DE2424755A1

DE2424755A1 - Schutzdach fuer eine tunnelbaumaschine und mit einem solchen ausgestattete maschine

Info

Publication number: DE2424755A1
Application number: DE2424755A
Authority: DE
Inventors: Norman Dean Dyer; Douglas Frederick Winberg
Original assignee: Dresser Industries Inc
Current assignee: Dresser Industries Inc
Priority date: 1973-05-23
Filing date: 1974-05-22
Publication date: 1974-12-19
Also published as: ZA742283B; FR2230805B1; AU6814974A; US3870368A; GB1459892A; FR2230805A1; CA991870A

Description

Meissner & Meissner

PATENTANWALTSB Ο RO

BERLIN - MÜNCHEN 2424755

PATENTANWÄLTE

DIPL-ING. W. MEISSNER (BLN) DIPL-ING. P. E. MEISSNER (MCHN) DIPL-ING. H.-J. PRESTING (BLN)

1 BERLIN 33, HERBERTSTR. 22

11. MA11974

Ihr Zeichen Ihr Schreiben vom Unser Zeichen Berlin, den

MI-72-13 ffall-24-5

Dresser Industries, Inc-

Republic National Bank Bldg. Dallas, Texas 75221, USA.

Schutzdach für eine Tunnelbaumaschine und mit einem solchen ausgestattete Maschine

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schutzdach zur Abschirmung des Tunnelbereichs zwischen einem ersten und zweiten Teil einer Tunnelbaumaschine, die in Längsrichtung, bezogen auf die Tunnelachse, relativ zueinander bewegbar sind, und sie bezieht sich auf eine mit einem solchen Schutzdach ausgestattete Tunnelbaumaschine.

Es werden verschiedene Arten von Tunnelbaumaschinen dazu verwendet, Tunnel durch unterirdische Gesteins- und/oder Erdformationen zu bohren. Bei einem besonders wirkungsvollen Typ einer Tunnelbohrmaschine ist ein Schneidkopf mit einer Vielzahl von Schneidwerkzeugen an seiner Frontseite, die die Erdschicht berühren, vorgesehen. Der Schneidkopf ist an einem Träger drehbar befestigt, der seinerseits

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wieder an einem Hauptbock oder -träger, der sich in axialer Sichtung vom Träger des Schneidkopfes nach rückwärts erstreckt, gelagert ist. Am Hauptbock ist eine Greiferanordnung derart gehalten, daß sie an diesem in Längsrichtung verschiebbar ist.

Die Greiferanordnung kann ein an einem Schlitten befestigtes Greiferpaar aufweisen; der Schlitten ist mit Bezug auf den Hauptbock nicht drehbar. Die Greifer können radial ausgefahren werden, um sich gegen die Tunnelwand anzulegen, und diese und der Schneidkopfträger sind durch Vortriebeinrichtungen, z.B. Kolben und Zylinder, verbunden. Wenn die Greifer an der Tunnelwand anliegen, können der Hauptbock, der Schneidkopfträger und der Schneidkopf relativ zu den Greifern durch die Vortriebseinrichtungen vorwärtsbewegt werden, um die Schneidwerkzeuge gegen die Tunnelbrust zu drücken. Gleichzeitig wird der Schneidkopf von einer geeigneten Kraftquelle gedreht, so daß die Schneidwerkzeuge über die Tunnelbrust bewegt werden. Die Greifer bleiben ortsfest an der Tunnelwand, um ein Gegenlager zu den Bohrkräften zu bilden. Am Außenumfang des Schneidkopfes angeordnete Kübel schürfen über die Tunnelsohle und nehmen die von der Tunnelbrust abgebrochenen Gesteinsbrocken und dgl. auf. Wenn die Kübel auf ihrer kreisförmigen Bahn den oberen Punkt erreichen, werden die Brocken auf einen Förderer abgeworfen, der sie hinter die Maschine bringt, von wo sie aus dem Tunnel abgeführt werden.

Der Bohrvorgang schreitet in dieser Weise fort, bis der Hauptbock am Ende seines Weges, bezogen auf die Greiferanordnung, angelangt ist. Dann werden die Greifer· von der Tunnelwand weg eingezogen, und die Vortriebseinrichtung wird umgekehrt, um die Greiferanordnung entlang des Hauptbocks vorwärts zu ziehen. Hierauf werden die Greifer zur-

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Anlage an der Tunnelwand wieder ausgefahren, worauf sich der Zyklus wiederholt. Eine derartige Tunnelbaumaechine ist in der US-PS 3 596 44-5 beschrieben. Ein beim Bohren von Tunneln mit solchen oder anderen Arten von Maschinen auftretendes Problem ist das Herabfallen von Gesteinsbrocken und ähnlichem Abfall vom First des Tunnels bei Fortschreiten des Bohrvorganges. Häufig wird der Tunnel hinter der Maschine ausgekleidet oder mit sonst einer Art von Firstoder Dachträgern versehen, um ein Einstürzen des Tunnels und eine Behinderung der Arbeitsvorgänge, Beschädigung der Maschine oder Verletzung der Arbeiter im Tunnel auszuschalten« Es ist jedoch schwierig, solche Auskleidungen oder Firstträger unmittelbar oberhalb der Tunnelbaumaschine während des Fortschreitens des Bohrvorganges vorzusehen. Hierdurch besteht die Möglichkeit, daß Gesteinsbrocken und sonstige Bohrrückstände vom Tunnelfirst in die Maschine oder auf die diese bedienenden Arbeiter fallen.

Bei einer Maschine der vorbeschriebenen Art ist das genannte Problem besonders in demjenigen Tunnelbereich akut, der zwischen der Greiferanordnung und dem Schneidkopfträger liegt; da dieser Bereich sich während der Bohrzyklen beträchtlich ändert, ist es äußerst schwierig, einen Schutz gegen herabfallende Gesteins- und Erdbrocken zu schaffen.

Es wurden schon verschiedene Arten von Schutzdächern zur Abschirmung bestimmter Bereiche von Tunnelbaumaschinen während deren Betrieb bekannt. So beschreibt die US-PS 3 301 600 eine zylindrische, schalenartige Abschirmung, die am Schneidkopfträger befestigt ist. Eine derartige Abschirmung bietet einen guten Schutz für den Schneidkopfträger, der hinter diesem liegende Bereich bleibt jedoch ungeschützt. Um hier einen Schutz zu erreichen, müssen Tunnelauskleidungen eingesetzt werden.

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Ein anderer gehäuseartiger Schutz ist in der US-PS 3 377 105 beschrieben. Obwohl es scheint, daß eine gewisse Abschirmung zwischen dem Schneidkopfträger und den rückwärtigen Teilen der Tunnelbaumaschine gebildet wird, bietet dieser Schutz nur wenig Flexibilität, und er erlaubt keine Winkelbewegung des Schneidkopfträgers relativ zu anderen Teilen der Maschine.

Eine weitere Abschirmung beim Tunnelbau ist in der US-PS 3 467 4-36 gezeigt. Diese Abschirmung bietet aber nur einen Schutz über dem Bereich des Hauptbocks oder -trägers. Zwischen dem Hauptkörper der Maschine und dem Schneidkopf wird keine Abschirmung erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Schutzdach für eine Tunnelbaumaschine zu schaffen, das den Tunnelbereich abschirmt, der zwischen einem ersten und zweiten Teil der Maschine, die in Längsrichtung, bezogen auf die Tunnelaehse, relativ zueinander bewegbar sind, liegt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Schutzdach aus einer Mehrzahl von auszieh- und zusammenschiebbaren Tragbalken besteht, deren Längsachsen im wesentlichen parallel zur Tunnelaehse liegen. Die Tragbalken sind nahe der Tunnelwand mit Abständen zueinander in Umfangsrichtung angeordnet und weisen einen ersten Hohlträger auf, in dem teleskopartig ein zweiter Träger aufgenommen ist, so daß ein Ausfahren und Zusammenschieben der Tragbalken in Abhängigkeit von der Relativbewegung zwischen dem ersten und zweiten Maschinenteil zu erreichen ist. Die Tragbalken sind an jedem Ende über eine flexible Verbindung jeweils mit dem ersten und zweiten Maschinenteil gekoppelt.

Jeder Tragbalken weist vorzugsweise einen Querschnitt auf, dessen Abmessung vom Außenumfang des Schutzdachs radial

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einwärts zur Tunnelachse hin abnimmt, so daß die Lücke zwischen den Tragbalken am Außenumfang nie größer ist, als sie radial einwärts davon ist. Hierdurch wird ein Einklemmen von Gesteinsbrocken oder anderem Material zwischen den Tragbalken verhindert. Es bleibt jedoch etwas Raum, so daß Schmutz und kleinere Gegenstände durch das Schutzdach fallen können.

Da die Tragbalken flexibel befestigt sind, ist eine winklige Relativbewegung der Teile der Tunnelbaumaschine und auch eine Längsbewegung dieser Teile zueinander möglich. Das Schutzdach gemäß der Erfindung ist besonders für eine Maschine, wie sie vorher beschrieben wurde, geeignet, die einen Schneidkopf sowie einen Träger hierfür aufweist, welche relativ zu einer Greiferanordnung bewegbar sind. Bei einer solchen Maschine wird ein Ende des Schutzdachs mit dem Schneidkopfträger und das andere Ende - bei mancher Ausführungsform - mit der Greiferanordnung verbunden. Ein gewölbtes Tragteil kann die Verbindung zwischen dem Schutzdach und der Greiferanordnung herstellen. Dieses Tragteil kann mit Schiebeverbindungen versehen sein, um den gewölbten Träger in Abhängigkeit von einer radialen Bewegung der Greifer der Greiferanordnung zu verlängern oder zu verkürzen. Das gewölbte Tragteil kann auch mit einer Kolben-Zylinderanordnung ausgestattet sein, um den gewölbten Träger gegen die Tunrielkrone oder den Tunnelfirst hin oder von dort weg zu bewegen.

Das Schutzdach gemäß der Erfindung bildet somit ein Mittel, um einen Bereich des Tunnels, der zwischen zwei relativ zueinander bewegbaren Maschinenteilen liegt, z.B. dem Schneidkopfträger und der Greiferanordnung einer bestimmten Tunnelbaumaschine, abzuschirmen. Das Schutzdach ermöglicht auch

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eine V/inkelbewegung zwischen diesen Maschinenteilen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes werden für den Fachmann aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen deutlich.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Tunnelbau- oder -bohrmaschine mit einem Schutzdach gemäß der Erfindung. Einige T„ile sind in dieser Figur abgebrochen bzw. im Schnitt dargestellt.

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Maschine von Fig. 1, wobei ebenfalls einige Teile abgebrochen bzw. geschnitten dargestellt sind.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt nach der Linie 3-3 in. der Fig. 2, der in erster Linie die Greiferanordnung wiedergibt.

Fig. 4 zeigt in einer Seitenansicht einen Tragbalken des Schutzdachs im Detail.

Fig. 5 zeigt den Teilquerschnitt nach der Linie 5-5 in <ier Fig. 1, insbesondere das Schutzdach.

Fig. 6 . ist ein Teilquerschnitt durch eine andere Ausführungsform einer Tunnelbaumaschine mit einer gegenüber den Fig. 1-5 abgeänderten Anordnung für die Halterung des Schutzdachs.

Zum besseren Verständnis des Erfindungsgegenständes wird zuerst eine kurze, allgemeine Beschreibung einer bestimmten Gattung von Tunnelbohrmaschinen, bei denen das Schutzdach gemäß der Erfindung zur Anwendung kommenkann, gegeben.

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Die Tunnelbohrmaschine hat einen Schneidkopf 10, einen Schneidkopfträger 12, einen Hauptbock oder -rahmen 14 und eine Greiferanordnung 16. Der Schneidkopf 10 ist an seinem Träger 12 mittels Lager 18 drehbar gehalten, die zwischen einem rückwärtigen Vorsprung 20 am Schneidkopf 10 und einer zugehörigen Nabe 22 am Schneidkopfträger 12 angeordnet sind. Der Schneidkopfträger 12 ist am vorderen Ende des Hauptbocks 14 gelagert, so daß der Schneidkopf, sein Träger und der Hauptbock als Einheit vor- und zurückbewegt werden können.

Die Greiferanordnung 16 (Fig. 1-3)weist einen Schlitten und zwei Greifer 26 auf. An gegenüberliegenden Seiten des unteren Teils des Hauptbocks 14 ist an diesem einstückig ein Schienenpaar 30 ausgebildet. Laufbahnen 28 am Schlitten 24 sind so gestaltet, daß sie zu den Schienen 30 passen und an diesen gleiten, um die Greiferanordnung 16 in Längsrichtung relativ zum Hauptbock 14 und den damit verbundenen Teilen bewegen zu können. Der Sitz und die Ausgestaltung der Schienen 30 in den Laufbahnen 28 verhindert eine Seitwärts und Drehbewegung des Schlittens 24 in bezug zum Hauptbock 14 und bildet, wie zu erkennen ist das Mittel, durch das Drehmomentkräfte vom Schneidkopf auf die Greiferanordnung übertragen werden.

Die Greifer 26 sind an gegenüberliegenden Seiten des Schlittens 24 befestigt. Jeder der Greifer besteht aus einem einstückigen Schuh 32, der um den am äußeren Ende eines Hydraulikstempels 36 angeordneten Zapfen 34 schwenkbar ist. Der Stempel 36 ist an einem Zylinder 38 gelagert und kann wahlweise aus diesem vorgeschoben oder in diesen zurückgezogen werden. Wenn die Stempel 36 ausgefahren sind, so berühren die Schuhe 32 die Seitenwände des Tunnels, in dem die Maschine sich befindet und einen fortschreitenden Bohrvorgang ausführt.

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Zwischen dem Schneidkopfträger 12 und der Greiferanordnung 16 ist eine Hydraulikzylinder 40 enthaltende Vortriebseinrichtung angeordnet. Bei manchen Maschinen können die Zylinder unmittelbar mit der Greiferanordnung verbunden sein. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind sie mit einer entsprechenden Vorrichtung, einer später noch zu beschreibenden Innenschale 72 einer Montageeinrichtung 70 verbunden. Am rückwärtigen Teil des Hauptbocks 14 sind an dessen Seiten ein Führerstand 46, ein Gehäuse 42 zur Aufnahme verschiedener Betriebsausrüstungen, wie z.B. elektrische Anlage, Pumpen für die Hydraulikanlage usw., und eventuell zusätzliche Kammern für weitere Einrichtungen angebracht.

Der Bohrvorgang verläuft im allgemeinen folgendermaßen: Die Greifer 26 werden ausgefahren und fest gegen die Tunnelwand angelegt. Damit wird ein Gegenlager für die Kräfte der hydraulischen Vortriebszylinder 40 gebildet, die dann ausgefahren werden, um den Schneidkopf 10 gegen die Tunnelburst zu drücken. Gleichzeitig wird ein Drehantrieb, wie der Motor 48, in Gang gesetzt, um den Schneidkopf 10 an seinem Träger 12 zu drehen. Die Greiferanordnung 16 bildet für das entstehende Drehmoment die Gegenkraft. An der Frontseite des Schneidkopfes 10 sind mehrere(nicht gezeigte) Schneidwerkzeuge angebracht, die gegen die Erdformation greifen. Diese Schneidwerkzeuge werden durch die Vortriebseinrichtung in die Tunnelbrust gepreßt und durch den Drehantrieb an dieser entlang gezogen. Die abgelösten Brocken fallen auf die Tunnelsohle.

An der Außenkante des Schneidkopfes 10 sind eine Reihe von mit diesem drehenden Kübeln 50 befestigt, die so ausgestaltet sind, daß sie auf ihrer bodenseitigen Bahn entlang der Tunnelsohle schürfen und die aus der Erdformation

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herausgelösten Bohrriickstände sammeln. Wenn die Kübel 50 den Höhepunkt ihrer Bahn erreichen, kippen sie diese Rückstände in eine am Schneidkopfträger 12 angebrachte Schütte 52, die die Rückstände einem Bandförderer 54 zuführt, welcher in Längsrichtung durch den Hauptbock 14 läuft und die Rückstände zum Maschinenende bringt, von wo sie aus dem Tunnel gefördert werden.

Das Bohren geht in dieser Weise vor sich, bis der Hauptbock 14 das Ende seines Vorwärtsweges auf dem Greiferschlitten 24 oder bis er irgendeinen anderen gewünschten Endpunkt für seinen Weg erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt werden die Greifer 26 von der Tunnelwand abgezogen, und die Hydraulikzylinder 40 werden in ihrer Arbeitsrichtung umgedreht, um die Greifenanordnung 16 auf dem Hauptbock 14 vorwärtszuziehen. Dann werden die Greifer 26 wieder ausgefahren, um die Greiferanordnung an der Tunnelwand festzulegen, und der Bohrvorgang wird fortgeführt.

Die dargestellte Tunnelbohrmaschine ist vom sog. "Pestkopf-Typ", d.h., der Schneidkopfträger 12 ist relativ zum Hauptbock 14 nicht beweglich. IJm eine solche Maschine zu lenken, sind am Schneidkopfträger mehrere Schuhe angebracht, die gegen die Tunnelwände gedrückt werden können, um den Schneidkopfträger in irgendeine gewünschte Richtung zu bewegen. Die Sohlenschuhe 56, die ein Lenken in der Vertikalrichtung bewirken, sind um die Schwenkzapfen 58 bewegbar, so daß sie in einer V_ertikalebene schwenken können, und es ist ein Hydraulikkolben 60 vorgesehen, der das rückwärtige Ende der Schuhe 56 um den Zapfen 58 dreht. Da der Schneidkopfträger 12 ständig auf den Schuhen 56 ruht, erzeugt eine Abwärtsbewegung des Rückwärtigen Endes der Schuhe eine Aufwärtsbewegung für den Schneidkopfträger 12. In gleichartiger Weise führt eine Aufwärtsbewegung des rückwärtigen Endes der Schuhe 56 zu einer Abwärtsbewegung des Schneidkopfträgers 12,

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Für die Lenkung in horizontaler Richtung sind zwei Schuhe 62 an gegenüberliegenden S_eiten des Schneidkopfträgers 12 angeordnet, die in (nicht gezeigten) Gleitbahnen im Schneidkopfträger gehalten sind und durch hydraulische (nicht gezeigte) Stempel nach auswärts gedrückt werden können. Ein Auswärtsdrücken des Schuhs 62 auf der linken Seite der Maschine führt zu einem Rechtsschwenken durch Wegschieben dieser von der linken Tunnelwand.

Bei einer anderen Art einer Tunne!bohrmaschine vom sog. "Schwenkkopf-Typ" ist der Schneidkopfträger an einem Hauptbock mittels eines Kugelgelenks od.dgl. gelagert, so daß er in bezug zum Hauptbock schwenken kann. Bei einer solchen Maschine wird das Lenken dadurch erreicht, daß mehrere Hydraulikzylinder od.dgl. vorgesehen werden, die so betätigbar sind, daß sie den Schneidkopfträger am Hauptbock in verschiedene Stellungen bringen können. Obwohl hier als Beispiel eine Maschine vom"]?estkopf-Typ" gezeigt und beschrieben ist, ist der Erfindungsgegenstand in gleicher Weise auf eine Maschine vom "Schwenkkopf-Typ" oder auf Haschinen mit verschiedenen anderen Abwandlungen anwendbar.

Die in den Fig. 1-3 dargestellte Maschine weist auch eine mit der Greiferanordnung 16 fest verbundene Montageeinrichtung 70 auf, die eine Innenschale 72 und eine Außenschale 86 hat, welche von querliegenden Vertrebungsplatten 74, 75? 76 und 77 getragen werden. Die Verstrebungsplatten 74 - 77 sind jeweils durch Schwenkzapfen 78 und 80 am Greiferschlitten 24 befestigt. Die Montageeinrichtung 70 dient dazu, kurze zylindrische Abschnitte der Tunnelauskleidung 81 aufzustellen, welche gleichzeitig mit dem Bohren ausgebildet wird und einen Schutz gegen Einsturz hinter der Tunnelbaumaschine bietet. Zusätzlich kann die Tunnelauskleidung 81 ein Gegenlager für Hilfs-VortFiebsmittel der Tunnel-

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baumaschine bilden. An der Außenoberflache der Innenschale 72 sind vor dem aufzubauenden Tunnelauskleidungsabschnitt hydraulische Schubeinrichtungen 84 angeordnet, die ausfahrbare Teile aufweisen, welche dazu dienen können, den neu gebildeten Abschnitt der Tunnelauskleidung in axialer Richtung auszufüttern.

Diese Schubeinrichtungen 84 stellen auch ein zusätzliches Antriebsmittel für die Tunnelbohrmaschine dar und können mit dem Hauptantriebszylinder 40 oder anstelle dessen verwendet werden. Bei guten Bohrbedingungen liefern die Greifer 26 ein ausreichendes Gegenlager gegen die Bohrkräfte. Sind jedoch die Bedingungen derart, daß die Greifer keine ausreichende Gegenkraft aufbringen können, so können andere Betriebsweisen zur Anwendung kommen. Bei einer solchen Betriebsweise ist durch Blocken der Hydraulikzylinder die Greiferanordnung 16 mit Bezug zum Schneidkopfträger 12 fest und damit auch mit Bezug auf den Schneidkopf 10 und den Hauptbock 14. Bei einer anderen Betriebsweise können die Greifer gegen die Tunnelwand angelegt werden, um einen Teil der Gegenkraft zu liefern, und sie können durch die Schubeinrichtungen 84, die gegen die Kante der Tunnelauskleidung 81 in ihrer Lage festgehalten sind, unterstützt werden. Andere Variationen sind noch möglich. Wenn beispielsweise ein langer Bohrweg erwünscht ist, so können die Zylinderanordnung 40 und die Hilfs-Schubeinrichtungen 84 sowohl gleichzeitig wie nacheinander eingesetzt werden.

Die Greifer 26 sind auf gegenüberliegenden Seiten des Schlittens 24 auf Zapfen 78 bzw. 80, die zueinander einen Abstand haben, schwenkbar gelagert. Die gleichen Schwenkzapfen 78, 80 halten auch die Verstrebungsplatten 74· j 751 76 und 77, die die Schalen 72 und 86 tragen, schwenkbar.

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Jeder der Greifer 26 ist in einer Gleitbahn 118, die jeweils an ihren inneren radialen Enden ein Paar von Ansätzen 120 aufweisen, verschiebbar. Die Ansätze 120 erstrecken sich, radial nach innen und sind dort mit einem der Schwenkzapfen 78 oder 80 verbunden.

Bei der hier dargestellten Tunnelbohrmaschine sind zwei Kolben-Zylinderanordnungen 92, 94- an gegenüberliegenden Seiten der Greiferanordnung befestigt, von denen jeder mit einem Teil an der benachbarten Gleitbahn 118 und mit einem anderen Teil an den Schalen 72 und 86 gehalten ist. Wenn die Greifer 26 nicht an der Tunnelwand anliegen, so können die Kolben-Zylinderanordnungen 92, 94- dazu dienen, die Greifer 26 um ihre jeweiligen Schwenkzapfen 78, 80 zu drehen, um die Greifer zur Tunnelwand auszurichten. Sind die Greifer 26 in Anlage mit der Tunnelwand, so können die Kolbenzylinderanordnungen 92, °A dazu dienen, die Drehlage der Maschine zu korrigieren, d.h. es kann eine Drehung der Maschine um ihre Längsachse herbeigeführt werden, indem die Greiferschuhe 32 allmählich entlang der Tunnelwand wandern. Wenn die Maschine beispielsweise eine Drehung im Uhrzeigersinn ausgeführt hat, so wird die Kolben-Zylinderanordnung 92 ausgefahren und die Anordnung 94 wird eingezogen· Dadurch werden die Schalen 72, 86 im Gegenuhrzeigersinn gedreht. Wenn die Schalen drehen, so bewegt sich der Zapfen 78 abwärts und der Zapfen 80 geht aufwärts, wodurch der Schlitten 24 ausgerichtet wird. Da die Schienen 30 und Laufbahnen 28 eine Relativdrehung des Schlittens 24 und des Hauptbocks 14 verhindern, wird durch diese Bewegung der Zapfen 78, 80 die gesamte Maschine ausgerichtet. Dadurch, daß die Außenschale 86 dicht an der Tunnelwand ist und gegen diese anliegt, ist die oben beschriebene Bewegung der Zapfen 78, 80 bei Drehung der Schalen 72, 86 sichergestellt. Nachdem die Maschine ausgerichtet ist,

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können die Greifer 26 von der Tunnelwand gelöst und mittels der Kolben-Zylinderanordnung 92, 94 erneut ausgerichtet werden. Es ist nicht notwendig, das Schutzdach gemäß der Erfindung bei einer Maschine mit einer solchen Drehlage-Korrekturausbildung zu verwenden, jedoch erlaubt ein solches Schutzdach derartige Drehlage-Korrekturen im Gegensatz zu anderen Arten von Schutzdächern .

Wie bereits erwähnt wurde, hat die Tunnelbohrmaschine ein Schutzdach 100, das sich über den Tunnelbereich, der zwischen dem Schneidkopfträger 12 und der Greiferanordnung 16 liegt. Der Zweck des Schutzdachs ist, das Herabfallen von größeren Gesteins- oder Erdbrocken vom First des Tunnels und damit Verletzungen des Personals sowie Beschädigungen der unter diesem Bereich liegenden Maschinenteile zu verhindern.

Das Schutzdach (Fig. 4 und 5) besteht aus einer Mehrzahl von aus und einfahrbaren Tragbalken 102, deren Längsachse im wesentlichen parallel zur Längsachse des Tunnels liegt. Die Tragbalken sind nahe der Tunnelwand mit Abständen zueinander in Umfangsrichtung angeordnet. Jeder Tragbalken 102 besteht aus einem ersten Hohlträger 104, der einen zweiten Träger 106 aufnimmt, um ein Aus- und Einfahren der Tragbalken in Abhängigkeit von den Relativbewegungen von Schneidkopfträger 12 und Außenschale 86, die an der Greiferanordnung 16 befestigt ist, zueinander zu ermöglichen. Der Hohlträger 104· ist über eine flexible Verbindung 108 an ein gewölbtes- Tragteil 112 am Schneidkopfträger 12 und der andere Träger 106 ist über eine gleichartige flexible Verbindung 109 an die Außenschale 86 angeschlossen. Auf diese Weise werden eine Längsverschiebung zwischen dem Schneidkopfträger 12 und der Greiferanordnung 16 wie auch Dreh- und Kreisbewegungen durch die ein- und ausfahrbaren

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Tragbalken 102 und ihre flexiblen Verbindungen 108, 109 ermöglicht.

Besonders der Fig. 5 ist zu entnehmen, daß der Querschnitt der Träger 104 und 106 trapezförmig ist, d.h., die Abmessungen vermindern sich von den Außenflächen des Schutzdachs in radialer Richtung nach innen gegen die Tunnelachse hin, so daß die Lücke 110 zwischen den einzelnen Tragbalken an der äußeren Peripherie nie größer ist als an radial einwärts davon gelegenen Stellen. Hierdurch wird ein Einklemmen von Gesteinsbrocken und anderen Gegenständen zwischen zwei Tragbalken 102 verhindert. Wenn ein Stück klein genug ist, daß es in die Lücke 110 eintreten kann, dann fällt es auch zur Tunnelsohle. B_ei anderen Querschnittsausbildungen, z.B. bei kreisförmiger Gestalt der Tragbalken, kann irgendein Brocken oder Gegenstand zwischen den Tragbalken 102 eingeklemmt werden. Anstelle des trapezförmigen Querschnitts können andere Querschnittsformen, die dieselbe Wirkung ergeben, verwendet werden.

Während des Bohrvorgangs ist die Greiferanordnung 16 in bezug zum Tunnel stationär und der Schneidkopfträger 12 wird durch die Hydraulik-Kolben-Zylinderanordnung 4-0 vorwärtsbewegt. Bei der Vorbewegung des Sehneidkopfträgers werden die Tragbalken 102 des Schutzdachs 100 ausgezogen und bilden während der Vorbewegung ständig einen abschirmenden Schutz. Ist der Vorwärtshub beendet, so wird die Greiferanordnung 16 von der Tunnelwand gelöst und entlang des Hauptbocks 14 gegen den Sehneidkopfträger 12 hin vorgezogen. Bei dieser Bewegung werden die Tragbalken 102 eingeschoben, wobei sie ebenfalls eine ständige Abschirmung im Tunnelbereich zwischen dem Sehneidkopfträger 12 und der Greiferanordnung 16 bilden. Anschließend werden die Greifer 26 wieder gegen die Tunnelwand angelegt, und es wird

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der Zyklus wiederholt, wobei ein ständiger Schutz des Personals und der Maschine geboten wird.

Viele Arten von Tunnelbohr- oder -baumaschinen sind nicht mit einer Schale wie der Schale 86, die an der Greiferanordnung 16 der in den Fig. 1-5 dargestellten Maschine befestigt ist, ausgestattet. Aus diesem Grund kann es notwendig sein, eine andere Art der Befestigung des Schutzdachs 100 an der Maschine vorzusehen. Eine solche abgewandelte Ausbildung ist in Fig. 6 zur Verwendung an einer Maschine, die eine der vorherigen Maschine ähnliche Greiferanordnung 116 hat gezeigt. Wie vorher ist die Greiferanordnung 116 an einem Hauptbock 114 verschiebbar befestigt und mit einem Paar von Greiferschuhen 132 versehen. Für das Ausfahren der Greiferschuhe 132 in radialer Richtung zur Anlage an die Tunnelwand sind Hydraulikstempel 138» 139 vorgesehen, die die Schuhe 132 auch von der Tunnelwand zurückziehen können.

Bei der abgewandelten Ausführungsform für die Befestigung des Schutzdachs 100 ist ein gewölbtes Tragteil 129 vorhanden, das an seinen Enden über Schwenkzapfen 133_? 134·* mit den Greiferschuhen 132 verbunden ist. Das gewölbte Tragteil 129 kann aus einer Mehrzahl von Bogensegmenten 121, 122 und 123 bestehen, die durch Schiebeverbindungen 124 miteinander gekuppelt sind. Diese Schiebeverbindungen weisen einen an dem einen Bogensegment 122 befestigten Zapfen 125 auf, während im anderen Segment 121 bzw. 123 ein gekrümmter Schlitz 126 angeordnet ist. Auf diese Weise kann das gewölbte Tragteil 129 in vorbestimmten Grenzen verlängert oder verkürzt werden. Ein Ende der (gestrichelt gezeichneten) Tragbalken 102 kann mit. den jeweiligen Segmenten 121-123 durch geeignete Universalgelenke, wie z.B. die Verbindung 109 in Fig. 4, verbunden sein.

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Der Zweck der S_chiebeverbindungen 124- ist, ein Ausfahren und Zurückziehen der Greiferschuhe 132 zu gestatten. In der in Fig. 6 gezeigten ausgefahrenen Stellung liegt das gewölbte Tragteil 129 nahe der benachbarten Tunnelwand. Es ist klar zu erkennen, daß dann, wenn das gewölbte Tragteil 129 starr wäre, es entweder ein Einziehen der Greiferschuhe 132 verhindern oder bei deren Zurückziehen gebogen werden würde. Ferner wäre eine einfache Schwenkverbindung nicht möglich, weil das mittlere Segment 122 in die Wand des Tunnelfirstes gedrückt werden würde. Solche Vorkommnisse verhindert die Schiebeverbindung 124-,

Zusätzlich können zwischen die Segmente und den Greiferschlitten zwei Druckzylinder 127^ 128 geschaltet sein, die dazu dienen können, das Bogensegment 122 unmittelbar an die «fand des Tunnels oder von dieser weg in Abhängigkeit von ihrem Ausfahren oder Einziehen zu bringen.

Der Aufbau des Schutzdachs 100 in Verbindung mit einem gewölbten Tragteil 129, wie es hier beschrieben wurde, unterscheidet sich an sich nicht von dem vorher beschriebenen Aufbau. Ferner kann das Schutzdach gemäß der Erfindung mit zahlreichen anderen Tragkonstruktionen verwendet werden. Wesentlich ist, daß das erfindungsgemäß ausgebildete Schutzdach eine ständige Abschirmung in dem veränderbaren Bereich des Tunnels bietet, der zwischen den beiden Teilen der Tunnelbaumaschine liegt, die im Tunnel relativ zueinander bewegbar sind.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche:

f 1. !Schutzdach zur Abschirmung des Tunnelbereichs zwischen —'einem ersten und zweiten Teil einer Tunnelbaumaschine, die in Längsrichtung, bezogen auf die Tunnelachse, relativ zueinander bewegbar sind, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von ein- und ausfahrbaren Tragbalken (102), deren Längsachse im wesentlichen parallel zur Tunnellängsachse liegt und die nahe der Tunnelwand mit einem Abstand (Lücke 110) zueinander in Umfangsrichtung angeordnet sind.

2. Schutzdach nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberliegenden Enden der Tragbalken (102) über flexible Verbindungen (108,109) mit dem ersten und zweiten Maschinenteil (12 bzw. 16, 86, 116) verbunden sind.

5. Schutzdach nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Tragbalken (102) einen ersten Hohl-

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träger (104) aufweist, in dem ein zweiter Träger (106) teleskopartig in abhängigkeit von Relativbewegungen zwischen dem ersten und zweiten !/"aschinenteil (12 bzw. 16, 86; 116) verschiebbar ist.

4. Schutzdach nach einem der Ansprüche 1 bis 3i dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Träger (104, 106) hohl ausgebildet sind und einen Querschnitt haben, dessen Abmaße von der Außenfläche des Schutzdachs (100) radial einwärts zur Tunnelachse derart abnehmen, daß die Lücke (110) zwischen zwei benachbarten Tragbalken (102) am Außenumfang nie größer ist als an einer radial einwärts davon liegenden Stelle.

5-r Schutzdach nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende eines jeden Tragbalkens (1o2) mit einem gewölbten, an einem (116) der zwei Maschinenteile befestigten Tragteil (129), das in einer im wesentlichen rechtwinklig zur Tunnelachse liegenden Ebene angeordnet ist, verbunden ist und daß das Tragteil (129) seine Verlängerung oder Verkürzung in Abhängigkeit von radialen Bewegungen des Maschinenteils (116), an dem das Tragteil befestigt ist, ermöglichende Schiebeverbindungen (124) aufweist.

6. Schutzdach nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß das gewölbte Tragteil (129) aus einer Mehrzahl von Bogensegmenten (121 - 123) besteht, die durch Schiebeverbindungen (124), welche einen Zapfen (125) &n einen der Segmente (122) und mit diesem zusammenwirkende bogenförmige Schlitze (126) an den benachbarten Bogensegmenten (121,123) aufweisen, und die auch eine Schwenkbewegung des einen Segments in bezug zum benachbarten Segment zulassen, gekoppelt sind.

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7. Schutzdach, nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bogensegmente (121,123) mit ein- und ausfahrbaren Druckzylindern bzw. -Kolben (127-128) verbunden sind, die das gewölbte Tragteil (129) nahe zur Tunnelfirstwand bzw. von dieser hinweg in Abhängigkeit von ihrer Betätigung bewegen.

8. Mit einem. Schutzdach ausgestattete Tunnelbaumaschine, gekennzeichnet durch einen in Tunnellängsrichtung angeordneten Hauptbock (14-,114), durch einen mit diesem verbundenen Schneidkopfträger (12), durch einen an diesem Träger (12) drehbar gelagerten Schneidkopf (10), durch eine verschiebbar mit dem Hauptbock (14,114) verbundene, mit den Tunnelwänden zur Anlage zu bringende den Hauptbock (14), den Schneidkopf (10) und seinen Träger (12) in Längsrichtung durch den Tunnel vorbewegende Greiferanordnung (16,116) und durch mit dem Schneidkopfträger (12) sowie der Greiferanordnung (16,116) verbundene, ein- und ausfahrbare, ein Schutzdach (100) in dem zwischen dem Schneidkopfträger (12) und der Greiferanordnung (16,116) liegenden Bereich ohne Rücksicht auf deren Längsabstand zueinander bildende Tragbalken (102).

9. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die abschirmenden Tragbalken (102) an ihren Enden mit an dem Schneidkopfträger (12) und der Greiferanordnung (16, 116) angeschlossenen flexiblen Verbindungen (108, 109) versehen sind.

10. Maschine nach Anspruch. 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere abschirmende, aus- und einfahrbare Tragbalken (102), deren Längsachse im wesentlichen parallel zur Tunnellängsachse liegt, vorgesehen und nahe der Tunnelwand mit Abständen in XJmfangsrichtung zueinander angeordnet sind.

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11. Maschine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Tragbalken (102) einen ersten Hohlträger (104) aufweist, in dem ein zweiter Träger (106) teleskopartig in Abhängigkeit von Relativlängsbewegungen zwischen dem Schneidkopfträger (12) und der Greiferanordnung (16,116) verschiebbar ist.

12. Maschine nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der beiden Träger (104, 106) vom Außenumfang des Schutzdachs radial zur Tunnelachse hin abnimmt und die Lücke (110) zwischen zwei benachbarten Trägern am Außenumfang niemals grosser ist als an einer radial einwärts davon gelegenen Stelle.

13. Maschine nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (104, 106) hohl und im Querschnitt trapezförmig ausgebildet sind, wobei die Trapezgrundlinie am Außenumfang liegt.

14. Maschine nach einem der Ansprüche 8 bis 13» gekennzeichnet durch eine zylindrische, mit der Greiferanordnung (16) fest verbundene, nahe der Tunnelwand anzuordnende Schale (86), mit der ein Ende der Tragbalken (102) durch flexible Verbindungen (109) zu kuppeln ist, während das andere Ende der Tragbalken (102) durch eine flexible Verbindung (108) an den Schneidkopfträger (12) angeschlossen ist.

15· Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere abschirmende, aus- und einfahrbare Tragbalken (102), deren Längsachse im wesentlichen parallel zur Tunnellängsachse liegt, vorgesehen sowie nahe der Tunnelwand mit Abständen in Umfangsrichtung zueinander ange-

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ordnet sind und daß jeder der Tragbalken (102) aus einem ersten Träger (104) und einem zweiten, im ersten Träger (104) teleskopartig aufgenommenen Träger (106) besteht·

16. Maschine nach einem der Ansprüche 8 bis 15» gekennzeichnet durch ein gewölbtes, mit der Greiferanordnung (16, 116) verbundenes Tragteil (112, 129) unddurch Anschluß des einen Endes der abschirmenden Tragbalken (102) über flexible Verbindungen (109) am Tragteil (112, 129) sowie Anschluß des anderen Endes der abschirmenden Tragbalken (102) über flexible Verbindungen (108) am Schneidkopfträger (12).

17. Maschine nach einem der Ansprüche 8 bis 16, gekennzeichnet durch eine am Hauptbock (114·) verschiebbare, einen Greiferschlitten aufweisende Greiferanordnung (116), durch ein am Schlitten angebrachtes, relativ zu den Tunnelwänden in radialer Richtung bewegbares Greiferpaar (132) und durch eine ein radiales Ausfahren und Zurückziehen der Greifer (132) relativ zu den Tunnelwänden ermöglichende Einrichtung (138, 139)» wobei das gewölbte Tragteil (129) mit den Greifern (132) verbunden und mit Schiebeverbindungen (124), die ein Verlängern und Verkürzen des Tragteils (129) in Abhängigkeit vom Ausfahren und Zurückziehen der Greifer (132) zulassen, versehen ist.

18. Maschine nach einem der Ansprüche 8 bis I7» dadurch gekennzeichnet, daß das gewölbte Tragteil (129) mit dem Greiferschiitten über Druckzylinder (127, 128) verbunden ist, die aus- und einfahrbare, das Tragteil zum Tunnelfirst hin und von diesem weg bewegende Kolben haben.

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19. Maschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzdach (100) aus einer Mehrzahl von ein- und ausfahrbaren, mit ihrer Längsachse im wesentlichen parallel zur Tunnellängsachse liegenden, nahe der Tunnelwand mit Umfangsabstand zueinander angeordneten Tragbalken (102) besteht.

20. Faschine nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Tragbalken (102) vom Außenumfang des Schutzdachs radial zur Tunnelachse hin abnimmt und die Lücke (110) zwischen den Tragbalken (102) am Außenumfang niemals größer ist als an einer radial einwärts davon gelegenen Stelle.

Dipl.-Irig. Hrl'Prsstmg

Patentanwalt /

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