DE2455902A1 - Tuebbing- bzw. tunnelsegment, verfahren zu seiner herstellung sowie einrichtungen zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Tuebbing- bzw. tunnelsegment, verfahren zu seiner herstellung sowie einrichtungen zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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Description
Vereinigte österreichische Eisen- "und
Stahlwerke -" Alpine Montan Aktiengesellschaft Wien, Österreich
■Tübbing--bzw. Tunnelsegment/ Verfahren zu seiner Herstellung
sowie Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.
Die Erfindung betrifft ein Tübbing- bzw. Tunnelsegment, ein Verfahren zur Herstellung solcher Segmente aus Vorprofilen sowie Einrichtungen
zur Durchführung des Verfahrens-Tübbings und Schachtringe, die zum Ausbau von U-Bahnröhren und
Bergwerksschächten benötigt-werden, müssen infolge ihres großen
Durchmessers, der einen Transport im ganzen unmöglich macht, in Segmenten hergestellt werden. Die Segmente werden auf der Baustelle
durch Veischrauben oder Verschweißen zu Ringen zusammengestellt und
aneinandergereiht.
Bekannte Tübbing- bzw. Tunnelsegmente bestehen aus einem Mantelblech
und beiderseits daran angeschweißten Randflanschen, einer längsverlaufenden Verstärkung aus einem Stegblech und Verstärkungsrippen. Sie werden stückweise aus Vorprofilen hergestellt, u.zw.
aus einer vorgebogenen Flachstahlplatte, zwei seitlichen, daran
angeschweißten kurvenförmig geschnittenen Stegblechen, welche die aufragenden Flansche bilden, und einem in der Mitte der Flachstahlplatte
eingeschweißten vorgebogenen cder kurvenförmig geschnittenen
Stegblech. Die Verstärkungsrippen und die beiden stirnseitigen Stoßflansche werden anschließend ein- bzw. angeschweißt.
Bei den bekannten Tübbing- bzw. TunnelSegmenten ist die Verwindungssteifigkeit
nicht zufriedenstellend. Auch ist ihre" Herstellung kompliziert und langwierig, so daß das Bedürfnis besteht, die Her-
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-~ 2 —
stellung von Tübbing- bzw. Tunnelsegmenten zu rationalisieren und sie möglichst kontinuierlich zu gestalten.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der geschilderten Nachteile und.Schwierigkeiten und besteht bei einem Tübbing- bzw. Tunnelsegment
mit einem Mantelblech und beiderseits daran angeschweißten Randflanschen sowie einer längsverlaufenden Verstärkung darin, daß
die Verstärkung einen rinnen- bzw. C-förmigen Querschnitt aufweist
und zur Bildung eines kastenförmigen Profils mit seinen Flanschenden
am Mantelblech angeschweißt ist, wobei gegebenenfalls zusätzliche Querrippen vorgesehen sind. ~ .
Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung solcher Tübbing- bzw. Tunnelsegmente besteht erfindungsgemäß darin, daß ein flaches
Mantelblech, ein im Querschnitt vorzugsweise C-förmig gestaltetes Mittelprofil und zwei Stegbleche durch Querschweißnähte endlos gemacht
und kontinuierlich unter Bildung eines Rohtübbingprofiles zusammengeführt werden, wobei das Mittelprofil in einem spitzen Winkel
bzw. flachen Bogen von oben oder von unten und die Stegbleche in einem spitzen Winkel b2w. flachen Bogen jeweils von der Seite
zu dem Mantelblech geführt werden; diese Vorprofile durch Schweißeinrichtungen der Länge nach verschweißt werden; der geschweißte
Tübbing-Profilstrang durch eine Profileinrollmaschine geleitet wird; die gewünschten Tübbing-Segmente vom eingerollten Strang abgetrennt
und von der Einrollstation entfernt werden und schließlich Stoßflansche und Verstarkungsrippen in die abgetrennten Segmente
eingeschweißt werden.
Vorteilhaft werden die zu verschweißenden Kanten der Vorprofile durch Brennschneiden oder spanabhebende Bearbeitung, insbesondere
mit Stößelmaschinen, vor der Längsverschwexßung vorbereitet.
Zur Herstellung der Tübbings bzw. Ringe benötigt man die Segmente in transportfähigen Längen, wobei eine Anzahl von Segmenten auf
beiden Seiten eine ihrem Bogenradius entsprechende Schnittführung, ein Abschlußstück auf beiden Seiten und die dem Abschlußstück
benachbarten Segmentstücke jeweils auf einer Seite eine von
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ihrem Bogenradius abweichende schräge Schnittführung nach innen
aufweisen, sodaß das Abschlußstück beim Zusammensetzen des
Tübbings von innen her eingesetzt werden kann.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform zur Herstellung von
Konus-Tübbings, deren Ringbreite auf einer Seite größer ist
als auf der gegenüberliegenden, werden sich zum Ring ergänzende
Segmente mit verschiedener Breite und gegebenenfalls verschiedener Wandstärke der Flansche hergestellt, wobei jedes Segment
vollkommen parallelflanschig ist, und die Außenseiten der
Segmente werden zur Bildung der gewünschten Abwicklungslinie spanabhebend bearbeitet.
Die Erfindung umfaßt weiters eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die gekennzeichnet ist durch eine in horizontaler
Richtung verlaufende Transportbahn für ein flaches Mantelblech
mit horizontalachsigen Rollen, eine im spitzen Winkel zur Transportebene angeordnete Transportbahn für ein Mittelprofil,
deren Rollenachsen parallel zu denen des Mantelbleches liegen,
zwei im spitzen Winkel zur Transportrichtung angeordnete Transportbahnen
für jeweils ein Stegblech, deren Rollenachsen senkrecht zu denen der horizontalen Transportbahn liegen, Schweißeinrichtungen
zur Herstellung von Quernähten zum Endlosmachen
der der Anlage zugeführten Bänder bzw. Vorprofile, eirie Anzahl
von. Schweißeinrichtüngen.zum Anlegen von Längsschweißnähten und
von Vertikalschweißnähten, eine Einrolleinrichtung zum Einrollen des gebildeten Profilstranges und eine Abtrenneinrichtung zum
Abtrennen der gewünschten Segmentlängen.
Hierbei ist die Einrolleinrichtung als Walzgerüst mit oberen und unteren Biege- und Treibwalzen ausgebildet.
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Die Abtrenneinrichtung kann vorteilhaft als fliegende Schere ausgebildet sein, wobei das Trennblatt auf einer im Mittelpunkt
des Einrollbogens gelagerten Schwinge montiert ist und vorzugsweise die Schwingenlänge verstellbar ist, oder die Abtrenneinrichtung
kann auf einer Linealführung beweglich sein, wobei die Lineale entsprechend dem Krümmungsradius der herzustellenden
Segmente austauschbar sind.
Es ist auch möglich, die Abtrenneinrichtung als stationäre Schere auszubilden, wobei der Strangvorschub während des
Schnittvorganges gestoppt wird. Dann arbeitet die Anlage nicht kontinuierlich mit gleichmäßigem Vorschub, sondern schrittweise.
Die Erfindung ist an Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen Tübbing- bzw. Schachtring
in Seitenansicht, der aus einer Anzahl von Segmenten besteht. Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen ein Tübbingsegment in Draufsicht,
im Querschnitt und in Seitenansicht, letztere teilweise im
Schnitt. Die Fig. 5 und 6 geben das Schema des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. die Gesamtanlage wieder, u.zw. Fig. 5 im Grundriß
und Fig. 6 im Aufriß. Die Fig. 7 veranschaulicht eine Ausführungsform
der Einrolleinrichtung mit Abtrenneinrichtung und Fig. 8 eine andere Ausführungsform, beide in Seitenansicht* Die
Fig. 9 bis 13 illustrieren die Weiterbearbeitung der Tübbingsegmente nach Verlassen der kontinuierlichen Anlage, und die
Fig. 14 und 15 zeigen einen Konus-Tübbing in Seitenansicht und
aufgewickelt.
Der in Fig. 1 allgemein mit 1 bezeichnete Tübbing besteht aus fünf gleichartigen Segmenten 2 mit in Richtung des Tübbingradius
r verlaufenden Stoßflächen 3, zwei weiteren Segmenten 4 und dem
Abschlußsegment 5. Die Stoßflächen der Segmente 4 gegenüber den. Segmenten 2 verlaufen radial in gleicher Weise wie bei den
Segmenten 2, jedoch sind die Stoßflächen 6 der Segmente 4 gegenüber dem Abschlußsegment 5 und die Stoßflächen dieses Segmentes
5 abweichend von der Richtung des Radius r nach innen zu abge-
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schrägt, sodaß das Abschlußstück 5 nach Zusammenfügen aller
Segmente 2 bis 4 vom Inneren des Ringes her eingesetzt werden
kann. . ·
Das in den Fig. 2 bis 4 dargestellte Tübbingsegment besteht
aus dem Mantelblech 7 und den beidseits daran angeschweißten Flanschen 8 sowie dem Mittelprofil 9, welches einen C-förmigen
Querschnitt aufweist und mit seinen Flanschenden am Mantelblech angeschweißt ist, wodurch in der Mitte ein kastenförmiges Profil
entsteht. Weiters hat ein solches Segment an beiden Enden Stoßflansche
10 und quer verlaufende Verstärkungsrippen 11, die am
Mantelblech und den Seitenstegen angeschweißt sind. Schließlich können Verpreßöffnungen 12 vorhanden sein, in die Gewindelöcher
geschnitten sind.
Auf der Fertigungsstraße nach den Fig. 5 und 6 ist ein horizontaler
Rollgang 15 vorgesehen, dessen horizontalachsige Rollen mit 16 bezeichnet sind. Flachmantelbleche bzw. Langstahlplatten
17 werden an den Rollgang angeliefert und auf diesem weiterbewegt. Ein im Querschnitt C-förmig gestaltetes Mittelprofil 18
wird über den Rollgang 19, dessen Rollen 20 horizontale Achsen haben, in einem spitzen Winkel zum Rollgang 15 geführt und kommt
an der Stelle 21 mit dem Mantelblech zur Anlage. Mit 22 und 23
sind Schweißstellen für das Mittelprofil und für das Mantelblech bezeichnet, an welchen Stellen aufeinanderfolgende Tafeln bzw.
Profilstücke end-/anfangsseitig verschweißt und damit endlos gemacht werden. Beidseitig des Rollganges 15 werden mittels der.
Rollgänge 24 und 25, deren Roilenachsen 26, 27 vertikal, also senkrecht zu den Rollen der horizontalen Transportbahn, verlaufen,
zwei Stegbleche 28, 29 jeweils in einem spitzen Winkel dem Mantelblech
zugeführt, wobei die Stegbleche an der Stelle 30 mit diesem zur Anlage kommen und aufragende Flansche bilden. Auch
die Stegbleche können, wenn gewünscht, mit Schweißeinrichtungen
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31 , 32 end-/anfangsseitig verschweißt und damit endlos gemacht
werden. Vor der Stelle 30 ist noch eine Vorbereitungsstation 33 am Rollgang 15 vorgesehen, wo eine Schweißnahtvorberextung durch
Brennschneiden oder spanabhebende Bearbeitung durchgeführt wird. Nachdem die Vorprofile in beschriebener Weise zum Rohtübbingprofil
zusammengeführt sind, erfolgt ihre Längsverschweißung in den Schweißstationen 34, 35 und 36, die mit automatischen
Schweißmaschinen, vorzugsweise mit Schutzgaseinrichtung, ausgestattet sind. In der Station 34 wird das Mittelprofil an das
Mantelblech angeschweißt, in der Station 35 wird die Wurzelnaht zwischen den Stegblechen und dem Mantelblech gelegt, die in
Fig. 3 mit 37 bezeichnet sind,.und in der Station 36 werden die Füllnähte zwischen den Flanschen und dem Mittelblech gelegt. Auf
die Schweißstationen folgt die Profilbiegemaschine, die allgemein mit 40 bezeichnet ist. Sie besteht aus einem Walzgerüst mit oberen
und unteren Biege- und Treibrollen 41, 42, in denen der Strang auf den gewünschten Radius gebogen wird. Die Rollen haben
einen stufenlos regelbaren Antrieb, sodaß die Walzgeschwindigkeit der Schwexßgeschwxndigkeit angepaßt werden kann. Auch sind die
Rollen austauschbar und verhältnismäßig weit anstellbar, sodaß der Bogenradius beliebig wählbar ist. Nachdem der Strang die
Profilbiegemaschine verlassen hat, werden die gewünschten Segmentlängen
mit der Abtrenneinrichtung 43, die mit dem Haltezylinder 44 zusammenwirkt, abgetrennt, und mit dem Kran 45 von
der kontinuierlichen Fertigungsstraße weg an einen Montageplatz transportiert und dort mit Stoßflanschen und Rippen versehen.
Eine Ausführungsform der Profilbiegemaschine mit ihrer Abtrenneinrichtung ist in Fig. 7 näher erläutert. Die Abtrenneinrichtung
ist als fliegende Trennmaschine bzw. Schere ausgebildet, wobei das Trennblatt 46 mit zugehörigem Antrieb 47 auf einer Schwinge
48 montiert ist, die im Mittelpunkt 49 des Einrollbogens gelagert ist. Die Länge der Schwinge ist im Sinne des Doppelpfeiles
verstellbar, um die Abtrenneinrichtung verschiedenen Bögen an-
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passen zu können. Mit 50 sind hydraulische oder pneumatische
Spannstempel bezeichnet, die den Strang auf einen Unterlagstisch
drücken. Die gewünschte Segmentlänge wird mit der Spindel ■
51 eingestellt, die einen Anschlag 52 trägt. Wenn dieser Anschlag erreicht ist, drücken die Spannstempel 50 das Strangprofil
auf die Unterlage und die Trennmaschine beginnt mit dem Strang mitzulaufen. Sobald der Schnitt fertig ist, lösen sich
die Spannstempel und die Trennmaschine geht im Eilgang in die
•Ausgangsstellung zurück. Der schwenkbare Zylinder 53 unterstützt
den durch die Profileinrollmaschine vorgegebenen Vorschub und
steuert den Rückgang der Trennmaschine in die Ausgangsstellung.
Eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäß verwendbaren
Abtrenneinrichtung zeigt die Fig. 8, in der die Trennmaschine'
43 auf einer Linealführung mit austauschbaren Linealen 54 gelagert
ist und ihr Vorschub bzw. Rücklauf vom Zylinder 55 mit
einem Seil 56 betätigt wird. Die Funktion der Einrichtung ist
sonst die gleiche wie in Verbindung mit Fig. 7 beschrieben,.
Die weitere Bearbeitung der Rohtübbingsegmente erfolgt wie in den Fig. 9 bis 13 dargestellt. Die Station nach Fig. 9 enthält
einen Drehtisch 57, auf dem das Segment aufgesetzt wird. Stoßflansche
TO werden angeliefert und mit Schweißeinrichtungen die
Außennähte 58 (Fig. 4) gelegt. Hierbei stellt zweckmäßig ein Schweißautomat 59 mit automatischem Vorschub die Waagrechtnähte
her und ein Handschweißer mit der Einrichtung 60 die senkrechten
Nähte. Ist die eine Außennaht geschweißt, wird der Drehtisch um 180 geschwenkt und die Nähte am zweiten Flansch werden gezogen.
In der Station nach Fig. 10, die ebenfalls mit einem Drehtisch
57 und mit Schweißeinrichtungen ausgestattet ist, werden die
Innennähte 62 (Fig. 4) gelegt. Hier arbeiten zweckmäßig zwei Automaten 59 und ein Handschweißer mit der Einrichtung 60.
In den folgenden Stationen nach den Fig. 11 und 12 werden die
Rippen 11 in die Segmente eingeschweißt. Die Rippenanlieferung
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erfolgt von beiden Seiten der Stationen. Die Montagetische sind durch Rollen so ausgebildet, daß der Tübbing für das Einschweissen
von je zwei Rippen in die richtige Stellung zur Rippenschweißstation geschwenkt werden kann. Je vier automatische
Schweißeinrichtungen 59 in der ersten Station und in der zweiten Station schweißen die Innenrippen ein und stellen automatisch
mit Hilfe einer auswechselbaren U-Schablonenführung sowohl die . senkrechten als auch die waagrechten Nähte in einem Zug her.
Die beiden Rxppenschweißstationen sind deshalb erforderlich, um die dem Segmentvorschub auf der kontinuierlichen Straße entsprechende
Schweißleistung zu erhalten.
Auf der letzten Montagestation nach Fig. 13 werden die Naben 64
für die Verpreßöffnungen angeschweißt und mit einer Bohrmaschine
die Gewindelöcher gebohrt und geschnitten. Hier sind zwei Handschweißeinrichtungen
60 vorgesehen.
In den Fig. 14 und 15 ist eine Modifikation des erfindurigsgemäßen
Verfahrens zur Herstellung von Konus-Segmenten beschrieben. Der herzustellende Tübbing hat drei Segmente gleicher Breite und
Wandstärke 70, zwei Segmente 71 mit etwas geringerer Breite und gleicher Wandstärke, zwei weitere Segmente 72 mit geringerer
Breite und geringerer Wandstärke und das Abschlußsegment 73. Die Stoßflächen der Segmente 70 und 71 verlaufen radial, die der
Segmente 72 sind auf einer Seite radial und auf der anderen abgeschrägt und die des Abschlußstückes auf beiden Seiten abgeschrägt,
sodaß es von innen her eingesetzt werden kann. Beim Zusammenfügen ergibt sich somit ein konischer Ring, der auf der
Seite der Segmente 70 breiter ist als auf der gegenüberliegenden Seite, wo das Abschlußstück eingesetzt wird. Alle Segmente 70
bis 73 sind vollkommen parallelflanschig. Die Abwicklungslinie bzw. gewünschte Kontur 74 wird durch spanabhebende Bearbeitung
erreicht. Dies ist der Grund, warum man die Segmente 70 bis 72 mit um einige Millimeter größerer Wandstärke herstellt. Die Zerspanungsarbeit
ist jedoch nur gering und der Materialaufwand für
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Claims (8)
1. Tübbing- bzw. Turinelsegment mit einem Mantelblech und beiderseits
daran angeschweißten Randflanschen sowie einer längsverlaufenden
Verstärkung, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung (9) einen rinnen- bzw. C-förmigen Querschnitt aufweist und
zur Bildung eines kastenförmigen Profils mit seinen Flanschenden am Mantelblech (7) angeschweißt ist, wobei gegebenenfalls zusätzliche
Querrippen (11) vorgesehen sind.
2. Verfahren zur Herstellung von Tübbing- bzw. Tunnelsegmenten nach Anspruch 1 aus Vorprofilen, dadurch gekennzeichnet, daß ein
flaches Mantelblech, ein im Querschnitt vorzugsweise G-förmig gestaltetes
Mittelprofil und zwei Stegbleche durch Querschweißnähte
endlos gemacht und kontinuierlich unter Bildung eines Rohtübbingprofiles zusammengeführt werden, wobei das Mittelprofil in einem
spitzen Winkel bzw. flachen Bogen von oben oder von unten und die
Stegbleche in einem spitzen Winkel bzw. flachen Bogen jeweils von der Seite zu dem Mantelblech geführt werden; diese Vorprofile
durch Schweißeinrichtungen der Länge nach verschweißt werden; der geschweißte Tübbing-Profilstrang durch eine Profileinrollmaschine
geleitet wird;, die gewünschten Tübbing-Segmente vom eingerollten Strang abgetrennt und von der Einrollstation entfernt werden und
schließlich Stoßflansche und Verstärkungsrippen in die abgetrennten Segmente eingeschweißt werden.
3. ' , Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die·
zu verschweißenden Kanten der Vorprofile -durch Brennschneiden oder
spanabhebende Bearbeitung, insbesondere mit Stößelmaschinen, vor der Längsverschweißung vorbereitet werden.
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4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 oder 3 zur Herstellung von Konus-Tübbings, deren Ringbreite auf einer Seite größer ist als auf
der gegenüberliegenden, dadurch gekennzeichnet, daß sich zum Ring ergänzende Segmente mit verschiedener Breite und gegebenenfalls
verschiedener Wandstärke der Flansche hergestellt werden, wobei jedes Segment vollkommen parallelflanschig ist und die Außenseiten
der Segmente zur Bildung der gewünschten Abwicklungslinie spanabhebend bearbeitet werden.
5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens .nach den Ansprüchen
2 bis 4, gekennzeichnet durch eine in horizontaler Richtung verlaufende Transportbahn (15) für ein flaches Mantelblech
(17) mit horizontalachsigen Rollen (16), eine im spitzen Winkel
zur Transportebene angeordnete Transportbahn (19) für ein Mittelprofil
(18), deren Rollenachsen parallel zu denen des Mantelbleches liegen, zwei im spitzen Winkel zur Transportrichtung angeordnete
Transportbahnen (24, 25) für jeweils ein Stegblech (28, 29), deren Rollenachsen senkrecht zu denen der horizontalen Transportbahn
(15) liegen, Schweißeinrichtungen (22, 23) zur Herstellung von Quernähten zum Endlosmachen der der Anlage zugeführten Bänder
bzw. Vorprofile, eine Anzahl von Schweißeinrichtungen ( 34, 35, 36) zum Anlegen von Längsschweißnähten und von Vertikalschweißnähten,
eine Einrolleinrichtung (40) zum Einrollen des gebildeten Profilstranges und eine Abtrenneinrichtung (43) zum Abtrennen der gewünschten
Segmentlängen.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrolleinrichtung (40) als Walzgerüst mit oberen und unteren
Biege- und Treibwalzen (41, 42) ausgebildet ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrenneinrichtung (43) als fliegende Trennmaschine ausgebildet ist,
wobei das Trennblatt (46) auf einer im Mittelpunkt (49) des Einrollbogens gelagerten Schwinge (48) montiert ist und vorzugsweise
die Schwingenlänge verstellbar ist.
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8. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Abtrenneinrichtung (43) auf einer Linealführung beweglich ist, wobei die Lineale (54) entsprechend dem Krümmungsradius der herzustellenden
Segmente, austauschbar sind.
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