Hydraulische Greiferzylinder für TBM-Stützsysteme
Entwicklung höchster Stabilität bei der Felsverankerung durch die Verwendung von 42CrMo-Dickwandtechnologie für Hauptträger- und Schildtunnelbohrmaschinen.
Die Grundlage der Weiterentwicklung des Hard Rock
Im anspruchsvollen Umfeld des Tiefgesteinstunnelbaus ist die Hauptträger-Tunnelbohrmaschine (TBM) auf einen einzigen, entscheidenden Mechanismus zur Erzeugung des Vortriebs angewiesen: das Greifersystem. Anders als Schildvortriebsmaschinen, die sich von Betonsegmenten abstoßen, verankert sich eine offene TBM direkt in den Tunnelwänden. Die für diese Aufgabe zuständigen Hydraulikzylinder der Greifer müssen immense Radialkräfte von oft über 400 bar aushalten, um ein Abrutschen der Maschine während des Vortriebs zu verhindern. Die strukturelle Integrität dieser Zylinder ist absolut unerlässlich. Ein Versagen bedeutet nicht nur Stillstand, sondern führt dazu, dass die Maschine den Halt verliert, sich möglicherweise einklemmt und Infrastrukturprojekte im Wert von Milliarden verzögert werden.
Bei Immer KraftUnser Entwicklungsschwerpunkt lag in den letzten 18 Jahren auf der Lösung des spezifischen Problems von Greiferzylinderausfällen: der Ermüdungsrissbildung. Standard-Baustähle weisen oft nicht die nötige Elastizität auf, um die durch Hochdruck-Haltefunktionen verursachten wiederholten Dehnungszyklen zu bewältigen. Wir nutzen 42CrMo Hochfester legierter Stahl In Kombination mit einer speziellen, dickwandigen Zylinderkonstruktion wird sichergestellt, dass die Umfangsspannung auch bei der Verankerung in instabilem, unebenem Gestein deutlich unter der Streckgrenze des Materials bleibt. Unsere doppeltwirkenden, geschweißten Kolbenzylinder bilden das für moderne Großprojekte erforderliche robuste Rückgrat.
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Bekämpfung von Reifenspannung und Fassermüdung
Die größte Gefahr für den Greiferzylinder einer Tunnelbohrmaschine (TBM) ist das sogenannte „Aufblähen“ – die elastische Verformung des Zylinderrohrs unter extremem Innendruck. Beim Verankern der TBM steigt der Hydraulikdruck sprunghaft an, um die Greiferfüße im Gestein zu fixieren. Ist die Zylinderwand aus Standardstahl ST52 gefertigt, führt dieser wiederholte Zyklus zu Materialermüdung und schließlich zu Längsrissen.
Unsere Lösung basiert auf einem grundlegenden Materialwechsel hin zu **42CrMo (Chrom-Molybdän-Stahl)**. Dieser Werkstoff bietet eine um ca. 501 µT höhere Streckgrenze als herkömmliche Kohlenstoffstähle. Durch die Kombination dieser hochwertigen Legierung mit einer deutlich erhöhten Wandstärke reduzieren wir die lokale Spannungskonzentration erheblich. Darüber hinaus wird die Innenfläche auf Hochglanz poliert (Ra < 0,4 µm), um die Kolbendichtungen bei den Mikrobewegungen während der Kompression der Felswand zu schützen. Dieser sorgfältige Ansatz verlängert die Dauerfestigkeit des Zylinders im Vergleich zu herkömmlichen Konstruktionen um das Dreifache.
Technologische Kernvorteile
Extrem hohe Belastbarkeit
Entwickelt, um Betriebsdrücken von über 35 MPa und Stoßbelastungen bei Gebirgsschlägen standzuhalten. Die robuste Kolbenkonstruktion gewährleistet absolute Driftfreiheit beim Verankern.
42CrMo-Legierungsarchitektur
Durch die Verwendung von vergütetem legiertem Stahl wird das Risiko von Laufrissen, einer häufigen Ausfallursache bei Standard-Q345B-Zylindern unter Hochzyklusermüdung, eliminiert.
Vibrationsfestes Schweißen
Alle Schweißnähte an den Bauteilen, insbesondere an den Befestigungszapfen oder Gabelköpfen, werden einer Ultraschallprüfung (UT) und einer Magnetpulverprüfung (MPI) unterzogen, um die Dichtheit gegenüber den Vibrationen der Tunnelbohrmaschine zu gewährleisten.
Ausschluss von Gesteinsstaub
Ausgestattet mit robusten Metallabstreifern oder Doppellippen-PU-Abstreifern zum Abscheren von Betonstaub und Silikatrückständen, um die Stangenbeschichtung und die Hauptdichtungen zu schützen.
Weltweiter Erfolg: Hochgebirgs-Wasserkrafttunnelbau
Die Herausforderung: Die Anden
Ein multinationales Konsortium, das einen 20 km langen Wassertunnel in den Anden baut, sah sich mit einem kritischen Baustopp konfrontiert. Der Untergrund bestand aus extrem hartem, abrasivem Granit (250 MPa Druckfestigkeit). Die vorhandenen Greiferzylinder der Hauptträger-Tunnelbohrmaschine (TBM) litten unter Zylinderaufweitung und Dichtungsaustritt aufgrund des immensen Drucks, der zur Verankerung der Maschine erforderlich war. Alle 400 Meter mussten die Zylinder ausgetauscht werden, was zu inakzeptablen Verzögerungen führte.
Die Ever Power-Lösung
Unser Ingenieurteam wurde zur Baustelle entsandt, um eine statische Prüfung durchzuführen. Wir haben eine Sanierungslösung unter Verwendung unserer Ultrahochdruck-Greiferzylinder aus 42CrMoWir erhöhten die Wandstärke um 15% und implementierten ein spezielles Parker-Dichtungsprofil, das für eine spaltfreie Extrusionsbeständigkeit ausgelegt ist.
Das Ergebnis
Die nachgerüsteten Zylinder bewältigten die verbleibenden 14 km des Vortriebs erfolgreich und ohne jegliche strukturelle Ausfälle. Die Vortriebsgeschwindigkeit der Tunnelbohrmaschine verbesserte sich um 181 TP3T, da die Ausfallzeiten der Hydrauliksysteme entfielen und die Bediener nun mit größerem Vertrauen den vollen Schub einsetzen konnten.
„Die Steifigkeit dieser Zylinder veränderte das Handling unserer Maschine. Wir konnten den Unterschied in der Stabilität spüren, sobald die Greifer einrasteten.“
— Carlos M., TBM-Superintendent
„Wir zögerten zunächst, den OEM-Lieferanten zu wechseln, aber der metallurgische Bericht von Ever Power hat uns überzeugt. Die Ergebnisse im Granit bestätigten ihre Einschätzung.“
— Hans G., Projektleiter
„Auf 5 km Tunnelstrecke gab es keinerlei Leckagen. Für einen Greiferzylinder ist das der Goldstandard. Wir rüsten gerade unsere zweite Maschine um.“
— Liu Wei, Leiter der Mechanik
Technische Spezifikationen & Parameter
| Parameter | Standardspezifikation | Leistungsvorteil |
|---|---|---|
| Zylindertyp | Doppeltwirkender Hochleistungskolben | Kontrollierte Ausfahrt und kraftvolle Einziehung |
| Laufmaterial | 42CrMo (vergütet und gehärtet) | Widersteht der Zylinderausdehnung und Ermüdungsrissen |
| Arbeitsdruck | 350 bar (Nenndruck) / 450 bar (Spitzendruck) | Sichere Verankerung in härtesten Gesteinsschichten |
| Bohrungsdurchmesser | 200 mm – 500 mm | Anpassbar an die Anforderungen an den TBM-Durchmesser. |
| Montageart | Kugelgelenk / Zapfen | Ermöglicht die Lenkung der Tunnelbohrmaschine. |
| Stangenplattierung | Mehrschichtiges Hartchrom / Ni-Cr | Schützt vor Kratzern durch Gesteinsstaub |
Vielseitige Anwendungsumgebungen
Unsere Hochleistungszylindertechnologie wurde zwar speziell für Hauptträger-TBMs entwickelt, ist aber auch für verschiedene Anforderungen an die unterirdische Verankerung und Stabilisierung geeignet.
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Hauptträger-TBMs: Primäre Verankerung für den Vorwärtsschub. - ▸
Schild-TBMs: Zusätzliche Greifersysteme zur Lenkkorrektur. - ▸
Hebebohrmaschinen: Stabilisierungszylinder für Vertikalbohrungen. - ▸
Mobile Bergbauausrüstung: Dachanker-Stabilisierungsstützen.
Chinas Entwicklungszentrum für schwere Hydraulik
Im Herzen des chinesischen Produktionsstandorts gelegen, Immer Kraft Wir nutzen die weltweit leistungsstärkste Lieferkette für die Verarbeitung von schweren Schmiedeteilen und legierten Stählen. Wir wissen, dass Tunnelbohrmaschinen maßgeschneiderte Maschinen sind; ein Standardzylinder reicht für besondere geologische Bedingungen nicht aus.
Unser Wettbewerbsvorteil liegt in unserer Fähigkeit, hochwertige 42CrMo-Werkstoffe zu beschaffen und diese mit präziser Wärmebehandlung (Abschrecken und Anlassen) in einem Umfang und zu Kosten zu verarbeiten, die weltweit schwer zu erreichen sind. Egal, ob Sie eine Tunnelbohrmaschine von Robbins, Herrenknecht oder Komatsu betreiben – unser Ingenieurteam kann Ihre vorhandenen Greifer analysieren und ein „Severe Duty“-Upgrade anbieten, das perfekt zu Ihren bestehenden Befestigungspunkten passt.
Häufig gestellte Fragen
Warum verwenden Sie für die Greiferzylinder 42CrMo-Stahl anstelle von Q345B?
Welchen Kostenvorteil bietet der Kauf von TBM-Zylindern aus China?
Können Sie Ersatzteile für Robbins- oder Herrenknecht-TBM-Greifer herstellen?
Wie lange dauert die Herstellung eines Satzes großer Greiferzylinder?
Wie versendet man diese schweren Zylinder international?
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