DE3942013C2 - - Google Patents
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- 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
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
- E21D9/1093—Devices for supporting, advancing or orientating the machine or the tool-carrier
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Tunnelvortriebsmaschine
zum Erweitern eines Stollens, Pilotloches od. dgl.
auf einen größeren Querschnitt nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Solche Maschinen werden kurz als Erweiterungsmaschinen
bezeichnet. Sie kommen zum Einsatz, wenn ein vorhandener
Stollen oder ein Pilotloch im Durchmesser vergrößert
werden soll. Besteht von vorneherein die Forderung, einen
Tunnel mit verhältnismäßig großem Querschnitt herzustellen,
so wird vielfach mehrstufig gearbeitet. Dabei wird
zunächst mit einer sog. Vollschnitt-Tunnelbohrmaschine
eine Pilotbohrung aufgefahren, die hernach mit einer
Erweiterungsmaschine auf den Enddurchmesser vergrößert
wird.
Das Arbeiten mit Erweiterungsmaschinen ist in dem Aufsatz
"Maschinelles Auffahren von horizontalen Tunnelstrecken
größeren Durchmessers mit Tunnelbohrmaschinen" (Sonderdruck
aus DE-Z "Baumaschine und Bautechnik" Nr. 6/182)
erläutert, und zwar auch im Vergleich zum Einsatz von
Vollschnittmaschinen. Eine Ausführung einer Erweiterungsmaschine
ist in Bild 14 dieser Veröffentlichung gezeigt.
Ein- und zweistufige Pilotlocherweiterungen sind auch in
der DE-Z "Glückauf" 108 (1972) Nr. 16, S. 678-690 gezeigt
und beschrieben. Außerdem ist dort ein Vorschlag für eine
Vor- und Nachschnittmaschine wiedergegeben. An den praktischen
Einsatz einer solchen "integrierten" Maschine ist
wegen der aus der Verknüpfung von Einzeleinheiten resultierenden
mehrfachen Probleme kaum zu denken.
Bekannt ist weiterhin eine Maschine zum mechanischen Auffahren
von Tunneln oder Strecken (DE-OS 21 27 186), mit
der in einem Arbeitsgang eine glatte Sohle und eine gewölbte
Ortsbrust erzielt werden soll. Es geht um das
Auffahren von Strecken mit von der Kreisform abweichendem
Querschnitt. Die Maschine weist keinen sich drehenden
Erweiterungsbohrkopf auf, sondern einen Schwenkarm.
Schließlich ist noch eine Vortriebseinrichtung bekannt
(DE-OS 31 51 060), die einen rotierenden Schneidkopf für
einen kreisförmigen Einbruch und eine Nachschneide-Vorrichtung
zur Herstellung eines Sollquerschnitts mit insbesondere
nichtkreisförmigem Profil aufweist. Auch hierbei
handelt es sich um eine kombinierte Maschine mit
verschiedenartigen Aggregaten.
Bei den bekannten Erweiterungsmaschinen ist ein Innenteil,
auch als Innenkelly bezeichnet, in einem gegen das
Gebirge verspannten, auch Außenkelly genannten Außenteil
verschiebbar geführt. Die Verspannvorrichtung befindet
sich an der beim Arbeiten im Pilotloch befindlichen Außenkelly.
Der Erweiterungs-Bohrkopf ist auf der Innenkelly
drehbar gelagert. Durch Vorschubzylinder, die sich an
der Außenkelly abstützen, erhält die Innenkelly mit dem
Bohrkopf ihre Vorwärtsbewegung. Hinter dem Bohrkopf ist
eine Abstützvorrichtung mit einer Führung für die verschiebbare
Innenkelly vorgesehen. Diese Abstützvorrichtung
kann somit als ein weiterer, gesonderter Teil der
in diesem Sinne als zweiteilig aufzufassenden Außenkelly
angesehen werden.
Es müssen also zwei Führungsanordnungen für die Innenkelly
vorhanden sein, nämlich eine in der die Verspannvorrichtung
tragenden, sich im Pilotloch befindenden eigentlichen
Außenkelly und die zweite in der hinteren Abstützvorrichtung.
Das Vorhandensein zweier Führungen bedingt
einen entsprechenden Aufwand und kann sich auch auf die
Größe des Bohrhubes einschränkend auswirken.
Weil die Innenkelly in der Außenkelly verschiebbar geführt
ist, hat die Außenkelly selbst notwendigerweise
verhältnismäßig große Außenabmessungen. Hinzu kommt der
radiale Raumbedarf der sich auf der Außenkelly befindenden
Verspannvorrichtung. Der Einsatz einer solchen Maschine
erfordert also einen Pilotstollen von bestimmter
Größe, wobei trotzdem der auch bei eingefahrener Verspannvorrichtung
vorhandene Raum zwischen der Wand des
Pilotstollens und den radial am weitesten vorstehenden
Teilen der Maschine in diesem Bereich beengt ist.
Erweiterungsmaschinen der betrachteten Art haben sich
auch bei schwierigen Einsätzen bewährt. Die vorstehend
angesprochenen Gesichtspunkte zeigen aber, daß dennoch
einige Wünsche übrig bleiben.
Hiernach ist es Aufgabe der Erfindung, eine Tunnelvortriebsmaschine
zum Erweitern eines Stollens, Pilotloches
od. dgl. der gattungsgemäßen Art anzugeben, die mit geringerem
technischen Aufwand herstellbar ist, die einen
größeren Bohrhub ermöglicht und die mit geringeren Abmessungen
des am Innenteil verschiebbaren Außenteils
sowie mit geringeren Abmessungen des Pilotloches auskommt.
Weitere mit alledem in Verbindung stehende Probleme,
mit denen sich die Erfindung befaßt, ergeben sich
aus der jeweiligen Erläuterung der aufgezeigten Lösung.
Die Erfindung sieht bei einer Tunnelvortriebsmaschine der
genannten Gattung vor, daß der Bohrkopf auf dem Außenteil
und die Verspannvorrichtung unmittelbar am Innenteil angeordnet
ist und daß die Abstützvorrichtung und die Verspannvorrichtung
unverschiebbar mit dem Innenteil verbunden
ist.
Eine solche Maschine hat ein vereinfachtes Führungssystem,
weil außer der im Außenteil vorgesehenen Führung
für den Innenteil keine zusätzliche separate Führung für
den Innenteil erforderlich ist. Dies verringert den Aufwand
und die Anzahl der Verschleißkomponenten. Weiterhin
wird dadurch auch die Möglichkeit eröffnet, die gesamte
Maschine oder Teile derselben kürzer auszubilden bzw.
eine Verlängerung des Bohrhubes zu erreichen.
Die Verspannvorrichtung, die sich beim Arbeiten der Maschine
im Pilotloch befindet, kann infolge ihrer Anordnung
am Innenteil in Durchmesserrichtung kleiner gehalten
werden als bei bekannten Maschinen, bzw. der Hub der
ausschiebbaren Schilde, Verspannpratzen oder ähnlicher
Verspannorgane kann größer als bisher sein. Es lassen
sich, mit anderen Worten, bei gegebenem Durchmesser des
Pilotloches günstige Hubverhältnisse erzielen. Dies bietet
auch eine bessere Möglichkeit, den Pilotstollen zu
sichern, wenn es erforderlich ist. Ein weiterer wichtiger
Vorteil liegt darin, daß ein größerer Freiraum im Pilotstollen
größere Steuerwege beim Ausrichten der Maschine
zuläßt.
Die Verspannvorrichtung kann im vorderen Bereich des
Innenteiles an einer Stelle angeordnet sein, die den
jeweiligen Anforderungen am besten entspricht. Insbesondere
ist die Verspannvorrichtung am vorderen Ende des
Innenteiles vorgesehen. Dies ist auch hinsichtlich der
Längendimensionen der Maschine günstig.
Die Stelle, an der die Abstützvorrichtung im Bereich
hinter dem Bohrkopf angeordnet ist, kann im Hinblick auf
die sonstigen Erfordernisse gewählt werden, insbesondere
auch unter Berücksichtigung der Ausbildung und Anordnung
eines Nachläufers der Maschine. Für viele Fälle ist es
günstig, die Abstützung am hinteren Ende des Innenteiles
vorzusehen.
Normalerweise hat die Abstützvorrichtung mehrere aus- und
einschiebbare Stützen. Diese können sich mit ihren Enden
oder Füßen unmittelbar an das Gebirge oder auch gegen inzwischen
eingebrachte Einbauten, etwa Sohlsteine, eine
Auskleidung od. dgl., anlegen. Die Stützen können so angeordnet
sein, daß im unteren Bereich des Tunnelquerschnitts
ein Raum freibleibt, der für bestimmte Arbeitszwecke
oder zur Unterbringung weiterer Betriebseinrichtungen
genutzt werden kann. Es kann sich insbesondere um
eine Spreizanordnung von zwei oder mehr Stützen handeln.
Eine besondere Ausführung besteht darin, daß für den
Innenteil eine fahrbare Abstützvorrichtung im Bereich
hinter dem Bohrkopf vorgesehen ist. Dies kann das Bewegen
des Innenteiles in eine neue Position erleichtern. Dabei
läßt sich ein Fahrwerk der Abstützvorrichtung auch mit
einem eigenen Antrieb ausstatten. Die Ausbildung läßt
sich gemäß einem weiteren Merkmal auch so treffen, daß
ein Fahrwerk an einem Nachläufer der Erweiterungsmaschine
vorgesehen ist, und dieser Nachläufer so mit der Erweiterungsmaschine
kuppelbar ist, daß er seine Bewegung auf
dieselbe überträgt.
Die Vorschubvorrichtung, die insbesondere eine Anzahl von
druckmittelbetriebenen Zylinder-Kolben-Einheiten aufweist,
kann an sich zwischen dem Außenteil und einer
Angriffsstelle am Innenteil oder an einem mit diesem
verbundenen Teil, so namentlich der Verspannvorrichtung,
vorgesehen sein. Vorteilhaft ist die Vorschubvorrichtung
in einem im wesentlichen hinter dem Bohrkopf liegenden
Bereich angeordnet, wobei am Innenteil, der sich über
den Außenteil nach hinten erstreckt, ein Widerlager für die
Vorschubvorrichtung vorgesehen ist.
Bei einer sehr zweckmäßigen Ausführung ist ein Widerlager
an der Abstützvorrichtung vorgesehen oder durch einen
Teil derselben gebildet.
Die Länge des Innenteiles kann so gewählt sein, daß zwischen
dem Außenteil bzw. einem am vorderen Ende desselben
angebrachten Aggregat und der Verspannvorrichtung nur
eine Strecke vorhanden ist, die im wesentlichen einem
Vorschubhub entspricht. Dies ist eine günstige Ausführung,
bei der die Baulänge der Maschine klein gehalten
werden kann.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausbildung der Maschine
ist für die Verschiebung des Außenteiles auf dem Innenteil
eine Strecke vorgesehen, die größer als ein Hub der
Vorschubvorrichtung ist. Diese Strecke ist vorteilhaft
so groß, daß sie etwa ein geradzahliges Vielfaches eines
Vorschubhubes einschließt.
Bei einer solchen Ausführung der Maschine kann der Innenteil
in seiner einmal eingerichteten und verspannten Lage
verbleiben, während je nach der vorhandenen Führungslänge
für den Außenteil zwei oder mehr Arbeitshübe ausgeführt
werden können. Dadurch lassen sich die Nebenzeiten verringern.
Für die Vorschubvorrichtung ist bei einer solchen Ausführung
zweckmäßig ein in Längsrichtung des Innenteiles
verstellbares Widerlager vorgesehen. Dabei läßt sich die
Ausbildung so treffen, daß das Widerlager jeweils an
beliebigen Stellen längs des Innenteiles festgelegt,
insbesondere geklemmt werden kann. Eine andere Ausführung
besteht darin, daß das Widerlager in vorgegebenen, in
Längsrichtung des Innenteiles Abstand voneinander aufweisenden
Positionen am Innenteil festlegbar ist, insbesondere
mittels einer formschlüssigen Arretiereinrichtung.
Die vorgegebenen Positionen haben zweckmäßig einen Abstand
voneinander, der annähernd einem Hub der Vorschubvorrichtung
entspricht. Nach dem Abbohren eines Hubes
wird das Widerlager gelöst und durch Einfahren der Vorschubzylinder
od. dgl. in eine neue Position gebracht, in
der es wiederum arretiert wird.
Ungeachtet der sonstigen Ausführung ist die Maschine
zweckmäßig mit Einrichtungen ausgestattet, die sie beim
Umsetzen abstützen. Vorteilhaft ist im Bereich des vorderen
Endes des Außenteiles eine vordere Abstützvorrichtung
vorgesehen. Diese ist vornehmlich so ausgebildet,
daß sie auch zur Richtungseinstellung der Maschine benutzt
werden kann. Insbesondere weist die vordere Abstützvorrichtung
eine durch ein parallelogrammartiges
Getriebe einstellbare Abstützung auf. Diese kann so ausgebildet
sein, wie es an sich aus der DE-PS 12 85 494
bekannt ist, oder eine sinngemäß entsprechende Ausführung
haben.
Gemäß einem besonderen Merkmal ist am Bohrkopf der Maschine
eine Abstützeinrichtung mit wenigstens einer aus
einer Ruheposition in eine Arbeitsposition und umgekehrt
überführbarer Abstützung, namentlich in Form einer Stütze,
vorgesehen. Dies bietet u. a. eine gute Steuer- bzw.
Einstellmöglichkeit für die Maschine, weil sich dadurch
ein nahe an der Kaliberkante liegender Drehpunkt ergibt.
Eine solche Abstützung kann gleichzeitig mit der Abstützfunktion
in vertikaler Richtung auch einen axialen Schub
aufnehmen.
Weiterbildungen und Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung von Ausführungsbeispielen,
aus der zugehörigen Zeichnung und aus den
Ansprüchen. Es zeigt
Fig. 1 eine Ausführung der Erweiterungsmaschine, teils
in Ansicht, teils im Schnitt, in Ausgangsposition
für einen Arbeitshub,
Fig. 2 die Maschine nach Fig. 1 am Ende eines Arbeits
hubes,
Fig. 3 die Maschine nach Fig. 1 und 2 zu Beginn eines
Umsetzvorganges,
Fig. 4 eine Ausführung einer vorderen Abstützvorrichtung
in Stirnansicht mit Schnitt durch den Innenteil
nach der Linie IV-IV in Fig. 1,
Fig. 5 eine Ausbildung des Außenteiles in einem teilweise
schematischen Längsschnitt,
Fig. 6 eine weitere Ausführung der Maschine nach den
Fig. 1 bis 3,
Fig. 7 eine Ausführung der Verspannvorrichtung in einem
Querschnitt zwischen zwei Verspannebenen, etwa
an einer der Linie VII-VII in Fig. 1 bzw. in
Fig. 6 entsprechenden Stelle,
Fig. 8 eine Ausführung einer Abstützvorrichtung für den
Innenteil in Ansicht,
Fig. 9 eine abgewandelte Ausführung der Erweiterungsma
schine, teils in Ansicht, teils im Schnitt, in
einer Position zu Beginn eines ersten Arbeitshubes,
Fig. 10 die Maschine nach Fig. 9 am Ende eines zweiten
Arbeitshubes,
Fig. 11 die Maschine nach den Fig. 9 und 10 am Ende
eines dritten Arbeitshubes und
Fig. 12 die Maschine nach den Fig. 9 bis 11 zu Beginn
eines Umsetzvorganges.
Die in den Fig. 1 bis 5 gezeigte Erweiterungsmaschine
weist folgende Hauptkomponenten auf: einen Innenteil 11,
einen Außenteil 12 mit Bohrkopf 13, eine Verspannvorrich
tung 14, eine Vorschubvorrichtung 15, eine Abstützvorrich
tung 17 für den Innenteil 11 sowie noch zu erläuternde
weitere Abstützungen.
Die Vorschubvorrichtung 15 weist z. B. vier hydraulische
Zylinder-Kolben-Einheiten 16 auf (nachstehend der Einfach
heit halber als Vorschubzylinder bezeichnet), die sich
zwischen einem Widerlager 18 und dem Außenteil 12 er
strecken und mit diesen Teilen in üblicher Weise durch
Zapfengelenke od. dgl. verbunden sind. Die Hydraulikver
sorgung und die Betätigung bzw. Steuerung der Vorschub
zylinder 16 kann mit bekannten Einrichtungen erfolgen,
die nicht dargestellt sind.
Der Außenteil 12 weist Führungsstücke 22 auf, die bei
der durch die Vorschubzylinder 16 bewirkten Relativbewegung
von Außenteil 12 und Innenteil 11 auf Führungsleisten 21
am Innenteil 11 gleiten. Wie Fig. 4 erkennen läßt, ist
der Innenteil 11 bei dieser Ausführung als kastenartige
Schweißkonstruktion mit etwa quadratischem Querschnitt
ausgebildet. Der Innenteil kann aber auch einen anderen
Polygonquerschnitt haben oder zylindrisch ausgebildet sein.
Der z. B. mit Rollenbohrwerkzeugen 19 bestückte Bohrkopf
13 ist auf dem Außenteil 12 in nicht dargestellten Lagern
drehbar gelagert und kann durch elektrische oder hydrau
lische Motoren 23 angetrieben werden. Die zugehörigen
Getriebeelemente und die Bohrkopflagerung sind in einem
entsprechend starr ausgebildeten, zum Außenteil 12 gehö
renden Gehäusekörper 20 untergebracht.
Das Widerlager 18 für die Vorschubzylinder 16 ist bei
der Ausführung nach den Fig. 1 bis 3 fest mit dem
Innenteil 11 an dessen hinterem Ende verbunden. Es ist
dabei außerdem mit der Abstützvorrichtung 17 zusammenge
baut. Die letztere weist eine oder mehrere, insbesondere
hydraulisch aus- und einfahrbare Stützen 24 auf. In den
Fig. 1 bis 3 und auch in Fig. 6 ist nur eine solche
Stütze 24 gezeigt, die vertikal gerichtet ist. Fig. 8
zeigt eine Abstützvorrichtung 27, bei der zwei durch
Hydraulikzylinder 26 aus- und einfahrbare Stützen 28 mit
Andruckplatten 29 in einer Spreizanordnung vorgesehen
sind. Die Stützen 28 stehen dabei also unter einem mehr
oder weniger großen Winkel gegenüber der Vertikalen, so
daß ein ungehinderter Zugang zu dem Raum unterhalb des
Innenteiles 11 gegeben ist und dadurch u.a. auch der
Einbau von Sohlsteinen od. dgl. oder das Arbeiten mit
Zusatz- oder Hilfseinrichtungen leicht möglich ist. In
Fig. 8 sind mit der Zahl 30 Schienen einer Hängebahn
bezeichnet. Oberhalb des Innenteiles 11 kann eine Trans
porteinrichtung 25, beispielsweise ein Förderband, zum
Abtransport des vom Bohrkopf 13 gelösten Materials vorge
sehen sein.
Die Verspannvorrichtung 14 ist am vorderen Ende des Innen
teiles 11 angebracht und weist bei der dargestellten
Ausführung drei in axialem Abstand voneinander vorgesehene
Gruppen von Spanneinheiten 31 auf, deren Spannpratzen 32
an die Stollenwand angepreßt werden können. Die Ausbil
dung im einzelnen ist vorteilhaft so, wie es Fig. 7 in
größerem Maßstab erkennen läßt. Der mit dem Innenteil 11
verbundene Grundkörper 33 der Spannvorrichtung 14 hat
einen inneren Hohlraum 36 und trägt in jeder Gruppe vier
Spanneinheiten 31 mit jeweils einer Spannpratze 32 und
zwei hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheiten 34 zum Andruck
bzw. zum Rückzug der Spannpratzen 32. Jede der letzteren
hat einen im Querschnitt quadratischen oder rechteckigen
Ansatz 35, der in einer entsprechenden Führung des Grund
körpers 33 gleiten kann.
In den Fig. 1 bis 3 sind, ebenso wie in einigen anderen
Figuren, vertikal nach oben und nach unten gerichtete
Spanneinheiten dargestellt. Dies zeigt jeweilige Situation
besonders anschaulich. Die Ausführung kann aber auch
anders getroffen werden, etwa nach Fig. 7, wobei die
Spanneinheiten 31 jeweils unter einem Winkel zur Vertikalen
bzw. Horizontalen stehen. Dieser Winkel kann 45° betragen
oder insbesondere bei den oberen Spanneinheiten auch
noch größer sein, vornehmlich etwa 55°.
Außer der am hinteren Ende des Innenteiles 11 befindlichen
Abstützvorrichtung 17 weist die Erweiterungsmaschine
noch weitere Abstützungen auf, die insbesondere beim
Umsetzen der Maschine und beim Ausrichten derselben benutzt
werden. So ist bei der gezeigten Ausführung eine vordere
Abstützvorrichtung 40 vorhanden, deren Gestell 41 mit
dem vorderen Ende des Außenteiles 12 verbunden ist. Am
Gestell 41 befestigte Lagerböcke 42 dienen zur gelenkigen
Verbindung mit zwei Stützen 43 in Form von Zylinder-Kolben-
Einheiten. Deren Kolbenstangen 44 sind an einer mit Auf
lagestücken 45 versehenen Stütztraverse 46 angelenkt.
Hierdurch wird eine Viergelenkkette gebildet, bei der
als Steg die Stütztraverse 46 und als Koppel das Gestell
41 dient, während die Stützen 43 längenverstellbare Kurbeln
der Viergelenkkette darstellen.
Außerdem ist noch ein längenveränderbarer Schiebeantrieb
in Form einer weiteren Zylinder-Kolben-Einheit 47 vorhan
den, die an einem Ansatz 48 des Gestells 41 angelenkt
ist, während ihre Kolbenstange 49 mit dem Ende an der
Stütztraverse 46 angelenkt ist.
Bei den Verbindungen der Zylinder-Kolben-Einheiten 43
und 47 mit den zugehörigen Teilen kann es sich beispiels
weise um Zapfenlager handeln. Je nach den Umständen kann
es aber auch zweckmäßig sein, eine oder mehrere der Gelenk
verbindungen mit weiteren Freiheitsgraden auszustatten.
So läßt sich insbesondere die Verbindung der Einheit 47
mit dem Gestell 41 allseitig beweglich ausführen. Falls
erforderlich, kann die Bewegung der einzelnen Teile zuein
ander z. B. durch am Gestell angebrachte, die Einheiten
umgebende Bügel od. dgl. begrenzt sein.
Die beschriebene Abstützvorrichtung 40 ermöglicht neben
einem Absetzen der Maschine in sehr zweckmäßiger Weise
auch das Ausrichten der Maschine. So kann dieselbe durch
entsprechende Betätigung der Stützen 43 und des Schiebe
antriebs 47 sowohl beliebig in der Höhe als auch zur
Seite hin eingestellt werden, wie dies bei Korrekturen
der Vortriebsrichtung oder Kurven bzw. Neigungen der
aufzufahrenden Strecke erforderlich ist. Außerdem ergibt
sich die Möglichkeit, die Maschine aus einer verdrehten
oder versetzten Lage wieder in die richtige Lage zurück
zuführen.
Wie die Fig. 1 bis 3 erkennen lassen, ist am Bohrkopf
13 eine Abstützeinrichtung 50 mit wenigstens einer Ab
stützung 51 vorgesehen, die insbesondere mittels einer
hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit aus einer zurück
gezogenen Ruheposition (Fig. 1 und 2) in eine ausgeschobene
Arbeitsposition (Fig. 3) und umgekehrt überführbar ist.
Mit der Zahl 37 ist ein vor dem Bohrkopf 13 auf dem Außen
teil 12 als Schutz angebrachter Mantel bezeichnet.
Bei der in Fig. 1 wiedergegebenen Position steht die
Erweiterungsmaschine am Beginn eines Arbeitshubes. Mit
dem Buchstaben P ist der bereits vorhandene, z. B. zuvor
mit einer Tunnelbohrmaschine aufgefahrene Pilotstollen
und mit dem Buchstaben E der erweiterte Stollen bezeichnet.
Die Erweiterungsmaschine ist mit ihrem Innenteil 11 durch
die Verspannvorrichtung 14 im Pilotstollen P fest ver
spannt. An ihrem hinteren Ende ist der Innenteil 11 durch
die ausgefahrene Stütze 24 der Abstützvorrichtung 17
bzw. - bei der Ausführung nach Fig. 8 - durch die ausgefahrenen
Stützen 28 der Abstützvorrichtung 27 in dem schon erwei
terten Stollen E gehalten. Die Vorschubzylinder 16 sind
eingefahren.
Durch Einschalten der Antriebsmotoren 23 für den Bohrkopf
13 wird dieser in Drehung versetzt. Die Vorschubzylinder
16 bewirken die axiale Bewegung des Außenteiles 12 mit
dem sich auf ihm drehenden Bohrkopf 13 relativ zum Innen
teil 11 auf dessen Führungen 21.
Fig. 2 zeigt die Stellung des Außenteiles 12 mit dem
Bohrkopf 13 am Ende eines vollständigen Arbeitshubes H.
Der Innenteil 11 hat dabei seine Lage unverändert beibe
halten.
In Fig. 3 ist die Situation während des sich nun an
schließenden Umsetzvorganges gezeigt. Dabei sind die
während des Arbeitshubes zurückgezogenen Stützen 43 der
vorderen Abstützvorrichtung 40 nun ausgefahren und stützen
den Außenteil 12 an seinem vorderen Ende ab. Außerdem
ist auch die Abstützung 51 an dem in entsprechender Posi
tion stillgesetzten Bohrkopf 13 ausgefahren worden, so
daß der Außenteil 12 an dieser Stelle ebenfalls abgestützt
ist. Die Spanneinheiten 31 der Verspannvorrichtung 14 und
die Stütze 24 bzw. Stützen 28 (Fig. 8) sind danach zurück
gezogen worden. Dies ist der Zustand nach Fig. 2. Nun
können die Vorschubzylinder 16 eingefahren werden. Dadurch
wird der Innenteil 11 in dem jetzt feststehenden Außenteil
12 vorgeschoben (in Fig. 3 nach links), bis die Vorschub
zylinder ihren Einfahrhub beendet haben. Es besteht dann
die Möglichkeit, die Maschine im Bedarfsfall in ihrer
Richtung zu korrigieren bzw. je nach den Erfordernissen
neu einzurichten. Dies ist dann in besonders günstiger
Weise möglich, wenn die vordere Abstützeinrichtung 40 so
ausgebildet ist, wie es in Verbindung mit Fig. 4 erläutert
wurde. Außerdem ist die Abstützung mittels der Einrichtung
50 im Bereich des Bohrkopfes für eine Einstellung oder
Steuerung der Maschine von besonderem Vorteil, weil diese
Abstützung 51 einen Drehpunkt bilden kann, der nahe an
der sog. Kaliber-Kante, d. h. am Übergang von der durch
den Bohrkopf abgearbeiteten Ringfläche zur Stollenwandung
(Streckenstoß), liegt.
Es werden nun die Spanneinheiten 31 der Verspannvorrichtung
14 wieder ausgefahren und dadurch die Spannpratzen
32 mit hohem Druck an die Wandung des Pilotstollens P
angepreßt. Außerdem wird der Innenteil 11 an seinem hin
teren Ende durch Ausfahren der Stütze 24 bzw. Stützen 28
(Fig. 8) abgestützt. Danach können die Stützen 43 der
vorderen Abstützvorrichtung 40 und die Abstützung 51 am
Bohrkopf zurückgezogen werden. Es ist dann wiederum ein
der Fig. 1 entsprechender Zustand erreicht, der die Aus
gangsposition für einen neuen Arbeitshub bildet.
Es sei angemerkt, daß es sich bei der Vorrichtung 17
bzw. 27 um eine reine Abstützung handelt, die die Maschine
unter Aufnahme des entsprechenden Gewichtsanteils an dieser
Stelle hält, ähnlich wie ein Werkstück bei seiner Bearbei
tung auf einer Werkzeugmaschine durch eine Lünette unter
stützt sein kann. Es ist nur eine Verspannvorrichtung
vorhanden, nämlich die Vorrichtung 14.
Bei der wiedergegebenen zweckmäßigen Ausführung ist der
Bohrkopf 13 in an sich bekannter Weise so ausgebildet,
daß er einen Luftdurchgang von seiner Rückseite zu seiner
Vorderseite, d. h. vom Erweiterungsstollen E zum Pilot
stollen P, ermöglicht. Dies läßt sich als offene Ausbildung
bezeichnen, bei der zwischen die Werkzeuge tragenden
Partien oder Armen des Bohrkopfes freie Bereiche vorhanden
sind.
Ungeachtet der sonstigen Ausbildung besteht
eine vorteilhafte Ausführung der Erweiterungsmaschine
darin, daß der Innenteil 11 vom hinteren bis zum vorderen
Ende einen Durchlaßweg aufweist, der als Wetterführung
nutzbar ist. In Fig. 6 ist eine geeignete Ausbildung
dazu gezeigt. Der Innenteil 11 und die Verspannvorrichtung
14 sowie ggfs. ein an seinem hinteren Ende angebrachter
Teil sind auf der ganzen Länge hohl (vgl. auch Fig. 7),
so daß Luft aus dem erweiterten Stollen E in den Durchlaß
weg 54 des Innenteils 11 eintreten kann, wie durch Pfeile
F1 angedeutet ist. Diese Luft kann Staubteilchen oder
sonstige Verunreinigungen mitnehmen und abführen, welche
bei der Durchführung von Arbeiten im Bereich hinter dem
Bohrkopf bzw. hinter der Maschine anfallen, z. B. beim
Einbringen von Spritzbeton. Diese Luft tritt am vorderen
Ende des Innenteiles 11 bzw. der Verspannvorrichtung 14
wieder aus und nimmt ihren Weg in den Pilotstollen, wie
durch die Pfeile F2 angedeutet ist.
In Fig. 6 ist außerdem noch ein ggfs. in seiner Leistung
verstellbarer, an einem Arm 56 aufgehängter Ventilator
55 gezeigt, der unmittelbar am Ende des Luftführungsweges
oder, wie dargestellt, mit einigem Abstand vom Ende der
Verspannvorrichtung 14 vorgesehen sein kann und zur Erzie
lung jeweils gewünschter Strömungsverhältnisse dient. Es
ist auch möglich, zur Beeinflussung des Luftstromes durch
den Innenteil 11 statt eines Ventilators oder zusätzlich
zu diesem Elemente vorzusehen, die den Durchlaßquerschnitt
verändern, etwa eine Klappenanordnung od. dgl., wie sie bei
der Zahl 57 angedeutet ist. Befindet sich zwischen dem
Ende der Verspannvorrichtung 14 und dem Ventilator 55
ein gekapselter Übergangsbereich, so kann in dessen Wandung
wenigstens ein Schieber 58 oder ähnliches Element zum
Schließen und Freigeben eines Lufteinlasses in diesem
Bereich vorhanden sein.
Mit den Pfeilen F3 ist diejenige Luftströmung bezeichnet,
die von dem erweiterten Stollen E her durch den Bohrkopf
13, um den Außenteil 12 und um die Verspannvorrichtung 14
zum Pilotstollen P hin verläuft. Dieser Luftstrom kann
den beim Arbeiten des Bohrkopfes 13 entstehenden Staub
zum Pilotstollen P hin abführen. Der Anteil dieses Außen
luftstromes am gesamten Luftstrom kann durch die erwähnten
querschnittsregulierenden Mittel für den Innenluftstrom
bzw. durch Einstellung der Leistung eines Ventilators
verändert werden. Die Wetterführung läßt sich damit in
besonders günstiger Weise gestalten und den jeweiligen
Gegebenheiten anpassen.
Auf dem Innenteil oder einem ihm zugeordneten bzw. mit
ihm verbundenen Teil können im Bereich hinter dem Bohrkopf
13 Einrichtungen vorgesehen sein, mit denen sich Arbeiten
in diesem Bereich durchführen lassen, insbesondere das
Bohren von Ankerlöchern und das Einbringen eines Ausbaues.
In Fig. 1 ist bei der Zahl 52 eine Bogensetzvorrichtung
angedeutet, also eine Vorrichtung zum Einbringen von
Bögen zum Ausbau des Stollens. Diese Vorrichtung ist auf
dem Innenteil 11 feststehend oder auch in Längsrichtung
desselben verschiebbar oder verfahrbar angeordnet. Außerdem
veranschaulicht Fig. 1 ein Bohrgerät 53 an sich bekannter
Art zum Bohren von Anker- oder Injektionslöchern. Dieses
Bohrgerät 53 ist bei der gezeigten Ausführung an dem mit
dem Innenteil 11 verbundenen Widerlager 18 angeordnet.
Es kann sich auch unmittelbar am Innenteil befinden. Bei
dem Bezugszeichen 53a ist der vordere Teil des Bohrgeräts
52 in einer weiteren von zahlreichen möglichen Arbeits
positionen gezeigt. Ein solches Gerät kann auch während
der Drehung des Bohrkopfes 13 arbeiten, weil der es tra
gende Innenteil 11 dabei in Ruhe ist. Handelt es sich um
einen Bohrkopf offener Bauart, wie weiter oben erläutert,
so kann ein auf dem Innenteil 11 befindliches Bohrgerät
oder sonstiges Arbeitsgerät bei stehendem Bohrkopf 13
auch zwischen dessen Armen hindurch zum Einsatz gebracht
werden, etwa für Injektionsbohrungen in der Ortsbrust.
Es lassen sich selbstverständlich auch mehrere Arbeits
geräte derselben Art auf dem Innenteil bzw. einem damit
verbundenen Element vorsehen.
In den Fig. 9 bis 12 ist eine weitere vorteilhafte
Ausführung der Erweiterungsmaschine dargestellt. Gleiche
oder einander entsprechende Teile sind dabei mit den
gleichen Bezugszeichen benannt wie in den anderen Figuren.
Die Maschine nach den Fig. 9 bis 12 zeichnet sich
dadurch aus, daß für die Verschiebung des Außenteiles
auf dem Innenteil nun eine Strecke vorhanden ist, die
größer als ein Hub der Vorschubvorrichtung ist, so daß
ein Umsetzen der Maschine, also ein Verschieben des Innen
teiles in eine neue Ausgangsposition erst nach mehreren
einzelnen Arbeitshüben des Bohrkopfes notwendig ist.
Ganz oder im wesentlichen übereinstimmend mit der weiter
oben erläuterten Ausführung sind: der Außenteil 12 mit dem
darauf drehbar gelagerten und durch Motore 23 antreibbaren
Bohrkopf 13, die Vorschubvorrichtung 15 mit den Vorschub
zylindern 16, die Verspannvorrichtung 14 (insbesondere
nach Fig. 8), die hintere Abstützvorrichtung 27 (Fig. 8)
für den Innenteil, die vordere Abstützvorrichtung 40
(insbesondere nach Fig. 4), und die Abstützeinrichtung
50 am Bohrkopf 13. Die dazu gegebenen Erläuterungen gelten
sinngemäß und entsprechend auch für die Ausführung nach
den Fig. 9 bis 12.
Der Innenteil 61 hat bei dieser Ausführung eine solche
Länge, daß für die Verschiebung des Außenteiles 12 auf
dem Innenteil 61 eine Strecke S zur Verfügung steht, die
größer als ein Hub der Vorschubzylinder 16 ist, und zwar
in diesem Fall das Dreifache dieses einzelnen Hubes.
Dementsprechend ist auch die Länge der Führungsleisten
21 am Innenteil 61.
Für die Vorschubzylinder 16 ist ein in Längsrichtung des
Innenteiles 61 verstellbares Widerlager 68 vorhanden.
Dieses ist der räumlichen Anordnung der Vorschubzylinder
angepaßt, d. h. es erstreckt sich über diejenigen Bereiche,
an denen sich die Enden von Vorschubzylindern befinden.
Das Widerlager kann klotzartig ausgeführt sein, es kann
aus mehreren miteinander kuppelbaren Teilen bestehen
und es kann insbesondere ein den Innenteil 61 umgebender
rahmenförmiger Körper sein. Dies ist bei der wiedergege
benen Ausführung des Widerlagers 68 der Fall. Es sind
vier Vorschubzylinder 16 vorhanden, deren Anlenkstellen
an den Eckpunkten eines gedachten Quadrats liegen. Zweck
mäßig ist das Widerlager als Schlitten ausgebildet, das
auf den Führungsleisten 21 des Innenteiles 61 verschiebbar
ist.
Bei der gezeigten Ausführung ist das Widerlager 68 am In
nenteil 61 in drei verschiedenen Positionen W1, W2 und
W3 festlegbar, die in Längsrichtung des Innenteiles 61
einen Abstand H voneinander haben, der annähernd einem
Hub der Vorschubzylinder 16 entspricht. Die Festlegung
des Widerlagers 68 in diesen Positionen geschieht mittels
formschlüssiger Arretierungsmittel. Diese können in ver
schiedener Weise ausgebildet sein. In den Fig. 9 bis
12 ist eine Ausführung gezeigt, bei der der Innenteil 61
an den Festlegepositionen für das Widerlager Öffnungen
oder Bohrungen 69 aufweist, mit denen jeweils eine Bohrung
oder Öffnung an der entsprechenden Stelle des Widerlagers
68 zum Fluchten gebracht werden kann. Die Festlegung
oder Verriegelung geschieht dann durch Arretierungsbolzen
70, von denen in der Zeichnung nur die außen auf dem Wider
lager aufliegenden Köpfe erkennbar sind. Bei der gezeigten
Ausführung ist auf der Oberseite und der Unterseite sowie
auf der nicht sichtbaren gegenüberliegenden Seite des
Innenteiles 61 ebenfalls ein solcher Arretierungsbolzen
70 vorhanden. Die Bolzen können in ihrer Lage durch nicht
dargestellte geeignete Teile gesichert sein.
Mit dem hinteren Ende des Innenteiles 61 ist über Stützen
71 ein Fahrwerk 72 verbunden, das mit einem schalt- bzw.
steuerbaren Antriebsmotor 73 ausgerüstet ist. Bei dem
gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Fahrwerk 72 Räder
74 auf, die auf Schienen 75 laufen. Diese sind auf Sohl
steinen 76 montiert. Die Maschine gestattet in vorteil
hafter Weise den Einbau solcher Sohlsteine oder das Ein
bringen von anderen Elementen oder Auskleidungen unmittel
bar hinter dem Bohrkopf 13. Dies veranschaulicht Fig. 9.
Es ist dort der an Schienen 77 verfahrbare Wagen 78 einer
Hängebahn erkennbar, der einen einzubauenden Sohlstein
76a herangebracht hat. Der vordere Streckenteil der Schie
nen 77 kann unmittelbar unter dem Innenteil 61 montiert
sein, etwa ähnlich wie dies bei den in Fig. 8 gezeigten
Schienen 30 der Fall ist, oder sie können auch mit Abstand
unter dem Innenteil vorgesehen sein, in dem sich nach
hinten in der erweiterten Strecke E anschließenden Bereich
können die Schienen 77 zunächst von einem Nachläufer 80
getragen sein. Noch weiter nach hinten sind sie in üblicher
Weise montiert. Im Nachläufer 80 lassen sich Versorgungs-
und Betriebseinrichtungen für die Erweiterungsmaschine
unterbringen. Er kann sich unmittelbar an den Innenteil
61 anschließen. Mit der Zahl 81 ist eine lösbare Kupplung
für die Verbindung zwischen Innenteil und Nachläufer
bezeichnet.
In Fig. 9 ist ähnlich wie in Fig. 1 die Ausgangsposition
der Maschine zu Beginn eines Arbeitshubes gezeigt. Das
Widerlager 68 befindet sich in der Position W1. Nach
Vollendung des Hubes werden die Arretierungsbolzen 70
für das Widerlager 68 gelöst, und dieses wird durch Ein
fahren der Vorschubzylinder 16 nachgeholt, bis es in der
Position W2 steht, in der es wieder arretiert wird. Dann
kann sogleich ein weiterer Arbeitshub erfolgen. Das Ende
desselben ist in Fig. 10 dargestellt. Wie zuvor werden
nun die Vorschubzylinder wieder eingefahren, wodurch das
Widerlager 68 nach Lösen seiner Arretierung bis in die
Position W3 gebracht wird, worauf der dritte Arbeitshub
durchgeführt wird. Es ergibt sich dann der Zustand nach
Fig. 11. Jetzt ist es erstmals nötig, den Innenteil 61
in eine neue Lage zu bringen.
Dazu wird, ähnlich wie weiter oben in Verbindung mit
Fig. 3 bei der dort dargestellten Ausführung erläutert,
der Außenteil 12 mit Hilfe der Abstützvorrichtung 40, 43
und der Bohrkopf-Abstützung 51 abgesetzt, und es werden
die Verspannvorrichtung 14 gelöst und die Stützen der
Abstützvorrichtung 27 eingefahren. Diesen Zustand zeigt
Fig. 12. Nachdem dann noch die Arretierung des Widerlagers
68 gelöst ist, kann der Innenteil 61 in dem an seiner
Stelle verbliebenen Außenteil 12 vorgeschoben werden,
zweckmäßig mittels des Fahrwerks 72 oder auch mittels
anderer Antriebsmittel, im Bedarfsfall sogar unter Be
nutzung der Vorschubzylinder 16, bis sich eine neue Aus
gangsposition ergibt, in der das Widerlager 68 wieder in
der Position W1 arretiert wird. Der Innenteil 61 wird
dann, ggfs. nach einem Ausrichtvorgang, erneut verspannt
und abgestützt, während die genannten Abstützungen des
Außenteiles zurückgezogen werden. Damit ist wieder ein
Zustand erreicht, wie ihn Fig. 9 zeigt, von dem aus mit
einem neuen ersten Arbeitshub begonnen werden kann.
Auch bei der Ausführung nach den Fig. 9 bis 12 können
im Bereich hinter dem Bohrkopf 13 auf dem Innenteil 61
oder einem diesem zugeordneten bzw. mit ihm verbundenen
Teil ein oder mehrere Arbeitsgeräte (Ankerlochbohrgeräte,
Vorrichtungen zum Einbringen eines Ausbaues usw.) fest
stehend oder beweglich bzw. in Längsrichtung des Innenteiles
61 verstellbar vorgesehen sein.
Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten bzw. in
der Zeichnung dargestellten Merkmale sollen, sofern der
bekannte Stand der Technik es zuläßt, für sich allein
oder auch in Kombinationen als unter die Erfindung fallend
angesehen werden.
Claims (19)
1. Tunnelvortriebsmaschine zum Erweitern eines Stollens,
Pilotloches od. dgl. auf einen größeren Querschnitt, mit
zwei mittels einer Vorschubvorrichtung relativ zueinander
verschiebbaren Teilen, einem Innenteil und einem
Außenteil, einer zum Angriff in dem zu erweiternden
Stollen bestimmten Verspannvorrichtung, einem drehbar
gelagerten, antreibbaren Erweiterungs-Bohrkopf und mit
einer wenigstens eine aus- und einschiebbare Stütze
od. dgl. aufweisenden Abstützvorrichtung für den Innenteil,
dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf (13) auf
dem Außenteil (12) und die Verspannvorrichtung (14)
unmittelbar am Innenteil (11, 61) angeordnet ist und
daß die Abstützvorrichtung (17, 27) und die Verspannvorrichtung
(14) unverschiebbar mit dem Innenteil (11, 61)
verbunden ist.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verspannvorrichtung (14) am vorderen Ende des Innenteiles
(11, 61) vorgesehen ist.
3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstützvorrichtung (17, 27) am hinteren
Ende des Innenteiles (11, 61) vorgesehen ist.
4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Abstützvorrichtung (27) Stützen (28) od. dgl. in
Spreizanordnung aufweist.
5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß am Innenteil (11, 61) oder an einem
mit diesem kuppelbaren Nachläufer (80) od. dgl. eine
fahrbare Abstützvorrichtung (71, 72) vorgesehen ist.
6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Abstützvorrichtung (71) ein antreibbares Fahrwerk
(72) aufweist.
7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vorschubvorrichtung (15) in
einem im wesentlichen hinter dem Bohrkopf (13) liegenden
Bereich angeordnet ist.
8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
am Innenteil (11, 61) ein Widerlager (18, 68) für die
Vorschubvorrichtung (15) vorgesehen ist.
9. Maschine nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Widerlager (18) für die Vor
schubvorrichtung (15) an einer Abstützvorrichtung (17)
vorgesehen oder durch einen Teil derselben gebildet ist.
10. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß für die Verschiebung des Außenteiles
(12) auf dem Innenteil (11) eine Strecke vorgesehen
ist, die im wesentlichen nur einem Hub (H) der Vorschub
vorrichtung (15, 16) entspricht.
11. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß für die Verschiebung des Außenteiles
(12) auf dem Innenteil (11, 61) eine Strecke vorgesehen
ist, die größer als ein Hub (H) der Vorschubvorrich
tung (15, 16) ist.
12. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß für die Vorschubvorrichtung (15,
16) ein in Längsrichtung des Innenteiles (61) verstell
bares Widerlager (68) vorgesehen ist.
13. Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß das Widerlager (68) am Innenteil (61) stufenlos
positionierbar ist.
14. Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
das Widerlager (68) in vorgegebenen, in Längsrichtung
des Innenteiles (61) Abstand voneinander aufweisenden
Positionen (W1, W2, W3) an dem Innenteil (61) festlegbar
ist.
15. Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
die vorgegebenen Positionen (W1, W2, W3) einen Abstand
voneinander haben, der annähernd einem Hub (H) der
Vorschubvorrichtung (15, 16) entspricht.
16. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß im Bereich des vorderen Endes des
Außenteiles (12) eine vordere Abstützvorrichtung (40)
vorgesehen ist.
17. Maschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
die vordere Abstützvorrichtung (40) eine durch ein
parallelogrammartiges Getriebe einstellbare Abstüt
zung aufweist.
18. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß am Bohrkopf (13) eine Abstützein
richtung (50) mit wenigstens einer aus einer Ruheposi
tion in eine Arbeitsposition und umgekehrt überführbarer
Abstützung (51) vorgesehen ist.
19. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß auf dem Außenteil (12) vor dem
Bohrkopf (13) ein Mantel (37) vorgesehen ist.
Priority Applications (4)
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