EP0575708B1 - Steinbrecher mit Gitterrost und damit ausgerüstete Schildvortriebseinrichtung - Google Patents

Steinbrecher mit Gitterrost und damit ausgerüstete Schildvortriebseinrichtung Download PDF

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EP0575708B1
EP0575708B1 EP93105131A EP93105131A EP0575708B1 EP 0575708 B1 EP0575708 B1 EP 0575708B1 EP 93105131 A EP93105131 A EP 93105131A EP 93105131 A EP93105131 A EP 93105131A EP 0575708 B1 EP0575708 B1 EP 0575708B1
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rock crusher
crusher
shield
crushing
rock
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EP93105131A
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Karl Friedrich Schweitzer
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Noell Service und Maschinentechnik GmbH
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Noell Service und Maschinentechnik GmbH
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK 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
    • E21D9/12—Devices for removing or hauling away excavated material or spoil; Working or loading platforms
    • E21D9/13—Devices for removing or hauling away excavated material or spoil; Working or loading platforms using hydraulic or pneumatic conveying means
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK 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
    • E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
    • E21D9/0642—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining the shield having means for additional processing at the front end
    • E21D9/0657—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining the shield having means for additional processing at the front end structurally associated with rock crushers

Definitions

  • the invention relates to a stone crusher with a grating that can be used, for example, in connection with a shield tunneling machine with a hydraulic shield during tunnel construction, and to a shield tunneling device equipped with a stone crusher.
  • a stone crusher designed as a hydraulically moved jaw crusher is connected to a suction pipe e.g. a suction dredger known from DE-A-24 32 286.
  • a stone crusher designed in the same way as a jaw crusher is described in a shield driving device in DE-C-38 29 658.
  • this crusher showed defects that were caused by laying stones between the stone crusher and the floor of the tunnel boring machine.
  • stones laid the grating, which was arranged next to the stone crusher in a vertical wall of the tunnel boring machine.
  • This stone crusher is also reported, for example, in the Rheinische Post on August 17, 1988.
  • lateral baffles can be used on the bottom of the tunneling machine, which laterally surround the circumference of the crushing jaws when they move at a short distance, so that the jaws push the coarse material down on the inner circumference of the shield jacket, which causes stones to jam between the shield jacket and the periphery the jaw does not exclude.
  • the pivot axis can be inclined in the vertical central plane of the machine.
  • a Classifying rakes can be arranged parallel to the circumference of the crushing tools, and the tools can have teeth on the circumference that are intended to clear the rake. Such a rake can easily be damaged by crushing the stones.
  • the invention has for its object to improve a stone crusher and a shield driving device so that, with sufficient function, malfunctions caused by jamming of coarse material in a grate or by laying suction openings through stones behind the crushing tools do not occur.
  • the stone crusher should also be pivotable from a rest or standby position into a suitable working position in order to use it only when coarse material requires the use of the stone crusher in tunnel construction or to use it with the cutting wheel running.
  • the stone crusher is then manufactured and supplied as a self-contained unit, which, depending on the soil conditions to be expected during tunnel construction, can preferably be attached to a tunnel boring machine on the pressure wall of a hydraulic shield.
  • This assembly comprises a vertical rear wall, in which there is a grating, a partially existing front wall and a floor guide plate.
  • the crushing tools and their hydraulic actuation means are mounted between the rear wall and the front wall.
  • the floor guide plate is firmly connected to the rear wall. It is shaped up to the middle between the breaking tools according to the circumferential movement of these tools. This avoids laying stones between the circumference of the crushing tools and the floor guide plate or the shield jacket.
  • the breaking tool holder On its side wall facing the grating, the breaking tool holder has peg-shaped or tooth-shaped grating clearers, and the grating passages formed by slots run in accordance with the movement curves of the grating clearers when the tool holders move.
  • the pins preferably protrude through the slots so that they are cleared with every movement of the tools.
  • the arrangement of the grating passages in a vertical wall prevents material from being deposited on the slots and being pressed into the slots.
  • the shape of the bottom guide plate not only excludes that stones clamped on the circumference of the crushing tools hinder their movement, but this plate also serves as an abutment for the stones to be broken between the crushing plates.
  • a further development of the invention provides that the stone crusher laterally from the center in the circumferential direction can be pivoted up to 15 ° in one direction and up to about 45 ° in the other direction.
  • the pivoting can be effected by at least one hydraulic piston-cylinder unit arranged on the shield wall. With this pivoting, a further grating plate is brought in front of the suction opening provided, for example, in the pressure wall. The slots of this grating plate can be wider than the grating in the back wall of the stone crusher.
  • Pressure rollers in connection with one or more swivel cylinders allow the assembly to be swiveled.
  • Guide rails next to the pressure rollers and on the jacket of the tunneling machine guide the stone crusher.
  • the stone crusher consists of a rear wall 1, a front wall 9, which are connected via a plate and the tool holders 2 with crushing plates 12 arranged between the two walls and actuating cylinders 15 for the tool holders 2.
  • the tool holders 2 are about the pivot points or pivot axes 3 through the actuating cylinders 15 pivotable.
  • the bottom guide plate 7 is firmly connected to the rear wall 1.
  • In the rear wall 1 there are a number of grating passages or slots 6 as grating.
  • the side cheeks of the tool holder 2 facing the grating have grating clearers 5 in the form of pins or teeth or pressure rollers which clear the grating passages with each pivoting movement of the tool holder.
  • Baffles 4 are attached to the back of the tool holder 2, and bevels 8 are located on the base plate 7, so that during an opening movement of the tool holder 2 with the crushing plates 12, coarse material that jammed on the back of the tool holder during a breaking process into the Crushing space between the then again closing crushing plates 12 is passed.
  • a stone crusher consisting of the elements specified above can be mounted in a suitable manner, for example on a vertical shield wall 11 of a tunneling shield.
  • such a unit is pivotably arranged on a vertical shield wall 11.
  • a swivel cylinder 17 it can be swiveled to the side into a rest position.
  • One on stone crusher which can be pivoted in this way is guided on a guide ring 13 which is located on the vertical shield wall 11.
  • the grating passages 6 are also moved to the side.
  • a further grating plate 16 which is connected to the stone crusher, comes into a position in front of the suction pipe 18.
  • agitators 19 can be arranged which allow a flow of the liquid in the fine-grained material by suitable means Additives are suspended, in particular through the gratings to produce the suction opening.
  • the space containing the agitators can be closed off at the side by walls.
  • the stone crusher can be anchored to a shield wall 11 with suitable means between the guide rails 20 in any required inclination.
  • the material broken off by the cutting wheel is more or less suspended in the liquid in the case of a hydroshield by means of suitable additives and flows predominantly with the liquid to the suction pipe via a grating. Coarse chunks and larger stones collect in front of the grating and need to be crushed.
  • the rock breaker which can preferably be pivoted about the longitudinal center axis of the shield boring machine, is pivoted from the rest position into a suitable working position. Part of the material flows because of the guide plate 4 and the bevel 8 between the open crushing plates 12. Another working position can be selected for the following crushing process.
  • a suitable angular position is set, also during the operation of an adaptation to the speed and direction of rotation of the cutting wheel is possible, which approximately determine the area of the circumference in which the coarser material essentially collects due to the flow.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Steinbrecher mit Gitterrost, der beispielsweise in Verbindung mit einer Schildvortriebsmaschine mit einem Hydroschild beim Tunnelbau verwendet werden kann und eine mit einem Steinbrecher ausgerüstete Schildvortriebseinrichtung.
  • Ein als hydraulisch bewegter Backenbrecher ausgebildeter Steinbrecher ist in Verbindung mit einem Saugrohr z.B. eines Saugbaggers aus DE-A-24 32 286 bekannt.
  • Ein in gleicher Weise als Backenbrecher gestalteter Steinbrecher wird bei einer Schildvortriebseinrichtung in DE-C-38 29 658 beschrieben. Dieser Brecher zeigte in der Praxis Mängel, die durch Verlegen von Steinen zwischen dem Steinbrecher und dem Boden der Tunnelvortriebsmaschine entstanden sind. Außerdem verlegten Steine das Gitterrost, das neben den Steinbrecher in einer senkrechten Wand der Tunnelvortriebsmaschine angeordnet war. Über diesen Steinbrecher wird beispielsweise auch in der Rheinischen Post vom 17.08.1988 berichtet.
  • Weiterbildungen des vorgenannten Backenbrechers sind in EP-A- 0 361 115 angegeben. Hiernach können seitliche Leitbleche am Boden der Vortriebsmaschine verwendet werden, die seitlich den Umfang der Brechbacken bei deren Bewegung mit geringem Abstand umgeben, so daß die Backen das grobe Material unten auf dem inneren Umfang des Schildmantels zusammenschieben, was ein Verklemmen von Steinen zwischen Schildmantel und Umfang der Brechbacken nicht ausschließt. Nach einer anderen Weiterbildung kann die Schwenkachse in der senkrechten Mittelebene der Maschine geneigt sein. In diesem Fall kann ein Klassierrechen parallel zum Umfang der Brechwerkzeuge angeordnet sein, und die Werkzeuge können am Umfang Zähne aufweisen, die den Rechen freiräumen sollen. Ein solcher Rechen kann durch das Zerkleinern der Steine leicht beschädigt werden.
  • Die verwendete Spül- und Förderflüssigkeit besitzt infolge eines Zusatzes von z.B. Betonit die Eigenschaft, die Sedimentations-Geschwindigkeit des gelösten Materials einschließlich der Steine zu senken. Ein Zerkleinern und Absaugen der Steine kann daher nur bei Stillstand des Schneidrads an der Sohle erfolgreich geschehen. Ein Arbeiten des Steinbrechers während des Betriebes des Schneidrads führte zu Steinverklemmungen und Deformierungen des Schildbodens.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Steinbrecher und eine Schildvortriebseinrichtung so zu verbessern, daß bei ausreichender Funktion Störungen durch Verklemmen von grobem Material in einem Gitterrost oder durch das Verlegen von Ansaugöffnungen durch Steine hinter den Brechwerkzeugen nicht auftreten. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung soll der Steinbrecher außerdem von einer Ruhe- oder Bereitschaftsstellung in eine geeignete Arbeitsstellung verschwenkbar sein, um ihn nur dann einzusetzen, wenn beim Tunnelbau grobes Material die Anwendung des Steinbrechers erfordert oder um ihn auch bei laufendem Schneidrad einzusetzen.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß Anspruch 1. Die bevorzugte Weiterbildung ist in Anspruch 4 angegeben. Die übrigen Ansprüche geben weitere bevorzugte Ausbildungen und die Anwendung bei einer Schildvortriebseinrichtung an.
  • Danach wird der Steinbrecher als eine in sich geschlossen Baueinheit hergestellt und geliefert, die je nach den zu erwartenden Bodenverhältnissen beim Tunnelbau an einer Tunnelvortriebsmaschine vorzugsweise an der Druckwand eines Hydroschildes angebracht werden kann. Diese Baueinheit umfaßt eine senkrechte Rückwand, in der sich ein Gitterrost befindet, eine nur teilweise vorhandene Vorderwand und eine Bodenführungsplatte. Zwischen Rückwand und Vorderwand sind die Brechwerkzeuge und deren hydraulische Betätigungsmittel gelagert. Die Bodenführungsplatte ist mit der Rückwand fest verbunden. Sie ist bis zur Mitte zwischen den Brechwerkzeugen entsprechend der Umfangsbewegung dieser Werkzeuge ausgeformt. Hierdurch wird ein Verlegen von Steinen zwischen dem Umfang der Brechwerkzeuge und der Bodenführungsplatte oder dem Schildmantel vermieden. Der Brechwerkzeughalter weist an seiner dem Gitterrost zugekehrten Seitenwandung zapfen- oder zahnförmige Gitterrosträumer auf, und die durch Schlitze gebildeten Gitterrostdurchgänge verlaufen entsprechend den Bewegungskurven der Gitterrosträumer bei der Bewegung der Werkzeughalter. Die Zapfen ragen vorzugsweise durch die Schlitze hindurch, so daß diese bei jeder Bewegung der Werkzeuge freigeräumt werden.
  • Die Anordnung der Gitterrostdurchgänge in einer senkrechten Wand vermeidet das Ablagern von Material auf den Schlitzen und dessen Eindrücken in die Schlitze hinein. Die Form der Bodenführungsplatte schließt nicht nur aus, daß am Umfang der Brechwerkzeuge eingeklemmte Steine deren Bewegung behindern, sondern diese Platte dient zugleich als Widerlager für die zwischen den Brechplatten zu zerbrechenden Steine.
  • Die auftretenden Kräfte beim Zerbrechen der Steine werden innerhalb der Baueinheit durch Rückwand, Vorderwand, Bodenplatte und beide gegeneinander arbeitende Hydraulikzylinder aufgenommen, so daß keine Kräfte auf die Schildvortriebsmaschine übertragen werden.
  • Da bei einem Bodenmaterial ohne größere Steine ein im weiteren Bereich der Ansaugöffnung für das abzufördernde Material angeordneter Steinbrecher selbst im geöffneten Zustand wegen der Beeinträchtigung des Zuflusses zum Absaugrohr unerwünscht ist, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß der Steinbrecher in Umfangsrichtung seitlich von der Mitte aus in einer Richtung bis 15° und in der anderen Richtung bis etwa 45° verschwenkt werden kann. Die Verschwenkung kann durch wenigstens eine an der Schildwand angeordnete hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit bewirkt werden. Mit dieser Verschwenkung wird zugleich eine weitere Gitterrostplatte vor die beispielsweise in der Druckwand vorgesehene Absaugöffnung gebracht. Die Schlitze dieser Gitterrostplatte können breiter sein als die Gitterroste in der Rückwand des Steinbrechers.
  • Druckrollen in Verbindung mit einem oder mehreren Schwenkzylindern ermöglichen ein Verschwenken der Baueinheit. Führungsschienen neben den Druckrollen und am Mantel der Vortriebsmaschine führen den Steinbrecher.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand des auf den beigefügten Zeichnungen vereinfacht und schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben, das einen Steinbrecher zeigt, der zwischen einer Arbeitsstellung und einer Bereitschaftsstellung verschiebbar ist.
  • Es zeigen
    • Fig. 1
    einen Steinbrecher in Arbeitsstellung mit geöffneten Brechwerkzeugen
    Fig. 2
    einen Schnitt durch den Steinbrecher gemäß Fig. 1 mit geschlossenen Brechwerkzeugen
    Fig. 3
    einen Steinbrecher, der seitlich in eine Bereitschaftsstellung verschwenkt ist mit etwa geschlossenen Brechwerkzeugen.
  • Der Steinbrecher besteht aus einer Rückwand 1, einer Vorderwand 9, die über eine Platte verbunden sind und den zwischen beiden Wänden angeordneten Werkzeughaltern 2 mit Brechplatten 12 sowie Betätigungszylindern 15 für die Werkzeughalter 2. Die Werkzeughalter 2 sind um die Drehpunkte oder Schwenkachsen 3 durch die Betätigungszylinder 15 verschwenkbar. Mit der Rückwand 1 ist die Bodenführungsplatte 7 fest verbunden. In der Rückwand 1 befinden sich als Gitterrost eine Anzahl von Gitterrostdurchgängen oder Schlitzen 6. Die dem Gitterrost zugekehrten Seitenwangen der Werkzeughalter 2 weisen Gitterrosträumer 5 in Form Zapfen oder Zähnen oder Druckrollen auf, die die Gitterrostdurchgänge bei jeder Schwenkbewegung der Werkzeughalter freiräumen. Auf der Rückseite der Werkzeughalter 2 sind Leitbleche 4 angebracht, und an der Bodenplatte 7 befinden sich Abschrägungen 8, wodurch bei einer öffnenden Bewegung der Werkzeughalter 2 mit den Brechplatten 12 grobes Material, das sich während eines Brechvorganges an der Rückseite der Werkzeughalter staute, in den Brechraum zwischen den sich dann wieder schließenden Brechplatten 12 geleitet wird. Ein aus den vorstehend angegebenen Elementen bestehender Steinbrecher kann in geeigneter Weise zum Beispiel an einer senkrechten Schildwand 11 eines Vortriebschildes fest montiert werden.
  • In einer bevorzugten Ausführung wird jedoch eine solche Baueinheit an einer senkrechten Schildwand 11 schwenkbar angeordnet. Mit Hilfe eines Schwenkzylinders 17 kann sie in eine Ruhestellung zur Seite geschwenkt werden. Ein auf diese Weise verschwenkbarer Steinbrecher wird an einem Führungskranz 13, der sich an der senkrechten Schildwand 11 befindet, geführt. Bei der Verschwenkung in die Bereitschaftsstellung werden auch die Gitterrostdurchgänge 6 zur Seite bewegt. An deren Stelle kommt eine weitere Gitterrostplatte 16, die mit dem Steinbrecher verbunden ist, in eine Position vor dem Ansaugrohr 18. Zwischen dem Steinbrecher und der Öffnung des Ausgangsrohres können Agitatoren 19 angeordnet sein, die eine Strömung der Flüssigkeit, in der feinkörniges Material durch geeignete Zusätze schwebend enthalten ist, insbesondere durch die Gitterroste zur Ansaugöffnung erzeugen. Der Raum der die Agitatoren enthält kann seitlich durch Wände abgeschlossen sein.
  • Der Steinbrecher kann an einer Schildwand 11 mit geeigneten Mitteln zwischen den Führungsschienen 20 in jeder erforderlichen Neigung verankert werden.
  • Das von dem nicht dargestellten Schneidrad losgebrochene Material wird bei einem Hydroschild durch geeignete Zusätze in der Flüssigkeit mehr oder weniger in der Schwebe gehalten und fließt mit der Flüssigkeit überwiegend über ein Gitterrost auf das Ansaugrohr zu. Vor dem Gitterrost sammeln sich grobe Brocken und größere Steine, die zerkleinert werden müssen. Bei Bedarf wird daher der vorzugsweise um die Längsmittelachse der Schildvortriebmaschine schwenkbare Steinbrecher aus der Ruhestellung in eine geeignete Arbeitsstellung verschwenkt. Dabei strömt ein Teil des Materials wegen des Leitbleches 4 und der Abschrägung 8 zwischen die geöffneten Brechplatten 12. Für den folgenden Brechvorgang kann eine andere Arbeitsstellung gewählt werden. Im Allgemeinen wird je nach Art und Menge des von dem Steinbrecher zu bearbeitenden groberen Materials eine geeignete Winkelstellung eingestellt, wobei auch während des Betriebes eine Anpassung an die Drehzahl und Drehrichtung des Schneidrades möglich ist, die etwa den Bereich des Umfangs bestimmen, in dem sich im wesentlichen das gröbere Material auf Grund der Strömung sammelt.

Claims (8)

  1. Steinbrecher mit Gitterrost, insbesondere zur Verwendung bei einer Schildvortriebsmaschine mit Hydroschild, wobei der Steinbrecher aus zwei hydraulisch gegeneinander schwenkbaren Brechwerkzeugen besteht und im unteren Teil des Vortriebsschildes vor einem Gitterrost mit etwa anschließendem Absaugrohr an einer Schildwand anordenbar ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Steinbrecher als eine in sich geschlossene Baueinheit ausgebildet ist, die eine bis etwa zum Schildmantel (10) reichende Rückwand (1), eine sich nur über den oberen Teil erstreckende, dem Schneidrad zugewandte Vorderwand (9) und eine mit der Rückwand (1) fest verbundene Bodenführungsplatte (7) umfaßt,
    daß die Rückwand (1) schlitzartige Gitterrostdurchgänge (6) für das durch den Steinbrecher zerkleinerte Material aufweist und
    daß die Seitenwangen der Brechwerkzeughalter (2) zapfenartige Gitterrosträumer (5) besitzen und die Gitterrostdurchgänge (6) entsprechend der Bewegungskurve der Gitterrosträumer (5) gebogen sind, so daß durch jede Schwenkbewegung des Brechwerkzeughalters (2) die Gitterrostdurchgänge (6) freiräumbar sind.
  2. Steinbrecher nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Bodenführungsplatte (7) zur Mitte zwischen den zusammendrückbaren Brechplatten (12) ansteigend ausgeformt ist und die Form der Form der Mantelflächen der an den Schwenkachsen (3) angeordneten zylinderkreisausschnitt-förmigen Brechplatten (12) mit kleinem Abstand entspricht.
  3. Steinbrecher nach Anspruch 1 und/oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    an der Rückseite eines jeden Brechwerkzeughalters (2) ein Leitblech (4) angeordnet ist und die Bodenführungsplatte (7) an ihren Enden eine Abschrägung (8) aufweist, so daß beim Öffnen der Werkzeughalter (2) das insbesondere seitlich angestaute Material in den Brechraum leitbar ist.
  4. Steinbrecher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    er als Baueinheit an der Schildwand (11) in Umfangsrichtung verschwenkbar gelagert ist, wobei er mittels einer Anzahl von Druckrollen (14) an einem Führungskranz (13) der Schildwand (11) und/oder Führungsschienen (20) führbar und in jeder erforderlichen Arbeits- oder Bereitschaftsstellung verankerbar ist.
  5. Steinbrecher nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    mit der Baueinheit des Steinbrechers eine weitere Gitterrostplatte (16) verbunden und verschwenkbar ist.
  6. Schildvortriebseinrichtung gekennzeichnet durch einen an einer senkrechten Schildwand (11) fest montierten, als Baueinheit ausgebildeten Steinbrecher gemäß Anspruch 1 und/oder 2 und 3.
  7. Schildvortriebseinrichtung gekennzeichnet durch einen vor einer senkrechten Schildwand (11) in Umfangsrichtung verschwenkbar angeordneten Steinbrecher nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und Anspruch 4 und/oder 5, wobei an der Schildwand (11) ein Führungskranz (13) und am Führungskranz (13) sowie am Schildmantel (10) Führungsschienen (20) zur Führung des Steinbrechers angeordnet und zur Schwenkung des Steinbrechers in eine geeignete Arbeits- und Ruhestellung wenigstens ein Schwenkzylinder (17) mit der Schildwand (11) und dem Steinbrecher verbunden ist.
  8. Schildvortriebseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Baueinheit des Steinbrechers mit Abstand vor der Ansaugöffnung des Ansaugrohres (18) angeordnet ist und in diesem Abstandsbereich Agitatoren (19) zur Zufuhr von feinkörnigem Material insbesondere aus dem Steinbrecher zur Ansaugöffnung vorgesehen sind.
EP93105131A 1992-06-26 1993-03-29 Steinbrecher mit Gitterrost und damit ausgerüstete Schildvortriebseinrichtung Expired - Lifetime EP0575708B1 (de)

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