DE2009271A1

DE2009271A1 - Tunneling machine

Info

Publication number: DE2009271A1
Application number: DE19702009271
Authority: DE
Inventors: Burgess Roy Patrick Tunbndge Wells Kent Cox. Alan James Rochester (Groß britannien) M
Original assignee: Edmund Nuttal Sons & Co (London) Ltd. London
Priority date: 1969-03-03
Filing date: 1970-02-27
Publication date: 1971-01-21
Also published as: US3630574A; GB1233132A; DE2009271B2

Description

D-4000 DÜSSELDORF 1 ' PATENTANWÄLTED-4000 DÜSSELDORF 1 'PATENTANWÄLTE

Malkastenstraße 2 , DIPL,-ING. ALEX STENGERMalkastenstrasse 2, DIPL, -ING. ALEX STENGER

DIPL.-ING. WOLFRAM WATZKEDIPL.-ING. WOLFRAM WATZKE

Unser Zeichen: -q ρ γ Datum: 26.FebruarOur reference: -q ρ γ Date: February 26th

Edmund Nuttall., Sons & Co. (London)"Limited, GB-London S.W.1,Edmund Nuttall., Sons & Co. (London) "Limited, GB-London S.W.1,

Grosvenor Gardens 22Grosvenor Gardens 22

VortriebsmaschineTunneling machine

Die Erfindung betrifft eine Vortriebsmaschine mit einem an einem Schild befestigten Bohrkopf, die insbesondere zum Bau eines Tunnels | in hartem Boden geeignet ist. .The invention relates to a tunneling machine with one on one Shield attached drill head, which is used in particular to build a tunnel | is suitable in hard ground. .

Vortriebsmaschinen von bekannter Ausführung haben einen Bohrkopf, der an der Vorderseite eines Schildes drehbar gelagert ist, und eine Rückeinrichtung, mit der der Schild.durch Abdrücken von einem Gegenlager vorangetrieben wird. In einem v/eichen Boden, in den mit dem Vortrieb der Vortriebsmaschine eine Ausfütterung eingebracht werden muß, kann die Ausfütterung als Gegenlager dienen. In hartem Boden dagegen braucht das Einbringen einer Ausfütterung nicht sofort oder überhaupt nicht erforderlich zu sein. In diesem Fall dienen nach außen gegen die Tunnelwandung gepreßte Stützstempel zur Bildung des Gegenlagers. Das Anpreßen erfolgt hierbei mit Hilfe von hydraulischen Pressen. Durch unterschiedliches Ausfah- " ren von mit diesen verbundenen Stützsteinpein ist es theoretisch möglich, innerhalb des erforderlichen Bereiches eine universelle Steuerung der Vortriebsmaschine zu erreichen. Wenn jedoch die' Vortriebsmaschine an dem von dem Bohrkopf hergestellten Tunnel bündig anliegt,läßt sieh ohne ständige Überwachung eine genaue Steuerung in der Praxis nicht immer erreichen, und die kleinsten erzielbaren Abweichungsradien sind immer noch zu groß.Tunneling machines of known design have a drill head, which is rotatably mounted on the front of a shield, and a rear device with which the shield. by pushing off a Counter bearing is advanced. In a v / oak floor, in which a lining is made with the advance of the tunneling machine must be, the lining can serve as a counter bearing. In hard ground, on the other hand, the introduction of a lining needs to be made not to be required immediately or at all. In this case, support stamps pressed outwards against the tunnel wall are used to form the counter bearing. The pressing takes place here with the help of hydraulic presses. Through different expansions " It is theoretically possible to create a universal within the required range of supporting stones connected with these To achieve control of the tunneling machine. However, if the 'tunneling machine is flush with the tunnel made by the drill head, allows precise control without constant monitoring not always achieve in practice, and the smallest achievable Deviation radii are still too large.

Die Erfindung hat.die Aufgabe, eine Vortriebsmaschine zu schaffen, die sich wesentlich besser und genauer steuern läßt.The invention hat.die task to create a tunneling machine which can be controlled much better and more precisely.

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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Schild einen kleineren Radius hat als der vom Bohrkopf ausgebohrte Tunnel., daß der Schild in seinem vorderen Bereich an seiner Unterseite eine auf der Unterseite des Tunnels aufliegende V/ippkufo aufweist, die eine eine zumindest begrenzte Wippbewegung zulassende Form hat, und daß der Schild mit einer Rückeinrichtung versehen ist, die diesen unter Abstützung an der Tunnelwand, mittels einer 'Winn- oder Schwenkbewegung um die Wippkufe steuert.To solve this problem it is proposed according to the invention that the shield has a smaller radius than the tunnel drilled by the drill head. That the shield in its front area on its Underside a V / ippkufo resting on the underside of the tunnel having an at least limited rocking movement permitting Has shape, and that the shield is provided with a rear device that supports it on the tunnel wall, by means of a 'Winn- or swivel movement around the rocker skid.

Durch die an der Unterseite im vorderen Bereich des Schildes befindliche Wippkufe kann der Vortriebsmaschine eine geringe Neigung zu einer nach oben gerichteten Abweichung aus der horizontalen Richtung gegeben werden; diese Neigung wirkt der den Vortriebsmaschinen eigentümlichen Neigung entgegen, nach unten aus der waagerechten Richtung abzuweichen.By the one located on the underside in the front area of the shield Luffing skid can give the tunneling machine a slight inclination to an upward deviation from the horizontal direction are given; this inclination counteracts the inclination peculiar to the tunneling machines, downwards from the horizontal To deviate in direction.

Die Rückeinrichtung wird vorteilhaft durch durch Rückzylinder betätigbare Steuerkufen gebildet, von denen günstigerweise vier derart angeordnet werden, daß eine senkrecht nach oben, die andere senkrecht nach unten und zwei Jeweils zu einer Seite in waagerechter Richtung verstellbar sind. Die Verstellbewegung der Steuerkufen kann so kombiniert werden, wie es für die gewünschte Steuerung erforderlich ist.The rear device is advantageously operated by rear cylinders Control runners are formed, four of which are conveniently arranged in such a way that one vertically upwards, the other vertically down and two each to one side in the horizontal direction. The adjustment movement of the control runners can be combined in this way as required for the desired control.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich ein oberes und ein unteres Mittelstück des Schildes in rückwärtiger Richtung jeweils zwischen Stützstempeln, die den Hauptteil der Abstützkraft aufbringen. Diese Mittelstücke sind mit dem Hauptteil des Schildes nur an der Vorderseite verbunden, so daß die Stütze temy>el rus dem durch die Mittelstücke gegebenen Umfang heraustreten können, wenn sie betätigt werden,, und zur gleichen Zeit teilweise auch einen zwischen den Mittelstücken liegenden Anschlag bilden, so daß hierdurch eine'unerwünschte Drehung des Hauptteils der Vortriebsmaschine infolge des beim Bohren vom Kopfteil her übertragenen Drehmomentes verhindert wird.In a preferred embodiment, an upper one extend and a lower center piece of the shield in the rearward direction in each case between support rams, which the main part of the support force raise. These middle pieces are only connected to the main part of the shield at the front, so that the support temy> el rus dem can emerge through the middle pieces given circumference, if they are actuated, and at the same time partially also form a stop located between the central pieces, so that this an unwanted rotation of the main part of the tunneling machine as a result of the torque transmitted from the head part during drilling is prevented.

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Die in senkrechter Hiohtung verstellbaren Steuerkufen werden jeweils an einem steh in 'rückwärtiger" Richtung erstreckenden Schildschwanz befestigt., wahrend die in waagerechter Richtung verstellbaren Steuerkufen in einem kleinen Abstand hinter der Wippkufe/angeordnet sind. ■ . .-.The vertical runners are adjustable each standing in a 'backward' direction extending Shield tail attached., While the horizontal adjustable skids at a small distance behind the Wippkufe / are arranged. ■. .-.

Da um den größten Teil des Schildes herum wahrend des Betriebes. meist ein Abstand zur Tunnelwand vorhanden ist, ist es möglichj den Schild von der Ortsbrust zurückisuziehen. Hierdurch laßt sich ein Zugang zu derselben viel einfacher erreichen,als es bisher möglich liar. . ."■■". ■'■-.. ■ ' ·Because around most of the shield during operation. there is usually a distance to the tunnel wall, it is possible to withdraw the shield from the face. Through this I can access to it much easier than before possible liar. . . "■■". ■ '■ - .. ■' ·

Der vordere'Maschinenrahmen des Schildes kann mit lösbar befestigten Abdeckungen versehen sein, durch deren Entfernen die llittelöffnung des Schildes vergrößert.wird, so daß das den Bohrkopf tragende Lager herausgezogen werden kann. ■The front 'machine frame of the shield can be releasably attached Be provided covers, by removing the middle opening of the shield enlarges, so that the one carrying the drill head Bearing can be pulled out. ■

Nachfolgendwird ein Aüsführungsbeispiel.der Erfindung anhand einer Zeichnung naher beschrieben. Im einzelnen zeigen:In the following, an embodiment of the invention is based on a Drawing described in more detail. Show in detail:

Fig.l einen teilweise schematischen axialen Schnitt durch den Schild und den Bohrkopf der Vortriebsmaschine;Fig.l is a partially schematic axial section through the Shield and drill head of the tunneling machine;

Fig. 2 einen Schnitt entlang, der Linie' II-II in Fig.l:Fig. 2 is a section along the line 'II-II in Fig.l:

Fig. 3" eine in Richtung des Pfeiles Hl in Fig. 1 gesehene Rückansicht mit einer schematischen Darstellung der Stützstempel. -■'.-'""· ,FIG. 3 ″ a rear view seen in the direction of the arrow HI in FIG with a schematic representation of the support stamp. - ■ '.-' "" ·,

Die Vortriebsmaschine hat einen Schild 1, einen Bohrkopf 2 und eine Abstutzeinrichtung 3,die nur in Fig.3 dargestelit ist und Stützstempel 4 enthält, die mittels hydraulischer'Spannzylinder 5 .gegen die seitlichen Teile der Tunnelwandung gepreßt werden. Au ,jeder Seite sind die Stützstempel 4 in einer solchen Weise gelenkig miteinander verbunden, daß sie in bestimmten Grenzen durch Dreholatten 6 gegeneinander bewegt werden können; hierdurch lassen sich die StützGtemnel ^h, .insgesamt der Form der Tunnelwandung 'anpassen.The tunneling machine has a shield 1, a drill head 2 and a support device 3, which is only shown in FIG. Au , the support rams 4 are articulated to one another on each side in such a way that they can be moved against one another within certain limits by means of rotating slats 6; In this way, the support members ^h , " overall, the shape of the tunnel wall" can be adapted.

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Die Vortriebsmaschine wird durch hydraulische Rückzylinder 7 vorangetrieben, deren hintere Enden an der Abstützeinrichtung 3 angelenkt sind. Diese Rückzjrlinder 7 sind vorzugsweise in beiden Richtungen betätigbar,so daß sie ebenfalls zum Abziehen des Schildes 1 und der Abstützeinrichtung 3 dienen können.The driving machine is driven by hydraulic return cylinders 7, the rear ends of which are attached to the support device 3 are hinged. These Rückzjrlinder 7 are preferably in both Directions can be actuated so that they can also be used to pull off the Shield 1 and the support device 3 can serve.

Der Bohrkopf 2 ist von üblicher Ausführung, und Einzelheiten desselben fallen nicht in den Bereich der Erfindung mit der Ausnahme, daß, wie aus der Darstellung ersichtlich, sich der Bohrkopf in radialer Richtung ein Stück über die radiale Abmessung des Schildes 1 hinaus erstreckt; dieser hat somit einen merklichen Abstand von der Tunnelwandung. Der Bohrkopf 2 ist auf einem vorderen Maschinenrahmen 8 des Schildes 1 mittels eines La.gers 9 drehbar gelagert und mit einem Zahnkranz Io versehen, der mit Ritzeln 11 in Eingriff steht. Letztere werden durch Hydraulikmotoren 12 angetrieben,die auf dem Schild 1 befestigt sind.The drill head 2 is of conventional design and details thereof do not fall within the scope of the invention with the exception that, as can be seen from the illustration, the drill head is in extends in the radial direction a little beyond the radial dimension of the shield 1; this is therefore a noticeable distance from the tunnel wall. The drill head 2 is on a front machine frame 8 of the shield 1 rotatably mounted by means of a La.gers 9 and provided with a ring gear Io which meshes with pinions 11 stands. The latter are driven by hydraulic motors 12 that are attached to the shield 1.

Der Schild 1 weist zwei Schildschwänze I^ und 14 auf,die sich in . rückwärtiger Richtung erstrecken und jeweils zwischen dem oberen Stützstempelpaar 4 und dem unteren Stützstempelpaar 4 verla-ufen.The shield 1 has two tails I ^ and 14, which are in. extend in the rearward direction and each run between the upper pair of supporting rams 4 and the lower pair of supporting rams 4.

An der Unterseite des Schildes 1 ist eine Wippkufe 15 befestigt, die auf dem unteren Teil der Tunnelwand aufliegt und zur Steuerung des Schildes 1 gegenüber dieser dient. Diese Steuerung erfolgt mit Hilfe von vier Steuerkufen 16,17,18 und I9, die jeweils durch hier nicht dargestellte Stellzylinder betätigt werden. Wie dargestellt, ist jede der vier Steuerkufen 16,17,18 und I9 am Schild 1 schwenkbar befestigt,wobei die Steuerkufen 16 undl7 an der oberen bzw. unteren Wandung des Tunnels angreifen und an den Schildschwänzen I3 und befestigt sind. Die Steuerkufen 18 und I9 sind am Hauptteil des Schildes 1 so befestigt, daß sie an den ihnen zugewandten seitlichen Teilen der Tunnelwandung angreifen.On the underside of the shield 1, a rocker 15 is attached, which rests on the lower part of the tunnel wall and is used to control the shield 1 opposite this. This control is done with the help of four control runners 16,17,18 and I9, each not through here Actuated actuating cylinder shown. As shown, each of the four control runners 16,17,18 and I9 is pivotally attached to the shield 1, wherein the control runners 16 and l7 on the upper and lower Attack the wall of the tunnel and at the shield tails I3 and are attached. The control runners 18 and I9 are attached to the main part of the shield 1 in such a way that they are attached to the side facing them Attack parts of the tunnel wall.

Um die Vorderseite des Schildes nach unten zu drücken,wird die Steuerkufe 17 Segen die Tunnelwnndung gepreßt, so daß sich der ' hintere Teil des Schildes 1 hebt; dieser wippt dabei um die Wipp-To push the front of the shield down, the Control skid 17 blessing the tunnel windings pressed so that the 'rear part of the shield 1 is raised; this teeters around the seesaw

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kufe 15. Um eine Steuerung in Aufwärtsrichtung zu erhalten.,wird die Steuerkufe 16 gegen die obere Wandung des Tunnels gepreßt. Abweichungen ·allein in Seitenrichtung erhält man durch das Andrücken der Steuerkufe 18 bzw.I9 gegen die jeweilige Seite der Tunnelwandung, während man eine Steuerung in beiden Richtungen durch die Kombination der Verstellbewegung einer der Steuerkufen 16 oder 17- und ..einer .der Steuerkufen 18 oder I9 erhält.kufe 15. To get control in the upward direction, the Control skid 16 pressed against the upper wall of the tunnel. Deviations Only in the lateral direction you get by pressing the control skid 18 or I9 against the respective side of the tunnel wall, while getting control in both directions through the Combination of the adjustment movement of one of the control runners 16 or 17- and ... one of the control skids 18 or I9 receives.

Wie erkennbar, hat die Wippkufe I5 eine solche Form, daß sich beträchtliche Auflageflächen zum Tragen der Vortriebsmaschine ergeben. Sollte der Auflagegrund wirklich einmal etwas weicher sein, drückt | sich die Wippküfe I5 nur ein wenig weiter in diesen ein und bildet ^a hierbei einen vie'l größeren Flächenbereich, der als entsprechend vergrößertes Auflager dienen kann. .As can be seen, the luffing skid 15 has such a shape that there are considerable bearing surfaces for supporting the tunneling machine. If the support surface is really a little softer, press | the Wippküfe I5 just a little further into this and forms ^a case a vie'l larger surface area that can serve as a correspondingly enlarged support. .

Der Schildschwanz I3 des Schildes. 1 gewährt einen beträchtlichen Schutz nach oben hin.The tail I3 of the shield. 1 grants a considerable Protection towards the top.

Es läßt sich feststellen, daß die Rückzylinder 7 auch zum Zurückziehen des Schildes 1 von der Ortsbrust dienen können, was z.B. nach dem Entfernen des Bohrkopfes 2 erfolgen kann,wenn dies erforderlich ist. Dies ermöglicht einen Zugang zu der Ortsbrust, der durch die im Maschinenrahmen 8 befindliche Mittelöffnung erfolgen muß. Sollte das Lager 9 schadhaft sein, kann es durch.Zurückziehen des Schildes 1 vom Bohrkopf 2 ausgewechselt werden,wobei zwei lösbar befestigte Abdeckungen, die hler nicht dargestellt sind,ent- " fernt werden können und dadurch den Durchmesser der Mittelöffnung vergrößern. Dann kann das Lager 9 vom Schild 1 nach vorne hin abgezogen und um eine Durchmesserachse gedreht werden,so daß es durch den vergrößerten Teil der Mittelöffnung herausgehoben werden kann. Ein neues Lager kann eingebaut werden, indem die einzelnen Vorgänge in umgekehrtem Sinne ablaufen...It can be seen that the return cylinder 7 is also used to retract of the shield 1 from the face can be used, which e.g. can be done after removing the drill head 2, if necessary is. This enables access to the face, which must be made through the central opening in the machine frame 8. If the bearing 9 is damaged, it can be replaced by pulling back the shield 1 from the drill head 2, two of which are detachable attached covers, which are not shown here, can be removed and thereby increase the diameter of the central opening. Then the bearing 9 can be withdrawn from the shield 1 towards the front and rotated about a diameter axis so that it can be lifted out through the enlarged part of the central opening. A new warehouse can be installed by doing the individual operations run in the opposite sense ...

Soweit es möglich ist,sind Schutzvorrichtungen vorgesehen, die beim Bohren entstehenden Split vom Lager abhalten. DerartigeAs far as possible, protective devices are provided that Keep the split from the bearing when drilling. Such

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Schutzvorrichtungen werden mit kleinstmoglichem S^iel zwischen benachbarten Teilen des Bohrkopfes und des Schildes ausgeführt, wobei ferner hierzu eine oder mehrere Lippendichtungen an geeigneter Stelle angebracht werden, was hier nicht dargestellt ist.Protective devices are made with the smallest possible gap between adjacent parts of the drill head and the shield, furthermore, one or more lip seals are attached at a suitable location for this purpose, which is not shown here.

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Claims

Expectations

ί I λ tunneling machine with a drill head attached to a shield, d ad urch ge ke η η ze 1 ch η et that the shield (I) has a smaller / radius than the tunnel drilled by the drill head (2) that the shield (!) in its front area on its underside has a tilting skid (I5) resting on the underside of the tunnel, which has an οine. at least limited rocking movement permitting. Has shape, and that the shield (1) is provided with a jerk device that supports it on the tunnel wall - * • by means of a rocking or pivoting movement around the rocking runner (15 '). controls,. . ■. . "-,

2. tunneling machine according to claim 1, characterized in that "..". the rear device actuated by rear cylinder control runners'

(16-19). '. _f -

3. tunneling machine according to claim 2, characterized in that that the return device contains four control skids (I6-I9) from one (16) vertically upwards, the other (1?) vertically downwards and -two (18,19) each to one side in a horizontal position Direction are adjustable.

^. Forwarding machine according to claim 1 or 2, characterized in that that an upper and a lower middle part of the shield are in rearward direction, ievfeils between supporting rams (4) extend, which apply the main part of the supporting force.

5. tunneling machine according to claim J and Λ, characterized in that that the vertically adjustable control runners (Ιό, ΐγ) are each attached to a rear shield tail (1>, 14),

6. tunneling machine according to one of claims 3, 4 or 5j thereby . characterized in that the adjustable in the horizontal direction

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Control runners (18,19) are arranged at a small distance behind the rocker runner (15).

7. Tunneling machine according to one of the preceding claims, in which the drill head on a front machine frame of the shield
bearing bearings are arranged, characterized in that the machine frame (8) is detachably attached. Has extensions of a central opening of the shield (1) closing covers which can be removed in order to lift out the bearing (9) carrying the drill head (2).

St / M-br

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