DE2166260C3 - Schildvortriebsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schildvortriebsmaschine, bei der innerhalb des Vortriebsschildes ein Schneidkopf drehbar und in Vortriebsrichtung relativ verschiebbar angeordnet ist, der mindestens mit einer die Ortsbrust abstützenden Brustplatte und mit mehreren die Ortsbrust abtragenden Schneidelementen versehen ist, und bei der ein endloses Förderband vorgesehen ist, zur Abförderung des hereingewonnenen Gesteins.

Für die Herstellung von unterirdischen Hohlräumen sind bisher verschiedene Maschinen- bzw. Vorrichtungstypen eingesetzt worden. Bei einem derartigen Maschinentyp erfolgt der Gesteinsabbau mit Hilfe von Schneidwerkzeugen mit eigenem Antrieb, beispielsweise Schneid-Fräs-Scheiben, die mit Messern oder Meißeln besetzt sind. Mit diesen Maschinen lassen sich harte, massive Gesteine abbauen. Dagegen hat sich ihr Einsatz in lockeren, wasserhaltigen, lehmigen Böden nicht bewährt. Grundsätzlich eignen sie sich nicht zur Stützung der Abbaufront und können auch nicht das Einströmen von Wasser verhindern.

Es ist nun eine Schildvortriebsmaschine bekannt (Die Bautechnik, 6/1968, S. 187 bis 195), die sich grundsätzlich auch für den Einsatz in wasserführenden Schichten eignet, allerdings läßt sich hierbei das Eindringen von Wasser in die Maschine nicht verhindern, und zwar trotz geschlossener Brustplatte, so daß in den aufzufahrenden Strecken eine Grundwasserabsenkung erforderlich wird, da das in die Maschine sonst eindringende Wasser nicht nur die Abförderung des gewonnenen Gesteins aus dem Bereich des Schneidkopfes behindert, sondern auch die die Ortsbrust abstützenden Maschinenelemente sowie Antriebsorgane des Schneidkopfes in ihrer Wirkungsweise nachteilig beeinflußt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, die Vortriebsmaschine der genannten Art so zu verbessern, daß das Eindringen von Wasser weiter vermindert wird, so daß die Maschine sich noch besser als die bekannten für den Einsatz in wasserführenden Schichten eignet.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Schneidkopf aus einer um quer zur Vortriebsrichtung verlaufende Achsen umlaufenden und über eine Antriebsrolle getriebenen, endlosen Kette besteht, an der mehrere im Abstand voneinander angeordnete und mit jeweils einer gegen die Ortsbrust gerichteten Schneidkante ausgestattete Schürfkübel befestigt sind, und daß der Schneidkopf innerhalb eines im wesentlichen geschlossenen Kastens angeordnet ist, welcher innerhalb des Vortriebsschildes um eine zu dessen Längsachse parallel verlaufende Achse drehbar angebracht ist und dessen der Ortsbrust zugewendete

Stirnplatte eine der Schneidkante der Schürfkübel mit geringem Spiel angepaßte öffnung aufweist, die bei umlaufender Kette zumindest von den Schneidkanten der Schürfkübel durchgriffen wird.

Durch diese Ausbildung des Schneidkopfes besitzt die Maschine in der der Ortsbrust zugewendeten Stirnplatte zwar eine öffnung, durch die Wasser in den Schneidkopf eindringen könnte, jedoch durch die durch sie mit geringem Spiel durchgreifenden Schürfkübel so weit abgedichtet ist, daß die in den Schneidkopf eindringenden Wassermengen relativ gering sind.

Ferner zeichnet sich die erfindungsgemäße Maschine auf Grund der gekennzeichneten Konstruktionsmerkmale durch eine sehr gute Anpassungsfähigkeit beim Abbau von Böden mit in weiten Grenzen variierenden Eigenschaften hinsichtlich Korngröße, Wassergehalt und Härte aus, da die stirnseitige Abstützung der Ortsbrust in einer Weise im wesentlichen konstant gehalten werden kann, die während des Betriebs keinerlei Änderungen an den den Abbau und den Vortrieb bewirkenden Elementen der Maschine notwendig macht, wodurch in der Regel mit wesentlich größeren Vorschubgeschwindigkeiten als bei den bekannten Maschinen dieser Art gefahren werden kann.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfin- 2; dungsvorschlags läßt sich die die Schürfkübel tragende Kette in einem an dem Kasten vorgesehenen Kanal führen und um eine Rollentrommel sowie aber Umlenkscheiben hinwegführen, wobei sich ebenfalls bewährt hat, diese Kette als Raupenkette auszubilden und in Bewegungsrichtung der Kette vor jedem Schürfkübel an Stelle eines geschlossenen Kettenglieds mindestens ein offenes Kettenglied vorzusehen.

Die Bewegungsbahn der Schürfkübel läßt sich zweckmäßigerweise von einem Kanal umschließen, an den eine Fördereinrichtung zur Entfernung des aus den Schürfkübeln entleerten Gesteins aus dem Vortriebsschild angeschlossen ist.

Zur Lagerung des den Schneidkopf aufnehmenden Kastens in dem Vortriebsschild kann, gemäß einer weiteren Ausgestaltung, eine Tragkonstruktion vorgesehen werden, die einen Zahnkranz aufweist, der mit Antriebszahnrädern des Kastens im Eingriff steht, wobei der Kasten mit Hilfe von Druckzylindern im Vortriebsschild durch eine Führungseinrichtung geführt ist. Für diese Tragkonstruktion läßt sich ein Tragring vorsehen, während die Führungseinrichtung aus Rollenoder Gleitelementen bestehen kann.

Schließlich hat sich auch bewährt, die Stirnplatte innerhalb des Schneidkopfes an ihren Rändern mit die Ortsbrust auflockernden, tangentialen Schneidscheiben sowie mit radial ausschiebbaren Schneidscheiben zu versehen, wobei das radiale Ausschieben mit Hilfe einer Druckvorrichtung bewerkstelligt werden kann. Zwar ist es bekannt, an Schildvortriebsmaschinen verstellbare Schneidelemente zu verwenden (DT-OS 15 34 662), jedoch sind diese Schneidelemente in Form von Meißeln ausgebildet, sind also keine Schneidscheiben, und werden auch in einer zur Vortriebsrichtung geneigten Ebene verstellt und nicht nur radial, wie dies bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Fall ist.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Draufsicht der Schildvor- 6;; triebsmaschine,

Fig. 2 eine Längsschnittansicht der Schildvortriebsmaschinevon Fig. I,

Fig.3 eine Vorderansicht längs der Linie HI-IU in Fig. 2.

F i g. 4 eine Querschnittsansicht längs der Linie IV-IV in Fig.2.

Die Vorrichtung zur Herstellung von unterirdischen Hohlräumen weist einen Vortriebsschild A und eine Vortriebsvorrichtung B auf. Zu dem Vortriebsschild A gehört ein Schneidkantenteil Ai, ein Schildrumpf A2 und ein Schildschwanzteil Ai. Die Vortriebsvorrichtung B setzt sich aus der Abbautrommel Bi, der Bewegungsvorrichtung Bi und der Fördereinrichtung Bi zusammen.

Der Schneidkantenteil A\ ist mit einer Schneidkrone 1, einem Tragring 2, Druckzylindern 3, die den Vorschub des Schneidkantenteils A\ bewirken, sowie mit Druckzylindern 4 zur Bewegung der Abbautrommel Bx und der Vortriebsvorrichtung B selbst, die größtenteils im Inneren des Schneidkantenteils A\ untergebracht ist, versehen. Sowohl die Druckzylinder 3, 4 als auch die Vortriebsvorrichtung ß erstrecken sich zum Teil in den Schildrumpf Ai. Der Schildrumpf A2 ist mit Stoßpratzen 6 versehen, die ihn abstützen und durch radiale Druckzylinder 7 spreizbar sind bzw. durch Druckzylinder 5, die den Vorschub des Schildrumpfs Ai bewirken, jedoch größtenteils im Schildschwanzteil Ai untergebracht sind.

An der Vorderseite der Abbautrommel B\ der Vortriebsvorrichtung B befindet sich eine Stirnplatte 8, die ein Bestandteil eines geschlossenen Gehäuses ist, das die Vortriebsvorrichtung B umgibt. Der Arbeitsteil der Vortriebsvorrichtung B ist die sich aus geschlossenen Kettengliedern 10 und offenen Kettengliedern 11 zusammensetzende, endlose Kette, an der sich in die Ortsbrust eingrabende Schürfkübel 12 angebracht sind. Diese endlose Kette läuft über eine Umlenkscheibe 13 und eine Rollentrommel 14 und wird in einem Kanal 15 geführt. Eine Antriebsrolle 16 treibt die Kette an.

An der Innenseite des Tragrings 2, der den Schneidkantenteil Λι abstützt, befindet sich ein Zahnkranz 19, in den die Zahnräder der in der Abbautromme! B\ befestigten Antriebselemente eingreifen. Ebenfalls zur Abstützung bzw. Aussteifung des Vortriebsschildes A, aber auch zur Aufnahme, Verteilung und Übertragung der durch die Druckzylinder 3,4 und 5 erzeugten Kräfte dienen der im hinteren Teil des Schneidkantenteils A\ untergebrachte Druckring 20, der im Schildrumpf Ai und im Schildschwanzteil Ai eingebaute Druckring 22 sowie der im hinteren Teil des Schildschwanzteiles Ai vorhandene Druckring 23, wie aus F i g. 2 ersichtlich ist.

Wie F i g. 3 zeigt, befindet sich in der Stirnplatte 8 der Vortriebsvorrichtung B eine öffnung 24, durch die hindurch jeder mit einer Schneidkante 25 versehene Schürfkübel 12 mit der Ortsbrust in Eingriff gebracht werden kann. Während des Abbauvorgangs muß sich die Abbautrommel B\ um die Längsachse 26, die mit der Achse des ganzen Vortriebsschildes A zusammenführt, drehen können, wozu ein Kugellagerring 27 dient, der die Abbautrommel ßi im Schneidkantenteil Ai umgibt. Außerdem ist durch eine eingebaute Gleitlagerung ein Vorschub der Abbautrommel B\ mit Hilfe einer Führungseinrichtung 28 gewährleistet. Das durch die Abbautrommel B\ abgebaute Material wird von den Schürfkübeln 12 auf einen Kratzbandförderer 29 entleert, der zu der Fördervorrichtung Bi gehört. Die Abbautrommel ßi kann, wie die gestrichelte Linie in F i g. 2 zeigt, durch Bewegen in axialer Richtung auf der Führung 28 vor die Stirnfläche des Schneidkranzes 1 geschoben werden. In einer solchen Lage kann die

Abbautrommel fli arbeiten, wenn sich der Vortriebsschild A im festen Boden vorwärts bewegt. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß in einem solchen Fall auch die Möglichkeit gegeben ist, die endlose Kette, die die Schürfkübel 12 im Umlauf hält, nur mit offenen Kettengliedern 11 zu versehen.

Der Schneidkopf ist innerhalb eines im wesentlichen geschlossenen Kastens 9 angeordnet, der innerhalb des Vortriebsschildes A um die zu seiner Längsachse parallel verlaufende Längsachse 26 drehbar angebracht ist und dessen der Ortsbrust zugewendete Slirnplatte 8 die öffnung 24 enthält, durch die die Schneidkanten 25 der Schürfkübel 12 mit einem nur geringen Spiel hindurchtreten, wenn die Kette umläuft. In dem Kasten 9 befindet sich auch der Kanal 15 für die Kettenglieder 10,11.

Die Lagerung des Kastens 9 in dem Vortriebsschild A erfolgt mit Hilfe einer oben als Tragring bezeichneten Tragkonstruktion, zu der der Zahnkranz 19 gehört, der mit Antriebszahnrädern des Kastens 9 im Eingriff steht. Mit Hilfe der Druckzylinder 4 läßt sich der Kasten 9 durch die Führungseinrichtung 28, die aus Rollen- oder Gleitelementen bestehen kann, innerhalb der Schildvortriebsmaschine führen.

Die Stirnplatte 8 innerhalb des Schneidkantenteils Λι ist an ihren Rändern mit die Ortsbrust auflockernden, tangentialen Schneidscheiben 17 sowie mit radial ausschiebbaren Schneidscheiben 18 versehen, wobei letztere durch eine Druckvorrichtung radial ausschiebbar sind.

Bei Fortbewegung in fließfähigen oder nachbrechenden Bodenschichten läßt sich die Abbautrommel fli hinter die Stirnfläche der Schneidkrone 1 zurückziehen, wo derjenige Teil der Schneidkrone 1, der sich an die Mantelfläche 30 des Schneidkantenteils A\ anschließt, die Stirnplatte 8 der Abbautrommel B\ bzw. die aufeinanderfolgend durch die Stirnplattenöffnung 24 hindurchgreifenden Schürfkübel 12 schirmartig gegen loses, herabbrechendes Material schützt. Bei solchen losen oder lockeren Böden muß die die Schürfkübel 12 führende endlose Kette als geschlossene Raupenkette ausgebildet sein, d. h. überwiegend aus geschlossenen Kettengliedern 10 bestehen, wobei lediglich das oder die beiden jedem Schürfkübel 12 vorangehenden Kettenglieder als offene Kettenglieder 11 ausgebildet sind. Während des Abbauvorgangs erfolgt die Bewegung des Schneidkantenteils Ax, des Schildrumpfes A2 und des Schildschwanzteils A3, also der Teile des Vortriebsschildes A, nicht gleichzeitig. Zunächst schieben die Druckzylinder 3 dem Schneidkantenteil A\ um eine einzige Hublänge H vorwärts, wobei sie sich auf dem Schildrumpf Ai, dem Schildschwanzteil Ai und den Ausbauelementen abstützen. Die Hublänge H kann bis zu 1 m betragen. Sobald die Vorwärtsbewegung des Schneidkantenteils A\ beendet ist, werden die zur ίο Abstützung des Schildrumpfes Az dienenden Stützpratzen 6 eingezogen, so daß der Schildrumpf Ai dem Schneidkantenteil Λι leicht folgen kann. Die zum Verschieben des Schildrumpfes benötigte Kraft liefern die im Schildschwanzteil Ai angeordneten Druckzylinder 5, die somit den Schildrumpf Ai, gestützt auf den Schildschwanzteil Ai um eine Hublänge h vorschieben. Sobald der Schildrumpf Ai seine neue Lage erreicht hat, werden die Slützpralzen 6 wieder ausgefahren. Dieses Ausfahret» geschieht, wie aus Fig.4 ersichtlich, mit Hilfe der Druckzylinder 7.

Die Slirnplatte B der im Schneidkantenteil A\ untergebrachten Vortriebsvorrichtung ist geschlossen, da die dort zum Abbauen vorhandene öffnung 24, durch die die Schürfkübel hindurchtreten, durch die aus geschlossenen Kettengliedern bestehende Raupenkette 10 überdeckt wird, so daß sogar Abbauarbeiten im Grundwasser, also unterhalb des Grundwasserspiegels möglich sind, es kann jedoch vorkommen, daß geringfügige Wassermengen durch die einzelnen Kettenglieder hindurchsickern. Die öffnung, die zur Einführung der Schneidkante 25 des Schürfkübels 12 notwendig ist, wird von der Schneidkante 25 selbst verschlossen, während die untere öffnung ein möglicherweise abgefedertes Verschlußglied 33 verschlie-Ben kann. Auch bei der unteren öffnung 33 ist jedoch mit einem geringfügigen Durchsickern zu rechnen. Das Verschließen der öffnung 24 der Stirnplatte 8 mit Hilfe der Schü-fkübel 12 ist immer dann erforderlich, wenn von der Ortsbrust her Material in die Abbautrommel B\ einzudringen droht. Dies kann bei lockeren, fließfähigen Böden der Fall sein. Die in die Vortriebsvorrichtung B eingedrungene geringfügige Wassermenge läßt sich aus der Abbiiutrommel ßi durch die Entleerungsstelle der Schürfkübel entfernen, nötigenfalls mit Hilfe von Pumpen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Schildvortriebsmaschine, bei der innerhalb des Vortriebsschildes ein Schneidkopf drehbar und in Vortriebsrichtung relativ verschiebbar angeordnet ist, der mindestens mit einer die Ortsbrust abstützenden Brustplatte und mit mehreren die Ortsbrust abtragenden Schneidelementen versehen ist, und bei der ein endloses Förderband vorgesehen ist, zur Abförderung des hereingewonnenen Gesteins, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkopf aus einer um quer zur Vortriebsrichtung verlaufende Achsen umlaufenden und über eine Antriebsrolle (16) getriebenen, endlosen Kette (10, 11) besteht, an der mehrere im Abstand voneinander angeordnete und mit jeweils einer gegen die Ortsbrust gerichteten Schneidkante (25) ausgestattete Schürfkübel (12) befestigt sind, und daß der Schneidkopf innerhalb eines im wesentlichen geschlossenen Kastens (9) angeordnet ist, welcher innerhalb des Vortriebsschildes (A\) um eine zu dessen Längsachse parallel verlaufende Achse (26) drehbar angebracht ist, und dessen der Ortsbrust zugewendete Stirnplatte (8) eine der Schneidkante (25) der Schürfkübel (12) mit geringem Spiel angepaßte Öffnung (24) aufweist, die bei umlaufender Kette (10,11) zumindest von den Schneidkanten (25) der Schürfkübel (12) durchgriffen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Schürfkübel (12) tragende Kette (10, 11) in einem an dem Kasten (9) vorgesehenen Kanal (15) geführt ist und um eine Rollentrommel (14) sowie über Umlenkscheiben (13) läuft.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kette eine Raupenkette vorgesehen ist, wobei in Bewegungsrichtung der Kette vor jedem Schürfkübel (12) an Stelle eines geschlossenen Kettenglieds (10) mindestens ein offenes Kettenglied (11) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den Schneidkopf enthaltende Kasten (9) einen die Bewegungsbann der Schürfkübel (12) umschließenden Kanal und eine Fördereinrichtung (Bz) zur Entfernung des aus den Schürfkübeln (12) entleerten Gesteins aus dem Vortriebsschild (A) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung (Ö3) in an sich bekannter Weise aus einem Kratzbandförderer (29) besteht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der den Schneidkopf aufnehmende, um die Längsachse (26) drehbar gelagerte Kasten (9) in dem Vortriebsschild (A) in einer Tragkonstruktion drehbar abgestützt ist, die einen Zahnkranz (19) aufweist, der mit Antriebszahnrädern des Kastens (9) in Eingriff steht, und daß der Kasten (9) mit Hilfe von Druckzylindern (4) im Vortriebsschild durch eine Führungseinrichtung (28) geführt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragkonstruktion ein Tragring (2) ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung (28) aus Rollenelementen besteht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung (28) aus Gleitelementen besteht

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnplatte (8) innerhalb des Schneidkopfes an ihren Rändern mit die Ortsbrust auflockernden, tangentialen Schneidscheiben (17) sowie mit radial ausschiebbaren Schneidscheiben (18) versehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidscheiben (18) durch eine Druckvorrichtung radial ausschiebbar sind.