WO1997036085A1 - Verdrängungsmaschine - Google Patents

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WO1997036085A1
WO1997036085A1 PCT/DE1996/000560 DE9600560W WO9736085A1 WO 1997036085 A1 WO1997036085 A1 WO 1997036085A1 DE 9600560 W DE9600560 W DE 9600560W WO 9736085 A1 WO9736085 A1 WO 9736085A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
displacement
machine
cutting wheel
head
advance
Prior art date
Application number
PCT/DE1996/000560
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Suhm
Thomas Studer
Original Assignee
Herrenknecht Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Herrenknecht Gmbh filed Critical Herrenknecht Gmbh
Priority to DE19681366T priority Critical patent/DE19681366D2/de
Priority to AU50999/96A priority patent/AU5099996A/en
Priority to PCT/DE1996/000560 priority patent/WO1997036085A1/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/20—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes
    • E21B7/205—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes without earth removal
    • E21B7/206—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes without earth removal using down-hole drives
    • 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
    • E21D9/003—Arrangement of measuring or indicating devices for use during driving of tunnels, e.g. for guiding machines
    • E21D9/004—Arrangement of measuring or indicating devices for use during driving of tunnels, e.g. for guiding machines using light beams for direction or position control
    • 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
    • E21D9/04—Driving tunnels or galleries through loose materials; Apparatus therefor not otherwise provided for

Definitions

  • the invention relates to a displacement machine for creating inaccessible tunnels with a displacement head tapering in the direction of advance.
  • Such a displacement machine is, for example, from the catalog for the PATHFINDER / PATRIOT 2000 SYSTEM from Steer-Rite, Ltd. , 1509 Rapids Dr. , Racine, Wl 53404, USA.
  • the previously known displacement machine has a displacement head which has an anvil tapering to a point in the direction of advance at its front end in the direction of advance.
  • a hydraulically operated ramming device In the interior of the displacement head, a hydraulically operated ramming device cyclically hits the anvil and in this way drives the displacement head in the direction of advance.
  • the soil located in the area of the tunnel route is pressed laterally into the surrounding soil by the displacement head and is thus displaced.
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26)
  • the object of the invention is to create a displacement machine with which tunnels that cannot be walked on can be driven even in floors with obstacles.
  • the tapering area of the displacement head is assigned at least one cutting wheel equipped with removal tools and driven by a drive device, with which the substrate material located in the direction of advance in front of the displacement machine can be cleaved.
  • the tapering area of the displacement head is assigned at least one cutting wheel equipped with removal tools and driven by a drive device, the obstacles located in front of the displacement machine in the subsurface are crushed and can thus move laterally into the displacement head tapering in the direction of advance the surrounding earth can be pressed.
  • the displacement machine is thus able to penetrate even tough obstacles.
  • FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of an exemplary embodiment of the displacement machine
  • FIG. 2 shows a front view of the cutting wheel of the displacement machine from FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of an embodiment of the displacement machine.
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 1 has a displacement head 1, which comprises a control head 2 and a machine tubing string 3, the length of which is a multiple of the length of the control head 2.
  • the machine pipe string comprises a front machine pipe 4 connected to the control head 2, a middle machine pipe 5 attached to it and a further rear machine pipe 6 which is seated on a product pipe 7.
  • the product pipes 7 form the cladding of the tunnel to be constructed.
  • the diameter of the machine tube strand 3 and the product tubes 7 is approximately half a meter.
  • the rear machine tube 6 has a flange 8 at its front end in the direction of advance, with which it is fastened by screws 9 to the tunnel end of the middle machine tube 5.
  • the middle machine tube 5 is in turn connected to the front machine tube 4 via a front flange 10 and screws 11.
  • the front machine tube 4 has at its tunnel end term a support flange 12 on the control cylinder 13 are pivotally mounted.
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 1 has three control cylinders 13, of which only one is shown in FIG. 1 for reasons of clarity.
  • the control cylinders 13 are arranged in the front machine tube 4 at the same angular distance along the inner wall of the front machine tube 4 and are attached with their front end to a connection 14 on the control head 2.
  • the control cylinder 13 serve the
  • ERSATZBLAH (REGEL26) To pivot control head 2 with respect to the machine pipe section 3 and thus enable control of the direction of advance of the displacement machine.
  • Machine pipe string 3 is made possible by a control joint 15, which is sealed by a joint joint seal 16.
  • the control head 2 has a displacement surface 17 which is formed by a rear cone part 18 and a front cone part 19.
  • the rear cone part 18 is fastened to a jacket tube 21 of the control head 2 by means of screws 20.
  • the rear cone part 18 is inserted from the front into a tubular casing 21 of the control head 2.
  • the front cone part 19 is in turn inserted into the rear cone part 18 and fastened to it by screws 22.
  • the drive shaft 24 is driven on the tunnel side by a drive unit 26 attached to the rear cone part 18, which has a gear 27 and a drive motor 28 has.
  • the cutting wheel 25 can be moved in both directions of rotation by the drive unit 26. At the opposite end of the drive shaft 24, the cutting wheel 25 is attached via screws 29.
  • the cutting wheel 25 has a cutting wheel cone 30 which adjoins the front end of the front cone part 19 with respect to the direction of advance and from which the cutting wheel spokes 31 extend in the radial direction.
  • the outer ends of the cutting wheel spokes 31 are interconnected by a cutting wheel rim 32. bound. Both the cutting wheel spokes 31 and the cutting wheel rim 32 are provided with removal tools 33.
  • a web-shaped cutting wheel tip 34 is provided in the hub area of the cutting wheel 25, with which the soil present in the hub area of the cutting wheel 25 can be loosened and dismantled.
  • the cutting wheel 25 also has a larger diameter than the control head 2 and the machine tubing 3, so that the cross section machined by the cutting wheel 25 is larger than the cross section of the machine tubing 3. As a result, the soil is loosened beyond the cross section of the machine tubing string 3 and the displacement of the mined material into the surrounding soil, which is accomplished by the displacement surface 17, is facilitated.
  • a liquid can be added to the material broken down by the cutting wheel 25 through nozzles 35, which liquid is supplied to the nozzles 35 via a feed line 36 indicated in FIG. 1.
  • the liquid injected into the degraded material is water.
  • friction-reducing lubricants can also be added to the liquid.
  • the drive shaft 24 is sealed to the outside by seals 37.
  • a target plate 38 which serves to to determine the direction and position of the displacement head 1.
  • a laser beam emanating from a target laser (not shown in the drawing) and crossing the product tubes 7 is directed onto a target surface 39 of the target plate 38.
  • further sensors which record the angle of rotation of the displacement head 1 around its center line and the position angle of the displacement head 1 with respect to the vertical, the exact position and orientation of the displacement head 1 can be determined by an evaluation device.
  • FIG. 2 shows a front view of the cutting wheel 25 of the displacement head 1 in FIG. 1.
  • the cutting wheel rim 32 which is equipped with removal tools 33 and connects the cutting wheel spokes 31, can be clearly seen.
  • the cutting wheel rim 32 prevents obstacles which are not comminuted by the cutting wheel 25 from getting between the cutting wheel spokes 31 and thus blocking the cutting wheel 25.
  • the cutting wheel spokes 31 have an angular expansion which increases outwards in the radial direction. This ensures on the one hand that the degradation takes place uniformly over the cross-sectional area.
  • the space between the cutting wheel spokes 31 is sufficiently large that the material loosened from the soil lying on the cutting wheel 25 quickly reaches the area of the displacement surface 17 to the rear.
  • an output shaft is first excavated, into which the machine part formed by the control head 2 and the front machine tube 4 is then inserted and from there is pressed by a pressing device in the direction of advance.
  • the cutting wheel 25 rotates and loosens the soil in front of the control head 2. Due to the forward movement of the control head 2, the loosened material is pressed from the displacement surface 17 into the surrounding earth.
  • the middle machine tube 5 is successively attached to the front machine tube 4 and then the rear machine tube 6 to the middle machine tube 5.
  • the product tube 7 is finally attached to this, to which further product tubes 7 are in turn attached.
  • the pipe string formed by the product pipes 7 is pressed forward by the pressing device.
  • the driving force required to drive the displacement head 1 is consequently transmitted through the product pipes 7 from the pressing device located in the outlet shaft to the displacement machine.
  • the displacement head 1 can deviate from the intended tunnel route. These deviations can be detected with the aid of the target plate 38 and further position measuring devices and can be corrected by correcting the direction of advance by appropriately pivoting the control head 2 with the aid of the control cylinders 13. If the control head 2 is pivoted with the help of the control cylinders 13 with respect to the machine pipe string 3, the position of the machine pipe string 3 with respect to the product pipes 7 must not change, since otherwise the rear machine pipe 6 does not extend over the entire circumference on the subsequent prevails product tube 7. For one thing, that would have Consequence that a tight connection between the machine pipe string 3 and the product pipe 7 is no longer ensured.
  • the operation of the cutting wheel 25 in one direction of rotation leads to a counter-roll movement of the control head 2 and of the machine tube strand 3 in the direction of rotation opposite to the direction of rotation of the cutting wheel 25.
  • This counter roll 1 movement can be detected with the aid of the target plate 38 and can be corrected on the one hand by temporarily reversing the direction of rotation of the cutting wheel 25.
  • the target plate 38 is expediently arranged in the region of the center line of the machine tube strand 3, so that the laser beam incident on the target surface 39 hits the target surface 39 even when the counter-roller movement has progressed far.
  • the displacement head 1 encounters an obstacle during the advance, this is broken up into small parts by the cutting wheel 25, and these are pressed together with the rest of the soil from the displacement surface 17 into the surrounding soil.
  • the cutting wheel 25 is also advantageous in the soft ground, since the cutting wheel 25 loosens the soil in front of the displacement machine, so that overall a greater drive speed results.
  • the operation of the cutting wheel 25 favors the mixing of the liquid dispensed by the nozzles 35 with the substrate material loosened or dismantled by the cutting wheel 25. This is also due to the uniform and complete mixing of the removed substrate material with that of the nozzles 35 dispensed liquid, the friction forces occurring during the displacement process are reduced, so that the propulsion of the displacement head is easier.
  • a further advantage of the exemplary embodiment shown in the drawing is that in this exemplary embodiment no conveying devices are necessary for the removal of the dismantled material inside the machine tube. Consequently, the manufacture and operation of the displacement machine is much simpler than micro tunnel machines, in which the material removed from the cutting wheel is transported through the interior of the machine tube and the tunnel adjoining it. Since the conveying devices to be provided for removal through the interior of the tunnel are omitted in this exemplary embodiment, tunnels of small diameter can be produced much more cost-effectively with this displacement machine. In addition, the space occupied by the conveying devices in conventional micro tunnel machines is now available for other machine elements in the exemplary embodiment shown in FIGS. 1 and 2.
  • a conveyor wheel is arranged behind the first cutting wheel, which presses the mined material backwards against the conveying direction and thus supports the displacement of the mined material into the surrounding earth.

Abstract

Eine Verdrängungsmaschine verfügt über einen Verdrängungskopf (1), der an seinem in Vortriebsrichtung vorderen Ende eine konisch ausgebildete Verdrängungsfläche (17) aufweist, und über ein mit Abbauwerkzeugen (33) ausgestattetes Schneidrad (25), mit dem vor der Verdrängungsmaschine liegende Hindernisse zerkleinerbar sind. Diese Verdrängungsmaschine eignet sich insbesondere für den Einsatz in Böden, die zwar weich, aber mit Hindernissen durchsetzt sind.

Description

Verdrangungsmaschine
Die Erfindung betrifft eine Verdrängungsmaschine zum Erstellen nicht begehbarer Tunnel mit einem sich in Vortriebsrichtung verjüngenden Verdrängungskopf.
Eine derartige Verdrängungsmaschine ist beispielsweise aus dem Katalog zum PATHFINDER/PATRIOT 2000 SYSTEM der Firma Steer-Rite, Ltd. , 1509 Rapids Dr. , Racine, Wl 53404, USA bekannt.
Die vorbekannte Verdrängungsmaschine weist einen Ver¬ drängungskopf auf, der an seinem in Vortriebsrichtung vorderen Ende über einen in Vortriebsrichtung spitz zulaufenden Amboß verfügt. Im Inneren des Ver¬ drängungskopfes schlägt eine hydraulisch betriebene Rammvorrichtung zyklisch auf den Amboß und treibt auf diese Weise den Verdrängungskopf in Vortriebsrichtung vor. Das sich im Bereich der Tunneltrasse befindende Erdreich wird dabei vom Verdrängungskopf in seitliche Richtung in das umliegende Erdreich gedrückt und auf diese Weise verdrängt.
Mit derartigen Verdränguπgsmaschi nen lassen sich Tunnel im Bereich von wenigen Zentimetern bis einigen Dezi¬ metern erstellen. Die vorbekannten Verdrängungsmaschinen eignen sich insbesondere für den Einsatz in lockeren und weichen Böden. Sind jedoch im Untergrund Hindernisse, wie beispielsweise Reste von Baumstämmen, größere Ge- Steinsbrocken oder Eisenteile, vorhanden, wird der Vor¬ trieb der bekannten Verdrängungsmaschinen häufig sehr schwierig, da diese Art von Hindernissen für die her¬ kömmlichen Verdrängungsmaschinen ein nahezu un¬ durchdringliches Hindernis darstellt.
ERSATZBLAπ(REGEL26) Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfin¬ dung die Aufgabe zugrunde, eine Verdrängungsmaschine zu schaffen, mit der nicht begehbare Tunnel auch in mit Hindernissen durchsetzten Böden vortreibbar sind.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß dem sich ver¬ jüngenden Bereich des Verdrängungskopfes wenigstens ein mit Abbauwerkzeugen ausgestattetes und durch eine An¬ triebsvorrichtung angetriebenes Schneidrad zugeordnet ist, mit dem das sich in Vortriebsrichtung vor der Verdrängungsmaschine befindende Untergrundmaterial zerkl einerbar i st .
Dadurch, daß dem sich verjüngenden Bereich des Ver- drängungskopfes wenigstens ein mit Abbauwerkzeugen ausgestattetes und durch eine Antriebsvorrichtung an¬ getriebenes Schneidrad zugeordnet ist, werden die sich vor der Verdrängungsmaschine im Untergrund befindenden Hindernisse zerkleinert und können so von dem sich in Vortriebsrichtung verjüngenden Verdrängungskopf seitlich in das umgebende Erdreich gepreßt werden. Die Ver¬ drängungsmaschine ist somit in der Lage, auch wider¬ standsfähige Hindernisse zu durchdringen.
Zusätzlich wird durch das Schneidrad das sich vor der Verdrängungsmaschine befindende Erdreich gelockert, so daß sich insgesamt eine größere Vortriebsgeschwindigkeit ergi bt .
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung genauer beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines Ausführungsbei¬ spiels der Verdrängungsmaschine; und
ERSATZBUTT (REGEL 26) Fig. 2 eine Vorderansicht auf das Schneidrad der Ver¬ drängungsmaschine aus Fig. 1.
Fig. 1 zeigt eine Längsschnittansicht eines Aus- führungsbei spiel s der Verdrängungsmaschine. Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel weist einen Ver¬ drängungskopf 1 auf, der einen Steuerkopf 2 sowie einen Maschi nenrohrstrang 3 umfaßt, dessen Länge ein Viel¬ faches der Länge des Steuerkopfes 2 ist. Der Maschinen- rohrstrang umfaßt ein an den Steuerkopf 2 anschließendes vorderes Maschinenrohr 4, ein daran angesetztes mitt¬ leres Maschinenrohr 5 und ein weiteres hinteres Maschinenrohr 6, das auf einem Produktrohr 7 aufsitzt. Die Produktrohre 7 bilden die Verkleidung des zu er- stellenden Tunnels. Der Durchmesser des Maschinenrohr- stranges 3 und der Produktrohre 7 beträgt etwa einen halben Meter.
Das hintere Maschinenrohr 6 verfügt an seinem in Vor- tri ebsri chtung vorderen Ende über einen Flansch 8, mit dem es durch Schrauben 9 am tunnel sei ti gen Ende des mittleren Maschinenrohres 5 befestigt ist. Das mittlere Maschinenrohr 5 ist seinerseits über einen vorderen Flansch 10 und Schrauben 11 mit dem vorderen Maschinen- röhr 4 verbunden. Das vordere Maschinenrohr 4 verfügt an seinem tunnel sei tigen Ende über einen Abstützflansch 12, an dem Steuerzylinder 13 verschwenkbar gelagert sind. Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel verfügt über drei Steuerzylinder 13, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit nur einer in Fig. 1 dargestellt ist. Die Steuerzylinder 13 sind im vorderen Maschinenrohr 4 im gleichen Winkel abstand entlang der Innenwand des vor¬ deren Maschinenrohres 4 angeordnet und sind mit ihrem vorderen Ende an einem Anl enkf1 ansch 14 des Steuerkopfes 2 befestigt. Die Steuerzylinder 13 dienen dazu, den
ERSATZBLAH(REGEL26) Steuerkopf 2 gegenüber dem Maschinenrohrstrang 3 zu ver¬ schwenken und ermöglichen somit die Steuerung der Vor¬ triebsrichtung der Verdrängungsmaschine.
Die Verschwenkbewegung des Steuerkopfes 2 gegenüber dem
Maschinenrohrstrang 3 ist durch ein Steuergelenk 15 ermöglicht, das durch eine Gelenkfugendichtung 16 abge- di chtet i st .
In Vortriebsrichtung verfügt der Steuerkopf 2 über eine Verdrängungsfläche 17, die von einem hinteren Konusteil 18 und einem vorderen Konusteil 19 gebildet ist. Das hintere Konusteil 18 ist über Schrauben 20 an einem Mantelrohr 21 des Steuerkopfes 2 befestigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das hintere Konusteil 18 von vorne in ein Mantelrohr 21 des Steuerkopfes 2 ein¬ gesetzt. In das hintere Konusteil 18 ist seinerseits das vordere Konusteil 19 eingesetzt und an diesem über Schrauben 22 befestigt. Zwischen dem vorderen Konusteil 19 und dem hinteren Konusteil 18 befindet sich ein Hauptlager 23 für eine Antriebswelle 24 eines Schneid¬ rades 25. Die Antriebswelle 24 wird tunnelseitig von einer am hinteren Konusteil 18 angebrachten Antriebsein¬ heit 26 angetrieben, die ein Getriebe 27 sowie einen Antriebsmotor 28 aufweist. Durch die Antriebseinheit 26 ist das Schneidrad 25 in beide Drehrichtungen bewegbar. Am entgegengesetzten Ende der Antriebswelle 24 ist über Schrauben 29 das Schneidrad 25 angebracht.
Das Schneidrad 25 verfügt über einen sich an das bezüg¬ lich der Vortriebsrichtung vordere Ende des vorderen Konusteils 19 anschließenden Schneidradkonus 30, von dem aus sich in radiale Richtung Schneidradspeichen 31 erstrecken. Die äußeren Enden der Schneidradspeichen 31 sind durch eine Schneidradfelge 32 untereinander ver- bunden. Sowohl die Schneidradspeichen 31 als auch die Schneidradfelge 32 sind mit Abbauwerkzeugen 33 versehen. Im Nabenbereich des Schneidrades 25 ist eine stegförmige Schneidradspitze 34 vorgesehen, mit der das im Naben- bereich des Schneidrades 25 anstehende Erdreich auf¬ lockerbar und abbaubar ist.
Das Schneidrad 25 weist ferner einen größeren Durch¬ messer als der Steuerkopf 2 und der Maschinenrohrstrang 3 auf, so daß der vom Schneidrad 25 bearbeitete Quer¬ schnitt größer als der Querschnitt des Maschinenrohr- stranges 3 ist. Dadurch wird das Erdreich über den Querschnitt des Maschinenrohrstranges 3 hinaus gelockert und die von der Verdrängungsfläche 17 bewerkstelligte Verdrängung des abgebauten Materials in das umgebende Erdreich erleichtert.
Um das sich vor dem Steuerkopf 2 befindende Material zu kondi t i onieren , ist dem vom Schneidrad 25 abgebauten Material durch Düsen 35 eine Flüssigkeit zusetzbar, die über eine in Fig. 1 angedeutete Speiseleitung 36 den Düsen 35 zugeführt ist. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der in das ab¬ gebaute Material injizierten Flüssigkeit um Wasser. Zur Erleichterung des Verdrängungsvorgangs können der Flüssigkeit auch reibungsmi ndernde Gleitmittel zugesetzt werden .
Um ein Eindringen der Flüssigkeit sowie von Verun- reinigungen in das Hauptlager 23 zu verhindern, ist die Antriebswelle 24 durch Dichtungen 37 nach außen hin abgedichtet.
Im mittleren Maschinenrohr 5 befindet sich eine Ziel- tafel 38, die dazu dient, die jeweilige Vortriebs- richtung und Lage des Verdrängungskopfes 1 zu bestimmen. Zu diesem Zweck ist auf eine Zielfläche 39 der Zieltafel 38 ein von einem in der Zeichnung nicht dargestellten Ziellaser ausgehender und die Produktrohre 7 durch¬ querender Laserstrahl gerichtet. Mit Hilfe weiterer Meßwertgeber, die den Drehwinkel des Verdrängungskopfes 1 um seine Mittellinie und den Lagewinkel des Ver¬ drängungskopfes 1 bezüglich der Senkrechten erfassen, ist durch eine Auswertevorrichtung die genaue Lage und Ausrichtung des Verdrängungskopfes 1 bestimmbar.
Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht auf das Schneidrad 25 des Verdrängungskopfes 1 in Fig. 1. Man erkennt deutlich die mit Abbauwerkzeugen 33 besetzte Schneidradfelge 32, die die Schneidradspeichen 31 verbindet. Durch die Schneidradfelge 32 wird verhindert, daß vom Schneidrad 25 nicht zerkleinerte Hindernisse zwischen die Schneid¬ radspeichen 31 gelangen und so das Schneidrad 25 blockieren. Die Schneidradspeichen 31 weisen eine nach außen in radiale Richtung hin zunehmende Winkelaus¬ dehnung aus. Dadurch ist einerseits gewährleistet, daß der Abbau über die Querschnittsfläche hin gleichmäßig erfolgt. Andererseits ist der Zwischenraum zwischen den Schneidradspeichen 31 ausreichend groß, daß das von dem am Schneidrad 25 anliegenden Erdreich gelöste Material zügig nach hinten in den Bereich der Verdrängungsfläche 17 gelangt.
In der Mitte ist schließlich die stegförmig ausgebildete Schneidradspitze 34 erkennbar, die den Abbau des im Nabenbereich des Schneidrads 25 anstehenden Erdreichs gewährl ei stet .
Um mit dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Aus- führungsbei spi el einer Verdrängungsmaschine einen Tunnel zu erstellen, wird im allgemeinen zunächst ein Ausgangs¬ schacht ausgehoben, in den dann der vom Steuerkopf 2 und dem vorderen Maschinenrohr 4 gebildete Maschinenteil eingebracht und von dort durch eine Preßvorrichtung in Vortriebsrichtung gedrückt wird. Dabei dreht sich das Schneidrad 25 und lockert das sich vor dem Steuerkopf 2 befindende Erdreich auf. Durch die Vorwärtsbewegung des Steuerkopfes 2 wird das aufgelockerte Material von der Verdrängungsfläche 17 in das umgebende Erdreich ge- drückt. Während der Vortrieb fortschreitet, werden nacheinander an das vordere Maschinenrohr 4 das mittlere Maschinenrohr 5 und daraufhin an das mittlere Maschinen¬ rohr 5 das hintere Maschinenrohr 6 angesetzt. An dieses wird schließlich das Produktrohr 7 angebracht, an das wiederum weitere Produktrohre 7 angesetzt werden. Der von den Produktrohren 7 gebildete Rohrstrang wird von der Preßvorrichtung nach vorne gedrückt. Die zum Vor¬ trieb des Verdrängungskopfes 1 benötigte Vortriebskraft wird folglich durch die Produktrohre 7 von der sich im Ausgangsschacht befindenden Preßvorrichtung auf die Ver¬ drängungsmaschine übertragen.
Während des Vortriebvorgangs kann der Verdrängungskopf 1 von der vorgesehenen Tunneltrasse abweichen. Diese Ab- weichungen sind mit Hilfe der Zieltafel 38 sowie wei¬ terer Lagemeßvorrichtungen erfaßbar und lassen sich über eine Korrektur der Vortriebsrichtung durch ein geeig¬ netes Verschwenken des Steuerkopfes 2 mit Hilfe der Steuerzylinder 13 berichtigen. Falls der Steuerkopf 2 mit Hilfe der Steuerzylinder 13 gegenüber dem Maschinen¬ rohrstrang 3 verschwenkt wird, darf sich jedoch die Lage des Maschinenrohrstranges 3 gegenüber den Produktrohren 7 nicht verändern, da ansonsten das hintere Maschinen¬ rohr 6 nicht über den gesamten Umfang hinweg am nachfol- genden Produktrohr 7 anliegt. Das hätte zum einen die Folge, daß eine dichte Verbindung zwischen dem Maschi¬ nenrohrstrang 3 und dem Produktrohr 7 nicht mehr sicher¬ gestellt ist. Außerdem wäre die Übertragung der Vor¬ triebskraft von den Produktrohren 7 auf das hintere Maschinenrohr 6 nicht länger gewährleistet. Eine der¬ artige Lageveränderung des Maschineπrohrstrangs 3 ist jedoch durch die erheblich größere Länge des Maschinen- rohrstranges 3 gegenüber dem Steuerkopf 2 unterbunden. Einer gleichzeitigen Vorwärtsbewegung von Steuerkopf 2 und Maschinenrohrstrang 3 beim Verschwenken des Steuer¬ kopfs 2 gegenüber dem Maschinenrohrstrang 3 steht die Hebelwirkung des längeren, in das verdrängte Erdreich eingebetteten Maschi nenrohrstranges 3 entgegen, weshalb eine Verschwenkbewegung des Maschinenrohrstranges 3 um das Steuergelenk 15 nicht möglich ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß sich der Maschinenrohrstrang 3 bei Verschwenkbewegungen des Steuerkopfes 2 nicht be¬ wegt .
Ferner führt der Betrieb des Schneidrades 25 in die eine Drehrichtung zu einer Gegenrol Ibewegung des Steuerkopfes 2 sowie des Maschinenrohrstranges 3 in die der Drehrich¬ tung des Schneidrades 25 entgegengesetzte Drehrichtung. Diese Gegenrol 1bewegung ist mit Hilfe der Zieltafel 38 erfaßbar und kann einerseits durch ein zeitweiliges Umkehren der Drehrichtung des Schneidrades 25 berichtigt werden. Andererseits ist es denkbar, beispielsweise am hinteren Maschinenrohr 6 wenigstens eine aus dem Maschinenrohr 6 hervorstehende, in das umgebende Erd- reich eindringende Verrol 1 flösse vorzusehen, die in einem Winkel zur Vortriebsrichtung einstellbar ist. Durch eine derartige Verrol 1 fl osse ist es möglich, das die Gegenrol Ibewegung verursachende Drehmoment aus¬ zugleichen und so die Gegenrol 1 bewegung des Maschinen- rohrstranges 3 und des Steuerkopfes 2 zu verhindern. Falls eine Vielzahl von über den Umfang des Maschinen¬ rohrstranges 3 verteilten Verrol 1 fl ossen vorhanden ist, sind diese für eine Steuerung der Vortriebsrichtung des Verdrängungskopfes 1 verwendbar.
Trotz der Gegenrol 1 bewegung des Verdrängungskopfes 1 sollte der Auftreffpunkt des Laserstrahls des Ziellasers nicht von der Zielfläche wandern. Darum ist die Ziel¬ tafel 38 zweckmäßigerweise im Bereich der Mittellinie des Maschinenrohrstranges 3 angeordnet, so daß der auf die Zielfläche 39 einfallende Laserstrahl die Zielfläche 39 auch dann trifft, wenn die Gegenrol Ibewegung weit fortgeschritten ist.
Falls nun der Verdrängungskopf 1 während des Vortriebs auf ein Hindernis stößt, wird dieses durch das Schneid¬ rad 25 in kleine Teile zerlegt, und diese zusammen mit dem übrigen Erdreich von der Verdrängungsfläche 17 in das umgebende Erdreich gedrückt.
Dies ist insbesondere in tropischen Regionen der Erde von Vorteil, da dort die Böden zwar locker und weich, aber häufig mit Hindernissen, wie beispielsweise abge¬ storbenen Baumstümpfen, durchsetzt sind.
Aber auch im weichen Untergrund ist das Schneidrad 25 von Vorteil, da durch das Schneidrad 25 das sich vor der Verdrängungsmaschine befindende Erdreich gelockert wird, so daß sich insgesamt eine größere Vortri ebsgeschwi ndi g- keit ergibt. Außerdem begünstigt der Betrieb des Schneidrades 25 die Mischung der von den Düsen 35 abge¬ gebenen Flüssigkeit mit dem vom Schneidrad 25 aufge¬ lockerten oder abgebauten Untergrundmaterial . Auch durch die gleichmäßige und vollständige Durchmischung des abgebauten Untergrundmaterials mit der von den Düsen 35 abgegebenen Flüssigkeit sind die beim Verdrängungsvor¬ gang auftretenden Reibkräfte verringert, so daß der Vortrieb des Verdrängungskopfes leichter vonstatten geht .
Ein weiterer Vorteil des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels ist, daß bei diesem Ausführungsbei¬ spiel keine Fördervorrichtungen zum Abtransport des abgebauten Materials im Inneren des Maschinenrohrs nötig sind. Folglich ist die Herstellung und der Betrieb der Verdrängungsmaschine gegenüber Mi krotunnelmaschinen , bei denen das vom Schneidrad abgebaute Material durch das Innere des Maschinenrohrs und des sich daran an¬ schließenden Tunnels abtransportiert wird, wesentlich einfacher. Da die zum Abtransport durch das Tunnelinnere vorzusehenden Fördervorrichtungen bei diesem Ausfüh¬ rungsbeispiel entfallen, sind mit dieser Verdrängungs¬ maschine Tunnel geringen Durchmessers wesentlich kosten¬ günstiger herstellbar. Außerdem steht der bei herkömm- liehen Mi krotunnel maschi nen von den Fördervorrichtungen eingenommene Platz bei dem in den Fig. 1 und 2 darge¬ stellten Ausführungsbeispiel nun für andere Maschinen¬ elemente zur Verfügung. Dadurch ist es zum einen mög¬ lich, Verdrängungsmaschinen mit Durchmessern von wenigen Zentimetern zu bauen. Außerdem ist es dadurch möglich, die Zieltafel 38 auf der Mittellinie des Maschinenrohr¬ stranges 3 anzuordnen, so daß die Gegenrol lbewegungen keinen Einfluß auf die Lage des Auftreffpunktes des Laserstrahls auf die Zielfläche 39 der Zieltafel 38 haben. Da die Lage des Auftreffpunktes des Laserstrahls auf der Zielfläche 39 der Zieltafel 38 nicht von der durch die Gegenrol 1 bewegung verursachten Drehlage des Maschinenrohrstranges 3, sondern lediglich von der Lage des Maschinenrohrstranges 3 bezüglich der geplanten Tunneltrasse abhängt, ist das Erfassen der Lage des Maschinenrohrstranges 3 und die Ansteuerung des Steuer¬ kopfes 2 wesentlich vereinfacht.
Abschließend sei angemerkt, daß bei einem weiteren Ausführungsbeispiel hinter dem ersten Schneidrad ein Förderrad angeordnet ist, das das abgebaute Material entgegen der Förderrichtung nach hinten drückt und somit die Verdrängung des abgebauten Materials in das um¬ gebende Erdreich unterstützt.
ERSATZBUTT(REGEL26)

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Verdrängungsmaschine zum Erstellen nicht begehbarer Tunnel mit einem sich in Vortriebsrichtung verjüng¬ enden Verdrängungskopf (1) , dadurch gekennzeichnet, daß dem sich verjüngenden Bereich (17) des Ver¬ drängungskopfes (1) wenigstens ein mit Abbauwerk¬ zeugen (33) ausgestattetes und durch eine Antriebs¬ vorrichtung (26) angetriebenes Schneidrad (25) zugeordnet ist, mit dem das sich in Vortriebsrich¬ tung vor der Verdrängungsmaschine befindende Unter¬ grundmaterial zerkleinerbar ist.
Verdrängungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidrad (25) im Spitzen¬ bereich des in Vortriebsrichtung konisch zulaufenden Verdrängungskopfes (1) angeordnet ist.
Verdrängungsmaschine nach Anspruch 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das Schneidrad (25) zur Vortriebs¬ richtung winklig verlaufende Schneidradspeichen (31) aufweist, die eine den äußeren Umfang des Schneidr¬ ads (25) bildende Schneidradfelge (32) tragen.
Verdrängungsmaschine nach Anspruch 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß im Nabenbereich des Schneidrads (25) ein zentrales Abbauwerkzeug (34) vorhanden ist.
Verdrängungsmaschine nach Anspruch 4, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Schneidradfelge (32) und die Schneidradspeichen (31) mit Abbauwerkzeugen (33) ausgestattet sind.
Verdrängungsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneid-
ERSATZBUπ(REGEL26) rad (25) einen Durchschnitt aufweist, dessen Außen¬ abmessungen größer als die Außenabmessungen des Verdrängungskopfes (1) sind.
Verdrängungsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das am Ver¬ drängungskopf (1) anliegende Erdreich durch eine von wenigstens einer Abgabedüse (35) in das Erdreich injizierten Flüssigkeit kondi t i on i erbar ist.
Verdrängungsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor¬ triebsrichtung des Verdrängungskopfes (1) steuerbar ist.
Verdrängungsmaschine nach Anspruch 8, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Verdrängungskopf (1) einen in Vortriebsrichtung vorderen Steuerkopf (2) aufweist, der an einen Maschinenrohrstrang (3) angesetzt ist und der durch Steuerzylinder (13) angelenkt gegen¬ über dem Maschinenrohrstrang (3) verschwenkbar ist.
10. Verdrängungsmaschine nach Anspruch 9, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Maschinenrohrstrang (3) , dessen Länge ein Mehrfaches der Länge des Steuer¬ kopfes (2) beträgt, aus mehreren Maschinenrohren (4, 5, 6) zusammengesetzt ist.
11. Verdrängungsmaschine nach einem vorstehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine bezüglich der Vortriebsrichtung winklig anstellbare und durch eine Anstel 1 vorri chtung betätigbare Ver¬ rollflosse seitlich am Maschinenrohrstrang (3) vorhanden ist.
ERSATZBUTT(REGEL26) 12. Verdrängungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ziel¬ tafel (38) mit ihrer Zielfläche (39) im Maschinen¬ rohrstrang (3) im Bereich der Mittelachse des Maschi nenrohrstrangs (3) angeordnet ist.
13. Verdrängungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ver¬ drängungskopf (1) Produktrohre (7) ansetzbar sind, über die der Verdrängungskopf (1) in Vortriebsrich¬ tung vorpreßbar ist.
ERSATZBUπ(REGEL26)
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