DE2621421C2 - Drehmomentenabstützung für einen Vortriebsschild - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentenabstützung für einen Vortriebsschild, der mittels an einem Widerlager abgestützter Pressen in Vortriebsrichtung vorpreßbar ist, wobei zwischen dem Schild und dem Widerlager mindestens eine von einer Stützenführung drehschlüssig und in Vorpreßrichtung ties Schildes sich erstreckende und in gleicher Richtung verschiebbar geführte Drehmomentenstütze vorgesehen ist

In den für das Auffahren von Tunneln, Stollen oder sonstigen Strecken eingesetzten Vortriebsschilden ist im allgemeinen eine Vortriebsmaschine verlagert, die als Teil- oder Vollschnittmaschine ausgebildet ist und z.B. einen rotierenden Schneid- oder Bohrkopf aufweist Im Betrieb wird das Reaktionsmoment des rotierenden Schneid- oder Bohrkopfes auf den Schild abgesetzt dem hierdurch eine Drehtendenz erteilt wird. Um hierbei die Drehung des Schildes um seine Längsachse zu verhindern, ist es bekannt den Schild über eine sogenannte Drehmomentenstütze gegenüber einem feststehenden Widerlager drehschlüssig, jedoch in Vortriebsrichtung verschiebbar abzustützen. Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art ist am Schildschwanz über den Schildumfang verteilt eine Vielzahl an schienenartigen Drehmomentenstützen angeordnet die in Profiieinziehungen des hinter dem Schild in den Tunnel eingebrachten Tübbingausbaus geführt und abgestützt sind (US-PS 24 66 709). In diesem Fail bildet aiso der Tübbingausbau das Widerlager, an dem sich die Drehmomentenstützen und die hydraulischen Pressen des Vortriebsschildes abstützen.

Es ist bei Rohrvorpreßbetrieben auch bekannt, als Widerlager für die Pressen und die Drehmomentenstützen einen Stütz- oder Nachlaufschild zu verwenden, der mittels radial abspreizbarer Spreizorgane gegen die Tunnelwandung abspannbar ist (DE-OS 20 20 320). Die aus Stützbalken bestehenden Drehmomentenstützen sind hier am Vortriebsschild starr befestigt und in U-Führungen des Nachlaufschildes drehschlüssig geführt. Eine unerwünschte Drehung des Vortriebsschildes um seine Achse läßt sich nur dann vermeiden, wenn das die Reaktionskräfte aufnehmende Widerlager in seiner Drehlage unveränderlich ist was aber in der Praxis häufig nicht der Fall ist. Selbst dann, wenn das aus einem Nachlaufschild bestehende Widerlager gegen das umgebende Gebirge abspannbai' ist, bciteht die Gefahr. daß es im Laufe der Vortriebsarbeit allmählich seine Drehlage verändert, was zwangsläufig auch zu unerwünschten Änderungen der Drehlage des Vortriebsschildes führt. Ein Ausrichten des Vortriebsschildes ist dann im allgemeinen nicht mehr ohne weiteres möglich. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Drehmomentenabstützung für einen Vortriebsschild zu schaffen, welche die Möglichkeit bietet den Schild hinsichtlich seiner Drehlage auszurichten oder der sich aus den Störeinflüssen ergebenden Drehtendenz des Schildes unmittelbar entgegenzuwirken, so daß er seine Sollage im Betrieb weitestgehend unverändert beibehält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst.

daß die Drehmomentenstütze und ihre Stützenführung in eine dem Schild beim Vorpressen eine Drehbewegung aufzwingende Schräglage zueinander eingestellt oder einstellbar sind.

Erfindungsgemäß wird also die Drehmomentenabstützung des Vortriebsschildes dazu verwendet, um diesem eine gewünschte Drehung um seine Achse zu erteilen, um entweder der unvermeidbaren Drehtendenz des Schildes entgegenzuwirken oder aber den Schild gezielt in eine vorbestimmte Drehlage einzustellen. Die dem Vortriebsschild aufgezwungene Drehbewegung vollzieht sich unter der Wirkung der Pressenkräfte, da sich b5 aufgrund der Schrägführung eine Keilwirkung an der Drehmomcnicnstüt/e einstellt, welche ein Drehmoment auf den Schild ausübt. Diese Keilwirkung Hißt sich in zweckmäßiger Weise dadurch erreichen, daß die Stiit-

zenführung mit zur Schildachse spitzwinklig verlaufenden, die Schrägführung bildenden Führungsflächen für die Drehmomentenstütze versehen wird. Letztere kann in diesem Fall starr so angeordnet werden, daß ihre Längsachse parallel zur Schild- und Tunnelachse verläuft.

Gemäß einer bevorzugten Aüsführungsform der Erfindung sind die Drehmomentenstütze und/oder ihre Stützenführung in der Schräglage gegenüber der Schildachse veränderbar. Dies bietet die Möglichkeit, den Drehwinkel einzustellen, um welchen sich der Schild beim Ein- oder Ausschub der Pressen um seine Achse dreht Dabei kann die Anordnung auch so getroffen werden, daß dem Schild über die Drehmomentenstütze im Normalbetrieb keine Drehung aufgezwungen wird. Nur für den Fall, daß eine Ausrichtung des Schildes hinsichtlich seiner Drehlage erforderlich wird, kann die Drehmomentenstütze und/oder ihre Stützenführung in die entsprechende Schräglage gebracht werden, in welcher die genannte Keilwirkung zustande kommt Die veränderbare Einstellung läßt sich in besonders einfacher Weise dadurch erreichen, daß an die Stützenfüh rung Beilagestücke oder sonstige Anbauteile lösDar angeschlossen werden, welche die Schrägführung für die Drehmomentenstütze bilden. Statt dessen ist es aber auch möglich, die Stützenführung und/oder die Drehmomentenstütze verstellbar, z. B. schwenkbar anzuordnen, so daß sie in die jeweils gewünschte Lage eingestellt werden können.

Es empfiehlt sich, die Drehmomentenstütze mit einem verbreiterten Führungskopf od. dgl. zu versehen, der zweckmäßig ballige Gleitflächen aufweist. Die Stützenführung kann z. B. am rückwärtigen Ende des Vortriebsschildes angeordnet werden, während die Drehmomentenstütze am Widerlager angebaut ist Letzteres besteht vorzugsweise aus einem ein- oder mehrteiligen Nachlaufschild.

Im allgemeinen wird es sich empfehlen, mehrere Drehmomentenstützen mit entsprechenden Führungen vorzusehen. Vorzugsweise sind zwischen dem Vortriebsschild und dem Widerlager bzw. dem Nachlaufschild zwei Drchmornentenstützen mit Stützenführungen auf diametral gegenüberliegenden Seiten angeordnet. Um sicherzustellen, daß beim Verschieben des Vortriebs- und/oder Nachlaufschildes die gewünschte Drehbewegung zustande kommt, empfiehlt es sich, an dem Vortriebs- und/oder Nachlaufschild Spreizorgane od. dgl. vorzusehen, mit welchen sich der betreffende Schild gegen die Ausbruchswandung fest abspannen läßt.

In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt Es zeigt

F i g. 1 einen Vortriebsschild im Längsschnitt nebst einer Drehmomentenabstützung gemäß der Erfindung; F i g. 2 einen Querschnitt nach Linie H-II der F i g. 1;

F i g. 3 und 4 in größerem Maßstab die Drehmomentenabstützung in einer Ansicht in Richtung des Pfeiles A der F i g. 2.

Im Inneren eines zylindrischen Vortriebsschildes 10 ist eine Vortriebsmaschine 11 verlagert, die. wie bekannt, als Vollschnittmaschine ausgebildet ist und einen stirnseitig aus dem Schild herausragenden rotierenden Bohrkopf 12 aufweist. Das Maschinengestell der Vortriebsmaschine 11 ist auf diametral gegenüberliegenden Seiten über Zapfen 13 allseilig schwenkbar in Führungen gelagert, die an der innenwandung des Schildes 10 in Längsrichtung desselben "erlaufend angeordnet sind. Am hinleren Ende des Maschinengestell greift ein hydraulischer Schwenkzylinder 14 an, mit welchem die Maschine nebst Bohrkopf 12 in der Vertikalebene um die Zapfenlagerung 13 schwenkbar ist Der rotierende Bohrkopf 12 ist in Vortriebsrichtung V gegenüber dem Maschinengestell verschiebbar, was mit Hilfe eines Vorschubzylinders 15 geschieht.

Der Vortriebsschild 10 ist mittels im Sohl- und l-irsibereich angeordneter Spreizorgane 16 und 17 gegen die Tunnelwandung verspannbar. Dies erfolgt mittels hydraulischer Stellzylinder 18 und 19, die an den Spreizorganen angreifen und sich gelenkig an Konsolen abstützen, welche am Schildinnenmantel befestigt sind. Die beiden unterhalb des Maschinengestells der Vortriebsmaschine 11 im Firstbereich angeordneten Spreizorgane 16 werden über die Stellzylinder 18 abgespreizt, deren Zylinderachse parallel zur Schildachse verläuft. Beim Ausschub der Stellzylinder 18 werden die Spreizorgane 16 über Keilflächen radial nach außen abgespreizt. Die Zylinder 19 der oberen Spreizorgane 17 sind quer zu den Zylindern 18 so angeordnet daß sie diese Spreizorgane ohne Kraftumlenkung unmittelbar radial gegen die Ausbruchswandung abspreizen. £s versteht sich, daß der Vortriebsschild 10 an seinem Zylindermantel entsprechende öffnungen für den Durchtritt der Spreizorgane 16 und 17 aufweist.

Die Ausbildung der den Vortriebsschild 10 gegen die Tunnelwandung abspannenden Spreizvorrichtung ist im übrigen von untergeordneter Bedeutung. Hierfür können an sich bekannte Vorrichtungen verwendet werden.

Der Vorschub des Vortriebsschildes 10 erfolgt mittels doppeltwirkender hydraulischer Pressen 20, deren Kolbenstangen an Konsolen 21 angelenkt sind, weiche an der Innenwandung des Vortriebsschildes befestigt sind. Die Pressen 20 stützen sich über Konsolen 22 an einem Widerlager ab, welches aus einem zylindrischen Nachlaufschild 23 besteht. Der Nachlaufschild 23 ist seinerseits gegen die Ausbruchs- und Tunnelwandung abspreizbar, was mit Hilfe einer Spreizvorrichtung 32 erfolgt.

Der Vortriebsschild 10 und sein Nachlaufschild 23 sind über eine Drehmomentenabstützung miteinander verbunden. Diese besteht aus balken- oder plattenariigen Drehmomentenstützen 24, die an dem Nachlaufschild 23 starr befestigt sind, derart, daß ihre Längsachse

■ts parallel zur Schildachse und Vortriebsrichtung V verläuft Wie F i g. 2 zeigt, sind zwischen dem Vortriebsschild und seinem Nachlaufschild insgesamt vier hydraulische Pressen 20 und zwei dazwischenliegende Drehmomentenstützen 24 angeordnet. Letztere befinden sich auf diametral gegenüberliegenden Seiten des Schildes etwa in Höhe seiner horizontalen Längsmittelebene.

Die beiden DrehmomentLnstützen 24 weisen jeweils an ih.-em freien Ende einen Führungskopf 25 auf, der gegenüber dem Schaft 26 der Stützen verbreitert ist und dessen gegenüberliegende Gleitflächen 27 ballig ausgebildet sind, wie insbesondere die F i g. 3 und 4 zeigen.

Jeder Drehmomentenstütze 24 ist eine Stützenführung 28 zugeordnet, di- an der Innenwandung des zylindrischen Vortriebsschildes 10 befestigt ist und jeweils aus einem Paar Führungsleisten 29 besteht, die mit Profileinziehungen oder Führungsnuten 30 od. d^l. versehen sein können, in welchen sich die Drehmomentenstützen 24 führen (F i g. 2).

Wie vor allem die Fk. 3 und 4 zeigen, weisen die Führungsleisten 29 Führungsflächen 31 auf, die zueinander parallel verlaufen und gemeinsam eine Kulissenführung für den Gleitkopf 25 der Drehmomentenstütze 24

bilden. Die Führungsflächen 31 verlaufen dabei spitzwinklig zur Längsachse der DrehmomcntenstüUe 24 und demgemäß auch unter einem spitzen Winkel zur Schildachse, die mit der Vortriebsrichtung Vzusammenfällt. Infolgedessen bilden die Führungsleisten 29 gemeinsam eine Schrägführung für die zugeordnete Drehmomentenstütze 24.

In den F i g. 3 und 4 ist die Lage des Gleitkopfes 25 der Drehmomentenstütze 24 gegenüber der Stützenfühiiing 28 und ihren Führungsleisten 29 bei eingeschobenen hydraulischen Pressen 20 voll ausgezeichnet dargestellt. Es ist erkennbar, daß der Gleitkopf 25 mit seinen balligen Flächen 27 an den Führungsflächen 31 anliegt. Wird der Vortriebsschild 10 nach Lösen seiner die Abspannung bewirkenden Spreizorgane durch Druckbeaufschlagung und Ausschub der hydraulischen Pressen 20 in Vortriebsrichtung V vorgepreßt, so werden die Führungsleisten 29 der Stützenführung 28 von dem Schild mitgenommen. Da die Führungsflächen 31 zur Wirkungsrichtung der Pressen 20 schräg verlaufen, ergibt sich eine Keilwirkung, bei welcher die Führungsleisten 29 durch den Gleitkopf 25 in Pfeilrichtung R verstellt werden und damit dem Vortriebsschild 10 eine von der Keilsteigung abhängige Drehbewegung erteilt wird. In F i g. 3 ist die Position des Gleitkopfes 25 und diejenige der Führungsleisten 29 bei ausgeschobenen hydraulischen Pressen 20 strichpunktiert angedeutet. Es ist erkennbar, daß aufgrund der Schrägführung demjenigen der beiden Schilde 10 und 23, dessen Spreizvorrichtung gelöst ist, gegenüber dem verspannten Schildteil eine Drehbewegung erteilt wird, die es möglich macht, die Schilde in ihrer Drehlage auszurichten oder die sich durch äußere Störeinflüsse, wie insbesondere das Reaktionsmoment der Vortriebsmaschine 11 ergebende Drehtendenz auszugleichen.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 4 sind die Führungsflächen 31 der Führungsleisten 29 gegenläufig zu den Führungsflächen der in F i g. 3 dargestellten Stützenführung geneigt, so daß in diesem Fall eine gegenläufige Drehbewegung dem betreffenden Schild erteilt wird.

Die Führungsleisten 29 mit den schräg verlaufenden Führungsflächen 31 können besondere platten- oder leistenförmige Beilagestücke darstellen, die an den Stützenführungen lösbar angeschlossen werden. Es besteht auch die Möglichkeit, die Führungsleisten 29 so auszubilden, daß sich an ihnen Anbauteile auswechselbar anschließen lassen, welche die schräg verlaufenden Führungsflächen 31 aufweisen. Auch ist es möglich, die Teile 29, 31 verstellbar, z. B. drehbar, so am Schild anzuordnen, daß sich die Neigung der Führungsflächen 31 und damit das Maß der dem Schild aufgezwungenen Drehbewegung verändern läßt

Der Nachlaufschild 23 kann seinerseits wieder über eine Drehmomentenabstützung an einem rückwärtigen (nicht dargestellten) Schild angeschlossen sein, der zur Aufnahme von Maschineneinrichtungen od. dgl. dienen kann.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Drehmomentabstützung für einen Vortriebsschild, der mittels an einem Widerlager abgestützter Pressen in Vortriebsrichtung vorpreßbar ist, wobei zwischen dem Schild und dem Widerlager mindestens eine von einer Stützenführung drehschlüssig und in Vorpreßrichtung des Schildes sich erstreckende und in gleicher Richtung verschiebbar geführte Drehmomentenstütze vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentenstütze (24) und ihre Stützenführung (28) in eine dem Schild (10) beim Vorpressen eine Drehbewegung aufzwingende Schräglage zueinander eingestellt oder einstellbar sind.

2. Drehmomentenabstützung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Stützenführung (28) mit zur Schildachse spitzwinklig verlaufenden, die Schrägführung bildenden Führungsflächen (31) versehen ist

3. Drehmomentenabstützung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Drehmomentenstütze (24) und/oder ihre Stützenführung (28) in ihrer Schräglage gegenüber der Schildachse veränderbar sind.

4. Drehmomentenabstützung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die Stützenfühmng (28) die Schrägführung bildende Beilagestücks (29) lösbar anschließbar sind.

5. Drehmomentenabstützung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadiKch get,nnzeichnet daß die Drehmomentenstütze (21) mit einem verbreiterten Gleitkopf (25) versehen ist.

6. Drehmomentenabstützung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitkopf (25) mit balligen Gleitflächen (27) versehen ist.

7. Drehmomentenabütützung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützenführung (28) am rückwärtigen Ende des Vortriebsschildes (10) und die Drehmomentenstütze (24) am Widerlager (23) angeordnet ist.

8. Drehmomentenabstützung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager (23) aus einem Nachlaufschild besteht.

9. Drehmomentenabstützung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vortriebsschild (10) und/oder das Widerlager bzw. der Nachlaufschild (23) mittels gegen die Ausbruchswandung abspreizbarer Spreizorgane (16, 17, 32) verspannbar ist.

10. Drehmomentenabstützung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schild (10) und dem Widerlager (23) zwei Drehmomentenstützer. (24) mit Stützenführungen (28) auf diametral gegenüberliegenden Seiten etwa in der horizontalen Mittelebene des Schildes angeordnet sind.