DE2504369A1 - Tunnelvortriebsmaschine - Google Patents

Description

• Tunnelrortriebsmaschine Die Erfindung betrifft eine Tunnelvortriebsmaschine mit einem vor einem Schneidschuh um die Tunnellängsachse rotierenden, meißelbestückten Schneidkopf, der mit den ihm zugeordneten Antriebsaggregaten in einem dem Tunnelausbau vorlaufenden Rohrabschnitt und / oder dem ersten Abschnitt des endgültigen Tunnel ausbaus schwenkbar und in Vortriebsrichtung verschieblich geführt ist.
• Es ist eine solche Tunnelvortriebsmaschine bekannt, bei der die Lagerung und Verschwenkung des Schneidkopfes mit den dem Schneidkopf zugeordneten Antriebsaggregaten über eine horizontal verlaufende hchse erfolgt, die etwa in der unteren Tunnelhälfte im Inneren des vorlaufenden ohrabschnittes angeordnet ist. Die Schwenkung um diese Achse erfolgt mittels in der oberen Hälfte des Tunneiquerschnittes angeordneter -qyc'raulischer 7yinder. Mit dieser Anordnung ist nur eine sein grobe Steuerung beim Tunnelvortrieb möglich; bei der bekannten Tunnelvortri ebsnaschine ist deshalb zusätzlich zwischen dem vorderen und den nachfolgenden Schildteil ein Gelenk vorhanden, welches verhältnismäßig feinfühlig abwinkelbar ist und so die Möglichkeit bietet den Tunnel oder dergleichen kurvenförmig aufzufahren. Die vom Schneidkopf ausgehenden Kräfte werden bei der bekannten Maschine über eine Drehmomentstütze auf den nachfolgenden Rohrabschnitt übertragen, die aus drehschlüssig zueinander geführten, in Vortriebsrichtung gegeneinander verschiebbaren Führungsteilen besteht.
• Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine munnelvortriebsmaschine der eingangs genannten Gattung dadurch zu verbessern, daß mit verhältnismäßig einfachen Mitteln eine feinfühlige Steuerung des Schneidkopfes gegeben ist, wobei insbesondere der vorlaufende Rohrabschnitt möglichst kurz gehalten werden soll, d. h. die Tunnelvortriebsmaschine soll sich im wesentlichen im endgültigen Tunnelausbau befinden.
• Bei im Rohrvorpressverfahren hergestellten Tunnelausbauten bedeutet dies, daß die Maschine sich mit wesentlichen Teilen ihrer Baulänge in das erste der vorzupressenden Betonrohre hinein erstrecken soll.
• Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe bei einer Tunnelvortriebsmaschine der eingangs genannten Gattung dadurch, daß der Schneidkopf und die ihm zugeordneten Antriebsaggregate an in Normalstellung achsparallel zur Vortriebsrichtung verlaufenden Führungsträgern gleitend geführt sind, die einenends her die Führungsträger aus der exakten achsparallelen Lage verschwenkbare Stellmittel und anderenends über quer zur Vortriebsrichtung rchwenkbare Lager an dem dem Tunnelausbau vorlaufenden Rohrabschnitt und / oder den ersten Abschnitt des endgültigen Tunnel ausbaus abgestützt sind. Bei einer derartigen Tunnelvortriebsmaschine ist der Schneidkopf mit den ihm zugeordneten Antriebsaggregaten nicht unmittelbar an der Wandung eines vori auf enden und / oder nachlaufenden Rohrabschnittes aus Stahl oder Beton geführt, sondern an zusätzlichen, innerhalb dieser Rohre befindlichen schwenkbaren Führungsträgern, die es ermöglichen, daß die Maschine sich r lativ gegenüber diesen Führungsträgern in Vortriebsrichtung luld zurück bewegt und die zum anderen durch Verschwenken der Bührungsträgedin vertikal er oder horizontaler Richtung ein Steuern der Maschine ermöglichen. Diese Steuerung kann sehr feinfühlig sein, weil die Bührungsträger ausreichend lang ausgebildet sein können und somit günstige Hebelarmvoraussetzungen bieten.
• Nach einen bevorzugten Ausführungsbeispiel kennzeichnet sich die Tunnelvortriebsmaschine dadurch, daß die quer zur Vortriebsrichtung verlaufende Achsen aufweisenden Lager einen dem Tunnelausbau vorlaufenden Rohrabschnitt (Schneidschuh) auf halber Höhe horizontal durchfassen, derart, daß zwei Führungsträger vom Schneidschuh ausgehend sich auf halber Tunnelhöhe seitlich nach hinten verlaufend erstrecken und an ihrem rückwärtigen Ende über in vertialer und / oder horizontaler Richtung wirksame Stellmittel gegen den Tunnelausbau abgestützt sind. Durch die weit nach vorn gezogene, d. h. unmittelbar hinter der Ortsbrust angeordneten Lager, die den Schneidschuh durchfassen, und der Anordnung der Stellmittel am rückwärtigen freien Ende der Führungsträger ist ein langer Hebelarm zwischen Lager und Stellmittel gegeben, der ein feinfühliges Steuern ermöglicht. Als Stellmittel können beispielsweise Spindeln oder hydraulische Schubkolbengetriebe vorgesehen sein. Erfindungsgemäß ist der Schneidkopf mit der ihm zugeordneten Antriebsaggregaten über Führungsschuhe an oder im Führungsträger gleitend geführt. Die vertikaler, dem Führungsträger anliegenden Gleitbleche der Führungsschuhe sind vorzugeweise ballig ausgebildet, derart, daß eine Verschwenkung der Führungsschuhe gegenüber der Führungsträger in horizontaler Ebene möglich ist.
• Nach einem weiterer Merkmal der Erfindung ist der Führungsträger als Hohlkörper ausgebildet und nimmt in seinem Innerer ein hydraulisches Schubkolbengetriebe auf das einenende mit der Führungsträger und andererende mit auf dem Führungsträger gleitenden Führungsschuhen oder Anbauteilen derselben zug- und druckfest verbunden ist. Wird die Erfindung in dieser Weise verwinklicht, so besteht die Möglichkeit, mit Hilfe der an rückwärtigen Ende der Führungsträger befindlichen Stellmittel die Führungsträger lediglich in vertikaler Ebene zu verschwenkbar, während aufgrund der balligen Ausführung der Führungsschuhe, die an der Führungsträger gleiten, durch unterschiedliche Beaufschlagung der beiden in den also Hohlkörper ausgebildeten Führungsträgern gelagerten Zylinder eine Vorschwenkung der gesamten Maschine d. h. der Schneidkopfes mit der zugehöriger Antriebeaggregaten,in horizontaler Richtung zu bewirken.
• In weiter Ausgestaltung trägt die Kolbenstange des im Führungsträger abgestützen Zylinders einer mit dem Kolbenstangenkopf verbundenen Bolzen, der mit Achsstumpmeln im Führungsträger vorgesehene Langlöcher durchfaßt und mit wenigstens einem am Führungsträger gleitenden Führungsschuh bzw. Anbauteilen desselben zug- und druckfest verbunden ist. Das im Führungsträger vorgesehene Langloch bestimmt so die Wirklänge des innerhalb des Führungsträgers angeordneten hydraulischen Zylinders.
• Nach einem weiteren, die Erfindung kennzeichnenden Merkmal sind die etwa auf halben Tunnelhöhe seitlich nach hinten verlaufend sich erstreckenden Führungsträger an ihrem riickwärtigen Ende durch ein Querhaupt untereinander zu einem etwa U-förmigen Rahmen verbunden. Diese Verbindung dient nicht nur einer exakten synchronen Bewegung beider Führungsträger insbesondere bei vertikaler Steuerung, sondern sie dient gleichzeitig der exakten Verlagerungsmöglichkeit d"er Führungsschuhe am Führungsträger und damit der exakten Verlagerung der Maschine am Führungsträger.
• Die die Schwenkpunkte für die Führungsträger bildenden Lager sind vorzugsweise derart ausgebildet, daß eine Verschwenkung der Führungsträger über die Stellmittel in beliebiger Richtung gegeben ist. Hier kann nach bevorzugter Ausführungsform eine ballige bzw. kardanische Ausbildung der Lager vorgesehen sein.
• Im einzelnen kann die Erfindung so verwirklicht sein, daß die die Schwenkpunkte für die Führungsträger bildenden Lager im Bereich des endgültigen Tunnelausbaus angeordnet sind.
• Nach einem besonderen, erfindungswesentlichen Merkmal kennzeichnet si r.h die Erfindung weiter dadurch, daß die Schwenklager fiir die Führungsträger, der Schneidkopf oder Teile des Schneid kopfes, der vorlaufende Rohrabschnitt (Schneidschuh) sowie die rückwärtige Verpanneinr:i chtung im endgültigen Tunnelausbau gegen gleichsinnige Aggregate anderer Abmessungen zur Erzielung möglicher anderer Auffahrquerschnitte unter Verwendung derselben Führungsträger sowie Antriebsaggregate austauschbar sind.
• Da die eigentliche Lagerung der Maschine auf den Führungsträgern erfolgt bildet die Maschine mit den Führungsträgern zusammen die wesentlichen Teile der Vortriebseinheit. Bei entsprechend groß ausgelegten Leistung der beispielsweise als hydraulische Langsamläufen ausgebildeten Antriebsmotore ohne großen technischer Aufwand möglich, eine für einen bestimmten Auffahrquerschnitt konzipierte Maschine für einen Auffahrquerschnitt mit beispielsweise einem größerer Durchmesser umzurüsten. Zur Anpassung der Maschinen an Schleuderbetonrohre größeren Durchmessers(bei Verwendung beispielsweise im Rohrvorpressbetrieb) ist es also lediglich erforderlich, einen kurzen Schneidschuh mit entsprechendem Durchmesser zu fertigen, der über entsprechend abgeänderte Lager mit den verbleibenden Führungsträgern und damit der ganzen Maschine verbunden wird Zur Veränderung des wirksamen Durchmessers des Schneidkopfes sind Schneidenträger vorgesehen, die sich in radialer Richtung des Schneidkopfes erstrecken und an benachbarte Schneidenträger anflanschbar sind.
• Die Tunnelvortriebsmaschine der eingangs genannten Gattung kennzeichnet sich weiter durch das Merkmal, daß der dem Tunnelausbau vorlaufende Rohrabschnitt (Schneidschuh) aus einem äußeren und einem inneren dünnen Blechmantel und einem diese beiden Blechmäntel verbindenden vorderen Abschlußblech besteht, wobei der von diesen Blechen eingeschlossene Hohlraum mit Beton ausgefüllt ist. Eine derartige Bauweise ermöglicht insbesondere im Hinblick auf die Auswechselbarkeit der kurzen vorderen Rohrabschnitte zur Anpassung an unterschiedliche Durchmesser eine wirtschaftliche Fertigung dieser Rohrabschnitte.
• Ein weiterer erfindungswesentlicher Vorteil wird darin gesehen, daß der dem Tunnelausbau vorlaufende Rohrabschnitt (Schneidschuh ) mit dem ersten Abschnitt des endgültigen Tunnelausbaus zu einen Baueinheit verbunden ist und gemeinsam mit der im Inneren befindlicher Antriebs- und Schneideinheit (Antriebsaggregate bzw. Schneidkopf) eine transportable Vortriebseinheit bildet. Hier ergibt sich der Vorteil, daß die gesamte Einheit, d. h. also ein Teil des verbleibenden endgültigen Tunnelausbaus mit dem Schneidschuh und der eigentlichen Gewinnungseinrichtung vermontiert und als sofort einsatzfähiges Aggregat in eine Baugrube abgesenkt werden kann.
• Berücksichtigte Literatur DT-OS 2 020 320 Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles nähererläutert Es zeigen: Fig. 1 eine Aufsicht auf die Tunnelvortriebsmaschine, teilweise im Horizontalschnitt.
• Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A - B nach Fig. 1.
• Fig. 3 eine Ansicht in Pfeilrichtung D nach Fig. 1. teilweise im Schnitt.
• Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie E F nach Fig. 1 Die Tunnelvortriebsmaschine besteht in ihren wesentlichen Bauelementen aus dem Schneidkopf 1 sowie den als hydraulische Langsamläufer ausgebildeten Antriebsaggregaten 2, die die Kraft über die Welle 29 auf der Schneidkopf übertragen. Die Lagerung der Welle 29 erfolgt in Lagern 30 und 31. Gegen äußere Einflüsse wird die Welle 29 durch ein Gehäuse 32 abgeschirmt.
• Das Gehäuse 32 ist über Führungsschube 11, 11' an Führungsträgern 4 geführt. Die Führungsträger 4 verlaufen zu beiden Seiten des Führungsgehäuses 32 zwischen dem Führungsgehäuse und der inneren Wandung des Tunnelausbaus 7 bzw. des Schneidschuhs 8. Sie sind etwa auf halber Höhe des Tunnelquerschnittes, wie aus Fig. 2 erkennbar angeordnet. Sowohl das vordere Ende des Führungs trägers 4 als auch den Schneidschuh 8 durchfassende quer zur Vortriebsrichtung schwenkbare Lager 6 ermöglichen es, daß die Führungsträger über an ihrem rückwärtigen Ende 10 angeordnete Stellmittel 5 auf und nieder geschwenkt werden können, so daß die Lager 6 um ihre Achsen 9 schwenken können. Die Führungsträger 4 sind als Hohlkörper ausgebildet und nehmen in ihrem Inneren Schubkolbengetriebe 13 auf, deren Zylinder 16 sich am Führungsträger 4 abstützen. Die entsprechenden Kolbenstangen 15 tragen einen durchbohrten Kolbenstangenkopf 17, der von einem Bolzen 18 durchfaßt wird. Der Bolzen 18 durchgreift mit nach unten und oberen gerichteten Achsstummeln 19 Langlöcher 20 im Führungsträger und ist so mit dem am Führungsträger gleitenden Führungsschub 11 bzw. dessen Anbauteilen 14 zug- und druckfest verbunden. Wird die Kolbenstange in ausfahrendem Sinne beaufschlagt, so werden die Führungsschuhe 11, 11' auf bzw. an dem Führungsträger 4 entlangbewegt und das Gehäuse 32 bewegt sich mit der gesamten Maschine (Schneidkopf und Antriebsaggregate) in Vortriebsrichtung 3 vorwärts. Die in Vortriebsrichtung vorderen Führungsschuhe 11 sowie vorzugsweise auch die rückwärtigen Führungsschuhe 11' sind mit ballig ausgebildeten Gleitblechen 12 versehen.
• Berücksichtigt man zwischen den Gleitblechen 12 der rückwärtigen Führungsschuhe 11' und den entsprechenden Anlageflächen der Führungsträger ein ausreichendes Spiel, so kann durch unterschiedliche Beaufschlagung der im Führungsträger 4 verlagerten hydraulischen Schubkolbengetriebe 13 ein Verschwenken der Maschine in horizontaler Ebene erreicht werden.
• Selbstverständlich können auch, was nicht dargestellt ist,-die den Führungsträger und den Schneidschuh durchfassenden Lager 6 als ballige, kardangelenkartig wirkende Lager ausgebildet werden.
• Im Bereich des rückwärtigen Endes 10 sind die beiden Führungsträger über ein Querhaupt 21 zu einem etwa U-förmigen Rahmen verbunden. In diesem Bereich erfolgt die Abstützirng der Führiingsträger über die Stellmittel 5, die als Spindeln oder hydraulische Schubkolbengetriebe ausgebildet sein können und gleich7eitig der kraftschlüssigen Verspannung der Verspanneinrichtung 22 dienen können.
• Zur Anpassung der Tunnelvortriebsmaschine an andere Auffahrungsquerschnitte konnten die Lager 6, der Schneidschuh 8 sowie die Verspanneinrichtung 22 gegen entsprechende Aggregate anderer Abmessungen ausgetauscht werden. Die Veränderung des wirksamen Durchmessers des Schneidkopfes 1 erfolgt durch sich in radialer Richtung das Schneidkopfes erstreckende Schneidenträger 23, die an benachbarte Schneidenträger 24 anflanschbar sind. Zur wirtschaftlicheren Fertigung eines auszuwechselnden Schneidschuhs besteht der Schneidschuh aus einem äußeren dünnen Blechmantel ?, aus einem inneren dünnen Blechmantel 26 und einem diese beiden Blechmäntel verbindenden vorderen Abschlußblech 27, wobei der von diesen Blechen eingeschlossene Raum 28 mit Beton ausgefüllt ist.
• Die gesamte in der Zeichnung nach Fig. 1 dargestellte Vortriebseinheit - also einschließlich des ersten Betonrohrabachnites -wird zu einer als Ganzes transportierbaren Baueinheit vorgefertigt und ale sofort einsatzfahiges Aggregat in die Baugrube abgesenkt.

Claims (13)

P A T E N T A N S P R Ü C H E :

1. Tunnelvortriebsmaschine mit einem vor einem Schneidschuh um die Tunnellängsachse rotierenden, meißelbestückten Schneidkopf, der mit den ihm zugeordneten Antriebsaggregaten in einem dem Tunnelausbau vorlaufenden Rohrabschnitt und / oder dem ersten Abschnitt des endgültigen Tunnelausbaus schwenkbar und in Vortriebsrichtung verschieblich geführt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schneidkopf (1) und die ihm zugeordneten Antriebsaggregate (2) an in Normalstellung achsparallel zur Vortriebsrichtung (Pfeil 3) verlaufenden Führungsträgern (4) gleitend geführt sind, die einenends über die Führungsträger aus der exakten achsparallelen Lage verschwenkbare Stellmittel (5) und anderenends über quer zur Vortriebsrichtung schwenkbare Lager (6) an dem dem Tunnelausbau (7) vorlaufenden Rohrabschnitt (Schneidschuh 8) und / oder dem ersten Abschnitt des endgültigen Tunnelausbaus abgestützt sind.

2. Tunnelvortriebsmaschine nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die quer zur Vortriebsrichtung (Pfeil 3) verlaufende Achsen (9) aufweisenden Lager (6) einen dem Tunnelausbau (7) vorlaufenden Rohrabschnitt (Schneidschuh 8) auf halber Tunnelhöhe horizontal durchfassen, derart, daß zwei Führungsträger (4) vom Schneidschuh ausgehend sich auf halber Tunnelhöhe seitlich nach hinten verlaufend erstrecken und an ihrem rückwärtigen Ende (10) über in vertikaler und / oder horizontaler Richtung wirksame Stellmittel (5) gegen den Tunnelausbau abgestützt sind.

3. Tunnelvortriebsmaschine nach Anspruch 1 und 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schneidkopf (1) mit den ihm zugeordneten Antriebsaggregaten (2) über Führungsschube (11, 11') an oder im Führungsträger (4) gleitend geführt ist.

4. Tunnelvortriebsmaschine nach Anspruch 1 und / oder einem oder mehreren der vorhergehenden, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die vertikaler, dem Führungsträger (4) anliegenden Gleitbleche (12) der Führungsschuhe (11,11') ballig ausgebildet sind, derart, daß eine Vorschwenkung der Führungsschuhe gegenüber dem Führungsträger in horizontaler Ebene möglich ist.

5. Tunnelvortriebsmaschine nach Anspruch 1 und / oder einem oder mehreren der vorhergehenden, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Führungsträger (4) als Hohlkörper ausgebildet ist und in seinem Inneren ein hydraulisches Schubkolbengetriebe (13) aufnimmt das einerende mit dem Führungsträger und anderenende mit auf dem Führungsträger gleitenden Führungsschuhen (11) oder Anbarteilen (14) derselben zug- und druckfest verbunden ist.

6. Tunnelvortriebsmaschine nach Anspruch 1 und / oder einem oder mehreren der vorhergehenden d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Kolbenstange (15) des im Führungsträger (4) abgestützten Zylinders (16) einer mit dem Kolbenstangenkopf (17) verbunden Bolzen (18) trägt, der mit Achsstummeln (19) im Führungsträger (4) vorgesehene Langlöcher (20) durchfaßt und mit wenigsters einem am Führungsträger gleitenden Führungsschuh (11) bzw. Anbauteilen (14) derselben zug- und druckfest verbunden ist.

7. Tunnelvortriebsmaschine nach Anspruch 1 und / oder einem oder mehreren der vorhergebenden, d a d u r c h g e -k e n n z e ; @ h b n e t . daß die etwa auf halber Tunnelhöhe seitlich nach hinten verlaufand sich erstreckenden Führungsträger (4) an ihrem rückwärtigen Ende durch ein Querhaupt (21) untereinander zu einem etwa U-förmigen Rahmen verbunden sind.

8. Tunnelvortriebsmaschine nach Anspruch 1 und / oder einem oder mehreren der vorhergehenden, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die die Schwenkpunkte für die Führungsträger (4) bildenden Lager (6) derart ausgebildet sind, daß eine Verschwenkung der Führungsträger über die Stellmittel (5) in beliebiger Richtung gegeben ist.

9. Tunnelvortriebsmaschine nach Anspruch 1 und / oder einem oder mehreren der vorhergehenden, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die die Schwenkpunkte für die Führungsträger (4) bildenden Lager im Bereich des endgültigen Tunnelausbaus (?) angeordnet sind.

1. Tunnelvortriebsmaschine nach Anspruch 1 und / oder einem oder mehreren der vorhergehenden, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Schwenklager (6) für die Führungsträger (4) der Sebneidkopf (1) oder Teile des Schneidkopfes, der vorlaufende Rohrabschnitt (Schneidschuh 8) sowie die rückwärtige Verspanneinrichtungen (22) im endgültigen Tunnelausbau (7) gegen gleichsinnige Aggregate anderer Abmessungen zur Erzielung möglicher anderer Auffahrquerschnitte unter Verwendung derselben Führungsträger sowie Antriebsaggregate (2) austauschbar sind.

11. Tunnelvortriebsmaschine nach Anspruch 1 und / oder einem oder mehreren der vorhergebenden, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß zur Veränderung des wirksamen Durchmessers des Schneidkopfes (1) sich in radialer Richtung des Schneidkopfes erstreckende Schneidenträger (23) an benachbarte Schneidträger (24) anflanschbar sind.

12. Tunnelvortriebsmaschine naeh Anspruch 1 und / oder einem oder mehreren der vorhergehenden, d a d u r c h g e -k e n n z e i c e h n e t , daß der dem Tunnelausbau (?) vorlaufende Rohrabschnitt (Schneidschuh 8) aus einem äußeren und einem inneren dünnen Blechmantel (25, 26) und einen diese beiden Blechmäntel verbindenden vorderen Abschlußblech (27) besteht, wobei der von dieser Blechen eingeschlossene Hohlraum (28) mit Beton ausgefüllt ist.

13. Tunnelvortriebsmaschine nach Anspruch 1 und. / oder einem oder mehreren der vorhergehenden, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der dem Tunnelausbau (7) vorlaufende Rohrabschnitt (Schneidshuh 8) mit dem ersten Abschnitt des endgültigen Tunnelausbaus zu einer Baueinheit verbunden ist und gemeinsam mit der im Inneren befindlichen Antriebs- und Schneideinheit (Schneidkopf 1, Antriebsaggregate 2) eine transportable Vortriebseinheit bildet.

L e e r s e i t e