DE2615597C3 - Gesteinsabbauvorrichtung für eine Tunnelvortriebsmaschine, insbesondere für eine Schildvortriebseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gesteinsabbauvorrichtung für eine Tunnelvortriebsmaschine, insbesondere für eine Schildvortriebseinrichtung, bestehend aus einem an einem Werkzeugträger über ein zwischen beiden angeordnetes Schubkolbengetriebe schwenkbar gelagerten Schneidwerkzeug und mindestens drei unabhängig voneinander beaufschlagbaren, an dem Werkzeugträger gelenkig angreifenden doppelt beaufschlsgbaren Schubkolbengetrieben, die sich zumindest unmittelbar an dem die Gesteinsabbauvorrichtung umgebenden Schutzschild raumgelenkig abstützen und mit denen der Werkzeugträger über die gesamte Ortsbrust schwenkbar ist.

Bei einer Gesteinsabbauvorrichtung der eingangs genannten Art wie sie aus der US-PS 35 56 599 bekannt ist, wird der Werkzeugträger als Ausleger verwendet, dessen Bewegung durch die Schubkolbengetriebe gesteuert wird, wodurch der Ausleger mit dem Schneidwerkzeug die gesamte Ortsbrust erreichen kann.

Eine ähnliche Anordnung einer Gesteinsabbauvorrichtung ist ferner aus der US-PS 36 12 609 bekannt, wobei in beiden Fällen das Schneidwerkzeug über ein Schubkolbengetriebe gelenkig am Ende des Auslegers gelagert ist.

Vortriebsschilder mit darin angeordnetem Hydraulikabbaubagger mit einer hydraulisch vor- und zurückschwingbaren Wippe sind schließlich auch aus Straße, Brücke, Tunnel 6/1969, S. 162 und 163 bekannt, wobei in der bekannten Anordnung die Wippe ebenfalls am Ende eines Auslegers aufgehängt und durch ein Schubkolbengetriebe betätigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gesteinsabbauvorrichtung der vorausgehend aufgeführten Art hinsichtlich des Werkzeugträgers baulich zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß der Werkzeugträger aus einem Stativkopf besteht, der lediglich mit den freien Enden der dem Schwenken dienenden, ein Stativ bildenden Schubkolbengetriebe gelenkig verbunden ist

Als Folge dieser Ausbildung dienen die Schubkolbengetriebe nicht nur zur Lageeinstellung des Schneidwerkzeugs, sondern gleichzeitig zu dessen Halterung, so daß ein besonderer Ausleger nicht erforderlich ist. Dadurch wird der für die Arbeiter oder für andere Vorrichtungen an der Ortsbrust verfügbare Raum wesentlich vergrößert.

Die unmittelbare Befestigung eines Abbauwerkzeugs

am Ende eines Schubkolbengetriebes ist aus der US-PS 36 03 100 an sich bekannt, jedoch handelt es sich bei der bekannten Anordnung nicht um einen Werkzeugträger, welcher die gesamte Ortsbrust überstreichen kann, sondern um eine Vielzahl umfangsseitig im Abstand voneinander liegender Schubkolbengetriebe, von denen jedes mit einem eigenen Gesteinsabbauwerkzeug verbunden ist

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung nimmt eines der an dem Stativkopf angreifenden Schubkolbengetriebe eine zentrale obere Position ein und die beiden anderen Schubkolbengetriebe sind seitlich davon angeordnet. Durch diese Ausbildung ist dort ein freier Raum vorhanden, wo er ar« dringensten benötigt wird, d. h. in der unteren Hälfte des Vortriebsschilds und im Bereich zwischen den beiden Schubkolbengetrieben für eine horizontale Bewegung und unterhalb des Schubkolbengetriebes für eine Vertikalbewegung.

Die Schubkolbengetriebe stützen sich zweckmäßig raumgelenkig direkt an dem Vortriebsschild bzw. einem die Tunnelvortriebsmaschine umgebenden Schutzschild ab. Dadurch wird ein maximaler Raum in den vorausgehend genannten Abschnitten geschaffen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Schubkolbengetriebe jeweils gelenkig an dem drehbaren Zylindergehäuse eines doppelt beaufschlagbaren Bäsis-Schubkolbengetriebes befestigt, dessen durchgehende Kolbenstange mit beiden Enden mittel- oder unmittelbar an dem Vortriebs- bzw. Schutzschild gelenkig abgestützt ist.

Durch diese Ausbildung wird das Ausmaß der Vor- und Zurückbewegung des Schneidwerkzeugs merklich vergrößert

Gemäß einer Ausführungsform erstrecken sich die Basis-Schubkolbengetriebe mit ihren Kolbenstangen axial des Vortriebs- bzw. Schutzschilds und parallel zueinander. Dadurch wird im mittleren Bereich des Vortriebsschildes ein maximaler Raum für andere Bauteile oder zur Verwendung als Arbeitsraum geschaffen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung verlaufen die drei Basis-Schubkolbengetriebe nach hinten konvergierend und sind jeweils mit dem vorderen Ende ihrer Kolbenstange gelenkig mit dem Vortriebs- bzw. Schutzschild verbunden und greifen mit ihrem hinteren Ende an einem Verbindungselement raumgelenkig an. Dadurch wird um den hinteren Abschnitt der Gesteinsabbauvorrichtung ein ringförmiger, offener Raum geschaffen, welcher das Arbeiten in diesem Bereich, beispielsweise das Errichten einer Tunnelauskleidung, erleichtert.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist dabei das Verbindungselement hinter der Hinterkante des Vortriebsschilds angeordnet. Daher kann der Vortriebsschild kürzer gemacht werden, da die rückwärtigen Enden der Basis-Schubkolbengetriebe nicht mit einem Abschnitt des Vortriebsschildes verbunden werden müssen.

Die Schubkolbengetriebe zur Einstellung des Schneidwerkzeugs sind zweckmäßig jeweils mit dem t>o ihnen zugehörigen Basis-Schubkolbengetriebe hydraulisch in Reihe geschaltet. Dadurch wird jedes Basis-Schubkolbengetriebe selbsttätig mit dem zugehörigen vorderen Schubkolbengetriebe koordiniert, so daß die gemeinsame Ausfahr- oder Rückzugsbewegung vorge- h, nommen werden kann, ohne daß jedes Schubkolbengetriebe unabhängig von anderen genau bewegt werden muß.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zur Beaufschlagung der dem Schwenken des Stativkopfes dienenden Schubkolbengetriebe und der Basis-Schubkolbengetriebe eine gemeinsame Steuervorrichtung vorgesehen. Durch diese Ausbildung wird eine sehr einfache Steuerung ermöglicht, die den Einsatz der Gesteinsabbauvorrichtung erleichtert.

Das Schneidwerkzeug besteht zweckmäßig aus einem breiten, klingenähnlichen Element mit einer länglichen keilförmigen Schneide. Dadurch kann das Schneidwerkzeug randseitig keilförmig in die Ortsbrust eingetrieben werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist schließlich das Schneidwerkzeug gelenkig mit dem einen Ende eines Schubkolbengetriebes verbunden, welches mit seinem anderen Ende gelenkig an dem oberen zentralen Schubkolbengetriebe angreift Dadurch kann das Schneidwerkzeug weiter derart eingestellt werden, daß es in der Art einer Hacke an der Ortsbrust eingesetzt und zum Zurückziehen von Gestein längs einer Rampe und gegen einen Förderer zu verwendet werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine isometrische Ansicht von oben gegen die Stirnseite und eine Seite einer Ausführungsform einer Gesteinsabbauvcrrichtung, wobei das Schneidwerkzeug näherungsweise gegenüber dem rohrförmigen Vortriebsschild zentriert ist,

Fig.2 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung, in welcher das Schneidwerkzeug nach vorne, nach oben und zu einer Seite der zentrierten Stellung bewegt wurde,

Fig.3A eine schematische Darstellung der drei Schubkolbengetriebe des Stativs in einer gemeinsamen Ebene, wobei die relativen Längen der drei Schubkolbengetriebe ersichtlich sind, wenn das Schneidwerkzeug im wesentlichen die in F i g. 1 dargestellte zentrierte Lage einnimmt

F i g. 3B eine der F i g. 3A ähnliche Ansicht, in welcher jedoch alle drei Schubkolbengetriebe auf gleiche Länge ausgefahren sind, woraus die Längenänderung der Schubkolbengetriebe ersichtlich ist, die erforderlich ist um das Schneidwerkzeug, während es noch zentriert ist, nach vorwärts zu bewegen,

F i g. 3C eine den F i g. 3A und 3B ähnliche Ansicht aus welcher die relative Längenverstellung der drei Schubkolbengetriebe ersichtlich ist, welche benötigt wird, um das ausgefahrene Schneidwerkzeug von einer im wesentlichen zentrierten Stellung nach oben zu bewegen,

F i g. 3D eine den F i g. 3A bis 3C ähnliche Darstellung, aus welcher eine Endlage der Längeneinstellung der Schubkolbengetriebe ersichtlich ist, die benötigt wird, um das ausgefahrene, angehobene Schneidwerkzeug zur rechten Seite des Vortriebsschilds zu verschwenken,

F i g. 4 eine der F i g. 1 ähnliche Darstellung, in welcher die Befestigung des Stativs zur Halterung des Schneidwerkzeugs abgeändert ist,

F i g. 5 eine Teilschnittansicht, aus welcher jeweils der Aufbau eines Zylindergehäuses eines Basisschubkolbengetriebes und eines Schubkolbengetriebes der Schneidwerkzeugsteuerung gemäß F i g. 4 ersichtlich ist,

Fig.6 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung, aus welcher eine dritte Befestigungsart des Stativs zur Halterung für das Schneidwerkzeug hervorgeht,

F i g. 7 eine der Fig. 5 ähnliche Darstellung, in

welcher eine gegenüber der Fig.6 abgeänderte Anordnung des Zylindergehäuses eines Basisschubkolbengetriebes und eines Schubkolbengetriebes dargestellt ist,

F i g. 8 eine isometrische Darstellung in vergrößertem Maßstab, wobei ein vorderer Bereich weggeschnitten ist, gesehen von oben mit Blickrichtung gegen die Stirnseite und eine Seite einer Tunnelvortriebsmaschine mit einer Gesteinsabbauvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Anordnung in Verbindung mit einem ausgekleideten, unmittelbar hinter der Maschine liegenden Tunnelabschnitt gezeigt ist und ferner ein Teil eines Förderers dargestellt ist, welcher das geförderte Erdreich nach hinten aus dem Tunnel bringt.

Fig.9 einen vertikalen Längsschnitt der Ausführungsform nach Fig.8, wobei einige Teile im Aufriß gezeigt sind und das Schneidwerkzeug gegenüber dem Vortriebsschild im wesentlichen zentriert ist,

Fig. 10 einen horizontalen Längsschnitt durch den Vortriebsschild, wobei die Gesteinsabbauvorrichtung von oben gesehen ist, und zwar in gleicher Stellung, die in F i g. 9 eingenommen wird,

Fig. 11 eine der Fig. 7 ähnliche Darstellung, wobei jedoch die Zylindergehäuse des oberen Schubkolbengetriebes und des oberen Basisschubkolbengetriebes jenen gemäß den F i g. 8 bis 10 entsprechen,

Fig. 12 eine schematische Darstellung eines Hydraulikkreises für einen der Zylindergehäusesätze und

Fig. 13 ein Blockschaltbild einer Steuervorrichtung für die drei Speisepumpen der drei Zylindergehäusesätze.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Stativ 10 innerhalb des gestrichelt angedeuteten Vortriebsschilds dargestellt. Das Stativ 10 besteht aus einem Stativkopf 14 und drei Beinen, die durch doppelt beaufschlagbare Schubkolbengetriebe 16, 18, 20 gebildet werden. Die gabelartigen, vorderen Enden 22,24,26 der Schubkolbengetriebe 16, 18, 20 sind gelenkig mit Ansätzen 28, 30, 32 des Stativkopfs 14 durch Schwenkzapfen 34, 36, 38 od. dgl. verbunden. Die Schwenkzapfenverbindungen gestatten eine Relativbewegung um auf Sehnen angeordneten Achsen, d. h. die Achsen der Schwenkzapfen 34, 36, 38. Die Schwenkverbindungen gestatten die Übertragung von Drehmomenten.

An den hinteren Enden der Schubkolbengetriebe 16, 18, 20 sind Raumgelenke vorgesehen. Bei der Ausführung der F i g. 1 und 2 sind an den hinteren Enden der Schubkolbengetriebe 16, 18, 20 Kugelglieder 40, 42, 44 vorgesehen, welche in Halterungen 46,48,50 aufgenommen werden, die an den Seitenbereichen des Vortriebsschilds 12 befestigt sind.

Da das Stativ 10 nur drei Beine besitzt, liegen die Mittelpunkte der Kugelglieder 40,46; 42,48 und 40,50 notwendigerweise auf einer gemeinsamen Ebene. Vorzugsweise ist diese Ebene eine Radialebene.

Das Schneidwerkzeug 52 besteht vorzugsweise aus einem breiten, klingenähnlichen Element welches eine bogenförmige Schneidkante 54 mit vorzugsweise keilförmigem Querschnitt aufweist. Gemäß einer typischen, jedoch nicht einschränkend zu betrachtenden Ausführungsform ist das Schneidwerkzeug 52 am vorderen Ende eines Arms 55 befestigt, welcher gelenkig mit dem Stativkopf 14 verbunden ist, so daß er eine Schwenkbewegung um eine quer zum Tunnel liegende Achse ausführen kann. Ein kleines, doppelt wirkendes Schubkolbengetriebe 56 ist zwischen einem hinteren Abschnitt 58 des Stativkopfs 14 und einem Steuerhebelabschnitt 60 angeordnet, welcher sich vom Arm 55 wegerstreckt. Bei Betrieb der Einrichtung wird ein hydraulisches Medium selektiv in die Arbeitskammern der Schubkolbengetriebe 16,18,20 zugeführt bzw. von diesen abgezogen, um den Stativkopf 14 auszufahren und einzuziehen und ferner, um ihn nach oben und unten und seitlich zu bewegen.

Die Fig. 3A zeigt die drei Schubkolbengetriebe 16, 18, 20 seitlich nebeneinander in einer gemeinsamen

ίο Ebene. Dank der Auswahl der Befestigungspunktc der hinteren Enden der Schubkolbengetriebe 16, 18, 20 am Vortriebsschild 12 sind die beiden seitlichen Schubkolbengetriebe 18, 20 im gleichen Umfang ausgefahren, und das obere Schubkolbengetriebe 16 ist geringfügig weiter ausgefahren, wenn der Stativkopf 14 und das an ihm befestigte Schneidwerkzeug 52 innerhalb des Vortriebsschilds 12 im wesentlichen zentriert sind.

Gemäß Fi g. 3B müssen alle drei Schubkolbengetriebe 16, 18, 20 weiter ausgefahren werden, falls der Stativkopf 14 mit dem Schneidwerkzeug 52 lediglich vorwärts bewegt werden soll. Ist es anschließend erwünscht, den Stativkopf 14 und das Schneidwerkzeug 52 anzuheben, so kann dies geschehen, indem lediglich eines der beiden seitlichen Schubkolbengetriebe 18, 20 weiter ausgefahren wird, wobei unterstützend ein Einziehen des oberen Schubkolbengetriebes 16 (F i g. 3C) erfolgen kann. Um die Stellung gemäß F i g. 2 zu erhalten, wird das rechte seitliche Schubkolbengetriebe um eine beträchtliche Strecke eingezogen, und

jo das obere Schubkolbengetriebe 16 wird in einem geringerem Umfang (Fig. 3D) eingezogen. Dadurch wird eine seitliche Bewegung des Stativs erzeugt, und das Schneidwerkzeug 56 bewegt sich nach rechts gegen den Vortriebsschild.

Die F i g. 3A bis 3D stellen schematisch die verschiedenen Relativbewegungen der Zylinder 16, 18, 20 dar, die erforderlich sind, um das Schneidwerkzeug 52 von der in F i g. 1 gezeigten Stellung in die in F i g. 2 gezeigte Stellung zu bewegen. Selbstverständlich brauchen diese Bewegungen nicht in der beschriebenen Weise schrittartig zu sein, sondern können auch in einem einzigen kontinuierlichen Schritt erfolgen. Die Diagramme 3ßbis 3D zeigen die schrittweise Ausfahr- bzw. Einziehbewegung der Schubkolbengetriebe 16, 18, 20. Im tatsächlichen Betrieb werden die schrittweisen Bewegungen eines jeden Schubkolbengetriebes vorzugsweise algebraisch addiert, um eine einzige Einzieh- oder Ausfahrbewegung für jedes Schubkolbengetriebe 16 18, 20 zu erhalten, welche zu einer Bewegung des Stativkopfs 14 von seiner Ausgangslage in eine gewünschte neue Stellung führt

Die in Fig.4 gezeigte Anordnung entspricht irr wesentlichen jener der F i g. 1 und 2 mit der Ausnahme daß die hinteren Enden der Schubkolbengetriebe 16,18_; 20 durch Haltezapfen 62, 64, 66 mit verschiebbai angeordneten Zylindergehäusen 68, 70, 72 dreiei Basisschubkolbengetriebe 74,76,78 verbunden sind. Be dieser Ausführungsform sind die entgegengesetzter Enden der Kolbenstangen 80,82,84 an der Seitenwand

wi des Vortriebsschilds 12 befestigt Die Basisschubkolben getriebe 74,76, 78 sind ebenfalls doppelt beaufschlagt Sie sind in Längsrichtung des Vortriebsschilds 12 parallel zueinander angeordnet Die Zyimdergehäusi 68, 70, 72 sind sowohl drehbar wie längs dei

es Kolbenstangen 80, 82 und 84 verschiebbar. Dies« Drehung,'verbunden mit der Schwenkbewegung um dii Achsen 62, 64, 66, liefert eine einem Raumgelenl entsprechende Befestigung für die hinteren Enden dei

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vorderen Schubkolbengetriebe 16, 18, 20. Der Vorteil dieser Anordnung gegenüber jener der Fig. 1 und 2 liegt darin, daß die Lage der hinteren Enden der Schubkolbengetriebe 16, 18, 20 nach vorne und hinten verschoben werden kann, um die Bewegung des Schneidwerkzeugs 52 zu vergrößern.

F i g. 5 zeigt einen Längsschnitt des oberen Schubkolbengetricbes 74 und des zugeordneten vorderen Schubkolbengetriebes 16. Vorzugsweise sind die anderen beiden Sätze aus Basisschubkolbengetriebe und vorderem Schubkolbengetriebe identisch aufgebaut, so daß sie nicht eigens dargestellt wurden.

Die vorderen und hinteren Enden der Kolbenstange 82 sind mit Hilfe von Haltezapfen bei 86,88 an vorderen und hinteren Halterungen 90, 92 befestigt, die am Vortriebsschild 12 angeschweißt oder in anderer Weise befestigt sind. An der Kolbenstange 80 ist im mittleren Bereich derselben ein Kolben 94 befestigt, welcher den Innenbereich des Zylindergehäuses 68 in zwei Kammern unterteilt, wovon jeweils eine an der einen und anderen Kolbenseite liegt. Die vordere Kammer % ist mit einer Zu- bzw. Ableitung 98 und die hintere Kammer 100 mit einer Zu- bzw. Ableitung 102 versehen. Wie ersichtlich, wird bei einer Zufuhr des Hydraulikmediums in die Kammer 100 und Abzug desselben von der Kammer 90 das Zylindergehäuse 68 längs der Kolbenstange 82 nach hinten bewegt. Wird die Richtung der Zufuhr und des Abzugs des Hydraulikmediums umgekehrt, so wird das Zylindergehäuse 68 längs der Kolbenstange 82 nach vorne bewegt. Die Kolbenstange des vorderen Schubkolbengetriebes 16 ist ebenfalls mit einem Kolben 104 versehen, welcher das Schubkolbengetriebe 16 in eine vordere Kammer 106 und eine hintere Kammer 108 unterteilt. Die vordere Kammer 106 enthält eine Zu- bzw. Ableitung 110 und die hintere Kammer 108 eine Zu- bzw. Ableitung 112. Wie ersichtlich, wird bei Zufuhr eines Hydraulikmediums in die Kammer 108 und Abzug desselben aus der Kammer 106 die Kolbenstange ausgefahren und der Stativkopf 14 nach vorne bewegt. Wird die Strömungsrichtung des Hydraulikmediums umgekehrt, so wird die Kolbenstange eingefahren und der Stativkopf 14 nach hinten bewegt.

Die beiden Schubkolbengetriebe 16, 18 können unabhängig voneinander betätigt werden oder können in Reihe geschaltet sein, so daß sie immer zusammen betrieben werden, wie dies anschließend in Verbindung mit der nächsten Ausführungsform näher erläutert wird.

Die Anordnung nach F i g. 6 ist wie die Anordnung der Fig.4 aufgebaut mit der Ausnahme, daß die hinteren Enden der Kolbenstangen 80', 82', 84'-durch eine momentübertragende Verbindung 115 (Fig. 11) mit einem gemeinsamen Verbindungselement 114 verbunden sind. Ein Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß es möglich ist, die hintere Kante 116 des Vortriebsschilds 12 vor den hinteren Enden der Basisschubkolbengetriebe 74% 76', 78' (s. F i g. 9 und 10) anzuordnen. Wenn die hinteren Enden der Kolbenstangen 80', 82', 84' der Basisschubkolbengetriebe mit dem Vortriebsschild 12 verbunden sind, ist es erforderlich, die Erstreckung des Vortriebsschildes nach hinten mindestens bis zur Lage der hinteren Befestigungspunkte zu bemessen. Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 6 (und gemäß den Fig.8 bis 10) kann die hintere Kante 116 des Vortriebsschilds 12 erheblich vor dem Verbindungselement 114 liegen.

Wie aus Fi g. 7 ersichtlich ist ist bei der Ausführungsform nach Fig.6 die hintere Kammer eines jeden vorderen Zylindergehäuses in Strömungsverbindung mit der vorderen Kammer des zugehörigen Zylinders des Basisschubkolbengetriebes, d. h. die beiden Zylindergehäuse sind in Reihe geschaltet. Diese Anordnung wird nunmehr im einzelnen in Verbindung mit dem oberen Zylindergehäusesatz des vorderen Schubkolbengetriebes 16' und des Basisschubkolbengetriebes 74' beschrieben. Der Kolben 118 des vorderen Zylindergehäuses teilt das vordere Zylindergehäuse in eine vordere Kammer 120 und eine hintere Kammer 122 auf. Ein Kolben 124 an der Kolbenstange 80 des Zylindergehäuses des Basisschubkolbengetriebes teilt das Zylindergehäuse in eine vordere Kammer 126 und eine hintere Kammer 128 auf.

Die vordere Kammer 120 des vorderen Schubkolbengetriebes 16' ist mit einer Zu- bzw. Ableitung 130' versehen. Eine quer verlaufende Leitung verbindet die hintere Kammer 122 des vorderen Schubkolbengetriebes 16 und die vordere Kammer 126 des Basisschubkolbengetriebes 74'. Die hintere Kammer 128 des Basisschubkolbengetriebes 74' ist mit einer Zu- bzw. Ableitung 134 versehen. Wird nun Hydraulikmedium durch die Leitung 134 der Kammer 128 zugeführt und aus der Kammer 120 über die Leitung 130 abgezogen, so wird das Zylindergehäuse des Basisschubkolbengetriebes 74' längs der Kolbenstange 80 nach hinten bewegt. Bei seiner Bewegung gelangt das Medium in der Kammer 126 über die Leitung 132 in die Kammer 122 und veranlaßt eine Vorwärtsbewegung des Zylindergehäuses des Schubkolbengetriebes 16 längs seiner Kolbenstange. Eine Umkehr der Strömungsrichtung durch die Leitungen 130,134 verursacht eine Bewegung der beiden Zylindergehäuse in entgegengesetzter Richtung. Der Betrieb der beiden Zylindergehäuse wird anschließend in Verbindung mit den Fig. 12 und 13 näher beschrieben.

Die Fig.8 bis 10 zeigen eine Gesteinsabbauvorrichtung der in Verbindung mit F i g. 6 beschriebenen Ausbildung, die im Inneren eines Vortriebsschilds 12 angeordnet ist welches im wesentlichen dem Vortriebsschild der vorausgehend genannten US-PS 35 56 599 entspricht.

Der Vortriebsschild 12 enthält eine Anzahl Pressen 136', welche durch doppelt wirkende Vortriebszylinder gebildet werden, deren Zylindergehäuse fest mit einem zentralen Rahmenabschnitt des Vortriebsschilds 12 verbunden sind. Die Pressen 136' weisen nach hinten ausfahrbare Kolbenstangen auf, welche in Anlage mit einem kräftigen ringförmigen Träger 138' stehen. Bei der Vorwärtsbewegung des Vortriebsschilds 12 wird in üblicher Weise die Tunnelauskleidung aufgerichtet. Die Tunnelauskleidung 140 wird kontinuierlich nach vorne verlängert während sich der Vortriebsschild 12 nach vorne bewegt. Die dargestellte Tunnelauskleidung besteht aus TSbbingringen, die stirnseitig im Tunnel miteinander verbunden werden. Jeder Ring setzt sich aus einer Anzahl bogenförmiger Abschnitte zusammen. Der ringförmige Träger 138' stützt sich gegen den vordersten Ring der Tunnelausideidung 140 ab. Bei der Ausfahrbewegung der Pressen 136' drücken diese nach hinten gegen den ringförmigen Träger 138', welcher sich seinerseits gegen die unbewegliche Tunnelausideidung 140 abstützt Dadurch werden der Vortriebsschild 12 und die von diesem getragene Gesteinsabbauvprrichtung gegenüber der Tunnelauskleidung 140 nach vorne bewegt Nachdem der Vortriebsschild 12 eine Strecke nach vome gedruckt wurde, die näherungsweise einem vollen Hub der Pressen 136' entspricht werden die

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Pressen 136' eingefahren, wobei der ringförmige Träger 138' nach vorne gezogen wird. Anschließend wird ein neuer Ring der Tunnelauskleidung in dem vor dem letzten Ring liegenden Bereich aufgebaut, und zwar innerhalb des Raums, der zwischen dem letzten Ring und dem nach vorne geschobenen ringförmigen Träger 138' liegt. Durch den Vortriebsschild 12 wird das Erdreich an der Ortsbrust abgestützt, während die Tunnelauskleidung den Tunnel im Bereich hinter dem Vortriebsschild 12 abstützt.

Die kraftbetriebene Gesteinsabbauvorrichtung 10" wird sowohl zur Bearbeitung der Ortsbrust wie auch zum Abziehen des gelösten Gesteins nach hinten und längs einer Rampe 142' nach oben verwendet, von welcher das Gestein auf einen endlosen Förderer 144' od. dgl. abgegeben wird.

Der Förderer 144' bewegt das Material nach hinten und gibt es an Wagen oder an eine andere Vorrichtung zum Austragen des Materials, beispielsweise einen weiteren Förderer, ab.

Beim Betrieb der Gesteinsabbauvorrichtung 10" werden die verschiedenen Schubkolbengetriebe betätigt, um das Schneidwerkzeug 52 gegenüber der Ortsbrust in die gewünschte Lage zu bringen. Das Schneidwerkzeug 52 selbst ist so angeordnet, daß seine Schneidkante 54 gegen die Ortsbrust gerichtet ist. Dann werden die vorderen Schubkolbengetriebe und gegebenenfalls auch die Basisschubkolbengetriebe ausgefahren, um die Schneidkante 54 in die Ortsbrust zu drücken, so daß Gesteinsteile herausgelöst werden. Nachdem eine beträchtliche Menge Gesteinsmaterial sich im unteren Bereich der Rampe 142 gesammelt hat, wird das Schubkolbengetriebe 56' eingefahren, um den flachen Abschnitt des Schneidwerkzeugs 52 in eine gestrichelt in Fig.9 dargestellte Beladestellung zu bringen. Anschließend werden die vorderen und/oder Basisschubkolbengetriebe eingefahren, so daß das Schneidwerkzeug 52 als eine mit Schleppwirkung arbeitende Beladevorrichtung für den Förderer 144' dient.

Wie ersichtlich, dienen das Schubkolbengetriebe 56' und das Betätigungsgestänge 160 zur einstellbaren Befestigung des Schneidwerkzeugs 52 in zwei verschiedenen Stellungen, d. h. einer Schneidstellung und einer Beladestellung. Das System der Schubkolbengetriebe 16', 18', 20', 74', 76', 78' dient zur Bewegung des Schneidwerkzeugs 52 nach vorne gegen die Ortsbrust, zum Verschwenken des Schneidwerkzeugs 52 nach oben oder unten und/oder seitlich, zum Andrücken der Schneidkante 54 gegen die Ortsbrust, zur Einstellung des Schneidwerkzeugs 52 zum Beladen und zum Zurückziehen des Schneidwerkzeugs zur Durchführung des Beladevorgangs.

Wie ersichtlich, wird durch die Verwendung der beschriebenen Anordnung beträchtlicher Arbeitsplatz raum eingespart Gemäß den Fig.8 bis 10 wird der Raum, welcher das durch die Zylindergehäuse der Basisschubkolben gebildete Stativ umgibt, niemals von irgendeinem Teil der Gesteinsabbauvorrichtung eingenommen, und es ist ein erheblicher Räum im Inneren des Stativs vorhanden, da das durch die vorderen Zylinder gebildete Stativ nur einen verhältnismäßig geringen Platzbedarf hat

Der Vortriebsschild 12 ist mit Fronttüren D ausgestattet, die entsprechend der vorausgehend genannten US-PS 35 56 599 ausgebildet sind und keinen Teil der Erfindung bilden.

Eine Tunnelvortriebsmaschine der beschriebenen Bauart weist eine wesentlich größere Leistung als die Maschine gemäß der genannten US-PS 35 56 599 auf, obwohl sie eine kleinere Gesteinsabbauvorrichtung besitzt. Bei der Ausführungsform nach den F i g. 8 bis 10 werden alle sechs Schubkolbengetriebe zusammen betätigt, um das Schneidwerkzeug seitlich und/oder aufwärts und abwärts sowie nach vorne zu bewegen. Das Schneidwerkzeug 52 kann Beton oder Gestein mit ähnlicher Härte aufbrechen. Beim Schneiden ist das Schneidwerkzeug 52 derart ausgerichtet, daß es randseitig in die Ortsbrust eindringt, und die Schubkolbengetriebe werden durch hydraulische Kraft betätigt, um das Schneidwerkzeug randseitig zu bewegen. Es wirken im wesentlichen axiale Kräfte auf die Schubkolbengetriebe ein, wenn sie ausgefahren werden, um das Schneidwerkzeug 52 gegen die Ortsbrust zu drücken.

Ein Ventilsystem ist erforderlich, welches selektiv zur Füllung und Leerung der Schubkolbengetriebe betrieben werden kann, wie dies vorausgehend beschrieben wurde, um die gewünschte Funktion zu erzielen. Es ist offensichtlich, daß das Ventilsystem abhängig von der jeweiligen Anlage unterschiedlich ausgebildet sein kann. Als Ausführungsbeispiel, welches nicht in einschränkendem Sinne zu verstehen ist, zeigen die Fig. 12 und 13 schematische Schaltungen eines Steuersystems zur Verbindung mit den Ausführungsformen nach den Fig.8 bis 10. Fig. 12 ist eine schematische Schaltung eines Hydraulikkreises, welcher für jeden aus vorderem Zylindergehäuse und Basiszylindergehäuse bestehendem Zylindersatz vorgesehen ist, d. h. jeder der anderen Zylindergehäusesätze weist einen identischen hydraulischen Schaltkreis auf. Fig. 13 zeigt ein schematisches Schaltbild der Steuerung für die drei Pumpen, die im hydraulischen Schaltkreis für das vordere Schubkolbengetriebe und das Basisschubkolbengetriebe vorhanden sind, sowie für die Pumpe, die sich im hydraulischen Schaltkreis des Zylinders 56' befindet.

Gemäß Fig. 13 ist eine Steuerung für eine erste Achse einer Zwei-Achsen-Sleuervorrichtung 160 mit ersten Spulen 162 für die elcktrohydraulischen Pumpen-Steuerungen für jede Pumpe P verbunden. Die Steuerung für die erste Achse steuert die gleichzeitige Vorwärts- und Rückwärtsbewegung aller Schubkolbengetriebe. Die Steuerung für die zweite Achse der Steuervorrichtung 160 kann mit einer Steuerspule 163 für die Pumpe verbunden sein, welche das Schubkolbengetriebe 56 zum Verschwenken der Schneidkantenebene versorgt. Die Steuerung für eine erste Achse einer zweiten Zwei-Achsen-Steuervorrichtung 161 ist zweckmäßig mit zweiten Steuerspulen 165 für die beiden zweiten Zylindersätze mit umgekehrter Polarität verbunden. Die Steuerung für die zweite Achse der Steuervorrichtung 161 ist zweckmäßig mit der zweiten Steuerspule 167 für den oberen Zylindergehäusesatz verbunden.

Gemäß F i g. 12 ist eine der umsteuerbaren Pumpen P mit variabler Verdrängung mit einem elektrischen Antriebsmotor 168 ausgestattet

Die Pumpe P enthält eine Ladepumpe 170 und eine Steuerzylindereinheit 172.

Der hydraulische Schaltkreis ist vorzugsweise mit einem Hauptschleifenfüllsystem 174 der dargestellten Art ausgestattet, und zwar in Verbindung mit dem Motor mit variabler Verdrängung. Der hydraulische Schaltkreis weist ferner eine Synchronisiervorrichtung 176 für das vordere Schubkolbengetriebe 16' und das Basisschubkolbengetriebe 74' auf. Das Volumen der Kammer 120 entspricht vorzugsweise dem Volumen der Kammer 128 und das Volumen der Kammer 122 jenem

der Kammer 126. Bei kontinuierlichem Betrieb der Gesteinsabbauvorrichtung wird ein gewisses Lecken aus den Kammern 122, 126 auftreten. Die Vorrichtung 176 gleicht jeden Fluidverlust während des Einziehens der Zylinder aus. Geht Fluid verloren, so erreicht der Kolben 124 den Zylinderboden vor dem Kolben 118. Tritt dies ein, so bewegt der Hochdruck in der Leitung 34 das Ventil 178, wodurch ein Teil des Fluids das Überdruckventil 180 öffnet und eine Strömung durch die Leitung 182 zur Leitung 132 ermöglicht. Sobald Fluid in die Leitung 132 gelangt, tritt sie in die Kammer

122 ein und führt den Hub des Kolbens 118 zu Ende, wobei gleichzeitig verlorengegangenes Fluid ersetzt wird.

Die dargestellten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Alisführungsformen dar und die gegenwärtig beste Realisierung der Erfindung. Obwohl die Gesteinsabbauvorrichtung beispielsweise mit drei Schubkolbengetrieben in einer Stativanordnung dargestellt ist, können erfindungsgemäß auch mehr Schubkolbengetriebe verwendet werden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Gesteinsabbauvorrichtung für eine Timnelvortriebsmaschine, insbesondere für eine S^hildvortriebseinrichtung, bestehend aus einem an einem Werkzeugträger über ein zwischen beiden angeordnetes Schubkolbengetriebe schwenkbar gelagerten Schneidwerkzeug und mindestens drei unabhängig voneinander beaufschlagbaren, an dem Werkzeug- to träger gelenkig angreifenden, doppelt beaufschlagbaren Schubkolbengetrieben, die sich zumindest unmittelbar an dem die Gesteinsabbauvorrichtung umgebenden Schutzschild raumgelenkig abstützen und mit denen der Werkzeugträger über die gesamte Ortsbrust schwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugträger aus einem Stativkopf (14) besteht, der lediglich mit den freien Enden der dem Schwenken dienenden, ein Stativ bildenden Schubkolbengetriebe (16, 18, 20; 16', 18', 20') gelenkig verbunden ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines (16,16') der an dem Stativkopf (14) angreifenden Schubkolbengetriebe eine zentrale obere Position einnimmt und die beiden anderen Schubkolbengetriebe (18,18'; 20,20') seitlich davon angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubkolbengetriebe (16,18, 20) sich raumgelenkig direkt an dem Vortriebsschild (12) bzw. einem die Tunnelvortriebsmaschine umgebenden Schutzschild abstützen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubkolbengetriebe (16', 18', 20') jeweils gelenkig an dem drehbaren Zylindergehäuse (68,70,72) eines doppelt beaufschlagbaren Basisschubkolbengetriebes (74, 76, 78; 74', 76', 78') befestigt sind, dessen durchgehende Kolbenstange mit beiden Enden mittel- oder unmittelbar an dem Vortriebs- bzw. *o Schutzschild (12) gelenkig abgestützt ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß die Basisschubkolbengetriebe (74, 76, 78) mit ihren Kolbenstangen (80, 82, 84) sich axial des Vortriebs- bzw. Schutzschildes (12) und parallel zueinander erstrecken.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß die drei Basisschubkolbengetriebe (74', 76', 78') nach hinten konvergierend verlaufen sowie jeweils mit dem vorderen Ende ihrer Kolbenstange so (80', 82', 84') gelenkig mit dem Vortriebs- bzw. Schutzschild (12) verbunden sind und mit ihrem hinteren Ende an einem Verbindungselement (114) raumgelenkig angreifen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß das Verbindungselement (114) hinter der Hinterkante des Vortriebsschildes (12) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubkolbengetriebe (16', 18', 20') zur Einstellung des Schneidwerkzeuges jeweils mit dem ihnen zugehörigen Basisschubkolbengetriebe (74, 76, 78; 74', 76', 78') hydraulisch in Reihe geschaltet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der *·■> vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beaufschlagung der dem Schwenken des Stativkopfes (14) dienenden Schubkolbengetriebe (16,18,20; 16', 18', 20') und der Basisschubkolbengetriebe (74, 76, 78; 74', 76', 78') eine gemeinsame Steuervorrichtung vorgesehen ist

10. Vorrichtung nach Anspruch I oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidwerkzeug (52) aus einem breiten, klingenähnEchen Element mit einer länglichen, keilförmigen Schneide besteht

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß das Schneidwerkzeug (52) gelenkig mit dem einen Ende eines Schubkolbengetriebes (56, 56') verbunden ist welches mit seinem anderen Ende gelenkig an dem oberen zentralen Schubkolbengetriebe (16') angreift