NO841853L - Maskin for boring av ikke-sirkulaere tunneller - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår generelt tunnelbor-maskiner for hardt fjell og nærmere bestemt en slik bormaskin som anvender skiveformede skjæreverktøy montert på et skjærehode som dreier seg om en akse parallell med tunnelens akse og er konstruert for å skjære en ikke-sirkulær tunnel eller inn-gang .

Det har vært konstruert mange typer av tunnelmaskiner for boring av tunneler med forskjellig tverrsnittsform gjennom bløt grunn og meget bløtt fjell eller bløte mineraler såsom kull, under anvendelse av forskjellige typer av faste skjære-hoder med harde overflater som graver seg inn i og skraper eller skjærer bort materialet etter hvert som tunnelen bores. Imidlertid er slike maskiner ikke egnet for hardt fjell på grunn av den hurtige slitasje av slike skjæreverktøy og det har vist seg at i meget hardt fjell er den eneste virksomme type av skjæreverktøy en rullende skivekutter som tvinges mot tunnelflaten med stor kraft og med en rullende virkning. Dette fører til at krefter påføres fjellet som er større enn fjel-lets kompresjonskrefter, slik at materialet brytes bort og faller ned fra tunnelflaten hvor det kan plukkes opp og fjernes ved hjelp av egnede oppsamlingsanordninger. Da slike maskiner krever meget store trykkrefter mot skjæreflaten må

de være ganske robuste og allikvel enkle i konstruksjonen.

En slik maskin er vist og beskrevet i US-PS 3 383 138, hvor en fast ramme er forankret i to aksialt adskilte punkt i tunnelboringen og en bevegelig ramme med et roterende skjærehode med skjæreverktøy av rulletypen tvinges mot tunnelens flate ved hjelp av hydrauliske trykksylindre som virker mellom den faste ramme og den bevegelige ramme som bærer det roterende skjærehode. Med maskiner av denne type er det nødvendig at etter at det roterende skjærehode er ført frem hele slaglengden av de hydrauliske sylindre som frembringer trykkraften, stoppes den roterende funksjon av skjærehodet og den bevegelige ramme understøttes på plass i tunnelen, hvoretter den faste eller klemmende ramme trekkes tilbake fra inngrepet med tunnelveggen, føres fremover en distanse tilsvarende lengden av trykksylindrenes slag, og forankres deretter på nytt på plass i tunnelen. Når dette er utført, startes rotasjonen av skjærehodet igjen og trykk påføres .for å gi en trinnvis frem- føring. Slike tunnelmaskiner kan ha et antall former og kan være redusert i størrelse og forenklet i konstruksjon som vist i US-PS 4 189 186.

Ennskjønt tunnelmaskiner for hardt fjell og av den beskrevne type har vært ganske hensiktsmessige i kommersiell drift, har de vanligvis vært noe begrenset i anvendelsen fordi de bare er istand til å bore tunneler som har sirkulært tverrsnitt og denne form kan ikke tilfredsstille behovet for en spesiell tunnel. Som følge av dette, hvis tunnelen skal ha en avvikende sluttform, såsom oval eller elliptisk, hvilket er vanlig i tilfelle av inngangs- eller adgangstunneler, er en løsning å la tunnelmaskinen bore en sirkulær tunnel med en diameter lik den største akse i ovalen, hvoretter de andre deler må fylles opp, f.eks. hvis det er påkrevet med en flat bunn. Med denne fremgangsmåte må et ekstra volum av fjell fjernes og dette øker vesentlig omkostninger og tid til boring av tunnelen.

Den alternative løsning er å bore en sirkulær tunnel med en diameter lik den minste dimensjon av den ferdige tunnel og deretter utvide tunnelen til den ønskede form. Fjernelsen av slikt ytterligere fjell har en tendens til å bli lite effektiv og reduserer effektiviteten frembragt ved funksjonen av den sirkulære tunnelboremaskin. Med denne annen fremgangsmåte har fjernelsen av det ytterligere materiale vært fore-slått utført på et antall måter, såsom anvendelsen av til-leggs-skjærehoder som følger etter hovedskjærehodet og for-skutt fra dette, men denne fremgangsmåte har en tendens til i høy grad å øke omkostningene og redusere maskinens arbeids-effektivitet. Ennå en annen fremgangsmåte har vært å få det roterende skjærehode til å utføre en svingende, frem og tilbake gående bevegelse ved dreiebevegelse om en akse på tvers av tunnelens akse. En slik anordning er vist i US-PS 4 232 9 05. Med denne type maskin er ikke bare konstruksjonen mer komplisert enn for den normale maskin, men den trinnvise fremføring som krever ny innstilling av den faste ramme, er ganske kort og behovet for kontinuerlig ny innstilling av den faste ramme ved hvert tverrgående slag av skjærehodet fører til en forholdsvis langsom arbeidsmåte.

En annen type maskin for boring av ovale tunneler er vist i Vest-tysk patent DE 2 94 0 4 72 C2. Denne maskin har fremre og bakre rammer som hver har sylindre for å gripe tunnelveggene. Den fremre ramme bærer en skjærehoderamme som beveger seg på tvers av tunnelaksen ved hjelp av uavhengige sylindre i inngrep med tunnelveggen såvel som beveger seg aksialt ved hjelp av sylindre som strekker seg mellom skjærehodet og skjærehoderammen. Denne anordning er kompleks og krever et stort antall relativt bevegelige deler og hydrauliske sylindre.

Foreliggende oppfinnelse skaffer tilveie en maskin og en fremgangsmåte ved drift av maskinen for å produsere tunneler i hardt fjell, hvilke har et ovalt tverrsnitt. Uttryk-ket ovalt i denne forbindelse refererer seg til en form på en tunnel med flate motstående vegger som er parallelle med hverandre og forbundet ved endene med halvsirkulære veggpartier. Tunnelboremaskinen har et skjærehode anordnet for dreining om en akse parallell med tunnelens akse og har en ytre diameter lik avstanden mellom de parallelle vegger. For boring av tunnelen har skjærehodet et første sett roterende skjæreverktøy av skivetypen på sin overflate og det er innstilt på en side på linje med en av de halvsirkulære veggdeler og føres frem for å bore en sirkulær tunneldel mot tunnelveggen. Etter å ha gjennomført slagbevegelsen fremover beveges det deretter på tvers av tunnelveggen mens det roterer og et annet sett roterende skjæreverktøy av skivetypen montert omkring den aksialt forløpende omkretsside av skjærehodet skjærer deretter bort materialet under siderettede krefter inntil det har nådd full slaglengde tilsvarende lengden av de rettlinjede deler av veggen og når den annen halvsirkulære tunnelveggside. Enn-skjønt skjærehodet da kunne føres frem aksialt i denne annen stilling, er det foretrukket å føre det tilbake til den opp-rinnelige sidestilling slik at all siderettet skjæring foregår i samme retning slik at skjærehodet kan utstyres med egnede skuffer og skrapere til å ta opp løst materiale og overføre dette til et hensiktsmessig uttaksapparat, såsom en bånd-transportør.

Selve maskinen er forsynt med en første eller hovedramme som er montert på et par klemrammer som er aksialt adskilt langs tunnelen og slik anordnet at hver av de to klemrammer er låst på plass med motstående klemben mot tunnelveggen langs de halvsirkulære veggpartier. Hver av klemrammene frembringer en på tvers rettet anordning med trykk-hydraulisk sylinder og stempel for bevegelse av hovedrammen i sideretning av tunnelveggene og parallelt med de parallelle vegger under sideskjærefunksjonen. En annen ramme er montert på hovedrammen og bærer et roterende skjærehode og drivmeka-nismen for samme. Egnede hydrauliske trykksylindre virker mellom hovedrammen og den annen ramme for å skaffe det aksiale trykk som er påkrevet når skjærehodet utfører den fremoverrettede skjæredel av sin syklus.

Det samlede tverrgående eller siderettede skjæreslag kan være større enn slaget av hovedrammen langs de to klemrammer ved anordning av klembenene slik at klemrammene er innstilt nær én side av de halvsirkulære tunnelvegger. Når den fremoverrettede skjæring utføres fra denne posisjon, blir ved slutten av slaget fremover de to klembenseksjoner innstilt på nytt ved bevegelse fremover av hovedrammen og låst på plass for å gi maksimal støtte nærmest skjærehodet under den tverr-skjærende funksjon. Betjeningen av den på tvers trykkende hydrauliske sylinderanordning på klemrammene beveger deretter hovedrammen i sideretning av tunnelveggen for å skjære bort det meste av resten av den ovale form. Når imidlertid den tverrgående trykksylinderanordning når enden av slaget, kan klemrammene innstilles på nytt i sideretning ved å trekke tilbake klembenene på en side og strekke dem ut på den annen side for å forskyve rammene i sideretning til den annen side, og følgelig forskyve hovedrammen i sideretning på klemrammene uten å bevege skjærehodet i sideretning. Når dette er gjort frembringes resten av den siderettede skjærebevegelse ved be-vegelsen av hovedrammen langs de to klemrammer med den på tvers rettede trykksylinder.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningene, hvor fig. 1 er et planriss sett ovenfra av en tunnelmaskin i samsvar med den foretrukne utførelse av foreliggende oppfinnelse og viser maskinen i stilling ved den fremre ende av det fremoverrettede skjæreslag og før klembenene er innstilt på nytt fremover for den side-skjærende del av syklusen, fig. 2 er et sideriss av tunnelmaskinen vist på fig. 1, fig. 3 er et snitt av tunnelmaskinen etter linjen 3-3 på fig. 2, fig. 4 er et enderiss av tunnelmaskinen etter linjen 4-4 på fig. 2, fig. 5 er et delvis planriss sett ovenfra av det fremre løfteben på den fremre klemramme, fig. 6 er et snitt etter linjen 6-6 på fig. 5, fig. 7 er et frontriss av skjærehodet og viser anordningen av skjære-verktøyene, fig. 8 er et delvis sideriss av skjærehodet med noen skjæreverktøy fjernet og viser anordningen av sideskjære-verktøyene og målskjæreverktøyene, fig. 9 er et skjematisk delriss sett bakover fra tunnelveggen og viser anordningen av klemrammene og klembenene ved innledningen av den side-skjærende del av syklusen, fig. 10 er et skjematisk delriss i likhet med fig. 9 og viser stillingen av hovedrammen ved slutten av den første del av sideskjæreslaget, fig. 11 er et skjematisk delriss i likhet med fig. 9 og 10 og viser nyinn-stillingen av klembenene for å bevege klemrammen i sideretning for den ytterligere del av slaget, fig. 12 er et skjematisk delriss og viser anordningen av klemrammen ved slutten av sideskjæreslaget og fig. 13 er et skjematisk hydraulisk diagram for styringen av tunnelboremaskinen.

Med henvisning til tegningene mer detaljert og særlig til fig. 1 - 4, har maskinen en første eller hovedramme 15 som inkluderer en i lengderetningen forløpende firkantet rørdel 16. Ved den forreste ende av den firkantede rørdel 16, og med den "forreste""er ment den ende som vender mot tunnelflaten, befinner seg øvre og nedre forreste tverrgående trykksylindre 18 hhv. 19. Disse sylindre 18 og 19 er festet til toppen og bunnen av den forreste del av det firkantede rør 16 og strekker seg på tvers av rørets akse. Tilsvarende er ved den bakre ende av den firkantede rørdel 16 montert øvre og nedre bakre tverrettede trykks-ylindre 21 og 22, likeledes på toppen og ved bunnen av den firkantede rørdel og med utstrekning på tvers av rørets akse og parallelt med aksene for de forreste sylindre 18 og 19.

Tilsvarende omfatter en bakre klemramme 28 øvre og nedre stangpartier 29 og 3 0 som strekker seg gjennom de øvre og nedre bakre tverrgående trykksylindre 21 og 22. Som det skal forklares nærmere i det følgende, tillater denne anordning at den første eller hovedrammen 15 monteres på de forreste og bakre klemrammer 24 og 28 for siderettet bevegelse på tvers av tunnelaksen.

Det vil forstås at de forreste og bakre klemrammer

24 og 28 er hovedsakelig identiske. Videre er konstruksjonen av de øvre og nedre tverrgående trykksylindre og stenger hovedsakelig den samme og derfor vil konstruksjonen i forbindelse med den øvre forreste tverrgående trykksylinder 18 og den øvre forreste stang 25 bli beskrevet mer detaljert, idet det forstås at den nedre sylinder ved den forreste klemramme og begge sylindre i den bakreKlemramme er de samme i konstruksjon og driftsmåte. Som vist mer detaljert på fig. 3 har den øvre forreste klemrammestang 25 i sitt midtre punkt en utvidet stempeldel 35 innrettet for å danne en tettende pas-ning i sylinderboringen 36 som strekker seg fra ende til ende gjennom den øvre tverrgående trykksylinder 18. Boringen 3 6

er lukket ved den venstre ende ved hjelp av en egnet tetning 3 7 festet til sylinderen og som danner tettende kontakt med stangen 25, og en tilsvarende tetning 38 ved den høyre ende ut-fører samme funksjon i dette punkt. Inngrepet av stempeldelen 35 i boringen 3 6 og av tetningene 37 og 38 med stangen 25 danner en lageranordning for glidbar lagring av hovedrammen på klemrammen. Da stangen 25 er mindre i diameter enn boringen 36, tjener det ringformede område mellom dem som en hydraulisk sylinder for å frembringe relativ bevegelse i den ene eller annen retning mellom klemrammestangen 25 og følgelig den forreste klemramme 24 og hovedrammen 15. I samsvar med dette styrer en venstre hydraulisk åpning 39 nær den venstre tetning 37jfluidumstrømmen inn i sylinderdelen på venstre side av stemplet 35 og den høyre hydrauliske åpning 40 nær den høyre tetning 38 styrer fluidumstrømmen til og fra sylinderdelen på høyre side'av stemplet 35.

Ved deres ytre ender er den øvre og den nedre stang 25 og 26 forenet med hverandre ved hjelp av venstre og høyre rammeplater resp. 42 og 43. Rammeplåtene 42 og 43 er stivt festet til endene av stengene 25 og 26 for å holde dem i adskilt forhold når de respektive stempler beveges gjennom deres sylinderboringer og rammeplater 42 og 43 og tjener også til å montere klembensylindrene for klemming av rammene mot de motstående sidevegger i tunnelboringen. Som vist mer detaljert på fig. 3, bærer den venstre rammeplate 42 en venstre klemben-sylinder 4 5 montert på denne mellom stengene 25 og 2 6 og sylinderen 4 5 som er lukket ved sin indre ende, har en boring 4 6 i samme. Et stempel 4 7 har et utvidet hode 51 som danner tettende kontakt med boringen 46 og strekker seg utover gjennom et tetningselement 4 8 som har en mindre diameter enn boringen 46 for å frembringe et differensialområde for å tillate en returvirkning på stemplet 4 7 og trekke det tilbake for bevegelse av maskinen langs tunnelaksen. Stemplet 47 inkluderer en hylsedel 54 innrettet for oppi_ak av en kule 55 som er festet til klembenskoen 57 som har kontakt med tunnelens sidevegg. Kuleleddet 54 og 55 tillater klemskoen 57 å få korrekt kontakt med tunnelveggen til tross for visse uregel-messigheter som kan opptre på grunn av ujevn fjernelse av materialene på et lokalt område.

På lignende måte bærer den høyre rammeplate 43 en høyre klemsylinder 61 med et stempel 62 i samme innrettet for å skyve skoen 63 mot den motsatte vegg av tunnelen. Det vil forstås at sylinderen 61 er identisk i konstruksjon med sylinderen 4 5 og at den samme konstruksjon er også gjentatt på den bakre klemramme 28 som likeledes har venstre og høyre sylindre 64 og 65 for å drive stemplene for venstre og høyre sko 66 og 67 som vist på fig. 4.

For å understøtte hovedrammen 15 for det formål å styre den når det erønskelig å løfte eller senke hovedrammen når den forrste og bakre klemramme ikke har inngrep med tunnelveggene, er et løfteben anordnet ved den forreste klemramme 24. Som vist mer detaljert på fig. 5 og 6 er en plate 68 festet til fronten av den firkantede rørdel 16 på den ene eller annen side av den nedre forreste klemrammesylinder 19 og festet til platen 68 er en løftebensylinder 70 i flukt med den sentrale akse for hovedrammen 15 og anordnet for å virke på en vertikal akse. Sylinderen 70 holdes på plass på rammen 68 ved hjelp av forsterkende hjørneplater 71 og har en sylinder- boring 72 i samme. Den nedre ende av sylinderboringen 72 er lukket med en tetningsenhet 74 og et stempel 76 med et hode 77 arbeider inne i sylinderboringen 72 på stort sett samme måte som i tilfelle av klembensylinderen 45. På tilsvarende måte har stemplet 76 en holder 79 innvendig for opptak av en kule 81 festet til en løftefot eller sko 82 som kan få kontakt med gulvet i tunnelen. Som det vil fremgå, enten løfteben-sylinderen 70 energiseres eller ikke, kan den gi enten en støttende kraft for den forreste ende av hovedrammen 15 eller den kan benyttes til å løfte eller senke hovedrammen 15 på dette punkt når som helst klembenskoene ikke er festet til tunnelveggen.

På hovedrammen 15 er montert en skjærehoderamme 90

som vist mer detaljert på fig. 1 - 3. Skjærehoderammen 90 har en firkantet rørformet sentral seksjon 91 som strekker seg inne i den firkantede rørdel 16 av hovedrammen 15, hvor den er glidbart lagret ved hjelp av egnede lagerplater 92. Det vil forstås at med denne anordning kan det firkantede rør 91 gli aksialt inne i det firkantede rør 16 for å tillate bevegelse av skjærehoderammen 9 0 aksialt langs tunnelen i forhold til hovedrammen 15. På grunn av de plane overflater av lagerplatene 92 blir relativ dreining mellom de to firkantede rør 91 og 16 eliminert for å ta opp det reaktive moment som kommer fra dreining av skjærehodet som beskrevet mer detaljert i det følgende.

Ved den bakre ende av det firkantede rør 91 befinner seg kapsl ingen 9 5 for driftsoverføringen. Ved bunnen av kapslingen 9 5 er anordnet et par vertikalt virkende løfteben-sylindre 9 7 og 98 som er forbundet med en støttesko 9 9 for å tillate løfting og senking av den bakre eller drivoverførings-kapslingens ende av skjærehoderammen 9 0 for styreformål og for å støtte den ende av rammen hvor hovedrammen føres på

tvers langs skjærehoderammen under en innstillingsoperasjon. Sylindrene 97 og 98 har en kuleleddforbindelse (ikke vist) med skoen 99 og kan drives differensiert for å frembringe en liten forskyvning eller vridning av rammen for styringsformål og for å korrigere en eventuell tendens hos maskinen til å

gå i en spiralformet bane som følge av momentreaksjonskrefter under den fremoverrettede skjæreoperasjon.

Den relative aksiale bevegelse mellom skjærehoderammen 90 og hovedrammen 15 er frembragt ved hjelp av et antall aksiale trykksylindre 101 som i den foreliggende maskin i et antall av fire og anordnet symmetrisk på hver side av det firkantede rør 91. Ved de forreste ender er trykksylindrene 101 festet ved hjelp av en bolt 102 til et ankerfeste 103 festet til siden av den firkantede rørdel 16 av hovedrammen 15. Stempelstengene 105 strekker seg bakover mot driv-overføringskapslingen 95 og er festet til egnede ankerfester 106 på drivoverføringskapslingen 95. Det vil bemerkes at trykksylindrene 101 er montert slik at under det fremoverrettede eller skjæreslaget er de trykkbelastet på stempel-stangsiden selv om denne har et mindre tverrsnittsareal, for å sikre at høytrykkskreftene opptas på stempelstengene 105 når de er belastet med strekk i stedet for kompresjon.

På baksiden av drivoverføringskapslingen 9 5 er et antall elektriske drivmotorer 108 forbundet gjennom individuelle tannhjulsoverføringskasser 109 med egnede overføringer (ikke vist) inne i drivoverføringskapslingen på en i og for seg velkjent måte. Kraften fra alle drivmotorene 108 over-føres deretter fra kapslingen 95 fremover gjennom en sentral aksialt anordnet drivaksel 111 som strekker seg fremover gjennom det firkantede rør 91 i skjærehoderammen til lagerkapslingen 113, som er festet til den forreste ende av det firkantede rør 91. Det roterende skjærehode 115 er montert på egnede lagre 116 båret på lagerkapslingen 113, og drivende forbundet med drivakselen 111 ved hjelp av egnede organer såsom en kile 118 (se fig. 2). Skjærehodet 115 inkluderer et mellomstykke 121 montert inne i det indre kulelager i lagrin-gene 116 og har et bakre radialt steg 123 aksialt i en avstand fra forsiden 125 og den ytre del av skjærehodet avgrenser en perifer overflate 127 som skal forklares mer detaljert senere.

Skjærehodet 115 som mer detaljert vist på fig. 7 og 8, er forsynt med to separate sett skiveformede skjæreverktøy, hvorav ett sett er festet på den forreste flate 125 for skjæring under det fremoverrettede trykk av skjærehodet, og et annet sett er montert på omkretsflaten 127 for skjæring under den tverrgående bevegelse av skjærehodet. Det første sett skjæreverktøy inkluderer et sentralt skjæreverktøy 129 mon tert på flaten 125 for å gi den skjærende virkninc ved skjærehodets sentrale akse. Et antall flateskjæreverktøy 131 er anordnet adskilt omkring den forreste flate 125 på velkjent måte for å utjevne kreftene og gi skjærende virkning i forskjellige radiale avstander fra den sentrale akse. Hvert av disse skjæreverktøy er av konvensjonell type som inkluderer et lager 132 montert umiddelbart på skjærehodet og som bærer en aksel (ikke vist) på hvilken den rullende enkelte skivekutter 133 er lagret for dreining omkring akselens akse. Når det gjelder det sentrale skjæreverktøy 129 og flateskjære-verktøyene 131 er disse dreieakser for skjæreverktøyene parallelle med den forreste flate 125.

Skjærehodet 115 i den foreliggende konstruksjon har også tre forlengelsesdeler 135 som strekker seg i samme plan som den forreste flate 125 og tjener til montering av de ytre skjæreverktøy 136 som kan rulle om akser som står skrått i forhold til den forreste flate 125. På disse forlengelser 135 er også montert ett eller flere målskjæreverktøy 138 som har sine ruller slik innstilt at de avgrenser den ytre periferi av tunnelen.og skjærer hele tunnelens diameter når skjærehodet er i sitt fremoverrettede slag parallell med tunnelens akse.

Det annet sett skjæreverktøy omfatter tre sidékuttere 141 montert med jevn avstand omkring omkretsflaten 127 og an-bragt med avstand mellom forlengelsesdelene 135. Hver av disse sidékuttere 141 inkluderer et forlenget lager 142 som bærer et antall ruller 143 anordnet for dreining om en akse parallell med maskinens og tunnelens akse. Disse ruller 143 har en avstand aksialt, slik at de frembringer skjæring over en aksial lengde fra målskjæreverktøyene 138 en avstand hovedsakelig lik slaget av trykksylindrene 101 og er slik anordnet at de bare funksjonerer når skjærehodet 115 er på det tverrgående slag når hovedrammen 15 beveges på tvers langs de forreste og bakre klemrammer 24 og 28.

På forlengelsene 135 er også montert et antall skrapere 14 5 som tjener til å ta opp det materiale som er brutt løs fra overflaten under både aksial og tverrgående skjærefunksjon og overføre materialet bakover i forhold til tunnelflaten til masseskuffer 146 (se fig. 2), hvilke på sin side overfører materialet til en trakt 148 hvorfra det går over en transportør 149 som strekker seg tvers over toppen av maskinen bakover til et punkt bak drivmotorene 108, hvor materialet oppsamles ved hjelp av egnede og velkjente apparater for fjernelse fra tunnelen. Det er på grunn av den vinkelformede anordning av skraperne 145 og formen av materialskuffene 14 6 at den tverrgående skjæring av tunnelen alltid utføres i samme retning, fordi disse apparater ikke kunne funksjonere like godt til å fjerne materiale hvis den tverrgående skjæring ble utført i den motsatte retning. Det er imidlertid erkjent at den tverrgående skjæring kunne utføres i begge retninger som vist i Vest-tysk patent nr. 2 940 472, hvis et materialoppsamlings-system ble tilføyet, hvilket betjenes uavhengig av skjærehodet .

Et skjematisk diagram for de generelle hydrauliske kraftkr^tser er vist på fig. 13. Der er fortrinnsvis en fel-les beholder 170 for å skaffe tilstrekkelig tilførsel av hydraulikkfluidum for alle kraftsylindre i maskinen, men uavhengige pumper og drivmotorer benyttes for de aksiale trykksylindre, de individuelle klembensylindre og de tverrgående trykksylindre anvendt for tverrgående skjærebevegelse. Tilsvarende vil en første pumpe 171 drevet ved hjelp av en egnet elektrisk motor, levere høytrykkfluidum gjennom en ledning 173 til en enkelt styreventil 174 for alle de fire tverrgående trykksylindre. Trykkavlastningsventilen 172 er innstilt på

et på forhånd fastlagt maksimaltrykk som kan være innstill-bart i samsvar med fjellformasjonen som skjæres, for å gi en på forhånd fastlagt maksimal konstant tverrgående trykkvirk-ning for de tverrgående trykksylindre. Ventilen 174 er en fireveis trestillings reverseringstype med en lukket senter-låsende stilling i den midtre posisjon for å bibeholde trykket på begge sider av de tverrgående trykkstempler. Dette er nødvendig for å sikre mot eventuell siderettet bevegelse under skjærefunksjonen fremover. Hvis ønsket kan egnede til-bakeslagsventiler og åpninger anvendes til å styre strømnings-hastigheten. Det skal bemerkes at en enkelt styreventil 174 anvendes slik at alle disse fire tverrgående trykksylindre beveges samtidig fordi de anvendes bare for tverrgående skjærefunksjon og ikke for noen styring eller korreksjonsfunksjon under ny innstilling av maskinen.

Det hydrauliske fluidum for klembensylindrene til-føres fra en separat pumpe 178 forbundet gjennom en ledning 179 og en trykkavlastningsventil 181 med fire separate styre-ventiler 182, 183, 184 og 185 koblet parallelt og som styrer funksjonen av de fire klembensylindre hhv. 45^61^64 og 65. Også her er hver av styreventilene av fireveis, trestillings-reverserende type for å tillate både pådrag av klemkraft og tilbaketrekning av klemputene etter behov og det skal bemerkes at hver av disse klembensylindre kan styres individuelt av de andre etter behov for korrekt operasjon av maskinen.

Tilsvarende er de aksiale trykksylindre matet fra en tredje pumpe 188 tilkoblet en ledning 189 og en trykkbelast-ningsventil 191 over en fireveis trestillings styreventil 192 som leverer fluidum til alle fire trykksylindre 101 samtidig. Med denne anordning er de fire sylindre alltid matet med fluidum ved samme trykk for å hindre eventuell spennvirkning som kunne fremkomme ved differensialtrykk i disse sylindre.

Anvendelse av separate matepumper sikrer uavhengig operasjon av hver av disse tre kretser og ved hjelp av de separate trykkavlastnin gsventiler 172, 181 og 191 kan trykkene i hver av disse kretser justeres uavhengig av de øvrige etter behov for optimal skjærefunksjon i en spesiell fjellformasjon. Selvsagt er separate hydrauliske systemer anordnet, men ikke vist, for å styre operasjonen av forreste løftebensylinder 70 og de bakre løftebensylindre 97 og 98 etter behov, fordi disse sylindre ikke krever den konstante tilførsel eller høytrykk som er nødvendig for de ovenfor beskrevne kretser.

Fremgangsmåten ved betjening av maskinen er vist spesi-elt med henvisning til fig. 1 og 9 - 12. Syklusen som antas å starte ved begynnelsen av skjærefunksjonen fremover, starter på det punkt hvor de forreste og bakre klemrammer 24 og, 28 er innstilt på plass og skjærehoderammen 90 er i sin bakre posisjon i forhold til hovedrammen 15. Som vist på fig. 9 som er betraktet bakover fra tunnelflaten, er klemrammene 24 og 28 anordnet mot den venstre side av tunnelen slik at venstre klembensylindre 45 og 64 er hovedsakelig tilbaketrukket og de høyre klembensylindre 61 og 65 er hovedsakelig helt utstrakt. Dette vil således innstille hovedrammen 15 og skjærehoderammen 90 i det punkt i tunnelen som ligger lengst mot venstre. I dette punkt blir trykksylinderen 101 satt under trykk og skjærehodet 115 roterer, idet skjærefunksjonen fremover inn-ledes for å bore et sirkulært hull fremover i tunnelen på et sted antydet med den brutte linje 151 på fig. 9.

Skjærefunksjonen fremover fortsetter når trykksylindrene 101 beveger seg gjennom hele lengden av sitt slag. Ved slutten av slaget fremover har tunnelen en utformning som vist på fig. 1, hvor den sirkulære endeflate 154 strekker seg fremover nær den venstre buede flate 156, mens på den motsatte side ender den høyre buede flate 157 ved flaten 159 som ble skåret under maskinens forutgående syklus.

På dette punkt er det deretter nødvendig å forskyve hovedrammen 15 fremover ved å løse klembenene og bevege rammen fremover ved å reversere funksjonen av trykksylindrene 101. Når hovedrammen er beveget fremover til den posisjon som er vist med brutte linjer 160 på fig. 1, strekkes klembenene ut på samme måte som tidligere og som vist på fig. 9. Når dette er gjort begynner syklusens side- eller tverrskjæ-rende del. Under denne del av syklusen påtrykkes ikke noe fluidumtrykk på trykksylindrene 101, hvor ventilene holdes i låst stilling, men fluidumtrykk tilføres deretter de tverrgående trykksylindre 18, 19, 21 og 22 for å bevirke at hovedrammen 15 beveger seg horisontalt på tvers på klemrammene 24 og 28. Når skjærehodet 115 roterer, tjener skjæreverk-tøyene på frontflaten 125 ikke noe vesentlig formål annet enn å sørge for en liten opprensningsfunksjon på tunnelflaten, mens sideskjæreverktøyene 141 arbeider mot sideskjæreflaten 161 for å fjerne materiale på samme. Denne skjærende funksjon frembringer den flate, parallelle topp og bunnflate 151 og 153 som forbinder de buede sideflater 156 og 157 for å av-grense det ovale tverrsnitt.

Ved slutten av den første del av det tverrgående skjæreslag har skjærehodet og hovedrammen nådd den stilling som er vist på fig. 10, hvor de tverrgående trykksylindre 18, 19, 21 og 22 har nådd enden av sine slag og har beveget seg en distanse 163 tilsvarende slaglengden av sylindrene. Enn-skjønt denne tverrgående distanse er vesentlig, idet den er lik eller større enn skjærehodets radius, er det mulig at en enda bredere tunnel kan skjæres. For å utføre dette er det nå nødvendig på.nyå innstille klemrammene 24 og 28 i forhold til deres klemben. For å utføre dette fjernes trykket fra de tverrgående trykksylindre 18, 19, 21 og 22, slik at hovedrammen i virkeligheten kan flyte på klemrammene 24 og 28. Når dette er gjort, er det mulig å sette venstre klembensylindre 45 og 64 under trykk, mens de motsatte klemsylindre 61 og 65 avlastes,for derved å forskyve klemrammen en avstand antydet ved 164 på fig. 11, mot høyre side av tunnelen. Ved bruk av differensialtrykk reduseres de virkelige klemkrefter i klem-skoene ikke vesentlig og klemrammene 24 og 28 forblir for-øvrig på plass. Etter at klembensylindrene er forskjøvet som antydet på fig. 11, er det da nødvendig å sette de tverrgående trykksylindre 18, 19, 21 og 22 under trykk for å føre skjærehodet på tvers den ytterligere distanse 164 inntil den endelige tverrgående posisjon er nådd som antydet på fig. 12. Dette fullfører syklusens tverrgående skjæredel.

Når dette er fullført, er det nødvendig på ny å innstille hovedrammen 15 mot venstre side av tunnelen for å be-gynne den fremover rettede skjæredel av den neste syklus. Dette må igjen gjøres i to trinn ved å forskyve klembenene og klemrammene for å reversere virkningen vist på fig. 10 og 11 ennskjønt i dette tilfelle kan disse foretas i den ene eller annen rekkefølge som det passer, inntil hovedrammen 15 og skjærehoderammen er i stillingen vist på fig. 9. Straks skjærehodet vender tilbake til sin stilling, er det da mulig å etterlate de tverrgående trykksylindre 18, 19, 21 og 22 i en låst stilling og mens skjærehodet roterer, kan nå trykk-fluidum påføres trykksylindrene 101 for å innlede den fremoverrettede skjæredel av neste syklus.

Ennskjønt den foretrukne utførelse av oppfinnelsen som beskrevet i det foregående, er rettet mot boringen av en tunnel, hvor hovedaksen for ovalformen er horisontal, vil det være klart at det samme grunnleggende arrangement med mindre modifikasjoner kan anvendes for boring av en tunnel, hvor hovedaksen for ovalformen er vertikal. Hvis videre lengden av hovedaksen ikke er særlig stor i forhold til omkrets-diameteren, kan hele den tverrgående skjæring foretas med anvendelsen av de tverrgående trykksylindre for å fremskaffe det tverrgående trykk uten behovet for ny innstilling av klem rammene ved ny innstilling av de motstående klembensylindre. Det skal videre forstås at den ovenfor beskrevne foretrukne utførelse av oppfinnelsen bare skal oppfattes som et eksempel og ikke som noen begrensning av oppfinnelsens ramme slik denne fremgår av de etterfølgende krav.

Claims (13)

1. Maskin for boring av ovale tunneler i fjell,karakterisert veden klemramme, klemorganer på klemrammen bevegelige for inngrep med tunnelens vegger i to på tvers motstående punkter for innstilling av klemrammen i tunnelen, en hovedramme montert på klemrammen for siderettet bevegelse i forhold til klemrammen og tunnelveggene, tverrgående trykksylinderorganer til forskyvning av hovedrammen i sideretning langs klemrammen, en skjærehoderamme montert på hovedrammen for bevegelse langs tunnelaksen, aksiale trykksylinderorganer for bevegelse av skjærehoderammen aksialt langs nevnte akse, og et roterende skjærehode montert på skjærehoderammen for rotasjon om en akse parallell med tunnelaksen, idet de aksiale trykksylinderorganer fører skjærehodet frem langs tunnelaksen og de tverrgående trykksylinderorganer beveger skjærehodet i sideretning i forhold til tunnelaksen.

2. Maskin ifølge krav 1,karakterisertved en annen klemramme i en avstand aksialt fra den første klemramme og klemorganer på den annen klemramme bevegelig for inngrep med tunnelens vegger i to i tverretningen motsatte punkter adskilt aksialt fra det første sett punkter.

3. Maskin ifølge krav 2,karakterisertved andre fluidumsylinderorganer på den annen klemramme til forskyvning av hovedrammen i sideretning langs den annen klemramme .

4. Maskin ifølge krav 3,karakterisertved styreorganer for betjening av de første og andre fluidumsylinderorganer samtidig.

5. Maskin ifølge krav 1,karakterisertved at klemorganene er fluidumsylindre med stempler bevegelige på tvers av tunnelaksen.

6. Maskin ifølæ krav 5,karakterisertved at klemorganene kan drives for forskyvning av klemrammen på tvers av tunnelaksen for å føre skjærehodet på tvers i sideretning av tunnelaksen en distanse større enn slagbevegelsen av de tverrgående trykksylinderorganer.

7. Maskin ifølge krav 1,karakterisertved at de tverrgående trykksylinderorganer inkluderer et par parallelle sylindre på hovedrammen og klemrammen inkluderer et par parallelle stenger, en gjennom hver sylinder, idet hver av de nevnte stenger har et utvidet stempelparti mellom sine ender for å danne tettende kontakt med den til-støtende sylinderborin g.

8. Maskin ifølge krav 7,karakterisertved at hver av sylindrene har en tetning ved hver ende i inngrep med den tilstøtende stangflate, hvilke tetninger og stempelparti danner lagerorganene for montering av hovedrammen på klemrammen.

9. Maskin ifølge krav 8,karakterisertved at klemrammen inkluderer en klemrammeplate festet til de ytre ender av stengene ved begge ender, hvilken plate bærer klemorganene.

10. Maskin ifølge krav 9,karakterisertved at klemorganene er en fluidumsylinder mellom og parallell med nevnte sten gar og et stempel og klemsko er montert i sylinderen.

11. Maskin ifølge krav 1,karakterisertved at de tverrgående trykksylinderorganer er anordnet for å bevege skjærehodet i sideretning en distanse tilsvarende minst halvparten av skjærehodets radius.

12. Maskin ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat hovedrammen (15) inkluderer en firkantet rørdel (16), at skjærehoderammen (90) inkluderer en firkantet rørdel (91) som er glidbart lagret i den firkantede rørdel (16) av hovedrammen (15), idet driv-organer for rotasjon av skjærehodet omfatter en drivenhet (9 5) ved den bakre ende av skjærehoderammen (90) og en drivaksel (111) som strekker seg gjennom den firkantede rørdel (91) av skjærehoderammen og nevnte aksiale trykksylinderorganer (101) er koblet mellom hovedrammen (15) og drivenheten (9 5).

13. Maskin ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat skjærehodet har et første sett skjæreverktøy som kan drives når skjærehodet beveges ved hjelp av de aksiale trykkorganer og et annet sett skjæreverk-tøy som kan betjenes når skjærehodet beveges av de tverrgående trykkorganer.