DE2136116A1

DE2136116A1 - Schildvortriebsmaschine mit einem an der ortsbrust arbeitenden rotierenden schneidkopf

Info

Publication number: DE2136116A1
Application number: DE2136116A
Authority: DE
Inventors: Hans Guenter Follert
Original assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Current assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Priority date: 1971-07-20
Filing date: 1971-07-20
Publication date: 1973-02-01
Also published as: GB1400772A; FR2146414A1; JPS5517200B1; DE2136116C3; DE2136116B2; FR2146414B1

Description

Patentanmeldung

der Firma

Gewerkschaft Eisenhütte Westfalia, 4628 Altlünen

Schildvortriebsmaschine mit einem an der Ortsbrust arbeitenden

rotierenden Schneidkopf

Gegenstand der Erfindung ist eine Schildvortriebsmaschine, wie sie z.B. zum Auffahren von IPunneln im Straßenbau oder in der Vasserhaltung mit Torteil eingesetzt werden kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Vortriebsmaschine so auszubilden, daß bei höchster Vortriebsleistung praktisch ein voller Schutz gegen hereinbrechendes Material erzielt und außerdem eine Auflockerung des anstehenden Gebirges verhindert wird. Zum Lösen des anstehenden Erdreichs dient in erster Linie ein an der Ortsbrust arbeitender rotierender Schneidkopf.

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Das Heue bestellt erfinaungsgemäß darin, daß der Schild seinerseits zweiteilig ausgebildet ist in der Weise, daß er aus einem äußeren und einem inneren etwa rohrförmigen Schild besteht, wobei der innere Schild in axialer Richtung in dem äußeren Schild geführt ist und daß er stirnseitig den Schneidkopf trägt, wobei der innere Schild mit dem Schneidkopf durch über seinen Umfang verteilte Druckzylinder, die sich am äußeren Schild abstützen, in Vortriebsrichtung vorpreßb'ar ist»

Vorteilhaft trägt dabei der Innenschild an seinem vorderen Ende einen Tragring für den Schneidkopf, der in axialer Sichtung durch Gelenkstützen gegen den Innenschild abgestützt ist und der im übrigen durch radiale Steuerzylinder in horizontaler und vertikaler Eichtung gegenüber dem Innenschild verlagert werden kann. Auf diese Weise kann die Arbeitsrichtung der Maschine ständig korrigiert werden.

Der Antrieb des Schneidkopfes erfolgt entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung über zweckmäßig mehrere Ritzel, die in dem Tragring gelagert sind und die in eine Zahnung des drehbar gelagerten Schneidkopfes eingreifen.

Der Antrieb dieser Ritzel kann durch Motoren erfolgen, die etwa auf Eonsolen unmittelbar am Tragring abgestützt sind_o Es besteht andererseits aber auch die Möglichkeit, die Antriebsmotoren für den Schneidkopf im Innenschild abzustützen. Alsdann kann der Antrieb der genannten in dem Tragring gelagerten Ritzel über kardanisch^ Wellen bewirkt werden.

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Die Abstützung und Steuerung des Tragringes für den Schneidkopf erfolgt entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung zweckmäßig durch paarweise je aus zwei senkrecht zueinander angeordneten Zylindern, die über den Umfang des Tragringes verteilt angeordnet sind.

Es empfiehlt sich — sofern der Außenschild nachgezogen werden soll -, den äußeren Schild und auch den inneren Schild mit Verspannungseinrichtungen gegenüber dem Gebirge zu versehen, durch welche die Abtragung von Schubkräften und/oder Drehmomenten auf das Gebirge bewirkt werden kann.

Beim normalen Vortrieb der Maschine befindet sich der äußere Schild in Ruhe«, Er ist zweckmäßig in geeigneter Weise, Z₀B₀ durch radial ausgefahrene Pratzen gegenüber dem Gebirge verspannt. Je nach der Ausbildung des dem Schild folgenden Ausbaues können die abzutragenden Vorschubkräfte gegebenenfalls auch auf diesen übertragen werden. Das gilt z.B. im besonderen Maßstabe beim Ausbau durch Tübbings„ Es braucht sodann durch die ausgefahrenen Pratzen oder sonstige geeignete Hilfsmittel nur noch das Moment abgetragen zu werden, welches infolge der Drehung des Schneidkopfes von dem Tragring über den Innenschild auf den Außenschild übertragen wird. Der Innenschild ist im übrigen vorteilhaft nur durch seitlich angeordnete Führungselemente in dem Außenschild axial geführt. Das ist wichtig, damit im Tiefsten der Vortriebsmaschine ausreichend Platz zum Sammeln des gelösten und herabgefallenen Haufwerks bleibte Dabei kann der Innenschild unten an seinem vorderen Ende noch einen größeren Ausschnitt aufweisen für

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den Durchtritt des das gelöste Haufwerk aufnehmenden Förderers.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 die eine Ausführungsmöglichkeit in senkrechtem Längsschnitt,

Fig. 2 links eine Ansicht von hinten und rechts einen Querschnitt nach der Linie H-II,

* . Fig. 3 einen Fig. 1 entsprechenden Längsschnitt durch eine

-andere Ausführungsform.

Der Vortriebsschild nach Fig. 1 und 2 der Zeichnung besteht aus einem Außenschild 10 und einem Innenschild 11, die beide rohrförmig ausgebildet sind. Der Außenschild 10 ist bei der skizzierten Ausführung doppelwandig ausgebildet. Er trägt an seinem vorderen Ende einen Schneidschuh 12. An seinem hinteren Ende ist ein kastenförmiger Stützring 13 angebracht. Von Wichtigkeit ist, daß der Außenschild an der rechten und an der linken Seite je eine waagerechte Gleitführung 14 aufweist, die sich in Längsrichtung des Außenschildes 10 erstrecken. In diesen Gleitführungen 14 des Außenschildes gleiten seitliche Fortsatze 15 des Innenschildes. Infolge dieser Führung 14, 15 kann der Innenschild 11 in Längsrichtung des Außenschildes 10 verschoben werden. Es besteht aber nicht die Möglichkeit, den Innenschild 11 in Drehrichtung gegenüber dem Außenschild 10 zu verstellen. In Drehrichtung können vielmehr

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an dem Innenschild 11 auftretende Drehmomente durch die waagerechten Führungen 14, 15 auf den Außenschild 10 übertragen werden.

Die axiale Verschiebung des Innenschildes 11 gegenüber dem Außenschild 10 erfolgt durch Druckzylinder 16. Es ist eine größere Zahl von derartigen Druckzylindern 16 über den Umfang des Innenschildes 11 verteilt vorgesehen. Lediglich im !Tiefsten kann ein solcher Druckzylinder fehlen, um dort ausreichend Raum freizuhalten für die Unterbringung einer Transporteinrichtung zur Fortschaffung des gelösten Haufwerks.

Die Druckzylinder 16 sind über Stützböcke 17 an dem Verstärkungsring 13 am hinteren Ende des Außenschildes 10 abgestützt. Über entsprechende Stützböcke 19 erfolgt die Abstützung an dem Innenschild 11, der an der betreffenden Stelle mit einem radialen und einwärts gerichteten Flansch 20 versehen ist.

Ortsseitig vor dem Innenschild 11 ist ein Tragring 21 für den Schneidkopf 22 angeordnet. Dieser Tragring 21 stützt sich in axialer Richtung über vier Gelenkstützen 25 gegen den Innenschild 11 ab. Diese Gelenkstützen 23 sind an beiden Enden über Kugelgelenke od.dgl. abgestützt, so daß in gewissen Grenzen allseitige Verstellungsmöglichkeiten gegeben sind.

An dem Tragring 21 ist, wie schon angedeutet wurde, der Schneidkopf 22 gelagert. Die Lagerung ist so ausgebildet, daß der Schneidkopf 22 gegenüber dem Tragring 21 eine drehende Bewegung vollführen kann. Seinen Drehantrieb erhält der

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Schneidkopf 22 durch Ritzel 24, die in dem Tragring 21 gelagert sind und die durch Motoren 25 angetrieben sind, die über Stützkonsolen 26 an der Rückseite des Tragrings 21 abgestützt sind. Bei der skizzierten Ausführung ist über den Umfang des Tragringes 21 eine größere Zahl von Ritzeln 24 verteilt, die alle in eine umlaufende Zahnung 27 des Schneidkopfes 22 eingreifen. An dem Tragring 21 ist eine entsprechend große Zahl von Antriebsmotoren 25 gelagert»

Von besonderer Wichtigkeit ist es, daß der Tragring 21 durch ^ eine Reihe von radialen Steuerzylindern gegenüber dem Innenschild 11 abgestützt ist. Bei der skizzierten Ausführung sind vier Paare 28, 29 derartiger Steuerzylinder vorgesehen, die jeweils um 90 gegeneinander versetzt an dem Innenschild 11 und dem Tragring 21 angreifen. Die Anlenkung dieser Zylinder erfolgt an den gleichen Stützböcken 30, an welchen auch die Gelenkstützen 23 angreifen. Die Steuerzylinder 28 sind senkrecht angeordnet, erlauben somit eine Verschiebung des Tragringes 21 und mit ihm des Schneidkopfes 22 in senkrechter Richtung» Im Gegensatz dazu sind die Steuerzylinder 29 waagerecht angebracht. Sie ermöglichen somit eine seitliche Verschiebung des Schneidkopfes 22_e Durch gemeinsame und unterschiedliche Beaufschlagung der Zylinder 28 und 29 kann somit der Tragring 21 und mit ihm der Schneidkopf 22 in beliebiger Richtung gegenüber dem vorderen Ende des Innenschildes 11 verschoben werden,, Das ist wichtig, weil auf diese Weise die Möglichkeit gegeben ist, die Vorschubrichtung des Vortriebsschildes in gewissen Grenzen zu korrigieren«.

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Wenn der Schneidkopf 22, der im übrigen beliebig ausgebildet sein kann, der aber bevorzugt mit Rollenmeißeln bestückt sein soll, durch seine Motoren 25 angetrieben wird und dabei gleichzeitig durch die Druckzylinder 16 mit mehr oder minder hohem Druck gegen das anstehende Gebirge gepreßt wird, dann wird das dadurch hervorgerufene Drehmoment über den Innenschild 11 und die Längsführung 14, 15 auf den Außenschild übertragen. Dieser Außenschild mag durch das ihn außenseitig umgebende Erdreich gegen Verdrehung gesichert sein. Gegebenenfalls können aber auch von dem Außenschild 10 Pratzen radial nach außen in das Erdreich eingepreßt werden, um über diese auftretende Momente abtragen zu können. Über die gleichen Pratzen werden dann auch die Abstützkräfte der Druckzylinder 16 in axialer Richtung auf das Gebirge übertragen. Wenn allerdings der dem Vortriebsschild folgende Ausbau z.B. aus (Kibbings besteht, dann können zwischen dem vordersten !Mibbingring und dem Stützring 13 am hinteren Ende des äußeren Schildes besondere Druckzylinder eingeschaltet sein, die wenigstens die axialen Kräfte auf den Ausbau abtragen.

Ist der Innenschild 11 mit dem Schneidkopf 22 um die Ausschublänge der Druckzylinder 16 vorgerückt, dann wird vorteilhaft der Innenschild 11 seinerseits vorübergehend gegenüber dem Gebirge verspannt, damit anschließend durch Umsteuerung der Druckzylinder 16 der Außenschild 10 nachgezogen werden kann. Haben die Teile 10 und 11 wieder ihre in Fig. 1 der Zeichnung skizzierte Lage zueinander erreicht, erfolgt erneut eine Um-

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steuerung der Druckzylinder 16 und der Arbeitszyklus beginnt von vorn.

Es sei noch erwähnt, daß der Innenschild 11 nahe seinem vorderen Ende einen Ausschnitt 31 aufweist_o Durch diesen Ausschnitt soll lediglich die Fortschaffung des gelösten und herabgefallenen Haufwerks erleichtert werden, weil so die Möglichkeit besteht, den in der Zeichnung nicht dargestellten aufnehmenden Förderer bis zum Tiefsten des Außenschildes 10 herabzufuhren«

Die Ausführung des Erfindungsgegenstandes nach Pig, 3 der Zeichnung unterscheidet sioh von der nach Fig. 1 und 2 im wesentlichen dadurch, daß die Antriebsmotoren 25 nicht an dem Tragring 21 abgestützt sind, sondern auf besonderen Konsolen 32 des Innenschildes 11_o Die Antriebskraft der Motoren 25 wird dabei durch Gelenkwellen 33 auf die Antriebsritzel übertragene

Es sei ausdrücklich bemerkt, daß in konstruktiver Hinsicht weitgehende Abweichungen von den skizzierten und beschriebe-" nen Ausführungsbeispielen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassene Gewisse konstruktive Änderungen sowohl der Schilde als auch des Schneidkopfes ergeben sich zwangsläufig in Abhängigkeit von dem Durchmesser des aufzufahrenden Tunnels„ Ferner spielt auch die Härte und die Oharakteristik des anstehenden Gebirges eine RoIIe₀ Vor allen Dingen braucht nicht unbedingt eine Vielzahl von

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Motoren vorgesehen zu sein, um den Antrieb des Schneidkopfes zu bewirken. Die Leistung könnte gegebenenfalls auch, von einem einzigen oder von einer geringen Anzahl entsprechend
stärkerer Motoren aufgebracht werden.

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Claims

Patentansprüche

ί 1oJSchildvortriebsmaschine mit einem an der Ortsbrust arbeitenden rotierenden Schneidkopf, dadurch gekennzeichnet, daß der Schild seinerseits zweiteilig ausgebildet ist in der Weise, daß er aus einem äußeren (10) und einem inneren etwa rohrförmigen Schild (11) besteht, wobei der innere Schild (11) in axialer Sichtung im äußeren Schild verschiebbar (bei 14, 15) geführt ist und stirnseitig den Schneidkopf (22) trägt, wobei der innere Schild (11) mit dem Schneidkopf (22) durch über seinen Umfang verteilte Druckzylinder (16), die sich am äußeren Schild (10) abstützen, in Vortriebsrichtung vorpreßbar ist,

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenachild (11), an seinem vorderen Ende einen Tragring (21) für den Schneidkopf (22) trägt, der in axialer Richtung durch Gelenkstutζen (23) gegen den Innenschild (11) abgestützt ist und der im übrigen durch radiale . Steuerzy.linder (28, 29) in horizontaler und vertikaler Sichtung gegenüber dem Innenschild (11) verlagert werden kann

3ο Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem [Tragring (21) zweokmäßig mehrere Ritzel (24) gelagert sind, die in eine Zahnung (27) des drehbar gelagerten Schneidkopfes (22) eingreifen.

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Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß etwa auf Konsolen (26) des Tragringes (21) die Motoren (25) abgestützt sind, die über die Eitzel (24) den Schneidkopf (22) antreiben«

5ο Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmotoren (25) für den Schneidkopf (22) am Innenschild (11) abgestützt sind und durch kardanisch^ Wellen (33) mit den Antriebsritzeln (24) für den Schneidkopf (22) verbunden sind,,

6β Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Tragring (21) für den Schneidkopf (22) einwirkenden radialen Steuerzylinder paarweise je aus zwei senkrecht zueinander angeordneten Zylindern (28, 29) bestehen, die über den Umfang des Tragringes (21) verteilt angeordnet sind.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Schild (10) und gegebenenfalls auch der innere Schild (11) mit Verspannungseinrichtungen gegenüber dem Gebirge zur Abtragung von Schubkräften und/oder Drehmomenten versehen sind«,

8„ Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenschild (11) nur durch seitlich angeordnete Führungselemente (14, 15) im Außenschild (10) axial geführt ist_e

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9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenschild (11) unten an seinem
vorderen Ende einen größeren Ausschnitt (31) aufweist für den Durchtritt des das gelöste Haufwerk aufnehmenden Förderers.

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