DE1002775B

DE1002775B - Method and machine for driving underground routes

Info

Publication number: DE1002775B
Application number: DEW8171A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Josef Wohlmeyer
Original assignee: JOSEF WOHLMEYER DIPL ING
Current assignee: JOSEF WOHLMEYER DIPL ING
Priority date: 1951-03-29
Filing date: 1952-03-21
Publication date: 1957-02-21

Description

Verfahren und Maschine zum Auffahren unterirdischer Strecken Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie auf eine Maschine zum Auffahren unterirdischer Strecken, z. B. von Tunneln, Schächten od. dgl., und verfolgt das Ziel, einen stetigen Vortrieb eines Stollens oder sonstigen Hohlraums in dem Gebirge zu verwirklichen, wobei der Kraftaufwand für den Vortrieb und die Zerkleinerung des Gebirges möglichst gering gehalten wird. Bei allen bekannten Bohrverfahren wird das Bohrwerkzeug in Rotation geführt, und auf das Be@:1r«-#erkzeug werden die Vorschubkräfte ausgeübt.Method and machine for driving underground routes The invention refers to a method as well as to a machine for driving underground Routes, e.g. B. od tunnels, shafts. Like., And pursues the goal of a steady To drive a tunnel or other cavity in the mountains, whereby the effort required for the advance and the crushing of the mountains as possible is kept low. In all known drilling methods, the drilling tool is in Rotation is guided, and the feed forces are exerted on the Be @: 1r «- # tool.

Es sind bereits zahlreiche Vorschläge für Maschinen gemacht worden, mit deren Hilfe ein Stollen, Tunnel oder sonstiger Hohlraum in seinem gesamten Querschnitt gleichmäßig vorgetrieben wird, wobei die Stirnwand des Stollens auf der gesamten Fläche angegriffen und stetig abgearbeitet wird. Diese bekannten Vorschläge lassen sich auf den gemeinsamen Gedanken zurückführen, daß rotierende Schneidwerkzeuge mit in die Vorschubrichtungweisenden Schneidorganen gegen die Stirnwand des Stollens gedrückt werden und während ihrer Drehbewegung das Gestein oder die Erde längs der Stollenstirnwand abkratzen oder abschneiden. Die Unterschiede zwischen den bekannten Vorschlägen beschränken sich im wesentlichen auf die unterschiedliche Art der von den Schneidorganen ausgeführten Drehbewegung. Insoweit lassen sich die Vorschläge in die beiden folgenden Gruppen unterteilen.Numerous proposals for machines have already been made, with the help of which a gallery, tunnel or other cavity in its entire cross-section is propelled evenly, with the front wall of the cleat on the whole Area is attacked and continuously processed. Leave these familiar suggestions can be traced back to the common idea that rotating cutting tools with cutting elements pointing in the feed direction against the front wall of the cleat are pressed and during their rotational movement the rock or the earth along the Scrape or cut off the front wall of the tunnel. The differences between the known Proposals are essentially limited to the different types of from the rotary movement carried out by the cutting elements. In this respect, the proposals divide into the following two groups.

Die erste Gruppe umfaßt die Maschinen, bei welchen die sämtlichen Schneidorgane an einem mehrarmigen, den gesamten Querschnitt des Stollens bestreichenden drehbaren Träger oder an einer dem Stollenquerschnitt entsprechenden drehbaren Scheibe befestigt sind, so daß sich die Schneidorgane auf konzentrischen Kreisbahnen bewegen. Der Nachteil der zu dieser Gruppe gehörenden bekannten Maschinen ist darin zu sehen, daß in den äußeren Ringzonen zu wenig Messer arbeiten, weshalb die außenliegenden Messer oftmals gewechselt «-erden müssen, wodurch sich große Betriebsunterbrechungen ergeben. Eine derartige Verteilung der Schneidorgane, daß dieselben annähernd gleich stark belastet sind, läßt sich praktisch nicht verwirklichen.The first group includes the machines in which all Cutting organs on a multi-armed, sweeping the entire cross-section of the tunnel rotatable carrier or on a rotatable disc corresponding to the cross-section of the cleat are attached so that the cutting elements move on concentric circular paths. The disadvantage of the known machines belonging to this group is to be seen in that too few knives work in the outer ring zones, which is why the outer ones Knives often have to be changed, which results in major business interruptions result. Such a distribution of the cutting organs that they are approximately the same are heavily loaded, can not be realized in practice.

Bei der zweiten Gruppe bekannter Bohrmaschinen sitzen die Schneidorgane an der Stirnfläche von Planetenscheiben, die ihrerseits in einem drehbaren Träger gelagert sind, so daß jedes einzelne Schneidorgan an der Drehbewegung des Trägers teilnehmen muß, gleichzeitig aber zusätzlich eine Drehbewegung um dice Achse der Scheibe auszuführen liat, von welcher es gehalten wird. Dabei besteht der wesentliche Mangel, daß der Kraftaufwand zum größten Teil in einer unnötigen Zerkleinerung des von der Stollenstirnwand abgekratzten Gesteins oder Erdreichs verlorengeht, so daß demgemäß der Verschleiß der Schneidorgane außerordentlich groß ist.In the second group of known drilling machines, the cutting organs are located on the face of planetary disks, which in turn are in a rotatable carrier are mounted, so that each individual cutting element is involved in the rotational movement of the carrier must participate, but at the same time also a rotary movement around the axis of the Disk to execute liat by which it is held. There is the essential Deficiency that the effort required for the most part in an unnecessary crushing of the Rock or soil scraped from the tunnel front wall is lost, so that accordingly the wear of the cutting members is extremely great.

Der entscheidende Mangel der Maschinen beider Gruppen ist aber in der Notwendigkeit einer starken axialen Anpressung der Schneidorgane an die Stollenstirnwand zu sehen. Ohne eine solche Anpressung kommt keine Bohrleistung zustande. Andererseits erfordert eine solche Anpressung aber einen außerordentlich großen Kraftaufwand, welcher nur mit entsprechend schweren Maschinen und starken Antriebsmotoren bewältigt werden kann. Derartige Maschinen sind aber schwierig zu handhaben und daher für den Untertagebetrieb praktisch wenig geeignet. Bei leichterer Ausführung der Maschinen läßt sich der erforderliche Anpreßdruck gegen die Stollenstirnwand nur verwirklichen, wenn für eine entsprechende künstliche Abstützung der Maschine in dem Stollen gesorgt wird. Derartige Maßnahmen erfordern aber einen komplizierten Aufbau der Maschine, und der stetige Vortrieb ist jeweils auf diejenigen Arbeitsschritte beschränkt, welche der bewegliche Teil der Maschine relativ zu dem feststehenden und in dem Stollen verankerten Teil der Maschine zurücklegen kann.The decisive shortcoming of the machines in both groups is in the need for a strong axial pressure of the cutting elements on the front wall of the cleat to see. Without such a pressure there is no drilling performance. on the other hand However, such a pressure requires an extraordinarily large amount of force, which can only be mastered with appropriately heavy machines and powerful drive motors can be. Such machines are difficult to handle and therefore for practically unsuitable for underground operations. With a lighter version of the machines the required contact pressure against the tunnel front wall can only be achieved if there is an appropriate artificial support of the machine in the tunnel will. However, such measures require a complicated structure of the machine, and the continuous advance is limited to those work steps which is the moving part of the machine relative to the fixed and in the Stud anchored part of the machine can cover.

Den bekannten Maschinen haftet außerdem der praktisch sehr bedeutungsvolle Nachteil an, daß es nicht möglich ist, einen Stollen mit Hilfe einer dieser Maschinen abzufahren, ohne daß vorher mit Hilfe anderer Bohrwerkzeuge und unter Anwendung anderer Bohrmethoden ein Stollenstück bereits ausgearbeitet worden ist. Ebenfalls lassen sich mit Hilfe der bekannten :Maschinen keine von einem Hauptstollen unter einem mehr oder weniger großen Winkel abgehenden Querstoffe, anfahren.The well-known machines also have a practical, very meaningful one Disadvantage is that it is not possible to make a tunnel with the help of one of these machines to leave without first using other drilling tools and using other drilling methods a piece of stud has already been worked out. Likewise can be with help the well-known: machines none of a main tunnel Cross fabrics going out at a more or less large angle.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, das Auffahren unterirdischer Strecken zu vereinfachen und insbesondere auf Maßnahmen zur Erzeugung der erforderlichen großen Vorschubkräfte möglichst zu verzichten.The invention has set itself the task of driving underground To simplify routes and in particular to measures to generate the necessary to avoid large feed forces if possible.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auffahren unterirdischer Strecken, z. B. von Tunneln, Stollen oder Schächten, mit einem in Richtung der Stollenachse beweglichen Maschinengestell und einem um die Längsachse des Maschinengestells drehbar gelagerten Werkzeugträger, in welchem ein oder mehrere Fräswerkzeuge gelagert sind, und besteht darin, daß zumindest einzelne der in üblicher Weise arbeitenden Fräswerkzeuge, z. B. um ihre Achse rotierender Frässcheiben mit radial angeordneten Fräsmessern, auf einer Schraubenlinie das aufzufahrende Gebirge hinterschneiden und auf diese Weise zum Vorschub erforderliche Kräfte hervorrufen.The invention relates to a method for excavating underground Routes, e.g. B. of tunnels, tunnels or shafts, with one in the direction of the tunnel axis movable machine frame and one rotatable about the longitudinal axis of the machine frame stored tool carrier in which one or more milling tools are stored, and consists in that at least some of the milling tools that work in the usual way, z. B. milling disks rotating around their axis with radially arranged milling knives, undercut the mountain to be driven on on a helical line and onto this Way to produce the forces required to advance.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geht die Erfindung von der erwähnten zweiten Gruppe bekannter Maschinen aus, die Fräswerkzeuge aufweisen, denen aus der Drehbewegung um die eigene Achseeine planetenartige Umlaufbewegung um die Längsachse erteilt wird, und besteht danach im wesentlichen darin, daß die Messerköpfe mit radial nach außen weisenden und in tangentialer Richtung wirkenden Messern zu besetzen sind, die vorzugsweise eine Hartmetallbestückung besitzen und bei denen die Drehachsen der Messerköpfe in bezug auf die Längsachse des Maschinengestells schräg verlaufen. Die von den einzelnen Schneidorganen ausgeführte Bewegung stellt dabei eine aus drei Bewegungsv orgängen bestehende resultierende Bewegung dar. Jeder Messerkopf führt einerseits eine Drehbewegung um die Längsachse des Stollens aus; andererseits dreht sich jeder Messerkopf um seine eigene Achse, und schließlich erfährt jeder Messerkopf eine Vorschubbewegung in axialer Richtung. Die resultierende Bewegung jedes Schneidorgans verläuft demgemäß längs eines Schraubenganges.The invention goes to carry out the method according to the invention from the mentioned second group of known machines that have milling tools, those from the rotary movement around its own axis a planet-like orbital movement is granted about the longitudinal axis, and then consists essentially in that the Cutter heads with radially outward pointing and acting in a tangential direction Knives are to be occupied, which preferably have a hard metal tipping and in which the axes of rotation of the cutter heads with respect to the longitudinal axis of the machine frame run obliquely. The movement carried out by the individual cutting elements represents thereby a resulting movement consisting of three movement processes. Each On the one hand, the cutter head performs a rotary movement around the longitudinal axis of the cleat; on the other hand, each cutter head rotates on its own axis, and finally every cutter head experiences a feed movement in the axial direction. The resulting Movement of each cutting member accordingly runs along a screw thread.

Es besteht dabei ohne weiteres die Möglichkeit, die Schrägstellung der Messerkopfachsen bei gegebener Vorschub- und Planetenumlaufgeschwindigkeit so zu wählen, daß die Stirnebene des bzw. jedes Messerkopfes bei jedem Planetenumlauf einen Schraubengang beschreibt, dessen Achse mit der Längsachse des Maschinengestells zusammenfällt. Andererseits ist es jedoch, insbesondere bei weichem Gestein und ,v-eicilem Erdmaterial. ohne weiteres möglich, eine hohe Vorschubgeschwindigkeit zu verwirklichen, indem die Schrägstellung der Messerkopfachsen bei gegebener Vorschub- und Planetemimlaufgeschwindigk eit so gewählt wird, daß die Stirnebene des bzw. jedes Messerkopfes mit ihrem voreilenden Umfangspunkt eine Schraubenlinie um die Längsachse des Maschinengestells beschreibt, welche in der Vorschubrichtung von einer dazu parallelen Schraubenlinie verläuft, die von einem nacheilenden Umfangspunkt der Stirnebene des Messerkopfes beschrieben wird.There is easily the possibility of the inclination of the cutter head axes at a given feed and planetary rotation speed as follows to choose that the face plane of the or each cutter head with each planetary revolution describes a screw thread whose axis coincides with the longitudinal axis of the machine frame coincides. On the other hand, however, especially with soft rock and , v-eicilem earth material. easily possible, a high feed rate to be realized by the inclination of the cutter head axes with a given feed and planetary velocity is chosen so that the frontal plane of the or each cutter head with its leading circumference point a helix around the The longitudinal axis of the machine frame describes which in the feed direction of a helical line parallel to it, which runs from a trailing point on the circumference the face plane of the cutter head is described.

Bei Stollen oder Tunneln, mit verhältnismäßig kleinem Querschnitt wird man im allgemeinen mit einem Werkzeugträger auskommen, dessen Messerköpfe gleichen radialen Abstand von der Maschinenlängsachse besitzen. Für größere Stollenquerschnitte empfiehlt die Erfindung jedoch, daß zwei oder mehr Messerköpfe oder Messerkopfsysteme in versehiedenen Abständen von der Maschinenlängsachse vorgesehen sind. Zweckmäßig wird dabei die Anordnung so getroffen, daß die Messerköpfe entsprechend ihrem größer werdenden Abstand von der Maschinenachse zurückversetzt sind.In galleries or tunnels with a relatively small cross-section one will generally get by with a tool holder whose cutter heads are the same have a radial distance from the longitudinal axis of the machine. For larger tunnel cross-sections However, the invention recommends that two or more cutter heads or cutter head systems are provided at different distances from the machine's longitudinal axis. Appropriate the arrangement is made so that the cutter heads corresponding to their larger are set back from the machine axis.

Bei der planetenradartigen Anordnung der Messerköpfe wird es sich praktisch nicht vermeiden lassen, daß ein mittlerer Bohrkern stehenbleibt, der von den Schneidwerkzeugen nicht erfaßt wird. Ein solcher mittlerer Bohrkern wird in der Regel von selbst abbrechen. Um dadurch bedingte mögliche Störungen grundsätzlich zu vermeiden, empfiehlt die Erfindung die Ausstattung der Maschinen mit einer zentralen Hohlwelle, welche geeignet ist, den stehenbleibenden Bohrkern aufzunehmen und abzubrechen. In Ergänzung oder an Stelle dieser Maßnahme kann man erfindungsgemäß die Maschine mit einer Kernbohreinrichtung ausstatten, welche zweckmäßig an eine selbständige Antriebs- und Vorschubeinrichtung angeschlossen ist.With the planetary wheel-like arrangement of the cutter heads, it will be can practically not be avoided that a central drill core remains, which is from is not detected by the cutting tools. Such a middle core is used in usually cancel by itself. To fundamentally avoid possible disturbances caused by this To avoid this, the invention recommends equipping the machines with a central one Hollow shaft, which is suitable for picking up the remaining drill core and breaking it off. In addition to or instead of this measure, the machine can be used according to the invention Equip with a core drilling device, which is appropriate to an independent Drive and feed device is connected.

Weitere Besonderheiten der Erfindung sollen an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.Further features of the invention should be based on the drawing are explained in more detail.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Hauptschnitt, Fig. 2 die Rückansicht und Fig. 3 die Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Stollenbohrmaschine mit zwei Messerköpfen.Fig. 1 shows schematically a main section, Fig. 2 shows the rear view and FIG. 3 shows the front view of a tunnel boring machine according to the invention with two Knife heads.

Das Gestell besteht aus einer Art Schildscheibe 3 mit einer rohrförmigen Welle 4 und einem darauf gelagerten Drehschild 5. Der letztere trägt die Messerkopfgehäuse 80 und die Bremsmesser 12. Er wird über den Zahnkranz 17, das Ritzel 18 und das Schneckengetriebe 19 vom Motor 22 aus über ein stufenloses Getriebe 24 angetrieben. Die großen auftretenden Kräfte können dieAnordnung von mehreren - z. B. zwei - in Fig. 2 gezeigten Schneckengetrieben erfordern, deren gleichmäßige Belastung durch hydraulischen Druckausgleich nach den Fig. 18 und 19 bewirkt werden kann.The frame consists of a type of shield disk 3 with a tubular one Shaft 4 and a rotary shield 5 mounted on it. The latter carries the cutter head housing 80 and the brake knife 12. He is about the ring gear 17, the pinion 18 and the Worm gear 19 is driven by motor 22 via a continuously variable gear 24. The large forces occurring can be the arrangement of several - e.g. B. two - in Fig. 2 require worm gears, their uniform load through hydraulic pressure equalization according to FIGS. 18 and 19 can be effected.

Der Antrieb der Messerköpfe 1 erfolgt über ein zentrales Getriebe 10 und ein Vorgelege 11 durch einen oder mehrere am Gestell gelagerte Motoren 9.The cutter heads 1 are driven by a central gear 10 and a back gear 11 through one or more motors 9 mounted on the frame.

Das Gestell ruht auf etwa unter 45° geneigten Raupentragkästen 2 auf, in welchen je ein komplettes Raupenfahrwerk 6 mit seinem Antrieb geführt wird. Dieses Fahrwerk ist hier mit Hilfe der Exzenter 7 und der Hebel- und Regelgestänge 8 zum Gestell in der Höhe verstellbar. Diese Verstellung ermöglicht eine Lenkung der Maschine und das Bohren von schwach gekrümmten Stollen. Die Raupenglieder können mit Abflachungen 14 (Fig. 2) versehen sein, um ein Fahren auf ebenem Boden zu ermöglichen. In besonderen Fällen wird noch eine dritte verstellbare Raupe lotrecht nach oben wirkend angeordnet. Auch die Ausbildung einer einzigen lotrechten Tragraupe 15 mit zwei seitlichen Stützraupen 16 kann fallweise vorteilhaft sein. Eine derartige Ausführung zeigt Fig. B.The frame rests on caterpillar boxes 2 inclined at about 45 °, in each of which a complete crawler track 6 is guided with its drive. This Chassis is here with the help of the eccentric 7 and the lever and control linkage 8 to Frame adjustable in height. This adjustment enables the machine to be steered and the drilling of slightly curved tunnels. The track links can be flattened 14 (Fig. 2) to allow driving on level ground. In particular In cases, a third adjustable caterpillar is arranged so that it acts vertically upwards. Also the formation of a single vertical support caterpillar 15 with two lateral support caterpillars 16 can be advantageous on a case-by-case basis. Such an embodiment is shown in Fig. B.

Der Antrieb des Fahrwerkes ist erfindungsgemäß während desBohrbetriebes mit demDrehschildantrieb gekoppelt und besitzt einen abschaltbaren Schnellgang für beide Fahrtrichtungen.According to the invention, the drive of the undercarriage is during the drilling operation coupled to the rotary shield drive and has a disengageable high gear for both directions.

Für Stollen mit großem Durchmesser werden erfindungsgemäß außerhalb der inneren Messerköpfe 1 auf einem größeren Radius eine Anzahl weiterer Messerköpfe 90 angeordnet, wie Fig. 7 an einem Ausführungsbeispiel mit schräg gestellten Außenfräsern zeigt. Es kann, wie hier dargestellt, auch zweckmäßig sein, die Messerköpfe mit ihren Gehäusen 80 und den Motoren 9 zu geschlossenen Aggregaten zusammenzubauen und diese auf dem Drehschild anzuordnen. Die Fig. 4 und 5 zeigen schematisch die Lage der Messerköpfe zur Maschinenhauptachse x-x. Die Strecken A-B stellen die Abwicklungen der Messerkopfbahnen während einer Drehschildumdrehung dar. Es sind das abgewickelte Schraubenlinien mit dem Steigungswinkel a und der Ganghöhe s, welche mit der Messerbreite b multipliziert mit der Anzahl der Messerköpfe ungefähr gleich ist. In geeignetem Gebirgsmaterial kann erfindungsgemäß der Maschinenvorschub diesen Wert auch wesentlich überschreiten, wenn die hinterschnittene Gesteinsbreite c (Fig.5) absplittert oder abbröckelt. Hierdurch wird nicht nur Messermaterial erspart, sondern auch die Stückgröße des zerspanten Materials beeinflußbar.For lugs with a large diameter, according to the invention, a number of further cutter heads 90 are arranged outside the inner cutter heads 1 on a larger radius, as FIG. 7 shows in an exemplary embodiment with inclined external cutters. As shown here, it can also be expedient to assemble the cutter heads with their housings 80 and the motors 9 to form closed units and to arrange them on the rotary shield. 4 and 5 schematically show the position of the cutter heads in relation to the main machine axis xx. The distances AB represent the developments of the cutter head tracks during one turn of the rotary shield. They are the developed helical lines with the pitch angle a and the pitch s, which is approximately equal to the cutter width b multiplied by the number of cutter heads. In suitable rock material, according to the invention, the machine feed rate can also significantly exceed this value if the undercut rock width c (FIG. 5) splinters or crumbles. This not only saves knife material, but also allows the piece size of the machined material to be influenced.

Eine solche Bohrmethode kann erfindungsgemäß noch weiter verbessert werden, wie in Fig. 13 in Form einer Draufsicht auf das Messer 60 mit Hartmetallbestückung 61 und in Fig. 14 (Schnitt a.-b durch das Messer 60 in Fig. 13) gezeigt wird. Hier haben die Messerschneiden und -schneidflächen solche Richtungen erhalten, daß der Abbröckelungsvorgang weitgehend gefördert werden kann. Die i\lesseroberflächen können auch gekrümmt ausgeführt werden, um den Vorgang in größerem Umfange zu beherrschen oder regeln zu können. Schließlich ist es auch noch möglich, neben den Schneidmessern zusätzlich Druckeisen oder Räumeisen mit pflugscharartigen oder in sonstiger Art gekrümmten Formen anzuordnen, um die gewünschten Brechvorgänge zu unterstützen.Such a drilling method can be further improved according to the invention are, as in Fig. 13 in the form of a plan view of the knife 60 with hard metal tipping 61 and in Fig. 14 (section a.-b through the knife 60 in Fig. 13). here the knife edges and cutting surfaces have received such directions that the Crumbling process can be largely promoted. The i \ lesser surfaces can can also be performed in a curved manner in order to control the process to a greater extent or to be able to regulate. Finally, it is also possible, in addition to the cutting knives in addition, pressure iron or spacer iron with ploughshare-like or other types to arrange curved shapes to aid in the desired breaking operations.

Die Neigung der Messerköpfe in der Umfangsrichtung zur Hauptachse x--x (Fig. 4 und 5) wird durch den Steigungswinkel a der achsennächsten Messerbahnen bestimmt. Sie wird um einen Winkel /3 größer als dieser gewählt, um ein Freischneiden zu erreichen.The inclination of the cutter heads in the circumferential direction to the main axis x - x (FIGS. 4 and 5) is determined by the inclination angle α of the cutter paths closest to the axis. It is chosen to be an angle / 3 larger than this in order to achieve free cutting.

Die Innenzone des Stollens wird hier durch besonders kleine Messerköpfe 33 (Fig. 7) oder durch einen zentralen Bohrkopf 30 (Fig. 1) herausgeschnitten, um die erforderliche Messerkopfneigung kleiner zu gestalten und gleichzeitig einen die Abnutzung stark fördernden schleifenden Anschnitt der Messer zu vermeiden. Auf diese Weise wird gleichzeitig die Gewinnung eines Bohrkernes 31 möglich. Die Kernbohreinrichtung mit dem Bohrkopf 30 und dem Schaftrohr 32 kann auch einen völlig unabhängigen Antrieb haben und durch eine entsprechende Vorschubeinrichtung das Sondieren der anzubohrenden Gesteinsmassen gestatten.The inner zone of the tunnel is created here by particularly small cutter heads 33 (Fig. 7) or cut out by a central drill head 30 (Fig. 1) to to make the required cutter head inclination smaller and at the same time a to avoid the abrasive cutting edge of the knives, which is highly conducive to wear and tear. on in this way, the extraction of a drill core 31 is possible at the same time. The core drilling device with the drill head 30 and the shaft tube 32 can also have a completely independent drive and the probing of the holes to be drilled by a corresponding feed device Allow rock masses.

Wie Fig.3 im unteren Teil zeigt, entsteht bei der angewandten Arbeitsweise als Summe aller Messerschnittkräfte S und Rückdruckkräfte R eine resultierende Kraft E P. Diese Kraft sucht den Drehschild in seinem Drehsinn zu bewegen, erzeugt also ein Mitdrehmoment. Da dieses Mitdrehmoment sehr stark mit den Gesteins- und Schnittverhältnissen schwanken kann, sind erfindungsgemäß zu seinem Ausgleich verstellbare Bremsmesser 12 oder auch Bremsbacken vorgesehen, welche am Drehschilds oder auf den Messerkopfgehäusen 80 gelagert sind. Um ein Durchgehen der Maschine noch vor dem Wirksamwerden der Bremsmesser zu verhindern, wird der Antrieb des Drehschildes 5 selbsthemmend gemacht. In Fig. 2 wird er durch zwei Schneckengetriebe 19 bewerkstelligt, deren gleichmäßige Belastung nach Fig. 18 hydraulisch gesichert wird. Die Axialbelastung der längs beweglichen Schnecke 25 wird über den Kolben 26 auf das in den Druckräumen des Zylinders 28, 29 befindliche Öl übertragen, wobei die Räume aller gleichsinnig laufenden Schneckenaggregate miteinander in Verbindung stehen.As Fig. 3 shows in the lower part, arises in the applied method of operation as the sum of all knife cutting forces S and back pressure forces R is a resultant force E P. This force tries to move the rotary shield in its direction of rotation, so it generates a co-torque. As this co-torque depends very much on the rock and cutting conditions can fluctuate, according to the invention are adjustable brake knives to compensate for it 12 or brake shoes are provided, which are located on the rotary shield or on the cutter head housings 80 are stored. To prevent the machine from running away before the To prevent brake knife, the drive of the rotary shield 5 is made self-locking. In Fig. 2 it is accomplished by two worm gears 19, the uniform Load according to Fig. 18 is secured hydraulically. The axial load of the longitudinal movable screw 25 is via the piston 26 on the in the pressure chambers of the cylinder 28, 29 transferred oil, the spaces of all screw units running in the same direction are related to each other.

Um das Getriebe für die sehr großen Messerkopfantriebskräfte überhaupt in dem verfügbaren Raum unterbringen zu können, wird erfindungsgemäß die erste Übersetzung nach Fig. 15 bis 17 als Umlaufgetriebe ausgebildet. Zwischen dem Innenzahnkranz 81 am Messerkopfgehäuse 80 und dem Antriebsritzel 83 laufen drei bis vier Planetenräder 82 oder Zwischenräder und verteilen so die Antriebskraft auf entsprechend viel Zähne. Die Zwischenräder sind in dem entsprechend ausgebildeten Messerkopf 1 in der Umfangsrichtung federnd gelagert. Sie laufen auf Buchsen 84, welche sich nach Fig. 17 mit ihrer etwas balligen Ausnehmung auf nur in tangentialer Richtung nachgiebigen Blattfederpaketen 85 abstützen. Damit wird sowohl ein gleichmäßiges Tragen über die gesamte Zahnbreite als auch die ungefähr gleiche Belastung sämtlicher Planetenräder 82 bei geringen Anforderungen an die Herstellungsgenauigkeit selbsttätig erreicht.About the gearbox for the very large cutter head drive forces in general To be able to accommodate in the available space is the first translation according to the invention according to Fig. 15 to 17 designed as a planetary gear. Between the internal ring gear 81 on the cutter head housing 80 and the drive pinion 83 run three to four planet gears 82 or intermediate gears and thus distribute the drive force to a corresponding number of teeth. The intermediate gears are in the correspondingly designed cutter head 1 in the circumferential direction resiliently mounted. They run on sockets 84, which are shown in FIG. 17 with their somewhat spherical recess on leaf spring assemblies that are only flexible in the tangential direction 85 support. This ensures an even wear across the entire tooth width as well as the approximately equal loading of all planet gears 82 at low Requirements for manufacturing accuracy achieved automatically.

Für die Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Bohrverfahrens ist eine rasch lösbare Schneidmesserbefestigung, z. B. nach den Fig. 11 und 12, von besonderem Vorteil. Dabei stellt die Fig. 12 einen Querschnitt durch Fig. 11 entlang der Ebene c-d dar. Das mit der Hartmetallauflage 61 versehene Schneidmesser 60 hat einen konvergierenden Schaft 160 mit trapezförmigem Querschnitt. Dieser Schaft paßt in eine entsprechende Ausfräsung des Messerkopfes 1. Durch einen schräg abgeflachten Zylinder 62 wird das Messer in Form einer Reibungssicherung gegen Herausfallen verankert. Dieser Zylinder wird durch die selbstsichernde Innensechskantschraube 63 angepreßt.For the efficiency of the drilling method according to the invention, a rapidly releasable cutting knife attachment, e.g. B. according to FIGS. 11 and 12, of particular advantage. FIG. 12 shows a cross section through FIG. 11 along the plane cd. The cutting knife 60 provided with the hard metal support 61 has a converging shaft 160 with a trapezoidal cross section. This shaft fits into a corresponding cutout of the cutter head 1. The cutter is anchored in the form of a friction lock against falling out by an obliquely flattened cylinder 62. This cylinder is pressed on by the self-locking hexagon socket screw 63.

Um zu erreichen, daß die Messerschneiden auch nach dem Nachschleifen auf dem gleichen Messerkopfhalbmesser liegen, wird nach jedem Nachschliff eine entsprechend stärkere Platte 64 an der Messerschaftflanke z. B. mittels einer Schwalbenschwanzverbindung befestigt.To achieve that the knife edges also after regrinding are on the same cutter head radius, a corresponding one is made after each regrinding thicker plate 64 on the knife shank flank z. B. by means of a dovetail connection attached.

Wie die Fig. 6 und 7 erkennen lassen, kann die Materialabfuhr durch eine Anzahl Förderschnecken 41 erfolgen. Diese Schnecken sind auf einer entsprechend geformten Schaufel 40 mit Leitblechen angeordnet. Sie schieben das erbohrte Material auf ein dahinter liegendes Förderband 42.As can be seen in FIGS. 6 and 7, the material can be removed through a number of screw conveyors 41 take place. These snails are on an appropriately shaped blade 40 arranged with baffles. They push the drilled material onto a conveyor belt 42 located behind it.

Eine andere Art der Schuttabfuhr zeigen die Fig. 9 und 10. Ein Förderrad 91 schiebt mittels entsprechend ausgebildeter Schaufeln 92 das erbohrte Material ähnlich einer vielgängigen Förderschnecke nach rückwärts und an der feststehenden Schildscheibe 95 so lange in die Höhe, bis es durch die Ausnehmung 94 dieser Scheibe 95 auf das Förderband 42 rutschen kann. Das Förderrad 91 kann dabei am Drehteil selbst befestigt sein oder als selbständiges Rad mit größerer Drehzahl als dieser umlaufen. Die Zwischenschaufeln 96 bezwecken eine vollständigere Füllung der Förderzellen.9 and 10. A conveyor wheel 91 pushes the drilled material by means of appropriately designed blades 92, similar to a multi-turn conveyor screw, backwards and upwards on the fixed shield plate 95 until it passes through the recess 94 of the latter Disk 95 can slide onto the conveyor belt 42. The conveyor wheel 91 can be attached to the rotating part itself or rotate as an independent wheel at a higher speed than this. The purpose of the intermediate blades 96 is to fill the delivery cells more completely.

Für backendes oder feuchtes Material ist eine um die Achse 97 drehbare, federbelastete Kratzschwinge 88 vorgesehen, welche bei der Drehung des Förderrades 91 selbsttätig das an den Förderschaufeln haftende Material wenigstens teilweise auf das Förderband 42 zieht.For baking or moist material, a rotatable around axis 97 is Spring-loaded scraper rocker 88 is provided, which when the conveyor wheel rotates 91 automatically at least partially removes the material adhering to the conveyor blades pulls onto the conveyor belt 42.

Um bei den stark schwankenden Belastungen, die vom Maschinenführer nicht bemerkt werden können, die ?Maschine nicht zu überlasten und außerdem den größtmöglichen Vortrieb bei gegebener Schnittgeschwindigkeit zu erreichen, wird gemäß der Erfindung eine vollautomatische Regeleinrichtung angegeben, die in Fig. 19 schematisch dargestellt ist.In order to deal with the strongly fluctuating loads imposed by the machine operator can not be noticed not to overload the? machine and also the to achieve the greatest possible propulsion at a given cutting speed According to the invention, a fully automatic control device specified, which is shown in Fig. 19 is shown schematically.

Der Drehschildantrieb erfolgt über den Zahnkranz 17 und die Schneckengetriebe 19 von einem Getriebe 35 aus, von welchem hier auch das Fahrwerk 6 angetrieben wird. Zwischen diesem Getriebe 35 und dem Antriebsmotor 22 liegt ein stufenloses Getriebe 24, welches durch den Oldruckservomotor 36 in Abhängigkeit von der Belastung der Schnecken 25, also vom Mitdrehmoment, hydraulisch verstellt werden kann.The rotary shield drive takes place via the ring gear 17 and the worm gear 19 from a transmission 35 from which the landing gear is here 6 is driven. Between this gear 35 and the drive motor 22 is a continuously variable transmission 24, which is dependent on the oil pressure servo motor 36 hydraulically adjusted by the load on the screws 25, that is to say by the co-torque can be.

Die Halter der Bremsmesser 12 sind als Kolben ausgebildet, die in am Drehschild 5 befestigten Zylindern 136 dicht gleiten und durch Federn 37 vom Eingriff zurückgezogen werden. Der Verteiler 38 besitzt einen vom Regelautomaten beaufschlagten Hauptkolben 39 und für jedes Bremsmesser einen gesonderten Öldruckkolben 45. Durch diese erfindungsgemäße Anordnung wird die gleichmäßige Anstellung aller Bremsmesser erzwungen, also das Vorprellen einzelner Messer in etwa im Gebirge vorhandene Hohlräume verhindert.The holders of the brake knives 12 are designed as pistons, which are shown in on the rotary shield 5 attached cylinders 136 slide tightly and by springs 37 from Intervention to be withdrawn. The distributor 38 has one of the automatic regulators acted upon main piston 39 and a separate oil pressure piston for each brake knife 45. This arrangement according to the invention ensures that all are employed evenly Brake knife forced, so the pre-bouncing of individual knives in the mountains for example Prevents cavities.

Der Automat 46 besteht im wesentlichen aus dem Steuerkolben 47 mit dem Relaismagnetschalter 48 und dem Bremskolben 49. Das Regeldrucköl wird in dem mit einem Luftpolster versehenen Druckbehälter 50 aufgespeichert, welcher von der Pumpe 51 über den Druckregelschalter 52 selbsttätig aufgeladen wird. Der Behälter 53 enthält das rückfließende drucklose Öl. Der Relaisschalter48 wird von den an den Messerkopfantrieben eingebauten elektrischen Drehmomentenschaltern elektrisch oder auch hydraulisch oder mechanisch betätigt.The automat 46 consists essentially of the control piston 47 with the relay magnet switch 48 and the brake piston 49. The control pressure oil is in the with an air cushion provided pressure vessel 50 stored, which of the Pump 51 is automatically charged via the pressure control switch 52. The container 53 contains the returning unpressurized oil. The relay switch48 is controlled by the electric torque switches built into the cutter head drives or operated hydraulically or mechanically.

Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgendermaßen: Das Regelgetriebe 24 wird bei Betriebsbeginn auf kleinste Vortriebsgeschwindigkeit eingestellt, wodurch das anzubohrende Material, z. B. Gebirge, langsam angefahren wird. Sobald die Schneidmesser gefaßt haben, wird der Hahn 54 geöffnet, und das Drucköl strömt aus dem Behälter 50 über den Steuerkolben 47 in der Richtung der eingezeichneten Pfeile durch den Servomotor36 und verstellt die Getriebeübersetzung auf größere Vorschubgeschwindigkeit. Dadurch wachsen die Spantiefe, der Leistungsverbrauch und somit auch das- Mitdrehmoment. Dieses bewirkt eine Erhöhung des Schneckendruckes und demzufolge ein Ansteigen des Öldruckes in den Zylindern 29. Wird nun das zulässige Mitdrehmoment überschritten, so verursacht der Öldruck über die Leitung 55 das Anheben des Bremskolbens 49 gegen die verstellbare Feder 56. Die Folge davon ist, daß Drucköl in den Verteiler 38 strömt und damit die Bremsmesser 12 zur Wirkung bringt. Sinkt infolge der nun entstandenen Bremsung der Druck im Schneckenzylinder 29 wieder auf das zulässige Maß, so geht der Bremskolben durch den Druck der Feder 56 wieder zurück. Er läßt Drucköl in den Behälter 53 abströmen, wobei die Bremsmesser 12 durch ihren Rückdruck und den Einfluß der Federn 37 wieder zurückgezogen werden.The mode of operation of this device is as follows: The control gear 24 is set to the lowest advance speed at the start of operation, whereby the material to be drilled, e.g. B. Mountains, is approached slowly. Once the cutting knife have grasped, the valve 54 is opened and the pressurized oil flows out of the container 50 via the control piston 47 in the direction of the arrows shown by the Servomotor36 and adjusts the gear ratio to a higher feed rate. This increases the depth of cut, the power consumption and thus also the torque. This causes an increase in the screw pressure and consequently an increase in the Oil pressure in the cylinders 29. If the permissible co-torque is now exceeded, in this way, the oil pressure via line 55 causes the brake piston 49 to be raised in the opposite direction the adjustable spring 56. The result is that pressurized oil in the manifold 38 flows and thus brings the brake knife 12 into effect. Sinks as a result of the now created Braking the pressure in the screw cylinder 29 back to the permissible level, so goes the brake piston is returned by the pressure of the spring 56. It lets pressure oil into the Flow from container 53, the brake knife 12 by their back pressure and the influence the springs 37 are withdrawn again.

Steigt nun der Öldruck in den Zylindern 29 durch ein sehr großes Mitdrehmoment, das von dem Bremsmessern nicht mehr abgefangen werden kann, noch mehr an, so wird auch der Steuerkolben 47 gegen die einstellbare Feder 68 gehoben. Auf diese Weise wird der Ölfluß durch den Servomotor 36 und damit seine Drehrichtung umgekehrt. Dadurch werden die Spantiefen der Schneidmesser und damit das Mitdrehmoment kleiner. Das geschieht so lange, bis der Druck in den Zylindern 29 wieder unter den Druck der Feder 68 gefallen ist.If the oil pressure in the cylinders 29 now rises due to a very large co-torque, that can no longer be intercepted by the brake knife, even more, so will the control piston 47 is also lifted against the adjustable spring 68. In this way the oil flow through the servomotor 36 and thus its direction of rotation is reversed. As a result, the cutting depths of the cutting blades and thus the co-torque become smaller. This continues until the pressure in the cylinders 29 is below the pressure again the spring 68 has fallen.

Steigt das Drehmoment an den Messerköpfen z. B. infolge örtlicher Hartgesteineinschlüsse, Messerbruch od. dgl. über das zulässige Maß, so schließt der Schalter 66 einen Hilfsstromkreis 67, der mittels des Relaismagnetschalters 48 den Steuerkolben 47 verschiebt. Hiermit wird, wie vorstehend beschrieben, eine Verringerung der Spantiefe so lange bewirkt, bis die Überlastung der Maschine behoben ist. Dieser Hilfsstromkreis 67 kann auch zusätzlich durch einen Maximalstromgeber des Hauptmotors 9 betätigt werden, so daß demzufolge auch ein Motorschutz erreicht werden kann.If the torque increases on the cutter heads z. B. as a result of local Hard rock inclusions, knife breakage or the like beyond the permissible level, so closes the switch 66 an auxiliary circuit 67, which by means of the relay magnet switch 48 moves the control piston 47. This is, as described above, a Reduction of the depth of cut is effected until the overloading of the machine is eliminated is. This auxiliary circuit 67 can also be supplemented by a maximum current generator of the main motor 9 are actuated, so that consequently a motor protection is also achieved can be.

Das dauernde Pendeln der beiden Kolben 47 und 49 kann durch stufenweises Einschalten der Federn 56 und 68 verhindert werden.The constant oscillation of the two pistons 47 and 49 can be achieved by stepwise Switching on the springs 56 and 68 can be prevented.

Unter Stollen werden hier nebst den üblichen Stollen auch Tunnel und allgemein Hohlräume im Gestein, Kohle, Salz, Mineralien aller Art oder in sonstigen Teilen der Erdrinde verstanden, die eine ihre Breite oder Höhe übersteigende Länge oder Tiefe aufweisen. Dazu gehören auch lotrechte oder schräge Schächte, Druckstollen od. dgl.In addition to the usual tunnels, tunnels and generally cavities in rock, coal, salt, minerals of all kinds or in others Parts of the earth's crust are understood to have a length exceeding its width or height or have depth. This also includes vertical or inclined shafts and pressure tunnels or the like

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Method for driving underground routes, z. B. of tunnels, tunnels or shafts, with one in the direction of the tunnel axis movable machine frame and one around the longitudinal axis of the 'machine frame rotatably mounted `Verl: tool carrier in which one or more milling tools are stored are. characterized in that at least some of the working in the usual way Milling tools, e.g. B. around their axis rotating milling disks with radially arranged Milling knives, undercut the rock to be driven on on a helical line and in this way produce the forces required for advancement.

2. machine for Implementation of the method according to claim 1 with milling tools, which in addition to the Rotational movement around its own axis a planetary orbital movement around the longitudinal axis is issued, characterized in that the cutter heads (1) with radially outward pointing and acting in the tangential direction knives (60) are occupied, which preferably have a hard metal assembly (61), and that the axes of rotation of the Cutter heads run obliquely with respect to the longitudinal axis (x-x) of the machine frame.

3. Machine according to claim 2, characterized in that the inclination of the cutter head axes at a given feed and planetary revolution speed is chosen so that the end plane of the or each cutter head (1 ) describes a screw thread with each planet revolution, the axis of which with the longitudinal axis (x -: r) of the machine frame collapses.

4. Machine according to claim 2, characterized in that the inclination the cutter head axes at a given feed and planetary rotation speed is chosen so that the front plane of the or each of the cutter heads (1) with their leading circumference point describes a helix around the longitudinal axis (x-x) ' and that this helical line is in front of a helical line parallel to it in the feed direction runs. that of a trailing circumferential point of the face plane of the cutter head is described.

5. Machine according to claims 2 to 4, characterized in that that two or more cutter heads (1, 33, 90) or cutter head systems in different Intervals are arranged from the machine longitudinal axis (x-x), expediently in such an arrangement, that the cutter heads according to their increasing distance from the machine axis are set back.

6. Machine according to claim 5, characterized by its equipment with a hollow shaft (4) for extracting and conveying away a stopped drill core (31). 7th

Machine according to Claim 5, characterized by its equipment with a drill head (30) arranged in the hollow machine shaft (4) and a shaft tube (32) having core drilling device, which is expediently connected to a Independent drive and feed device is connected. B.

Machine after claims 2 to 7, characterized in that the curved if necessary Knife cutting from the face of the associated cutter head (1) backwards are inclined against the axis of rotation of the cutter head.

9. Machine according to the claims 2 to 8, characterized in that the boring head knives (60) are arranged in a radial direction Shank (160) tapering inward towards the drill head and having a trapezoidal cross-section have and expediently with the insertion of exchangeable flank plates (64) in corresponding Grooves of the cutter head (1) are set (Fig. 11 and 12).

10. Machine after the Claims 2 to 9, characterized in that each cutter head (1) on the circumference with preferably ploughshare-like room iron is equipped, which the chipping support of the earth material.

11. Machine according to claims 4 to 10, characterized characterized in that the cutter heads (1) are connected to a central gear (10) to which one or more drive motors (9) mounted in the machine frame assigned.

12. Machine according to claims 2 to 10, characterized in that that the cutter heads are provided with individual drives, the drive motors in addition Gear are suitably housed in the cutter head housing.

13. Machine after claims 2 to 12, dagekind that the or each cutter head gear is designed as a planetary gear, which consists of a central drive pinion (83) and several planet gears (82), the ones mounted in the cutter head Planet gears with an internal ring gear (81) of the cutter head housing (80) in engagement stand (Fig. 15 to 17).

14. Machine according to claim 13, characterized in that that the planet gears (82) run on sockets (84) which are inserted into the cutter head Support the leaf spring assemblies (85) and equip them with appropriately spherical support surfaces are.

15. Machine according to claims 2 to 14, characterized in that the appropriately designed as a rotary shield (5) carrier of the cutter heads (1) with a is equipped with an independent drive.

16. Machine according to claims 2 to 15, characterized in that the carrier carrying the cutter heads (1), e.g. B. the rotary shield (5), on its drive via a continuously variable transmission (24) and one or more appropriately self-locking worm gear (19) is connected.

17. Machine according to claim 16 when using several worm gears, characterized by hydraulic or mechanical means that apply the load evenly to the Distribute worm gear.

18. Machine according to claim 16 or 17 with hydraulic Load balancing, characterized in that the continuously variable transmission (24) for the purpose of Change of its translation is assigned to an oil pressure servo motor (36) whose movement is controlled by a spring-loaded control piston (47), which in turn depending on the oil pressure in the screw cylinders (29) of the worm gear (19) stands.

19. Machine according to claims 2 to 18, characterized in that on the rotary plate (5) or on the cutter head housing (80) against the cleat wall or against the cleat chest displaceable brake knives (12) are attached, which are set up for manual operation or under the Influence of a mechanism dependent on the torque acting on the rotary shield (5).

20. Machine according to claims 2 to 19, characterized in that the frame is on a crawler track (6) is mounted with vertical or inclined caterpillars whose distance from the Machine longitudinal axis with the help of mechanical, hydraulic or electrical means is adjustable.

21. Machine according to claim 20, characterized in that the The frame rests on only one vertical support caterpillar (15) and support caterpillars on both sides (16) in the form of skids or rollers, which are expediently in a horizontal, are arranged through the machine longitudinal axis plane.

22. Machine after Claim 20 or 21, characterized in that the engine is one or each Crawler can be coupled to the drive motor of the cutter head carrier, expedient using one that is effective in one or both directions of travel Overdrive transmission.

23. Machine according to claims 2 to 22, characterized by being equipped with a hydraulic automatic control unit (46) with a brake piston (49) and a control piston (47) that interacts with a magnetic switch (48) has, and that the circuit of the relay built into the cutter head drives includes electrical torque switches (66).

24. Machine according to claim 23, characterized in that the brake piston (49) is under the influence of an adjustable spring (56). Documents considered: German Patent No. 357 955; Austrian Patent Nos. 119 638, 125 865; Swiss Patent No. 249 316; French Patent No. 530067; British Patent No. 159,318; U.S. Patent Nos. 504 179, 2,118,490, 2320653.