DE2136116C3 - Schildvortriebsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schildvortriebsmaschine, bei der innerhalb des Schildes ein rotierend arbeitender Schneidkopf in Richtung der Längsachse der Schildvortriebsmaschine über sich am Schild abstützende Schubkolbengetriebe verschiebbar gelagert ist.

Aus der DE-AS 15 34 605 ist eine Schildvortriebsmaschine dieser Art bekannt, bei welcher der Schneidkopf in einem Lagerkörper gelagert ist, welcher in der Schildlängsrichtung beweglich und mittels hydraulischer Druckzylinder gegen den Schild abgestützt ist. Der Lagerkörper ist dabei als plattenförmiger Jochträger ausgebildet und mit einander diametral gegenüberliegenden Armen versehen, mit denen er in Aussparungen des Schildmantels längsverschieblich und kippbar gelagert ist, so daß mit Hilfe der Druckzylinder auch eine Richtungssteuerung der Schildvortriebsmaschine erreicht werden kann. Für den Vorschub des Schildes sind besondere hydraulische Pressen vorgesehen, die sich an dem in den Tunnel eingebrachten Tübbingausbau abstützen.

Durch die DE-OS 17 08 739 ist eine Schildvortriebsmaschine ähnlicher Bauart bekanntgeworden, bei welcher im Inneren des Schildes ein Trommelstutzen angeordnet ist, der über eine Schottwand mit dem Schild starr verbunden ist. An dem Trommelstutzen ist der Schneidkopf in Axialrichtung verschiebbar geführt. Zwischen der Schottwand und einem an dem Schneidkopf angeordneten Laufkranz sind die Schubkolbengetriebe für den Vorschub des Schneidkopfes angeordnet. Der gesamte Schild wird im übrigen auch hier mittels Pressen vorgedrückt, die gegen den Tübbingausbau abgestützt werden.

Bei den bekannten Schildvortriebsmaschinen kann der Schneidkopf nur so weit aus dem Schild ausgefahren werden, daß er unmittelbar vor der Schneide des Schildes arbeitet. Bei zu weitem Ausschub des Schneidkopfes aus dem Schild besteht die Gefahr, daß das Erdreich oder lockeres Gesteinsmaterial im Ortsbrustbereich in den Schild hereinbricht. Das geringe Ausschubmaß des Schneidkopfes macht es erforderlich, den Schild in kürzeren Zeitabständen vorzupressen. Hierbei muß der Schneidkopfantrieb vorübergehend stillgesetzt werden. Da die hydraulischen Pressen am Tunnelausbau abgestützt werden müssen, sind die bekannten Schildvortriebsmaschinen nur dann verwendbar, wenn in den Tunnel ein für die Abstützung der Pressen geeigneter standfester Ausbau eingebracht wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schildvortriebsmaschine der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie einen weitgehenden Schutz gegen hereinbrechendes Gesteins- oder Bodenmaterial auch dann gewährleistet, wenn der Schneidkopf um ein größeres Vorschubmaß aus dem Schild ausgefahren wird. Dabei soll die Schildvortriebsmaschine sowohl im standfesten Gebirge als auch im nichtstandfesten Gebirge oder Erdreich und vorteilhafterweise auch dann einsetzbar sein, wenn die Abstützung des Schildes gegen einen eingebrachten Ausbau nicht möglich oder zweckmäßig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schild aus einem äußeren und einem inneren, etwa rohrförmigen Schild besteht und daß der innere Schild in axialer Richtung im äußeren Schild verschiebbar geführt ist und stirnseitig den Schneidkopf trägt, wobei der innere Schild mit dem Schneidkopf durch über seinen Umfang verteilte Druckzylinder, die sich am äußeren Schild abstützen, in Vortriebsrichtung vorpreß-

⁶S bar ist.

Diese Ausgestaltung der Schildvortriebsmaschine gewährleistet selbst dann einen weitestgehenden Schutz gegen hereinbrechendes Gesteins- oder Bodenmaterial,

wenn der Innenschiid mit dem Schneidkopf um ein größeres Maß aus dem Außenschild ausgefahren wird. Die Antriebe des Schneidkopfes sowie die Druckzylinder und die ihnen zugeordneten Anschlüsse und Leitungen u. dgl. sind geschützt in dem inneren Schild untergebracht, der mittels der Druckzylinder gegenüber dem äußeren Schild gegen die Ortsbrust vorbewegbar ist. Die erfindungsgemäße Schildvortriebsmaschine läßt sich auch ohne weiteres so ausbilden, daß eine pute Richtungssteuerung der gesamten Schildvortriebsm?- schine mögiich isL Bei einer in dieser Hinsicht besonders zweckmäßigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schildvortriebsmaschine trägt der Innenschild an seinem vorderen Ende einen Tragring für den Schneidkopf, der in axialer Richtung durch Gelenkstützen gegen den Innenschild abgestützt ist und der im übrigen durch radiale Steuerzylinder in horizontaler und vertikaler Richtung gegenüber dem Innenschild verlagert werden kann. Mit Hilfe der Steuerzylinder kann der Schneidkopf zusammen mit seinem Tragring gegenüber dem Innenschild verstellt und nach allen Richtungen hin radial um einen bestimmten Betrag versetzt werden. Hierdurch ist es möglich, an jeder beliebigen Stelle der am Außenschild angeordneten Schildschneide einen Überschnitt zu erzeugen und somit die Maschine in ihrer Richtung zu steuern. Die an dem Tragring angreifenden Gelenkarme übertragen die Vorschubkraft vom Innenschild auf den Schneidkopf, o.ine die vorgenannten Steuerbewegungen zu behindern.

Es empfiehlt sich, in dem Tragring mehrere Ritzel zu lagern, die in eine Zahnung des drehbar gelagenen Schneidkopfes eingreifen. Die Ritzel werden von Motoren angetrieben, die auf Konsolen des Tragringes abgestützt werden können. Andererseits besteht aber auch die Möglichkeit, die Antriebsmotoren für den Schneidkopf am Innenschild abzustützen und durch kardanische Wellen mit den Antriebsritzeln für den Schneidkopf zu "erbinden. Die auf den Tragring für den Schneidkopf einwirkenden radialen Steuerzylinder bestehen zweckmäßig je aus zwei senkrecht zueinander angeordneten Zylindern. Hierbei werden mehrere Zylinderpaare dieser Art auf dem Umfang des Tragringes bzw. des Innenschildes vorgesehen.

Bei einer aus Innen- und Außenschild bestehenden Schildvortriebsmaschine der erfindungsgemäßen Art ergibt sich in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, den Außenschild und ggf. auch den Innenschild mit Verspannungseinrichtungen zu versehen, mn welchen sich diese Schilde gegenüber dem Gebirge verspannen lassen, so daß die Schubkräfte und/oder die Drehmomente des Schneidkopfantriebes gegen das umgebende Gebirge abgesetzt werden. Es empfiehlt sich im übrigen, den Innenschild nur durch seitlich angeordnete Führungselemente im Außenschild axial zu führen.

Bei der bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schildvortriebsmaschine weist somit der Außenschild die vorgenannte Verspanneinrichtung auf, welche die Reaktionskräfte auf Vorschubkraft und Drehmoment aufnimmt und gegen das umgebende Gebirge absetzt. Erfolgt der Ausbau des Tunnels od. dgl. durch go Tübbinge, so kann die axiale Vorschubkraft der Schildvortriebsmaschine auch in bekannter Weise über die Preßzylinder auf den Tübbingausbau abgesetzt werden. Ist der Innenschild ebenfalls mit einer Verspanneinrichtung ausgerüstet, so kann nach jedem Arbeitshub des Innenschildes und des hieran verlagerten Schneidkopfes der Inneschild gegenüber der geschnittenen Röhre verspannt und dann der Außenschild nach Lösen seine! eigenen Verspanneinrichtung mit Hilfe der Druckzylinder nachgezogen werden, wobei der Innenschüd das Widerlager für die Druckzylinder bildet. Anschließend kann dann die Verspanneinrichtung des Außenschildes wieder ausgefahren werden, bevor der neue Arbeitshub beginnt.

Der Außenschild trägt und führt demgemäß den Innenschild, wobei er zugleich die gesamte Schildvortriebsmaschine gegenüber der geschnittenen Röhre verspannt. Erfolgt der Ausbau mit Tübbingen, so braucht die Verspanneinrichtung des Außenschildes nur das Reaktionsmoment des Schneidkopf-Drehantriebes aufzunehmen, da in diesem Fall gegen den Tübbingausbau abgestützte Pressen in der bekannten Anordnung vorgesehen werden können. In diesem Fall kann die Ver spanneinrichtung am Innenschiid entfallen.

Für die Abförderung des Haufwerks kann in dem Außenschüd ein besonderer Förderer angeordnet werden. Für den Durchtritt des das gelöste Haufwerk aufnehmenden Förderers weist der Innenschiid zweckmäßig unten an seinem vorderen Ende einen größeren Ausschnitt auf.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. I ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schildvortriebsmaschine im senkrechten Längsschnitt,

Fig. des die Schildvortriebsmaschine gemäß F i g. 1 links in einer Ansicht von hinten und rechts in einem Querschnitt nach Linie 11-11,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schildvortriebsmaschine im Längsschnitt.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Schildvortriebsmaschine besteht aus einem Außenschüd 10 und einem Innenschild 11, die beide rohrförmig ausgebildet sind. Der Außenschüd 10 ist doppelwandig ausgeführt; er trägt an seinem vorderen Ende einen Schneidschuh 12.

An seinem hinteren Ende ist ein kastenförmiger Stützring 13 angebracht. An der Innenwandung des Außenschildes 10 ist an der rechten und an der linken Seite jeweils eine waagerechte Gleitführung 14 vorgesehen, die sich in Längsrichtung des Außenschildes 10 erstreckt. In den Gleitführungen 14 gleiten seitliche Fortsätze 15 des Innenschildes U. Der Innenschild 11 ist demgemäß in Längsrichtung des Außenschildes 10 verschiebbar geführt, wobei die Gleitführungen 14, 15 relative Drehbewegungen zwischen Innen- und Außenschüd verhindern.

Die axiale Verschiebung des Innenschildes U gegenüber dem Außenschüd 10 erfolgt durch Druckzylinder 16, die in größerer Anzahl über den Umfang des Innenschildes 11 verteilt angeordnet sind. Lediglich im Schildtiefsten kann ein solcher Druckzylinder fehlen, um dort ausreichend Raum für die Unterbringung einer Transporteinrichtung zur Abförderung des gelösten Haufwerks freizuhalten. Die Druckzylinder 16 sind über Stützböcke 17 an dem Verstärkungsring 13 des Außenschildes 10 abgestützt, während sie über entsprechende Stützböcke 19 mit dem Innenschild 11 verbunden sind, der an der betreffenden Stelle mit einem radialen Innenflansch 20 versehen ist.

Ortsbrustseitig vor dem Innenschild 11 ist ein Tragring 21 für einen Schneidkopf 22 angeordnet. Der Tragring 21 stützt sich in axialer Richtung über vier Gelenkstützen 23 gegen den Innenscb'ld Il ab. Die Gelenkstützen 23 sind an beiden Enden über Kugelgelenke od. dgl. abgestützt, so daß der Tragring 21 in

gewissen Grenzen gegenüber dem Innenschild 11 allseitig verstellbar ist.

Der Schneidkopf 22 ist gegenüber dem Tragring 21 drehbar. Seinen Drehantrieb erhält der Schneidkopf 22 durch Ritzel 24, die an dem Tragring 21 gelagert sind und die durch Motoren 25 angetrieben werden, welche über Stützkonsolen 26 an der Rückseite des Tragringes 21 abgestützt sind. Über den Umfang des Tragringes 21 ist eine größere Anzahl von Ritzeln 24 verteilt, die sämtlich in einen Zahnkranz 27 des Schneidkopfes 22 eingreifen. Die den Ritzeln zugeordneten Antriebsmotoren 25 sind ebenfalls über den Umfang des Tragringes verteilt angeordnet.

Der Tragring 21 wird von radialen Steuerzylindern gegenüber dem Innenschild 11 abgestützt. Insgesamt sind auf dem Tragringumfang vier jeweils um 90" zueinander versetzte Steuerzylinderpaare vorgesehen, deren Steuerzylinder 28 und 29 an den gleichen Stützböcken 30 angreifen, mit welchen auch die Gelenkstützen 23 verbunden sind. Die Steuerzylinder 28 sind in Vertikallage angeordnet und erlauben somit eine Höhenverstellung des Tragringes 21 und des Schneidkopfes 22. Die Steuerzylinder 29 sind dagegen waagerecht angeordnet, so daß mit ihnen eine Seitenverschiebung des Tragringes und des Schneidkopfes möglich ist. Durch gemeinsame und unterschiedliche Beaufschlagung der Steuerzylinder 28 und 29 kann somit der Tragring 21 und mit ihm der Schneidkopf 22 in beliebiger Richtung gegenüber dem vorderen Ende des Innenschildes 11 verschoben werden, wodurch sich an beliebiger Stelle des Schildumfanges ein Freischnitt vor dem Schneidschuh 12 herstellen läßt, um die gesamte Schildvortriebsmaschine steuern zu können.

Während der Vortriebsarbeit wird der Schneidkopf 22, der z. B. mit Rollenmeißeln bestückt ist, durch seine Motoren 25 angetrieben und dabei gleichzeitig durch die Druckzylider 16 gegen die Ortsbrust gedrückt. Das Reaktionsmoment des Schneidkopfantriebes wird über den Innenschild 11 und die Gleitführungen 14,15 auf den Außenschild 10 übertragen. Letzterer weist vorzugsweise eine (nicht dargestellte) Verspanneinrichtung auf. mit der er sich gegenüber dem umgebenden Erdreich verdrehsicher abspannen läßt. Für die Verspanneinrichtungen können, wie an sich bekannt, radial ausfahrbare Pratzen od. dgl. vorgesehen werden. Über die gleich Verspanneinrichtung können auch die Reaktionskräfts der Druckzylinder 16 auf das umgebende Erdreich bzw Gebirge abgesetzt werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Vorschub der gesamten Schildvor triebsmaschine, wie an sich bekannt, mit Hilfe hydraulischer Pressen zu bewerkstelligen, die an dem Stützring 13 des Außenschildes 10 angreifen und ihr Widerlager an einem Tübbingausbau finden. In diesem Fall werden über die Verspanneinrichtung des Außenschildes 10 lediglich die Reaktionsmomente de: Schneidkopfantriebes auf das umgebende Gebirge abgesetzt.

Es empfiehlt sich, den Innenschild 11 ebenfalls m einer Verspanneinrichtung auszurüsten, so daß e gegenüber dem Gebirge verspannt werden kann, sobaii er zusammen mit dem Schneidkopf 22 um di< Ausschublänge der Druckzylinder 16 vorgeschobe worden ist. Durch Umsteuerung der Druckzylinder K kann dann der Außenschild 10 nachgezogen werden wobei der verspannte Innenschild 11 das Widerlager füi die Druckzylinder bildet. Es versteht sich, daß bein Nachziehen des Außenschildes 10 dessen Verspannein richtung gelöst ist. Haben die Schilde 10 und U wiedei ihre in F i g. 1 gezeigte Lage zueinander erreicht, erfolg erneut eine Umsteuerung der Druckzylinder 16 und ein« Verspannung des Außenschildes 10, worauf dann de Arbeitszyklus bei gelöster Verspanneinrichtung de: Innenschildes 11 von neuem beginnt.

Der Innenschild 11 weist in Nähe seines vordere Endes im unteren Bereich einen Ausschnitt 31 aul Durch diesen Ausschnitt wird die Abförderung de gelösten und herabfallenden Haufwerks mit Hilfe eine im Außenschiid 10 angeordneten (nicht dargestellten Förderers erleichtert, da der Förderer in diesem Fall b zum Tiefsten des Außenschildes 10 herabgeführ werden kann.

Die Schildvortriebsmaschine nach Fig. 3 unterschei det sich von derjenigen nach den Fig. 1 und 2 ii wesentlichen nur dadurch, daß die Antriebsmotoren 2 nicht an dem Tragring 21, sondern an besondere Konsolen 32 des Innenschildes 11 abgestützt sind. Da Drehmoment der Moloren 25 wird dabei übe Gelenkwellen 33 auf die Antriebsritzel 24 übertragen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Schildvortriebsmaschine, bei der innerhalb des Schildes ein rotierend arbeitender Schneidkopf in Richtung der Längsachse der Schildvortriebsmaschine über sich am Schild abstützende Schubkolbengetriebe verschiebbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schild aus einem äußeren (10) und einem inneren, etwa rohrförmigen Schild (H) besteht und daß der innere Schild (U) in axialer Richtung im äußeren Schild verschiebbar (14, 15) geführt ist und stirnseitig den Schneidkopf (22) trägt, wobei der innere Schild (11) mit dem Schneidkopf (22) durch über seinen Umfang verteilte Druckzylinder (16), die sich am äußeren Schild (10) abstützen, in Vortriebsrichtung vorpreßbar ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenschild (11), an seinem vorderen Ende einen Tragring (21) für den Schneidkopf (22) trägt, der in axialer Richtung durch Gelenkstützen (23) gegen den Innenschild (11) abgestützt ist und der im übrigen durch radiale Steuerzylinder (28,29) in horizontaler und vertikaler Richtung gegenüber dem Innenschild (11) verlagert werden kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Tragring (21) zweckmäßig mehrere Ritzel (24) gelagert sind, die in eine Zahnung (27) des drehbar gelagerten Schneidkopfes (22) eingreifen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß etwa auf Konsolen (26) des Tragringes (21) die Motoren (25) abgestützt sind, die über die Ritzel (24) den Schneidkopf (22) antreiben.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmotoren (25) für den Schneidkopf (22) am Innenschild (11) abgestützt sind und durch kardanische Wellen (33) mit den Antriebsritzeln (24) für den Schneidkopf (22) verbunden sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Tragring (21) für den Schneidkopf (22) einwirkenden radialen Steuerzylinder paarweise je aus zwei senkrecht zueinander angeordneten Zylindern (28, 29) bestehen, die über den Umfang des Tragringes (21) verteilt angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Schild (10) und gegebenenfalls auch der innere Schild (11) mit Verspannungseinrichtungen gegenüber dem Gebirge zur Abtragung von Schubkräften und/oder Drehmomenten versehen sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenschild (11) nur durch seitlich angeordnete Führungselemente (14,15) im Außenschild (10) axial geführt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenschild (11) unten an seinem vorderen Ende einen größeren Ausschnitt (31) aufweist für den Durchtritt des das gelöste Haufwerk aufnehmenden Förderers.