DE3033480A1

DE3033480A1 - Vortriebsschild, insbesondere messerschild

Info

Publication number: DE3033480A1
Application number: DE19803033480
Authority: DE
Inventors: Herbert 4712 Werne Heitkamp; Dieter 4714 Selm Stuckmann
Original assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Current assignee: Caterpillar Global Mining Europe GmbH
Priority date: 1980-09-05
Filing date: 1980-09-05
Publication date: 1982-04-22
Also published as: DE3033480C2; JPS57116895A; JPH041157B2; US4432665A; CH654376A5

Description

Gewerkschaft Eisenhütte Westfalia, 4670 Lünen Vortriebsschild, insbesondere Messerschild

Die Erfindung betrifft einen Vortriebsschild, insbesondere einen Messerschild, mit am Schild bzw, am Stützrahmen angreifenden, gegen ein ηachführbares Widerlager abgestützten und über den Umfang verteilt angeordneten hydraulischen Pressen,

Beim Schildvortrieb von Tunnels, Stollen oder sonstigen unterirdischen Bauwerken erfolgt die Sicherung des Ausbruchsquerschnittes im Bereich der Ortsbrust mittels eines zylindrischen Vortriebsschildes oder eines MesserSchildes, dessen Schildmantel von einer Vielzahl an Vortriebsmessern gebildet ist, die mittels am gemeinsamen Stützrahmen abgestützter Presszylinder einzeln oder gruppenweise in Vortriebsrichtung vorpressbar sind. Im Inneren des Schildes befinden sich die für den Vortrieb erforderlichen Einrichtungen, insbesondere eine Vortriebsmaschine, eine Fördereinrichtung für die Abförderung des Haufwerks u.dgl. ο Bei einem Messerschild wird der die Vortriebsmesser führende Stützrahmen mittels der

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den einzelnen Vortriebsmess^rn zugeordneten Presszylinder nachgezogen, nachdem sämtliche Vortriebsmesser vorgepresst worden sind.

Es ist aus der Praxis bekannt, daß währen^ cfcs Schildvortriebs der Schild häufig eine unerwünschte Roll- bzw. Drehbewegung um seine Achse ausführt, was zu erheblichen betrieblichen Schwierigkeiten führen k^nn, zumal sich hierbei die gesamten im Schild angeordneten Maschineneinrichtungen schrägsteller-„ Außerdem können solche Ro11hewegungen zu einer Versteuerung des Schildes und damit der gesamten Vortriebseinrichtung führen,

TJm einen Messerschild gegenüber diesen Ro llbewe gun gen zu stabilisieren, ist es aus der DE-AS 24 61 241 bekannt, den Schild mit mindestens einem unabhängig vortreibbaren Vttriebsmesser auszurüsten, welches gegenüber dem Umfang des

zylindrisch^ .iohildnantels im Sohlber^ich radial nach Aufle^ so

--ersetzt ii-l, dnß er an d"r Sohle ein^ Pinne schneidet. Dr-ε in dieser Ri-""·:· li^^end^ Vort^^ebsmess^r bildet eine Führungsleiste, di^, ähnlich ^iner Stabl"¹ isierungsflosne, den zylindrischen ScMI ("mantel ge.^n Rollb^w^gunmen stabilisiert. TTp₁ r-ew-i sso Steuer- ο^er Ai¹Sf;! eichsbewegting^n durchführen zu können, ist das radi-vl über den Schildnantel vorspringende Vortriebsmesser gegenüber der Längsachs«³ ^ή<*s Schildmant^T r. vdnkel^instellbar, was mit Hilfe ^ines ScfrmenkZylinders o.drl. erfolgen kann»

Zur Vermeidung der genannten Rollbewegung bei einem zylindrischen Vortriebsschild ist es nur der CF-PS 453 414 bekamt, im Inneren des Schildes einer Druckring anzuordnen, gegen den eich die Vc"triebspresren der. Schildes gelenkig abstützen und d^r Tni+tp] s gesonderter hydraulischer Korrekturpressen um seine Achime drehbpr ist, un die Vortriebspressen in eine solch geneigte Stellung zu bringen, daß sie bei ihrer Druckbaufschlagung '"'em Schild eine zur Rollbewegung gegenläufige Drehtenflpiζ

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erteilen. Der Bauaufwand solcher Schildsteiierunger¹ int verhältnismäßig groß.

Schließlich ist es z_oB. aus der DE-OS 26 21 4?1 auch bekannt, die unerwünschte Drehung des Vortriebsschildes um seine Achse mit Hilfe einer Drehmomenten ab stütze ρ 7." vermeiden, die aur einer z.B, an einem Nn chi auf.schild befestigten Drehmomenten stütze und einer am Schild angeordneten Stutzen führung besteht. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Drehmomentenstütze und ihre Stützenführung in einer Schräglage zueinander eingestellt sind, so daß dem Schild beim Vorpressen eine gezielte Drehbewegung aufgezwungen wird, welche der Rollbewegung entgegenwirkt,

Aufgabe der Erfindung ist es, eine baulich und steuerungstechnisch, besonders einfache Vorrichtung zu schaffen, mit der sich den genannten Ro11bewegungen des Schildes,insbesondere eines Messerschildes, zuverlässig entgegenwirken läßto

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die hydraulischen Pressen zur Vortriebsrichtung spitzwinklig verlaufend angeordnet sind, v/obei eine Gruppe der Pressen in Schxldumfangsrichtung nach links und eine andere Gruppe der Pressen in Schildumfangsrichtung nach rechts geneigt sind, und daß die Pressen der einen Gruppe unabhängig von denen der anderen Gruppe vom Druck beaufschlagbar sind«

Mit dieren Maßnahmen gelingt es, ohne Verwendung zusätzlicher Steuer- oder Korrekturpressen allein mit Hilfe der den Vortriebsschild bzw» den Stützrahmen eines MesserSchildes vordrückenden Pressen der Rolltendenz des Schildes, sei es in der

Dreheinen oder in der anderen richtung, entgegenzuwirken, indem entsprechend entweder die in der einen Drehrichtung schräggestellten Pressen oder aber die in der anderen Drehrichtung geneigten Pressen gemeinsam in Ausschubrichtung beaufschlagt werden, so daß sie dem Schild bzw» dem Stützrahmen eine zur

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Rollbewegung gegenläufige Drehtendenz erteilen. Hat der Schild die Tendenz, sich im Uhrzeigersinn um seine Achse zu drehen, so läßt sich durch die im Gegenuhrzeigersinn auf den Schild bzw» den Stützrahmen wirkenden Pressen ein Geg^nmoment erzeugen, so daß der Schild seine Drehlage beibehält oder sich in seiner Drehlage gezielt korregieren läßt.

Vorzugsweise sind die genannten Pressen in Umfangsrichtung in wechselnder Folge gegenläufig geneigt, derart, daß jeweils eine in der einen Richtung geneigte Presse zwischen zwei in der Gegenrichtung geneigten Pressen liegt. Hierbei gelingt es, die Drehkräfte gleichmäßig über den Umfang zur Wirkung zu bringen, gleichgültig, welche Pressengruppe vom Druck beaufschlagt wird«

Mit besonderem Vorteil läßt sich die Erfindung bei einem Messerschild verwirklichen, bei dem sich die den Schildmantel bildenden Vortriebsmesser in bekannter Weise auf einem gemeinsamen Stützrahmen abstützen und in Nut- Federführungen formschlüssig am Stützrahmen geführt werden, wobei zwischen jedem einzelnen Vortriebsmesser und dem Stützrahmen ein doppeltwirkender hydraulischer Presszylinder gelenkig eingeschaltet ist. Bei einem solchen Messerschild kann durch die Druckbaufschlagung der einen oder der anderen Pressengruppe auf den Stützrahmen eine entsprechende Drehbewegung in d^r einen oder anderen Drehrichtung ausgeübt werden. Hierbei dreht sich der Stützrahmen gegenüber den im Reibkontakt mit der Ausbruchswandung stehenden Vortriebsmessern soweit, bis das Spiel in den genannten Messerführungen des Stützrahmens erschöpft ist» Dabei kann eine gewisse Drehvorspannung in den Stützrahmen eingeleitet v/erden. Werden anschließend di<* Vo rtriebr.messer mit Hilfe der ihnen zugeordneten Presszylinder in Vortriebsrichtung gegenüber dem stehenden Stützrahmen vorgepresst, so weichen die^e im Rahmen des vorhandenen Spiels

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der Messerführungen geringfügig von dor Msherigen Vo rtriebsrichtung ab, d.h. sie versetzen sich geringfügig in Umfang5richtung, so daß allmählich der geengte von den Vortriebsmessern gebildete Schildmantel oire Drehbewegung in Umfangsrichtung ausführt.

Das genannte nach^ührhere Widerlager besteht vorzugsweise aus einem Nachlaufring, der außer seiner ¥iderlagerfunktion für die Pressen noch weitore Funktionen, insbesondere die Funktion eines Nachlaufschildes h^ben kann, in dessen Schutz sich der Ausbau des Tunnels oder dergleichen einbringen läßt. Bei r-inem Orthetona^sba¹¹ kann d°r Narhlaufschild in bekannter Weise die Auß^nschalunj für den in den Schalunn-sraum einzubringenden Ortbeton bilden. Der Nachl auf ring kann sich unmittelbar oder mittelbar g°gen den eingebrachten Ausbau absti^;J""SB. Kr könnto abrr auch al" °prei.zrahmen pnsgeb:ilri·-+. sein, v;eloher mitteln S^"■'·'?izvorrichtun^-n geger die Ausbruchswendung abr.¹"reizbar i^t, Eiro vortex]¹" - fte Anordnung ^^gibt sie¹", wenn der Nach] ^¹¹ fring mi⁺- "ntsprechend d-r Weigun_;- d^_r Pressen sehr«τ zur Vort^^^bsrichtung ver¹ nufendc^ Öffnungen verse^'n wird, d^-rch welche die Prerscn mit p-i^v-oichond großem radialen B^T/egungsspiel hp'^durchfesron. Die Presser ^vönnen hierbei an der Rückseite des Mpc^"¹ au fringes in Gelenken v" ^° schlossen

In der Zeichnung irt ein Ausführurgr.beispiel der Erfindung de.""T^pstellt. ^i:?s zeigon:

Fig. 1 ■■"ohematisch χτη Vertikalr.chm'tt einen

^child mit oinen als Nnchlaufschild η",«;gebildeten

Fig« 2 obenfoi-ls im Schnitt und in oiner Teil-An sieht in Richtimg dos Pfo.i].^r·? II der ^ig» 1 die An-OTdTi¹T¹ g der Priesen zwischen dem Stützrahmordes Messerschildes und dem Vρchiaufring»

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Der dargestellte Messer^child weist, wi^ bekannt, eine Vielzahl an Vortriebsmessern 10 auf, die gemeinsam einen zylindrirchen Schildmantel bilden und sich regen einen gemeinsamen Stützrahmen 11 abstützen« Die Vortriebsmesser 10 sind mittels doppeltwirkender hydraulischer Presssaylinder 12 in Vortriebsrichtung A einzeln oder gruppenweise vorpressbar* Dabei ist jedem Vortriebsmesser 10 ein eigener Presszylinder zugeordnet, der zwischen dem betreffenden Vortriebsmesser und dem gemeinsamen Stützrahmen 11 gelenkig eingeschaltet ist«, In Fig«, 1 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur ein einziger Prerszylinder 12 dargestellt.

Der Stützrahmen 11 weist am Außenumfong (nicht dargestellt^

aus
Mes.Verführungen auf, die z.B. T-Nutführungen bestehen, in d'^en die einzelnen Vortriebsmesser 10 in Vortriebsrichtung A mit dem erforderlichen Spiel geführt sind. Außerdem sind die Vortriebsmesser 10 mit flachen rückwärtigen Verlängerungen, sogenannten Messerschwänzen 13 versehen, wie dies ebenfalls bekannt ist»

Im Betrieb werden die Vortriebsmesser 10 mittels der hydraulischen Presszylinder 12 einzeln oder gruppenweise in Vortriebsrichtung A vorgepre^st, wobei sich die Presszylinder 12 rückseitig gegen den Stützrahmen 11 abstützen, der seinerseits im Reibkontakt mit den stehenden Vortriebsmessern steht» Sobald sämtliche Vortriebsmesser 10 vorgepresst sind, wird der Stützrahmen 11 nachgezogen« Dies geschieht mit Hilfe der Presszylinder 12, die hierbei in Einschubrichtung von dem hydraulischen Druckmittel beaufschlagt werden«. Beim Nachziehen des Stützrahmens 11 bilden die zuvor vorgepressten und reibungsschlüssig am umgebenden Erdreich anliegenden Vortriebsmesser 10 das Widerlager für die Presszylinder 12_U

Hinter dem Stützrahmen 11 des MesserSchildes ist im Bereich der, von den Messerschw'inzen 1-3 gebildeten zylindrischen Scbildmantels ein Nachlaufring 14 vorgesehen, gegen den sich die

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Messerschwänze 13 abstützen und der ebenfalls mit einem zylindrischen Schildmantel 15 versehen ist, in dessen Schutz der (nicht dargestellt) Ausbau des Tunnels o.dgl, eingebracht werden kann, wie dies an sich bekannt ist. Bei einem Ortbetonausbau kann der Mantel 15 des Nachlaufringes 14 auch die Außenschalung des den Ortbeton aufnehmenden Schalungsraumes bilden.

Zwischen dem Nachlaufring 14 und dem Stützrahmen 11 des Messerschildes sind Pressen 16 gelenkig eingeschaltet, die aus doppeltwirkenden hydraulischen Schubkolbengetrieben bestehen, deren Kolbenstangen 17 in Gelenken 18 am rückwärtigen Ende des Stützrahmens 11 angeschlossen sind. In Fig» 1 sind nur zwei hydraulische Pressen 16 dargestellt. In Wirklichkeit ist über den Umfang des Nachlau fringes 14 verteilt eine Vielzahl solcher Pressen 16 angeordnet. Die genaue Anordnung dieser Pressen ist der Fig» 2 zu entnehmen. Es ist erkennbar, daß die mit 16^! und 16'· bezeichneten Pressen, in Umfangsrichtung des Nachlaufringes gesehen, spitzwinklig zur eigentlichen Vortriebsrichtung A geneigt sind, wobei die einen Pressen 16' in der einen Richtung (nach rechts) und die anderen Pressen I6'^f in der anderen Richtung (nach links) geneigt sind« Dabei liegt jeweils zwischen zwei Pressen 16^J eine Presse I6^t! und umgekehrt» Die Pressen 16' und 16·· sind also in Umfangsrichtung wechselnd gegenläufig geneigt=

Die Presser 16' bilder, eine erste Pr°r>sengruppe und sind mittels (nicht dargestellter) Ventilvorrichtungen gemeinsam in Ausschnbricbtun£ von hydraulischen Druckmedium beaufschlagbar,, Die anderen Pressen 16¹¹ bilden eine zweite Pressengruppe und sind ebenfall" durch Betätigen einer Steuerventilvorrichtung gerreinsp.Ti Iv Ausschubrichtung beau fschlagbare Werden die Pressen 16* gemeinsam in Ausschubrichtung beaufschlagt, so üben sie au.^ den Stützrahmen nicht nur eine in Pfeilrichturg A wirkende Kraft aus, sondern zugleich eine in Umfangsrichtunp wirkende Krpift, Das gleiche

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gilt für die Pressen 16 ", die ein gegenläufig zu dem Drehmoment der Pressen 16¹ wirkendes Drehmoment auf den Stützrahmen 11 ausüben.

Werden z.B. die Pressen 16¹ in AusSchubrichtung hydraulisch beaufschlagt, so wird dem Stützrahmen 11 eine geringfügige Drehbewegung im Uhrzeigersinn aufgezwungen, und zwar um ein Maß, welches im wesentlichen dem Sj\e£l der Vortriebsmesser 10 innerhalb der Messerführungen des Stützrahmens 11 entspricht. Zugleich kann hierbei dem Stützrahmen 11 eine gewisse Drehvorspannung erteilt werden .Werden anschließend die Vortriebsmesser 10 mit Hilfe ihrer Pressen 12 vorgepresst, so stellen sich die Vortriebsaesser geringfügig in die geänderte Drehlage des Stützrahmens 11 ein, wodurch letztlich dem gesamten Messerschild eine Drehbewegung erteilt wird.

Eine Drehbewegung in der entgegengesetzten Drehrichtung kann durch Druckbeaufschlagung der anderen Presszylinder 16¹¹ in gleicher Weise erreicht werden.

Die Presszylinder 16', 16'· können zugleich zum Vorschub des Stützrahmens 11, zweckmäßig im Zusammenwirken mit den Presszylindern 12, herangezogen werden. Beim Vorschub des Stützrahmens 11 und beim Nachholen des Nachlaufringes 14 können sämtliche Presszylinder Ιβ',ΐδ¹' gleichzeitig vom Druckmedium beaufschlagt werden, so daß sich die tangential wirkenden Kräfte der beiden Presszylindergruppen 16', 16·' gegeneinander aufhebenο

Aus Fig. 2 ist zu erkennen, daß der stabile Nachlaufring 14 hülsenföraige öffnungen 19 aufweist, die von den Pressen 16', 16·· mit radialem Spiel durchfaßt werden und die entsprechend den Pressen schräg verlaufen. Die Pressen 16· sind an der Rückseite des Nachlaufringes 14 in Gelenken 20am'Nachlaufring angeschlossen.

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Claims

An s ρ r ii ehe

1, Vortriebsschild, insbesondere Messerschild, mit am Schild bzw« am Stützrahmen angreifenden, gegen ein nachführbares Widerlager abgestützten und über den Umfang verteilt angeordneten hydraulischen Pressen, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrattlisehen Pressen (16) zur Vortriebsrichtunp; (A) spitzwinklig verlaufend angeordnet sind, wobei eine Gruppe (I6¹) der Pressen in Schildumfangsrichtung nach links und eine andere Gruppe(16'·) der Pressen in Schildumfangsrichtung nach rechts geneigt ist, und daß die Pressen der einen Gruppe (16^!) unabhängig von denen der anderen Gruppe (I6^fl) vom Druck beaufschlagbar sind«

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2. Vortriebsschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in TJmfangsrichtung die Pressen (16) in wechselnder Folge gegenläufig geneigt angeordnet sind.
3. Vortriebsschild nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager aus einem Nachlaufring (14) besteht,
Vortriebsschild nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß der Nachlaufring (14) aus einem mit einem Schildmantel (15) versehenen Nachlaufschild besteht.
5β Vortriebsschild nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pressen (16) zwischen dem Stützrahmen (11) des Messerschildes und dem Nachlaufring (14) bzwo dem Nachlaufschild in der Schräglage gelenkig eingeschaltet sind«
6. Vortriebsschild nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vortriebsmosser (10) des Messerschildes, wie bekannt, formschlüssig mit Spiel an dem Stützrahmen (11) geführt und mittels gegon den Stützrahmen abgestützter hydraulischer Presszylinder (12) vorpressbar sind»
7. Vortriebsschild nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pressen (16) entsprechend schräg zur Vortriebsrichtung (A) verlaufende Öffnungen (19) des Nachlaufringes (14) mit radialem Spiel durchfassen und an der Rückseite des Nachlaufringes in Gelenken (20) angeschlossen sind.

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