DE2050147A1 - Bohrkopf mit Abdeckleisten für eine Tunnelmaschine - Google Patents

Description

• Bohrkopf mit Abdeckleisten für eine Tunnelmaschine Tunnelmaschinen der verschiedensten AusfUhrungsformen mit mechanischen Abbauvorrichtungen und Bohrköpfen sind bekanht geworden. Dabei handelt es sich sowohl um rotierende wie auch pendelnde Bohrköpfe solcher Tunnelbohrmaschinen. Bekannt geworden sind auch Aufteilungen derartiger Bohrkopf in Schneidwerkzeuge (Messerbalken oder Schürrplatten) und Stützplatten. Die Aufteilung eines solchen Bohrkopfes in Schürfplatten und Stützplatten ermöglicht das Abbauen des anstehenden Erdreichs unter gleichzeitiger Stanzung der Ortsbrust.
• Bei diesen obenstehend beschriebenen Bohrköpfen ermöglicht die Spandicke und die Spaltweite, d.h. der Abstand zwischen dem vorgehenden Abbauwerkzeug und der nachfolgenden StUtzplatten überhaupt erst das Hereingewinnen des anstehenden Erdreichs. Bei standfesten Bodenarten oder solchen Böden, die noch erhebliche Eigenbindung (Kohäsion) besitzen, treten Schwierigkeiten mit unwilligem Hereinfließen des Bodens meistens nicht auf. Sobald aber kohäsionsarme oder gar völlig kohäsionslose Böden auftreten, erzeugen die Schneidwerkzeuge derartiger Bohrköpfe zwangläufig zunächst kleinere Grundbrüche, die durch unkontrolliertes Abfließen des Bodenmaterials durch die Spalte des Bohrkopfes entstehen und die sich Je nach der speziellen Situation der bodenmechanischen Kennwerte des Untergrundes sehr schnell vergrößern können und somit zu einer Gefahr für die Durchführung des Tunnelprojektes dadurch werden, daß diese Grundbrüche sich bis zur Erdoberfläche fortsetzen können und damit zu schweren Schäden führen (Gebäudeschäden, Straßenschäden, Wassereinbrüche usw.).
• Die neue Erfindung vermeidet die bei derartigen Bohrköpfen möglichen Risiken. Sie besteht darin, daß zwischen den Werkzeugträgern (SchUrfplatten, bzw. Messerbalken) und den darauf in Rotationsrichtung oder Pendelbewegung folgenden Stützplatten Abdeckleisten angebracht sind, die die Spalte zwischen diesen beiden Bohrkopfelementen verstellbar machen und auch schließen können. Die Abdeckleisten stehen zusätzlich unter einem einstellbaren Federdruck, damit die auftretenden Kräfte beim Einfließen des Bodens unter Kontrolle gehalten werden können. Je nach Anpreßdruck, der aus der Tunnelmaschine dem Bohrkopf vermittelt wird, und dem Schnittdruck, der sich beim Rotieren oder Pendeln des Bohrkopfes an den Schneidwerkzeugen einstellt, ergibt sich eine Kraftkomponente,* die die elastisch verformbare Abdeckleiste zu einer öffnungsbewegung gegen den Federdruck zwingt. Sobald diese Kraftkomponente geringer wird als der Federdruck, verkleinert sich die Spaltbreite, bis sich die Abdeckleiste schließt. Der Bohrkopf bildet dann eine vollständig geschlossene Scheibe, in die keinerlei Material rolliger oder kohäsionsloser Art einfließen kann. Damit ist eine vollständige Sicherung der Ortsbrust dadurch gewährleistet, daß nicht mehr Material durch die Spalte einfließt als Material beim Schneiden gelöst wird.
• Fig. 1 zeigt schematisch unter Vernachlässigung von Einzelheiten die Ansicht eines Bohrkopfes von innen in Fahrtrichtung; Fig. 2 zeigt eine Teilansicht der Darstellung in Fig. 1; Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht entsprechend Schnittlinie III -III in Fig. 2.
• Zur Erläuterung wird in Fig. 1 die Ansicht eines solchen Bohrkopfes und in Fig . 2 eine Teilansicht beispielsweise dargestellt. Dabei ist unterschieden zwischen den sogenannten Schürfplatten, die mit Zahlen 1, 2, 3, 4, 5, 6 bezeichnet sind und den dazugehörigen Jeweiligen Schneidmessern 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, die ebenfalls mit Zahlen bezeichnet sind, und den sogenannten Stützplatten, die mit großen Buchstaben A, B, C, D, E, F gekennzeichnet wurden, und den wiederum an diesen Stützplatten angebrachten Schneidmessern, die die Zahlen 11', 22, 23, 24, 25, 26, 27 tragen. Das Schneidmesser einer Schürfplatte 1 würde z.B. die Bezeichnung 18 haben können, während das Schneidmesser einer Stützplatte A z.B. die Bezeichnung 25 haben könnte. Es ist selbstverständlich, daß anstelle der hier genannten Schürfplatten mit Messern die bei anderen Bohrköpfen, z.B. Bohrköpfen pendelnder Art, eingebauten Messerbalken mit ihren Messern treten können. Beim Rotieren des in Fig. 1 dargestellten Bohrkopfes würden z.B. bei einer Drehrichtung in der Aufsicht rechts die Messer der Schürfplatte 1 mit der Bezeichnung 12, 14, 16 usw. zum Arbeiten kommen und gleichzeitig auch die Messer der Stützplatte F mit den Bezeichnungen 11', 22, 24 usw.
• Da bei einem rotierenden Bohrkopf die Drehrichtung gewechselt werden muß, ist es selbstverständlich, daß sowohl die Schürfplatten wie die Stützplatten für Jede Drehrichtung die entsprechende Messerbestückung haben müssen.
• In Fig. 3 ist nun ein Schnitt durch einen solchen Abschnitt gelegt, der sich aus der Wechselfolge zwischen Schürfplatte und Stützplatte mit den Jeweilig dazugehörigen Messern ergibt, dargestellt. Dabei wäre in Fig. 3 dargestellt die Stützplatte A mit dem Messer 25 sowie die nachfolgende Schürfplatte 1 und das dazugehdrige Schneidmesser 18. Bei einer Arbeitsrichtung (Drehrichtung) des Bohrkopfes in der Aufsicht nach links würde sich zwischen den Messern 18 und 25 eine bestimmte Spandicke und eine vorgegebene Spaltweite einstellen.
• In diese öffnung würde z.B. kohäsionsloses Material ungehindert einfließen können, bis ein Grundbruch entsteht. Um das zu verhindern, ist am Messer 25 eine Abdeckleiste 37 z.B. aus PVC-Kunststoff, angebracht. Dabei ist eine Halterung 35 mit dem Grundkörper verschweißt. Gegen diese Halterung 35 wird mit Hilfe einer Schraube 36 eine Abdeckleiste 37 angeschraubt, die von einer solchen Länge ist, daß sie auf dem korrespondierenden Werkzeug 18 ausreichend weit anliegt. Die PVC-Leiste 37 steht ihrerseits unter Andruck einer Metallfeder 38, die einen Schlitz 39 hat, der in der Schraube 36 verstellbar gelagert ist. Durch Verschieben der Feder 38 kann der Druck der Abdeckleiste 37 beliebig reguliert werden.
• Wenn nun beim Rotieren des Bohrkopfes das Messer 18 beispielsweise einen Span aus dem Erdreich herausschneidet und der gesamte Bohrkopf gleichzeitig unter dem Andruck der in Vortriebsrichtung arbeitenden Vorschubpressen der Schildmaschine steht, ergibt sich eine ständig variierende Kraftkomponente aus Schnittdruck und Anpreßdruck des Bohrkopfes, was dazu führt, daß die Abdeckleiste 37 gegen den Federdruck der Feder 38 geöffnet wird. Somit kann das Material einfließen. Sollte aber bei kritischen Böden (kohäsionslose Böden) der Schnittdruck oder der Anpreßdruck vom Boden aufgezehrt werden, oder aber durch die Arbeitsweise des Bohrkopfes mit seinen Messern der weiter oben beschriebene Grundbruch eintreten, ist die Kraftkomponente aus Schnittdruck und Andruck nicht groß genug, um die Eigenspannung der Abdeckleiste 37 und in Verbindung damit auch die zusätzliche Spannung der Feder 38 zu überwinden: der dargestellte Spalt wird schmäler und kann sich sogar schließen, so daß schließlich Material rolliger Art aus der Bodenformation nicht mehr einfließen kann.
• Es versteht sich von selbst, daß die hier nur beispielsweise dargestellte Funktion der beschriebenen Einzelteile auf Jede andere Art eines entsprechenden Bohrkopfes angewendet werden kann, insbesondere auf pendelnde Bohrkopf. Es ist auch klar, daß bei einer Änderung der Drehrichtung die entsprechende Einrichtung wie bei der beschriebenen Drehrichtung eingebaut sein muß.
• Die in Fig. 1 und 2 eingezeichneten Pfeile bedeuten in Bezug auf die Darstellung in Fig. 3 die Drehrichtung, und der lotrechte und horizontale Pfeil in Fig. 3 bedeuten Arbeitsrichtung und Drehrichtung, während in Fig. 3 die schrägen Pfeile den Materialeintritt darstellen sollen.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE

   bohrkopf für Schildvortriebsmaschine mit rotierenden oder pendelnden Bohrköpfen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schneidwerkzeugen der Schürfplatten (1 - 6) oder den Schürfplatten und den nachfolgenden Schneidwerkzeugen der Stützplatten (A - F) oder den Stützplatten des Bohrkopfes unter Federdruck stehende Abdeckleisten (37) angeordnet sind, die einen verstellbaren Spalt bilden.
2. 2. Bohrkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckleiste (37) mit dem zusätzlichen Federelement (38) aut der Innenseite einer Stützplatte angeordnet ist und daß sich das Ende der Abdeckleiste gegen die Innenfläche der zugeordneten Schürfplatte abstützt.
3. 3. Bohrkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckleisten (37) ihrerseits eine bestimmte Eigenspannung besitzen, zusätzlich aber durch ein verschiebbares Feder element (38), das in der Halterung (35) gelagert ist, im Gesamtträgheitsmoment verstellbar sind.
4. 4. Bohrkopf nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckleiste (37) und das Zusatzfederelenent (38) so berechnet sind, daß eine Relativbewegung gegenüber der Vortriebsrichtung des Bohrkopfes erst dann eintritt, wenn die sich aus Andruck des Bohrkopf und Schnittdruck der Schneidwerkseuge entstehende Kraftkomponente so gros wird, daß Eigenspannung der Abdeckleiste und Kraft des Federelementes überwunden werden.