专利名称：引入垂直轴的方法以及轴掘进机的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求1的前述部分的、将垂直轴引入地基中的方法。本发明还涉及根据权利要求5的前述部分的轴掘进机。
背景技术：
由文献JP 2006249793A已知这一类的将垂直轴引入地基中的方法以及轴掘进 机。在前面已知的方法和轴掘进机中，一个可以围绕水平轴并围绕轴掘进机的中心垂直轴 旋转的切轮连续地围绕该两个轴旋转，以使轴底端经由总的侧壁区域大体上均勻地掘深。由文献US-A-4，646，853已知另一种将垂直轴引入的方法和轴掘进机。前面已知 的将垂直轴引入地基的方法提供了一种轴掘进机，该轴掘进机具有切轮，该切轮可以围绕 水平轴旋转，并且可以围绕一垂直轴摆动，该垂直轴与该轴掘进机的中心纵轴形成一定间 距。由此，该切轮形成了垂直方向上的螺旋状运动，以使轴底端连续地掘深，该轴底端相对 于切轮的直径更宽。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种引入垂直轴的方法，并且提供一种轴掘进机，特别用 于实施前面所述类型的方法，本发明的优势在于具有相对快速的掘进速率。通过具有本发明权利要求1的技术特征的前面所述类型的方法实现了该目的。通过具有本发明权利要求5的技术特征的前面所述类型的轴掘进机实现了该目 的。在本发明的方法中和本发明的轴掘进机中，掘进过程分两步进行，首先引入通过 切轮仅围绕水平轴旋转而进行的切削，然后使切轮围绕中心垂直轴旋转并将切轮维持在一 定切削深度，通过这种手段，可以达到相对快速的掘进速度，这是因为考虑到为了适用于这 种方式而采用具有采掘工具的切轮。从属权利要求提供了本发明其它的实施方案。
下面，凭借附图通过描述本发明的实施例而阐明了本发明其它的实施方案以及优 点。附图中图1示出了本发明的轴掘进机的实施例在切轮的径向位于外侧的正端面的角度 上的侧视图，该轴掘进机设置在垂直轴中；图2示出了图1的轴掘进机的相对于图1进行放大的、而且旋转了 90°的侧视图；图3示出了图1的轴掘进机在校准机构区域上的横向截面图；图4示出了图1的轴掘进机在压紧单元区域上的横向截面图；图5示出了图1的轴掘进机在灰尘挡板区域上的横向截面图；图6示出了图1的轴掘进机的纵向截面图7示出了图1的轴掘进机在实施本发明方法的实施方案时在校准步骤中的侧视 图；图8示出了图1的轴掘进机在实施本发明方法的实施方案时直接在引入切削开始 之前的侧视图；图9示出了图1的轴掘进机在实施本发明方法的实施方案时在引入切削步骤结束 之后的侧视图；图10示出了图1的轴掘进机在实施本发明方法的实施方案时在切轮为将钻孔底 端掘深至切削深度而围绕中心垂直轴旋转过程中的侧视图；图11示出了图1的轴掘进机在实施本发明方法的实施方案时在将轴底端掘深至 切削深度的步骤结束之后的侧视图。
具体实施例方式图1示出了本发明的轴掘进机1的实施例的侧视图，将该轴掘进机引入到轴4中， 该轴被引入至地基2中并垂直地从地表延伸至轴底端3。该轴掘进机1具有机器框架5，在 该机器框架的于掘进方向上反向的末端区域上安装一个固定装置的固定环6。在该固定环 6上构建了径向向外工作的、校准机构8的校准气缸体7，该校准气缸的远离于固定环6的 末端各自具有校准制动块(Ausrichtschuh) 9。此外，在固定环6处装上了一定数量的从机器框架5斜向外远离固定环6延伸的 掘进气缸10，掘进气缸的远离固定环6的末端与压紧板11相连，该压紧板作为压紧单元12 的压紧设备。该压紧单元12另外还具有一定数量的径向向外工作的、作为另外的压紧设备 的压紧气缸13，压紧气缸一方面与压紧板11相连，另一方面与包围机器框架5的压紧滑座 14相连。在该压紧滑座14的远离于固定环6的一侧上设置了一定数量的具有灰尘挡板截 段15的灰尘挡板16，在灰尘挡板的远离于压紧滑座16的一侧设置了一个在操作状态下垂 直竖立的切轮17。该切轮17可以围绕水平轴、和围绕与水平轴呈直角延伸的并且剪切该 水平轴的中心垂直轴旋转。在该切轮上设置了一定数量的实施为可旋转的切辊的采掘工具 18以及具有一定数量的叶片状腔室19。切轮17通过支承支腿20与机器框架5相连，该支承支腿设置在切轮17的两侧、 可旋转地设置在机器框架5上。在切轮17两侧，轴掘进机1具有一定数量的在轴掘进机1 的纵向上可推进的支撑底座21，该支撑底座于纵向上可移动地设置在前推的支撑位置和后 退的释放位置之间。另外，灰尘挡板16的靠近轴底端3的一侧上除了具有切轮17以外，还具有辅助设 备，该辅助设备可以优选以360度围绕垂直轴、并且优选以180度围绕水平轴旋转，该辅助 设备例如为采用水泥喷浆为轴4的侧壁进行涂层的水泥喷浆喷嘴22、用于放置石锚的锚钻 设备23和用于引入经轴底端3伸出的探测钻孔的预钻设备M。最后由图1可以得出，在轴掘进机1的远离轴底端3的一侧具有一个沿垂直方向 延伸的垂直输送带25，通过该垂直输送带，使由轴底端3区域输送出的废料经过几个工作 平台27之后、为了最终从轴4运出而可以卸载在卸载站沈上，这些工作平台设置在轴掘进 机1的远离轴底端3的一侧上。
图2以相对于图1的示意图进行放大的、并且旋转了 90度的侧视图示出了在切轮 17的平面侧角度上的图1的轴掘进机1。由图2可见，采掘工具18的第一组观径向向外 凸出地设置在切轮17的正端面四上，因此第一组的主要作用方向是垂直向下地作用于轴 底端3上。采掘工具18的第二组30设置在切轮17的凸缘区域31的正端面四的两侧，该 第二组的主要作用方向倾斜地指向垂直方向，倾斜角度优选为45度。采掘工具18的第三 组32设置在凸缘区域31的远离于正端面四的采掘工具18第二组30的一侧，该第三组的 主要作用方向大体上位于水平面上。另外由图2可以得出，围绕一个水平轴在垂直面内可以旋转的切轮17可以由一定 数量的水平旋转驱动电机33驱动，从而围绕水平轴旋转，这些水平旋转驱动电机分布设置 在位于内部的周边上。图3示出了图1的轴掘进机1在校准机构8的区域上沿着图2的III - III线的横截 面。由图3可以看出，校准机构8具有四个校准制动块9，这些校准制动块各自以90度的角 距离相互隔开。因此可以由在图3中没有示出的中央控制单元通过改变机器框架5的校准 气缸7的行程来实施控制，并因此使轴掘进机1与中心垂直轴精确地垂直校准。图4示出了图1的轴掘进机1在压紧单元12的区域上沿着图2的IV _ IV线的横 截面。由图4可以得出，压紧单元12具有四个相对紧凑实施的压紧板11，该压紧板对应于 校准机构8的校准制动块9具有彼此相隔90度的角距离。每个压紧板11在外侧与两个压 紧气缸13相连，其中，在末端区域还安装有掘进气缸10。由此得到了机械上十分稳定的固 定装置的设计方案，该固定装置具有固定环6和压紧单元12。图5示出了图1的轴掘进机1通过灰尘挡板16的沿着图2的V - V线的截面图。 由图5可以看到，一定数量的主动的灰尘挡板截段15与径向向外作用的调整气缸34相连。 在每个主动的灰尘挡板截段15上，通过截段铰链35而设置一个被动的灰尘挡板截段15，该 被动的灰尘挡板截段通过彼此咬合的凸起结构36与邻近的主动的灰尘挡板截段15形成咬 合。通过主动的灰尘挡板15的、以及灰尘挡板截段15的主动可动性和被动灰尘挡板截段 15的被动可动性15的周边大体闭合的设置结构，使灰尘挡板16可以相对灵活地匹配于轴 4的即使是不足够精确的圆形直径。另外由图5可以得出，还设有水平支承结构37，通过该水平支承结构经由一定数 量的水平旋转驱动电机38，使切轮17可以在水平面围绕中心垂直轴旋转。图6示出了图1的轴掘进机1沿着图2的VI-VI线的纵截面图。由图6可以看 到，腔室19在径向内侧连接腔室通道39，通过该腔室通道，在所对应的腔室19于水平旋转 轴之上的确定位置上，由腔室19接纳的废料通过在正端面贯穿切轮17的装入孔进入到腔 室通道39，经由投料漏斗40在大约于切轮17的中央处给料到垂直输送带25上，该垂直输 送带经由两个转向辊41在这个区域中水平运行，然后经由该垂直输送带25将废料垂直向 上输送出去。另外根据图6的图示可以得出，切轮17经垂直支承结构42由水平旋转驱动 电机33驱动，从而可以围绕水平轴旋转。图7示出了在用于实施本发明方法的设计方案、即在提供前面阐明的轴掘进机1 的步骤中，以及在垂直校准轴掘进机1的中心垂直轴的步骤中本发明的轴掘进机1的实施 例。在该校准步骤中，校准机构8的校准制动块9贴靠于轴4的侧壁上，而且支撑底座21 处于位于轴底端3上的向前推进的支撑位置上。通过控制校准机构8的校准气缸7，可以在卸载的切轮17上垂直校准轴掘进机1，其中，为此压紧板11与轴4的侧壁具有一定距离。图8示出了在本发明方法的设计方案的另一步骤中的轴掘进机1，即，将轴掘进机 1压紧在轴4的侧壁上，其中，压紧板11通过相对较大尺寸的压紧气缸13以十分高的压力 压在轴4的侧壁上。在这样的轴掘进机1的压紧结构中，校准机构8的校准制动块9与轴4 的侧壁以一定间距进行设置，而支撑底座21设置于与轴底端3间隔开的、后退的释放位置 上。在该压紧位置上，切轮17设置为准备进行掘深循环，而且可以在需要时运行水泥 喷浆喷嘴22、锚钻设备23或者如图8所示的预钻设备M。图9示出了在实施本发明方法的设计方案的另一步骤后的本发明的轴掘进机1， 即，切轮17单独围绕水平轴旋转直至达到预定的、位于相对于目前轴底端3更深的切削深 度，同时随着切轮17的外轮廓、在正端面四区域中以及在侧面紧随正端面四的凸缘区域 31的区域中形成切削槽43。为将切削槽43引至预定的切削深度，使掘进气缸10在机器框 架5滑过压紧滑座14时连续缩短，从而，由于特别是第一组28的采掘工具18和第二组30 的采掘工具18的作用，使在这一步骤中仅围绕水平轴旋转的切轮17连续地在从切削槽43 中输送出废料的情况下挖入到轴底端3的当前水平以下，直至挖到预定的切削深度。图10示出了在本发明方法的设计方案的另一步骤中的本发明的轴掘进机1，即， 使切轮17围绕中心垂直轴以及围绕水平轴旋转，并使切轮17维持在穿入深度。在该步骤 中，掘进气缸10固定在达到预定穿入深度而采纳的长度上，从而即使切轮17在围绕中心垂 直轴旋转时，主要作用于水平方向的第三组32的采掘工具18以及由于倾斜位置而在某种 程度上在水平方向上作用的第二组30的采掘工具18由图9示出的切轮17的位置出发，使 轴底端3从切削槽43侧面在连续输送出废料的情况下进行挖入，同时，第一组观的采掘工 具18基本上不起作用。图11示出了在完成将轴底端3以预定切削深度的数值进行掘深的步骤、并因此完 成一个掘深循环之后的本发明的轴掘进机1，在该图中，切轮17相对于图8和图9的位置大 体上旋转了 90度。在切轮17的这个位置上，轴底端3的大约一半以两个各自90度的角度 截段掘深到与预定的切削槽43的切削深度相对应的深度。当切轮17继续围绕水平轴以及 围绕中心垂直轴以大约又一个90度进行旋转，并直至周边通过与轴4侧壁形成完全接触而 被完全覆盖，同时，在该旋转期间，轴底端3然后总地掘深至与预定的切削槽43的切削深度 相对应的新的深度。这时，在图11的切轮17的位置上，开始下一个掘深循环，即，引入新的切削槽43， 直至到达预定的切削深度，并且紧接着使切轮17围绕中心垂直轴旋转，优选该旋转方向与 在前一个掘深循环中进行的旋转方向相反，围绕中心垂直轴直至再次达到图7或图8的切 轮17的设置结构。优选在一个掘深循环结束之后，检查轴掘进机1的垂直设置，并且在可能发生偏 差时进行前述校准步骤。
权利要求
1.一种引入垂直轴(4)的方法，其包括提供轴掘进机(1)的步骤，所述轴掘进机具有围 绕水平轴和围绕切割该水平轴的垂直轴可旋转的切轮(17)，而且所述方法还包括所述切轮 (17)为实现所述轴的掘深而围绕所述水平轴和围绕所述垂直轴旋转的步骤，其特征在 于，为在一个掘深循环中使所述轴(4)掘深依次进行下述步骤，即，所述切轮(17)仅围绕所 述水平轴旋转，直至以预定的、相对于现有的轴底端(3)位于更深处的切削深度形成切削 槽(43)，并且紧接着，使所述切轮(17)还围绕所述垂直轴旋转，同时使所述切轮(17)维持 在所述切削深度，直至以所述切削深度掘深出新的轴底端(3)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述切轮(17)围绕所述垂直轴的旋转交 替地以不同旋转方向进行。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述切轮(17)仅围绕所述水平轴旋 转的步骤直接在所述切轮(17)围绕所述垂直轴旋转的步骤之后进行。
4.根据权利要求1至3的任意一项所述的方法，其特征在于，在所述切轮(17)围绕水 平轴和围绕垂直轴旋转期间，将废料连续地运出。
5.一种轴掘进机，特别是用于实施根据权利要求1至4的任意一项所述的方法，所述 轴掘进机具有切轮(17)，所述切轮具有一定数量的采掘工具(18)，所述轴掘进机还具有维 持切轮(17)、使所述切轮(17)围绕水平轴旋转的垂直支承结构G2)，以及具有使所述切轮 (17)围绕中心垂直轴旋转的水平支承结构(37)，其特征在于，一组采掘工具(18)设置于径 向位于外侧的所述切轮(17)的正端面09)上，并且由此这样设置，即，在所述切轮(17)仅 围绕所述水平轴旋转时，这组采掘工具在垂直方向向下作用；而另一组采掘工具(18)设置 于邻接于所述正端面09)的凸缘区域(31)上，并且由此这样设置，即，在所述切轮(17)围 绕所述水平轴以及围绕所述中心垂直轴旋转时，该另一组采掘工具在水平旋转方向上作用 于水平旋转方向。
6.根据权利要求5的轴掘进机，其特征在于，所述水平支承结构(37)由此这样设置， 即，使所述切轮(17)至少围绕所述中心垂直轴如此旋转，以在引入切削槽G3)之后，通过 使所述切轮(17)仅围绕所述水平轴旋转、并且紧接着使所述切轮(17)还围绕所述中心垂 直轴旋转、同时使所述切轮(17)维持在切削深度，从而使轴底端C3)完全平面式地掘深至 所述切削深度。
7.根据权利要求5或6所述的轴掘进机，其特征在于，在所述采掘工具(18)的垂直作 用的组08)和所述采掘工具(18)的水平作用的组(30)之间具有采掘工具(18)的又一组 (32)，该又一组采掘工具在所述切轮(17)的旋转过程中既作用于垂直方向又作用于水平 方向。
8.根据权利要求5至7的任意一项所述的轴掘进机，其特征在于，所述轴掘进机具有固 定装置(6、12)，通过所述固定装置使所述切轮(17)在水平位置固定，在该水平位置上，所 述采掘工具(18)的垂直作用的组08)在所述切轮(17)围绕所述中心垂直轴的旋转过程 中不起作用。
9.根据权利要求8所述的轴掘进机，其特征在于，所述固定装置具有固定设置在机器 框架(1 上的固定环(6)，在所述固定环上分别通过末端设置一定数量的压紧气缸(10)； 每个压紧气缸(10)以其远离于所述固定环(6)的末端设置于所述固定设置的压紧单元 (12)的压紧滑座(14)上，其中，所述压紧滑座(14)使所述机器框架(5)在垂直方向上可移动地设置，并且所述压紧滑座经由所述压紧单元(1 的压紧设备(11、Π)与轴(4)的侧壁 在水平压紧位置上可释放地固定。
10.根据权利要求9所述的轴掘进机，其特征在于，在所述固定环(6)上设置校准机构 (8)，通过所述校准机构使所述机器框架( 在垂直方向上校准。
11.根据权利要求10所述的轴掘进机，其特征在于，所述固定装置具有一定数量的设 置在所述切轮(17)两侧的支撑底座(21)，所述支撑底座在纵向上可移动地设置在前推的 支撑位置和后退的释放位置之间。
12.根据权利要求9至11中的任意一项所述的轴掘进机，其特征在于，在所述切轮 (17)和所述压紧滑座(14)之间设置灰尘挡板(16)。
13.根据权利要求5至12中的任意一项所述的轴掘进机，其特征在于，在所述切轮 (17)上于所述正端面09)的区域中设置一定数量的腔室(19)，通过所述腔室使从所述采 掘工具(18)脱离的废料输送到所述切轮(17)的中央。
14.根据权利要求13所述的轴掘进机，其特征在于，在所述切轮(17)的中央设置垂直 输送装置0 的于轴底端一侧的末端，所述垂直输送装置用废料填装，并通过所述垂直输 送装置将源自轴底端(3)的废料输送走。
全文摘要
本发明涉及一种将垂直轴(4)引入地基(2)中的方法，以及涉及一种特别为实施该方法而设置的轴掘进机(1)，由本发明可以了解到，切轮(17)仅围绕水平轴旋转，直至以预定的切削深度形成切削槽(43)，并且紧接着，使切轮(17)还围绕中心垂直轴旋转，直至将轴底端(3)掘深至前述切削深度。由此达到轴(4)的相对较高的掘进率。
文档编号E21D1/06GK102119262SQ200880130605
公开日2011年7月6日 申请日期2008年7月31日 优先权日2008年7月31日
发明者沃尔那·布格尔 申请人:海瑞克股份公司