Una máquina de escudo (SM), que comprende: un cuerpo principal (3) de la máquina de escudo,

que incluye uncuerpo (1) y una pared de separación (2) que define un extremo trasero de una cámara (9) en una parte extremadelantera (1A) del cuerpo; y una pluralidad de gatos de escudo (6) para hacer que el cuerpo principal (3) de lamáquina de escudo perfore hacia delante, disponiéndose la máquina de escudo (SM) para perforar un túnel quetiene una sección transversal ovalada, caracterizada porque

el cuerpo (1) está construido para tener una sección transversal ovalada similar a la sección transversal del túnel, yporquela máquina de escudo (SM) comprende además:

un miembro de placa circular (17) que está montado en una parte lateral extrema delantera del cuerpoprincipal (3) de la máquina de escudo, para ser giratorio alrededor de un primer eje central (A1) que es elcentro del cuerpo principal (3) de la máquina de escudo y constituye parte de la pared de separación (2);unos primeros medios rotatorios (18) para hacer girar el miembro de placa circular (17);

un par de brazos de pivotamiento (19) que están soportados en un lado superficial delantero del miembro deplaca circular (17) de manera que partes extremas de base (196) de los brazos de pivotamiento pueden giraralrededor de un par de segundos ejes centrales (A2), respectivamente, que están en paralelo con el primereje central (A1) y son rotacionalmente simétricos con respecto al primer eje central (A1);un par de segundos medios rotatorios (20) para hacer girar el par de brazos de pivotamiento (19) alrededor delos segundos ejes centrales (A2), respectivamente;

un par de miembros (19a) de apoyo de cabezales, que están fijados firmemente a partes extremas en puntadel par de brazos de pivotamiento (19), respectivamente;

un par de cabezales cortadores rotatorios (4) que están montados en el par de miembros (19a) de apoyo decabezales, respectivamente, para ser giratorios alrededor de terceros ejes centrales (A3), respectivamente,que están en paralelo con los segundos ejes centrales (A2), y cada uno de los cuales tiene un diámetro quees la mitad del diámetro secundario de la sección transversal ovalada del cuerpo (3); y

un par de terceros medios rotatorios (21) para hacer girar el par de cabezales cortadores rotatorios (4)alrededor de los terceros ejes centrales (A3), respectivamente.

Máquina de escudo.

La presente invención se refiere a una máquina de escudo capaz de perforar un túnel que tiene una sección transversal ovalada.

Usualmente, una máquina de escudo incluye un cuerpo principal de la máquina de escudo, que tiene un cuerpo o estructura, una pluralidad de gatos de escudo que hacen que el cuerpo principal de la máquina de escudo se mueva y un cabezal cortador rotatorio que perfora un terreno natural en un lado extremo delantero de dicho cuerpo principal. Generalmente, la estructura del cuerpo principal de la máquina de escudo está formada para tener una configuración cilíndrica, y el cabezal cortador, que tiene el mismo diámetro que la estructura, está equipado con una pluralidad de elementos cortadores sobre una superficie delantera del mismo. El cabezal cortador está montado en una parte lateral extrema delantera del cuerpo principal de la máquina de escudo, para ser giratorio alrededor de un eje central de dicho cuerpo principal de la máquina de escudo, y se hace girar, por ejemplo mediante una pluralidad de motores hidráulicos, para perforar un túnel que tiene una sección transversal circular.

En los últimos años, se han propuesto y utilizado, en la práctica, máquinas de escudo capaces de perforar túneles que tienen diversas secciones transversales, tales como una sección transversal rectangular y una sección transversal elíptica, además de la sección transversal circular.

En una máquina de escudo de sección libre, descrita en la publicación de solicitud de patente japonesa sin examinar número 9-119288, un engranaje fijo está montado en un árbol fijo que tiene un eje concéntrico con el eje central del cuerpo principal de la máquina de escudo, el engranaje fijo está engranado con un engranaje planetario y el engranaje planetario está engranado con un primer engranaje. Una primera carcasa está dispuesta para ser giratoria alrededor del árbol fijo, la primera carcasa aloja el engranaje fijo, el engranaje planetario y el primer engranaje, y el engranaje planetario está soportado a rotación mediante la primera carcasa. Una segunda carcasa sobresale hacia delante de una zona de la primera carcasa que está próxima a su periferia exterior, una parte extrema trasera de un tramo de un árbol hueco de la segunda carcasa está ajustada internamente a rotación en la primera carcasa, el tramo del árbol hueco está fijado al primer engranaje y la segunda carcasa gira integralmente con el primer engranaje.

Un miembro del eje está introducido a rotación a través del tramo del árbol hueco de la segunda carcasa, un segundo engranaje está montado en una parte extrema delantera del miembro del árbol y el segundo engranaje está engranado con un tercer engranaje. Una parte de un brazo hueco de la segunda carcasa aloja los engranajes segundo y tercero para soportar a rotación dichos engranajes, y el tercer engranaje está provisto de un cabezal cortador rotatorio. El cabezal cortador se hace girar mediante un motor de accionamiento de la carcasa alrededor del árbol fijo a través de las carcasas primera y segunda. Conjuntamente con esta rotación, el cabezal cortador se hace girar alrededor del árbol fijo a través del engranaje fijo, el engranaje planetario, el primer engranaje y la segunda carcasa. La sección transversal del túnel perforado cambia dependiendo de la relación entre el número de dientes del engranaje fijo y el número de dientes del primer engranaje, y es posible perforar un túnel que tenga una sección transversal ovalada, cuando la relación es 2 : 1. Ya que la mayor parte de la primera carcasa penetra en una cámara formada sobre una parte extrema delantera de la máquina de escudo, el barro de perforación tiende a adherirse a dicha primera carcasa.

Una máquina de escudo para un túnel de sección transversal poco profunda, descrita en la publicación de solicitud de patente japonesa sin examinar número 2000-328872, incluye un disco cortador principal circular y un par de cabezales cortadores derecho e izquierdo de pivotamiento dispuestos en partes ligeramente inferiores por ambos lados del disco cortador principal, para estar situados por detrás de dicho disco y muy próximos al mismo. El cabezal cortador de pivotamiento está construido para tener una forma en sectores que incluye una pluralidad de radios cortadores y cuyo ángulo abierto es aproximadamente 220 grados, y es capaz de perforar un túnel que tiene una sección transversal sustancialmente en forma de D. Además, unos discos cortadores de ruptura con diámetro pequeño (por ejemplo, conjuntos de ocho) , para cubrir la perforación de una parte límite entre el disco cortador principal y los cabezales cortadores de pivotamiento, están dispuestos en partes laterales derecha e izquierda superiores y partes laterales izquierda y derecha inferiores.

En una máquina de escudo de la publicación de solicitud de patente japonesa sin examinar número 2001-55890, cuatro radios de un cabezal cortador principal que se extienden radialmente están provistos de cuatro brazos extensibles, cada brazo extensible está construido para extenderse y retraerse radialmente gracias a un gato hidráulico, y cada brazo extensible está provisto de un cabezal cortador de esquina y un motor hidráulico que hace girar dicho cabezal cortador de esquina.

En una máquina de escudo, predominante en la actualidad, que perfora el túnel que tiene la sección transversal circular, se forma una sección transversal perforada inútil dependiendo de la aplicación del túnel. Especialmente, en el caso de una carretera de varios carriles, un túnel ferroviario de doble vía, etc., la sección transversal perforada inútil se puede minimizar adoptando el túnel que tiene la sección transversal ovalada.

Usualmente, una superficie interior del túnel perforado está revestida con un segmento. Al inyectar mortero entre el segmento y el terreno natural, el segmento se fija al terreno natural. En el caso, por ejemplo, de un gran túnel de poca profundidad, tal como una triple estación de metro, y un túnel de sección transversal rectangular, ya que el segmento que reviste la superficie interior del túnel no llega a ser una estructura de arco, es difícil aumentar la resistencia de fijación del segmento al terreno natural, aumentando por ello el coste para revestir el túnel.

En el caso del túnel que tiene la sección transversal ovalada, ya que el segmento que reviste la superficie interior del túnel llega a ser la estructura de arco, es fácil aumentar la resistencia de fijación del segmento al terreno natural, haciendo que la estabilidad del segmento sea alta, y un segmento que es sustancialmente el mismo que un segmento utilizado para el túnel de sección transversal circular se puede adoptar como el segmento del túnel que tiene la sección transversal ovalada. Por lo tanto, el túnel que tiene la sección transversal ovalada es ventajoso en el coste para fabricar el segmento y el coste para llevar a cabo el revestimiento utilizando dicho segmento.

En la máquina de escudo descrita en la publicación de solicitud de patente japonesa sin examinar número 9-119288, la primera carcasa que aloja el engranaje fijo, el engranaje planetario y el primer engranaje está construida a efectos de penetrar en la cámara para agitar el barro de perforación. Por lo tanto, es más probable que la primera carcasa se haga girar con una gran cantidad de arena adherida, y el consumo eléctrico aumenta debido a un aumento de la fuerza de accionamiento para hacer girar la primera carcasa. Además, ya que el tramo del árbol hueco de la segunda carcasa sobresale hasta el fondo de la cámara, es difícil aumentar la rigidez de apoyo para soportar el cabezal cortador rotatorio. Por lo tanto, la máquina de escudo es desventajosa para asegurar la durabilidad de los medios de accionamiento del cabezal cortador.

En la máquina de escudo descrita en la publicación de solicitud de patente japonesa sin examinar número 2000328872, ya que se prevén ocho conjuntos de discos cortadores de ruptura con diámetro pequeño, la estructura de la máquina de escudo llega a ser compleja, y el coste de fabricación aumenta. Además, ya que la máquina de escudo no puede perforar el túnel que tiene la sección transversal ovalada, es difícil construir el segmento que recubre la superficie interior del túnel.

En la máquina de escudo descrita en la publicación de solicitud de patente japonesa sin examinar número 200155890, se incluye un cabezal cortador de tipo radio, y cada radio está equipado con un brazo extensible que se puede extender... [Seguir leyendo]

1. Una máquina de escudo (SM) , que comprende: un cuerpo principal (3) de la máquina de escudo, que incluye un cuerpo (1) y una pared de separación (2) que define un extremo trasero de una cámara (9) en una parte extrema delantera (1A) del cuerpo; y una pluralidad de gatos de escudo (6) para hacer que el cuerpo principal (3) de la máquina de escudo perfore hacia delante, disponiéndose la máquina de escudo (SM) para perforar un túnel que tiene una sección transversal ovalada, caracterizada porque el cuerpo (1) está construido para tener una sección transversal ovalada similar a la sección transversal del túnel, y porque la máquina de escudo (SM) comprende además:

un miembro de placa circular (17) que está montado en una parte lateral extrema delantera del cuerpo principal (3) de la máquina de escudo, para ser giratorio alrededor de un primer eje central (A1) que es el centro del cuerpo principal (3) de la máquina de escudo y constituye parte de la pared de separación (2) ; unos primeros medios rotatorios (18) para hacer girar el miembro de placa circular (17) ; un par de brazos de pivotamiento (19) que están soportados en un lado superficial delantero del miembro de placa circular (17) de manera que partes extremas de base (196) de los brazos de pivotamiento pueden girar alrededor de un par de segundos ejes centrales (A2) , respectivamente, que están en paralelo con el primer eje central (A1) y son rotacionalmente simétricos con respecto al primer eje central (A1) ; un par de segundos medios rotatorios (20) para hacer girar el par de brazos de pivotamiento (19) alrededor de los segundos ejes centrales (A2) , respectivamente; un par de miembros (19a) de apoyo de cabezales, que están fijados firmemente a partes extremas en punta del par de brazos de pivotamiento (19) , respectivamente; un par de cabezales cortadores rotatorios (4) que están montados en el par de miembros (19a) de apoyo de cabezales, respectivamente, para ser giratorios alrededor de terceros ejes centrales (A3) , respectivamente, que están en paralelo con los segundos ejes centrales (A2) , y cada uno de los cuales tiene un diámetro que es la mitad del diámetro secundario de la sección transversal ovalada del cuerpo (3) ; y un par de terceros medios rotatorios (21) para hacer girar el par de cabezales cortadores rotatorios (4) alrededor de los terceros ejes centrales (A3) , respectivamente.

2. La máquina de escudo (SM) según la reivindicación 1, caracterizada porque comprende además:

unos primeros medios (32) de detección de ángulos de rotación para detectar un ángulo de rotación del miembro de placa circular (17) girado desde una posición de referencia; un par de segundos medios (33) de detección de ángulos de rotación para detectar los ángulos de rotación del par de brazos de pivotamiento (19) girados desde posiciones de referencia alrededor de los segundos ejes centrales (A2) ; y unos medios (30) de control de la perforación, para controlar, basándose en salidas desde los medios primeros (32) y segundos (33) de detección de ángulos de rotación, los medios rotatorios primeros (18) y segundos (20) de manera que el par de cabezales cortadores rotatorios (4) perforen el túnel que tiene la sección transversal ovalada.

3. Una máquina de escudo (SM) , que comprende: un cuerpo principal (3) de la máquina de escudo, que incluye un cuerpo (1) y una pared de separación (2) que define un extremo trasero de una cámara (a) en una parte extrema delantera (19) del cuerpo; y una pluralidad de gatos de escudo (6) para hacer que el cuerpo principal (3) de la máquina de escudo perfore hacia delante, disponiéndose la máquina de escudo (SM) para perforar un túnel que tiene una sección transversal ovalada, caracterizada porque el cuerpo (1) está construido para tener una sección transversal ovalada similar a la sección transversal del túnel, y la máquina de escudo comprende además:

un miembro de placa circular (17a) que está montado en una parte lateral extrema delantera del cuerpo principal de la máquina de escudo, para ser giratorio alrededor de un primer eje central que es el centro del cuerpo principal (3) de la máquina de escudo y constituye parte de la pared de separación (2) ; unos primeros medios rotatorios (18) para hacer girar el miembro de placa circular (17A) ; un par de miembros de guía (40) que están montados en un lado del miembro de placa circular (17A) , cuyo lado es opuesto al lado de la cámara, para ser rotacionalmente simétricos con respecto al primer eje central (A1) , y un par de brazos extensibles (41) que están montados de modo deslizante en el par de miembros de guía (40) , para ser rotacionalmente simétricos con respecto al primer eje central (A1) , y están dispuestos en paralelo con la pared de separación (2) ; un par de medios de accionamiento (42) para hacer que el par de brazos extensibles (41) se extiendan y se retraigan, respectivamente; un par de miembros (43) de apoyo de cabezales, que están fijados firmemente a partes extremas en punta (41a) del par de brazos extensibles (41) , respectivamente; un par de cabezales cortadores rotatorios (4) que están montados en el par de miembros (43) de apoyo de cabezales, respectivamente, para ser giratorios alrededor de segundos ejes centrales (A2) , respectivamente, que están en paralelo con el primer eje central (A1) , y cada uno de los cuales tiene un diámetro que es la mitad del diámetro secundario de la sección transversal ovalada del cuerpo; y un par de segundos medios rotatorios (21a) para hacer girar el par de cabezales cortadores rotatorios alrededor de los segundos ejes centrales (42) , respectivamente.

4. La máquina de escudo (SM) según la reivindicación 3, caracterizada porque comprende además:

unos primeros medios (32) de detección de ángulos de rotación para detectar un ángulo de rotación del miembro de placa circular (17a) girado desde una posición de referencia; un par de medios (44) de detección de longitudes extendidas, para detectar las longitudes extendidas del par de brazos extensibles (41) que se extienden desde la posición más retraída, respectivamente; y unos medios (30A) de control de la perforación, para controlar, basándose en salidas desde los primeros medios (32) de detección de ángulos de rotación y los medios (44) de detección de longitudes extendidas, los primeros medios rotatorios (18) y los medios de accionamiento (42) de manera que el par de cabezales cortadores rotatorios (4) perforen el túnel que tiene la sección transversal ovalada.

5. Una máquina de escudo (SM) , que comprende: un cuerpo principal (3B) de la máquina de escudo, que incluye un cuerpo (1) y una pared de separación (2) que define un extremo trasero de una cámara (9) en una parte extrema delantera (1A) del cuerpo; y una pluralidad de gatos de escudo (6) para hacer que el cuerpo principal (3) de la máquina de escudo perfore hacia delante, disponiéndose la máquina de escudo (SM) para perforar un túnel que tiene una sección transversal ovalada, caracterizada porque el cuerpo (1) está construido para tener una sección transversal ovalada similar a la sección transversal del túnel, y

porque

la máquina de escudo (SM) comprende además:

un miembro de placa circular (17B) que está montado en una parte lateral extrema delantera del cuerpo principal (3) de la máquina de escudo, para ser giratorio alrededor de un primer eje central (A1) que es el centro del cuerpo principal (3) de la máquina de escudo y constituye parte de la pared de separación (2) ; unos primeros medios rotatorios (18) para hacer girar el miembro de placa circular (17B) ; un par de miembros de guía (50a, 50b) que están montados en una parte saliente (17b) para ser sustancialmente imágenes especulares simétricas con respeto al primer eje central (41) , sobresaliendo la parte saliente (17b) hacia delante de la parte de la pared de separación (2) distinta del miembro de placa circular (17B) y proporcionada por el miembro de placa circular, y un par de brazos extensibles (51a, 51b) que están montados de modo deslizante en el par de miembros de guía (50a, 50b) , respectivamente, de manera que las longitudes extendidas de los brazos extensibles (51a, 51b) son imágenes especulares simétricas con respecto al primer eje central (A1) ; uno o un par de medios de accionamiento (52) para hacer que el par de brazos extensibles (51a, 51b) se extiendan y se retraigan; un par de miembros (53) de apoyo de cabezales, que están fijados firmemente a un par de partes extremas en punta (53a) del par de brazos extensibles (51a, 51b) , respectivamente; un par de cabezales cortadores rotatorios (4) que están montados en el par de miembros (53) de apoyo de cabezales, respectivamente, para ser giratorios alrededor de segundos ejes centrales (A2) , respectivamente, que están en paralelo con el primer eje central (A1) , y cada uno de los cuales tiene un diámetro que es la mitad del diámetro secundario de la sección transversal ovalada del cuerpo (3B) ; y un par de segundos medios rotatorios (21B) para hacer girar el par de cabezales cortadores rotatorios (4) alrededor de los segundos ejes centrales (A2) , respectivamente.

6. La máquina de escudo (SM) según la reivindicación 5, caracterizada porque comprende además:

unos primeros medios (32) de detección de ángulos de rotación, para detectar un ángulo de rotación del miembro de placa circular (17B) girado desde una posición de referencia; unos medios (54a, 54b) de detección de longitudes extendidas, para detectar las longitudes extendidas de los brazos extensibles (51a, 51b) que se extienden desde la posición más retraída; y unos medios (30B) de control de la perforación, para controlar, basándose en salidas desde los primeros medios (32) de detección de ángulos de rotación y los medios (54a, 54b) de detección de longitudes extendidas, los primeros medios rotatorios (18) y los medios de accionamiento (52) de manera que el par de cabezales cortadores rotatorios (4) perforen el túnel que tiene la sección transversal ovalada.