DE1219508B - Tunnel boring machine - Google Patents

Description

Tunnelbohrmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Tunnelbohrmaschine mit einem rotierenden, in einem Vortriebsschild gelagerten Bohrkopf, der die Tunnelbrust auf der ,gesamten Querschnittsfläche des Tunnels angreift und zu diesem Zweck mit Schneidzähnen versehen ist.Tunnel boring machine The invention relates to a tunnel boring machine with a rotating drill head mounted in a jacking shield, which forms the tunnel face attacks on the entire cross-sectional area of the tunnel and for this purpose with Cutting teeth is provided.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, durch einfache Mittel ein zu starkes Verdrehen der Maschine um ihre Längsachse zu verhindern. Zu einem solchen Verdrehen kann es trotz der vorhandenen Reibung des Vortriebsschildes am Gebirge infolge der Wirkung des Reaktionsmomentes des Bohrkopfantriebes kommen.The object on which the invention is based is, through simple Means to prevent the machine from twisting too much about its longitudinal axis. to such a twisting can occur despite the existing friction of the propulsion shield come on the rock as a result of the effect of the reaction torque of the drill head drive.

Nach einer bekannten Ausführung ist zu diesem Zweck statt eines einzigen Bohrkopfes ein kleinerer innerer Schneidkopf und konzentrisch dazu ein äußerer in entgegengesetzter Richtung zum Schneidkopf umlaufender Schneidring vorgesehen. Nach einer weiteren Ausführung sind im Bereich des bereits ausgebohrten Tunnels besondere Druckglieder angeordnet, die gegen oder in das umgebende Gebirge gepreßt werden.According to a known embodiment, instead of a single one for this purpose Drilling head a smaller inner cutting head and concentrically to it an outer in opposite direction to the cutting head circumferential cutting ring provided. To a further version are special in the area of the already drilled tunnel Pressure members arranged that are pressed against or into the surrounding mountains.

Von den bekannten Ausführungen unterscheidet sich die Tunnelbohrmaschine nach der Erfindung dadurch, daß die Antriebsmittel für den Bohrkopf so ausgebildet sind, daß die Drehrichtung des Bohrkopfes umgekehrt werden kann, und daß die Schneidzähne so gestaltet sind, daß sie in beiden Drehrichtungen schneiden.The tunnel boring machine differs from the known designs according to the invention characterized in that the drive means for the drill head are so designed are that the direction of rotation of the drill head can be reversed, and that the cutting teeth are designed so that they cut in both directions of rotation.

Dadurch wird mit wesentlich einfacheren Mitteln als bisher ein zu starkes Verdrehen der Maschine um ihre Längsachse vermieden, da der Bohrkopf bei aufeinanderfolgenden Hüben seiner Vorschubmittel in entgegengesetzten Drehrichtungen angetrieben werden kann. Die Umkehr der Drehrichtung des Bohrkopfes ist auch besonders dann von Vorteil, wenn der Bohrkopf von einem Hindernis in der Tunnelbrust abgelöst werden soll.As a result, one is closed with much simpler means than before strong twisting of the machine around its longitudinal axis is avoided as the drill head is at successive strokes of its feed means in opposite directions of rotation can be driven. The reversal of the direction of rotation of the drill head is also special this is advantageous if the drill head has been detached from an obstacle in the face of the tunnel shall be.

Der Bohrkopf weist zweckmäßig zu einem Ring aneinandergereihte, nach vorn und innen offene Förderkübel auf, die jeweils in Achsrichtung der Maschine gesehen symmetrisch ausgebildet sind, so daß sie bei der Betätigung des Bohrkopfes in beiden Drehrichtungen das von der Tunnelbrust abgelöste Bodenmaterial aufnehmen und nach oben zur Abgabestelle befördern können, wo es nach unten auf ein Förderband od. dgl. gelangt.The drill head expediently points to one another lined up to form a ring on the front and inside open conveyor buckets, each in the axial direction of the machine seen symmetrically so that they are when the drill head is operated Pick up the soil material detached from the tunnel face in both directions of rotation and can be transported up to the delivery point, where it is down on a conveyor belt or the like.

Der Bohrkopf kann ferner an seinem Umfang mit Kratzern zum Abkratzen von zwischen dem Bohrkopf und der Innenseite des Vortriebsschildes eintretendem Bodenmaterial versehen sein, das dann über Öffnungen am Umfang des Bohrkopfes abgeführt wird.The drill head can also be scratched off with scratches on its circumference from entering between the drill head and the inside of the propulsion shield Be provided soil material, which is then discharged through openings on the circumference of the drill head will.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 schaubildlich eine Ansicht der Tunnelbohrmaschine, F i g. 2 einen vertikalen Längsschnitt durch die Tunnelbohrmaschine, in dem einige Teile der übersichtlichkeit wegen weggelassen sind, F i g. 3 einen Horizontalschnitt durch die Tunnelbohrmaschine, F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 in der F i g. 2, F i g. 5 eine Vorderansicht der Tunnelbohrmaschine und F i g. 6 einen Schnitt nach der Linie 6-6 in der Fig.5.In the drawing, an embodiment is shown, namely shows Fig. 1 is a diagrammatic view of the tunnel boring machine, FIG. 2 one vertical longitudinal section through the tunnel boring machine in which some parts of the clarity because of are omitted, F i g. 3 a horizontal section through the tunnel boring machine, F i g. 4 shows a section along line 4-4 in FIG. 2, fig. 5 is a front view the tunnel boring machine and F i g. 6 shows a section along the line 6-6 in FIG.

Die Maschine weist einen Vortriebsschild 9 und einen Bohrkopf 18 auf, der im Vortriebsschild drehbar gelagert ist. Der Vortriebsschild 9 besteht aus einem zylindrischen Mantel 10, der unten von einer Bodenplatte 11 umgeben ist, welche sich um 120° des Umfanges erstreckt. Innen ist etwa in der mittleren Querschnittsebene des Vortriebsschildes 9 ein radialer Versteifungsring 24 angeordnet. Von dem Versteifungsring 24 erstreckt sich ein kegelstumpfförmiger Ring 25 nach vorn, der an seinem vorderen Ende in die Schildschneide 26 ausläuft.The machine has a propulsion shield 9 and a drill head 18 which is rotatably mounted in the propulsion shield. The propulsion shield 9 consists of a cylindrical jacket 10 which is surrounded at the bottom by a base plate 11 which extends around 120 ° of the circumference. Inside, a radial stiffening ring 24 is arranged approximately in the middle cross-sectional plane of the propulsion shield 9. A frustoconical ring 25 extends forward from the stiffening ring 24 and terminates in the shield cutting edge 26 at its front end.

Der Vortrieb des Vortriebsschildes erfolgt durch hydraulische Pressen 28, die am Versteifungsring 24 und der Tunnelauskleidung 29 abgestützt sind. Die Versorgung der Pressen 28 mit Druckflüssigkeit erfolgt durch Pumpen 38, die auf einem Wagen 37 angeordnet sind.The propulsion shield is driven by hydraulic presses 28 which are supported on the stiffening ring 24 and the tunnel lining 29 . The presses 28 are supplied with hydraulic fluid by pumps 38 which are arranged on a carriage 37.

Ein waagerechter Balken 12 und ein Vertikalträger 14 tragen ein Gehäuse 30, das zwei Halterungen 31 für eine Welle 16 aufweist, die ihrerseits die Nabe 17 des Bohrkopfes 18 trägt.A horizontal beam 12 and a vertical support 14 carry a housing 30 which has two brackets 31 for a shaft 16 which in turn carries the hub 17 of the drill head 18.

Der Bohrkopf 18 weist vier Arme 19 auf, die sich radial von der Nabe 17 aus erstrecken und an den äußeren Enden durch einen Ring 22 miteinander verbunden sind, der aus einer äußeren Ringplatte 60 und einer inneren Ringplatte .61 gebildet wird. Beide Ringplatten 60, 61 sind durch eine senkrecht zur Drehachse stehende Ringplatte 62 und über Rippen 63 und Abstandsplatten 64 miteinander verbunden. Die Abstandsplatten 64 teilen den Ring 22 in eine Reihe von Förderkübeln 32 auf, die nach der Ortsbrust und nach der Welle 16 hin offen sind.The drill head 18 has four arms 19 which extend radially from the hub 17 extend from and connected to one another at the outer ends by a ring 22 formed from an outer ring plate 60 and an inner ring plate .61 will. Both ring plates 60, 61 are supported by a perpendicular to the axis of rotation Ring plate 62 and connected to one another via ribs 63 and spacer plates 64. the Spacer plates 64 divide the ring 22 into a series of conveyor buckets 32, which after the face and after the shaft 16 are open.

In der Ringplatte 60 sind gemäß F i g. 5 vier Öffnungen 65 vorgesehen, an deren Seiten Kratzer oder Kratzschaufeln befestigt sind, die in Ebenen liegen, die parallel zur Drehachse des Bohrkopfes verlaufen und die dazu dienen, in den Zwischenraum zwischen den Ringen 25 und 22 eintretendes Material abzukratzen, das dann über die Öffnungen 65 abgeführt wird. An den Enden der Kratzschaufeln können Gummiwischer sitzen.In the ring plate 60 are shown in FIG. 5 four openings 65 are provided, on the sides of which scrapers or scraper blades are attached, which lie in planes which run parallel to the axis of rotation of the drill head and which serve to scrape off material entering the space between the rings 25 and 22, which then passes through the openings 65 is discharged. Squeegees can sit at the ends of the scraper blades.

Der Bohrkopf 18 erhält seinen Antrieb von vier hydraulischen Kolbenmotoren 34, die am Vortriebsschild befestigt sind. Diese Motoren treiben über nicht dargestellte Getriebe einen am Ring 22 befestigten Zahnkranz 35 mit Triebstockverzahnung an. Die hydraulichen Motoren 34 werden durch Pumpen 36 mit Drueldlüssigkeit versorgt. Der Axialschub des Rings 22 wird durch am Vortriebsschild gelagerte Druckrollen aufgenommen.The drill head 18 receives its drive from four hydraulic piston motors 34 which are attached to the propulsion shield. These motors drive a ring gear 35 with rack teeth that is attached to the ring 22 via gears (not shown). The hydraulic motors 34 are supplied with pressurized fluid by pumps 36. The axial thrust of the ring 22 is absorbed by pressure rollers mounted on the propulsion shield.

Der Bohrkopf kann in jeder Drehrichtung angetrieben werden und arbeiten, da er Schneidzähne 20 und 21 aufweist, die in beiden Drehrichtungen schneiden. Die Drehrichtung der Motoren 34 ist reversibel. Ein Vorteil der Drehung in beiden Rich-.tuugen ist, daß ein Verdrehen der Maschine leicht rückgängig gemacht werden kann.The drill head can be driven and work in any direction of rotation, since it has cutting teeth 20 and 21 which cut in both directions of rotation. the The direction of rotation of the motors 34 is reversible. An advantage of the rotation in both directions is that twisting the machine can easily be reversed.

- Der Vprtriebsachild hat einen Sanuneltrichter 39. .Äußerdem _ n1ündet im Vortriebssehild das vordere Ende eines Förderbandes 4.0, auf_ das der Trichter .gerichtet ist. Das hintere Ende des Förderbandes 40 ist am Wagen 37 befestigt. Auf jeder Seite des Trichters 39 sind - Leitplattep 49 vorgesehen, die verhindern, daß das Bodenmaterial aus den Förderldibeln 32 herausfällt, bevor diese den Trichter 39 erreichen.The propulsion shield has a Sanunel funnel 39. In addition, the front end of a conveyor belt 4.0, towards which the funnel is directed, ends in the propulsion shield. The rear end of the conveyor belt 40 is attached to the carriage 37. Guide plates 49 are provided on each side of the funnel 39, which prevent the soil material from falling out of the conveyor dibels 32 before they reach the funnel 39 .

Der Wagen 37 trägt weiterhin einen ölvorratsbehälter 41 für die hydraulischen Antriebe, Er ist auf Schienen 42, die an den Seiten des Tunnels angeordnet- sind, verfahrbar, - Die Tunnelbohrmaschine arbeitet wie folgt: Der Bohrkopf 18. wird so eingestellt, daß die .äußeren Schneidzähne 21 eine Bohrung schneiden, deren unterster Punkt in einer Ebene liegt, die die Bodenglatte laL des Vortriebsschildes 9 an ihrer tiefsten Stelle. tangiert. Das bedeutet, daß der Bohrkopf über den Durchmesser des Mantels 10 hinaus schneidet, so- daß die Reibung zwischen dem Mantel 10 und der Ausbruchswandung verringert wird, wobei jedoch kein Unterschneiden erfolgt, so daß die Maschine beim Vorwärtsrücken auf demselben Niveau gehalten wird. Der Vortrieb erfolgt durch die hydraulischen Pressen 28. Der Wagen 37 rückt mit dem Vortriebsschild vor.The carriage 37 also carries an oil reservoir 41 for the hydraulic drives, it is movable on rails 42 which are arranged on the sides of the tunnel, - The tunnel boring machine works as follows: The drill head 18 is adjusted so that the Cutting teeth 21 cut a hole, the lowest point of which lies in a plane that defines the smooth floor laL of the propulsion shield 9 at its deepest point. affects. This means that the drill head cuts beyond the diameter of the jacket 10 so that the friction between the jacket 10 and the excavation wall is reduced, but there is no undercutting, so that the machine is kept at the same level as it moves forward. The propulsion is carried out by the hydraulic presses 28. The carriage 37 advances with the propulsion shield.

Das ausgebohrte Bodenmaterial wird von den Schneidzähnen 20 in die Kübel 32 geleitet, die es nach oben mitnehmen und in den Trichter 39 sc4ütten, von wo es auf das Förderband 40 rutscht, das es nach hinten in einen Förderwagen befördert.The excavated soil material is of the cutting teeth 20 in the Bucket 32 passed, which take it up and pour it into the funnel 39, from where it slides onto conveyor belt 40 which carries it backward into a trolley.

Haben die Pressen 28 ihren Vorwärtshub beendet, dann erfolgt der Rückhub, wobei der Vortriebsschild am Ort verbleibt, worauf weitere Segmente der Tunnelauskleidung eingebracht werden. Die Pressen 28 werden dann an den neueingebauten Segmenten abgestützt. Es kann nun wieder ein Vorwärtshub erfolgen.Once the presses 28 have completed their forward stroke, the return stroke takes place, the shield remains in place, whereupon further segments of the tunnel lining be introduced. The presses 28 are then supported on the newly installed segments. A forward stroke can now take place again.

Die Maschine wird vorteilhaft so betrieben, daß der Bohrkopf bei aufeinanderfolgendeu Hüben der Pressen 28 jeweils in entgegengesetzten Drehrichtungen angetrieben wird, wodurch verhindert wird, claß die Maschine sieh nach einer Richtung verdreht.The machine is advantageously operated so that the drill head with successive u Strokes of the presses 28 are each driven in opposite directions of rotation, thereby preventing the machine from looking twisted in one direction.

Die Bodenplatte 11 kann auch fehlen, Dann schneiden die Schneidzähne über den Durchmesser des Vortriebsschildes hinaus. Dabei -wird aber die Maschine in leichtgekippter Lage vorwärtsbewegt, und zwar so, daß der unterste Punkt des Vortrieb'bscbildes vor -dem-höchsten, liegt.The bottom plate 11 can also be missing, then the cutting teeth cut beyond the diameter of the shield. In doing so, the machine will moved forward in a slightly tilted position, in such a way that the lowest point of the Propulsion image before -the-highest, lies.

Bei':einer weiteren Ausführungsform, bei der ebeafalls die Bodenplatte 11 fehlt, ist der Durchmesser der Schneidkante des Vortriebsschildes größer als der des dahinter- liegenden Teiles, so daß dadurch die Wandreibung am Gebirge vermindert wird.In ': a further embodiment in which the base plate is also used 11 is missing, the diameter of the cutting edge of the propulsion shield is greater than that of the part behind, so that the wall friction on the rock is reduced will.

Claims (1)

Patentansprüche: 1, Tunnelbohrmaschine mit einem rotierenden, in- eitlem Vortreb"s@ehild gelagerten Bohrkopf, der die Ortsbrust auf der gesamten Ouerschnittsf1äChe des Tunnels angreift und zu diesem Zweck mit Schneidzähnen versehen ist, d a d u r c h g e -,kennzeichnet, da ß die Antriebsmittel für den Bohrkopf so ausgebildet sind, daß die Drehriehtung des Bohrkopfes umgekehrt werden kann, und daß die Schneidzähne so gestaltet sind, daß sie in beiden Drehrichtungen schneiden, 2, Tunnelbohrmaschine nach Anspruch 1 mit am Bohrkopf zu einem Ring aneinandexgereihten, nach vorn und innen offenen Förderkübeln zum Höchbefördern des ausgebohrten Boden anäterials und Entleeren auf ein Förderband o4. dgl" dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kübel (32) in Achsrichtung der Maschine gesehen symmetrisch ausgebildet ist, so daß er in beiden Drehrichtungen des Bohrkopfes fördert. 3. Tunnelbohrmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf (18) an seinem Umfang Kratzer find öffnungen (65) zum Abkratzen bzw. Abführen von sich in dem Zwischenraum zwischen dem Bohrkopfumfang und der Innenseite des Vortriebssclllldes sammelnden Bodenmaterial aufweist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 1010 981; britische Patentschriften Nr. 337 886, 129 013, 1445 aus dem Jahre 1893; »Engineering News Record«, Bd. 164, Nr. 17, 28. April 1960, S. 42 und 43,Claims: 1, tunnel boring machine with a rotating, in- Eitlem Vorreb "s @ ehild mounted drill head, which the face over the entire cross section attacks the tunnel and is provided with cutting teeth for this purpose, d a d u r c h g e -, indicates that ß the drive means for the drill head designed are that the direction of rotation of the drill head can be reversed, and that the cutting teeth are designed so that they cut in both directions of rotation, 2, tunnel boring machine according to claim 1 with lined up on the drill head to form a ring, forwards and Conveyor buckets open on the inside for lifting up the drilled soil anaterial and Emptying onto a conveyor belt o4. like "characterized in that each bucket (32) is formed symmetrically seen in the axial direction of the machine, so that it is in both Direction of rotation of the drill head promotes. 3. Tunnel boring machine according to claim 1 or 2, characterized in that the drill head (18) has scratches on its periphery (65) for scraping or removing yourself in the space between the drill head circumference and the inside of the tunneling shell of the collecting soil material. In Documents considered: German Patent No. 1010 981; British Patent Nos. 337 886, 129 013, 1445 from 1893; »Engineering News Record ", Vol. 164, No. 17, April 28, 1960, pp. 42 and 43,