf die
Ladeschaufel übertragen.
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Im folgenden wird Aufbau und Arbeitsweise eines Ausführungsoeispiels
an Hand der beiliegenden Schemazeichnung näher beschrieben:
Abb.
1 zeigt einen Tunnelbagger in einer Rohrleitung beom Arbeiten nach dem Durchpreßverfahren
mit Wagenförderung.
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Der Tunnelbagger besteht in diesem Falle aus einer Ladeschaufel (1)
die an zwei Stielen (2) gelenkig befestigt ist Die Stiele sind gelenkig mit zwei
geraden Schwingen (3) und zwei winkligen Schwingen (4) verbunden, die an einem Schnitten
(5) hängeii. er Schnittten sitzt auf zwei Führungsrohren (6), die mit Hi@e einer
S-armvorrichtung (7) fest im Rohr parallel zur Rohrachse eingespannt sind. Mit den
gelenkig verbunden sind Zwei Kippnebe@ (8), die frei auf der Oberkante der Ladeschaufel
aufliegen. Zum Bewegen der Ladeschaufei dienen zwei doppelwirkende Arbeitszylinder
(9), die über zwei Gelenke und ein Verbindungsrohr an jen winkligen Schwingen angreifen.
Der Schlitte karui auf den Führungsrohren mit Hilfe eines doppelwirkenden Arbeitszylinders
(10) parallel zur Rohrachse verfahren werden. an der Schlittenführung kaun - falls
erforderlich - ein Abbauhammar bzw ein geeignetes Schlagbohrwerkzeug (11) gelenkig
befestigt werden.
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In Abb. 2 ist ein Schnitt durch die im Rohr eingespannten Führungsrohre
(6) mit einer Ansicht auf die Schlittenführung und die Spannvorrichtung dargestellt.
Abb. 3 zeigt die Ladeschaufel lil Entleerungsstellung über einem Förderwagen (12)
sowie die relative Lage der Schwingen und Stiele im Rohrquerschnitt; Abb. 4 zeigt
den Querschnitt der Ladeshcaufel im Vortriebsschild.
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Die Kinemtik der Ladeschaufel und die Arbeitsweise des Tunnelbaggers
sind folgende: Die abwärts gerichtete Grabbewegung der Lade schaufel bis zur Tunnelsohle
wird dadurcii erreicht, daß der Abstand der Gelenkpunkte, an denen die Schwingen
im Schlitten angreifen, um ein genau bestimmtes Maß größer ist als der Abstand der
gelenkpunkte, an denen die Schwingen in den Stielen angreifen: Bei einer beaufschlagung
der beiden Arbeitszylinder (9) beschreiben die Gelenkpunkte der Schwingen in den
Stielen Kreisbögen um die Gelenkpunkte im Schlitten; der Gelenkpunkt, an dem die
Ladeschauf ei an den Stielen angreift, bewegt sich dagegen (infolge der angleichen
Gelenkabstände) auf einer Kurve mit unterschiedlichen Krümmungen, die aber nur zwischen
den Wendepunkten der Kurvenkrümmung eine brauchbare Schaufelbewegung ermöglicht.
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Bei der Grabbewegung stützt sich der Boden der Ladeschaufei an den
Stielen ab und verhindert ein Zurückschwenken der Ladeschaufelschneiden infolge
des Grabwiderstandes.
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Der Drehpunkt der Kipphebel in den Stieren ist rund dreimal so weit
vom Berührungspunkt der Kipphebel auf der Oberkante der Ladeschaufel entfernt wie
der Drehpunkt der Ladeschaufel in den Stielen: Wenn die Kipphebel beim Anheben der
Ladeschaufel gegen die winkligen Schwingen stoßen und dadurch relativ zu den Stieren
gedreht werden. dann wird die Ladeschaufel um einen rund dreimal so großen Winkel
relativ zu den Stieren gedreht wie die Kipphebel, und dadurch gerät die Ladeschaufel
in die in Abb. 1 dargestellte Entleerungsstellung.
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Mit hilfe des Zylinders (10) kann der Schlitten mit der angehobenen
Ladeschaufel über dem Förderwagen verfahren und dieser auf seiner ganzen Länge beladen
werden.
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Infolge der Bewegung auf einer vorbestimmten Bahn wird nur das im
Vortriebsschild bzw. auf der Tunnelsohle liegende Haufwerk vn der ladeschaufel aufgenommen.
Festere h:aterialien, die beim Vorpressen des Vortriebsschildes nicht von selbst
hereinbrechen, können aber mit Hilfe eines geeigneten Lösewerkzeugs (11), das an
der Schlittenführung gelenkig befestigt ist, gelöst werden, damit sie ais Haufwerk
auf die Tunnelsohle bzw. direkt auf die ladeschaufel fallen.
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Im einfachsten Fall, wenn das Haufwerk durch ein Förderband aus der
Rohrleitung herausgefördert wird, besteht ein Arbeitsspiel nur aus zwei hin- und
hergehenden Bewegungen; nämlich der Grabbewegung, bei der die Ladeschaufel durch
die Kraft der Zylinder (9) iiber die Schwingen und Stiele in das Haufwerk hineingedrückt
wird, und der Ausschtüttbewegung, bei der die Ladeschaufel durch die in Gegenrichtung
wirkende Zylinderkraft zurückgezogen, angehoben und gekippt wird. Zur Steuerung
der Ladearbeit ist darum beim Tunnelbagger nur ein wechselseitiges Beaufschlagen
der beiden parallel geschalteten Zylinder (9) erforderlich, das auch - vor allem
bei der Abforderung des Haufwerkes durch ein Förderbawa -automatisch oder ferngesteuert
ausgelöst werden kann.
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Die vorliegende Erfindung bringt folgende patentbegründende technische
Fortschritte: 1. Die einfache Schwingenbewegung ermöglicht einen Antrieb nur durch
Arbeitszylinder, d.h. rotierende Antriebe sind nicht erforderlich. Bei kleinen Ausführungen
(für Rohre bis etwa 2 m Innnendurchmesser) ist reiner Druckluftantrieb möglich.
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Der mechanische Wirkungsgrad ist bei Löffelbaggers bekanntlich
wesentlich
höher als bei schneidenden, fräsenden oder bohrenden abbaumaschinen; darum braucht
der nach einem neuen Löflelbaggerprinzip arbeitende Tunnelbagger nur eine relativ
geringe Antriebsleistung, wobei die Antriebsmaschine (Kompressor oder Hydraulikpumpe)
getrennt vom Tunnelbagger (bei Druckluftantrieb sogar außerhalb der Baugruoe) aufgestellt
werden kann.
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3. Der Tunnelbagger ermöglicht beim Durchpressen durch festere Bodenarten
eine kontinuierliche lösearbeit mit seinem Abbauwerkzeug (11), weil das anfallende
Haufwerk im Vortriebsschild gespeichert und ei ankommender Eörderwagen infolge der
großen Leistungsfähigkeit der Ladeschaufel praktisch innerhalb einer Minute beladen
werden Kann.
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4. Der Tunnelbagger bietet eine gute Zugänglichkeit zur Crtsbrust,
weil er einen großen Querschnitt zum bntfernen grober Gesteinseinlagerungen (sogenannter
Findlinge) und hzur Kontrolle der Vortriebsrichtung freiläßt.
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5. Durch Austausch weniger Einzelteile läßt sich der Tunnelbagger
en Rohr mit unterschiedlichen Durchmessenrn anpassen. Seine sehr kurze Einbaulänge
sowie seine einfache Montier- und Demontierbarkeit und seine relativ leichten Bauteile
macnen seinen einsatz schon bei sehr kurzen Durchpreßlängen wirtschaftlich.
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Da beim einsatz des Tunnelbaggers ein Förderwagen Zwischen aen Stielen
der ladeschaufei bis unmitteibar in den Vortriebsschild bzw. direkt bis zur Ortsbrust
fahreb kamm, sind nur sehr rurze Ladeschaufelbewegungen erforderlich,und eine Verwendung
von Zwischenförderern zur Förderwagenbeladung ist nicht erforderlich, weil die Ladeschaufel
- vor alles bei Druckluftantrieb - zum Beladen längerer Förderwagen auch Wurfbewegungen
ausführen kann.
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Das hier beschriebene neue Löffelbaggerprinzip kann wegen seiner großen
Leistungsfähigkeit überall angewendet werden, wo Haufwerk anfällt und übliche löffelbagger
keinen Platz zum Schwenken haben, also beim Stollen- und Tunnelbau sowie im Bergbau
beim Vortrieb von Strecken und Aufhauen.