DE3249087C2 - Vorrichtung zum Auffahren eines Stollens, Tunnels oder dergleichen im Rohrvorpreßbetrieb, insbesondere zur Herstellung einer nicht begehbaren Rohrleitung - Google Patents

Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Auffahren eines Stollens, Tunnels od.dgl. im Rohrvorpreßbetrieb mit einem Vortriebsschild, insbesondere zur Herstellung einer nicht begehbaren Rohrleitung mit einer nach vorn durch die Ortsbrust begrenzten Abbaukammer und mit einem in dieser rotierend arbeitenden Bohrkopf mit Bohrwerkzeugen zum Abbau des an der Ortsbrust anstehenden Bodenmaterials ist der Bohrkopf (8) von einer Haube (20) umgeben, die den Vortriebsschild fortsetzend und zur Ortsbrust hin abschließend die Abbaukammer umschließt. Die Haube (20) weist Durchbrechungen (24) für den Durchtritt der Bohrwerkzeuge (18) auf. An der Haube (20) sind weiterhin Werkzeuge (47) für schürfenden oder schnei denden Bodenabbau vorgesehen. Die Haube (20) ist gegenüber dem Bohrkopf (8) axial verschieblich. Dadurch besteht die Möglichkeit, die Schürfwerkzeuge (47) und die Bohrwerkzeuge (18), z.B. als Hartgesteins-Bohrwerkzeuge, wahlweise getrennt voneinander oder gemeinsam für den Bodenabbau einzusetzen, so daß beliebige Bodenformationen auch mit eingelagerten Findlingen aus Hartgestein durchfahren werden können, ohne Werkzeuge auswechseln zu müssen.

Description

3 4

usw. zu treffen, um den Erfolg der bis dahin geleisteten Querrichtung unverschieblich, aber in Längsrichtung

Arbeit nicht wieder zunichtezumachen. unter Belastung von vorgespannten Federn 6 in gewis-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrundt, bei einer sem Maß beweglich und somit auch mit der Möglichkeit

gattungsgemäßen Vorrichtung eine Möglichkeit zu Winkeldrehungen auszuführen, mit dem rückwärtigen

schaffen, in jedem Betriebszustand ein·; einwandfreie 5 Abschnitt 3 verbunden. Der vordere Abschnitt 4 besitzt

Stützung der Ortsbrust gewährleisten und in allen vor- an seinem vorderen Ende nach außen eine kufenartige

kommenden Lockerböden einschließlich kompakter Abschrägung 7.

Hindernisse und im Festgestein ohne Umbauten am Das Bohrgerät 2, an dessen vorderem Ende sich der

Bohrkopf arbeiten zu können. Bohrkopf 8 befindet, der ebenfalls weiter unten noch

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die io beschrieben werden wird, ist an einem Führungsrahmen Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentan- 9 längsbeweglich befestigt (F i g. 2). Der Führungsrahspruchs 1 gelöst men 9 besteht aus zwei seitlichen Führungsträgern 10

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den mit U-förmigem Querschnitt, die am rückwärtigen Ende

Unteransprüchen. durch eine Traverse 11 verbunden und am vorderen

Die Anordnung einer Haube am Bohrkopf, aus der 15 Ende nn eine Führungshülse 12 angeschlossen sind. In

die Bohrwerkzeuge hervortreten, hat den Vorteil, daß der Führungshülse 12 ist das Lagergehäuse 13 des Bohr-

die Grtsbrust in jedem Betriebszustand mechanisch ge- geräts 2 längsverschieblich geführt Der Verschiebung

stützt wird Da die Haube mit dem Bohrkopf durch dienen Zylinder-Kolben-Einheiten 14, die in den Höh-

Aufstecken verbindbar ist, bleibt diese mechanische lungen der Führungsträger 10 angeordnet und deren

Stützung auch dann aufrechterhalten, wenn das Bohrge- 20 Zylinder mit an den Führungsträgern 10 angebrachten

rät, z. B. zum Rückholen in den Anfahrschacht, aus die- Konsolen 15 sowie deren Kolbenstangen mit an dem

ser Steckverbindung gelöst wird. Zusätzlich können die Lagergehäuse 13 angebrachten Konsolen 16 gelenkig

Durchbrechungen für die Bohrwerkzeuge noch ver- verbunden sind. Durch Ein- oder Ausfahren der Zylin-

schließbar sein. der-Kolben-Einheiten 14 kann das Bohrgerät 2 mit dem

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung wird 25 Bohrkopf 8 in Längsrichtung gegenüber dem Führungs-

in der Kombination von Schürfwerkzeugen und Bohr- rahmen 9 und damit gegenüber dem rückwärtigen

werkzeugen am Schneid- oder Bohrkopf gesehea Schildabschnitt 3 verschoben werden.

Wenn, wie vorgeschlagen, an der Haube schürfende Der Bohrkopf 8 besitzt an einem zentralen Teil 17 als

oder schneidende Bodenbearbeitungswerkzeuge ange- Bohrwerkzeuge 18 vier Rollenmeißel, nämlich zwei

ordnet sind, besteht durch Längsverschiebung des Bohr- 30 Zentrumsmeißel 18a und zwei Kalibermeißel 180, die so

kopfs gegenüber der Haube die Möglichkeit, die Schürf- zur Maschinenachse angeordnet sind, daß bei Rotation

werkzeuge und die Bohrwerkzeuge, z. B. als Hartge- des Bohrkopfes die gesamte Ortsbrust bestrichen wer-

steins-Bohrwerkzeuge, wahlweise getrennt voneinan- den kann (F i g. 3). Die außenliegenden Kalibermeißel

der oder gemeinsam für den Bodenabbau einzusetzen. !86 sind an dem zentralen Teil 17 des Bohrkopfes 8 um

Daraus resultiert der weitere Vorteil, daß beliebige Bo- 35 Gelenke 19 einklappbar gelagert (Fig. 1). Anstelle der

denformationen auch mit eingelagerten Findlingen aus Rollenmeißel 18 können auch andere geeignete Hartge-

Hartgestein durchfahren werden können, ohne irgend- steins-Bohrwerkzeuge vorgesehen sein,

welche Werkzeuge auswechseln zu müssen. Wie vor allem aus den F i g. 1 und 3 entnommen wer-

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der den kann, ist der Bohrkopf 8 von einer Haube 20 umge-

Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher 40 ben, die zunächst die Wandung des vorderen Schildab-

erläutert. Es zeigt Schnitts 4 in einem zylindrischen Bereich 21 fortsetzt

F i g. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach der und über eine Abschrägung 22 in einen zentralen ring-

Erfindung im Einsatz, förmigen Teil 23 übergeht Die Haube 20 ist mit Durch-

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach brechungen 24 versehen, durch welche die Rollenmeißel

Fig. 1, 45 18a bzw. 186 durchtreten. Die Durchbrechungen für die

F i g. 3 eine isometrische Darstellung des Bohrkopfes, außenliegenden Kalibermeißel 186 erstrecken sich aus

F i g. 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in dem abgeschrägten Bereich 22 der Haube 20 in den

F i g. 1, zylindrischen Bereich 21 hinein, um einen sogenannten

F i g. 5 einen Querschnitt entlang der linie V-V in Überschnitt zu ermöglichen, d. h. das Bohren der Röhre

Fig. 1,die 50 mit einem größeren Durchmesser als ihn der nachfol-

F i g. 6 bis 8 in größerem Maßstab und im Ausschnitt gende Vortriebsschild aufweist Die Haube 20 ist auch

unterschiedliche Stellungen der Bohrwerkzeuge zu der mit Schürfwerkzeugen 47 versehen, die an den Rändern

mit Schürfwerkzeugen besetzten Haube, der Durchbrechungen 24 angeordnet sind.

F i g. 9 eine Stirnansicht des Bohrkopfes ohne Haube Die Haube 20 ist mit dem zentralen Teil 17 des Bohr-

in Ausbaustellung und 55 kopfes 8 durch Aufstecken verbunden. Diese Steckver-

F i g. 10 einen Schnitt entlang der Linie X-X in F i g. 1 bindung ist in F i g. 10 dargestellt Im Inneren der Haube bei zurückgenommenem Bohrkopf. 20 sind durch Anbringen winkelförmiger Bleche 48 Aufin einem zylindrischen Vortriebsschild 1, der sich am nahmen 49 geschaffen, die parallele Führungsflächen 50 vorderen Ende eines zumeist stählernen Voririebsroh- bilden, an denen die gabelförmigen Lagerteile 51 der res befindet und mittels dieses Vortriebsrohies vorge- 60 Rollenmeißel 18a, 186 anliegen. Über diese Führungsfläpreßt wird, befindet sich ein Bohrgerät 2 (F i g. 1). D^er chen 50 wird das Drehmoment von dem zentralen Teil Vortriebsschild 1 besteht aus zwei Abschnitten aus 17 des Bohrkopfes auf die Haube 20 übertragen.
Stahlrohren, einem rückwärtigen Abschnitt 3, gegen- Durch axiale Relativverschiebung des Bohrkopfes 8 über dem das Bohrgerät 2 in weiter unten noch zu erläu- mit seinem zentralen Teil 17 gegenüber der Haube 20 ternder Weise festgelegt ist und einem vorderen Ab- 65 kann die Stellung der Rollenmeißel 18a, 186 bezüglich schnitt 4, der möglichst kurz gehalten ist; er hat zweck- der Haube 20 verändert und können die Hartgesteinsmäßig ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von Bohrwerkzeuge 18 und/oder die Schürfwerkztuge 47 in etwa 1. Der vordere Abschnitt 4 ist in einer Fuge 5 in Eingriff mit der Ortsbrust gebracht werden. Einige Stel-

5 - 6

lungen sind in den F i g. 6 bis 8 dargestellt Die Widerlagerplatten 31 bilden so nicht nur die ein-

Zur Auslösung der axialen Relativverschiebung zwi- zige feste Verbindung des Bohrgeräts 2 mit dem Schildschen dem Bohrkopf 8 und der Haube 20 ist in die abschnitt 3, und somit den Festpunkt für alle Langskräf-Bohrwelle 52 eine Zylinder-Kolben-Einheit 53 inte- te und für die Reaktionskräfte aus dem Drehmoment, griert, die im einzelnen in den F i g. 6 bis 8 dargestellt ist 5 sondern zugleich eine quer zur Vortriebsachse verlau- und anhand der F i g. 6 erläutert wird. Die Bohrwelle 52, fende Schwenkachse zur Höhensteuerung des Bohrgean der der zentrale Teil 17 des Bohrkopfes 8 befestigt rätes mittels der Steuerzylinder 36 (Fig. 1). Durch ist, besitzt von der Stirnseite her eine axiale Bohrung 54, wechselweises Ein- bzw. Ausfahren der Steuerzylinder in der ein Kolben 55 mit einer Kolbenstange 56 beweg- 36 wird eine Bewegung in Richtung des Pfeils 37 erzielt bar ist Die Bohrung 54 bildet also gewissermaßen den to Die Laschen 28 bilden mit dem Führungsrahmen 9 Zylinder, der nach außen hin durch eine Dichtung 57 und der Zylinder-Kclben-Einheit 35 ein Gelenkviereck, abgeschlossen ist das in horizontaler Richtung eine Seitensteuerung des

Die Kolbenstange 56 befindet sich mit ihrer Stirnseite Bohrgeräts 2 mittels der Steuerzylinder 38 in Richtung in druckfester Wirkverbindung mit einem Vorschubbol- des Pfeils 39 erlaubt (F i g. 2).

zen 58, der mit der Haube 20 in ihrem zentralen Teil fest 15 An der Führungshülse 12 ist eine Schottwand 40 befeverbunden ist Durch Ausfahren des Kolbens 55 kann stigt mit einem Flansch 41, der eine zur Wandung des die Stellung der Haube 20 gegenüber der Bohrwelle 52 Schildabschnittes 3 parallele Dichtfläche bildet In der und damit auch gegenüber den Rollenmeißeln 18a, 186 Fuge zwischen der Wandung des Schildabschnittes 3 verändert werden. Um zu gewährleisten, daß der Fu- und dem Flansch 41 ist ein Dichtschlauch 42 angeordnet genspalt 59 zwischen der Rückseite der Haube 20 und 20 (F i g. 1, 2 und 4). Auf diese Weise wird zwischen der der kufenartigen Abschrägung 7 des vorderen Schildab- Ortsbrust, an der die Haube anliegt, und der Schottwand Schnitts 4 unverändert bleibt muß gleichzeitig durch eine dichte Abbaukammer geschaffen, die mit einer Betätigung der Zylinder-Kolben-Einheiten 14 das ge- Flüssigkeit gefüllt ist und in der die Bodenabbauwerksamte Bohrgerät 2 gegenüber dem Führungsrahmen 9 zeuge arbeiten. Die Flüssigkeit dient im einfachsten Fall und damit gegenüber dem rückwärtigen Schildabschnitt 25 nur als Spül- oder Trägerflüssigkeit für das Bohrgut und 3 verschoben werden. kann aus Wasser bestehen. Sie wird mittels einer Rohrin der in F i g. 6 gezeigten Stellung verschließen die leitung 45 in die Abbaukammer eingeleitet; das GeRollenmeißel 18a, 18ύ die öffnungen 24 völlig, so daß misch aus Flüssigkeit und abgebautem Boden wird bei Stillstand der Maschine die Ortsbrust vollständig durch die Rohrleitung 46 abgefördert gestützt und verschlossen ist In F i g. 7 ist eine Stellung 30 Zur Aufnahme eines aus der Drehbewegung des gezeigt, in der mittels der Rollenmeißel 18a, i9b Fels Bohrkopfes 8 resultierenden entgegengesetzten Drehabgebaut werden kann bzw. Findlinge durchfahren wer- moments sind an dem Getriebegehäuse 25 seitliche Anden können. In der in F i g. 8 dargestellten Stellung sind Sätze 43 mit Aussteifungen 44 angebracht, die die Fühdie Rollenmeißel 18a, 18Z> aus dem Bereich der Durch- rungsträger 10 zwischen sich einschließen und für diese brechungen 24 der Haube 20 zurückgezogen; in dieser 35 eine Führung bilden (F i g. 5).

Stellung wird mittels der Schürfwerkzeuge 47 schürfba-

rer Boden abgebaut Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

In F i g. 6 ist strichpunktiert noch eine Stellung ange- ;

deutet in der die außenliegenden Kalibermeißel 18i> eingeklappt sind. In dieser Stellung, die auch in der An- 40 sieht der F i g. 9 dargestellt ist kann das Bohrgerät 2 mit dem zentralen Teil 17 des Bohrkopfes 8 zurückgefahren werden, während die Haube 20 zur mechanischen Stützung der Ortsbrust am Ort verbleibt Hierbei ist es auch möglich, die Durchbrechungen 24 verschließbar zu ma- 45 chen, um einen vollständigen Abschluß zu erreichen. Es kann aber auch zur Stützung der Ortsbrust eine Bodenverfestigung vorgenommen werden, z. B. durch Bodeninjektion.

Der Führungsrahmen 9, in dem das Bohrgerät 2, das 50 außer dem Wellengehäuse 13 noch ein Getriebegehäuse 25 und einen Antriebsmotor, z. B. einen Elektromotor 26 aufweist längsverschiebüch gelagert ist ist nur an seinem rückwärtigen Ende gegenüber dem rückwärtigen Schildabschnitt 3 fixiert An den rückwärtigen Enden 55 der Führungsträger 10 sind mittels Gelenkbolzen 27 Laschen 28 befestigt die ihrerseits wieder mittels Gelenkbolzen 29 an Konsolen 30 angelenkt sind, die aus jeweils einer Widerlagerplatte 31 herausragen (F i g. 2). Die Widerlagerplatten 31 haben kreisförmigen Umriß und sind 60 in ebenfalls kreisförmigen Lagern gelagert, die durch Widerlagerringe 32 gebildet sind, die am Schildabschnitt 3 befestigt z. B. angeschweißt sind (F i g. 1). Die Gelenkbolzen 29 verbinden zugleich Zylinder 33 und Kolbenstange 34 einer Zylinder-Kolben-Einheit 35, durch 65 deren Aus- bzw. Einfahren die Widerlagerplatten 31 in den Bereich der Widerlagerringe 32 eingeführt bzw. daraus gelöst werden können.

Claims (1)

1 2

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auffah-

Patentansprüche: ren eines Stollens, Tunnels oder dergleichen im Rohr-

vorpreßbetrieb, insbesondere zur Herstellung einer

1. Vorrichtung zum Auffahren eines Stollens, Tun- nicht begehbaren Rohrleitung, mit den Merkmalen des nels oder dergleichen im Rohrvorpreßbetrieb, insbe- 5 Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

sondere zur Herstellung einer nicht begehbaren Zum Auffahren von nicht begehbaren Rohrleitungen Rohrleitung, mit einem Vortriebsschild aus einem, in bis zu einem Durchmesser von etwa 800 mm ist eine Vortriebsrichtung gesehen, rückwärtigen und min- Vorrichtung bekannt, bei der am vorderen Ende eines destens einem demgegenüber beweglichen vorderen stählernen Vortriebsrohres ein ferngesteuertes Bohrge-Abschnitt, einer im wesentlichen im vorderen Ab- io rät durch den Boden gepreßt wird (Zeitschrift »Tiefbau schnitt angeordneten, nach rückwärts durch eine — Ingenieurbau — Straßenbau«, Heft 8/81, Seite Schottwand abgeschlossenen, nach vorn durch die 554/555). Das Bohrgerät ist mit einem Bohrkopf ausge-Ortsbrust begrenzten und mit einer Spülflüssigkeit rüstet, an dem entsprechend der vorgefundenen Bodengefüllten Abbaukammer und mit einem in dieser ro- formation sowohl schneidende, als auch rollende Bohrtierend arbeitenden Bohrkopf mit Bohrwerkzeugen 15 werkzeuge montiert werden können. Das Vortriebsrohr zum Abbau des an der Ortsbrust anstehenden Bo- wirkt im Bereich des Bohrgerätes wie ein Schild; der denmaterials, das im Umwälzstrom der Spülflüssig- Bohrkopf kann der Schildschneide gegenüber voreilend keit gefördert wird sowie mit einer Antriebsmaschi- und nacheilend bohren.

ne für den Bohrkopf, deren Maschinenkörper in Die Bohrwerkzeuge arbeiten in einer mit Wasser als Vortriebsrichtung verschiebbar und zur Lageände- 20 Spülflüssigkeit gefüllten Abbaukammer, die gegenüber rung der Bohrachse gegenüber der Achse des Vor- dem Vortriebsrohr gedichtet ist Das Bohrgut wird im triebsschildes verschwenkbar gegenüber diesem ab- Wege der Umwälzung der Spülflüssigkeit in einem halbgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß geschlossenen Kreislauf mit geringem Oberdruck im der Bohrkopf (8) von einer Haube (20) umgeben ist, Bohrkopfbereich an die Geländeoberfläche gefördert, die lösbar mit dem Bohrkopf (8) verbunden ist, die 25 wo die SpülR'issigkeit durch Absetzen vom Bohrgut geden Vortriebsschild (1) fortsetzt und zur Ortsbrust trennt und dem Kreislauf wieder zugeführt wird. Um hin abschließt und die Durchbrechungen (24) für den Ablagerungen in der Förderleitung zu vermeiden, ist Durchtritt der Bohrwerkzeuge (18) aufweist und daß eine Mindestfördergeschwindigkeit einzuhalten, die, da an der Haube (20) Werkzeuge (47) für schürfenden infolge der beschränkten Platzverhältnisse eine Pumpe oder schneidenden Bodenabbau vorgesehen sind, 30 nicht installiert werden kann, durch eine Strahldüse erdie wahlweise getrennt von oder gemeinsam mit den reicht wird, welche das Wasser-Bohrgut-Gemisch auf Bohrwerkzeugen (18) für den Bodenabbau einsetz- die erforderliche Geschwindigkeit beschleunigt bar sind. Das Bohrgerät ist mit Gummigrippem und Spannzy-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- lindern gegen die Wandung des Vortriebsschildes verzeichnet daß die Verbindung des Bohrkopfes (8) mit 35 spannt Die Gummigripper, die zugleich die Abbaukamder Haube (20) als axial wirkende Steckverbindung mer nach rückwärts abschließen, liegen in dem bewegliausgebildet ist chen vorderen Schildabschnitt; sie nehmen beim Bohren

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch die Längskräfte und das Drehmoment auf. Mittels der gekennzeichnet, daß die Haube (20) gegenüber dem Spannzylinder ist das Bohrgerät in radialer Richtung Bohrkopf (8) axial verschiebbar ist 40 gegenüber dem rückwärtigen, an das Vortriebsrohr an4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn- schließenden Abschnitt des Vortriebsschildes fixiert

zeichnet, daß zur Axialverschiebung der Haube (20) Durch Verstellen von am rückwärtigen Ende des Bohr-

an dem Bohrkopf (8) ein Schubgetriebe vorgesehen geräts angeordneten und sich ebenfalls gegen die Wan-

ist. dung des rückwärtigen Abschnitts des Vortriebsschildes

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- 45 abstützenden zusätzlichen Steuerzylindsrn läßt sich zeichnet daß das Schubgetriebe koaxial zur Bohr- zwar in gewissem Maße eine Änderung der Bohrrichwelle (52) angeordnet ist. tung zwecks Korrektur einer Abweichung erreichen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn- Infolge der Verspannung des Bohrgerätes mittels der zeichnet, daß als Schubgetriebe eine Zylinder-Kol- Gripper gegenüber dem vorderen Schildabschnitt wirben-Einheit (53) vorgesehen ist die in einer stirnsei- 50 ken diese Teile aber als Einheit, was größere Abweitigen Bohrung (54) der Bohrwelle (52) angeordnet chungen von der geraden Bohrachse, insbesondere das ist. Durchfahren von Krümmungen, nicht erlaubt

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn- Beim Betrieb einer solchen Vorrichtung zur Herstelzeichnet, daß die Wand der Bohrung (54) die Zylin- lung von nicht begehbaren Rohrleitungen mit Durchderwand bildet in der ein Kolben (55) bewegbar ist, 55 messern bis zu etwa 800 mm muß weiterhin davon ausdessen Kolbenstange (55) in druckfester Wirkver- gegangen werden, daß das Bohrgerät vor Ort nicht zubindung mit der Haube (20) steht gänglich ist so daß alle Funktionen des Bohrgeräts von

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, über Tage bzw. aus einem Anfahrschacht heraus steuerdadurch gekennzeichnet, daß als Bohrwerkzeuge bar sein müssen. Dazu gehört daß die Bodenabbau-(18) Hartgesteins-Bohrwerkzeuge wie Rollenmeißel 60 werkzeuge unterschiedlichen Abbaubedingungen, also vorgesehen sind. unterschiedlichen Bodenfestigkeiten, nicht angepaßt

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, und daß das Bohrgerät mit allen seinen Einrichtungen dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der vor Ort nicht repariert werden kann. Das bedeutet, daß, Bohrwerkzeuge (18) an dem Bohrkopf (8) einklapp- wenn eine Störung vor Ort auftritt, an der Stelle, an der bar gelagert ist. 65 sich das Bohrgerät befindet, ein Schacht abgeteuft werden muß, um an das Bohrgerät gelangen bzw. dieses

bergen zu können. Dabei sind vor allem auch Vorkehrungen zur Sicherung der Ortsbrust, zur Wasserhaltung