DE2842963A1

DE2842963A1 - Vortriebsmaschine, insbesondere zum auffahren von tunnels oder unterirdischen strecken

Info

Publication number: DE2842963A1
Application number: DE19782842963
Authority: DE
Inventors: Herbert Heitkamp
Original assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Current assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Priority date: 1978-10-02
Filing date: 1978-10-02
Publication date: 1980-04-10

Description

Vortriebsmaschine, insbesondere zum Auffahren von
Tunnels oder unterirdischen Strecken Die Erfindung bezieht sich auf eine Vortriebsmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Beim Vortrieb mit einer solchen Vortriebsmaschine wird der das rotierende Lösewerkzeug tragende Auslegerarm in Vortriebsrichtung um eine bestimmte Schnittiefe in die Ortsbrust hineinbewegt und quer zur Vortriebsrichtung, also seitlich und nach oben bzw. nach unten verschwenkt. Das Verschwenken des Auslegerarms wird bei bekannten Vortriebsmaschinen durch Hydraulikzylinder bewerkstelligt, die einerseits mittelbar oder unmittelbar am Auslegerarm angreifen und andererseits mittelbar oder unmittelbar am Fahrgestell abgestützt sind. Die Bewegung des Auslegerarms in Vortriebsrichtung erfolgt, wenn dieser an einem auf dem Fahrgestell längs der Streckenachse verschiebbaren Schlitten angelenkt ist, ebenfalls mittels einseitig oder beidseitig angeordneter Hydraulikzylinder. Bei einer anderen bekannten Vortriebsmaschine, bei der der Auslegerarm direkt am Fahrgestell angelenkt ist, erfolgt die Bewegung des Auslegerarms in Vortriebsrichtung durch das Vorfahren der Vortriebsmaschine, wobei das Fahrwerk durch einen Hydraulikmotor angetrieben wird. Die einzelnen Bewegungsvorgänge werden vom Maschinenfahrer von Hand mittels hydraulischer Steuerventile gesteuert.
Eine solche Vortriebsmaschine arbeitet, insbesondere unter Berücksichtigung der Nennleistung des Schneidmotors, unwirtschaftlich, weil beim Schneiden im weichen Boden die Nennleistung des Schneidmotors nicht ausgenutzt wird und beim Schneiden im festen Boden der Schneidmotor überlastet und darüberhinaus abgewürgt werden kann. Andererseits führt bei solchen Vortriebsmaschinen ein unzureichender Andruck des Lösewerkzeugs zum Rattern, wodurch der Verschleiß der Vortriebsmaschine erheblich vergrößert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs bezeichnete Vortriebsmaschine so auszugestalten, daß die Leistung des Schneidmotors optimal ausgenutzt werden kann. Diese Aufgabe wird nach der Lehre aus dem Anspruch 1 gelöst. Bei einer erfindungsgemäß ausgestalteten Vortriebsmaschine wird die Beaufschlagung der Hydraulikzylinder bzw. Hydraulikmotoren automatisch in Abhängigkeit von der Leistungsaufnahme des Schneidmotors derart geregelt, daß mit steigender Leistungsaufnahme die Beaufschlagung gedrosselt und bei sinkender Leistungsaufnahme gesteigert wird. Das Lösewerkzeug wird folglich beim Schneiden im weichen Boden schneller vorgeschoben, als beim Schneiden im festen Boden. Dabei wird der Schneidmotor immer in der Nähe seiner Nennleistung belastet und diese Leistung gezielt ausgenutzt. Andere Einflußgrößen, wie z.B.
die Schärfe der Meißel des Lösewerkzeugs, werden automatisch berücksichtigt. Eine Überlastung oder sogar ein Abwürgen des Schneidmotors bleibt ausgeschlossen. Außerdem arbeitet das Lösewerkzeug immer mit einem in etwa gleichbleibenden satten Andruck am zu lösenden Boden, was einen ruhigen Lauf der Vortriebsmaschine zur Folge hat.
Die Ausgestaltungen nach den Ansprüchen 2 und 3 sind vorteilhafte MaBnahmen, mit denen die Menge pro Zeiteinheit des die Hydraulikzylinder bzw. die Hydraulikmotoren beaufschlagenden Mediums in Abhängigkeit von der Leistungsaufnahme des das Lösewerkzeug antreibenden Elektromotors regelbar ist.
Nach der Ausbildung gemäß Anspruch 4 ist es möglich, die Größe der iieistungsaufnahme des Schneidmotors willkürlich zu bestimmen.. Neben dem Vorteil, die Höhe der Motor-und Maschinenbelastung einstellen zu können, vermag der Maschinenfahrer eine bestimmte der vorhandenen Geologie angepaßte Belastung einzustellen, bei der die Vortriebsmaschine besonders ruhig läuft.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in einer vereinfachten Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen Fig. 1 eine Vortriebsmaschine in der Seitenansicht, Fig. 2 die Vortriebsmaschine in der Draufsicht und Fig. 3 einen elektronischen Regelkreis in Verbindung mit einem Hydroschaltplan für die Vortriebsmaschine.
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Vortriebsmaschine befindet sich in einem Tunnel 1 und weist ein Fahrgestell 2 auf, mit dem sie auf der Tunnelsohle 3 längs der Tunnelachse 4 verfahrbar ist. Das Fahrgestell 2 wird durch einen in den Figuren 1 und 2 nicht dargestellten Hydraulikmotor angetrieben. Auf dem Fahrgestell 2 ist ein um eine aufrechte Achse drehbarer Drehstuhl 5 angeordnet, an dem ein Auslegerarm 6 vertikal schwenkbeweglich angelenkt ist. Der Äuslegerarm 6 trägt an seinem vorderen Ende eine um eine quer zur Tunnelachse 4 horizontal verlaufende Achse rotierende Schneidtrommel 7, die von einem nur in Figur 3 dargestellten Drehstrommotor angetrieben wird. Der Auslegerarm 6 ist horizontal und vertikal derart verschwenkbar, daß er mit der Schneidtrommel 7 die Ortsbrust 8 zu bestreichen vermag. Der vertikalen Verschwenkung des Auslegerarms 6 dienen zwei Hydraulikzylinder 9, die beidseitig des Auslegerarms 6 mit ihren Kolbenstangen 11 an diesem angreifen und sich am Fahrgestell 2 abstützen. Das horizontale Verschwenken des Auslegerarms 6 wird durch zwei Hydraulikzylinder 12 bewerkstelligt, die beiderseits des Drehstuhls 5 mit ihren Kolbenstangen 13 an diesem angreifen und sich ebenfalls am Fahrgestell 2 abstützen. Das Aus- und Einfahren der Hydraulikzylinder 9, 12 sowie der Antrieb des Fahrgestells 2 werden durch manuelle hydraulische Steuerventile 14 gesteuert.
Den Hydraulikzylindern 9, 12 sowie dem in den Figuren 1 und 2 nicht dargestellten, das Fahrwerk 2 antreibenden Hydraulikmotor ist eine nur in Figur 3 dargestellte Hydropumpe 15 mit veränderlicher Fördermenge zugeordnet, deren Fördermenge durch einen nur in Figur 3 dargestellten elektronischen Regelkreis 16 geregelt wird. Der Hydroschaltplan ist in Figur 3 mit 17 bezeichnet. Die Funktion dieser Steuerung ist folgende: Ein Stromwandler 19 erfaßt den Strom einer zu dem Schneidtrommelmotor 21 führenden Drehstromeinspeisung 22 und übermittelt diese Größe durch die Leitung 23 einem Regler 24.
Von diesem führt eine Leitung 25 zu einem Spannungs-Weg-Wandler 26, der in Abhängigkeit von der Spannung ein Servo-Ventil (Druckregelventil 27) verstellt, dessen Anordnung noch zu beschreiben ist. Die tatsächliche Verstellung des Servo-Ventils 27 wird mittels des Weg-Spannung-Wandlers 28 und der Leitung 29 dem Regler 24 zurückgemeldet. Das Servo-Ventil 27 ist in einer Hydraulikleitung 31 angeordnet, die zu einem das Verstellorgan 32 der Hydropumpe 15 gegen eine Druckfeder 33 verstellenden Hydraulikzylinder 34 führt.
Der Regler 24 regelt die Spannung der Leitung 25 im umgekehrten Verhältnis zum Strom in der Drehstromeinspeisung 22.
Folglich wird die Fördermenge der Hydropumpe 15 mittels des Servo-Ventils 27 und des Hydraulikzylinders 34 derart geregelt, daß sie bei steigendem Strom in der Drehstromeinspeisung 22 abnimmt und bei sinkendem Strom zunimmt. Mit dieser Fördermenge werden die den Auslegerarm 6 und somit die Schneidtrommel 7 in Vortriebsrichtung 35 und quer dazu bewegenden Antriebselemente (Hydraulikzylinder 9, 12 und Hydraulikmotor 36) beaufschlagt. Aus Vereinfachungsgründen sind in Fig. 3 nur einer der Hydraulikzylinder 9, 12 sowie nur ein manuelles Steuerventil 14 dargestellt.
Beim Vortrieb wird die Vortriebsmaschine um ein bestimmtes Maß in Vortriebsrichtung 35 vorgefahren, so daß die Schneidtrommel 7 um eine bestimmte Schnittiefe in die Ortsbrust 8 eintaucht. Zugleich oder anschließend wird der Auslegerarm 6 quer zur Vortriebsrichtung verschwenkt. Dabei löst die in Pfeilrichtung 37 drehende Schneidtrommel 7 das anstehende Material von der Ortsbrust 8, das auf dem als Förderer ausgebildeten Auslegerarm 6 und einem sich anschließenden Förderer 38 abgefördert wird. Die Belastung des Schneidtrommelmotors 21 richtet sich nach der Festigkeit des Erdreichs, in dem der Tunnel 1 vorgetrieben wird. Diese Festigkeit kann sehr unterschiedlich sein. Da bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung die Vorschubgeschwindigkeit der Schneidtrommel 7 in der vorbeschriebenen Weise in Abhängigkeit von der Leistungsaufnahme des Schneidtrommelmotors 21 geregelt ist, wird dieser immer gleichmäßig belastet und dessen Leistung optimal ausgenutzt. Dem elektronischen Regelkreis 16 ist ein mit dem Regler 24 durch eine Leitung 39 in Verbindung stehendes Potentiometer 41 zugeordnet, an dem der Maschinenfahrer eine bestimmte Soll-Leistung einzustellen vermag.
Die Vorschubgeschwindigkeit der Schneidtrommel 7 wird über die Fördermenge der Hydropumpe 15 so geregelt, daß diese eingestellte Soll-Leistung eingehalten wird. Mit einem Stromanzeiger 42 steht dem Maschinenfahrer-ein Kontrollgerät zur Verfügung, an dem er die tatsächliche Leistungsaufnahme des Schneidtrommelmotors 21 ablesen kann.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist auch bei Vortriebsmaschinen vorteilhaft einzusetzen, deren Auslegerarm der Kontur des Tunnelquerschnitts entsprechend automatisch gesteuert wird.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche 1.. Vortriebsmaschine, insbesondere zum Auffahren von Tunnels oder unterirdischen Strecken, mit einem ein rotierendes Lösewerkzeug tragenden Auslegerarm, der jeweils mittels eines oder mehrerer Hydraulikzylinder und/o<ier Hydraulikmotoren längs der Vortriebsachse und quer zu dieser derart verstellbar ist, daß er mit dem iiosewerkzeug den Ansbruchquerschnitt zu bestreichen vermag, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge pro Zeiteinheit des die Hydraulikzylinder (9, 12) und/oder Hydrtaulikmotoren <36) .b:eaufschlagenden Mediums in Abahängigkeit von der It-eistungsaufmahme des das Lösewerkzeug (Schneidtrommel 7) antreibenden Elektromotors (21) geregelt ist, wobei die Leistungsaufnahme eine in etwa reziproke B.emessungsgröBe ist
2. Vortriebsmaschine nach Anspruch 1, wobei die Fördermenge der die Hydraulikzylinder und/oder Hydraulikmotoren mit Druckflüssigkeit versorgenden Pumpe mittels eines am Verstellorgan der Pumpe angreifenden Hydraulikzylinders einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der zum am Verstellorgan (23) angreifenden Hydraulikzylinder (34) führenden Hydraulikleitung (31) ein den Druck regelndes Servo-Ventil (27) eingeschaltet ist, dem ein elektronischer Regelkreis (16) vorgeschaltet ist, -der das Servo-Ventil (27) in Abhängigkeit von der Leistungsaufnahme des das Lösewerkzeug (Schneidtrommel 7) antreibenden Elektromotors (21) steuert.
3. Vortriebsmaschine nach Anspruch 1, wobei die Fördermenge der die Hydraulikzylinder und/oder Hydraulikmotoren mit Druckflüssigkeit -versorgenden Pumpe konstant ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der oder in den zu den Hydraulikzylindern oder Hydraulikmotoren führenden Hydraulikleitung(en) in Strömungsrichtung hinter der Pumpe jeweils ein die Durchflußmenge regelndes Stromregelventil eingeschaltet ist, dem ein elektronischer Regelkreis vorgeschaltet ist, der das Stromregelventil in Abhängigkeit von der Leistungsaufnahme des das Lösewerkzeug (Schneidtrommel 7) antreibenden Elektromotors (21) steuert.
4. Vortriebsmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem elektronischen Regelkreis (16) ein Potentiometer (41) zugeordnet ist, an dem die Größe der Leistungsaufnahme des das Lösewerkzeug (Schneidtrommel 7) antreibenden Elektromotors (21) einstellbar ist.