DE20005245U1

DE20005245U1 - Device for driving routes, tunnels or the like.

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Publication number: DE20005245U1
Application number: DE20005245U
Authority: DE
Original assignee: Wirth Maschinen und Bohrgeraete Fabrik GmbH
Current assignee: Mhwirth GmbH
Priority date: 2000-03-21
Filing date: 2000-03-21
Publication date: 2001-07-26
Anticipated expiration: 2010-03-22

Description

KÖNIG · PALGEN ■ SCHUMACHER · KLUINKING · PALGEN ■ SCHUMACHER · KLUIN

DÜSSELDORF·ESSEN PATENTANWÄLTEDÜSSELDORF·ESSEN PATENT ATTORNEYS

unser zeichen: 100 184 (37) JK/sch Düsseldorf, den 16. März 2000our reference: 100 184 (37) JK/sch Düsseldorf, 16 March 2000

WIRTHWIRTH

MASCHINEN- UND BOHRGERÄTEFABRIK GMBH Kölner Straße 71 - 78 D-41812 ErkelenzMACHINERY AND DRILLING EQUIPMENT FACTORY GMBH Kölner Straße 71 - 78 D-41812 Erkelenz

Vorrichtung zum Vortreiben von Strecken, Tunneln oder dergleichenDevice for driving routes, tunnels or the like

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vortreiben von Strecken, Tunneln oder dergleichen der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.The invention relates to a device for driving roads, tunnels or the like of the type corresponding to the preamble of claim 1.

Soll eine Tunnelbohrung unter Abstützung der Ortsbrust vorgetrieben werden, so findet meist eines der folgenden Verfahren Anwendung:If a tunnel bore is to be driven while supporting the tunnel face, one of the following methods is usually used:

a) Beim sogenannten Slurry-Verfahren wird der Bohrkopfraum zur Abstützung der Ortsbrust mit Hilfe von Stützflüssigkeit (meist Bentonit) gegen ein Kollabieren geschützt. Das Ausbringen des Bohrguts erfolgt mit Hilfe einer mit dem Bohrkopfraum kommunizierenden Fördereinrichtung, an deren Abgabeende zur Förderung eines Gemischs aus Bohrgut und Stützflüssigkeit aus dem Druckraum hinaus ein Absaugstutzen vorgesehen ist, in welchem relativ zum Druckraum ein Unterdruck herrscht. Eine der abgesaugten Menge an Stützflüssigkeit entsprechende Menge "frische" Stützflüssigkeit wird dem Bohrkopfraum an anderer Stelle zugeführt, so daß der an der Ortsbrust gewünschte Stützdruck aufrechterhalten wird. Üblicherweise ist der Fördereinrichtung ein innerhalb des Bohrkopfraumes angeordneter "Steinbrecher"a) In the so-called slurry process, the drill head chamber is protected against collapse by means of a supporting fluid (usually bentonite) to support the working face. The drilling material is removed using a conveyor system that communicates with the drill head chamber. At the discharge end of the conveyor system, a suction nozzle is provided to convey a mixture of drilling material and supporting fluid out of the pressure chamber, in which a negative pressure prevails relative to the pressure chamber. A quantity of "fresh" supporting fluid corresponding to the quantity of supporting fluid extracted is fed to the drill head chamber at another location so that the desired supporting pressure at the working face is maintained. The conveyor system is usually equipped with a "stone crusher" arranged inside the drill head chamber.

TEL. +49 - 51 i:.tgS..14S,.O..' TEL. +49 - 51 i:.tgS..14S,.O..' '?&Agr;>?+4&·+'&zgr;'?&Agr;>?+4&·+'&zgr; ^. - ä&»i'45 -·&eacgr;&thgr;"' D@KPSK.de^. - ä&»i'45 -·&eacgr;&thgr;"' D@KPSK.de

DÜSSELDORF, LOHENGRINSTRASSE 1 1 · D-45133 ESSEN, FRÜHLINGSTRASSE 43ADÜSSELDORF, LOHENGRINSTRASSE 1 1 · D-45133 ESSEN, FRÜHLINGSTRASSE 43A

vorgeschaltet, welcher die Aufgabe hat, größere Abraumstücke in eine absaugfähige Größe zu zerkleinern.which has the task of crushing larger pieces of waste into a size that can be extracted.

Das Slurry-Verfahren ist zwar geeignet, bei lockeren Böden ein KoIIabieren der Ortsbrust während des Bohrvorganges zuverlässig zu verhindern. Nachteilig ist jedoch, daß es relativ aufwendig in seiner Anwendung und somit auch kostenintensiv ist.The slurry method is suitable for reliably preventing collapse of the tunnel face during the drilling process in loose soils. However, the disadvantage is that it is relatively complex to use and therefore costly.

b) Beim sogenannten EPB-Betrieb (Earth Pressure Balance) wird dem Kollabieren der Ortsbrust dadurch entgegengewirkt, daß das gelöste Bohrgut durch vorbestimmte Förderraten unter einem bestimmten Erddruck gehalten wird.b) In the so-called EPB operation (Earth Pressure Balance), the collapse of the tunnel face is counteracted by keeping the loosened drilling material under a certain earth pressure by predetermined production rates.

Zwar ist dieses Verfahren weniger aufwendig in seiner Anwendung, da sich jedoch stets große Mengen bereits gelösten Bohrguts in dem Bohrkopfraum befinden und somit auch mit beweglichen Teilen des Bohrkopfes in Berührung stehen, ist der Verschleiß dieser Teile wesentlich erhöht. Auch wird bei diesem Verfahren die Ortsbrust nicht über ihre gesamte Fläche gleichmäßig abgestützt, sondern an solchen Stellen, an denen ein Abraumstück anliegt, wird ein hoher Stützdruck ausgeübt, an Stellen, wo sich Hohlräume gebildet haben, findet keine Abstützung statt. Aufrund der hierdurch in der Ortsbrust entstehenden Spannungen kann schlimmstenfalls ein Kollabieren derselben erst hervorgerufen werden.Although this method is less complex to use, as there are always large quantities of loosened drilling material in the drill head area and thus in contact with moving parts of the drill head, the wear on these parts is significantly increased. In this method, the face is not supported evenly over its entire surface, but rather a high support pressure is applied at those points where a piece of waste is lying, and no support is provided at points where cavities have formed. Due to the stresses this creates in the face, in the worst case scenario it can cause it to collapse.

Weiterhin kann es bei diesem Verfahren zu einer Erhöhung des von dem Bohrkopf zu überwindenden Drehmoments kommen, was zu einer Überlastung der Tunnelbohrmaschine bis hin zum vollständigen Blockieren des Bohrkopfes führen kann.Furthermore, this method can lead to an increase in the torque that the drill head has to overcome, which can lead to an overload of the tunnel boring machine or even a complete blockage of the drill head.

Auch war es bisher oft nötig, die sich bildenden Hohlräume mit einem sehr teuren, in einem aufwendigen Verfahren in den BohrkopfraumIt has also often been necessary to fill the resulting cavities with a very expensive, complex process in the drill head space.

einzubringenden Stützschaum auszufüllen, um ein Kollabieren zu verhindern. to be filled with support foam to prevent collapse.

c) Aus der DE 197 38 476 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei welchem das Slurry- und das EPB-Verfahren nicht alternativ, sondern in einer Art "Mischverfahren" angewendet werden. Bei diesem "Semi-EPB" genannten Verfahren steht also stets ein gewisser Erddruck als auch ein gewisser Stützflüssigkeitsdruck an. Hierdurch kann einerseits auf den Einsatz von Stützschaum verzichtet werden, da die Stützflüssigkeit in die Hohlräume eindringt und die abstützende Funktion übernimmt, andererseits als Stützflüssigkeit sogar einfaches Wasser zum Einsatz kommen kann, da ein Teil der Stützlast von dem Erddruck abgefangen wird und somit an die Stützflüssigkeit nur noch geringere Anforderungen zu stellen sind.c) DE 197 38 476 A1 discloses a process in which the slurry and EPB processes are not used alternatively, but in a kind of "mixed process". In this process, known as "semi-EPB", there is always a certain earth pressure as well as a certain supporting fluid pressure. This means that on the one hand the use of supporting foam can be dispensed with, since the supporting fluid penetrates into the cavities and takes over the supporting function, and on the other hand even plain water can be used as the supporting fluid, since part of the supporting load is absorbed by the earth pressure and thus only lower demands are placed on the supporting fluid.

d) Ferner ist es bekannt, zum Abstützen der Ortsbrust Luft unter Überdruck in den Bohrkopfraum einzuleiten. Insbesondere bei porösen Boden ist hierdurch allerdings keine ausreichende Stützwirkung erzielbar.d) It is also known to introduce air under excess pressure into the drill head area to support the face. However, this does not provide sufficient support, particularly in porous soil.

Nachteilig ist bei sämtlichen dieser drei Verfahren u.a., daß zur Aufrechterhaltung des Stützdruckes eine aufwendige Steuerung zur Abstimmung der Abfördergeschwindigkeit des Bohrgutes bzw. der Stützflüssigkeit auf den Bohrfortschritt vorhanden sein muß, um eine im wesentlichen konstante mechanische Abstützung der Ortsbrust sicherzustellen. Hinzu kommt immer dann, wenn Stützflüssigkeit zum Einsatz kommt, das Problem, daß der Abraum mit der Stützflüssigkeit kontaminiert ist und so einer separaten Deponierung bedarf. Bei Ton führt Stützflüssigkeit zusätzlich dazu, daß abgebautes Material zum Verkleben des Bohrkopfes und der Fördereinrichtung führen kann.A disadvantage of all three of these methods is that, in order to maintain the support pressure, a complex control system must be in place to adjust the discharge speed of the drilling material or the support fluid to the drilling progress in order to ensure essentially constant mechanical support of the working face. In addition, whenever support fluid is used, there is always the problem that the overburden is contaminated with the support fluid and therefore requires separate disposal. In the case of clay, support fluid also means that excavated material can cause the drill head and the conveying device to stick together.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Vortreiben von Strecken, Tunneln oder dergleichen zur Anwendung eines Verfahrens zuThe invention is based on the object of developing a device for driving routes, tunnels or the like for the application of a method

schaffen, bei welchem die mit dem Slurry-, dem EPB- oder dem Semi-EPB-Verfahren verbundenen Nachteile zu verbessern sind.which improves the disadvantages associated with the slurry, EPB or semi-EPB processes.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Erfindung gelöst. This object is solved by the invention set out in claim 1.

Dadurch, daß der Bohrkopf der gattungsgemäßen Vorrichtung an seiner der Ortsbrust zugewandten Seite mindestens eine zusammen mit dem Bohrkopf drehantreibbare Schildanordnung aufweist, die die Ortsbrust zumindest teilweise überdeckt und die mindestens eine Stützfläche umfaßt, mittels derer die Ortsbrust während des Vortreibens des Bohrkopfes zumindest teilweise mechanisch abstützbar ist, kann in vielen Fällen auf den Einsatz von Stützflüssigkeit vollständig verzichtet oder deren Einsatzmenge wesentlich reduziert werden, ohne daß nach dem EPB-Verfahren unter Erddruck mit den hiermit verbundenen Nachteilen gearbeitet werden muß.Because the drill head of the generic device has at least one shield arrangement on its side facing the face that can be driven in rotation together with the drill head, which shield arrangement at least partially covers the face and comprises at least one support surface by means of which the face can be at least partially mechanically supported during the advance of the drill head, in many cases the use of support fluid can be completely dispensed with or the amount used can be significantly reduced without having to work under earth pressure according to the EPB method with the associated disadvantages.

Das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchführbare Verfahren, welches insbesondere zum Vortreiben von Strecken, Tunneln oder dergleichen unter bestimmten geologischen Verhältnissen (beispielsweise in tonhaltigen Böden) geeignet ist, zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß das Bohrgut - wenn überhaupt - nur geringfügig mit Additiven versetzt ist und einerseits einfacher aus dem Tunnel transportiert werden kann, andererseits weniger Probleme und Kosten bei der Deponierung des Abraumes aufwirft.The method which can be carried out with the device according to the invention, which is particularly suitable for driving roads, tunnels or the like under certain geological conditions (for example in clayey soils), is characterized in particular by the fact that the drilling material - if at all - is only slightly mixed with additives and can, on the one hand, be transported out of the tunnel more easily, and, on the other hand, causes fewer problems and costs when disposing of the waste.

Ferner kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf eine aufwendige Steuerung oder Regelung der Geschwindigkeit der Abförderung des Bohrgutes auf den Bohrfortschritt verzichtet werden. Durch die trotzdem vorhandene mechanische Abstützung kann die Vortriebsgeschwindigkeit wesentlich gesteigert werden, wodurch einerseits sich der Freiraum der Schneidwerkzeuge erhöht, was den Verschleiß derselben verringert, andererseits dazu führt, daß die im Bereich des Bohrkopfraumes ungeschützte Wandung durch den sich an den Bohrkopfraum nach hinten üblicherweise anschließenden Schildmantel schneller abgestützt wird.Furthermore, the device according to the invention makes it possible to dispense with a complex control or regulation of the speed of the removal of the drilling material and the drilling progress. The mechanical support that is nevertheless present means that the advance speed can be increased considerably, which on the one hand increases the clearance of the cutting tools, which reduces wear on them, and on the other hand means that the wall that is unprotected in the area of the drill head area is supported more quickly by the shield casing that usually adjoins the drill head area at the back.

Zudem ist während des Stillstandes des Bohrkopfes die Ortsbrust bestmöglich gegen ein Kollabieren gesichert.In addition, the tunnel face is optimally protected against collapse when the drill head is at a standstill.

Der Bohrkopf der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist vorzugsweise ein sich etwa radial von seinem Zentrum, das von der Drehachse etwa senkrecht durchstoßen wird, bis zu seinem Außenumfang erstreckendes Segment auf, an dem auf der der Ortsbrust zugewandten Seite mindestens ein Werkzeug zum Lösen des an der Ortsbrust anstehenden Materials vorgesehen ist. Bei diesem Werkzeug kann es sich um eine Schneidrolle, einen Schaber oder ähnliches handeln.The drill head of the device according to the invention preferably has a segment extending approximately radially from its center, through which the axis of rotation penetrates approximately perpendicularly, to its outer circumference, on which at least one tool for loosening the material at the face is provided on the side facing the face. This tool can be a cutting roller, a scraper or the like.

Die Schildanordnung, die die Stützfläche zum mechanischen Abstützen zumindest eines Teiles der Ortsbrust bildet, umfaßt vorzugsweise einen flächenförmigen Schild, der zumindest einen Teil derjenigen Seite des Bohrkopfes, die der Ortsbrust zugewandt ist und nicht von dem mindestens einen Segment erfaßt wird, überdeckt.The shield arrangement, which forms the support surface for mechanically supporting at least a portion of the face, preferably comprises a planar shield which covers at least a portion of that side of the drill head which faces the face and is not covered by the at least one segment.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der der Bohrkopf eine Mehrzahl von sich etwa sternförmig vom Zentrum des Bohrkopfes nach außen erstreckende Arme aufweist und zwischen benachbarten Armen jeweils zumindest ein Schild zum Abstützen eines Teiles der Ortsbrust vorgesehen ist.Particularly preferred is an embodiment of the device according to the invention in which the drill head has a plurality of arms extending approximately in a star shape from the center of the drill head outwards and between adjacent arms at least one shield is provided for supporting a part of the working face.

Wenn die Stützflächen der Schildanordnung wahlweise in Richtung auf die Ortsbrust zu- und von dieser fortbewegbar sind, kann - soweit es die an der Ortsbrust herrschenden Bedingungen zulassen - die Stützfläche von der Ortsbrust abgehoben werden, wodurch in der Regel der Bohrfortschritt erhöht und der Verschleiß abermals verringert werden kann.If the support surfaces of the shield arrangement can be moved selectively towards and away from the face, the support surface can be lifted off the face - as far as the conditions prevailing at the face permit - which can generally increase the drilling progress and further reduce wear.

Im Hinblick auf einen möglichst hohen Bohrfortschritt und dem Bestreben, die Ortsbrust möglichst gleichmäßig abstützen zu können, ist es von Vorteil, daß die mindestens eine Stützfläche sich entsprechend der durch den Vortrieb des Bohrkopfes hervorgerufenen Abweichung der Ortsbrust von einer Flä-In order to achieve the highest possible drilling progress and to be able to support the face as evenly as possible, it is advantageous that at least one support surface is adapted to the deviation of the face caused by the advance of the drill head from a surface.

ehe, die von der Drehachse senkrecht durchstoßen wird, selbsttätig neigend angeordnet ist.before, which is penetrated vertically by the axis of rotation, is arranged to tilt automatically.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Schildanordnung mindestens eine Einrichtung zum Einbringen eines fluiden Mediums in den Raum zwischen der Schildanordnung und der Ortsbrust umfaßt. Mit fluidem Medium ist beispielsweise Luft gemeint, die zur Verhinderung von Wassereintritt in den Bohrkopfraum eingebracht werden kann. Auf diese Weise wird verhindert, daß das Bohrgut mit eindringendem Wasser aufgemischt wird, was den Abfördervorgang erschweren würde. Es können jedoch auch Flüssigkeiten durch die Einrichtung zwischen die Stützfläche und die Ortsbrust eingebracht werden, wenn dies beispielsweise zur Erzielung einer Schmierwirkung zwischen dem Bohrkopf und der Ortsbrust gewünscht wird. Ferner kann durch das Einbringen eines Fluids das Abheben der Stützflächen von der Ortsbrust im Falle eines Haftens nach längerem Stillstand erleichtert werden.An embodiment of the device according to the invention is particularly preferred in which the shield arrangement comprises at least one device for introducing a fluid medium into the space between the shield arrangement and the working face. The term fluid medium means, for example, air, which can be introduced into the drill head space to prevent water from entering. This prevents the drilling material from being mixed with penetrating water, which would make the removal process more difficult. However, liquids can also be introduced between the support surface and the working face through the device if this is desired, for example, to achieve a lubricating effect between the drill head and the working face. Furthermore, the introduction of a fluid can make it easier to lift the support surfaces off the working face in the event of sticking after a long standstill.

Der Verlagerung in Richtung auf die Ortsbrust und von dieser fort dienen vorzugsweise eine Mehrzahl von hydraulisch betriebenen KoI-ben/Zylindereinheiten. Wenn diese - wie bevorzugt - über eine Leitung für das Hydraulikmedium miteinander verbunden sind, die einen wahlweise zu öffnenden oder zu verschließenden Anschluß zur Verbindung mit einem Druckreservoir für die Hydraulikflüssigkeit umfaßt, kann zwischen zwei von der Wirkung her unterschiedlichen Betriebszuständen gewählt werden:
25A plurality of hydraulically operated piston/cylinder units are preferably used for the displacement towards the working face and away from it. If these are connected to one another - as is preferred - via a line for the hydraulic medium, which includes a connection that can be opened or closed as required for connection to a pressure reservoir for the hydraulic fluid, a choice can be made between two operating states with different effects:
25

i) In dem Falle, in dem der Anschluß verschlossen ist, liegt die mindestens eine Stützfläche überall unter im wesentlichen demselben Druck an der Ortsbrust an, wobei der Druck - von konstruktionsbedingten Maximalwerten einmal abgesehen - sich beliebig erhöhen kann, da die Stützflächen quasi starr, wenn auch in ihrer Neigung variabel, an der • Ortsbrust anliegen.i) In the case where the connection is closed, the at least one support surface rests against the face under essentially the same pressure everywhere, whereby the pressure - apart from maximum values due to the design - can increase as desired, since the support surfaces rest against the face in a quasi-rigid manner, although their inclination is variable.

ii) In dem Falle, in dem die Leitung mit einem Druckreservoir für die Hydraulikflüssigkeit verbunden ist, liegen die Stützflächen stets mit demselben Druck an der Ortsbrust an.ii) In the case where the line is connected to a pressure reservoir for the hydraulic fluid, the support surfaces always rest against the face with the same pressure.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Es zeigen:The drawing shows an embodiment of the device according to the invention. It shows:

Fig. 1 einen durch die Tunnelachse gehenden Längsschnitt durch denFig. 1 shows a longitudinal section through the tunnel axis through the

vorderen Teil einer am Tunnel arbeitenden erfindungsgemäßen Vorrichtung;front part of a device according to the invention operating on the tunnel;

Fig. 2 den Bohrkopf der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer orts-Fig. 2 the drill head of the device according to the invention in a local

brustseitigen Ansicht;thoracic view;

Fig. 3 den Schnitt Y-Y in Fig. 2 sowieFig. 3 the section Y-Y in Fig. 2 and

Fig. 4 den Schnitt X-X in Fig. 2, wobei der rechts dargestellte SchildFig. 4 shows the section X-X in Fig. 2, where the shield shown on the right

sich in einer in Richtung auf die Ortsbrust zubewegten Position, der auf der linken Seite dargestellte Schild sich in einer bezüglieh der Ortsbrust zurückgezogenen Position befindet.is in a position moving towards the face, the shield shown on the left is in a position retracted with respect to the face.

Die in Fig. 1 als Ganzes mit 100 bezeichnete Vorrichtung dient in dem dargestellten Anwendungsbeispiel zum Auffahren eines Tunnels 1 in dem Boden 2. Von der Vorrichtung sind in der Zeichnung insbesondere die für die Erfindung wichtigen Komponenten wiedergegeben.The device designated as a whole with 100 in Fig. 1 serves in the application example shown for driving a tunnel 1 in the ground 2. The drawing shows in particular the components of the device that are important for the invention.

Wenn im folgenden von "vorn" die Rede ist, so ist der in Fig. 1 links dargestellte, der Ortsbrust 3 zugewandte Teil der Vorrichtung 100 gemeint; "hinten" bezeichnet daher die der Ortsbrust 3 abgewandte, in Fig. 1 rechts dargestellte Seite der Vorrichtung 100.When the term "front" is used below, this refers to the part of the device 100 shown on the left in Fig. 1, facing the face 3; "rear" therefore refers to the side of the device 100 facing away from the face 3, shown on the right in Fig. 1.

Der der Ortsbrust 3 benachbarte vordere Teil der Vorrichtung 100 weist eine Mittelachse M auf, die im wesentlichen mit der Mittelachse des Tunnels 1The front part of the device 100 adjacent to the tunnel face 3 has a central axis M which is substantially aligned with the central axis of the tunnel 1

übereinstimmt, wobei die letztere nicht gerade sein muß, sondern auch im Bogen verlaufen kann. Die Vorrichtung 100 weist einen Maschinenkörper 20 auf, in dem bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein das Tunnelprofil senkrecht zur Mittelachse M bestimmender, scheibenförmiger Bohrkopf 10 um die Achse M drehbar gelagert ist. Er trägt auf seiner der Ortsbrust 3 zugewandten Seite Werkzeuge 11 zum Lockern des an der Ortsbrust 3 anstehenden Materials, die hinsichtlich ihrer Art und Anordnung an die jeweiligen, insbesondere durch das zu lockernde Material vorbestimmten Bedingungen angepaßt sind. Wie insbesondere Fig. 2 entnehmbar ist, handelt es sich bei den Werkzeugen 11 des hier dargestellten Ausführungsbeispiels um Schabwerkzeuge. coincides, whereby the latter does not have to be straight, but can also run in a curve. The device 100 has a machine body 20 in which, in the embodiment shown, a disk-shaped drill head 10 determining the tunnel profile perpendicular to the central axis M is mounted so as to be rotatable about the axis M. On its side facing the face 3, it carries tools 11 for loosening the material at the face 3, which are adapted in terms of their type and arrangement to the respective conditions, in particular those predetermined by the material to be loosened. As can be seen in particular from Fig. 2, the tools 11 of the embodiment shown here are scraping tools.

Der Bohrkopf 10, dessen Aufbau weiter unten noch im einzelnen beschrieben werden soll, ist an dem Maschinengehäuse 20 um die Mittelachse M drehbar gelagert und wird in an sich bekannter Weise mittels eines Drehantriebsmotors 12, der vorzugsweise hydraulisch oder elektrisch betreibbar ist, angetrieben.The drilling head 10, the structure of which will be described in more detail below, is mounted on the machine housing 20 so as to be rotatable about the central axis M and is driven in a manner known per se by means of a rotary drive motor 12, which is preferably hydraulically or electrically operable.

Das Maschinengehäuse '20 ist über eine als Ganzes mit 6 bezeichnete Schildanordnung am Innenumfang des Tunnels 1 abgestützt. In dieser Schildanordnung 6 ist durch eine Querwandung 27 ein Druckschott 21 gebildet, welches von einer als Bandförderer 52 ausgebildeten Fördereinrichtung 50 etwa im Bereich der Mittelachse M in einen zwischen der Querwandung 27 und der Ortsbrust gebildeten Bohrkopfraum 16 mündet. Ein Zugang zum Bohrkopfraum 16 ist über eine Personenschleuse 26 möglich.The machine housing '20 is supported on the inner circumference of the tunnel 1 by a shield arrangement designated as a whole by 6. In this shield arrangement 6, a pressure bulkhead 21 is formed by a transverse wall 27, which opens from a conveyor device 50 designed as a belt conveyor 52 approximately in the area of the central axis M into a drill head chamber 16 formed between the transverse wall 27 and the tunnel face. Access to the drill head chamber 16 is possible via a personnel lock 26.

Unmittelbar hinter dem vorderen Teil der Tunnelbohrmaschine ist eine Tübbing-Setzvorrichtung 4 vorgesehen, die durch längliche Rechtecke angedeutete Tübbinge 5 zur Abstützung der zuvor gebohrten Tunnelwandung setzt.Immediately behind the front part of the tunnel boring machine, a segment setting device 4 is provided, which sets segments 5, indicated by elongated rectangles, to support the previously drilled tunnel wall.

Der Erzeugung der Vortriebskraft dient eine Mehrzahl von hydraulisch betätigten Kolben/Zylindereinheiten 7, die über den Außenumfang des Maschi-The propulsion force is generated by a plurality of hydraulically operated piston/cylinder units 7, which are arranged over the outer circumference of the machine.

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nenkörpers 20 verteilt sind und sich an dem Tübbing-Ausbau abstützen. In Fig. 1 ist die Phase des Nachsetzens dargestellt, in der nach erfolgtem Vortriebsschritt die Kolben/Zylindereinheiten 7 eingefahren sind und so einen sich entlang des Außenumfanges des Tunnels 1 erstreckenden Ringraum freigeben, in den vor dem nächsten Bohrfortschritt Tübbinge 5 eingesetzt werden.inner body 20 and are supported on the segmental lining. Fig. 1 shows the resetting phase in which, after the advance step has been completed, the piston/cylinder units 7 are retracted and thus release an annular space extending along the outer circumference of the tunnel 1, into which segmental linings 5 are inserted before the next drilling progress.

Im folgenden soll nun der Bohrkopf 10 im einzelnen beschrieben werden. Er umfaßt eine Nabe 13, von der aus sich radial nach außen über seinen Querschnitt verteilt Arme 14 erstrecken, an deren der Ortsbrust 3 zugewandten Seite die Werkzeuge 11 befestigt sind. An der der Bohrungswandung zugewandten Seite ist an zumindest einem der Arme 14 eine in der Zeichnung nicht erkennbare Schaufelanordnung vorgesehen, mittels welcher am Boden des Tunnels angesammeltes Bohrgut während des Bohrvorganges nach oben transportiert wird, um in einen mit dem Zufuhrende der Fördereinrichtung 50 kommunizierenden Trichter 51 zu fallen.The drilling head 10 will now be described in detail. It comprises a hub 13 from which arms 14 extend radially outwards over its cross-section, on the side of which facing the face 3 the tools 11 are attached. On the side facing the bore wall, at least one of the arms 14 is provided with a blade arrangement (not visible in the drawing), by means of which drilling material accumulated on the floor of the tunnel is transported upwards during the drilling process in order to fall into a funnel 51 communicating with the feed end of the conveyor device 50.

In den zwischen einander benachbarter Arme befindlichen kreissegmentförmigen Freiräumen 15 ist jeweils eine Schildanordnung 30 vorgesehen. Sie umfaßt einen den jeweiligen Freiraum 15 im wesentlichen überdeckenden, plattenförmigen Schild 31, der sich über hydraulisch betätigbare Kolben/Zylindereinheiten 32, die parallel zur Mittelachse M wirken, an Haltern 33 abstützen. Jeder Halter ist mit einem Arm 14 verbunden und erstreckt sich etwa senkrecht zu dessen Längsachse L in den Freiraum 15 hinein.A shield arrangement 30 is provided in each of the circular segment-shaped free spaces 15 located between adjacent arms. It comprises a plate-shaped shield 31 which essentially covers the respective free space 15 and is supported on holders 33 via hydraulically actuated piston/cylinder units 32 which act parallel to the central axis M. Each holder is connected to an arm 14 and extends approximately perpendicular to its longitudinal axis L into the free space 15.

Mittels der Kolben/Zylindereinheiten 32 können die Schilde 31 in Richtung der Mittelachse M zwischen einer zurückgezogenen, in Fig. 4 links dargestellten und einer ausgefahrenen in Fig. 4 rechts dargestellten Position um den Hub H verlagert werden.By means of the piston/cylinder units 32, the shields 31 can be displaced by the stroke H in the direction of the central axis M between a retracted position shown on the left in Fig. 4 and an extended position shown on the right in Fig. 4.

Wie insbesondere Fig. 3 und 4 entnehmbar ist, erfolgt die Zufuhr des Hydraulikmediums zur Betätigung der Kolben/Zylindereinheiten 32 zunächst zentral durch das Innere der Bohrkopfwelle 17 (s. Fig. 2), dann durch das In-As can be seen in particular from Fig. 3 and 4, the supply of hydraulic medium for actuating the piston/cylinder units 32 is initially carried out centrally through the interior of the drill head shaft 17 (see Fig. 2), then through the interior

nenvolumen I eines jeden Armes 14 und schließlich über einzelne Hydraulikleitungen 34 zu den Kolben/Zylindereinheiten 32. Aufgrund der so geschaffenen zentralen Druckbeaufschlagung aller Kolben/Zylindereinheiten über eine gemeinsame Zuleitung wird sichergestellt, daß die Schilde 31 alle mit demselben Druck beaufschlagt sind und sich der Neigung der Ortsbrust selbsttätig anpassen. Dies geschieht auch bei einer Drehrichtungsumkehr des Bohrkopfes, so daß diese ohne weitere Maßnahme bei gleichzeitigem Erhalt der Abstützung möglich ist.internal volume I of each arm 14 and finally via individual hydraulic lines 34 to the piston/cylinder units 32. Due to the central pressurization of all piston/cylinder units via a common supply line, it is ensured that the shields 31 are all subjected to the same pressure and automatically adjust to the inclination of the face. This also happens when the direction of rotation of the drill head is reversed, so that this is possible without any further measures while maintaining the support.

Durch diese Ausgestaltungen können die Schildanordnungen 30 in zwei grundsätzlich unterschiedlichen Weisen betrieben werden:These configurations allow the shield assemblies 30 to be operated in two fundamentally different ways:

i) Die gemeinsame Zuleitung wird beispielsweise in der Bohrkopfwelle geschlossen. Die Schilde 31 sind dann in ihrer durch die KoI-ben/Zylindereinheiten 32 vorgegebenen Position nahezu arretiert.i) The common supply line is closed, for example in the drill head shaft. The shields 31 are then almost locked in their position predetermined by the piston/cylinder units 32.

ii) Die gemeinsame Hydraulikflüssigkeitsversorgung ist mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Druckreservoir verbunden. Die Schilde weichen unter Einfahren der Kolben/Zylindereinheiten 32 zurück, wenn der auf diese ausgeübte Gegendruck den in dem Druckreservoir herrschenden Betriebsdruck übersteigt.ii) The common hydraulic fluid supply is connected to a pressure reservoir not shown in the drawing. The shields retract as the piston/cylinder units 32 retract when the counterpressure exerted on them exceeds the operating pressure in the pressure reservoir.

An jedem der Schilde 31 sind ferner Auslaßdüsen 35 vorgesehen, über die fluide Medien, wie beispielsweise Luft oder Flüssigkeiten, zwischen die Stützflächen 36 der Schilde und der Ortsbrust 3 eingebracht werden können.Furthermore, outlet nozzles 35 are provided on each of the shields 31, via which fluid media, such as air or liquids, can be introduced between the support surfaces 36 of the shields and the working face 3.

Wie bereits erwähnt, können diese fluiden Medien der zusätzlichen Ortsbrustabstützung, der Vermeidung von Wassereinbrüchen, der Reduzierung der Reibung des Bohrkopfes an der Ortsbrust sowie der Erleichterung des Zurückziehens der Schilde 31 dienen.As already mentioned, these fluid media can serve to provide additional face support, prevent water ingress, reduce the friction of the cutter head on the face and facilitate the retraction of the shields 31.

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MASCHINEN- UND BOHRGERÄTEFABRIK GMBH Kölner Straße 71 - 78 D-41812 ErkelenzMACHINE AND DRILLING EQUIPMENT FACTORY GMBH Kölner Straße 71 - 78 D-41812 Erkelenz

BEZUGSZEICHEN-LISTEREFERENCE LIST

11 Tunneltunnel 22 BodenFloor 33 OrtsbrustFace 44 Tübbing-SetzvorrichtungTubbing setting device 5 55 5 TübbingeTubbings 66 SchildanordnungShield arrangement 77 Kolben/ZylindereinheitenPiston/cylinder units 88th RingraumAnnular space 1010 BohrkopfDrill head 10 1110 11 WerkzeugeTools 1212 DrehantriebsmotorRotary drive motor 1313 Nabehub 1414 Armepoor 1515 FreiräumeOpen spaces 15 1615 16 BohrkopfraumDrill head room 1717 BohrkopfwelleDrill head shaft 2020 MaschinenkörperMachine body 2121 DruckschottPressure bulkhead 2626 PersonenschleusePersonnel lock D-4(4)Si3ä DÜSSeUqOrI^ ••"'YllJL'iD-4(4)Si3ä DÜSSeUqOrI^ ••"'YllJL'i TEL. +4PHONE +4 9-21 1*:.-.SB.i45:.J..-· 'fAx\43»'&i'-T· 9-21 1*:.-.SB.i45:.J..-· 'fAx\43»'&i'-T· /»jvjVstr]a$s^ 2/»jvjVstr]a$s^ 2 - 96**1*45 -*&eacgr;&thgr;**·* D@KPSK.de- 96**1*45 -*&eacgr;&thgr;**·* D@KPSK.de

D-4O549 DUSSELDORF, LOHENGRINSTRASSE 1 1 · D-45133 ESSEN, FRÜHLINGSTRASSE 43AD-4O549 DUSSELDORF, LOHENGRINSTRASSE 1 1 · D-45133 ESSEN, FRÜHLINGSTRASSE 43A

27 Querwandung27 Cross wall

30 Schildanordnung30 Shield arrangement

31 Schild31 Shield

32 Kolben/Zylindereinheiten 33 Halter32 Piston/cylinder units 33 Holder

34 Hydraulikleitungen34 hydraulic lines

35 Auslaßdüsen35 outlet nozzles

36 Stützflächen36 support surfaces

50 Fördereinrichtung50 Conveyor system

51 Trichter51 funnel

52 Bandförderer52 belt conveyors

100 Tunnelbohrmaschine100 Tunnel Boring Machine

M MittelachseM center axis

L LängsachseL Longitudinal axis

H HubH Stroke

I InnenvolumenI Internal volume

Claims

1. Device for driving roads, tunnels or the like,
with a rotary-driven drill head ( 10 ) provided on the side of the device facing the face ( 3 ) of the tunnel, the tunnel or the like and mounted so as to be rotatable about an axis (M) running approximately perpendicular to the face ( 3 ), and
with at least one tool ( 11) provided on the side of the drill head (10 ) facing the face ( 3 ) for loosening soil ( 2 ) at the face ( 3 ),
characterized in that the drilling head ( 10 ) has, on its side facing the working face ( 3 ), at least one shield arrangement ( 30 ) which can be driven in rotation together with the drilling head ( 10 ), which at least partially covers the working face ( 3 ) and which comprises at least one support surface ( 36 ) by means of which the working face ( 3 ) can be at least partially mechanically supported during the advancement of the drilling head ( 10 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the drill head ( 10 ) has at least one segment extending approximately radially from its center, which is penetrated approximately perpendicularly by the axis of rotation (M), to its outer circumference, on which segment the at least one tool ( 3 ) for loosening the material is provided on the side facing the working face ( 3 ).

3. Device according to claim 2, characterized in that the shield arrangement ( 30 ) comprises at least one flat shield ( 31 ) which covers at least a part of the side of the drill head ( 10 ) facing the working face ( 3 ), which is not part of the at least one segment.

4. Device according to claim 3, characterized in that the drilling head ( 10 ) has a plurality of arms ( 14 ) extending outwards approximately in a star shape from the center of the drilling head ( 10 ) and that at least one shield ( 31 ) is provided between adjacent arms ( 14 ).

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the at least one support surface ( 36 ) of the shield arrangement ( 30 ) can be selectively moved towards and away from the working face ( 3 ).

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the at least one support surface ( 36 ) is arranged such that it automatically inclines approximately in accordance with the deviation of the working face ( 3 ) from the perpendicular to the axis (M) caused by the advance of the drilling head ( 10 ).

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the shield arrangement ( 30 ) comprises a device for introducing a fluid medium into the space between the shield arrangement and the working face.

8. Device according to one of claims 5 to 7, characterized in that the at least one support surface ( 36 ) can be actuated by means of a plurality of hydraulically operated piston/cylinder units ( 32 ).

9. Device according to claim 8, characterized in that the cylinders of the piston/cylinder units ( 32 ) are connected to one another via a line for the hydraulic medium, which comprises a connection which can be opened or closed as desired for connection to a pressure reservoir for the hydraulic fluid.