TBM-Werkzeuge und Gesteinsbrechprinzipien

Derzeit werden die beim Schildvortrieb eingesetzten Schneidwerkzeuge im Allgemeinen in zwei Hauptkategorien unterteilt: Schabschneider und Rollenmeißel.

Schabschneider (Schaber, Reißer): Schabschneider sind Gesteinsbruchwerkzeuge, die sich nur mit dem Schneidrad drehen und nicht um ihre eigene Achse rotieren. Es gibt eine große Vielfalt an Schabschneidern. Derzeit gehören zu den üblicherweise bei Schildvortriebsmaschinen eingesetzten Schabschneidern Randschaber, Schaber, Baggerschaufelzähne, Vorschneider, Reißschneider, Fischschwanzschneider usw.

Rollenmeißel (Scheibenmeißel / Rollen): Rollenmeißel sind Gesteinsbruchwerkzeuge, die sich nicht nur mit dem Schneidrad drehen, sondern gleichzeitig auch um ihre eigene Achse rotieren.

Nach der Form der Schneidkante lassen sich Rollenmeißel unterteilen in: Zahnmeißel (Stahlzähne und Einsatz-Zähne) und Scheibenmeißel (Stahlring-Scheibenmeißel und Einsatzring-Scheibenmeißel).

Je nach Einbauposition lassen sich Rollenmeißel unterteilen in: Zentrumsmeißel, Schneidmeißel, Randmeißel und Erweiterungsmeißel.

Die in Schildvortriebsmaschinen verwendeten Rollenmeißel sind hauptsächlich Diskenmeißel, die weiter in ein-, zwei- und mehrschneidige Varianten unterteilt werden können.

Nach dem Außendurchmesser der Schneide werden sie in Spezifikationen wie 13, 15, 17 und 19 Zoll unterteilt, wobei die 17-Zoll-Serie derzeit am weitesten verbreitet ist. (Zoll: 1 Zoll = 25,4 mm; 17 Zoll = 17 x 25,4 mm).

Unter dem von den longitudinalen Hydraulikzylindern ausgeübten Schub zwingt der Schneidkopf die daran montierten Scheibenmeißel, in das Gestein einzudringen. Angetrieben durch das Rotationssystem führt der Schneidkopf die Rollenmeißel dazu, sich um die Mittelachse des Schneidkopfs zu drehen. Gleichzeitig rotiert jeder Rollenmeißel um seine eigene Meißelwelle, wodurch die Meißel kontinuierlich auf der Gesteinsoberfläche rollen und zerkleinern. Der Schneidkopf übt sowohl Schubkraft als auch Rollkraft (Drehmoment) auf die Meißelringe aus. Die Schubkraft drückt den Meißelring in den Gesteinskörper, während die Rollkraft den Meißelring darüber rollen lässt. Durch die Extrusions- und Scherwirkung der Rollenmeißel auf den Gesteinskörper wird das Gestein gebrochen, wobei eine Reihe konzentrischer Kreise auf der Gesteinsoberfläche geschnitten wird.