DE2426206C3 - Schneidkopf antrieb für eine Tunnelvortriebsmaschine - Google Patents

Description

Teleskoplagerung. Auch diese bekannten Tunnelvortriebsmaschinen weisen also prinzipiell die gleichen Konstruktionsmerkmale auf, wie die vorstehend im einzelnen beschriebene Vorrichtung. Die beiden /ulet/t genannten bekannten Tunnelvortriebsmaschinen weisen daher auch die gleichen Nachteile auf. die vorstehend fi'ir die andere bekannte Maschine beschrieben sind.

Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Schneidkonfantrieb für eine Tunnelvortriebsmaschine der eingangs genannten Art /u schaffen, der ohne eine Verlängerung seiner axialen Gesamtbaulänge zusätzlich mit einem Wechselgetriebe ausgerüstet werden kann und gleichzeitig einen vor Steinschlag geschützt angeordneten Teleskoprohrantrieb aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Schneidkopfantrieb der eingangs genannten Art vorgeschlagen, der erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist. daß in dem Teleskoprohr des Auslegers das Untersetzungsgetriebe und ein eini eilig mit diesem verbundenes Wechselgetriebe radial fixiert gelagert sind, daß die Eingangswclle des Wechselgetriebes axial verschiebbar kraftschlüssig mit einem Vorgelege verbunden ist. welches zwischen das Wechselgetriebe und den nicht mit diesem fluchtenden Antriebsmotor geschaltet ist. und daß das Schubkolbengetriebe zur Verschiebung ties Teleskoprohres im Irneren des Auslegers angeordnet ist.

Im folgenden ist die Erfindung anhand des in den Fig. 2 und J dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

F i g. 2 die Seitenansicht der Tunnelvortriebsmaschine und

F i g. 3 im axialen Teilsehnitt die wichtigsten Elemente des Schneidkopfantriebs.

Die in Fig. 2 gezeigte Tunnelvortriebsmaschinc enthält einen Rumpf I. an dessen vorderem Ende ein Ausleger 2 horizontal und vertikal verschwenkbar über ein Gelenk 5 angelenki ist. Das Verschwenken des Auslegers erfolgt über Schubkolbengetriebe 3 und 4. Der Ausleger 2 trägt an seinem vorderen Ende einen Schneidkopf 19. An unteren vorderen Ende des Rumpfes 1 ist zur Aufnahme des gebrochenen Gesteins eine Aufnahmeeinrichtung 6 befestigt. An der Unterseite des Rumpfes 1 ist ·:ίη Förderband 7 angebracht, mit dem das gebrochene Gestein zur Rückseite des Rumpfes 1 gefördert wird. Der säulen- oder rohrförmige Ausleger 2 weist rückwärtig einen Hohlraum 2n auf. der sich im Schnitt axial rückwärts öffnend einen 5" U-förmiges Profil aufweist. Der Hohlraum 2a mündet vorderseitig in eine durchgehende Führungsbohrung 2b, die sich zur äußeren Stirnseite 2cdcs Auslegers 2 öffnet. Im Hohlraum 2;) sind ein Antriebsmotor 8 und ein Vorgelege 9 angeordnet. Koaxial zur Führungsbohrung 2b im Ausleger 2 (Fig. 3) ist auf der Stirnseite 2c des Auslegers 2 ein Führungsrohr 10 befestigt. Im Führungsrohr 10 sind ein Untersetzungsgetriebe 11 und ein Wechselgetriebe 12 in Buchsen 13 verschiebbar gelagert. Das Untersetzungsgetriebe 11 und das Wechselgetriebe 12 sind einteilig miteinander verbunden. Das axial verschiebbare Führungsrohr 10 ist radial fixiert, und zwar mittels einer Stirnflanschplatte 14. die am rückwärtigen Ende des Wechselgetriebes 12 befestigt ist. Die Stirnflanschplatte 14 weist Führungsnuten 14.-? auf. in die Führungsfedern oder Führungsschienen 15 eingreifen und so eine radiale Verdrehung des Wechselgetriebes 12 gegenüber dem Untersetzungsgetriebe 11 verhindern.

Die Eingangswelle 16 des Wechselgetriebes 12 steht über eine Nut-Feder-Verzahnung im Eingriff mit der komplementär profilierten Nabe aes Zahnrades 17 im Vorgelege 19. Der Schneidkopf 19 ist auf dem vorderen Ende der A'jsgangsw eile 18 des Untersetzungsgetriebes

11 gehaltert.

Ein Schubgetriebe 20 zur gemeinsamen teleskopartigen Verschiebung des Untersetzungsgetriebes Π und des Wechselgetriebes 12 ist im Inneren des Hohlraumes 2n des Auslegers 2 angeordnet. Das Schubgetriebe 20 ist mit seinem einen Ende an einem Bock oder Träger 21 angelenkt und mit seiner Kolbenstange 22 schwenkbar am Wechselgetriebe 12 angelenkt.

Die im Betriebszustand vom Motor 8 abgegebene Kraft gelangt über das Vorgelege 9 auf die Eingangswclle 16 iles Wechselgetriebes 12 und von diesem über das Untersetzungsgetriebe 11 auf die Antriebswelle 18 des Schneidkopfes 19 und steht an diesem zur Arbeitsleistung zur Verfugung.

Beim Ausfahren und Zurückziehen der Kolbenstange 22 des Schubgetriebe 20 werden das Wechselgetriebe 12 und das Untersetzungsgetriebe 11 in den Lagerbuchsen 13 axial im Führungsrohr 10 vorgeschoben und zurückgezogen, wodurch auch der Schneidkopi 19 vorgeschoben und zurückgezogen wird. Eine Drehung des Untersetzungsgetriebes 11 und des Wechselgetriebes 12 wird dabei durch eine Feder 15 unterbunden, die mit einer in der Stirnflanschplatte 14 ausgebildeten Führungsnui 14,-j im Eingriff steht. Beim Schneidküpfantrieb der Erfindung fallen also durch die gemeinsame axiale Verschiebbarkeil des Untersetzungsgetriebes 11 und des Wecnselgetriebes 12 im Führungsrohr 10 zusätzliche Baulängen für die Lagerung der .Schneidkopfantriebswelle und deren axial verschiebbare, radial kraftschlüssige Ankopplung an den Antrieb fort. Die Gesamtbaulänge des Schneidkopfantriebs der Erfindung kann bei gleicher Baulänge der Einzelelemente also wesentlich kurzer gehalten werden als nach dem Stand der Technik. Alternativ können bei gleicher Baulänge wie nach dem Stand der Technik entweder zusätzliche Bauelemente, wie beispielsweise das Wechselgetriebe 12. vorgesehen sein oder andere Elemente länger ausgebildet werden. Eine solche längere Ausbildung ist insbesondere für das Führungsrohr 10 zur besseren Aufnahme der am Schneidkopf 19 auftreten den Querkräfte wünschenswert.

In der Kraftübertragungsstrecke liegt die Schnittsteile für die Teleskopverschiebung des Schneidkopfes 19 vom Schneidkopf aus gesehen nicht wie beim Stand der Technik vor. sondern hinter dem Untersetzungsgetriebe und dem Wechselgetriebe. Die in der die axiale Verschiebbarkeit ermöglichenden Kerbverzahnung oder Nut-Feder-Vcrzahnung 16, 17;; beim Schneidkopfantr'eb der Erfindung wirksamen Verschleißkräften sind daher wesentlich geringer als beim Schneidkopfantrieb nach dem Stand der Technik, bei dem diese Schnittstelle vom Schneidkopf aus gesehen, vor dem Untersetzungsgetriebe liegt. Durch das geringere Drehmoment in der Schnittstelle werden die Elemente c'-T Ankopplung auch bei schweren Arbeiten der Tunnehortriebsmaschine weder beschädigt noch /erstört.

Da schließlich der Motor 8 über das Vorgelege 9 mit der Eingangsv/elle 16 des Wechselgetriebes 12 verbunden ist. Muchten der Motor 8 und das Wechselgetriebe

12 nicht koaxial miteinander. Dadurch bleibt im Hohlraum 2a des Auslegers 2 ausreichend freier Raum

zur Unterbringung des Schubgetriebes 20 im Ausleger 2. Das Schubgetriebe 20 für die Teleskoplagerung des Schneidkopfes 19 sowie für das Untersetzungsgetriebe und das Wechselgetriebe ist dadurch wirksam vor herabstürzendem Gestein geschützt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schneidkopfantrieb für eine Tunnelvortriebsmaschine, bei der der schwenkbar am Maschinenrahmen angeordnete rohrartige Ausleger an seinem freien Ende eine kreisförmige Führungsöffnung mit einem davor befestigten, koaxial zu dieser verlaufenden Führungsrohr aufweist, in denen ein über ein Schubkolbengetriebe ausfahrbares Teleskoprohr angeordnet ist, in welchem die relativ zur Antriebsvorrichtung verschiebbare Antriebswelle für den Schneidkopf gelagert ist, und bei der der Antriebsmotor für den Schneidkopf und ein diesem nachgeschaltetes Untersetzungsgetriebe innerhalb des Auslegers angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Teleskoprohr des Auslegers (5) das Untersetzungsgetriebe (11) und ein einteilig mit diesem verbundenes Wechselgetriebe (12) radial fixiert gelagert sind, daß die Eingangswelle ((6) des Wechselgetriebes (12) axial verschiebbar kraftschlüssig mit einem Vorgelege (9) verbunden ist, welches zwischen das Wechselgetriebe (12) und den nicht mit diesem fluchtenden Antriebsmotor (8) geschaltet ist, und daß das Schubkolbengetriebe (20) zur Verschiebung des Teleskoprohres im Inneren (2a) des Auslegers (5) angeordnet ist.

   Die Erfindung betrifft einen Schneidkopfantrieb für eine Tunnelvortricbsmaschine, bei der der schwenkbar am Maschinenrahmen angeordnete rohrartige Ausleger an seinem freien Ende eine kreisförmige Führungsöffnung mit einem davor befestigten, koaxial zu dieser laufenden Führungsrohr aufweist, in denen ein über ein Schubkolbengetriebe ausfahrbares """eleskoprohr angeordnet ist, in welchem die relativ zur Antriebsvorrichtung verschiebbare Antriebswelle für den Schneidkopf gelagert ist, und bei der der Antriebsmotor für den Schneidkopf und ein diesem nachgeschaltetes Untersetzungsgetriebe innerhalb des Auslegers angebracht sind.

   Ein Schneidkopfantrieb dieser Art ist für Tunnelvortriebsmaschinen gebräuchlicher Stand der Technik. Der bekannte Schneidkopfantrieb ist üblicherweise ohne Wechselgetriebe ausgelegt, da die Einschaltung eines Wechselgetriebes die Auslegeranordnung axial wesentlich verlängern würde. Eine axiale Verlängerung des Auslegers und bzw. oder des Teleskopsystems müssen jedoch bei Tunnelvortriebsmaschinen vermieden werden, um die Maschine selbst so klein und so leicht wie möglich zu halten. Durch die Auslegung der bekannten Tunnelvortriebsmascb'ne ohne Wechselgetriebe wird zugunsten der verkürzten Baulänge jedoch Einsatzflexibilität geopfert. Soll die Maschine für viele verschiedene Böden einsetzbar sein, so muß der Antrieb so stark gewählt werden, daß er für die meisten Anwendungsfälle überdimensioniert ist. Wird eine solche Überdimensionierung nicht gewählt oder nicht ausreichend groß gewählt, so wird der Einsatzbereich der Tunnelvortriebsmaschine für härtere Böden empfindlich eingeschränkt. Außerdem weist der bekannte Schneidkopfantrieb ein Schubkolbengetriebe für das ausfahrbare TeleskoDrohr auf, das außerhalb des Auslegers zwischen dem Kopf des Auslegers und dem Kopf des Teleskoprohres angeordnet ist. Das Schubkolbengetriebe ist dadurch weitgehend ungeschützt dem herabfallenden Gestein und dem Arbeitsstaub ausgesetzt. Durch die koaxiale Anordnung der Antriebswelle für den Schneidkopf, des Untersetzungsgetriebes und des Antriebs ist eine Anordnung des Schubkolbengetriebes für das Teleskoprohr im Inneren des Auslegers nicht möglich.

   Dieser Stand der Technik ist in Fig. I in schcmatischer Darstellung im Axialschnitt gezeigt.

   Der in Fig. 1 gezeigte Schneidkopfantrieb für eine Tunnelvortriebsmaschine nach dem Stand der Technik weist einen rohrartigen Ausleger ;i auf. der schwenkbar am Rumpf der Tunnelvortriebsmaschine angelenkt ist. Am Kopf des Auslegers <i ist ein Führungsrohr b aufgeschraubt. Eine kreiszylindrische vordere Öffnung c des Auslegers ;i ist koaxial zum Führungsrohr b ausgerichtet. Im Inneren des Führungsrohres b ist axial verschiebbar ein Teleskoprohr dgelagert, das über eine Führungsfeder c radial fixiert ist. Eine Antriebswelle g für den Schneidkopf/"ist in Lagern h im Teleskoprohr d gelagert. Rückwärtig ist die Antriebswelle g des Schneidkopfes f über ein Nut-Feder-System ik axial verschiebbar und radial fixiert mit der Ausgangswelle j eines Untersetzungsgetriebes / verbunden. Die Eingangswelle des Getriebes ist mit der Ausgangswelle η eines Antriebsmotors m verbunden. Ein Schubgetriebe ο ist mit seinem einen Ende schwenkbar am Kopf des Teleskoprohres d, mit seinem gegenüberliegenden Ende schwenkbar am Kopf des Auslegerrohres ;ϊ angelenkt. Bei Beaufschlagung des Schubgetriebes werden das Teleskoprohr d und die Schneidkopfantriebswelle g, die axial gegeneinander fixiert sind, axial im Führungsrohr b verschoben. Dabei fluchten der Motor m, das Untersetzungsgetriebc /, dessen Ausgangswelle ./ und die Schneidkopfantriebswelle g, die Kopplungselemente zwischen diesen beiden Wellen und das Führungsrohr b, das als Lager für die Antriebswelle g dient. Die axialen Längen L 1 für ei mi Motor, L 2 für das Untersetzungsgetriebe, L 3 für den axial verschiebbaren Ankopplungsmcchanismus und L 4 für das Führungsrohr bestimmten additiv die Baulänge des Ausleger- und Lagersystems für den Schneidkopf, ohne daß Kompensationsmöglichkeiten für die einzelnen Baulängen gegeben sind.

   Dadurch ist insbesondere die Baulänge L 4 für das Führungsrohr b stark begrenzt, was im Betrieb dazu führt, daß dieses Führungsrohr nur im beschränkten Umfang auf den Schneidkopf einwirkende Querkräfte aufnehmen kann.

   Ein weiterer Nachteil des in F i g. 1 gezeigten bekannten Schneidkopfantriebs für eine Tunnelvortriebsmaschine liegt darin, daß das gesamte am Schneidkopf zur Verfügung stehende Drehmoment über die Schneidkopfantriebswelle direkt auf die axial verschiebbare Kerbverzahnung ik gelangt, die dadurch einem ungewöhnlich hohen Verschleiß ausgesetzt ist.

   Teleskopartig ein- und ausfahrbare Schneidkopfantriebe sind an sich und prinzipiell auch bereits aus der DT-OS 21 55 590 und aus der US-PS 28 33 531 bekannt.

   Das Schubkolbengeti iebe für den teleskopartig gelagerten Schneidkopf ist in der Auslegersüule der schneidkopflagerung untergebracht. Bei beiden bekannten Vorrichtungen erfolgt die axial verschiebbare und radial fixierte Ankopplung des Schneidkopfes an den Schneidkopfantrieb offensichtlich über eine Kerbverzahnung in der Schneidkopfantriebswelle. Der Motor für den Schneidkopfantrieb liegt in beiden Fällen koaxial zum Schneidkopf, der Schneidkopfantriebswelle und der