DE3714841A1 - Einrichtung zur steuerung der arbeitszylinder beim vortrieb unterirdischer bauwerke u. dgl., insbesondere zur steuerung der hydraulischen vorschubpressen beim schildvortrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung einer Gruppe doppeltwirkender hydraulischer Arbeitszylinder im Sinne eines gleichzeitigen Aus- oder Einschubs der Arbeits­ zylinder beim Vortrieb unterirdischer Bauwerke u.dgl., ins­ besondere zur Steuerung der hydraulischen Vorschubpressen beim Schildvortrieb oder beim Rohrvorpreßbetrieb, mit einem Mehrstrom-Pumpenaggregat, das mehrere mengengleiche hydrau­ lische Teilströme liefert, wobei jede Zylindereinheit über eine eigene Steuerventilvorrichtung an eine eigene Teil­ strom-Druckleitung anschließbar ist.

Aus der DE-PS 25 34 984 ist eine Schildvortriebsmaschine bekannt, bei der die Vorschubpressen des Vortriebsschildes zu mehreren jeweils hydraulisch kommunizierenden Zylinder­ gruppen, und zwar einer linken Gruppe, einer rechten Gruppe und jeweils einer oberen und unteren Gruppe zusammengefaßt sind, wobei die Vorschubpressen jeder Gruppe von einer eigenen Pumpe durch Schaltbetätigung eines eigenen Steuer­ ventils über eine Druckleitung mit Druckflüssigkeit be­ aufschlagbar sind. Zusätzlich ist eine von einem Hydraulik­ motor angetriebene reversierbare Steuerpumpe vorgesehen, mit der Druckflüssigkeit wahlweise in einen der Einzel­ kreise der Zylindergruppen einspeisbar ist, um zur Durchfüh­ rung von Richtungssteuerungen die Beaufschlagungsmenge in dem jeweiligen Einzelkreis gegenüber derjenigen der anderen Kreise zu erhöhen.

Bei einem anderen bekannten Vortriebsschild für den Tunnel­ bau nach der DE-AS 14 09 903 sind die Vorschubpressen jeweils über eine eigene Teilstrom-Druckleitung an eine Mehrstrom- Kolbenpumpe angeschlossen, so daß die Vorschubpressen mit gleichen Druckflüssigkeitsmengen beaufschlagbar sind. Zu­ gleich ist eine Vorrichtung vorgesehen, durch die wahlweise einer oder auch mehreren Vorschubpressen eine zusätzliche Druckflüssigkeitsmenge zugeführt werden kann. Diese Vorrich­ tung weist einen komplexen Aufbau auf und umfaßt einen von einer Druckluftquelle aufladbaren hydropneumatischen Druck­ speicher, an dem sämtliche Teilstrom-Druckleitungen über Rückschlag- und Drosselventile angeschlossen sind, ferner druckluftbetätigte Schaltventile, Luftmotore, Regler sowie Zusatzpumpen u.dgl., um für die Durchführung von Richtungs­ steuerungen eine zusätzliche Druckflüssigkeitsmenge in aus­ gewählte Teilstrom-Druckleitungen aus dem Druckspeicher ein­ zuleiten.

Weiterhin ist es aus der DE-OS 30 03 589 und der DE-OS 30 19 374 bekannt, für die Druckbeaufschlagung einer Zylin­ dergruppe eine Vielstrom-Radialkolbenpumpe einzusetzen, die mit Pumpendrücken über 300 bar, z.B. von 400-600 bar, arbeiten kann. Über die Vielstrom-Radialkolbenpumpe können die angeschlossenen Arbeitszylinder mit gleichen oder auch unterschiedlichen Druckflüssigkeitsmengen beaufschlagt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es vornehmlich, eine Einrichtung der eingangs genannten Art bei möglichst einfachem und be­ triebssicherem Gesamtaufbau so auszugestalten, daß eine Gruppe und vorzugsweise eine größere Anzahl hydraulischer Arbeitszylinder, sei es im Sinne einer Gleichlaufbetätigung oder im Sinne einer selektiven Druck- und/oder Mengenbeauf­ schlagung, in flexibler Anpassung an die jeweiligen betrieb­ lichen Gegebenheiten über die Teilstrom-Druckleitungen des Mehrstrom-Pumpenaggregates beaufschlagbar sind, und zwar möglichst auch mit hohen Arbeitsdrücken, die oberhalb 300 bar und im allgemeinen bei etwa 400-600 bar liegen können.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Ein­ richtung gelöst, die sich durch folgende Merkmale kennzeich­ net:

• - Die Teilstrom-Druckleitungen mit den angeschlosse­ nen Druckräumen der Arbeitszylinder sind zu einem kommunizierenden hydraulischen System zusammen­ geschlossen, wobei die Teilstrom-Druckleitungen jeweils über ein eigenes Schaltventil von dem kom­ munizierenden hydraulischen System absperrbar sind;
• - den Teilstrom-Druckleitungen ist jeweils ein eige­ nes, im Ansprechdruck einstellbares Druckbegrenzungs­ ventil zugeordnet.

Bei dieser Einrichtung wird für das Mehrstrom-Pumpenaggregat vorzugsweise eine Mehrstrom-Radialkolbenpumpe mit veränder­ licher Pumpenfördermenge der einzelnen Teilströme verwendet. Mit einer solchen Radialkolbenpumpe lassen sich auch hohe Arbeitsdrücke in der Größenordnung von etwa 400-600 bar oder darüber erreichen.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung sind sämtliche Arbeits­ zylinder, d.h. deren Druckräume, mit den zugeordneten Teil­ strom-Druckleitungen zu einem gemeinsamen kommunizierenden System zusammengeschlossen, so daß in diesem Betriebsfall an sämtlichen Arbeitszylindern derselbe Druck ansteht. Bei dem bevorzugten Einsatzfall für die Steuerung der Vorschubpres­ sen eines Vortriebsschildes bedeutet dies, daß die Vorschub­ kräfte an den über dem Schildumfang verteilten Vorschub­ pressen gleich groß sind, so daß der Vortriebsschild, falls keine Störkräfte auf ihn einwirken und der Boden an der Ortsbrust im wesentlichen homogen ist, in der Sollrichtung geradlinig vorpreßbar ist. Zugleich ist aber jede Teilstrom- Druckleitung über ihr Schaltventil vom hydraulisch kommuni­ zierenden System absperrbar. Damit ergibt sich die Möglich­ keit, über die zugeordneten einstellbaren Druckbegrenzungs­ ventile die Arbeitsdrücke in einzelnen Vorschubpressen her­ abzusetzen und damit die Verteilung der Vorschubkräfte über den Schildumfang gezielt im Sinne einer Richtungssteuerung bzw. Richtungskorrektur des Vortriebsschildes nutzbar zu machen. Die differenzierte Drucksteuerung in den einzelnen Teilstrom-Druckleitungen führt zu einer Schildsteuerung, mit der sich sanfte Steuerbewegungen durchführen lassen. Übermäßige Erwärmungen der Hydraulikflüssigkeit sind ver­ meidbar. Die gesamte Einrichtung zeichnet sich durch ver­ gleichsweise einfachen und betriebssicheren Gesamtaufbau aus; sie läßt sich ohne Schwierigkeiten den unterschiedlichen Betriebsbedingungen anpassen und läßt sich ohne weiteres so herrichten, daß die Schildsteuerung wahlweise von Hand oder auch mit Hilfe einer Steuerautomatik durchgeführt werden kann, wobei eine differenzierte Druckbeaufschlagung der ver­ schiedenen Arbeitszylinder möglich ist. Durch Pumpenförder­ stromverstellung lassen sich auch die Teilstrommengen ein­ stellen, so daß nicht nur mit differenzierter Drucksteuerung, sondern auch mit differenzierter Mengensteuerung in den ein­ zelnen Teilstrom-Druckleitungen gearbeitet werden kann.

Insbesondere bei größerer Anzahl an Arbeitszylindern läßt sich eine Aufbauvereinfachung des Systems dadurch erreichen, daß jeweils mehrere hydraulische Arbeitszylinder zu einer Zylindereinheit zusammengeschlossen werden, die über eine gemeinsame Teilstrom-Druckleitung beaufschlagt wird. Ins­ besondere bei Schildvortriebseinrichtungen empfiehlt es sich, jeweils zwei benachbarte Vorschubpressen in einer Zylindereinheit zusammenzufassen.

Um die Drücke in den einzelnen Teilstrom-Druckleitungen bei Absperrung vom kommunizierenden System gezielt einstellen zu können, empfiehlt es sich, den einzelnen einstellbaren Druck­ begrenzungsventilen jeweils ein Absperrventil vorzuschalten, durch dessen Betätigung das zugeordnete Druckbegrenzungs­ ventil von der zugeordneten Teilstrom-Druckleitung abgesperrt werden kann. Für die Absperrventile werden zweckmäßig elek­ trisch fernbetätigte Wegeventile verwendet.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung ist die Anzahl der vom Mehrstrom-Pumpenaggregat gelieferten hydraulischen Teilströme größer als die Anzahl der ange­ schlossenen Zylindereinheiten, wobei mindestens ein zusätz­ licher Teilstrom über eine Einspeiseleitung mit zugeordnetem Einspeiseventil in das kommunizierende hydraulische System und/oder in eine Teilstrom-Druckleitung einspeisbar ist. Über den zusätzlichen Teilstrom können im Bedarfsfall Leck­ verluste im System, die z.B. durch Verschleiß bedingt sind, ausgeglichen werden oder es kann die Zusatzeinspeisung bei erhöhtem Mengenbedarf des Systems, z.B. für den Schnell­ einschub der Arbeitszylinder und/oder für die erhöhte Mengen­ beaufschlagung sämtlicher oder einzelner Arbeitszylinder bzw. Zylindereinheiten in Aus- und Einschubrichtung nutzbar gemacht werden. Damit kann auch eine gesteuerte Nachholbewegung eines Pressenwiderlagers, wie vor allem eines Druckringes beim Schildvortrieb, über eine sogenannte Dreipunktsteuerung, wie sie z.B. aus der DE-OS 30 19 374 (Fig. 4) für das Nach­ ziehen des Stützrahmens eines Messerschildes bekannt ist, durchgeführt werden. Im letztgenannten Fall empfiehlt es sich, das Mehrstrom-Pumpenaggregat so auszulegen, daß es mindestens drei zusätzliche Teilstrom-Druckleitungen auf­ weist, die durch Ventilbetätigung in drei ausgewählte Teil­ strom-Druckleitungen der Zylindereinheiten einspeisen, und zwar in solche Zylindereinheiten, die über den Schildumfang gesehen in etwa gleichmäßigen Umfangsabständen zueinander angeordnet sind.

Wie erwähnt, wird bei der erfindungsgemäßen Einrichtung für das Mehrstrom-Pumpenaggregat vorzugsweise eine Mehrstrom- Radialkolbenpumpe verwendet. Um die Pumpenfördermengen inner­ halb möglichst weiter Grenzen einstellen zu können, empfiehlt es sich, eine in der Fördermenge verstellbare Mehrstrom- Radialkolbenpumpe vorzusehen, die von einem in seiner Schluck­ menge einstellbaren Hydromotor angetrieben wird.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist, wie erwähnt, bevorzugt für die Steuerung der Vorschubpressen eines Vortriebsschildes bestimmt, der mit einem angetriebenen Schneidkopf ausgerüstet ist. Sie kann aber auch bei anderen oder vergleichbaren An­ ordnungen für die Zylindersteuerung beim Vortrieb unterirdi­ scher Bauwerke sowie auch für die Steuerung der Pressen beim Rohrvorpreßbetrieb eingesetzt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den einzelnen Ansprüchen angegeben und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung in einem schematisierten und vereinfachten Schaltbild;

Fig. 2 in größerem Maßstab die bei der Einrich­ tung nach Fig. 1 vorgesehenen Arbeits­ zylinder-Einheiten mit den zugeordneten Steuerventilvorrichtungen;

Fig. 3 in größerem Maßstab und in Einzelheiten das bei der Einrichtung nach Fig. 1 vor­ gesehene Mehrstrom-Pumpenaggregat nebst Schaltventilanordnung des kommunizieren­ den hydraulischen Systems;

Fig. 4 in größerem Maßstab die bei der Einrichtung nach Fig. 1 vorgesehene Druckeinstellvorrich­ tung mit den Teilstrom-Druckleitungen zuge­ ordneten Druckbegrenzungsventilen.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind acht Zylinder­ einheiten 1 bis 8 vorgesehen, die jeweils zwei hydraulische Arbeitszylinder 9 umfassen. Die Arbeitszylinder 9 sind im Hub und in ihren Abmessungen gleich ausgebildet und bestehen aus doppeltwirkenden hydraulischen Zylindern. Sie bilden bei einem Vortriebsschild mit im Schild drehbar gelagertem Schneidkopf die Vorschubpressen, die den Schild und den Schneidkopf gleichzeitig vorpressen können und die über den Schildumfang gleichmäßig verteilt angeordnet sind und sich an einem (nicht dargestellten) Widerlager, z.B. einem gemeinsamen Druckring, abstützen, der sich seinerseits beim Schildvortrieb am eingebrachten Ausbau oder an einer Innen­ schalung abstützt, die, wie bekannt, für das Einbringen ei­ nes Ortbetonausbaus verwendet wird.

Für die Druckbeaufschlagung und Steuerung sämtlicher Zylin­ dereinheiten 1 bis 8 ist ein gemeinsames Mehrstrom-Pumpen­ aggregat 10 mit Pumpenantrieb 11 vorgesehen. Wie insbeson­ dere Fig. 3 zeigt, besteht das Pumpenaggregat 10 aus einer Mehrstrom-Radialkolbenpumpe, die mehrere von einem gemein­ samen Hydromotor 12 angetriebene Pumpeneinheiten 10/1 bis 10/12 umfaßt, die jeweils von einem Zylinderblock der Radialkolbenpumpe gebildet werden und auf einer vom Hydro­ motor 12 angetriebenen Welle 13 axial hintereinander ange­ ordnet sind, so daß sie zwölf mengengleiche Pumpenförder­ ströme liefern. Der Hydraulikmotor 12 ist mittels einer Verstellvorrichtung 14, z.B. mittels eines hydraulischen Verstellzylinders, in seiner Schluckmenge stufenlos ein­ stellbar. Der Pumpenantrieb weist einen Hauptmotor 15, vorzugsweise einen Elektromotor, auf, der eine Pumpe 16 antreibt, die in ihrer Fördermenge mittels einer Verstell­ vorrichtung 17, z.B. eines hydraulischen Verstellzylinders, stufenlos einstellbar ist. Die Pumpe 16 ist über eine Pumpen­ leitung 18 mit dem Eingang des Hydromotors 12 verbunden. In der Pumpenleitung 18 sitzt ein Proportionalventil 19, das über ein Potentiometer fern- oder automatisch die Pumpen­ fördermenge indirekt verstellt. Ausgangsseitig ist das Ven­ til 19 an die Rücklaufleitung 20 des Hydromotors 12 ange­ schlossen, während es eingangsseitig über seinen zweiten Anschluß mit einer zum Vorratsbehälter führenden Rücklauf­ leitung 21 verbunden ist. In der dargestellten Schaltstel­ lung des Proportionalventils 19 ist die Druckmittelzuleitung zum Hydromotor 12 gesperrt; somit ist die Pumpenfördermenge auf ein Minimum reduziert bei vollem Druck. Ein Druckbegren­ zungsventil 22 begrenzt den Druck am Pumpenausgang. Bei Um­ schaltung des Ventils 19 wird dagegen der Pumpenförderstrom über die Pumpenleitung 18 dem Hydromotor 12 zugeführt. Da die Pumpe 16 in ihrer Fördermenge einstellbar ist und zweck­ mäßig auch der Hydromotor 12 in seiner Schluckmenge verstell­ bar ist, lassen sich die von den einzelnen Pumpeneinheiten 10/1 bis 10/12 gelieferten Teilstrommengen innerhalb wei­ ter Grenzen verstellen bzw. regeln.

Jede Zylindereinheit 1 bis 8 ist über eine eigene Teilstrom- Druckleitung 23/1 bis 23/8 an eine der Pumpeneinheiten 10/1 bis 10/8 angeschlossen, wobei die Pumpeneinheit 10/1 über die Leitung 23/1 mit der Zylindereinheit 1, die Pumpeneinheit 10/2 über ihre Leitung 23/2 mit der Zylindereinheit 2 usw. verbunden ist. Da die Anzahl der Pumpeneinheiten 10/1 bis 10/12 größer ist als die Anzahl der Zylindereinheiten 1 bis 8, stehen an der Mehrstrom-Radialkolbenpumpe 10 zusätz­ liche Mengen-Teilströme zur Verfügung, im ausgewählten Aus­ führungsbeispiel insgesamt vier zusätzliche Teilströme, die von den Pumpeneinheiten 10/9 bis 10/12 in die Teilstrom­ leitungen 23/10 bis 23/12 eingespeist werden.

An jede der zwölf Teilstrom-Druckleitungen 23/1 bis 23/12 ist ein Umschaltventil 24/1 bis 24/12 angeschlossen, das aus einem magnetisch betätigten Wegeventil besteht. Sämt­ liche Umschaltventile 24/1 bis 24/12 sind ausgangsseitig über eine gemeinsame Leitung 25 an den Rücklauf R ange­ schlossen. In der dargestellten Schaltstellung der Umschalt­ ventile 24/1 bis 24/12 sind daher die zugeordneten Teil­ strom-Druckleitungen 23/1 bis 23/12 mit dem Rücklauf R ver­ bunden. Bei Umschaltung der Umschaltventile ist dagegen die Verbindung zur Leitung 25 und damit zum Rücklauf R gesperrt. Die Umschaltventile 24/1 bis 24/12 sind gemeinsam und selek­ tiv schaltbar.

Die zu den Zylindereinheiten 1 bis 8 führenden Teilstrom- Druckleitungen 23/1 bis 23/8 sind hinter den Umschalt­ ventilen 24/1 bis 24/12 an Schaltventile 25/1 bis 25/8 angeschlossen, die ebenfalls aus magnetisch betätigten Ventilen bestehen. Die Schaltventile 25/1 bis 25/8 sitzen in einer die Teilstrom-Druckleitungen 23/1 bis 23/8 ver­ bindenden Parallelleitung 26. In der dargestellten Schalt­ stellung der Schaltventile 25/1 bis 25/8 ist der Durchfluß in der Parallelleitung 26 geöffnet, so daß sämtliche acht Teilstrom-Druckleitungen 23/1 bis 23/8 hydraulisch kommuni­ zierend verbunden sind. Die Schaltventile 25/1 bis 25/8 sind gemeinsam und auch einzeln oder gruppenweise betätig­ bar, um eine einzelne Teilstrom-Druckleitung oder gleich­ zeitig mehrere Teilstrom-Druckleitungen 23/1 bis 23/8 von dem hydraulisch kommunizierenden System abzusperren.

Hinter den Schaltventilen 25/1 bis 25/8 sind die Teilstrom- Druckleitungen 23/1 bis 23/8 jeweils über eine Steuerventil­ vorrichtung 27 an die zugeordnete Zylindereinheit 1 bis 8 angeschlossen. Wie vor allem Fig. 3 zeigt, bestehen die acht Steuerventilvorrichtungen 27 jeweils aus drei magnetbetätig­ ten Einzelventilen, die auch zu einem Einzelventil zusammen­ gefaßt sein können. Jede Steuerventilvorrichtung 27 umfaßt die Ventile 28, 29 und 30, wobei die Ventile 28 und 29 ein­ gangsseitig an die zugeordnete Teilstrom-Druckleitung 23/1 bis 23/8 angeschlossen sind. Ausgangsseitig ist das Ventil 28 über den Anschluß 31 mit den beiden Druckräumen 32 der zugeordneten Arbeitszylinder 9 der betreffenden Zylinder­ einheit verbunden. Das Ventil 29 steuert den Zu- und Rück­ fluß zu dem Ringraum 33 der beiden Arbeitszylinder 9 der betreffenden Zylindereinheit und ist daher ausgangsseitig über den Anschluß 34 mit diesen Ringräumen 33 verbunden. Das Ventil 30 ist ausgangsseitig an eine zu dem Rücklauf R führende Sammelleitung 35 angeschlossen. Mit dieser Sammel­ leitung 35 sind die Ventile 30 sämtlicher Steuerventilvor­ richtungen 27 verbunden. Auch die Ventile 29 der verschiede­ nen Steuerventilvorrichtungen 27 sind über einen Anschluß 36 an die Rücklauf-Sammelleitung 35 angeschlossen. Durch Schaltbetätigung des Ventils 28 werden die Druckräume 32 der zugeordneten Zylindereinheit über den Anschluß 31 mit der betreffenden Teilstrom-Druckleitung 23/1 bis 23/8 ver­ bunden, so daß die beiden Arbeitszylinder 9 dieser Zylinder­ einheit ausfahren. Dabei wird die Druckflüssigkeit über den Anschluß 34 und das geöffnete Ventil 29 aus den Ringräumen 33 in die Rücklauf-Sammelleitung 35 abgeführt. Das Ventil 30 bleibt beim Ausschub der Arbeitszylinder 9 in der gezeigten Schließstellung. Bei hydraulischem Einschub der beiden Ar­ beitszylinder 9 der betreffenden Zylindereinheit wird das Ventil 28 in die gezeigte Schließstellung, das Ventil 30 in die Öffnungsstellung und das Ventil 29 umgeschaltet, so daß die Ringräume 33 der betreffenden Arbeitszylinder 9 an die zugeordnete Teilstrom-Druckleitung angeschlossen sind und die Druckflüssigkeit aus den Druckräumen 32 über das Ventil 30 in die Rücklauf-Sammelleitung 35 ausgeschoben wird.

Die acht Teilstrom-Druckleitungen 23/1 bis 23/8 sind zwischen den Schaltventilen 25/1 bis 25/8 und den Steuerventilen 27 jeweils über eine eigene Zweigleitung 36/1 bis 36/8 an ein im Ansprechdruck einstellbares Druckbegrenzungsventil 37/1 bis 37/8 angeschlossen. Die Zweigleitungen 26/1 bis 26/8 sind jeweils über die Anschlüsse 31 mit den Druckräumen 32 der Ar­ beitszylinder 9 der zugeordneten Zylindereinheit 1 bis 8 ver­ bunden. Den Druckbegrenzungsventilen 37/1 bis 37/8 vorgeschal­ tet ist jeweils ein Absperrventil 38/1 bis 38/8, das ebenfalls aus einem elektromagnetisch betätigten Ventil besteht. Die Ab­ sperrventile 38/1 bis 38/8 sind außerdem mit einer gemeinsamen Rücklaufleitung 39 verbunden, in die die Druckbegrenzungs­ ventile 37/1 bis 37/8 bei ihrer Schaltbetätigung die Druck­ flüssigkeit abführen. An die Zweigleitungen 36/1 bis 36/8 ist jeweils ein Druckmesser 40/1 bis 40/8 angeschlossen, um den Druck in den verschiedenen Teilstrom-Druckleitungen 23/1 bis 23/8 und damit in den zugeordneten Arbeitsräumen der Zy­ lindereinheiten zu überwachen. In der gezeigten Absperr­ stellung der Absperrventile 38/1 bis 38/8 sind die Druck­ begrenzungsventile 37/1 bis 37/8 von den zugehörigen Zweig­ leitungen 36/1 bis 36/8 und damit von den zugehörigen Teil­ strom-Druckleitungen 23/1 bis 23/8 abgetrennt, so daß in diesen Teilstrom-Druckleitungen der hohe Pumpenförderdruck der Pumpeneinheiten 10/1 bis 10/8 ansteht. Werden die Ab­ sperrventile 38/1 bis 38/8 einzeln oder gruppenweise oder insgesamt umgeschaltet und damit die Verbindung zu den Druckbegrenzungsventilen 37/1 bis 37/8 hergestellt, so läßt sich der Arbeitsdruck in den Teilstrom-Druckleitungen 23/1 bis 23/8 oder in einigen derselben auf den am betreffenden Druckbegrenzungsventil 37/1 bis 37/8 eingestellten Druckwert vermindern.

Wenn sich die Schaltventile 25/1 bis 25/8 in der in Fig. 3 gezeigten Öffnungsstellung und die Absperrventile 38/1 bis 38/8 in der in Fig. 4 gezeigten Absperrstellung befinden, sind sämtliche Teilstrom-Druckleitungen 23/1 bis 23/8 mit den zugeordneten Druckräumen 32 sämtlicher Arbeitszylinder 9 der Zylindereinheiten 1 bis 8 untereinander hydraulisch kommunizierend verbunden, so daß an sämtlichen Arbeitszylin­ dern 9 derselbe Druck ansteht, wenn die Umschaltventile 24/1 bis 24/8 umgeschaltet sind, die Verbindung zu der Rücklauf- Sammelleitung 25 also absperren. Bei gleichem Arbeitsdruck an sämtlichen Arbeitszylindern 9 verteilen sich demgemäß die Vorschubkräfte gleichmäßig über den Schildumfang, so daß der Vortriebsschild, falls keine Störeinflüsse vorlie­ gen, in der Sollrichtung geradlinig vorgedrückt wird. Hier­ bei sind selbstverständlich die Steuerventilvorrichtungen 27 so geschaltet, daß die Druckräume 32 mit den Teilstrom- Druckleitungen 23/1 bis 23/8 und die Ringräume 33 mit der Rücklaufleitung 35 verbunden sind.

Um Richtungssteuerungen oder Richtungskorrekturen beim Schildvorpressen durchführen zu können, kann der Beauf­ schlagungsdruck an jeder beliebigen Zylindereinheit 1 bis 8 oder auch an mehreren dieser Zylindereinheiten verändert werden. Dies geschieht dadurch, daß die betreffende Zylin­ dereinheit durch Schließen des bzw. der zugeordneten Schalt­ ventile 25/1 bis 25/8 von dem kommunizierenden System der übrigen Zylindereinheiten abgeschaltet und durch Umschalten des zugeordneten Absperrventils 38/1 bis 38/8 mit dem zu­ geordneten Druckentlastungsventil 37/1 bis 37/8 verbunden wird. Die so vom kommunizierenden System abgeschaltete Teilstrom-Druckleitung kann durch entsprechende Einstellung des zugeordneten Druckbegrenzungsventils 37/1 bis 37/8 auf einen niedrigeren Druckwert gebracht werden. Es ist erkenn­ bar, daß durch Umschalten der verschiedenen Ventile der Be­ aufschlagungsdruck an den Arbeitszylindern 9 der Zylinder­ einheiten 1 bis 8 innerhalb verhältnismäßig weiter Grenzen verändert werden kann, so daß eine differenzierte Druck­ beaufschlagung einzelner oder auch mehrerer Zylindereinhei­ ten 1 bis 8 möglich ist. Damit ist die beschriebene Ein­ richtung hinsichtlich der Arbeitsdrücke in den verschiede­ nen Arbeitszylindern 9 den unterschiedlichen betrieblichen Gegebenheiten, wie insbesondere auch der Beschaffenheit der Ortsbrust, differenziert anpaßbar. Zugleich läßt sich über die beschriebene Pumpenförderstromverstellung an der Mehr­ strom-Radialkolbenpumpe auch eine differenzierte Mengen­ steuerung erreichen.

Gleiches gilt für den Einschub der Arbeitszylinder 9, der durch die Schaltbetätigung der Ventile 28, 29 und 30 der Steuerventilvorrichtungen 27 bewirkt wird.

Wie weiter oben bereits ausgeführt wurde, ist die Anzahl der Pumpeneinheiten 10/1 bis 10/12 und damit die Anzahl der von der Mehrstrom-Radialkolbenpumpe 10 gelieferten hydraulischen Teilströme größer als die Anzahl der Zylindereinheiten 1 bis 8, so daß zusätzliche Teilströme, hier vier zusätzliche Teil­ ströme, für Sonderfunktionen zur Verfügung stehen. Die Pum­ peneinheit 10/10 ist über ihre Teilstrom-Druckleitung 23/10 mit dem zugeordneten Schaltventil 24/10 an eine Einspeise­ leitung 41 angeschlossen, die mit sämtlichen Teilstrom- Druckleitungen 23/1 bis 23/8 über ein Rückschlagventil 42 verbunden ist. In dieser Einspeiseleitung 41 bzw. der zu­ geordneten Teilstrom-Druckleitung 23/10 befindet sich ein Einspeiseventil 42, das ebenfalls aus einem elektromagnetisch betätigten Wegeventil besteht. Letzteres ist außerdem über einen Anschluß 43 an die gemeinsame Rücklaufleitung 25 der Umschaltventile 24/1 bis 24/12 und demgemäß an den Rücklauf R angeschlossen. In der Schaltstellung gemäß Fig. 3 ist das Einspeiseventil 42 für den Durchfluß zur Einspeiseleitung 41 geöffnet, so daß der über die Teilstrom-Druckleitung 23/10 zugeführte Teilstrom über die Einspeiseleitung und die sich öffnenden Rückschlagventile 42 in sämtliche Teilstrom- Druckleitungen 23/1 bis 23/8 eingespeist wird. Damit können Leckölverluste im System ausgeglichen und/oder die einzelnen Teil-Druckströme im kommunizierenden System erhöht werden. In der anderen Schaltstellung des Einspeiseventils 42 ist die zusätzliche Teilstrom-Druckleitung 23/10 gegenüber der gemeinsamen Einspeiseleitung 41 abgesperrt und die Einspeise­ leitung über den Anschluß 43 mit dem Rücklauf verbunden. Da­ bei kann, wie dargestellt, die Anordnung auch so getroffen werden, daß in dieser Schaltstellung des Einspeiseventils die Teilstrom-Druckleitung 23/10 über einen Anschluß 44 mit Rück­ schlagventil 45 an eine der zu den Zylindereinheiten 1 bis 8 führenden Teilstrom-Druckleitungen, hier an die Teilstrom- Druckleitung 23/5, angeschlossen ist, so daß der zusätzliche Teilstrom in diese Teilstrom-Druckleitung 23/5 eingespeist wird, wobei sie bei geöffneten Schaltventilen 25/1 bis 25/8 die Zuführungsmenge im kommunizierenden System oder bei teil­ weise geschlossenen Schaltventilen 25/1 bis 25/8 nur in der Teilstrom-Druckleitung 23/5 oder in einem Teilsystem erhöht, das mehrere zu den Zylindereinheiten führende und in kommuni­ zierender Verbindung stehende Teilstrom-Druckleitungen um­ faßt.

Die weiteren zusätzlichen Teilstrom-Druckleitungen 23/9, 23/11 und 23/12 der Pumpenstufen 10/9, 10/11 und 10/12 sind jeweils an der Anschlußstelle 46 an eine einzelne zu einer Zylindereinheit führende Teilstrom-Druckleitung, und zwar im gezeigten Beispiel an die Teilstrom-Druckleitung 23/3, die Teilstrom-Druckleitung 23/4 und die Teilstrom-Druck­ leitung 23/6 angeschlossen, so daß sich in diesen Teilstrom- Druckleitungen die Flüssigkeitsmenge verdoppeln läßt, wenn diese gegenüber dem kommunizierenden System abgesperrt sind. Diese Anordnung ist vor allem für den Schnelleinschub der zugeordneten Arbeitszylinder 9 vorteilhaft, wobei auch eine Dreipunktsteuerung beim Nachholen des Pressenwiderlagers (Druckring od.dgl.) erreichbar ist.

Die Teilstrom-Druckleitungen 23/1 bis 23/12 sind zu beiden Seiten des Hydraulikmotors 12 jeweils über Rückschlag­ ventile 47 an eine zum Rücklauf R führende Rücklaufleitung 48 angeschlossen, in der ein auf den maximalen Arbeitsdruck im System eingestelltes Druckentlastungsventil 49 angeord­ net ist. In einer durch die Rückschlagventile 47 von den Teilstrom-Druckleitungen abgesperrten Parallelleitung 50 befinden sich hintereinander ein Umschaltventil 51 und ein Druckbegrenzungsventil 52, das auf einen unterhalb des maximalen Systemdrucks liegenden Ansprechdruck, z.B. einen Druck von etwa 100 bar, eingestellt ist und ausgangsseitig mit der zum Rücklauf R führenden Leitung 25 in Verbindung steht. Das Ventil 51 ist ebenfalls magnetisch betätigt und kann von der in Fig. 3 gezeigten Sperrstellung in die Öffnungsstellung umgeschaltet werden, in der es den Durch­ fluß durch die Leitung 50 öffnet mit der Folge, daß der Druck in sämtlichen Teilstrom-Druckleitungen 23/1 bis 23/12 auf den am Druckentlastungsventil 52 eingestellten niedri­ geren Druck gesenkt wird. Mit diesem niedrigeren Arbeits­ druck kann beim Einschub der Arbeitszylinder 9, d.h. beim Nachholen des Druckringes od.dgl., gearbeitet werden, da hierbei geringere Kräfte benötigt werden.

Andererseits kann auch die Parallelleitung 26 über eine Um­ gehungsleitung 26′ mit dem Rücklauf R verbunden werden, wobei in dieser Umgehungsleitung 26′ein Umschaltventil 53 mit nach­ geschaltetem Druckbegrenzungsventil 54 angeordnet ist, das ebenfalls auf einen niedrigeren Arbeitsdruck von z.B. 50-150 bar eingestellt ist. Die Ventile 53 und 54 haben im wesentlichen dieselbe Funktion wie die Ventile 51 und 52; sie gestatten es, den Arbeitsdruck im hydraulisch kommu­ nizierenden System auf einen niedrigeren Wert zu senken, was z.B. dann geschehen kann, wenn bei Stillstand des Schildvor­ triebs der im Schild gelagerte Schneidkopf zur Ortsbrustab­ stützung mit einer gewissen Andruckkraft an der Ortsbrust gehalten werden soll.

Die Pumpe 12 kann auch mittels eines thyristorgesteuerten Elektromotors angetrieben werden.

Claims (16)

1. Einrichtung zur Steuerung einer Gruppe doppeltwirkender hydraulischer Arbeitszylinder im Sinne eines gleich­ zeitigen Aus- oder Einschubs der Arbeitszylinder beim Vortrieb unterirdischer Bauwerke u.dgl., insbesondere zur Steuerung der hydraulischen Vorschubpressen beim Schildvortrieb oder beim Rohrvorpreßbetrieb, mit einem Mehrstrom-Pumpenaggregat, das mehrere mengengleiche hydraulische Teilströme liefert, wobei jede Zylinder­ einheit über eine eigene Steuerventilvorrichtung an eine eigene Teilstrom-Druckleitung anschließbar ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - Die Teilstrom-Druckleitungen (23/1 bis 23/8) mit den angeschlossenen Druckräumen (32) der Arbeitszylinder (9) sind zu einem kommunizie­ renden hydraulischen System zusammengeschlossen, wobei sie jeweils über Schaltventile (25/1 bis 25/8) von dem kommunizierenden hydraulischen System absperrbar sind;
• - den Teilstrom-Druckleitungen (23/1 bis 23/8) ist jeweils ein eigenes, im Ansprechdruck ein­ stellbares Druckbegrenzungsventil (37/1 bis 37/8) zugeordnet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Pumpenaggregat (10) aus einer Mehrstrom-Radialkolbenpumpe besteht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekenn­ zeichnet durch eine Pumpenförderstrom­ verstellung zur Verstellung der Teilstrommengen.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß jedes Druckbegrenzungsventil (37/1 bis 37/8) durch ein ihm vorgeschaltetes Absperrventil (38/1 bis 38/8), vor­ zugsweise ein elektrisch ferngesteuertes Magnetventil, von der zugeordneten Teilstrom-Druckleitung (23/1 bis 23/8) absperrbar ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Arbeitszylinder-Gruppe in mehrere, jeweils mindestens zwei Arbeitszylinder (9) umfassende Zylindereinheiten (1 bis 8) zusammengefaßt ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Anzahl der vom Mehrstrom-Pumpenaggregat (10) geliefer­ ten hydraulischen Teilströme größer ist als die Anzahl der Zylindereinheiten (1 bis 8), wobei mindestens ein zusätzlicher Teilstrom mit seiner Teilstrom-Druckleitung (23/10) über eine Einspeiseleitung (41) mit zugeordnetem Einspeiseventil (42) in das kommunizierende hydraulische System und/oder in eine der Teilstrom-Druckleitungen einer Zylindereinheit einspeisbar ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das Mehrstrom-Pumpenaggregat (10) mindestens drei zusätz­ liche Teilstrom-Druckleitungen (23/9, 23/10, 23/12) aufweist, die durch Schaltbetätigung von zugeordneten Umschaltventilen (24/9, 24/11, 24/12) mit gesonderten Teilstrom-Druckleitungen der Zylindereinheiten (1 bis 8) verbindbar sind.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die die kommunizierende Verbindung der Teilstrom-Druckleitungen (23/1 bis 23/8) herstellenden Schaltventile (25/1 bis 25/8) in einer die Teilstrom-Druckleitungen (23/1 bis 23/8) vor den Steuerventilvorrichtungen (27) kurz­ schließenden Parallelleitung (26) angeordnet sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Teilstrom-Druckleitungen (23/1 bis 23/12) des Mehrstrom- Pumpenaggregates (10) vor den Steuerventilvorrichtungen (27) und vor den die kommunizierende Verbindung der Teilstrom-Druckleitungen herstellenden Schaltventilen (25/1 bis 25/8) über gesonderte Umschaltventile (24/1 bis 24/12) auf Rücklauf R schaltbar sind.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die einstellbaren Druckbegrenzungsventile (37/1 bis 37/8) mit den vorgeschalteten Absperrventilen (38/1 bis 38/8) über gesonderte Zweigleitungen (36/1 bis 36/8) hinter den die kommunizierende hydraulische Verbindung her­ stellenden Schaltventilen (35/1 bis 35/8) an die Teilstrom-Druckleitungen (23/1 bis 23/8) angeschlossen sind.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß jeder Teilstrom-Druckleitung (23/1 bis 23/8) bzw. jeder Zweigleitung (36/1 bis 36/8) ein Druckmeßgerät (40/1 bis 40/8) zugeordnet ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Steuerventilvorrichtungen (27) jeweils aus einer Ventilkombination mit einem die Teilstrom-Druckleitung gegenüber den Arbeitszylinder-Druckräumen (32) öffnen­ den und sperrenden Ventil (28), einem den Zu- und Abfluß zu den Ringräumen (33) der Arbeitszylinder (9) steuernden Ventil (29) und einem die Verbindung der Druckräume (32) der Arbeitszylinder gegenüber einem Rücklauf (35) sperrenden Ventil (30) bestehen.

13. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in einer sämtliche Teilstrom-Druckleitungen (23/1 bis 23/12) verbindenden Leitung (50 und/oder 52) ein Um­ schaltventil (51 und/oder 53) mit ihm nachgeschalteten Druckbegrenzungsventilen (52 und/oder 54) angeordnet ist, das auf einen gegenüber dem maximalen Arbeits­ druck niedrigeren Ansprechdruck eingestellt ist.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß die Steuerventilvorrichtungen (27), die Schaltventile (25/1 bis 25/8) des hydraulischen kommunizierenden Systems, die mit den einzelnen Teilstrom-Druckleitungen verbundenen Umschaltventile (24/1 bis 24/12) und die den einstellbaren Druckbegrenzungsventilen (37/1 bis 37/8) vorgeschalteten Absperrventile (38/1 bis 38/8) aus elektrisch fernbetätigbaren Magnetventilen be­ stehen.

15. Mehrstrom-Pumpenaggregat mit Radialkolbenpumpe zur Verwendung bei einer Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und/oder bei einer Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß die Mehrstrom-Radialkolbenpumpe von einem in seiner Schluck­ menge einstellbaren Hydromotor (12) angetrieben ist, der von einer in ihrer Fördermenge verstellbaren Pumpe (16) gespeist wird.

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß das Mehrstrom-Pumpenaggregat (12) von einem thyristor­ gesteuerten Elektromotor angetrieben ist.