DE2462542B2

DE2462542B2 - Teilschnitt-Vortriebsmaschine für den Vortrieb von Tunneln, Stollen oder sonstigen Strecken

Info

Publication number: DE2462542B2
Application number: DE19742462542
Authority: DE
Inventors: Hans Guenter 4600 Dortmund Follert; Herbert 4660 Gelsenkirchen- Buer Haller; Konrad 4670 Luenen Knoesel
Original assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Current assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Priority date: 1974-08-05
Filing date: 1974-08-05
Publication date: 1980-03-06
Also published as: DE2462542C3; DE2462542A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Teilschnitt-Vortriebsmaschine für den Vortrieb von Tunneln, Stollen oder sonstigen Strecken, deren Schneidarm einen Schneidkopf aufweist, dessen Schneidwalzen um eine quer zur Längsachse des Schneidarmes verlaufende Achse drehbar sind und mit ihren einander abgewandten Seitenflächen spitzwinklig zur Schneidwalzen-Drehachse verlaufen, so daß die Schneidwalzen angenähert kegelförmig ausgebildet sind, wobei der Schneidarm über ein exzentrisch zur Längsmittelachse des Tunnels oder der Strecke angeordnetes Gelenk mit quer zur Streckenachse verlaufender Gelenkachse an einem Schneidarmträger gelagert ist.

Bei dem für das Auffahren von Tunneln u. dgl. bekannten Schildvortrieb wird als Vortriebsmaschine zumeist eine Vollschnittmaschine eingesetzt, welche mit ihrem Schneidkopf gleichzeitig das gesamte Tunnelprofil schneidet und zusammen mit ihrem Antrieb in dem mittels hydraulischer Pressen vordrückbaren Schild verlagert ist. Es sind für den genannten Zweck aber auch Teilschnitt-Vortriebsmaschinen bekannt, die den Arbeitsstoß jeweils nur in Teilbereichen schneiden (DE-OS 2154 884, DE-OS 23 32 472, DE-GM 18 40 920). Die bekannten Teilschnittmaschinen weisen ein z. B. auf Raupen fahrbares oder als Schlitten auf einem Ladeförderer verschiebbares Maschinengestell für einen vertikal und seitlich schwenkbaren Schneidarm auf, der an seinem Kopfende einen mit Schneidwerkzeugen bestückten rotierenden Schneidkopf trägt. Der Schneidkopf besteht z. B. aus /wet Schneidwalzen, die um eine senkrecht zur Vortriebsrichtung verlaufende

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Teiischnittmaschinen lassen sich keine kreisrunden Tunnel- oder Streckenquerschnitie mit glatten, ungestuften Wandflächen herstellen. Außerdem sind die bekannten Teilschnittmaschinen dieser Art mit ihren Fahrwerken, Führungen und sonstigen Hilfseinrichtungen zumeist verhältnismäßig bauaufwendig und großbauende Maschinen, die den beschränkten Raum im Vortriebsbereich mehr oder weniger zustellen.

Es ist eine Teilschnitt-Vortriebsmaschine der eingangs genannten Art bekannt, die sich mittels eines Raupenfahrwerks auf der Sohle abstützt und mit einer besonderen Lade- und Fördereinrichtung für die Verladung und den Abtransport des Haufwerks ausgerüstet ist (Glückauf 1974, Nr. 12, Seiten 465 bis 470). Auch hier handelt es sich um eine großbauende Maschine, die den Raum im Vortriebsbereich weitgehend zustellt Mit diesen Teilschnitt-Vortriebsmaschinen lassen sich zwar die gewünschten Streckenprofile mit weitgehend glatten Wandflächen schneiden, da der Schneidkopf in allen Raumrichtungen beweglich am Maschinengestell angeordnet und der Schneidarm als Knickauslager ausgebildet ist. Bei den bekannten Teilschnitt-Vortriebsmaschinen bereitet es Schwierigkeiten, die Maschinen während der Vortriebsarbeit

r-, genau in der Streckenmitte und parallel zur Streckenachse zu halten. Da außerdem die Sohle, auf der sich die Maschine abstützt, regelmäßig uneben ist und keine definierte Abstützfläche für die Vortriebsmaschine bildet, ergeben sich nicht unerhebliche Probleme beim

ίο profilgereichten Schneiden des Streckenquerschnitts.

Schließlich ist es auch bekannt, Arbeitsgeräte, wie sie in Bergbau-Untertagebetrieben zur Verwendung kommen, z. B. Abbauhämmer, auf einer Konsole zu verlagern, die am freien Ende eines als Knickausleger

r> ausgebildeten Auslegers vertikal schwenkbar gelagert ist (DE-OS 22 46 338). Der Knickausleger ist seinerseits über ein Kreuzgelenk an einem Wagen aufgehängt, der in Schienen läuft, die am Ausbau befestigt sind. Der Vorschub des Wagens in Richtung auf die Ortsbrust erfolgt mittels Schubkolbengetriebe, welches sich an den Schienen abstützt. Das Problem, mit Hilfe eines schwenkbaren Schneidarms einer Teilschnitt-Vortriebsmaschine ein glattwandiges Streckenprofil zu schneiden, ist hier nicht gestellt.

4^r> Aufgabe der Erfindung ist es, eine Teilschnitt-Vortriebsmaschine der eingangs genannten Art bei möglichst einfacher und raumsparender Bauweise so auszubilden, daß sich mit ihr auch kreisrunde Tunnelbzw. Streckenquerschnitie mit glatten, ungestuften

')<i Wandflächen schneiden lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schneidarmträger um eine mit der Längsmittclachse des Tunnels oder der Strecke zusammenfallende Achse drehbar an einem Lagcrglied gelagert ist, welches

Vi seinerseits mit diametral gegenüberliegenden Trag- und Führungsarmen in an der Auskleidung des Tunnels od. dgl. angeordneten Führungsschienen verschiebbar gelagert und mittels einer gegen die Führungsschienen abgestützten Vorschubvorrichtung vorbewegbar ist.

Wi Mit einer solchen Teilschnitt-Vortriebsmaschinc läßt sich der Kreisquerschnitt des aufzufahrenden Hohlraumes dadurch schneiden, daß konzentrische Ringe bei unterschiedlicher Ausschwenkung des Schneidarmes geschnitten werden. Um dabei eine weitgehend glatte und ungestufte Wandfläche des Ausbruchsquerschnitts zu schneiden, sind die beiden Schneidwalzcn in bekannter Weise angenähert kegelförmig ausgebildet.

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ihren beiden Seitenflächen mit Schneidwerkzeugen bestückt sind. Das mit den diametral gegenüberliegenden Trag- und Führungsarmen verseher e, in den Führungsschienen an den Seitenstößen des Tunnels od. dgl. abgestützte und geführte Lagergiied sowie auch der Schneidarmträger können mit verhältnismäßig kleinen axialen und radialen Abmessungen gebaut werden, so daß insgesamt eine kleinbauende Teilschniu-Vortriebsmaschine geschaffen wird, die den beengten Raum im Vortriebsbereich nicht mehr als unbedingt erforderlich zubaut Insgesamt ergibt sich eine einfache, gedrunge und raumsparende Bauweise der Teilschnitt-Vortriebsmaschine, die sich aufgrund der kreisenden Arbeitsbewegungen des Schneidarmes auch verhältnismäßig einfach steuern läßt. Da die Teilschnittmaschine auf diametral gegenüberliegenden Seiten durch die beiden Führungsschienen abgestützt und geführt wird, erhält die Maschine eine definierte Abs/.ützebene, wodurch das Herstellen eines profilgerechten kreisrunden Schnittes mit glatter Wandfläche begünstigt wird.

Um mit Hilfe der erfindurigsgemäßen Teilschnitt-Vortriebsmaschine glattwandige Kreisquerschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern herstellen zu können, ist der Schneidarm nach einem weiteren Merkmal der Erfindung an einem Schneidarmträger angelenkt, der etwas senkrecht zur Längsachse des Tunnels o.L dgl., d. h. in radialer bzw. vertikaler Richtung verschiebbar ist. Der Vorschub der Teilschnitt-Vortriebsmaschine erfolgt, wie erwähnt, mittels der gegen die Führungsschienen abgestützten Vorschubvorrichtung. Diese Vorschubvorrichtung greift zweckmäßig an dem Lagerglied der Vortriebsmaschine an.

In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Teilschnitt-Vorlriebsmaschine dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Teilschnitt-Vortriebsmaschine in Seitenansicht;

Fig. 2 die Vortriebsmaschine gemäß Fig. I in einer Ansicht von hinten.

In der Zeichnung ist mit 10 der Tunnel oder eine sonstige im Gestein oder Erdreich mit Kreisquerschnitt aufgefahrene Strecke bezeichnet, welche durch einen ringförmigen Betonausbau Il sowie stählernde Ausbauringe 13 gesichert wird, die in dem fertigen Betonausbau 11 stehenbleiben.

Die zum Auffahren des Tunnels od. dgl. verwendete Teilschnitt-Vortrie:>smaschine weist einen Schneiderin 14 auf, der in einem Gelenk 15 mit horizontaler und senkrecht zur Vortriebsrichtung verlaufender Gelenkachse exzentrisch zur Tunnelachse schwenkbar an einem etwa ring- oder kreisförmigen Schneidarmträger 16 gelagert ist. Die Verschwenkung des Schne<darmes 14 in der Vertikalebene erfolgt mittels hydraulischer Schwenkzylinder 17, die zwischen dem Schneidarm und dem Schneidarmträger oder einem hiermit verbundenen Teil gelenkig eingeschaltet sind.

Der Schneidarm 14 weist an seinem freien Ende einen Schneidkopf 18 auf, der aus zwei mit Schneidwerkzeugen bestückten Schneidwalzen 19 und 19' besteht, welche um eine gemeinsame Achse 20 drehbar sind, die senkrecht zur Schneidarmachse verläuft. Der Antrieb der beiden Schneidwalzcn ist im Inneren des eiwa kastenförmigen Schneidarnies 14 angeordnet, wie dies an sieh bekannt ist. Die gemeinsame Drehachse 20 der beiden Schneidwalzen 19 und 19' is( zur Horizontalen geneigt, so daß die beiden Schneidwalzen in den verschiedenen Schwenklagcn des Schneidarmes 14 schräg bzw. senkrecht übereinander liegen (letzteres bei

horizontaler Austeilung des Schneidarmes).

Die beiden Schneidwalzen 19 und 19' sind in Umrißfonn etwa nach Art eines Doppelkegels bzw. eines Doppelkegelstumpfes ausgebildet, derart, daß die einander zugewandten und voneinander abgewandten Seitenflächen 21 der Walzen unter einem spitzen Winkel zur Drehachse 20 geneigt sind und sich die Walzen in ihrer radialen Abmessung beidseitig konisch verjüngen. Die Seitenflächen 21 der Schneidwalzen bilden somit Schrägflächen, deren Winkelstellung so gewählt ist, daß bei der in F i g. 1 dargestellten vollen Ausschwenkung des Schneidarmes 54 die äußere Seitenfläche 21 der Schneidwalze 19 genau in der Ebene der kreisförmigen Ausbruchswandung 22 liegt. Auf diese Weise ist es möglich, kreisförmige Querschnitte zu schneiden, indem der gesamte Schneidarm 14 mit den beiden rotierenden Schneidwalzen 19 und 19' um eine Achse geschwenkt wird, welche mit der Tunnel-Längsmittelachse zusammenfäll!. Fig. 1 zeigt, daß bei dieser Arbeitsweise beide Schneidwalzen 19 und 19' Schneidarbeit verrichten. Es versteht sich, daß die beiden Schneidwalzen sowohl an ihren Seitenflächen 21 als auch an ihren Umfangsflächen 23 mit (nicht dargestellten) Schneidwerkzeugen bestückt sind.

Der SchneiHarmträger 16, an dem im Gelenk 15 der Schneidarm 14 exzentrisch zur Längsmittelachse des Tunnels od. dgl. angelenkt ist, ist an einem Lagerglied 24 um die Längsmittelachse des Tunnels od. dgl. drehbar gelagert. Das Lagerglied 24 weist den erforderlichen Drehantrieb 25 auf, der z. B. aus einem hydraulischen Antrieb besteht. Die gesamte Maschine ist an Führungsschienen 26 abgestützt und geführt, welche an der Tunnelauskleidung befestigt sind. Wie insbesondere F i g. 2 zeigt, weist das Lagerglied 24 der Vortriebsmaschine zwei diametral gegenüberliegende horizontale und radial auskragende Trag- und Führungsarme 27 auf, die mit in den Führungsschienen 26 gleitenden Führungsschuhen 28 versehen sind. Es ist erkennbar, daß das Lagerglied 24 bei dieser Ausgestaltung der Lagerung und Führung der Vortriebsmaschine sehr kleine radiale und axiale Bauabmessungen erhalten kann.

Die beiden parallelen Führungsschienen 26 sind an Anschlußorganen 29 befestigt, welche mit den Ausbaubögen 13 verbunden sind und die Be'onauskleidung 11 durchfassen. An den Anschlußorganen 29 sind Konsolen 30 angeordnet, mit denen die Führungsschienen 26 lösbar verbunden sind, so daß sie entsprechend dem Vortrieb des Tunnels od. dgl. nachgezogen bzw. umgesetzt werden können. Die Führungsschienen 26 weisen ein U-Profil auf.

Der Vorschub der Maschine in Vortriebsrichiung erfolgt mittels einer Vorschubvorrichtung, die aus mehreren doppeltwirkenden hydraulischen Vorschubzylindern 31 besteht, deren Kolbenstangen 32 an dem Lagerglied 24 eingreifen. Die Vorschubzylinder 31 sind bei 34 an einem Manipulator oder Erektor 33 abgestützt, der sich ebenfalls mit radialen Trag- und Führungsarmen an den Führungsschienen 26 abstützt und führt. Sowohl die Vortriebsmaschine als auch der Erektor können gegen Bewegung in Richtung der Tunnellängsachse festgelegt werden, was mit Hilfe (nicht dargestellter) Riegel- oder Spannvorrichtungen bewerkstelligt wird, welche an den Führungsschienen 26 oder den hieran geführten Teilen der Trag- und Führungsarme angeordnet werden. Werden die Vorschiibzylinder 31 in Ausschubrichtung beaufschlagt, so läßt sich die gesamte Vortriebsmaschine in Richtung auf die Orisbrust

vorschieben, wobei sich die Vorschubzylinder über den Erektor 33 gegen die Führungsschienen und damit gegen den Aufbau abstützen. Umgekehrt kann der Erektor 33 bei festgelegter Vortriebsmaschine zur Ortsbrust hin nachgezogen werden, indem die Vorschubzylinder 31 in Einschubrichtung beaufschlagt werden. Der Erektor 33 dient zum Einbau der Ausbauringe 13. Er besteht aus einem Drehglied 41, welches mit einem Tragorgan 42 um eine mit der Längsmittelachse des Tunnels od. dgl. zusammenfallende Achse drehbar verbunden ist. Das Tragorgan 42 weist die den Trag- und Führungsarmen 27 der Vortriebsmaschine entsprechenden radialen Arme auf, welche in den beiden Führungsschienen 26 geführt und abgestützt sind. An dem Drehglied 41 ist ein Schlitten 37 mittels Vorschubzylinder 39 in Führungen 38 axial vorschiebbar angeordnet, wobei der Schlitten 37 einen radial verstellbaren Greiferkopf 35 trägt, mit dem der Ausbau im Arbeitsbereich des Schneidarmes 14, d. h. unmittelbar an der Ortsbrust, eingebracht werden kann. Während des Vortriebs schwenkt der Schneidarm 14 mit den beiden rotierenden Schneidwalzen 19 und 19' um die Längsmittelachse des Tunnels, wobei ein Kreisbogenschnitt hergestellt wird, dessen Durchmesser abhängig ist von der Schwenklage des im Gelenk 15

■> schwenkbar gelagerten Schneidarmes 14. Bei unterschiedlicher Schwenklage kann auf diese Weise der gesamte Arbeitsstoß in konzentrischen Schnitten hereingewonnen werden. Dabei ist von Bedeutung, daß in der in Fig. 1 dargestellten maximalen Ausschwen-

ni kung des Schneidarmes 14 von der außenlicgenden Schneidwalze 19 bzw. deren Seitenfläche 21 ein Schnitt hergestellt wird, der genau in der Tunnelseitenwand liegt. Auf diese Weise ist es möglich, den Tunnel od. dgl. mit glatter, ungestufter Wandung zu schneiden.

Um Streckenquerschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern glattwandig schneiden zu können, ist der Schneidarmträger 16 in Pfeilrichtung S, d. h. in Vertikalrichtung bzw. senkrecht zur Tunnellängsachse, an dem Lagerglied 24 bewegbar angeordnet, was z. B.

2(i mit Hilfe (nicht dargestellter) Gleitführungen und Verstellzylinder, Spindeln od. dgl. erfolgen kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Teilschnitt-Vortriebsmaschine für den Vortrieb von Tunneln, Stollen oder sonstigen Strecken, deren Schneidarm einen Schneidkopf aufweist, dessen Schneidwalzen um eine quer zur Längsachse des Schneidarmes verlaufende Achse drehbar sind und mit ihren einander abgewandten Seitenflächen spitzwinklig zur Schneidwalzen-Drehachse verlaufen, so daß die Schneidwalzen angenähert kegelförmig ausgebildet sind, wobei der Schneidarm über ein exzentrisch zur Längsmittelachse laufender Gelenkachse an einem Schneidarmträger gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidarmträger (16) um eine mit der Längsmittelachse des Tunnels zusammenfallende Achse drehbar an einem Lagerglied (24) gelagert ist, welches seinerseits mit diametral gegenüberliegenden Trag- und Führungsarmen (27) in an der Auskleidung des Tunnels od. dgl. angeordneten Führungsschienen (26) verschiebbar gelagert und mittels einer gegen die Führungsschienen abgestützten Vorschubvorrichtung (31) vorbewegbar ist.

2. Vortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidarmträger (16) etwa senkrecht zur Längsachse des Tunnels od. dgl. verschiebbar ist.

3. Vortriebsmaschine nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Lagerglied (24) die gegen die Führungsschienen (26) abgestützte Vorschubvorrichtung (31) für den Maschinenvorschub angreift.