DE2166279C3 - Tunnelvortriebsmaschine - Google Patents

Description

Linie 4-4 aus F ig. 1;

Fig.5 eine seitliche Teilansicht der Maschine in abgewickelter Form entsprechend der strichpunktierten Linie 5-5 aus Fig.2und

Fig.6 einen schematischen Schaltplan des Hydrouliksystems für den Vorschub und die Lenkung der in den F i g. 1 bis 4 dargestellten Vortriebsmaschine.

Die in den Figuren dargestellte Tunnelvortriebsmaschine ist für den Vortrieb von Tunnels mit starker Steigung geeignet und besitzt ein Maschinengestell II, in welchem mittels eines Schrägrollenlagers 131 eine Schrämtrommel 12 gelagert ist. In Fig. 1 ist die linke Hälfte dieser Schrämtrommel 12 im Schnitt und die rechte Hälfte in Ansicht dargestellt. Drei jeweils aus einem Motor und einem Getriebe bestehende Antriebsaggregate 14 versetzen diese Schrämtrommel Ii! über Stirnräder 15 und einen auf der Schrämtrommel 12 befestigten Zahnkranz 16 in Drehung. In dieser Schrämtrommel 12 sind zwei gleichartig ausgebildete Schrämaggregate 17 und 18 angeordnet, deren Schrämköpfe 21 bzw. 22 mit abnehmbaren Schrämmeißeln 23 mit eingesetzten Hartmetallspitzen jeweils über einen Motor 19 und ein Untersetzungsgetriebe 20 in Drehung versetzbar sind. In den F i g. 2 und 3 sind die Innenteile dieser Schrämeinrichtungen fortgelassen worden, und aus Gründen der Klarheit die Querschnitte ihrer Gehäuse kreisrund dargestellt, auch wenn sie bei dem in einer Querebene erfolgten Schnitt in Wirklichkeit elliptisch sind. Die Schrämköpfe 21 und 22 arbeiten nach dem sogenannten Hinterschneid-Prinzip (vgl. US-PS 27 58 825).

Drei von der Seite gesehen dreieckige und im übrigen kreisbogenförmig ausgebildete, an der Tunnelwandung angreifende Stützschilde 24, 25 und 26 besitzen Gleitflächen 27, mit denen sie auf entsprechenden Führungsorganen 28 am Maschinengestell 11 verschiebbarsind.

Zwischen diesen Stützschilden 24, 25 und 26 sind Zylinderkolbenanordnungen 29, 30, 31 beweglich angeordnet, welche die Stützschilde unter der Einwirkung von in den Zylindern der Zylinderkolbenanordnungen angeordneten Federn 32 nach außen gegen die Tunnelwandung pressen. Die Stützschilde sind am Maschinengestell U durch sechs Druckstreben 33 bis 38 aufgehängt, wobei diese Streben über Kugelgelenke jeweils an einem der Stützschilde und am Maschinengestell 10 angreifen, daß sie Kniegelenke bilden, die Zylinderkolbenanordnungen 29, 30, 31) drücken die Stützschilde 24, 25, 26 derart nach außen, daß das Maschinengestell 11 durch die an der Tunnelwandung entlanggleitenden Stützschiide geführt wird, wenn es vorgerückt wird. Die kniegelenkartigen Druckstreben verhindern dabei automatisch ein Zurückrutschen der Stützschilde 24,25,26 und damit auch des Maschinengestells 11. Wenn jedoch eine rückläufige Bewegung erforderlich wird, können die Kolben der Zylinderkolbenanordnungen 29, 30, 31 hydraulisch in die Zylinder eingezogen werden, wodurch die Schuhe 24 bis 26 von der Tunnelwandung abgezogen werden, so daß die Druckstreben nicht auf die Schuhe 24, 25 einwirken.

Drei am rückwärtigen Teil der Maschine angeordnete rechteckige, an der Tunnelwandung angreifende <\b stützschuhc 39, 40, 4! bilden zusammen mit drei Zylinderkolbenaggregaten 42, 43, 44 eine Abstiii/.einrichtung 45. Dabei sind diese Zylinderkolbenaggregate 42, 43, 44 zwischen den Abstützschuhen 39, 40 und 41 angeordnet und mit diesen über Kugelgelenke verbunden, wobei ihre Kolben mittels Federn 58 in die Zylinder hineingezogen werden, während sie bei hydraulischer Beaufschlagung ausgefahren werden. Am rückwärtigen Ende des Maschinengestells 11 sind drei doppeltwirkende hydraulische Kraftaggregate 46,47, 48 zur Lenkung der Maschine vorgesehen, deren jedes zwei Kolbenstangen 49 besitzt. Das Maschinengestell 11 wird über Universalgelenke an den Außenenden der Kolbenstangen 49, welche auf senkrechten Führungsflächen 50 der Abstützschuhe 39,40,41 frei verschiebbar sind, geführt.

ίο Die Lenkung der Maschine wird durch eine Seitwärtsbewegung des rückwärtigen Teils des 'vlaschinengestells U in der Abstützeinrichtung 45 in der jeweils gewünschten Richtung erzielt, wobei die Längsachse des Maschinengestells 11 gegenüber der Tunnelachse verschoben wird. Bei an der Tunnel wandung festgesetzter Abstützeinrichtung 45 kann das Maschinengestell 11 vorgerückt werden, während seine vorderen Stützschilde 24, 25, 26 an der Tunnelwandung entlanggleiten, wozu Vorschubböcke 51 bis 56 als Antrieb am Maschinengestell 11 und an den Abstützschuhen 30, 40, 41 der Abstützeinrichtung 45 angelenkt sind. Während der Vorschubbewegung des Maschinengestells 11 werden die Schrämtrommel 12 im Maschinengestell und gleichzeitig die Schrämköpfe 21 und 22 in der Trommel in Drehung versetzt, so daß die Schrämköpfe schraubenlinienförmige Schräme tangential in die Tunnclwandung einschneiden. Die von den Kolbenstangen 49 und den Führungsflächen 50 gebildeten Gleitverbindungen zwischen den für die Lenkung vorgesehenen Kraftaggregaten 46 bis 48 am Maschinengestell M und den Abstützschuhen 39 bis 41 der Abstützeinrichtung 45 übertragen das sich aus der Drehung der Schrämtrommel 12 ergebende Reaktionsmoment an die fest gegen die Tunnelwandung gepreßten Abstützschuhe 39 bis 41.

Um das von den Schrämmeißeln 23 der Schriimköpfe losgebrochene Schrämklein durch die Maschine hindurchzuleiten, sind nicht dargestellte Leitplatten vorgesehen.

Wenn die Kolbenstangen der Vorschubböckc 51 bis 56 voll ausgefahren sind, wird die Abstützeinrichtung 45 von der Tunnelwandung gelöst und mittels der Vorschubböcke 51 bis 56 schnell vorgedrückt, während das Maschinengestell II über die Stützschilde 24 bis 26 festgehalten wird, da diese über die Druckstreben 33 bis 38 fest gegen die Tunnelwandung gepreßt werden. Nach erneutem Festsetzen der Abstützeinrichtung 15 kann ein neuer langsamer Vorschubschritt vorgenommen werden. In Fig. 5 sind zwei Vorschubböcke 51, 52 dargestellt, welche mit dem Abstützschuh 39 verbunden sind, wobei der linke Vorschubbock 51 eingezogen und der rechte Vorschubbock 52 ausgefahren dargestellt ist. In dieser Figur ist daher der Abstützschuh 39 in zwei Stellungen dargestellt, wobei die Stellung der linken Schuhhälfte den eingezogenen Stellungen der Vor-

ss schubböcke und die Stellung der rechten Schuhhälfte den ausgefahrenen Stellungen der Schubböcke entspricht.

Unter der Maschine ist eine nicht dargestellte Antriebs- und Steuerstation aufgebaut. Von dieser

im Hodenstation aus führen hydraulische und elektrische Kraftleitungen sowie geeignete elektrische Steuerlei-Hingen zur Tunnelvortriebsmaschine. Alle diese clektri sehen und hydraulischen Leitungen sind in einem gemeinsamen, nicht dargestellten Kunststoffschut/.rohr

f>s angeordnet, welches an einem Stahlseil 59 befestigt ist.

das seinerseits über Laufscheiben und Felsschrauben am ¹ langenden des ansteigenden Tunnels befestigt ist.

iedienungspersonal kann die Maschine miitels eines

nicht dargestellten Förderkorbes od. dgl. erreichen, der an einem Stahlseil 57 befestigt ist.

In F i g. 6 sind die verschiedenen Aggregate mit ihren verschiedenen hydraulischen Versorgungsleitungen und Steuerventilen dargestellt, und zwar die Vorschubböcke 51 bis 56, die zwischen den Stützschilden 24 bis 26 liegenden Zylindcrkolbcnanordnungcn 29 bis 31. die Zylinderaggregate 42 bis 44 der Abstützeinrichtung 45 und die kraftaggregatc 46 bis 48 zum Lenken des Maschinengestells 11. Eine Niederdruck-Speisepumpe 61 liefert die erforderliche Hydraulikflüssigkeit aus einem Vorratsbehälter 62 an drei Hochdruckpumpen 63, 64, 65, welche in der Bodenstation angeordnet sind. Dabei ist in der Speiseleitung hinter diesen drei Hochdruckpumpen ein Gegendruckventil 66 vorgesehen. Die Pumpe 63 versorgt die doppeltwirkenden Vorschubböcke 51 bis 56 über eine flexible Speiseleitung 67 und ein Solenoidventil 68 mit dem Druckmedium. Dieses Ventil 68 besitzt drei Schaltpositioncn, und zwar eine für das Ausfahren der Vorschubböcke 51 bis 56, eine Position zum Hinziehen dieser Aggregate und eine Position zum Verriegeln der Aggregate. Eine als Einschnürung 69 dargestellte Begrenzungseinrichtung steuert die Schnelligkeit des Ausfahrens und Einziehens dieser Vorschubböcke. Die Pumpe 64 speist über eine biegsame Speiseleitung 70 die Zylinderkolbcnaggrcgate 42 bis 44 der Abstützeinrichlung 45, um diese Aggregate auszufahren. Dabei ist ein Druckmiltelvcrteilcr in Form von drei mechanisch untereinander verbundenen Motoren 71, 72, 73 in den Spciselcitungen dieser Aggregate 42, 43 und 44 vorgesehen, um eine gleichzeitige Bewegung dieser Aggregate zu gewährleisten. Falls erforderlich, können die Aggregate 42 bis 44 über drei Solenoidventile 88, 89, 90 einzeln eingestellt oder vollständig eingefahren werden. Über die Pumpe 65 können die Zyünderkoibenanordnungen 29 bis 31 des Maschinengestells Il über eine Speiseleitung 74 mit Druckmedium versorgt werden, so daß ihre Kolben entgegen dem Druck der in ihren Zylindern vorgesehenen ledern 32 eingezogen weiden.

Aus Sicherheitsgründen ist für den Antrieb der Pumpe 65 ein Elektromotor 75 vorgesehen, in dessen Speisekreis ein Relais 76 liegt. Der Betätigtingskreis für dieses Relais 76 besitzt drei druckbetätigte Schulter 77, 78 und 74, welche jeweils an eines der Zylinderkolhenaggregate 42 bis 44 angeschlossen sind. Der Motor 75 kann daher die Pumpe 65 nur dann in Drehung versetzen, wenn in allen /ylintlerkolbenaggregaicn 42 bis 44 voller Druck herrscht. Mit anderen Worten, die .Stützschilde 24 bis 2h des Maschinengestell«. 11 können nur dann gelöst werden, wenn die Abstüt/einiichtung 45 über ihre Ahstützsehuhe M bis 41 fest an der Tunnelwandiing angreift.

Falls jedoch der Druck in den Zylindi-rkolbenagitn· guten 42 his 44 plötzlich fallen sollte, wenn die /vliiulerkolbenanordiningen 29 bis .Jl unter Druck ".lelicii. /. B. wenn die Speiseleitung 70 brechen sollte, wird über einen Motor 80 sofort ein Rückschlagventil 81 f.cnlTniM. über welches diese Zylinderkolbetuinordtuin gen 29 bis 31 und die Speiseleitung 74 entleert werden. Infolgedessen pressen diese Zylinderkolbeiumordnun gen 29 bis 31 die ihnen zugeordneten Stülzschilde 24 bis 2h des Maschincngesiells Il sofort gegen die Tunnel Wandung, wobei die als Kniegelenke wirkenden Drucksachen .JJ bis 18 die Slill/sehildc zusätzlich mich uiißcn drücken, so dall die Maschine im Tunnel leM|:ekli'innit wird.

Im einer von der Speiseleitung 70 abzweigenden

ίο

.μι

Speiseleitung 83 für die Kraftaggregate 46 bis 48 zur Lenkung der Maschine ist ein Folgeventil 82 angeordnet, so daß die Hydraulikflüssigkeit nur dann in die Speiseleitung 83 einströmen kann, wenn in den Zylinderkolbenaggregaten 42 bis 44 der Abstützeinrichtung 45 voller Druck herrscht. Eine Lenkung der Maschine, ti. h. eine Richtungsänderung der Maschine, ist also nur dann möglich, wenn die Abstützeinrichtung 45 im Tunnel festgesetzt ist. Diese drei für die Lenkung vorgesehenen Kraftaggregate 46 bis 48 sind über drei Solenoidventile 84,85, 86 mit jeweils drei Schaltstellungen hintereinander geschaltet. Diese Schaltstellungen eines jeden Ventils werden nachstehend mit si. b bzw. c angegeben und sind in F i g. 6 durch die entsprechenden Rechtecke si. b und cdargestellt. Zum Ventil 85 ist ein Solenoidventil 87 mit einer öffnungs- und einer Schließstellung parallel geschaltet. Da die Ventile 84 bis 86 nicht ganz, leckdicht sind, sind jeweils zwei gesteuerte Rückschlagventile 91 in den Leitungen zwischen den Lenkaggregaten 46 und 48 auf den Ventilen 84 und 86 angeordnet, um diese Kraftaggregate bis auf die Zeit der Lenkbewegung zwangsweise zu blockieren. Dabei ist die Kolbenfläche des Kraflaggrcgatcs 47 nur halb so groß wie die Kolbenfläche jedes einzelnen der Kraftaggregatc 46 und 48, die einander gleich sind. Finden Vortrieb schräg ansteigender Tunnels wird die Maschine derart angesetzt, daß dieses Kraftaggregate 47 horizontal liegt und der zugeordnete Abstützschuh 41 an tier Decke des Tunnels bzw. am I taugenden anliegt.

Wenn bei der Schaltung nach I·' i g. 6 das rückwärtige Teil ties Maschinengesiells 11 nach oben bewegt werden soll, d. h. also bei einem schräg ansteigenden 'Tunnel zur Tiinncldcckc hin, wird das Ventil 85 in der dargestellten Schließlage b gehallen, das Ventil 84 in tue Lage c und das Ventil 86 in die Lage si verschoben. Wenn nun das Ventil 87 geöffnet wird, bewegen sich die Zylinder der Kraftaggregate 4h und 48 und damit this rückwärtige Teil ties Maschinengestells Il in IMg. 6 nach oben, wobei die Enden aller Kolbenstangen 49 dieser Krallaggregale an den Gleitflächen 50der Abstützschu lic· 39 bis 41 entlanggleiten. Auf die gleiche Weise wird das Ventil 87 auch verwendet, um tlas rückwärtige Teil ties Maschinengestell Il in Fig. 6 nach unten zu bewegen, wozu tlas Ventil 84 die Position ;f und das Ventil 8hdie Position ('einnimmt.

11in da«, rückwärtige Teil des Maschinengesiells 11 in F i g. h naih rechts zu verschieben, wird tlas Ventil 87 geschlossen und werden die Ventile 84 und 8h in die Position ./ verschoben. Die Bewegung beginnt, wenn tlas Ventil 85 in Position (· verschoben ist. Da die Winkel zwischen den l.enkaggregaten M)" betragen und die FühruiigsNäehen 50 rechtwinklig zum entsprechenden Kraftnggregal verlaufen, verläuft die sich ergebende Bewegung des rückwärtigen Teiles des Mtischinengcstells 11 geradeaus mich rechts in F i g. (>, da sie aus der Bewegung tier Kolbenstangen 49 in den Zylindern tier Kraftaggrcgalc 4h bis 48 und aus tier dleitbewegunc tier linden tier Kolbenstange!) 49 auf den l'ührungsHä chcn 50 resultiert. Um tlas rückwärtige Teil ties Masihincngestells Il geradeaus nach links in Fig. 6 zn bewegen, wird tlas Ventil 85 in Position n und wet den die Ventile 84 und 8h in die Position ('verschoben.

Aul diese Weise kann tlas rückwärtige Teil des Maschinengesiells 11 mittels des Ventils 87 in der einen Richtung untl mittels des Ventils 85 rechtwinklig hierzu bewegt werden, obwohl nur drei Kraftaggiegale vorgesehen sind.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Tunnelvortriebsmaschine, bestehend aus Maschinengestell mit darin drehbar gelagerter, am vorderen Ende mit Schrämköpfen bestückter Schrämtrommel sowie mit beim Vorschub an der Ausbruchswandung entlanggleitenden Stützschilden, aus mit dem Maschinengestell verbundener Abstützeinrichtung mit über Hydraulik-Zylinderkolbenaggregate gegen die Ausbruchswandung preß- baren Abstützschuhen und Antrieb für die gegenseitige Verschiebung von Maschinengestell und Abstützeinrichtung, wobei das hintere Ende des Maschinengestells axial verschieblich sowie unverdrehbar und zusätzlich mittels Kraftaggregaten in radialer Richtung verstellbar in der Abstützeinrich tung gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang des hinteren Endes des Maschinengestell (11) in einer zur Maschinenlängsachse orthogonalen Ebene in gleichen Winkelabständen drei Abstützschuhe (39,40,41), zwischen benachbarten Abstützschuhen (39, 40,41) je ein in tangentialer Richtung arbeitendes Zylinderkolbenaggregat (42, 43, 44) und drei in langentialer Richtung arbeitende Kraftaggregate (46, 47, 48) für die radiale Verstellung des Maschinengestell (11) gegenüber der Abstiitzeinrichtung (45) angeordnet sind.

2. Tunnelvortriebsmaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen jedem der Kraftaggregate (46, 47, 48) und dem danebenliegenden Zylinderkolbenaggregat (42, 43, 44) 120° beträgt.

3. Tunnelvortriebsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftaggregate (46, 47, 48) am Maschinengestell (11) befestigt sind und die Abstützschuhe (39, 40, 41) über eine Längs- und Radialbewegungen zulassende Gleitverbindung (40, 50) mit den Kraftaggregaten (46, 47, 48) verbunden sind.

4. Tunnelvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kral'taggregat (46, 47, 48) zwei an ein zugeordnetes, drei Stellungen (a, b. c) aufweisendes Leitventil (84, 85, 86) angeschlossene Kammern aufweist, die Leitventile (84, 85, 86) in Hintereinanderschaltung an eine Druckmittelquelle (61, 62) angeschlossen sind und die Kraftaggregate (46, 47, 48) in den beiden Endstellungen (a, c^der Leitventile (84, 85, 86) in der einen oder anderen Richtung bewegbar sind.

5. Tunnelvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftaggregate (46, 47, 48) symmetrisch aufgebaut sind.

6. Tunnelvortriebsmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Leitventil (85) eines der Kraftaggrcgate (47) eine mit einem in eine öffnungs- und Schließlage bringbares Steuerventil (87) versehene Leitung geschaltet isi, und die Kolbenflüche des Kraftaggregates (47) nur ho halb so groß wie die Kolbenfläche jedes der beiden anderen Kraftaggregati: (46,48) ist.

)ie Erfindung betrifft eine Tunnelvortriebsmaschine den im Oberbegriff ties Patentanspruches I annten Merkmalen.

ei einer bekannten Tunnelvortriebsmaschine der annten Gattung (vgl. US-PS 32 03 737) besitzt die Abstützeinrichtung zwei diametral gegenüberliegende seitliche Abstützschuhe, die über zwei parallel angeordnete Zylinderkolbenaggregate gegen die Ausbruchswandung preßbar sind. Zum Nachholen der Abstützeinrichtung wird das Maschinengestell von den Stützschilden und einem zusätzlich ausfahrbaren Stützbein im Tunnel gehalten. Das die Schrämtrommel tragende Maschinengestell ist mit zwei rückwärtigen Führungsbalken in einer Führungsanordnung der Abstützeinrichtung axial verschieblich und unverdrehbar gelagert, Zum Auffahren gekrümmter Tunnels, d. h. zum Lenken des Maschinengestells ist die Führungsanordnung über horizontal und vertikal angeordnete Zylinderkolbenaggregate horizontal sowie vertikal und damit auch radial in der Abstützeinrichtung verstellbar. Bei dieser Ausbildung ist nachteilig, daß die Abstützeinrichtung infolge der den gesamten Tunnelquerschnitt in Anspruch nehmenden Zylinderkolbenaggregate und Kraftaggregate nur als separates Bauteil hinter dem Maschinengestell angeordnet werden kann, wodurch die Gesamtlänge der Tunnelvortriebsmaschine sehr groß und das Auffahren gekrümmter Tunnels auf kleine Krümmungsradiusänderungen beschrankt wird. Außerdem ist der Einsatz auf das Ausfahren von Tunnels geringer Steigung begrenzt, da die Maschine mit zunehmender Tunnelsteigung infolge ungleichmäßiger bzw. unzureichender Abstützung an der Ausbruchswandung nicht mehr genau geführt bzw. gehalten werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tunnelvortriebsmaschine der genannten Gattung so weiter zu entwickeln, daß unabhängig von der Einsatzlage das Auffahren auch stark gekrümmter Tunnels bei gleichzeitig exakter Führung ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des. Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß durch die Anordnung der Abstützschuhe, Zylinderkolbenaggrcgate und Kraftaggregate ausschließlich am Umfang des Maschinengestells die Baulänge der Maschine sehr kurz gehalten werden kann, so daß geringe Verstellungen des hinteren Endes des Maschinengestells in der Abstützeinrichtung große Krümmungsradiusänderungen zur Folge haben. Gleichzeitig ist eine gute Zugänglichkeit zu den Teilen der Abstützeinrichtung und des Maschinengestells gegeben, da das hintere Ende des Maschinengestells frei bleibt. Durch die Verwendung von drei gleichmäßig am Umfang verteilten Abstützschuhen wird außerdem eine gleichmäßige Beanspruchung der Ausbruchswandung und sichere Führung der Maschine unabhängig von der Einsatzlage gewährleistet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vortriebsmaschine sind Gegenstand der Unteransprüche. Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine in einem senkrecht ansteigenden Tunnel eingesetzte erfindunjjsgemäße Tunnelvortriebsmaschine von der Seite gesehen im Teilschnitt längs der Linie 1 I aus F i g. 2;

F i g. 2 einen Schnitt durch die Maschine Rings der

ils Linie 2-2 aus I- 1 g.

F i g. 3 einen Schnitt durch die Maschine längs der Linie 3-3 aus F ig. I;
F ig. 4 einen Schnitt durch die Maschine längs der