DE2462542C3

DE2462542C3 - Teilschnitt-Vortriebsmaschine für den Vortrieb von Tunneln, Stollen oder sonstigen Strecken

Info

Publication number: DE2462542C3
Application number: DE19742462542
Authority: DE
Inventors: Konrad 4670 Lünen Knösel
Original assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Current assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Priority date: 1974-08-05
Filing date: 1974-08-05
Publication date: 1984-10-25
Also published as: DE2462542B2; DE2462542A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Teilschnitt-Vortriebsmaschine für den Vortrieb von Tunnels, Stollen oder sonstigen Strecken, deren Schneidarm einen Schneidkopf aufweist, dessen Schneidwalzen um eine quer zur Längsachse des Schnjidarmes verlaufende Achse drehbar sind und mit ihren einander abgewandten Seitenflächen spitzwinklig /~. Schneidwalzen-Drehachse verlaufen, so daß die Schneidwalzen angenähert kegelförmig ausgebildet sind, wobei der Schneidarm über ein exzentrisch zur Längsmittelachse des Tunnels oder der Strekke angeordnetes Gelenk mit quer zur Streckenachse verlaufender Gelenkachse an einem Schneidarmträger gelagert ist.

Bei dem für das Auffahren von Tunnels u. dgl. bekannten Schildvortrieb wird als Vortriebsmaschine zumeist eine Vollschnittmaschine eingesetzt, welche mit ihrem rotierenden Schneidkopf gleichzeitig das gesamte Tunnelprofil schneidet und zusammen mit ihrem Antriebsaggregat in dem mittels hydraulischer Pressen vorpreßbaren Schild gelagert ist. Bei einer bekannten Vollschnittmaschine dieser Art ist der Schneidkopf in einem Lagerkörper gelagert, der nach Art eines plattenförmigen Jochträgers ausgebildet ist und einander diametral gegenüberliegende Trag- und Führungsarme aufweist, welche in Aussparungen des Schildmantels längsverschieblich und kippbar gelagert sind, wobei für die Längsverschiebung und für die Kippbewegungen am Schild abgestützte hydraulische Schubkolbengetriebe vorgesehen sind (DE-PS 15 34 605). Eine andere bekannte Vortriebsmaschine weist einen Drehkopf auf, dessen Schneidwerkzeuge an Schwenkarmen gelagert sind und der seinerseits an einem Maschienengestell drehbar gelagert ist, welches sich mittels radialer Gleit- und Abspannkufen gegen die Ausbruchswandung abstützt (DE-OS 20 54 298). Das gesamte Maschinengestell mit dem Drehkopf ist mittels Vorschubpressen vorpreßbar, die sich an einem Schlitten abstützen, der ebenfalls mittels radialer Gleit- und Abspannkufen gegen die Ausbrunhswandung anpreßbar ist.

Anstelle der außerordentlich schwer und sperrig bau-

H) enden Vollschnittmaschinen werden für den ^Λ Ortrieb von Tunnels u. dgl. auch sogenannte Teilschnitt-Vortriebsmaschinen eingesetzt, die ein z. B. auf Raupen fahrbares oder als Schlitten auf einem Unterbau, z. B. einem Ladeförderer verschiebbares Maschinengestell

π aufweisen, welches einen Schneidarm mit einer angetriebenen Schneidwalze trägt. Der Schneidarm ist zumeist vertikal und seitlich verschwenkbar am Maschinengestell gelagert und weist an seinem Kopfende den mit Schneidwerkzeugen bestückten rotierenden Schneidkopf auf. Der Schneidkopf besteht z. B. aus zwei Schneidwalzen, die um eine senkrecht zur Vortriebsrichtung verlaufende gemeinsame horizontale Achse drehbar sind. Mit diesen Teilschnittmaschinen lassen sich keine kreisrunden Tunnel- oder Streckenquerschnitte mit glatten, ungestuften Wandflächen schneiden. Außerdem sind die bekannten Teilschnittmaschinen dieser Art mit ihren Fahrwerken, Führungen und sonstigen Hilfseinrichtungen zumeist verhältnismäßig baufaufwendige und großbauende Maschinen, die den

»> beschränkten Raum im Vortriebsbereich mehr oder weniger zustellen.

Es ist eine Terischnitt-Vortriebsmaschine der eingangs genannten Art bekannt, die sich mittels eines Raupenfahrwerks auf der Sohle abstützt und mit einer

f> besonderen Lade- und Fördereinrichtung für die Verladung und den Abtransport des an der Ortsbrust gelösten Haufwerks ausgerüstet ist (Glückauf 1974, Nr. 12, Seiten 465 bis 470). Auch hier handelt es sich um eine großbauende Vortiebsmaschine, die den Raum im Vor-

■·() triebsbereich weitgehend zustellt. Mit diesen Teilschnitt-Vortriebsmaschinen lassen sich zwar die gewünschten Streckenprofile mit weitgehend glatten Wandflächen schneiden, da der Schneidkopf in allen Raumrichtungen beweglich am Maschinengestell ange-

⁴"> ordnet und der Schneidarm als Knickausleger ausgebildet ist. Allerdings bereitet es bei diesen Teilschnitt-Vortriebsmaschinen Schwierigkeiten, die Maschinen während der Vortriebsarbeit genau in der Streckenmitte und parallel zur Streckenachse zu halten. Da außerdem

'" die Sohle, auf der iiich die Vortriebsmaschine abstützt, regelmäßig uneben ist und keine definierte Abstützfläche für die Vortriebsmaschine bildet, ergeben sich nicht unerhebliche Probleme beim profilgerechten Schneiden des Streckenquerschnitts.

">■> Schließlich ist es bekannt, Arbeitsgeräte, wie sie in Bergbau-Untertagebetrieben zur Verwendung kommen, z. B. Abbauhammer, auf einer Konsole zu lagern, die am freien Ende eines als Knickausleger ausgebildeten Auslegers vertikal schwenkbar gelagert ist (DE-OS

m> 22 46 338). Der Knickausleger ist seinerseits über ein Kreuzgelenk an einem Wagen aufgehängt, der in Schienen läuft, die am Ausbau befestigt sind. Der Vorschub des Wagens in Richtung auf die Ortsbrust erfolgt mittels Schubkolbengetriebe, velche sich an den Schienen ab-

·" stützen. Das Problem, mit Hilfe eines schwenkbaren Sohneidarms einer Teilschnitt-Vortriebsmaschine ein glattwandiges, zumeist kreisrundes Streckenprofil zu schneiden, ist hier nicht gestellt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Teilschnitt-Vortriebsmaschine der eingangs genannten Art bei möglichst einfacher und raumsparender Bauweise so auszubilden, daß sich mit ihr auch kreisrunde Tunnelbzw. Streckenquerschnitte mit glatten, ungestuften Wandflächen schneiden lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schneidarmträger um eine mit der Längsmittelachse des Tunnels oder der Strecke zusammenfallende Achse drehbar nn einem Lagerglied gelagert ist, welches seinerseits mit diametral gegenüberliegenden Trag- und Führungsarmen in an der Auskleidung des Tunnels od. dgl. angeordneten Führungsschienen verschiebbar gelagert und mittels einer gegen die Führungsschienen abgestützten Vorschubvorrichtung vorbewegbar ist

Mit einer solchen Teilschnitt-Vortriebsmaschine läßt sich der Kxeisquerschnitt des aufzufahrenden Hohlraumes dadurch schneiden, daß konzentrische Ringe bei unterschiedlicher Ausschwenkung des Schneidarmes geschnitten werden. Um dabei eine weitgehend glatte und ungestufte Wandfläche des Ausbruchsquerschnitts zu schneiden, sind die beiden Schneidwalzer, in. bekannter Weise angenähert kegelförmig abgebildet, wobei sie sowohl an ihren Umfangsflächen als auch an ihren beiden Seitenflächen mit Schneidwerkzeugen bestückt sind. Das mit den diametral gegenüberliegenden Trag- und Führungsarmen versehene, in den Führungsschienen an den Seitenstößen des Tunnels od. dgl. abgestützte und geführte Lagerglied sowie auch der Schneidarmträger können mit verhältnismäßig kleinen axialen und radialen Abmessungen gebaut werden, so daß insgesamt eine kleinbauende Teilschnitt-Vortriebsmaschine geschaffen wird, die den beengten Raum im Vortriebsbereich nicht mehr als unbedingt erforderlich zubaut. Insgesamt ergibt sich eine einfache, gedrunge und raumsparende Bauweise der Teilschnitt-Vortriebsmaschine, die sich aufgrund der kreisenden Arbeitsbewegungen des Schneidarmes auch verhältnismäßig einfach steuern läßt. Da die Teilschnittmaschine auf diametral gegenüberliegenden Seiten durch die beiden Führungsschienen abgestützt und geführt wird, erhält die Maschine eine definierte Abstützebene, wodurch das Herstellen eines profilgerechten kreisrunden Schnittes mit glatter Wandfläche begünstigt wird.

Um mit Hilfe der erfindungsgemäßen Teilschnitt-Vortriebsmaschine glattwandige Kreisquerschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern herstellen zu können, ist der Schneidarm nach einem weiteren Merkmal der Erfindung an einem Schneidarmträger angelenlrt, der etwa senkrecht zur Längsachse des Tunnels od. dgl. d. h. in radialer bzw. veriikaler Richtung verschiebbar ist. Der Vorschub der Teilschnitt-Vortriebsmaschine erfolgt, wit erwähnt, mittels der gegen die Führungsschienen abgestützten Vorschubvorrichtung. Diese Vorschubvorrichtung greift zweckmäßig an dem Lagerglied der Vortriebsmaschine an.

In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Teilschnitt-Vortriebsmaschine dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Teilschnitt-Vortriebsmaschine in Seitenansicht;

F i g. 2 die Vortriebsmaschine gemäß Fig.! in einer Ansicht von hinten.

In der Zeichnung ist mit 10 der Tunnel oder eine sonstige im Gestein oder Erdreich mit Kreisquerschnitt aufgefahrene Strecke bezeichnet, welche durch einen ringförmigen Betonausbau 11 sowie stählernde Ausbauringe 13 gesichert wird, üi in dem fertigen Betonausbau

ίο

11 stehenbleiben.

Die zum Auffahren des Tunnels od. dgl. verwendete Teilschnitt-Vortriebsmaschine weist einen Schneidarai 14 auf, der in einem Gelenk 15 mit horizontaler und senkrecht zur Vortriebsrichtung verlaufender Gelenkachse exzentrisch zur Tunnelachse schwenkbar an einem etwa ring- oder kreisförmigen Schneidarmträger 16 gelagert ist Die Verschwenkung des Schneidarmes 14 in der Vertikalebene erfolgt mitteis hydraulischer Schwenkzylinder 17, die zwischen dem Schneidarm und dem Schneidarmträger oder einem hiermit verbundenen Teil gelenkig eingeschaltet sind.

Der Schneidarm 14 weist an seinem freien Ende einen Schneidkopf 18 auf, der aus zwei mit Schneidwerkzeugen bestückten Schneidwalzen 19 und 19' besteht, welche um eine gemeinsame Achse 20 drehbar sind, die senkrecht zur Schneidarmachse verläuft. Der Antrieb der beiden Schneidwalzen ist im Inneren des etwa kastenförmigen Schneidarmes 14 angeordnet, wie dies an sich bekannt ist Die gemeinsame Drehachse 20 der beiden Schneidwalzen 19 und 19' is', '.ur Horizontalen geneigt, so daß die beider, Schne;dwa!zen in der. verschiedenen Schwenklagen des Schneidarmes 14 schräg bzw. senkrecht übereinander liegen (letzteres bei horizontaler Austeilung des Schneidarmes).

Die beiden Schneidwalzen 19 und 19' sind in Umrißform etwa nach Art eines Doppelkegels bzw. eines Doppelkegelstumpfes ausgebildet, derart, daß die einander zugewandten und voneinander abgewandten Seitenflächen 21 der Walzen unter einem spitzen Winkel zur Drehachse 20 geneigt sind und sich die Walzen in ihrer radialen Abmessung beidseitig konisch verjüngen. Die Seitenflächen 21 der Schneidwalzen bilden somit Schrägflächen, deren Winkelstellung so gewählt ist, daß bei der in Fig. 1 dargestellten vollen Ausschwenkung des Schneidarmes 14 die äußere Seitenfläche 21 der Schneidwalze 19 genau in der Ebene der kreisförmigen Ausbruchswandung 22 liegt. Auf diese Weise ist es möglich, kreisförmige Querschnitte zu schneiden, indem der gesamte Schneidarm 14 mit den beiden rotierenden Schneidwalzen 19 und 19' um eine Ac^r 3e geschwenkt wird, welche mit der Tunnel-Längsjnittelachse zusammenfällt. F i g. 1 zeigt, daß bei dieser Arbeitsweise beide Schneidwalzen 19 und 19' Schneidarbeit verrichten. Es versteht sich, daß die beiden Schneidwalzen sowohl an ihren Seitenflächen 21 als auch an ihren Umfangsflächen 23 mit (nicht dargestellten) Schneidwerkzeugen bestückt sind.

Der Schneidarmträger 16, an dem im Gelenk 15 der Schneidarm 14 exzentrisch zur Längsmittelachse des Tunnels od. dgl. angelenkt ist, ist an einem Lagerglied 24 um die Längsmittetdchse des Tunnels od. dgl. drehbar gelagert. Das Lagerglied 24 weist den erforderlichen Drehantrieb 25 auf, der z. B. aus einem hydraulischen Antrieb besteht. Die gesamte Maschine ist an Führungsschienen "Vi> abgestützt und gefühi t, welche an der Tunnelauskleidung befestigt sind. Wie insbesondere F i g. 2 zeigt, weist das Lagerglied 24 der Vortriebsmaschine zwei diametral gegenüberliegende horizontale und radial auskragende Trag- und Führungsarme 27 auf, die mit ta den Führungsschienen 26 gleitenden Führungsschuhen 28 versehen sind. Es ist erkennbar, daß das Lagerglied 24 bei dieser Ausgestaltung der Lagerung und Führung der Vortriebsmaschine sehr kleine radiale und axiale Bauabmessungen erhalten kann.

Die beiden parallelen Führungsschienen 26 sind an Anschlußorganen 29 befestigt, welche mit den Ausbau-

bögen 13 verbunden sind und die Betonauskleidung U durchfassen. An den Anschlußorganen 29 sind Konsolen 30 angeordnet, mit denen die Führungsschienen 26 lösbar verbunden sind, so daß sie entsprechend dem Vortrieb des Tunnels od. dgl. nachgezogen bzw. *, umgesetzt werden können. Die Führungsschienen 26 weisen ein U-Profil auf.

Der Vorschub der Maschine in Vortriebsrichtung erfolgt mittels einer Vorschubvorrichtung, die aus mehreren doppeltwirkenden hydraulischen Vorschubzylindern 31 besteht, deren Kolbenstangen 32 an dem Lagerglied 24 eingreifen. Die Vorschubzylinder 31 sind bei 34 an einem Manipulator oder Erektor 33 abgestützt, der sich ebenfalls mit radialen Trag- und Führungsarmen an den Führungsschienen 26 abstützt und führt. Sowohl die Vortriebsmaschine als auch der Erektor können gegen Bewegung in Richtung der Tunnellängsachse festgelegt werden, was mit Hilfe (nicht dargestellter) Riegel- oder Spannvorrichtungen bewerkstelligt wird, weiche an den Führungsschienen 26 oder den ;o hieran geführten Teilen der Trag- und Führungsarme angeordnet werden. Werden die Vorschubzylinder 31 in Ausschubrichtung beaufschlagt, so läßt sich die gesamte Vortriebsmaschine in Richtung auf die Ortsbrust vorschieben, wobei sich die Vorschubzylinder über den >5 Erektor 33 gegen die Führungsschienen und damit gegen den Aufbau abstützen. Umgekehrt kann der Erektor 33 bei festgelegter Vortriebsmaschine zur Ortsbrust hin nachgezogen werden, indem die Vorschubzylinder 31 in Einschubrichtung beaufschlagt werden. Der Er?ktor 33 dient zum Einbau der Ausbauringe 13. Er besteht aus einem Drehglied 41, welches mit einem Tragorgan 42 um eine mit der Längsmittelachse des Tunnels od. dgl. zusammenfallende Achse drehbar verbunden ist. Das Tragorgan 42 J5 weist die den Trag- und Führungsarmen 27 der Vortriebsmaschine entsprechenden radialen Arme auf, welche in den beiden Führungsschienen 2fi geführt und abgestützt sind. An dem Drehglied 41 ist ein Schlitten 37 mittels Vorschubzylinder 39 in Führungen 38 axial vorschiebbar angeordnet, wobei der Schlitten 37 einen radial verstellbaren Greiferkopf 35 trägt, mit dem der Ausbau im Arbeitsbereich des Schneidarmes 14, d. h. unmittelbar an der Ortsbrust, eingebracht werden kann.

Während des Vortriebs schwenkt der Schneidarm 14 mit den beiden rotierenden Schneidwalzen 19 und 19' um die Längsmittelachse des Tunnels, wobei ein Kreisbogenschnitt hergestellt wird, dessen Durchmesser abhängig ist von der Schwenklage des im Gelenk 15 schwenkbar gelagerten Schneidarmes 14. Bei unter- so schiedlicher Schwenklage kann auf diese Weise der gesamte Arbeitsstoß in konzentrischen Schnitten hereingewonnen werden. Dabei ist von Bedeutung, daß in der in F i g. 1 dargestellten maximalen Ausschwenkung des Schneidarmes 14 von der außenliegenden Schneidwalze 19 bzw. deren Seitenfläche 21 ein Schnitt hergestellt wird, der genau in der Tunnelseitenwand liegt. Auf diese Weise ist es möglich, den Tunnel od. dgl. mit glatter, ungestufter Wandung zu schneiden.

Um Streckenquerschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern glattwandig schneiden zu können, ist der Schneidarmträger 16 in Pfeilrichtung 5, d.h. in Vertikalrichtung bzw. senkrecht zur Tunnellängsachse, an dem Lagerglied 24 bewegbar angeordnet, was z. B. mit Hiife (nicht dargestellter) Gleitführungen und VsrsteHzyünder, Spindeln od. dgL erfolgen kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Teilschnitt-Vortriebsmaschine für den Vortrieb von Tuaaeln, Stollen oder sonstigen Strecken, deren Schneidarm einen Schneidkopf aufweist, dessen Schneidwalzen um eine quer zur Längsachse des Schneidarmes verlaufende Achse drehbar sind und mit ihren einander abgewandten Seitenflächen spitzwinklig zur Schneidwalzen-Drehachse verlaufen, so daß die Schneidwalzen angenähert kegelförmig ausgebildet sind, wobei der Schneidarm über ein exzentrisch zur Längsmittelachse des Tunnels oder der Strecke angeordnetes Gelenk mit quer zur Streckenachse verlaufender Gelenkachse an einem Schneidarmträger gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidarmträger (16) um eine mit der Längsmittelachse des Tunnel oder der Strecken zusammenfallende Achse drehbar an einem Lagerglied (24) gelagert ist. welches seinerseits mit c!;;.metral gegenüberliegenden Trag- und FuhrungS3F=nen (27) in an der Auskleidung des Tunnels oder der Strecke angeordneten Führungsschienen (26) verschiebbar gelagert und mittels einer gegen die Führungsschienen abgestützten Vorschubvorrichtung (31) vorbewegbar ist.
etwa senkrecht zur Längsachse des Tunnels oder der Strecke verschiebbar ist.

3. Vortriebsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Lagerglied (24) die gegen die Führungsschienen (26) abgestützte Vorschubvorrichtung (31) für den Maschinenvorschub angreift.