DE3229268C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abbauvorrichtung für eine Schildvortriebsmaschine mit flüssigkeitsgestützter Orts­ brust entsprechend der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Abbauvorrichtungen dieser Art, die zum Vortrieb von Tun­ nels, Stollen oder sonstigen unterirdischen Bauwerken in nicht-standfesten Böden eingesetzt werden, wobei die Orts­ brust innerhalb der abgeschottenten Abbaukammer durch Stütz­ flüssigkeit, z. B. eine thixotrope Flüssigkeit, abgestützt wird, sind in verschiedenen Ausführungen bekannt (DE-OS 29 07 768, DE-PS 24 31 512). Die bekannten Abbauvorrichtun­ gen weisen am Schneidausleger einen um dessen Achse rotie­ renden Schneidkopf auf, der von einer den Schneidausleger axial durchgreifenden Welle angetrieben wird, wobei der Schneidkopfantrieb sich an dem hinter der Schottwand lie­ genden rückwärtigen Ende des Schneidauslegers befindet. Die Druckmittelleitung, über die das Bodenmaterial im Arbeits­ bereich des Schneidkopfes aus der Abbaukammer abgepumpt wird, besteht aus einem seitlich am Schneidarm, gegebenen­ falls auch mit seinem hinteren Ende im Schneidarm angeord­ neten Absaugrohr, das ortsbrustseitig im Schneidkopfbe­ reich endet und z. B. über eine flexible Schlauchleitung durch die Schottwanddurchführung hindurchgeführt ist.

Bei einer anderen bekannten Abbauvorrichtung mit in der Schottwanddurchführung schwenkbar und um seine Längsachse drehbar gelagertem Schneidausleger erfolgt der Abzug des Boden-Stützflüssigkeitsgemischs aus der Abbaukammer über eine durch die Schottwand im Sohlbereich hindurchgeführte, also vom Schneidarm unabhängige Pumpenleitung (DE-OS 30 15 580). Der Schneidausleger trägt an seinem ortsbrust­ seitigen Ende eine Spritzvorrichtung, mit der eine Bento­ nit-Suspension od. dgl. auf die Ortsbrust gespritzt werden kann.

Schließlich ist es bei Teilschnittmaschinen mit schwenkba­ rem Schneidausleger auch bekannt, zur Bedüsung der am ange­ triebenen Schneidkopf angeordneten Schneidwerkzeuge einen Druckwasserkanal in der Achse des Schneidauslegers anzuord­ nen (DE-OS 30 22 673). Der Schneidkopfantrieb mit Motor, Kupplung und Getriebe befindet sich hierbei im Inneren des Schneidauslegers. Der zentrale Druckwasserkanal zur Spei­ sung der am Schneidkopf angeordneten Düsen besteht aus ei­ ner axialen Bohrung der Schneidkopfwelle, wobei sich diese Bohrung auch durch die axiale Getriebe-, Kupplungs- und Motorwelle hindurch bis zum rückwärtigen Ende des Schneid­ auslegers erstreckt und hier an dem Druckwasseranschluß ei­ ner Drehdurchführung endet. Die Druckwasserzuleitung dient hier im übrigen lediglich zur Kühlung der am rotierenden Schneidkopf angeordneten Schneidwerkzeuge sowie zur Staub­ niederschlagung.

Der Erfindung liegt vornehmlich die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Abbauvorrichtung so auszugestalten, daß sich eine kompakte, raumsparende und wenig störungsanfällige Bauweise dieser Abbauvorrichtung bzw. ihres Schneidausle­ gers ergibt, auch dann, wenn die der Absaugung des Boden­ materials dienende Druckmittelleitung einen für diese Zwec­ ke ausreichend groß bemessenen Querschnitt erhält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Abbauvorrichtung ist der aus An­ triebsmotor und Getriebe bestehende Schneidkopfantrieb, wie an sich bei Teilschnittmaschinen bekannt, baulich in den Schneidausleger integriert, so daß er nicht über den Schneid­ ausleger störend vorsteht und die Antriebsteile geschützt im Schneidausleger angeordnet sind. Für die genannte Druck­ mittelleitung wird ein den Schneidausleger axial bzw. zen­ tral durchfassendes Absaugrohr verwendet, das einen für die Bodenabförderung ausreichend großen Querschnitt erhalten kann und ebenfalls geschützt wie auch raumsparend im Inneren des Schneidauslegers angeordnet ist. Dabei weist der Schneid­ kopfantrieb ein Planetengetriebe auf, welches in besonders einfacher und raumsparender Bauweise die Innendurchführung der Druckmittelleitung bzw. des sie bildenden Saugrohres gestattet. Die Anordnung ist so getroffen, daß das Sonnen­ rad und die am Planetenträger angeordneten Planetenräder des Planetengetriebes das zentrisch durch den Antriebsmotor des Schneidkopfantriebes hindurchgeführte Absaugrohr umge­ ben. Mit diesen Gestaltungsmaßnahmen ergibt sich, wie er­ wähnt, eine kompakte und auch wenig störungsanfällige Bau­ weise des Schneidauslegers und des in ihm integrierten Schneidkopfantriebs. Zugleich wird eine wirksame Innenküh­ lung des Schneidkopfantriebs nebst seines Planetengetrie­ bes durch das die innenliegende Druckmittelleitung bzw. das sie bildende Absaugrohr durchströmende Medium erzielt. Das innenliegende Absaugrohr kann ohne zusätzliche aufwendige Abdichtmaßnahmen durch die Schottwanddurchführung des Schneidauslegers zur Schildrückseite hin herausgeführt wer­ den und behindert auch nicht die Arbeitsbewegung des Schneidauslegers im Abbaubetrieb.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Abbauvorrichtung bietet auch die Möglichkeit, den Schneidausleger so in der Schottwand zu verlagern, daß er nicht nur quer zur Schild­ achse verschwenkbar ist, sondern auch um seine Längsachse drehbar ist. Die kombinierte Schwenkbarkeit und Drehbeweg­ lichkeit des Schneidauslegers mit dem hieraus resultieren­ den großen Aktionsbereich desselben wird durch die zentra­ le Durchführung des Absaugrohres durch den Schneidausleger erheblich erleichtert, da sich das Absaugrohr in der Dreh­ achse befindet und daher bei der Drehbewegung des Schneid­ auslegers keine Verlagerung zur Auslegerachse erfährt. Wird mit dieser kombinierten Schwenk- und Drehbewegung des Schneidauslegers gearbeitet, so wird die Anordnung zweck­ mäßig so getroffen, daß der Schneidausleger um eine quer zu seiner Längsachse verlaufende Schwenkachse schwenkbar an einem mit einem Drehantrieb versehenen Drehglied gela­ gert ist, das an der Schottwand um die Vortriebsachse oder eine hierzu parallele Achse drehbar gelagert ist, wobei der Schneidausleger unter Abdichtung durch das ringförmige Dreh­ glied hindurchgeführt ist. Mit dem sich aus der Drehbarkeit des Schneidauslegers ergebenden zusätzlichen Freiheitsgrad wird, wie erwähnt, nicht nur ein erweiterter Aktionsbereich des Schneidauslegers erreicht. Zugleich wird auch der Ab­ zug des Bodenmaterials im Schneidkopfbereich des Schneid­ auslegers bei der Abbauarbeit begünstigt. Der genannte Dreh­ antrieb für das Drehglied weist zweckmäßig ein mit einem Zahnkranz im Eingriff stehendes Ritzel auf, während für den Schwenkantrieb des Schneidauslegers in üblicher Weise ein Schubkolbengetriebe verwendet werden kann. Es besteht hier­ bei auch die Möglichkeit, die Anordnung so zu treffen, daß der Schneidausleger in Richtung seiner Längsachse verschieb­ lich im Drehglied gelagert ist. Der Aktionsbereich des Schneidauslegers wird hierdurch zusätzlich erhöht.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsge­ mäßen Abbauvorrichtung ist das Absaugrohr durch eine Hohl­ welle des Schneidkopfes und des Schneidkopfantriebs hin­ durchgeführt. Das Absaugrohr nimmt an der Drehbewegung des Schneidkopfes nicht teil und kann daher drehfest im Schneid­ ausleger angeordnet werden. Im übrigen empfiehlt es sich, die Anordnung so zu treffen, daß das Absaugrohr sich bis zu dem hinter der Schottwand liegenden, ein Anschlußstück für eine Leitung aufweisenden Ende des Schneidauslegers er­ streckt.

In baulicher Hinsicht besonders vorteilhaft ist es, wenn der Schneidkopfantrieb zwischen dem Schwenklager des Schneid­ auslegers und seinem, vorzugsweise um die Auslegerachse ro­ tierenden Schneidkopf angeordnet wird. Das bedeutet, daß sich der Schneidkopfantrieb in demjenigen Bereich des Schneidauslegers befindet, der in der Abbaukammer des Vor­ triebsschildes, also ortsbrustseitig vor der Schottwand liegt. In diesem Fall erfolgt durch die in der Abbaukammer befindliche Stützflüssigkeit zusätzlich eine Außenkühlung des Schneidkopfantriebs. Außerdem wird der Schildraum an der Schottwandrückseite nicht durch einen in den Schneid­ ausleger integrierten Schneidkopfantrieb zugebaut bzw. ein­ geengt.

Im Hinblick auf die kompakte Bauweise des Schneidarmes vor­ teilhaft ist es auch, wenn das Motor- und Getriebegehäuse des Schneidkopfantriebs so ausgeführt sind, daß sie zugleich den Auslegerbalken des Schneidauslegers bilden.

Das den Schneidausleger zentral durchgreifende Absaugrohr dient, wie erwähnt, zur Abförderung des an der Ortsbrust gelösten Bodenmaterials. Im Bedarfsfall kann über das Ab­ saugrohr zeitweilig auch ein Druckmedium, z. B. Druckwasser, zugeführt werden, welches die mechanische Lösearbeit des Schneidkopfes an der Ortsbrust unterstützt und/oder mit des­ sen Hilfe ein im Vortriebsweg liegendes Hindernis, z. B. ein im Boden befindlicher Findling, freigespült werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit den in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläu­ tert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Abbauvorrichtung in Ver­ bindung mit einer im Axialschnitt gezeigten, von einem Vortriebsschild gebildeten Schild­ vortriebsmaschine;

Fig. 2 im Schnitt und in größerem Maßstab den bei der Abbauvorrichtung nach Fig. 1 verwendeten Schneidausleger nebst Schneidkopfantrieb, wo­ bei der Schneidkopf selbst nicht dargestellt ist;

Fig. 3 eine geänderte Ausführungsform der Lagerung des Schneidauslegers an der Schottwand des Vortriebsschildes.

Die dargestellte Schildvortriebsmaschine besteht aus einem Vortriebsschild 1, der auch als Messerschild oder als Schneidschuh ausgebildet sein kann, und der im Vortriebs­ schild 1 gelagerten Abbauvorrichtung 2, mit der das Boden­ material an der Ortsbrust 3 abgebaut wird. Der Vortriebs­ schild 1 ist mittels hydraulischer Pressen 4 in Vortriebs­ richtung V vorpreßbar. Die Pressen 4 stützen sich über ei­ nen Druckring 5 gegen den endgültigen Tunnelausbau 6 ab, der hinter dem Vortriebsschild 1 eingebracht wird und z. B. aus einem Tübbing-Ausbau oder einem Ortbetonausbau besteht.

Der Vortriebsschild 1 weist eine Schottwand 7 auf, die im Schild die zur Ortsbrust 3 hin offene Abbaukammer 8 gegen­ über dem rückwärtigen Schild- bzw. Tunnelbereich 9 ab­ schottet. Zur Stützung der nicht-standfesten Ortsbrust 3 wird in die Abbaukammer 8 bekannterweise eine thixotrope Stützflüssigkeit, im allgemeinen eine Bentonit-Wassersus­ pension, eingepumpt.

Die Zuführung der frischen Stützflüssigkeit erfolgt über eine durch die Schottwand 7 hindurchgeführte Zuführungsleitung 10.

Die Abbauvorrichtung 2 besteht aus einem Schneidausleger 11, der an seinem vorderen freien Ende einen um die Aus­ legerachse rotierenden Schneidkopf 12 trägt, der mit Lö­ sewerkzeugen bestückt ist. Der Schneidausleger 11 ist in der Schottwand 7 schwenkbar und um die Vortriebs- bzw. Tunnelachse drehbar gelagert. Zu diesem Zweck weist die Schottwand 7 eine zentrale Öffnung 13 auf, in der ein rohr- oder ringförmiges Drehglied 14 um die Schildachse drehbar gelagert ist. An dem Drehglied 14 ist der Schneid­ ausleger 11 in einem Schwenklager, dessen Schwenkachse 15 quer zur Schildachse verläuft, schwenkbar gelagert. Die Schwenkachse 15 wird von Schwenkzapfen gebildet, die auf diametral gegenüberliegenden Seiten des Schneidauslegers 11 angeordnet und in entsprechenden Zapfenlagern des Dreh­ gliedes 14 gelagert sind. Die Schwenkzapfen befinden sich an einem Ringkragen 16, der am Umfang des Schneidauslegers befestigt und nach Art einer Dichtungskalotte od. dgl. ausge­ bildet ist. Zur Abdichtung der Durchführung des Schneid­ auslegers 11 durch das ringförmige Drehglied 14 ist eine elastische Dichtung 17 an der Innenwand des Drehgliedes 14 befestigt, die mit ihrer Dichtlippe an der balligen Umfangsfläche des Ringkragens 16 elastisch anliegt. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Dichtung bei jeder Schwenkbewegung des Schneidauslegers 11 gewahrt bleibt. Zur Verschwenkung des Schneidauslegers 11 um die Schwenk­ achse 15 des Schwenklagers ist mindestens ein hydrauli­ sches Schubkolbengetriebe 18 vorgesehen, welches in einem Gelenk 19 an dem hinter der Schottwand 7 liegenden Ende des Schneidauslegers 11 angreift und dessen Kolbenstange 20 im Gelenk 21 mit dem Drehglied 14 verbunden ist. Der Drehantrieb des Drehgliedes 14 besteht aus mindestens ei­ nem Antriebsmotor 22, z. B. einem Hydraulikmotor, dessen angetriebenes Ritzel 23 in Zahneingriff mit einem Zahnkranz 24 steht, der ebenfalls an der Rückseite der Schottwand 7 angeordnet und mit dieser verbunden ist. Mit Hilfe des Dreh­ antriebs 22 kann daher das Drehglied 14 zusammen mit dem Schneidausleger 11 um die Schildachse (Vortriebsachse) ge­ dreht werden.

Der Schneidausleger 11 ist in dem Schwenklager 15 nach Art eines zweiarmigen Hebels gelagert. An dem in der Abbaukam­ mer 8 liegenden Hebelarm, der den Schneidkopf 12 trägt, ist der Schneidkopfantrieb angeordnet. Letzterer ist dabei in den Schneidausleger integriert.

Wie Fig. 2 zeigt, besteht der Schneidkopfantrieb aus einem Elektromotor 25 und einem Getriebe 26. Das Gehäuse 27 des Elektromotors 25 ist mit dem Gehäuse 28 des Getriebes 26 über eine Flanschverbindung 29 verbunden. Die beiden Ge­ häuse 27 und 28 bilden gemeinsam den Auslegerarm des Schneidauslegers 11. Die Anordnung kann auch so getroffen sein, daß die Gehäuse 27 und 28 in den Schneidausleger ein­ geschaltet sind und zusammen einen Längenabschnitt des Schneidauslegers bilden. Durch den Schneidausleger erstreckt sich auf ganzer Länge eine zentrale Druckmittelleitung in Gestalt eines Absaugrohrs 30, welches am vorderen Ende an der Stirnseite des Schneidkopfes 12 mündet und welches an dem anderen Ende des Schneidauslegers mit einem Anschlußstück 31 verbunden ist, an welches eine Leitung 32, vorzugsweise eine flexible Schlauchleitung, anschließbar ist. Das Absaugrohr 30 ist axial durch den in den Schneidausleger 11 integrierten Schneidkopfantrieb 25, 26 hindurchgeführt. Der Läufer 33 des Elektromotors 25 weist eine Hohlwelle 34 auf, welche das Absaugrohr 30 ko­ axial umschließt. Abtriebsseitig ist die Hohlwelle 34 über ein auf ihr sitzendes Antriebsritzel 35 mit dem Eingang des Getriebes 26 verbunden. Dieses besteht aus einem Planeten­ getriebe bekannter Art. Das Antriebsritzel 35 bildet das Sonnenrad des Pla­ netengetriebes, mit dem die Planetenräder 35′ kämmen, deren Planetenträger 36 eine zentrale Durchführungs­ öffnung für das Absaugrohr 30 aufweist. Mit 37 ist die Ab­ triebswelle des Planetengetriebes bezeichnet, die über eine Kupplung 38 mit einer in dem Gehäuse des Schneid­ auslegers gelagerten Welle 39 verbunden ist, über wel­ che der Schneidkopf 12 angetrieben wird.

Das Absaugrohr durchgreift auch die Wellen 37 und 39 und bildet eine Druckmittelleitung, über die das bei der Abbauarbeit an der Ortsbrust 3 gelöste Bodenmaterial im unmittelbaren Schneidbereich des Schneidkopfes 12 abgesaugt wird. Das mit Stützflüssig­ keit versetzte Bodenmaterial wird, wie bekannt, einer Trennanlage zugeführt, in der es von der Stützflüssig­ keit getrennt wird. Die Stützflüssigkeit kann dann ggf. nach Regenerierung wieder in die Abbaukammer 6 zurück­ geführt werden.

Während der Abbauarbeit wird der Schneidausleger 11 mit Hilfe des Schwenkantriebes 20 und des Drehantriebes 22 nach einem vorgegebenen Programm über die flüssigkeits­ gestützte Ortsbrust 3 bewegt, z. B. auf konzentrischen Bewegungsbahnen oder in horizontalen Bewegungsbahnen. Das durch das zentrale Absaugrohr 30 abgesaugte Ge­ misch aus Bodenmaterial und Stützflüssigkeit fließt durch das Getriebe 26 und den Motor 25 und bewirkt da­ bei eine Innenkühlung dieser Vorrichtungen. Zugleich wird eine Außenkühlung erzielt, da der Schneidausleger 11 in der die Stützflüssigkeit aufnehmenden Abbaukammer 8 arbeitet. Da der Schneidkopfantrieb 25, 26 im Inneren des Schneidauslegers 11 angeordnet bzw. in den Schneid­ ausleger integriert ist, wird der Raum am rückwärtigen Ende des Schneidauslegers, d. h. hinter der Schottwand, wo die Ausbauarbeiten durchgeführt werden, nicht nennens­ wert zugebaut. In gleicher Weise vorteilhaft ist die be­ schriebene Anordnung des Drehantriebs 22 und des Schub­ kolbengetriebes 16.

Es empfiehlt sich, den Schneidausleger 11 so auszubilden, daß sich der Schneidkopf 12 in Richtung der Längsachse des Schneidauslegers zur Ortsbrust hin vorschieben und zurückfahren läßt, um sämtliche Bereiche der Ortsbrust 3 erfassen zu können. Dies läßt sich gemäß Fig. 3 z. B. dadurch erreichen, daß der Schneidausleger 11 in dem Drehglied 14 in Richtung des Doppelpfeiles 40 längsver­ schieblich gelagert wird, was auf hydraulischem Wege ge­ schehen kann. Statt dessen könnte die Anordnung aber auch so getroffen werden, daß die den Schneidkopf 12 tragende Welle 39 als Teleskopwelle ausgebildet wird.

Es wäre auch möglich, das zentral durch den Schneidausle­ ger 11 und den Schneidkopfantrieb führende Absaugrohr 30 zeitweilig zur Zuführung von hydraulischem Druckwasser zu verwenden, mit dessen Hilfe das Bodenmaterial an der Orts­ brust 3, ggf. mit Unterstützung des Schneidkopfes 12, ab­ gebaut oder ein Hindernis im Vortriebsweg, z. B. ein Find­ ling, freigespült wird.

Die erfindungsgemäße Abbauvorrichtung läßt sich bei Vor­ triebsschilden unterschiedlicher Bauarten und Querschnit­ te einsetzen. Sie ist auch bei Vortriebsschilden verwend­ bar, die beim Rohrvorpreßverfahren als am Kopf des vorzu­ pressenden Rohrstranges angeordnete Schneidschuhe eingesetzt werden.

Claims (8)

1. Abbauvorrichtung für eine Schildvortriebsmaschine mit flüssigkeitsgestützter Ortsbrust, bestehend aus einem, mit einem Schrämkopf versehenen Schneidausleger, der an einer die Abbaukammer des Vortriebsschildes gegenüber der Schildrückseite hin abschottenden Schottwand unter Abdich­ tung der Schottwandführung schwenkbar gelagert ist und eine als Absaugeinrichtung für das Bodenmaterial dienen­ de Druckmittelleitung aufweist, die an dem den angetrie­ benen Schneidkopf aufweisenden Ende des Schneidauslegers mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelleitung aus einem den Schneidausleger (11) axial durchfassenden Absaugrohr (30) besteht, und daß der in den Schneidausleger integrierte Schneidkopf­ antrieb ein Planetengetriebe (26) aufweist, dessen Son­ nenrad (35) und am Planetenträger (36) angeordnete Pla­ netenräder (35′) das Absaugrohr (35) umgeben, wobei das Absaugrohr (30) zentrisch durch den Antriebsmotor (25) des Schneidkopfantriebs hindurchgeführt ist.

2. Abbauvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schneidausleger (11) um eine quer zu seiner Längsachse verlaufende Schwenk­ achse (15) schwenkbar an einem mit einem Drehantrieb (22) versehenen Drehglied (14) gelagert ist, das an der Schottwand (7) um die Vortriebsachse oder eine hierzu parallele Achse gelagert ist, wobei der Schneidausleger (11) unter Abdichtung (16, 17) durch das ringförmige Drehglied (14) hindurchgeführt ist.

3. Abbauvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Absaugrohr (30) duch eine Hohlwelle (37, 39) des Schneidkopfes (12) und des Schneidkopfantriebs (25, 26) hindurchführt.

4. Abbauvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Absaug­ rohr (30) sich bis zu dem hinter der Schottwand (7) lie­ genden, ein Anschlußstück (31) für eine Leitung (32) auf­ weisenden Ende des Schneidauslegers (11) erstreckt.

5. Abbauvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß das Motor- und Getriebegehäuse (27, 28) des Schneidkopfantriebs (25, 26) den Auslegerbalken des Schneidauslegers (11) bildet.

6. Abbauvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schneid­ kopfantrieb (25, 26) zwischen dem Schwenklager des Schneid­ auslegers (11) und seinem, vorzugsweise um die Ausleger­ achse rotierenden Schneidkopf (12) angeordnet ist.

7. Abbauvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Dreh­ antrieb (22) für das Drehglied (14) ein mit einem Zahn­ kranz (24) im Eingriff stehendes Antriebsritzel (23) auf­ weist, und daß der Schwenkantrieb des Schneidauslegers (11) von einem Schubkolbengetriebe (18) gebildet ist.

8. Abbauvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schneid­ ausleger (11) in Richtung seiner Längsachse verschieblich im Drehglied (14) gelagert ist.