DE2239565C3 - Hydraulische Vorschubvorrichtung für den Messerschildvortrieb im Tunneloder Stollenbau u.dgl - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Vorschubvorrichtung für den Messerschildvortrieb im Tunneloder Stollenbau u. dgl. mit einem Vortriebsrahmen zum Vorschub der Messerbohlen, der über hydraulische Vortriebszylinder mit einem Stützrahmen verbunden ist, wobei die hydraulischen Vortriebszylinder über den Umfang des Vortriebsrahmens verteilt angeordnet und an ein hydraulisches Pumpensystem angeschlossen sind.

Bei den bekannten Messerschildvortrieben dieser Art werden die den Schild bildenden Messerbohlen einzeln oder gruppenweise mit Hilfe des Vortriebsrahmens in das Erdreich vorgetrieben, der über eine größere Anzahl hydraulischer Vortriebszylinder mit dem Stützrahmen verbunden ist. Da von der Gesamtzahl der vorhandenen Mesiserbohlen jeweils nur eine einzige Bohle oder eine Gruppe von einigen wenigen Bohlen vorgeschoben wird, müssen die Vorschubkräfte von dem Vortriebsrahmen an stets wechselnden und exzentrisch zum Rahmenschwerpunkt liegenden Stellen auf die vorzuschiebenden Bohlen übertragen werden. Aufgrund dieser wechselnden Kraftübertragungsstellen und der zum Rahmenschwerpunkt exzentrischen Kraftübertragung kann es zu einem Verkanten und Kippen des Vortriebsrahmens selbst dann kommen, wenn die Vortriebszylinder gleichmäßig über den Rahmenumfang verteilt am Vortriebsrahmen angreifen und sämtliche Zylinder mit gleichen Druckmittelmengen beaufschlagt werden. Ein genauer Gleichlauf der Vortriebszylinder und eine gleichmäßige Kraftverteilung auf alle Zylinder sind nicht erreichbar. Beim Kippen des Vortriebsrahmens wirkt die vorzuschiebende Messerbohle als Drehpunkt, wobei die vom Drehpunkt entfernt liegenden Vortriebszylinder mit erhöhter Geschwindigkeit eingefahren werden. Dieser unterschiedliche Einschub der Vortriebszylinder und die unterschiedliche Kraftverteilung kann vor allem bei großen Tunnel- oder Stollenquerschnitten zu erheblichen Schwierigkeiten, wie Verkantungen oder Verklemmungen des Vortriebsrahmens führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeiten zu beheben. Insbesondere bezweckt die Erfindung eine hydraulische Vorschubvorrichtung, mit der sich ein weitgehend verkantungs- und kippfreier Vorschub des Vortriebsrahmens bei weitgehendem Gleichlauf und zugleich gleichmäßiger Beaufschlagung und damit günstiger Ausnutzung der Vortriebszylinder erreichen läßt.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vortriebszylinder zu drei über den Umfang des Vortriebsrahmens in Abständen angeordnete Zylindergruppen mit jeweils einer gruppeneigenen Druckmittelzuleitung zusammengefaßt sind, wobei innerhalb einer

jeden Zylindergruppe die Zylinder kommunizierend verbunden sind. Vorzugsweise liegen die Kraftangriffsschwerpunkte der einzelnen Zylindergruppen in etwa gleichen Abständen voneinander am Umfang des Vortriebsrahmens.

Jeder Zylindergruppe ist, wie erwähnt, eine eigene Druckmittelzuleitung zugeordnet, über die der Zylindergruppe eine dosierte Druckmittelmenge zugeführt werden kann. Dabei besteht die Möglichkeit, für die drei Zylindergruppen ein gemeinsames Pumpenaggregat mit einer Mengensteuerung vorzusehen, mit der jeder einzelnen Zylindergruppe eine vorbestimmte Druckmittelmenge zugeführt werden kann. Im allgemeinen sind die den einzelnen Zylindergruppen zugeführten Druckmittelmengen gleich. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann aber auch für jede Zylindergruppe eine gesonderte Pumpe vorgesehen sein, die an den Hydraulikkreis der betreffenden Zylindergruppe angeschlossen ist.
Die Abstützung des Vortriebsrahmens über drei Zylindergruppen stellt eine statisch eindeutig definierte stabile Rahmenabstützung dar, was Voraussetzung für einen verkantungs- und kippfreien Rahmenvorschub bei Gleichlauf und aktiver Beteiligung aller Zylinder am Messervorschub ist. Da innerhalb der Zylindergruppe alle Zylinder kommunizierend verbunden sind, ist ihre Druckbelastung stets gleich; die Zylinder wirken daher mit derselben Kraft auf den Vortriebsrahmen, wobei jedoch der Ausschub der Zylinder geringfügig unterschiedlich sein kann. Die Kraftübertragung der Zylinder ergibt für jede Zylindergruppe einen Kraftangriffsschwerpunkt, wobei die drei Kraftangriffsschwerpunkte etwa gleiche Abstände untereinander haben. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß stets alle drei Zylindergruppen, vergleichbar den drei Beinen eines dreibeinigen Tisches, ohne innere Verspannung und Verkantung des Vortriebsrahmens Kräfte übertragen, selbst dann, wenn die mittleren Vortriebswege der drei Zylindergruppen unterschiedlich sein sollten oder durch unterschiedliche Mengenbeauischiaguiig bewußt unterschiedlich einge-

stellt werden, wie dies bei geringfügigen Änderungen der Vortriebsrichtung der Fall sein kann.

Gegenüber den vorbekannten Vorschubvorrichtungen, bei denen für jeden Vortriebszylinder ein

a ripr Pumpenkreis mit einem eigenen Steuerg·*⁰.. !".«fiat wird, ergibt sich mit der Erfindung ' Vorteil, daß hier nur drei Pumpenkreise

α ripr Pumpenkreis mit einem eigenen Steuer ^g μ henötigt wird, ergibt sich mit der Erfindung vent« dc ^ _Vorlei| daß hier nur drei Pumpenkreise außerdem ^^ steuerventil vorgesehen zu werden ^mlt ^hen Dies führt zu einer erheblichen Verminderung ^BUS^de

^deheSweiteren wesentlichen Merkmal der ^Λ,ην ist im Rücklauf der Zyiindergruppen eine Erfindung·* _{ten Mindestdruck im Rücklauf halten}-

?^eiremsvorrichtung in Gestalt eines Drossel- oder >o α Stils od. dgl. angeordnet. Das Bremsventil ^BÄist zweckmäßig ein in Abhängigkeit von dem °t in der Druckmittelzuleitung gesteuertes Drossel-^DrU welches derart arbeitet, daß der Drosselquer-^Or!!ü't im Rücklauf um so kleiner ist, je geringer der

I im Vorlauf bzw. in der Druckmittelzuführungslei-"ÜVii den Vortriebszylindern ist. ^Anordnung dieser Bremsventile tragt ebenfalls Verbesserung des verkantungs- und kippfreien T" nhnhs des Vortriebsrahmens bei Synchronlauf der

£ ytinder bei, da die Bremsventile verhindern, I ft unter der Wirkung des sich aufgrund des ntrivhen Lastangriffs unvermeidlich einstellenden ^exzent'mems einige Zylinder mit erhöhter Geschwin-J¹C Tn Vonrie'bsrichtung einfahren. Ein solcher ,5 hefcheunigter Einschub kann aufgrund des in der dAbflußleitung wirkenden Gegendrucks nicht so daß die Kippmomente am Rahmen

Bohle und Vortriebsrahmen wieder gelöst und letzterer durch entgegengesetzte Druckbeaufschlagung der zylinder 14 um den Kolbenhub zurückgefahren, um nui eine weitere Bohle oder Bohlengruppe in gleicner Weise vorzudrücken. Sind sämtliche Bohlen α» Schildes um etwa den Hub der Zylinder 14 vorgeschob-n so wird der Vortriebsrahmen 13 an den Eonlen verriegelt und die Verriegelung des Stützrahmens 12 mit den Bohlen aufgehoben, so daß nun mit HJfe der Vortriebszylinder 14 der Rahmen 1.? um den Ko'bennub i Pfilih Vvorgedrückt werden

rtriebszylinder 14 der Rahmen 1.? um Pfeilrichtung Vvorgedrückt werden kana Mbhlen vollzieht S!ch

in Pfeilrichtung Vvorgedrückt werden k Der weitere Vorschub der Messerbohlen vollzieht S!ch dann in der vorstehend beschriebenen Weise.

Es ist erkennbar, daß beim Vortrieb der Bohlen, 0 der Vortriebsrahmen 13. der in einer senkrecht »r Vortriebsrichtung V stehenden Ebene angeordne. ^ möglichst parallel zu sich selbst verschoben werden sollte, was durch gle.chmäßige ^Ve^^llu^_rt ^d5^r _bs ^V _r°h. iriebszylinder 14 über den Umfang des V°rtnebs«h mens 13 sowie durch mengenmäßig dosierte Drucfamt telbe.ufschl.gung der Zylinder 14, als ο durc>G J lau aller Zylinder erreicht werden konnte. Andererseits la F ig. !erkennen, daß die Kraftübertragung zwischen dem Vortriebsrahmen und der jwe.ls vorzuKhitoden Bohle 10 in jedem Fall exzentrisch ™ k erfolgt und daß sich daher am

„I..UU..B .- ' daher mit vermindertem

Bauaufwand eine Gleichlaufsteuerung und demgemäß SÄngsfreier Vorschub des Vortnebsrahmens bei zugleich günstiger Ausnutzung der eingesetzten Zylin-

ist ein Ausführungsbeispiel der

_FiR 1 schemat.scn .n —_Γ e.nen Messerschi d zusammen mit einem Stützrahmen und einem Vortriebsrahmen sowie den Vortriebszylindern;

έΤβ 2 in einer Ansicht den Vortriebsrahmen und die Verteilung der Vortriebszylinder über den Rahmenum-Verteuungae^ _{Vortriebszylinder} jeweils zu einer : mit eigenem Pumpen- und Hydraulik-

einer einzelnen rahmens führen kann.

Um diese Schwierigkeiten zu

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A _ .. . .λ* j:„ 7.,i;n^prornnrje i/clie £.,

der Messerschildvortrieb eine gruppe

50 ko

Schild bilden. Die Bohlen 10 die verbunden

nstehende Erdreich gepreui wc. uu>. Die dem Bohlenvorschub dienende Vorschubvorrichtung besteht aus einem Stützrahmen 12, der mit den einzelnen Bohlen 10 z. B. mittels Bolzen verriegelbar ist, und aus einem Vortriebsrahmen 13, der mit dem Stützrahmen 12 über mehrere doppeltwirkende hydrau-

' "»--·:—1«- IA iierV-inndpn ist.

Vonriebszylindern der

einem handbetätigten Steuerschieber 22 verbunden ist. In der dargestellten Einstellung a des Steuerschiebers fördert die Pumpe 17 im Kreislauf über die Druckleitung 21, den Steuerschieber 22 und eine Rücklaufleitung 23, die über einen Rücklauffilter 24 an den Vorratsbehälter s 20 angeschlossen ist. Zwischen den Leitungen 21 und 23 ist ein Druckbegrenzungsventil 25 angeordnet, welches den maximalen Betriebsdruck im Hydraulikkreis begrenzt:

Der Steuerschieber 22 ist über eine Leitung 26 an die Zylinderräume 14' der drei Vortriebszylinder 14/4 angeschlossen. Entsprechend sind die auf der Kolbenstangenseite der Vortriebszylinder liegenden Zylinderräume 14" über eine Leitung 27 mit dem Steuerventil verbunden. Es ist erkennbar, daß die Zylinderräume 14' und 14" untereinander jeweils kommunizierend verbunden sind. Mit 28 und 29 sind an die Druckleitung 21 angeschlossene Druckmeßgeräte bezeichnet.

Wird das Steuerventil 22 in die Stellung b gebracht, so werden die Zylinderräume 14" der Vortriebszylinder jo 14/4 mit der Pumpendruckleitung 21 verbunden, während die Zylinderräume 14' der Vortriebszylinder an die Rücklaufleitung 23 angeschlossen sind. Die Vortriebszylinder schieben daher ein, wobei sie aufgrund ihrer Kupplung mit dem Vortriebsrahmen 13 diesen in Vortriebsrichtung V(F i g. 1) unter Vorpressen einer Messerbohle bzw. einer Bohlengruppe vorziehen. Da, wie erwähnt, alle drei Zylinder der Gruppe kommunizierend verbunden sind, wirken alle drei Zylinder mit gleicher Kraft am Vortriebsrahmen 13. Es versteht sich, daß beim Vorziehen des Vortriebsrahmens 13 auch die anderen Zylindergruppen // und /// beteiligt sind, was durch Betätigen der ihnen zugeordneten Steuerventile 22 bewirkt wird. Bei gleicher Pumpenfördermenge aller drei Pumpenaggregate und bei gleichzeitiger Betätigung der Steuerventile 22 der Zylindergruppen ergibt sich somit ein Gleichlauf sämtlicher Vortriebszylinder 14, wodurch der Vortriebsrahmen 13 etwa parallel zu sich selbst vorgezogen wird. Wesentlich ist, daß am Vonrieb der Messerbohlen stets alle Vortriebszylinder 14 aktiv beteiligt sind.

Dieser Zylindergleichlauf bei aktiver Beteiligung aller Vortriebszylinder wird dadurch verbessert, daß in die Rücklaufleitungen 23 der einzelnen Hydraulikkreise jeweils ein Bremsventil 30 eingeschaltet ist. Dieses besteht z. B. aus einem Drosselkolben, der über eine mit der Pumpendruckleitung 21 verbundene Steuerleitung 31 gegen die Rückstellkraft einer Feder 32 druckabhängig so verstellbar ist, daß die Rücklaufleitung 23 mittels des Drosselkolbens um so stärker gedrossel wird, je geringer der Druck in der Leitung 21 ist Falls daher die eine oder andere Zylindergruppe aufgrund der Kipptendenz des Voirtriebsrahmens 13 mit geringerer Kraft auf den Vortriebsrahmen wirkt oder sogar durch den kippenden Flahmen beschleunigt in Vortriebsrichtung einfahren will, erhöht sich automatisch der Druck im Rücklauf 231 dieser Gruppe. Der Druckanstieg im Rücklauf 23 und damit in den Zylinderräumen 14' der Vortriebszylinder wirkt dieser Kipptendenz entgegen und trägt daher zur gleichmäßigen Druckbeaufschlagung sämtlicher Vortriebszylinder bei.

Falle eine Richtungsänderung des Stollen- oder Tunnelvortriebs vorgenommen werden soll, so läßt sich dies dadurch leicht erreichen, daß die Fördermengen der den drei Zylindergruppen zugeordneten Pumpen 17 unterschiedlich eingestellt oder aber die Steuerventile 22 der Zylindergruppen mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung betätigt werden. In jedem Fall ist eine exakte Steuerung der Vortriebszylinder und damit ein weitgehend kipp- und verkantungsfreier Vorschub des Vortriebsrahmens möglich.

Es versteht sich, daß die Anzahl der zu jeder Zylindergruppe / bis /// gehörenden Vortriebszylinder entsprechend der jeweils erforderlichen Vorschubkraft unterschiedlich gewählt werden kann. In jedem Fall ist es aber angebracht, jeder Zylindergruppe dieselbe Anzahl an Vortriebszylindern zuzuordnen.

Werden die Steuerventile 22 der drei Zylindergruppen in die Stellung c gebracht, so werden die Druckräume 14' der Vortriebszylinder mit der Druckleitung 21 und die Druckräume 14" an den Rücklauf 23 angeschlossen. In diesem Fall wird der Vortriebsrahmen 13 gemäß F i g. 1 entgegen der Vortriebsrichtung V zurückgefahren bzw. bei festgelegtem Vortriebsrahmen der entriegelte Stützrahmen 12 in Vortriebsrichtung V vorgeschoben.

Beim Einsatz von großen Messerschilden kann dieser zwei oder mehr Rahmen aufweisen, die jeweils mit drei Zylindergruppen in der vorstehend beschriebenen Weise ausgerüstet sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Vorschubvorrichtung für den Messerschildvortrieb im Tunnel- oder Stollenbau u. dgl., mit einem Vortriebsrahmen zum Vorschub der Messerbohlen, der über hydraulische Vortriebszylinder mit einem Stützrahmen verbunden ist, wobei die hydraulischen Vortriebszylinder über den Umfang des Vortriebsrahmens verteilt angeordnet und an ein hydraulisches Pumpensystem angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Vortriebszylincler (14) zu drei über den Umfang des Vortriebsrahmens (13) in Abständen angeordnete Zylindergruppen (1, II, III) mit jeweils einer gruppeneigenenDruckmittelzuleitung zusammengefaßt sind, wobei innerhalb einer jeden Zylindergruppe die Zylinder kommunizierend verbunden sind.

2. Vorschubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftangriffsschwerpunkte der einzelnen Zylindergruppen (I, II, III) in etwa gleichen Abständen voneinander am Umfang des Vortriebsrahmens (13) liegen.

3. Vorschubvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zylindergruppe (I, II, III) eine gesonderte Pumpe (16/1, 16ß, 16Q mit einem Hydraulikkreis (15A 155, 15Q aufweist.

4. Vorschubvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Rücklauf (23) der Zylindergruppen (I, II, III) eine einen vorbestimmten Mindestdruck im Rücklauf haltende Bremsvorrichtung in Gestalt eines Drossel- oder Bremsventils (30) angeordnet ist.

5. Vorschubvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsventil (30) ein in Abhängigkeit von dem Druck in der Druckmittelzuleitung (21) gesteuertes Drosselventil ist.