DE3929393C1 - - Google Patents

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.