DE3929393C1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Verbesserung an einer
Schildvortriebsmaschine gemäß der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
Es ist eine Schildvortriebsmaschine bekannt, deren
Bohrkopf oder Schneidrad eine Anzahl radialer
Messerbalken aufweist, auf denen Reiß- und Schälzähne
angeordnet sind. Bei diesem bekannten Bohrkopf sind die
Kreissektoren zwischen den Messerbalken zur Stützung
der Ortsbrust weitgehend geschlossen, weisen aber
variable Öffnungen auf, durch die das gelöste Material
in den Raum hinter den Messerbalken gelangen kann, von
wo es durch eine etwa mittig in diesen Raum
vorspringende Förderschnecke abgeführt wird. Dieser
Raum und dessen rückseitige ringförmige Wand sind noch
Teil des rotierenden Bohrkopfes, so daß unter die
Förderschnecke fallendes Material durch Anheben in den
Schneckentrog gelangt. Der gesamte Bohrkopf ist an
einer Druckwand im Schildkörper gelagert, gegen den die
Vortriebspressen wirken.
Bei dieser bekannten Einrichtung sind die Öffnungen in
den sektorartigen Flächen zwischen den Messerbalken
entsprechend der Vortriebsgeschwindigkeit sowie der Art
und Menge des abgelösten Materials einzustellen. Dies
erfolgt über hydraulische Zylinder, die auf der
Rückseite der Flächen angeordnet sind. Diese Zylinder
sind ständig dem Material ausgesetzt, das durch die
Öffnungen in die Kammer des Bohrkopfes eindringt und in
dieser infolge der Rotation des Bohrkopfes zu dem
Schneckenförderer bewegt wird. Durch den hierbei
entstehenden Staub aber auch durch gröbere Stücke,
eindringendes Wasser, Schlamm oder Lehm können die
Zylinder leicht ihre Funktionsfähigkeit verlieren, so
daß eine Dosierung des eindringenden Materials durch
Veränderung der Öffnungen nicht mehr möglich ist.
In EP-A1-02 99 952 wird eine Schildvortriebsmaschine
beschrieben, die eine zentrale Achse und zwischen den
Schneidwerkzeugen und einer als dichtende Wand
ausgebildeten Trägerkonstruktion eine verschiebbare und
schwenkbare Druckglocke von etwa schüsselartiger Form
aufweist. Die Druckglocke wird durch sich an der
Trägerkonstruktion abstützende
Kolben-Zylinder-Aggregate bewegt, die mit
Druckaufnehmern verbunden sind. Der Umfang der
Druckglocke ist mit einer kreisförmigen Schneide
versehen und greift teilweise über den Mantel des
Schildes. Die Antriebswelle der Schneidwerkzeuge läuft
in einem Gehäuse, das verschiebbar und schwenkbar in
der Trägerkonstruktion gelagert ist und auf dem in
gleicher Weise beweglich die Druckglocke angeordnet
ist. Die Druckglocke ist unten mit einer
trichterförmigen Öffnung für einen Förderer zum
Abtransport des Abraums versehen. Die Druckglocke soll
den Abbauraum, der unter höheren Druck gesetzt wird,
abdichten und gegen das Material in diesem Raum gepreßt
werden.
Verschiedene Punkte dieses bekannten Vorschlages werden
als nachteilig wenigstens für gewisse Einsatzzwecke
angesehen.
- - Die Schneidenkraft und die Reibung am Umfang der Druckglocke wirken in derselben Weise wie das Material im Abbauraum auf die Kolbenzylinder-Aggregate und die mit ihnen verbundenen Druckmesser, so daß nicht eindeutig ist, welcher Stützdruck auf das Material im Querschnitt des Abbauraumes tatsächlich wirkt.
- - Desweiteren müssen die Kolbenzylinder wegen der Schneidenkraft und der Umfangsreibung weit größer dimensioniert werden, als es allein für die Stützung der Ortsbrust erforderlich wäre.
- - Die voneinander unabhängige Längsverschieblichkeit von Abbauwerkzeugen und Druckglocke ist durch die Ausgestaltung der Druckglocke als Verbindung von Druckwand mit Schneidenkante nicht uneingeschränkt möglich, weil der Vorschub eine vermeintliche Dosierung ständig beeinflußt.
- - Ein weitgehendes Verschließen der vermutlich freien Fläche zwischen den Armen des Scheidrades ist nicht erreichbar, da sich die schrägen Wände der Druckwand nicht an die senkrechten Abbauwerkzeuge legen lassen. Daher ist unter anderem eine Dosierung des abzufördernden Materials nur in geringen Grenzen möglich. Somit scheint Andrücken und Verschieben des Schneidrades nur gemeinsam mit der Druckglocke und der zentralen Achse mittels der hydraulischen Aggregate sinnvoll, was einen etwa konstanten Abstand zwischen Schneidrad und Druckglocke annehmen läßt.
- - Die bewegliche Lagerung der zentralen Achse ist als eine aufwendige, störungsanfällige Lösung anzusehen.
- - Der Abbauraum ist zwar über eine Schleuse zugänglich, aber eine dort mit dem Auswechseln von Schneidwerkzeugen beschäftigte Person ist gegen einbrechendes Material nicht geschützt.
In DE-PS 35 33 425 wird bei einem Hydroschild
beschrieben, daß das Hohlraumvolumen der Abbaukammer in
Richtung auf das Schneidrad variierbar ist. Zu diesem
Zweck ist eine ringförmige mit einer Schneide
verbundene Trennwand unter Abstützung am Schildkörper
relativ zu diesem bewegbar. Diese Trennwand stellt
jedoch eine den Tunnel von der mit Flüssigkeit
gefüllten Abbaukammer trennende und den darin
vorhandenen Wasserdruck regulierende Dichtwand dar, so
daß durch diese Funktion eine von anderen Einflüssen
unbelastete Dosierung von angefallenem Haufwerk ebenso
wie in der EP-A1-0 2 99 952 nicht möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Schildvortriebsmaschine der gattungsgemäßen Art derart
weiterzubilden und zu verbessern, daß unabhängig vom
Vorschub einer Schneidenkante insbesondere eine exakter
regelbare Stützung der Ortsbrust sowie eine exakter
regelbare Dosierung des Haufwerksabtransportes aus der
Abbaukammer ermöglicht wird, ohne daß empfindliche
Teile wie hydraulische Zylinder dem Haufwerk ausgesetzt
sind.
Aufgabe der Erfindung war insbesondere auch, eine der
vorstehend genannten Verbesserung entsprechende
Stützung der Ortsbrust und Dosierung der
Haufwerksförderung bei einem Hydroschild unabhängig vom
Wassereinfluß in der Abbaukammer zu ermöglichen.
Aufgabe der Erfindung war es außerdem, eine Gefährdung
von Personen beim Werkzeugwechsel am Schneidrad zu
vermeiden.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß zwischen
dem rotierenden Schneidrad und der feststehenden
Schottwand eine veränderlich einstellbare nicht
rotierende Druckwand angeordnet ist. Diese Druckwand
kann mittels zwischen ihr und der Schottwand
angeordneten Preßzylindern je nach den
Abbauverhältnissen aus einer rückwärtigen Stellung bis
an das Schneidrad vorgeschoben werden. Unter
Abbauverhältnissen soll beispielsweise Art und Menge
des Haufwerks, Vortriebgeschwindigkeit und der
erforderliche Druck auf die Ortsbrust verstanden
werden. In der Druckwand befindet sich im unteren
Bereich eine Öffnung für den Förderer zur Abführung des
Abraums. Erfindungsgemäß ist an der im wesentlichen
ebenen Druckwand eine trichterförmige Ausformung
vorgesehen, die eine größere Beschickungslänge des
Förderers beziehungsweise eine Führung des
Förderstromes ermöglicht. Das Schneidrad selbst besteht
im wesentlichen nur aus den Messerbalken, zwischen
denen die Sektoren offen sind. Es wird durch eine
zentrale Welle angetrieben, die an der Schottwand
gelagert und mit einem Schutzrohr umgeben ist und auf
dem die verschiebbare Druckwand abdichtend anliegt.
Durch diese Abdichtung können Staub und Abraum
weitgehend von dem Raum zwischen Druckwand und
Schottwand ferngehalten werden.
In der Druckwand sind vorzugsweise verschließbare
Montageöffnungen angeordnet, durch die Reparaturen an
den Messerbalken vorgenommen werden können. Ferner kann
vorgesehen sein, daß die als biegesteife Platte
ausgebildete Druckwand in den Ulmenbereichen des
Schildkörpers auf Schienen geführt ist. Als
Ulmenbereiche werden gewöhnlich die etwa in der
Mittelebene zwischen Boden und Decke befindlichen
seitlichen Bereiche des Schildkörpers bezeichnet. In
einer bevorzugten Ausführung werden eine Anzahl von
Preßzylindern zwischen Schottwand und Druckwand in
vorzugsweise drei Gruppen angeordnet, wobei jede Gruppe
in einem bestimmten Flächenbereich wirkt und wobei die
Preßzylinder einer Gruppe gemeinsam mit Druck
beaufschlagt werden. Durch diese Anordnung kann
beispielsweise die Schrägstellung der Druckwand
erreicht werden, so daß eine gewisse Annäherung an den
Böschungswinkel des Abraums und zugleich eine größere
Beschickungslänge des unten befindlichen
Stetigförderers, der bei trockenem Streckenvortrieb ein
Kratzbandförderer oder eine Schnecke sein kann,
erhalten wird. Bei dieser Vortriebsart wird
erfindungsgemäß die trichterförmige Ausformung so
ausgebildet, daß Haufwerk nahezu über den gesamten
Schneidradius abgeführt werden kann. Dazu ist die
trichterförmige Ausformung als ein Schacht mit etwa
trapezförmiger Querschnittsfläche ausgeführt, der von
der Peripherie der Druckwand bis etwa an die
Mittelebene der das Schneidrad tragenden Welle
heranreicht. Um auch bei einer Schrägstellung der
Druckwand das Eindringen von Staub und Abraum hinter
die Druckwand zu verhindern, kann diese in ihrem Umfang
eine geeignete Dichtung tragen.
Bei Verwendung in einem Hydroschild, bei dem der Raum
zwischen einer Tauchwand und der Schottwand teilweise
mit Wasser gefüllt ist und unter einen erhöhten Druck
gesetzt werden kann, wird erfindungsgemäß die
trichterförmige Ausformung der Druckwand so
ausgebildet, daß die Saugwirkung eines Saugförderers
reguliert werden kann. Dazu ist die trichterförmige
Ausformung als ein Schacht ausgeführt, der bei vom
Schneidrad zurückfahrener Druckwand vollständig bis
über die Öffnung des Saugförderers reicht. In dieser
Stellung wird die Saugwirkung auf ein relativ kleines
Volumen begrenzt, der Saugstrahl gewissermaßen
gebündelt. Demgegenüber ist bei an das Schneidrad
herangefahrener Druckwand die Saugwirkung auf ein
relativ großes Volumen verteilt. Die Offnung des
Saugförderers ist zweckmäßigerweise mit einer
rostartigen Abdeckung versehen, um grobes Material, das
zur Verstopfung der Saugöffnung führen könnte,
zurückzuhalten.
Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ergeben sind aus den Ansprüchen und aus den in den
beigefügten Zeichnungen vereinfacht dargestellten
Ausführungsbeispielen.
Es zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Vorlaufschild einer
Schildvortriebsmaschine,
Fig. 2 eine Ansicht entsprechend II in Fig. 1 auf das
Schneidrad,
Fig. 3 eine Ansicht entsprechend III-IlI in Fig. 1 auf
die Druckwand
und
Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Vorlaufschild einer
Schildvortriebsmaschine bei einem Hydroschild.
Von dem in Fig. 1 nur angedeuteten Nachlaufschild 1
wird mittels der Vortriebspressen 2, die sich z. B. auf
der Tunnelauskleidung 20 abstützen, das Vorlaufschild 3
in der Abbaurichtung vorgedrückt. Das Vorlaufschild 3
weist einen Schildkörper 4 auf, der an seinem Umfang
ausreichend versteift ist und durch dessen Querschnitt
sich eine Schottwand 5 erstreckt. Vorn am Vorlaufschild
3 befindet sich das drehbare Schneidrad 6, welches aus
mehreren mit Zähnen gegebenenfalls auch unterschiedlich
bestückten Messerbalken 7 (Fig. 2) besteht. Die
Messerbalken 7 können am Umfang durch einen Ring 8
verbunden sein. Dieser Ring 8 läuft vorzugsweise
wenigstens teilweise in einem Vorsprung des Mantels des
Schildkörpers 4. Das Schneidrad 6 wird mit dem
Vorlaufschild 3 durch die Vortriebspressen 2 angedrückt
und verschoben. Die Flächensektoren zwischen den
Messerbalken 7 des Schneidrades 6 sind offen. Das
gelöste Material fällt also durch diese Flächen
hindurch und sammelt sich hinter dem Schneidrad. Unten
aus dem Raum 19 zwischen Schneidrad 6 und Druckwand 10
wird das gelöste Material mittels eines Stetigförderers
9 abtransportiert.
Insbesondere bei lockerem Grund kann plötzlich eine
größere Menge des Materials durch die Zwischenräume
zwischen den Messerbalken hereinbrechen, und es kann
dabei auch Material sich lösen, das vor dem Schneidrad
oberhalb des Profils der herzustellenden Bohrung an
sich nicht abgebaut zu werden braucht. Erfindungsgemäß
ist daher die verschiebbare Druckwand 10 zwischen der
Schottwand 5 und dem Schneidrad 6 angeordnet. Diese
Wand 10 übt einen gewissen Druck auf das vor ihr
befindliche gelöste Material aus, womit die Ortbrust
gestützt wird. Außerdem dosiert sie die Menge des vor
ihr vorhandenen abgebauten Materials für den
Abtransport aus dem Abbauraum 19 durch den
Stetigförderer 9. Die Stellung der Druckwand ist
mittels Preßzylindern 11 veränderlich und kann den
jeweiligen Abbauverhältnissen angepaßt werden. Die
Preßzylinder 11 sind vorzugsweise in drei Gruppen 11 a,
11 b, 11 c an der Rückseite der Druckwand 10 verteilt
(Fig. 3). Hierdurch ist eine Neigung der Druckwand 10
möglich. In der Wand 10 können Montageöffnungen 12
vorgesehen sein, durch die der Raum vor der Wand 10 und
insbesondere das Schneidrad 6 zugänglich ist. Die zu
bearbeitenden Teile des Schneidrades werden jeweils vor
eine der Montageöffnungen 12 gedreht, so daß die
Arbeiten im Schutz der Wand 10 gefahrlos durchgeführt
werden können. Hierbei ist die erfindungsgemäße
Konstruktion besonders vorteilhaft, weil auch
unmittelbar an der Bohrspitze 14 Montagearbeiten
möglich sind, da die Druckwand 10 auch in diesem
Bereich nahe am Schneidrad 6 anliegt. In der Schottwand
5 befindet sich wenigstens eine Einstiegsöffnung, die
nicht dargestellt ist.
Das Schneidrad 6 ist auf einer zentralen Welle 13
gelagert, die nicht schwenkbar oder axial verschiebbar
ist, und wird durch diese angetrieben. Das vordere Ende
der Welle 13 kann als Bohrspitze 14 mit Schneidzähnen
ausgebildet sein. Zwischen Schneidrad 6 und dem Lager
der Welle 13 in der Schottwand 5 ist im Bereich des
Schneidraumes 19 ein Schutzrohr 21 angeordnet. An
diesem, gegebenenfalls auswechselbaren Schutzrohr,
liegt die Druckwand 10 vorzugsweise mit einer
elastischen Dichtung so weit an, daß das Eindringen von
Haufwerk hinter die Druckwand 10 weitgehend verhindert
wird. Am hinteren Ende der Welle 13 befindet sich der
Antrieb für das Schneidrad 6 beispielsweise in Form
eines Zahnrades 15, das durch einen Antriebsmotor 16
mit Getriebe gedreht wird. Im unteren Teil der
Druckwand 10 befindet sich eine Öffnung 17 für den
Stetigförderer 9. Da die Druckwand 10 bis an das
Schneidrad 6 heran vorgeschoben werden kann, ist es
zweckmäßig, an der Öffnung 17 eine trichterförmige
Erweiterung 18 vorzusehen, die auch in der am weitesten
vorgeschobenen Stellung der Wand 10 eine ausreichende
Beschickungslänge des Stetigförderers 9 gewährleistet.
Die trichterförmige Erweiterung 18 reicht von der
Peripherie der Druckwand 10 bis etwa zu deren Mitte.
Hierdurch wird ebenfalls eine große Beschickungslänge
erreicht. Außerdem kann durch diese Gestaltung der
Erweiterung 18 auch das an der Mitte des Schneidrades 6
abgetragene oder dort anstehende Material unmittelbar
auf den Förderer fallen. Ein Materialstau im Abbauraum
wird hierdurch gegebenenfalls vermieden und der
Förderstrom wird durch die seitliche Führung in der
trichterförmigen Erweiterung im wesentlichen auf den
Arbeitsbereich des Stetigförderers begrenzt. Der
Förderer 9 ist so ausgebildet, daß er auch bei größerem
Materialdruck Haufwerk entfernen kann. Als Förderer
kommt der in der Zeichnung dargestellte
Kratzbandförderer 9, jedoch auch eine Förderschnecke in
Frage.
In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel der Druckwand
eines Hydroschildes angegeben. Vor der Schottwand 5 ist
in bekannter Weise eine Tauchwand 25 angeordnet. Die
Tauchwand 25 ist über Distanzstücke 40, in denen die
Preßzylinder 11 untergebracht sind, mit der Schottwand
5 verbunden. Zwischen Tauchwand 25 und Schneidrad 6 ist
die Druckwand 10 angeordnet. An der Öffnung 17 der
Druckwand ist die trichterförmige Ausformung oder
Erweiterung 28 angebracht. Diese Erweiterung hat
beispielsweise senkrechte Seitenwände in Form etwa
gleichschenkliger, rechtwinkliger Dreiecke, die oben
mit einer etwa quadratischen, waagerechten Fläche
verbunden sind. Die Ausformung 28 ist so bemessen, daß
sie mit der Druckwand 10 über eine rostartige Abdeckung
oder einem Rechen 30 und über die Öffnung des
Saugförderers 29 geschoben werden kann. Hierdurch kann
die Saugwirkung bzw. der Ansaugbereich des
Saugförderers reguliert werden. Durch die hohl
ausgeführte Welle 13 sind Spülleitungen 41 in die
Bohrspitze 14 geführt. Weitere Spülleitungen 41 können
durch die Tauchwand 25 bis vor die Druckwand 10 führen.
Auch bei einem Hydroschild bleiben die weiteren
Funktionen der Druckwand 10 erhalten. So kann trotz des
Bohrens mit Spülwasser und bei eindringendem
Grundwasser eine Abstützung der Ortsbrust erfolgen und
die Einstellung eines bestimmten Abstandes zwischen
Schneidrad und Druckwand zweckmäßig sein, der die Menge
des durch das Schneidrad 6 hindurch in den Abbauraum
eindringenden gelösten festen oder schlammartigen
Materials begrenzt.
Ferner können auch bei einem Hydroschild
Montageöffnungen 12 (Fig. 3) für Arbeiten z.B. an den
Messerbalken 7 genutzt werden, wenn die Druckwand 10
bis dicht an das Schneidrad 6 herangeschoben wird. Da
im oberen Teil des Raumes zwischen Schottwand 5 und
Tauchwand 25 ein erhöhter Luftdruck herrscht, der das
Ansteigen des Wassers im unteren Teil dieses Raumes bis
zum Lager der Welle 13 verhindert, wird für den
Durchstieg durch die Schottwand 5 eine nicht
dargestellte Schleuse verwendet, und es ist auch ein
verschließbarer Durchstieg in der Tauchwand 25
vorgesehen, um in den hierfür ebenfalls unter erhöhtem
Druck stehenden oberen Teil des Raumes zwischen
Tauchwand 25 und Druckwand 10 zu gelangen.
Claims (9)
1. Schildvortriebsmaschine mit einem am
vorzuschiebenden Schildkörper des Vorlaufschildes
rotierenden Schneidrad und einer hinter dem
Schneidrad angeordneten festen Schottwand (5), die
eine Öffnung aufweist, durch welche der
hereingewonnene Boden mittels einer
Fördereinrichtung aus dem Abbauraum (19) entfernt
wird, wobei das Schneidrad an einer in der
Schottwand gelagerten Welle befestigt ist, und mit
einer relativ zur Schottwand in Schildachsrichtung
bewegbaren den Druck des hereingenommenen Bodens im
Abbauraum regulierenden Druckwand (10), die
rotationsfest und biegesteif ausgebildet ist und in
ihrem unteren Bereich eine Offnung mit einer
trichterförmigen Erweiterung für eine
Fördereinrichtung aufweist, und wobei die in der
Schottwand gelagerte Welle von einem Gehäuse
umgeben ist, an dem die Druckwand anliegt, dadurch
gekennzeichnet, daß die als im wesentlichen ebene
Platte ausgebildete Druckwand (10) zur Veränderung
des Abbauraumes (19) auch gegenüber dem Schneidrad
(6) und dem Schildmantel des Vorlaufschildes (3)
sowie zur Vergrößerung der Beschickungslänge des
Förderers (9) bewegbar und an das Schneidrad (6)
vorschiebbar ist und daß die Welle (13) im Bereich
des Abbauraumes (19) vom Schutzrohr (21) umgeben
ist, an dem die Druckwand (10) verschiebbar und
dicht anliegt.
2. Schildvortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß sich an der Öffnung (17) für
einen Stetigförderer (9) in der Druckwand (10) eine
trichterförmige Erweiterung (18) befindet, die von
der Peripherie bis etwa zur Mitte der Druckwand
(10) reicht und sich in Förderrichtung über den
Förderer (9) erstreckt.
3. Schildvortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen Druckwand (10) und
Schottwand (5) eine Tauchwand (25) angeordnet ist
und sich an der Öffnung (17) für den Saugförderer
(29) eines Hydroschildes eine trichterförmige
Erweiterung (28) befindet, die von der Peripherie
der Druckwand (10) durch eine Ausnehmung der
Tauchwand (25) über eine rostartige Abdeckung (30)
des Saugförderers (29) bis etwa über die gesamte
Öffnung des Saugförderers (29) reicht.
4. Schildvortriebsmaschine nach einem oder mehreren
der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Druckwand (10) als einteilige biegesteife
Platte ausgebildet und in den Ulmenbereichen des
Schildkörpers (3) in Schienen geführt ist.
5. Schildvortriebsmaschine nach einem oder mehreren
der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Druckwand (10) in Annäherung an den
Böschungswinkel des Abraums zur Vergrößerung der
Beschickungslänge des Förderers (9) neigbar ist.
6. Schildvortriebsmaschine nach einem oder mehreren
der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Preßzylinder (11) zwischen der Schottwand (5)
und der Druckwand (10) in vorzugsweise drei Gruppen
(11a, b, c) in jeweils einem Flächenbereich
angeordnet sind, wobei die Preßzylinder (11) einer
Gruppe gemeinsam mit Druck beaufschlagbar sind.
7. Schildvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidrad
(6) im wesentlichen nur aus radialen Messerbalken
(7) besteht, zwischen denen die Flächensektoren
offen sind.
8. Schildvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckwand
(10) verschließbare Montageöffnungen (12)
angeordnet sind, durch die das Schneidrad (6) für
Reparaturen oder Werkzeugwechsel zugänglich ist.
9. Schildvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 3
bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schottwand
(5) eine Druckschleuse aufweist und die Tauchwand
(25) mit einem verschließbaren Durchstieg versehen
ist.
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