DE2612169C3 - Steuervorrichtung für einen Messerschild - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern eines Messerschildes für den Tunnel- oder Stollenbau

u. dgl., der aus einem die Vortriebsmesser führenden und abstützenden Rahmen besteht, wobei zumindest die Mehrzahl der Vortriebsmesser mit in Vortriebsrichtung ausgerichteten, über den Umfang des Rahmens verteilt angeordneten, sich am Rahmen abstützenden Schubkolbengetrieben verbunden ist und der Rahmen mit mehreren sich am Ausbau abstützenden unabhängig von den mit den Vortriebsmessern verbundenen Schubkolbengetrieben beaufschlagbaren Schubkolbengetrieben ausgerüstet ist.

Es ist ein Messerschild dieser Art bekannt, bei welchem der den Messermantel tragende Rahmen als Vortriebsschild ausgebildet ist (DE-AS 15 34 670). Jedem Vortriebsmesser des Messermantels ist ein am Vortriebsschild abgestütztes Schubkolbengetriebe zugeordnet. Für den Vortrieb des Vortriebsschildes sind gesonderte, am Ausbau abgestützte Schubkolbengetriebe vorgesehen, die über den Schildumfang verteilt angeordnet und unabhängig von den Schubkolbengetrieben der Vortriebsmesser beaufschlagbar sind.

Bei Messerschildern ist es auch bekannt, den Vorschub der Vortriebsmesser mit Hilfe eines gemeinsamen Vortriebsrahmens zu bewerkstelligen, der über Schubkolbengetriebe mit dem die Vortriebsmesser abstützenden Stützrahmen gekoppelt ist (DE-OS

A5 22 39 565). Um die Vortriebsmesser vorzutreiben, müssen sie vorübergehend mit dem Voririebsrahmen verbolzt werden, so daß sie von diesem mitgenommen werden können. Bei einem solchen Messerschild ist es erforderlich, daß der Vortriebsrahmen eine genaue Führung bei Vermeidung von Kippbewegungen und Rahmenverkantungen erhält. Zu diesem Zweck sind bei dem bekannten Messerschild die dem Vortriebsrahmen zugeordneten Schubkolbengetriebe zu drei über den Umfang des Vortriebsrahmens in Abständen angeordneten Steuerzylindergruppen mit jeweils einer gruppeneigenen Druckmittelzuleitung zusammengefaßt, wobei innerhalb einer jeden Steuerzylindergruppe die Zylinder kommunizierend verbunden sind. Über die eigene Druckmittelzuleitung können die Steuerzylindergruppen mit dosierter Dnickmittelmenge beaufschlagt werden. Die Abstützung des Vortriebsrahmens über drei Steuerzylindergruppen stellt eine statisch eindeutig definierte stabile Rahmenabstützung dar, was Voraussetzung für einen verkantungs- und kippfreien Rahmenvorschub bei Gleichlauf und aktiver Beteiligung aller Schubkolbengetriebe der Steuerzylindergruppen ist. Mit Hilfe der Gleichlaufsteuerung läßt sich somit ein störungsfreier Vorschub des Vortriebsrahmens bei

Vermeidung von Rahmenverkantungen erreichen.

Die Erfindung geht aus von einem Messerschild der eingangs genannten Art, bei welchem unter Verzicht auf einen besonderen Vortriebsrahmen die Vortriebsmesser mittels Schubkolbengetriebe vorgetrieben werden, die zwischen den einzelnen Vortriebsmessern und dem gemeinsamen Rahmen angeordnet sind. Aufgabe der Erfindung ist es, die Steuerbarkeit solcher Messerschilde insbesondere beim Einsatz unter schwierigen Verhältnissen, bei welchen kein für das Nachführen des Rahmens ausreichend großer Reibungsschluß zwischen den Vortriebsmessern und dem umgebenden Erdreich vorhanden ist, zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfmdungsgemäß dadurch gelöst, daß über den Schildumfang verteilt mindestens zwei Steuerzylindergruppen vorgesehen sind, von denen mindestens eine Steuerzylindergruppe von den zwischen dem Rahmen und dem Ausbau nebeneinander angeordneten Schubkolbengetrieben unil mindestens eine weitere Steuerzylindergruppe von mehreren zwischen dem Rahmen und den Vortriebsmessern nebeneinander angeordneten Schubkolbengetrieben gebildet ist, und daß die Schubkolbengetriebe der Steuerzylindergruppen unabhängig voneinander mit einstellbarer Druckmittelmenge und aufeinander abgestimmten Drücken beaufschlagbar sind.

Mit diesen Maßnahmen wird ein Messerschild verwirklicht, bei dem sich der den Schildmantel der Vortriebsmesser tragende Rahmen mit Hilfe der den Vortriebsmessern zugeordneten Schubkolbengetriebe sowie der am Ausbau abgestützten Schubkolbengetriebe selbst unter schwierigen Einsatzbedingungen, d. h. auch dann sicher in Vortriebsrichtung vorbringen läßt, wenn die Vortriebsmesser keine solch große reibungs-' schlüssige Anlage an der Ausbruchswandung finden, da sie allein das Widerlager für die den Rahmen vorbewegenden Schubkolbengetriebe bilden können. Zugleich wird eine gute Steuerbarkeit des Schildes erreicht, da unter Einbeziehung eines Teils der den Vortriebsmessern zugeordneten Schubkolbengetriebe und unter gleichzeitiger Ausnutzung der am Ausbau abgestützten Schubkolbengetriebe mindestens zwei Steuerzylindergruppen gebildet werden, die im Umfangsabstand zueinander angeordnet und derart vom hydraulischen Druckmedium beaufschlagbar sind, daß sich die Raumlage des die Vortriebsmesser tragenden Rahmens gezielt verändern und damit der gesamte Messerschild in seiner Lage und Vortriebsrichtung steuern läßt. Da für den Vorschub des Rahmens auch die an den Vortriebsmessern angreifenden Schubkolbengetriebe herangezogen werden, besteht die Möglichkeit, zwischen dem Rahmen und dem Ausbau nur eine verhältnismäßig kleine Anzahl an Schubkoibengetrieben anzuordnen, die für die Durchführung des Rahmenvorschubs und der Steuerbewegungen ausreicht und die sich z. B. ausschließlich im Sohlbereich unterbringen läßt. Durch die zwischen dem Rahmen oder Anbauteilen desselben und dem Ausbau wirksamen Schubkolbengetriebe lassen sich vergleichsweise große Steuerkräfte erzielen. Die Zusammenfassung von zwischen Vortriebsmesserr w_; vihmen angeordneten Schubkolbengetrieben einerseits und von zwischen dem Rahmen und dem Ausbau angeordneten Schubkolbengelrieben andererseits zu den Steuerzylindergruppen ermöglicht in Verbindung mit der Regelung der Druckmittelmengen und Beaufschlagungsdrücke eine optimale Steuerung des Messerschildes selbst unter schwierigen Einsatzbedingungen.

Jede Steuerzylindergruppe kann mehrere nebeneinanderliegende Schubkolbengetriebe umfassen, die hydraulisch so miteinander verbunden sind, daß sie sich mit unterschiedlichen Drücken und Druckmittelmengen beaufschlagen lassen. Die Anordnung läßt sich if. steuerungstechnisch einfacher Weise so treffen, daß die Schubkolbengetriebe mindestens einer Steuerzylindergruppe mit konstanter Druckmittelmenge und die Schubkolbengetriebe mindestens einer anderen Steuerzylindergruppe mit einer regelbaren Druckmittelmenge beaufschlagbar sind. Um einen möglichst großen Hebelarm für die Übertragung der Steuerkräfte zu erzielen, empfiehlt sich eine solche Ausgestaltung der Steuervorrichtung, daß die Schubkolbengetriebe der Steuerzylindergruppen einzeln zu- und abschaltbar sind. Auf diese Weise läßt sich eine genaue Einstellung des resultierenden Kraftangriffsschwerpunktes sämtlicher Schubkolbengetriebe der Steuerzylindergruppen am Rahmen erreichen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im oberen Bereich des Messerschildes beiderseits der vertikalen Längsmittelebene desselben jeweils eine Steuerzylindergruppe mit mindestens einem zwischen Rahmen und Vortriebsmesser angeordneten Schubkolbengetriebe vorgesehen, wobei die Schubkolbengetriebe dieser Steuerzylindergruppen jeweils über Stromregelventile mit einer konstanten Druckmittelmenge beaufschlagbar sind, während im Sohlbereich des Messerschildes eine weitere Steuerzylindergruppe mit zwischen Rahmen und Ausbau angeordneten Schubkolbengetrieben vorgesehen ist, die mit einer regelbaren Druckmittelmenge beaufschlagbar sind. Mit Hilfe der drei teils an den Vortriebsmessern und teils am Tunnelausbau abgestützten Steuerzylindergruppen läßt sich eine besonders zuverlässige Steuerung des Messerschildes erreichen. Die Schubkolbengetriebe im Sohlbereich des Messerschildes, die sich unmittelbar oder mittelbar am Ausbau abstützen, greifen zweckmäßig an einer Bodenwanne des Rahmens an, über die sich hohe Vorschub- und Steuerkräfte auf den Rahmen übertragen lassen. Durch die Verwendung einer Bodenwanne ist auch ein vorteilhafter Einsatz des Messerschildes in wasserführenden Böden gegeben.

Die zwischen dem Ausbau und dem Rahmen angeordnete Steuerzylindergruppe weist zweckmäßig mehrere nebeneinanderliegende Schubkolbengetriebe auf, die jeweils über ein Stromregelventil mit gleicher Druckmittelmenge beaufschlagbar sind, wobei jedem dieser Schubkolbengetriebe ein einstellbares Druckbegrenzungsventil zugeordnet ist, derart, daß über eine abgestufte Einstellung der Druckbegrenzungsventile eine in bezug auf die vertikale Längsmittelebene des Messerschildes links- oder rechtsseitig stärkere Vorschubkraft in den Rahmen des Messerschildes einleitbar ist. Auf diese Weise lassen sich hohe Steuerkräfte bei Vermeidung von Beschädigungen des das Widerlager für die Steuerzylindergruppe bildenden Ausbaus erreichen.

Damit eine gute Steuerbarkeit des Messerschildes auch bei einem mit Überschnitt aufgefahrenen Tunneloder Stollenquerschnitt möglich ist, wenn also kein ausreichend großer Reibungsschluß zwischen den VorLriebsmessern und dem umgebenden Erdreich vorhanden ist, empfiehlt es sich, mindestens ein der Steuerzylindergruppe bzw. -gruppen zugeordnetes Vortriebsmesser mit einer sich gegen das umgebende Erdreich abstützenden Spreizvorrichtung zu versehen.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Messerschild im vertikalen Längsschnitt nebst dem hinter dem Messerschild eingebrachten Tunnelausbau;

Fig. 2 schematisch einen Querschnitt nach Linie H-II der F i g. 1 zusammen mit den Steuerzylindergruppen;

Fig.3 einen hydraulischen Schaltplan für die Steuerzylindergruppen.

Der für das Auffahren von Tunneln, Stollen oder sonstigen unterirdischen Bauwerken bestimmte Messerschild 1 weist einen Messermantel auf, der von in Vortriebsrichtung ausgerichteten Vortriebsmessern 3 gebildet ist, die sich an einem gemeinsamen Rahmen 2 abstützen und führen. Zwischen dem Rahmen 2 und den einzelnen Vortriebsmessern 3 ist jeweils ein in Vortriebsrichtung ausgerichtetes Schubkolbengetriebe 4 eingeschaltet. Im Sohlbereich ist der Messermantel ersetzt durch eine am Rahmen 2 befestigte Bodenwanne 10. Zwischen der Bodenwanne 10 und einem hinter dem Messerschild 1 in den Tunnel od. dgl. eingebrachten Ausbau 9, der z. B. aus Tübbingringen 14 besteht, sind weitere Schubkolbengetriebe 7,T, 7", T" eingeschaltet.

Von den zwischen den Vortriebsmessern 3 und dem Rahmen 2 angeordneten hydraulischen Schubkolbengetrieben 4 ist in gleichem Abstand zu beiden Seiten der vertikalen Längsmittelebene des Messerschildes 1 jeweils eine Gruppe von nebeneinanderliegenden Schubkolbengetrieben 4' bzw. 4" zu einer Steuerzylindergruppe 5 hydraulisch zusammengefaßt. Die beiden Steuerzylindergruppen 5 liegen im oberen Mantelbereich des Messerschildes 1; sie bestehen aus jeweils zwei Schubkolbengetrieben 4' bzw. 4", die spiegelbildlich zur vertikalen Längsmittelebene des Messerschildes 1 angeordnet sind. Die beiden Schubkolbengetriebe 4' und 4" sind jeweils als Doppelschubkolbengetriebe hydraulisch verknüpft. Außerdem sind die durch die Schubkolbengetriebe 4', 4" vortreibbaren Vortriebsmesser 3 mit je einer Spreizvorrichtung 8 versehen, um durch Abspreizung gegen die Ausbruchswandung den Reibungsschluß dieser Vortriebsmesser gegenüber dem umgebenden Erdreich zu erhöhen.

Im Sohlbereich des Messerschildes 1 ist eine weitere Steuerzylindergruppe 6 angeordnet, welche die hydraulischen Schubkolbengetriebe 7, T, 7" und T" umfaßt, die einerseits an der Bodenwanne 10 und andererseits am Ausbau 9 abgestützt sind. Die Schubkolbengetriebe 7 und T liegen auf der linken Seite und die Schubkolbengetriebe 7" und T" auf der rechten Seite der vertikalen Längsmittelebene des Messerschildes 1 in symmetrischer Anordnung zueinander.

Die hydraulische Verknüpfung der die Steuerzylindergruppen 5 und S bildenden Schubkolbengetriebe läßt sich dem hydraulischen Schaltplan nach Fig.3 entnehmen. Die Steuerzylindergruppen 5 mit den Schubkolbengetrieben 4' und 4" weisen einen eigenen Schaltkreis mit eigener Pumpe P und Pumpenantrieb M auf. Entsprechend sind die Schubkolbengetriebe 7, T, 7" und T" der Steuerzylindergruppe 6 in einem eigenen Schaltkreis mit Pumpe P und Pumpenantrieb M zusammengefaßt. In die Druckmittelzuleitung der Steuerzylindergruppen 5 sind zwei parallelgeschaltete Wegeventile 15 und 16 eingeschaltet, denen wiederum jeweils ein Stromregelventil 11 nachgeschaltet ist. Die Druckmittelzuleitung des zweiten Schaltkreises wird hinter der Pumpe P in vier Druckmittelzuleitungen aufgeteilt, die jeweils ein eigenes Wegeventil 17,17', 18, 18' aufweisen. Diesen Wegeventilen sind Stromregel-

ventile 12 nachgeschaltet, die in den zu den Zylinderräumen der Schubkolbengetriebe 7, 7', 7" und T" führenden Leitungen liegen. Mit 13 sind Druckbegrenzungsventile bezeichnet
Soli der Messerschild 1 eine Steuerbewegung in der Vertikalebene ausführen, also entweder tauchen oder klettern, dann muß die räumliche Lage des die Vortriebsmesser 3 stützenden und führenden Rahmens 2 entsprechend geändert werden. Dies geschieht dadurch, daß die Schubkolbengetriebe 4' und 4" der Steuerzylindergruppen 5 durch Betätigen der Wegeventile 15 und 16 zum Ausschub gebracht werden. Falls erforderlich, werden die beiden Spreizvorrichtungen 8 betätigt, um eine Abstützung der Schubkolbengetriebe 4', 4" über das zugeordnete Vortriebsmesser 3 gegen das umgebende Erdreich sicherzustellen. Wenn alle übrigen Vortriebsmesser 3 mit Hilfe ihrer Schubkolbengetriebe 4 vorgetrieben sind, wird der Rahmen 2 in Vortriebsrichtung nachgerückt. Dieses Nachrücken des Rahmens 2 wird dadurch erreicht, daß die Wegeventile 15 und 16 umgeschaltet werden, so daß die Schubkolbengetriebe 4' und 4" einfahren; gleichzeitig werden die Wegeventile 17,17', 18 und 18' so betätigt, daß die sich im eingeschobenen Zustand befindenden Schubkolbengetriebe 7, T, 7" und T" ausgefahren werden. Dabei wird den Schubkolbengetrieben 4', 4" der Steuerzylindergruppen 5 eine konstante Druckmittelmenge und den Schubkolbengetrieben 7, T, 7" und T" der Steuerzylindergruppe 6 eine gegenüber den Steuerzylindergruppen 5 geringfügig regelbare Druckmittelmenge zugeführt Über diese Mengenregelung können unterschiedlich lange Hübe der Schubkolbengetriebe der einzelnen Steuerzylindergruppen erreicht werden, die sich letztlich in einer veränderten räumlichen Lage des Rahmens 2, d. h. in einer Neigung des Rahmens in der Vertikalebene auswirken.

Für eine Steuerbewegung des Messerschildes 1 in der Horizontalebene werden während des Nachdrückens des Rahmens 2 in Vortriebsrichtung die vier Druckbegrenzungsventile 13 untereinander derart abgestuft eingestellt daß mit Bezug auf die vertikale Längsmittelebene des Messerschildes 1 links- oder rechtsseitig eine stärkere Vorschubkraft in den Rahmen 2 eingeleitet wird. Außerdem ist diese in bezug auf die vertikale Längsmittelebene des Messerschildes einseitig wirkende stärkere Vorschubkraft in ihrer den Rahmen 2 steuernden Wirkung dadurch zu verstärken, daß die normalerweise auf der anderen Seite der Längsmittelebene wirkende schwächere Vorschubkraft entfällt, indem hier die Schubkolbengetriebe gegebenenfalls abgeschaltet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Steuern eines Messerschildes für den Tunnel- oder Stollenbau u. dgl, der aus einem die Vortriebsmesser führenden und abstützenden Rahmen besteht, wobei zumindest die Mehrzahl der Vortriebsmesser mit in Vortriebsrichtung ausgerichteten, über den Umfang des Rahmens verteilt angeordneten, sich am Rahmen abstützenden Schubkolbengetrieben verbunden ist und der Rahmen mit mehreren sich am Ausbau abstützenden, unabhängig von den mit den Vortriebsmessern verbundenen Schubkolbengetrieben beaufschlagbaren Schubkolbengetrieben ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß über den Schildumfang verteilt mindestens zwei Steuerzylindergruppen (5, 6) vorgesehen sind, von denen mindestens eine Steuerzylindergruppe (6) von den zwischen dem Rahmen (2) und dem Ausbau (9) nebeneinander angeordneten Schubkolbengetrieben (7, 7', 7", 7'") und mindestens eine weitere Steuerzylindergruppe von mehreren zwischen dem Rahmen (2) und den Vortriebsmessern (3) nebeneinander angeordneten Schubkolbengetrieben (4', 4") gebildet ist, und daß die Schubkolbengetriebe der Steuerzylindergruppen (5, 6) unabhängig voneinander mit einstellbarer Druckmittelmenge und aufeinander abgestimmten Drücken beaufschlagbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubkolbengetriebe (4', 4") mindestens einer Steuerzylindergruppe (5) mit konstanter Druckmittelmenge und die Schubkolbengetriebe (7, T, 7", T") mindestens einer anderen Steuerzylindergruppe (6) mit einer regelbaren Druckmittelmenge beaufschlagbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubkolbengetriebe der Steuerzylindergruppen (5, 6) zur Steuerung des Messerschildes (1) einzeln zu- und abschaltbar sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich des Messerschildes (1) beiderseits der vertikalen Längsmittelebene desselben jeweils eine Steuerzylindergruppe (5) mit mindestens einem zwischen Rahmen (2) und Vortriebsmesser (3) angeordneten Schubkolbengetriebe (4', 4") vorgesehen ist, wobei die Schubkolbengetriebe dieser Steuerzylindergruppen (5) jeweils über Stromregelventile (11) mit einer konstanten Druckmittelmenge beaufschlagbar sind, und daß im Sohlbereich des Messerschildes eine weitere Steuerzylindergruppe (6) mit zwischen Rahmen (2) und Ausbau (9) angeordneten Schubkolbengetrieben (7, 7', 7", 7'") vorgesehen ist, die mit einer regelbaren Druckmittelmenge beaufschlagbar sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubkolbengetriebe (7, 7', 7", T") der gegen den Ausbau (9) abgestützten Steuerzylindergruppe (6) an einer Bodenwanne (10) des Rahmens (2) des Messerschildes angreifen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem Rahmen (2) und dem Ausbau (9) angeordnete Steuerzylindergruppe (6) mehrere nebeneinanderliegende Schubkolbengetriebe (7, 7', 7", T") umfaßt, die jeweils über ein Stromregelventil (12) mit gleicher Druckmittelmenge beaufschlagbar sind,

wobei jedem dieser Schubkolbengetriebe ein einstellbares Druckbegrenzungsventil (13) zugeordnet ist, derart, daß über eine abgestufte Einstellung benachbarter Druckbegrenzungsventile (13) eine mit Bezug auf die vertikale Längsmittelebene des Messerschildes (1) links- oder rechtsseitig stärkere Vorschubkraft in den Rahmen (2) einleitbar ist

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Vortriebsmesser, dessen Schubkolbengetriebe (4', 4") die Steuerzylindergruppe bzw. -gruppen (5) bildet, mit einer sich gegen das umgebende Erdreich abstützenden Spreizvorrichtung (8) versehen ist