DE3140707A1 - Full-section tunnelling machine - Google Patents

Full-section tunnelling machine

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DE3140707A1 DE19813140707 DE3140707A DE3140707A1 DE 3140707 A1 DE3140707 A1 DE 3140707A1 DE 19813140707 DE19813140707 DE 19813140707 DE 3140707 A DE3140707 A DE 3140707A DE 3140707 A1 DE3140707 A1 DE 3140707A1
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    • E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
    • E21D9/11—Making by using boring or cutting machines with a rotary drilling-head cutting simultaneously the whole cross-section, i.e. full-face machines
    • E21D9/112—Making by using boring or cutting machines with a rotary drilling-head cutting simultaneously the whole cross-section, i.e. full-face machines by means of one single rotary head or of concentric rotary heads
    • E21D9/115—Making by using boring or cutting machines with a rotary drilling-head cutting simultaneously the whole cross-section, i.e. full-face machines by means of one single rotary head or of concentric rotary heads with cutting tools mounted pivotably or slidable on the head

Abstract

The invention relates to a full-section tunnelling machine, in particular for driving underground roadways with different cross-sections and profiles. In order to provide a full-section machine which requires less thrust forces, is easier to control and permits a lighter and energy-saving type of construction on account of the lower thrust forces, the invention provides for a rotating drill head (1), having a concentrically arranged starter drill (3), and several radially pivotable arms (7), articulated on the drill head downstream of the starter drill (3) in the axial direction and carrying roller drill bits (8) having a ploughing action, to be arranged in combination with a basic machine body of a known type of construction, the axial distance between starter drill (3) and roller drill bit (8) being so great that the pre-drilled hole (5) enables the roller drill bits (8) to engage. <IMAGE>

Description

Vollschnitt-Streckenvortriebsmaschine Full-cut tunneling machine

Die Erfindung betrifft eine Vollschnitt-Streckenvortriebsmaschine, insbesondere zum Auffahren von untertägigen Strecken mit unterschiedlichen Querschnitten und Profilen.The invention relates to a full-cut road tunneling machine, especially for driving underground routes with different cross-sections and profiles.

Bei den Streckenvortriebsmaschinen der herkömmlichen Art wird bei der Auffahrung die gesamte Ortsbrust einer Strecke mit dem Bohrkopf bearbeitet. Das Gestein wird mittels Schneidrollen oder Walzenrollen aufgrund hoher Andruckkräfte in drückend-quetschender Arbeitsweise zertrümmert. Hierzu verspannt sich die Vortriebsmaschine mit Abspannpratzen zwischen den Streckenstößen mit mehreren hundert Tonnen Abspannkraft.In the case of the conventional type of tunneling machines, the driveway processed the entire face of a section with the drill head. The rock is cut by means of cutting rollers or roller rollers due to high pressure forces smashed in a pressing-squeezing manner of working. For this purpose, the tunneling machine braces itself with bracing claws between the line joints with several hundred tons of bracing force.

Der Nachteil einer derartigen Streckenvortriebsmaschine besteht darin, daß sie auf einen einzigen Streckenquerschnitt ausgelegt ist, einen sehr hohen Energieaufwand erfordert und in keiner Weise an unterschiedliche Streckenauffahrungen anpaßbar ist.The disadvantage of such a tunneling machine is that that it is designed for a single route cross-section, a very high expenditure of energy requires and in no way adaptable to different road surfaces is.

Nach der DE-AS 20 54 298 ist eine bohrend arbeitende Streckenvortriebsmaschine bekannt, die geeignet ist, auf verschiedene Betriebsbedingungen, d. h. zum Beispiel auf verschiedene Streckenquerschnitte oder verschieden harte Gesteine, eingestellt zu werden. Diese Streckenvortriebsmaschine gewährleistet im Hinblick auf die Auf fahrung verschiedener Streckenquerschnitte zwar eine Weiterentwicklung, doch ist sie nicht in der Lage, abgesehen von unterschiedlichen Kreisquerschnitten, beispielsweise eine Bogenstrecke aufzufahren.According to DE-AS 20 54 298 is a drilling working road tunneling machine known, which is suitable for various operating conditions, i. H. for example for different route cross-sections or different hard rocks to become. This tunneling machine ensures with regard to the on Driving different route cross-sections is a further development, but it is they won't be able to apart from different circular cross-sections, for example to drive up an arched stretch.

Darüber hinaus benötigen die verwendeten Bohrwerkzeuge aufgrund des erforderlichen hohen Andrucks, maschinentechnisch einen sehr hohen Aufwand.In addition, the drilling tools used require due to the required high pressure, machine technology a very high effort.

Desweiteren ist nach der DE-AS 12 47 588 eine Streckenvortriebsmaschine bekannt, welche aus einem umbeweglichen Gestell besteht, an dessen vorderen Ende ein Bohrkopf drehbar gelagert ist. Am vorderen Ende des Bohrkopfes ist ein mittels einer hydraulischen Vorschubeinrichtung in axialer Richtung verschiebbarer Vorbohrer angeordnet und auf einer hinter dem Vorbohrer vorgesehenen und über dessen Durchmesser hinausragenden Scheibe des Bohrkopfes sind mehrere mittels hydraulischer Vorschubeinrichtungen radial verschiebbare Fräser angeordnet.Furthermore, according to DE-AS 12 47 588 is a tunneling machine known, which consists of a movable frame, at the front end a drill head is rotatably mounted. At the front end of the drill head is a means a hydraulic feed device that can be moved in the axial direction arranged and provided on a behind the pilot drill and above its diameter protruding disc of the drill head are several by means of hydraulic feed devices arranged radially displaceable milling cutter.

Die Fräser beschreiben infolge der Überlagerung ihres Radialvorschubs mit der Drehbewegung der Scheibe eine spiralförmige Bahn. Um diese Vortriebsmaschine an unterschiedlich harte Gesteinarten anpassen zu können, ist vorgesehen, die dem Vorbohrer und den Fräsern zugeordneten Vorschubseinrichtungen, d. h. die Schubkolbengetriebe, durch in ihrer Durchsatzleistung regelbare Pumpen zu beaufschlagen. Auch eine derartige Streckenvortriebsmaschine ist aufgrund der auf einer Scheibe montierten Fräse nur in der Lage eine Strecke mit Kreisquerschnitt aufzufahren.The milling cutters describe as a result of the superposition of their radial feed a spiral path with the rotation of the disk. About this jacking machine to be able to adapt to rock types of different hardness is provided that the Pre-drill and assigned to the milling cutters Feed devices, d. H. the thrust piston gear, through pumps with adjustable throughput to apply. Such a tunneling machine is also due to the Milling machine mounted on a disc is only capable of a segment with a circular cross-section to open.

Demgegenüber hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Vollschnitt-Streckenvortriebsmaschine zu schaffen, die es ermöglicht Strecken mit unterschiedlichen Querschnitten und Profilen, beispielsweise Kreis- und Bogenprofilen, aufzufahren1 die im Vergleich mit den herkömmlichen Streckenvortriebsmaschinen weniger Andruckkräfte benötigt, der besser steuerbar ist, die aufgrund der geringeren Andruckkräfte eine leichtere und energiesparende Bauweise ermöglicht, und die reparatur- und wartungsfreundlicher, insbesondere in bezug auf die Zugänglichkeit der Bohrwerkzeuge gestaltet ist.In contrast, the invention has set itself the task of a full-cut road tunneling machine to create that makes it possible to have routes with different cross-sections and Profiles, for example circular and arched profiles, open1 the comparison less pressure is required with conventional tunneling machines, which is better controllable, the lighter one due to the lower pressure forces and energy-saving design, and the repair and maintenance-friendly, is designed in particular with regard to the accessibility of the drilling tools.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Verbindung mit einem Maschinengrundkörper bekannter Bauart ein rotierender, einen zentrisch angeordneten Vorbohrer aufweisender, Bohrkopf und dem Vorbohrer in axialer Richtung nachgeschaltet am Bohrkopf angelenkt, mehrere radial verschwenkbare, schälend arbeitende Rollenbohrwerkzeuge tragende Arme vorgesehen sind, wobei der axiale Abstand zwischen Vorbohrer und Rollenbohrwerkzeugen so groß ist, daß das vorgebohrte Bohrloch den Eingriff der Rollenbohrwerkzeuge ermöglicht.This object is achieved in that in connection with a machine base body of known design, one rotating, one centric arranged pre-drill having, drill head and the pre-drill in the axial direction connected downstream to the drill head, several radially pivotable, peeling working Arms carrying roller boring tools are provided, the axial distance between Pre-drill and roller drilling tools is so large that the pre-drilled hole the Enables engagement of the roller drilling tools.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß zum Auffahren unterschiedlicher Streckendurchmesser und Profile der Eingriff der die Rollenbohrwerkzeuge tragenden Arme sowie der des Vorbohrers über eine elektronische Prozeßsteuerung steuerbar ist.A particular advantage of the invention can be seen in the fact that for driving up Different line diameters and profiles of the engagement of the roller drilling tools supporting arms as well as that of the pre-drill via an electronic process control is controllable.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Bohrwerkzeuge aktiviert ausgebildet, beispielsweise mit Einrichtungen zur Verdüsung von Hochdruckwasser versehen sind.Another advantage of the invention is that the drilling tools activated, for example with facilities for Atomization are provided with high pressure water.

Die erfindungsgemäße Vollschnitt-Streckenvortriebsmaschine kann aufgrund der scherend bzw. schälenden Gesteinzerstörung in Verbindung mit einem durch einen Vorbohrer zentrisch hergestellten Bohrloch große Andruckkräfte einsparen, die bei der Herstellung des Maschinengrundkörpers eine wesentlich leichtere Bauweise ergeben. Darüber hinaus ist es jedoch auch möglich, die erfindungsgemä-Be Streckenvortriebsmaschine in Verbindung mit Maschinengrundkörpern einzusetzen, wie sie zur Zeit bei Vollschnittmaschinen für die Bearbeitung der gesamten Ortsbrust verwendet werden.The full-section tunneling machine according to the invention can be due to the shearing or peeling rock destruction in connection with one by one Pre-drill centrically machined borehole save large pressure forces, which with the production of the machine base result in a much lighter design. In addition, however, it is also possible to use the tunneling machine according to the invention to be used in connection with the machine base, as is currently the case with full headers can be used for machining the entire face.

Durch die Aktivierung sämtlicher Bohrwerkzeuge können weitere Andruckkräfte eingespart werden. Die elektronische Prozeß steuerung gewährleistet auf einfache Weise die Herstellung sämtlicher Streckenquerschnitte, so auch die Herstellung eines Bogenquerschnitts, wobei es erforderlich ist, die mit dem Gestein an der Ortsbrust in Eingriff stehenden Rollenbohrwerkzeuge im Bereich der horizontal verlaufenden Streckensohle aus dem Eingriff zu lösen. Der mit einer Anzahl von drei bis fünf Bohrwerkzeuge tragenden Schwenkarmen ausgerüstete Bohrkopf soll eine maximale Umdrehungszahl von 10 U/Min. aufweisen.By activating all drilling tools, additional pressure forces can be applied can be saved. The electronic process control ensures a simple Way the production of all route cross-sections, including the production of one Arch cross-section, where it is necessary that with the rock on the face engaged roller boring tools in the area of the horizontally extending To loosen the track sole from the engagement. The one with a number from three to five Drilling head equipped with swivel arms carrying drilling tools should have a maximum number of revolutions of 10 rpm. exhibit.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand einer teilweisen und schematisierten Draufsicht in der Zeichnung wiedergegeben und wird im folgenden näher erläutert.An embodiment of the invention is based on a partial and a schematic plan view in the drawing and is shown in the following explained in more detail.

Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vollschnitt-Streckenvortriebsmaschine besteht im wesentlichen aus einem rotierenden Bohrkopf 1, der mittels eines plattenartigen Verbindungselementes 2 an dem nicht dargestellten und in der Strecke 14 zu verspannenden Maschinengrundkörper angelenkt ist.The embodiment shown in the drawing of the invention Full-cut road tunneling machine essentially consists of a rotating Drill head 1, which by means of a plate-like connecting element 2 on the not shown and in the line 14 to be braced machine base is hinged.

Zur Ortsbrust 13 hin ist dem Bohrkopf 1 an der Spitze einer Welle 6 zentrisch ein Vorbohrer 3 mit einem Bohrwerkzeug 4 bekannter Bauart vorgebaut. Der Vorbohrer 3 dreht sich in Richtung des an der Welle 6 angedeuteten Pfeiles mit dem Bohrkopf 1 und erzielt in herkömmlich bohrender Weise ein Bohrloch 5.Towards the face 13, the drill head 1 is at the tip of a shaft 6 centrally pre-built a pre-drill 3 with a drilling tool 4 of known type. The pre-drill 3 rotates in the direction of the arrow indicated on the shaft 6 the drill head 1 and achieves a borehole 5 in a conventional drilling manner.

Zur Unterstützung des Bohrwerkzeuges 4. das beispielsweise mit Rollenmeißeln versehen sein kann, ist es im Rahmen der Erfindung vorstellbar, das Bohrwerkzeug 4 aktiviert, d. h. beispielsweise mit Hochdruckwasserunterstützung, auszubilden. Zu diesem Zwecke weist das Bohrwerkzeug 4 Einrichtungen 9 zur Verdüsung von Hochdruckwasser auf.To support the drilling tool 4. for example with roller chisels can be provided, it is conceivable within the scope of the invention, the drilling tool 4 activated, d. H. for example with high pressure water support. For this purpose, the drilling tool 4 has devices 9 for atomizing high-pressure water on.

An dem zylinderförmig ausgebildeten, rotierenden Bohrkopf 1 sind über dessen Umfang verteilt drei bis fünf radial verschwenkbare Arme 7 vorgesehen. Die Arme 7 sind, wie das Ausführungsbeispiel nach der Zeichnung wiedergibt, mit Rollenbohrwerkzeugen 8 versehen, die zusätzlich aktivierbar sind. Zu diesem Zwecke weisen die Rollenbohrwerkzeuge 8 Einrichtungen 9 zur Verdüsung von Hochdruckwasser auf.On the cylindrical, rotating drill head 1 are over the circumference of which is distributed three to five radially pivotable arms 7 are provided. the Arms 7 are, as the embodiment according to the drawing shows, with roller drilling tools 8, which can also be activated. For this purpose, the roller drilling tools 8 facilities 9 for the atomization of high pressure water.

Die Arme 7 sind nach dem in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiel über einen Drehpunkt 12 mittels eines Zylinders 11 in radialer Richtung verschwenkbar ausgebildet.The arms 7 are according to the embodiment shown in the drawing Can be pivoted in the radial direction via a pivot point 12 by means of a cylinder 11 educated.

Wie der Eingriff des Rollenbohrwerkzeuges 8 an der Ortsbrust 13 in der oberen Bildhälfte wiedergibt, arbeitet das Rollenbohrwerkzeug 8 schneidend oder scherend und benötigt keine hohen Andruckkräfte.How the engagement of the roller boring tool 8 on the working face 13 in reproduces the upper half of the picture, the roller boring tool 8 works or cutting shearing and does not require high pressure forces.

Die Möglichkeit, die Rollenbohrwerkzeuge 8 in den erwünschten Eingriff mit dem Gestein im Bereich der Ortsbrust 13 zu bringen, wird durch den axialen Abstand des Vorbohrers 3 zu dem Rollenbohrwerkzeug 8 gewährleistet. Der Abstand ist so groß, daß die Rollenbohrwerkzeuge 8 im Bereich des vorgeschnittenen Bohrlochs 5 in das Gestein einschneiden können und in radialer Richtung kurvenförmig auf die Streckenstöße 15 in rotierender Weise zuarbeiten.The possibility of the roller drilling tools 8 in the desired engagement Bringing with the rock in the area of the face 13 is determined by the axial distance of the pre-drill 3 to the roller drilling tool 8 guaranteed. The distance is so great that the roller drilling tools 8 in the area of the pre-cut borehole 5 into the Can cut into rock and curve in the radial direction on the joints 15 to work in a rotating manner.

Die schwenkbare Anordnung der Rollenbohrwerkzeuge 8 gewährleistet die Herstellung jeder Art Streckenquerschnitte, wobei es vorteilhaft ist, den Ein- und Ausgriff der Rollenbohrwerkzeuge 8 und des Vorbohrers 3 eine elektronische Prozeßsteuerung vorzunehmen.The pivotable arrangement of the roller drilling tools 8 ensures the production of any kind of route cross-section, whereby it is advantageous to and use of the roller drilling tools 8 and the pilot drill 3 an electronic process control to undertake.

Der im Vergleich mit herkömmlichen Vollschnitt-Vortriebsmaschinen mit geringerem Querschnitt ausgebildete Bohrkopf 1 ermöglicht eine gefahrlose Zugänglichkeit der vor Ort angeordneten Maschinenteile, wodurch die Reparatur- und Wartungsarbeiten wesentlich begünstigt werden.The comparison with conventional full-face tunneling machines Drill head 1 designed with a smaller cross section enables safe accessibility the on-site arranged machine parts, which makes the repair and maintenance work are significantly favored.

1 Bohrkopf 2 Verbindungselement 3 Vorbohrer 4 Bohrwerkzeug 5 Bohrloch 6 Welle 7 Arm 8 Rollenbohrwerkzeuge 9 Einrichtung zur Verdüsung 10 Öffnungen 11 Zylinder 12 Drehpunkt 13 Ortsbrust 14 Strecke 15 Streckenstöße Leerseite1 Drill head 2 Connection element 3 Pre-drill 4 Drill tool 5 Drill hole 6 shaft 7 arm 8 roller drilling tools 9 device for atomization 10 openings 11 Cylinder 12 pivot point 13 face 14 section 15 section joints Blank page

Claims (4)

Vollschnitt-Streckenvortriebsmaschine Patentansprüche 1. Vollschnitt-Streckenvortriebsmaschine e insbesondere zum Auffahren von untertägigen Strecken mit unterschiedlichen guerschnitten und Profilen, d a d u r c h g e k zu e n n z e 1 c hn e t, daß in Verbindung mit einem Maschinengrundkörper bekannter Bauart ein rotierender, einen zentrisch angeordneten, Vorbohrer (3) aufweisender Bohrkopf (1) und dem Vorbohrer (3) in axialer Richtung nachgeschaltet am Bohrkopf (1) angelenkt mehrere radial verschwenkbare schälend arbeitende Rollenbohrwerkzeuge (8) tragende Arme (7) vorgesehen sind, wobei der axiale Abstand zwischen Vorbohrer (3) und Rollenbohrwenkzeug (8) so groß ist, daß das vorgebohrte Bohrloch (5) den Eingriff der Rollenbohrwerkzeuge (8) ermöglicht. Full-cut tunneling machine Patent claims 1. Full-cut tunneling machine e especially for driving underground routes with different cross-sections and profiles, d u r c h g e k to e n n n z e 1 c hn e t that in connection with a machine base body of known design a rotating, a centrally arranged, Drill head (1) having a pre-drill (3) and the pre-drill (3) in the axial direction downstream of the drill head (1) hinged several radially pivotable peeling working roller boring tools (8) carrying arms (7) are provided, wherein the axial distance between pre-drill (3) and roller drilling tool (8) is so large that the pre-drilled borehole (5) enables the roller drilling tools (8) to engage. 2. Vollschnitt-Streckvortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auffahren unterschiedlicher Streckendurchmesser und -profile der Eingriff der die Rollenbohrwerkzeuge (8) tragenden Arme (7) sowie der des Vorbohrers (3) über eine elektronische Prozeßsteuerung steuerbar ist.2. Full-cut stretch tunneling machine according to claim 1, characterized in that that for driving up different track diameters and profiles the engagement the arms (7) carrying the roller drilling tools (8) and those of the pre-drill (3) can be controlled via an electronic process control. 3. Vollschnitt-Streckenvortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrwerkzeuge (4; 8) aktiviert ausgebildet, beispielsweise mit Einrichtungen (9) zur Verdüsung von Hochdruckwasser, versehen sind.3. Full-cut road tunneling machine according to claim 1, characterized characterized in that the drilling tools (4; 8) formed activated, for example are provided with devices (9) for atomizing high pressure water. 4. Vollschnitt-Streckenvortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Bohrkopf (1) über dessen Umfang verteilt mindestens drei Rollenbohrwerkzeuge (8) tragende radial verschwenkbare Arme (7) vorgesehen sind.4. Full-cut road tunneling machine according to claim 1, characterized characterized in that at least three on the drill head (1) distributed over its circumference Radially pivotable arms (7) carrying roller boring tools (8) are provided.
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