DE1934991A1 - Tunnelbagger - Google Patents

Tunnelbagger

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Publication number
DE1934991A1
DE1934991A1 DE19691934991 DE1934991A DE1934991A1 DE 1934991 A1 DE1934991 A1 DE 1934991A1 DE 19691934991 DE19691934991 DE 19691934991 DE 1934991 A DE1934991 A DE 1934991A DE 1934991 A1 DE1934991 A1 DE 1934991A1
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DE
Germany
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tunnel
tunnel excavator
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loading
frame
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Application number
DE19691934991
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English (en)
Inventor
Manfred Klein
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Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/06Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
    • E21D9/08Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield
    • E21D9/0875Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield with a movable support arm carrying cutting tools for attacking the front face, e.g. a bucket

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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
    tSicin
    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.
  • 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.
  • 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.
  • Bei der Grabbewegung stützt sich der Boden der Ladeschaufei an den Stielen ab und verhindert ein Zurückschwenken der Ladeschaufelschneiden infolge des Grabwiderstandes.
  • 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.
  • Mit hilfe des Zylinders (10) kann der Schlitten mit der angehobenen Ladeschaufel über dem Förderwagen verfahren und dieser auf seiner ganzen Länge beladen werden.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (3)

Patentansprüche
1. Tunnelbagger für unterirdischen Rohr-, Stollen- und Tunnelvortrieb dadurch gekennzeichnet, daX Rahmen iilit Antrieb des Tunnelbaggers nur in der oberen Hälfte des Rohr- bzw. Tunnel-Querschnitts installiert werden, wobei das anstehende Erdreich durch ein geeignetes, am Rahmen gelenkig angebrachtes Abbauwerkzeug gelöst und das abzufördernde haufwerk durch eine Tadeschaufei aufgenommen und über einem unter den Rahmen des Tunnelbaggers zwischen den Ladeschaufelführungen stehenden Förderwagen odr sonstigem Fördermittel entleert wird.
2. Tunnelbagger nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, 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 abwärts gerichtete Grabbewegung parallel zur Neigung der Schneide des Vortriebsschildes bis zur Tunnelsohle und eine steile Aufwärtsbewegung zur Ausschütthöhe ermöglicht.
3. Tunnelbagger nacn Anspruch 1 und 2 dadurch 6ekennzeichnet, daß die Ladeschaufel zwangsläufig durch Kniehebelwirkung (ohne zusätzlìciell Arbeitszylinder) zum Entleeren automatisch gekippt wird durch Kipphebel, die mit den Stielen gelenkig verbunden sind, sich auf der Oberkante der Ladeschaufel abstützen und beim Erreichen der Ausschütthöhe gegen die Schwingen stoßen, wobei sie zu einer Drehbewegung relativ zu den Stielen gezwungen werden, die sie vergrößert auf die Ladeschaufel übertragen.
L e e r s e i t e
DE19691934991 1969-07-10 1969-07-10 Tunnelbagger Pending DE1934991A1 (de)

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DE (1) DE1934991A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4049317A (en) * 1975-02-03 1977-09-20 Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia Tunnel driving apparatus
EP2397650A1 (de) * 2010-05-05 2011-12-21 Gulan, Jan Zaklad Slusarsko-Mechaniczny Gulmech Manipulator, insbesondere fuer die Streckenvortriebsmaschine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4049317A (en) * 1975-02-03 1977-09-20 Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia Tunnel driving apparatus
EP2397650A1 (de) * 2010-05-05 2011-12-21 Gulan, Jan Zaklad Slusarsko-Mechaniczny Gulmech Manipulator, insbesondere fuer die Streckenvortriebsmaschine

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