DE1534668B2

DE1534668B2 - Tunnel- und Schachtbohrmaschine

Info

Publication number: DE1534668B2
Application number: DE1534668A
Authority: DE
Inventors: John C. Arcadia Haspert; Richard A. Balboa Wallers
Original assignee: Smith Industries International Inc Gardena Heights Calif (vsta)
Current assignee: Smith Industries International Inc Gardena Heights Calif (vsta)
Priority date: 1966-05-26
Filing date: 1966-07-13
Publication date: 1974-12-12
Also published as: GB1146175A; DE1709303A1; US3411826A; DE1709304A1; DE1534668A1

Description

)ic Erfindung betrifft eine Tunnel- oder Schachtimiaschinc mit einem etwa zylindrischen Gehäuse ι. Vortriebsschild und einem, auf der Vortriebsseite Schildes angeordneten, durch eine Antriebsvon ich· g drehbaren Fräser, dessen Drehachse zur Ändeg der Bohrrichtung gegenüber der Schildlängsachse schwenkbar ist.

Zur Änderung der Bohrrichiung vim Tunnel-Schachtbohrmaschinen ist es zunächst einmal bekanntgeworden, am AuBenumfang des Fräsers unterschiedlich weit radial ausstellbare Zähne vorzusehen, um damit eine Veränderung der Bohrrichtung des Tunnels zu erreichen. Hierbei besteht jedoch der Nachteil, daß die peripheren Zähne der größten Kraftbeanspruchung sämtlicher Zähne des Fräsers ausgesetzt üind, so daß ihre tatsächliche radiale Aussteilbarkeit vor allem bei

ίο felsigem und grobsteinigem Erdreich stark begrenzt ist Außerdem besteht der Nachteil, daß für eine größere radiale Verstellbarkeil dieser Zähne eine relativ schwere Konstruktion und relativ komplizierte Verstelleinrichtungen erforderlich sind.

Wegen der vorgenannten Nachteile ist es deshalb ferner bekanntgeworden, eine Änderung der Bohrrichtung dadurch zu erzielen, daß die Drehachse des Fräsers gegenüber der Schildlängsachse verschwenkbar ausgebildet wird, und /war durch eine Verlagerung des vom Fräser entfernten Lagers der Fräserwelle (deutsche Patentschrift b6 066, USA.-Paienischrifi 2 874 936). Wenn auch auf Grund dieser Verschwenkung der Fräserwelle gegenüber der Schildlängsachse eine Verbesserung gegenüber der eingangs erwähnten Verstellung der einzelnen Frnsnrzähne erzielt wird.

bleiben jedoch gleichwohl noch einige Wünsche offen.

die vor allem die Größe der bei einem bestimmten Vcrschwenkwinkel erzielten Richtungsänderung betreffen.

Ausgehend hiervon liegt deshalb der Erfindung die Aufgabe zugrunde, insoweit Abhilfe zu schaffen und bei einem bestimmten Verschwcnkwinkel der Fräserdrehachse eine möglichst große Änderung der Vorrichtung zu erzielen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Verschwenkung der Fräserdrehachse das dem Fräser benachbarte Lager der Fräserwelle im Schild außermittig verlagerbar ist. Hierdurch wird, wie ohne weiteres ersichtlich, eine wesentlich größere Radialverstcllung des Fräsers und somit Richtungsänderung beim Bohren erzielt, als dies bei der bekannten Verfahrensweise der Fall ist, wo das dem Fräser entfernte d. h. das hintere Lager der Fräserweile im Schild außermittig verlagerbar ist. Außerdem besteht erfindungsgemäß noch der Vorteil, daß die Verbindung der Fräserwelle mit den sich an das hintere Lager der Fräserwelle anschließenden Antriebsmitteln wesentlich einfacher ist. da gemäß der Erfindung dieses hintere Lager nicht verschwenkt wird. Wie ohne weiteres ersichtlich, entstehen nämlich gewisse Schwierigkeiten, falls die Antriebsmittel für den Fräser mit der Fräscrwelle im Bereich eines verschiebbaren Lagers derselben verbunden werden.

Dabei kann eine konstruktiv entscheidend vereinfachte Ausführungsform erfindungsgemäß darin bestehen, daß Justierglieder für eine relativ zur Schildlängsachse radiale Verstellung der vorderen Lagerung der Fräscrwelle vorgesehen sind, wobei die Justierglicder sowohl aus kontinuierlich verstellbaren Einrichtungen bestehen als auch stufenweise einstellbare Verstelleinrichtungen aufweisen können. Die Vcrstcllbarkcit ist auf diese Weise konstruktiv einfach und zuverlässig in alle Quer-Richtungen möglich, wobei zu berücksichtigen ist. daß in der Praxis im allgemeinen schon etwa 25 mm Exzentrizität der vorderen Lagerung ausreicht.

'¹S Ein entscheidender Vorteil der crfindungsgcmäß aufgebauten Bohrmaschine besteht vor allem auch darin, daß die füi den normalen Vortrieb verwendeten Vortriebs- bzw. Schildvortricbsnrcssen zugleich auch in

Kombination unmittelbar für die Richtungsänderung eingesetzt werden können, indem sie voneinander unabhängig betätigbar sind, und zwar ebenso wie die Einrichtung /um Verschieben des Fräsers in Axialdichtung relativ zum Schild, welche mehrere um die Fräserwelle ungeordnete Kolbcn-Zylinder-Antriebe für den Fräser aufweist, so daß der Schild in die vom Fräser eingenommene Richtung verlagerbar ist, wobei auch die Umlagerung des Schilds in die neue Winkelrichiung begünstigt werden kann.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Außenumfang des Fräsers und dem Innenumfang des vorderen Schildbereiches ein radialer Zwischenraum zur außermittigen Lagerung des in den Schild eingezogenen Fräscrs vorgesehen ist.

Um den Schild gegen eine Abweichung von der beabsichtigten Bohrrichtung zusätzlich ;in der Tiinnelwand abzustützen, sind an der Unterseite des Schildes quer zur Schildlängsrichtung ausschwenkbare Arbeit¹,-platten vorgesehen.

Dabei lassen sich auch an sich bekannte, r.iieh außen vom Schild abstehende und in Schildlängsricbiung angeordnete Drehmoment-Stabilisierungsflossen zur zusätzlichen Arbciiserleichtcrung einsetzen, und /war insbesondere im Sinne von Höhen und Seitenrudern, wenn sie jedoch innerhalb keilförmiger Schlitze in einem Winkel zur Schildlängsrichtung ausler.kbar sind. Dabei können die Drehmoment-SiabilisierungsHosscn auf unterschiedliche Reichweite von Außenumfang des Schilds ausstellbar sein.

Die genannten Umlagcrungsbewegungen des Schilds werden durch einen in Axialrichturg möglichst kurzen Schild begünstigt, der dann erreichbar ist. wenn die Lagerung des Fräsers bzw. der Fräscr.velle an sich gegenüberliegendcn Seite an der Innenwand des Schilds abgestützt ist.

Die Erfindung ist nachstehend in Ausführungsbeispielen an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Tunnel- und Schachtbohrmaschine mit den Merkmalen der Erfindung innerhalb eines Tunnels,

F i g. 2 einen Querschnitt längs der Linie 4-4 in F i g. 3,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch die Maschine gemäß F i g. I in vergrößertem Maßstab,

F i g. 4 einen Teil-Längsschnitt durch die Fräserwellc längs der Linie 9-9 in F i g. 3,

F i g. 5 einen Querschnitt längs der Linie 10-10 in F i g. 3,

F i g. 6 eine vergrößerte Aufsicht auf eine Drehmoment-Stabilisierungsflosse,

F i g. 7 einen Schnitt längs der Linie 12-12 in F i g. 6.

F i g. 8 einen Schnitt längs der Linie 1313 in I i g. b und

F i g. 9 eine teilweise weggebrochene Seitenansicht einer hydraulisch betätigten Arbeitsplatte,

Die in den F i g. I und 2 inriernalb eines schon teilweise fertigen und mit einer Auskleidung 56 versehe- fio ncn Tunnels 54 dargestellte Turnclbohrmasehine besitzt einen Schild 10, welcher aus einer vorderen Schiklkante bzw. einem Führungsring Ά2, welcher /war versteift aber in Axialrich'tung nur etwa die Breite eines darin rotierenden Fräsers 12 /u haben braucht und an ^h5 seinem Vorderrand eine Schiid.schncidc .30 aufweist, und einem Hauptgchärse 24 besteht. Das Hauptgehäusc ist sowohl in Axialric'itung als auch in Umfangsrichlung aus einzelnen Segmenten 32 mittels Schrauben 50, Bohrungen 46 und Seilenflanschen 40 zusammengesetzt und über einen Flansch 29 an einen Flansch 21 des Führungsrings 22 befestigt sowie nach rückwärts über unabhängig voneinander arbeitende hydraulische Arbeitszylinder 100b gegen einen am Ende der Tunnelauskleidung 56 angeordneten Stauring 58 abgestützt ist. wobei an das Hauptgehäuse 24 nach rückwärts anschließend noch ein Schutzschild 26 vorgesehen sein kann.

Der Fräser 12 ist in einem Antriebswellengehause 62 axial verschiebbar gelagert, welches von zwei Anordnungen von Stützen 64 und 66 gegen einander gegenüberliegende Seiten der Innenwandung des Schilds 10 gehalten wird, und zwar mittels Gleitplatten 70, welche auf zwischen Knotenblechen 44 der Segmente 32 angebrachten U-Rippen 42 befestigt sind. Die hydraulischen Arbeitszylinder können als Zylinder 100 (Fig. 2) auch durch die U-Rippen 42 hindurch verlaufend angeordnet sein. Radial auswärts von den die Segmente 32 nach außen abschließenden Seitenplatte^ 34 können Drehmoment-Stabilisierungsflossen 86 in das umgebende Erdreich ragen.

Der Friiser 12 ist mit seiner Fraserwelle 14 innerhalb des Arinebswellengehäuscs 62 gelagert, das zusammen mit an den inneren Enden der Stützen 64. 66 angebrachten Halteanordnungen eine Lagerungseinrichtung Π bildet, innerhalb der zusätzlich abgestützt von Lagerplatten 77 axiale Gleitführunren 80 ausgebildet sind, in denen am Antriebswellengehäuse außen angeschweißte Gleitschicnen bzw. Gleitstücke 78 axial verschieblich gehalten werden.

Zwischen dem Antriebswellcngehau.se 62 und der hinteren Halterung 74 sind weitere unabhängig voneinander arbeitende Hydraulikzylinder 82 geschaltet, die /um Vorschub der Fraserwelle 14 dienen und zudem insgesamt mit den Arbeitszylindern 100 bzw. 100b die Vorwärtsbewegung der Tunnelbohrmaschine gewährleisten.

Der Rotationsantrieb des Fräsers 12 erfolgt über Hydraulikmotoren 18. welche über ein Getriebe 17 arbeiten. Der Fräser 12 besitzt mit nicht dargestellten Zähnen besetzte Radialspeichen 112, die einen mit wahlweise beliebig radial ausstellbaren Zähnen 1(6 besetzten Umfangsring 110 tragen. Befestigt ist der Fräser 12 an seiner Welle 14 über eine Nabe 114. die mit einem zentrierenden Führungskegcl 118 abgedeckt ist.

Der von den Zähnen gelöste Aushub 21 gelangt über eine hinter einer Trennwand 132 angebrachte Rutsche 134 auf einen Förderer 20. welcher von einem Tragglied 530 gehalten wird.

Zwischen der vorderen Halterung 72 und dem vorderen Ende der Fräserwellc 14 sind Schrauben 84 angebracht, mit denen die Fraserwelle in einem Winkel zur Schildlängsachsc radial verstellbar ist. um eine Änderung der Bohrrichtung in allen Querrichtungen zu ermöglichen.

Aus der in F i g. 3 vergrößert dargestellten Form der Tunnel-Bohrmaschine ist im einzelnen der Einbau der Arbeitszylinder 100, deren Enden 100;) unr.i 100b zwischen Ansätzen 101 und Stützplaltcit 106 liegen, ersichtlich.

Ebenso ist die Befestigung 83 des in einem Zylindei 82.·/ arbeitenden Kolbens 82b eines Arbeitszylinders 8/ verdeutlicht sowie die zusätzliche Anbringung vor Zwiscnenscheibcn 85 in die vordere Halterung 76 dci Fräserwelle 14, wie sie noch stärker vergrößert it F i g. 4 und 5 dargestellt sind.

Gcmäl.i F-' i g. 4 und ^r> ist die Früserwcllc 14 in Kugellagern 60, 61 gelagert, während der Fräser 12 in der Mitte eine Zentrierspitze 118' aufweist. Wie insbesondere aus F i g. 5 ersichtlich, kann das Vorderende des Antricbswcllcngehäuses 62 durch entsprechende kontinuierliche Verstellung der Stellschrauben 84 und stufenweise Einlagerung von Zwischenscheiben 85 in praktisch jede Querrichtung beliebig winkelverstellt werden.

Die in den Fig.6, 7 und 8 vergrößert dargestellten Drehmoment-Slabilisicrungsflosscn 86 sind zu beiden Seiten bis zu 20" in keilförmigen Schlitzen 87 um eine Anordnung 91 b bis 91 d verschwenkbar, wobei sie BoI-zcnverbindungen 88, 886 in einen Schlitz 91 b mittels einer Halterung in einer Arretieranordnung 90, an einer Tragplatte 91 feststellbar sind.

Zusätzlich sind die Drehmoment-Stabilisierungsflosscn 86 auch noch unterschiedlich weil vom C!chiiuse K alisstellbar, und /war über die durch Bohrungen 88; eingreifenden Hol/cn 88. Da zwischen den Schlitzen 87 und den Platten der Flossen ein Spalt 87,7 vorhanden ist. können die Drehmoment-Stabilisierungsflossen 8fi auch mit verschieden großer Schräge in das umgebende Frclrcich ausgestellt werden.

Aus F i g. 9 ist der Aufbau und die Arbeitsweise von Arbeitsplänen 92,·/ ersichtlich, die in der Praxis eine

ίο Fliichenabmessung von I χ I oder I χ 2 m haben können und in einen Bereich der Segmente 32 eingebaut sind. Die Arbeitsplänen werden über Hydrauliklcitungen 95 mittels einer oder mehreren Hydraulikanordnungen 92, 93. 94 aus einer Öffnung 87c in der Wand des Schilds 10 gegen das umgebende Firdreich gedrängt.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Tunnel- oder Schachtbehrmaschine mit einem etwa zylindrischen Gehäuse bzw. Vortriebsschild und einem auf der Vortriebsseite des Schildes angeordneten, durch eine Antriebsvorrichtung drehbaren Fräser, dessen Drehachse zur Änderung der Bohrrichtung gegenüber der Schildlängsachse verschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschwenkung der Fräserdrehachse das dem Fräser (12) benachbarte Lager (72) der Fräserwelle im Schild (10) außermittig verlagerbar ist.

2. Bohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Justierglieder (84 und/oder 85) für eine relativ zur Schildlängsachse radiale Verstellung der vorderen Lagerung (72) der Fräserwelle (14) vorgesehen sind.

3. Bchrmasehine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Justierglieder aus kontinuierlich veistellbaren Einrichtungen (z.B. Schraubenbolzen 84) bestehen.

4. Bohrmaschine nach Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Justierglieder stufenweise einstellbare VersieMeinrichtunger (z. B. Zwischenplatten (85) aufweisen.

5. Bohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Verschieben des Fräsers (12) in Axialrichtung relativ zum Schild (10) mehrere um die Fräserwelle (14) angeordnete und voneinander unabhängig beiätigh:ire Koiben-Zylinder-Antriebe (82, 1006) für den Fräser _V12) aufweist, mit denen der Schild in die vom Fräser (12) eingenommene Richtung verlagerbar ist.

6. Bohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Außenumfang des Fräsers (12) und dem Innenumfang des vorderen Schildbereichs ein radialer Zwischenraum zur außermittigen Verlagerung des in den Schild eingezogenen Fräsers vorgesehen ist.

7. Bohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schild (10) an seinem Außenumfang an sich bekannie. nach außen abstehende und in Schildlängsrichtung angeordnete Drehmoment-Stabilisierungsflossen (86) aufweist, die jedoch innerhalb keilförmiger Schlitze (87) in einem Winkel zur Schildlängsrichtung auslenkbar sind.

8. Bohrmaschine nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmoment-Stabilisierungsflössen (86) auf unterschiedliche Reichweite vom Außenumfang des Schilds (10) ausstellbar sind.

9. Bohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite des Schilds (10) quer zur Schildlängsrichlung ausschwenkbare Arbeitsplatten (92;)) vorgesehen sind.