EP2059375A1 - Verfahren und vorrichtung zum betontransport auf schienen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum betontransport auf schienen

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Publication number
EP2059375A1
EP2059375A1 EP07785112A EP07785112A EP2059375A1 EP 2059375 A1 EP2059375 A1 EP 2059375A1 EP 07785112 A EP07785112 A EP 07785112A EP 07785112 A EP07785112 A EP 07785112A EP 2059375 A1 EP2059375 A1 EP 2059375A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
concrete
container
trough
conveyor
containers
Prior art date
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Granted
Application number
EP07785112A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP2059375B1 (de
Inventor
Heinz Jenni
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rowa Tunnelling Logistics Ag
Original Assignee
Rowa Tunnelling Logistics Ag
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Filing date
Publication date
Application filed by Rowa Tunnelling Logistics Ag filed Critical Rowa Tunnelling Logistics Ag
Priority to PL07785112T priority Critical patent/PL2059375T3/pl
Publication of EP2059375A1 publication Critical patent/EP2059375A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2059375B1 publication Critical patent/EP2059375B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D5/00—Tank wagons for carrying fluent materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28C—PREPARING CLAY; PRODUCING MIXTURES CONTAINING CLAY OR CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28C5/00—Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions
    • B28C5/42—Apparatus specially adapted for being mounted on vehicles with provision for mixing during transport
    • B28C5/4282—Apparatus specially adapted for being mounted on vehicles with provision for mixing during transport with moving mixing tools in a stationary container
    • B28C5/4286—Apparatus specially adapted for being mounted on vehicles with provision for mixing during transport with moving mixing tools in a stationary container with mixing screw-blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D7/00—Hopper cars
    • B61D7/14—Adaptations of hopper elements to railways
    • B61D7/32—Means for assisting charge or discharge
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/04—Lining with building materials
    • E21D11/10—Lining with building materials with concrete cast in situ; Shuttering also lost shutterings, e.g. made of blocks, of metal plates or other equipment adapted therefor
    • E21D11/105—Transport or application of concrete specially adapted for the lining of tunnels or galleries ; Backfilling the space between main building element and the surrounding rock, e.g. with concrete

Definitions

  • This invention relates to a method for concrete transport on rails, as well as a device for carrying out the method.
  • the transport of large quantities of concrete is required above all in road construction, bridge construction and especially in tunnel construction.
  • the setting is a chemical process Process whose course over time is inter alia temperature-dependent, which is why, depending on the circumstances, it is delayed by the addition of retardants, if necessary, or shortened with accelerating agents. Another measure to prevent segregation is to keep the concrete moving.
  • Conventional transport trains therefore consist of railway cars, on each of which a cigar-shaped drum is installed lying, so that it extends over the entire length of the carriage, and which rotates by means of a drive continuously about its horizontal axis.
  • the drums are cigar-shaped because they rejuvenate slightly at both ends and then run out into an open mouth.
  • the mouth at that end of the drum, which faces the tunnel breast or points in the direction of transport, protrudes into the slightly larger rear drum mouth on the next carriage to the front.
  • the front orifices thus protrude into each other in the rear mouths of the front car in coupled cars.
  • the lids weigh around 300kg to 400kg, because they have to be, if they are just below due to the rotation of the drums, the load of lying on its inside concrete. They also have a special locking mechanism that ensures this.
  • a specially designed lidding machine is used, which is placed in front of the portal of the concrete plant, where the drums are filled. Because of their size and weight, the lids can not be lifted by human hands. The lifted lids must be stored temporarily and placed back on the associated hole in the drum after filling with concrete and sealed. To do this, the train has to drive backwards from the concrete silo after filling, past the lid machine where this happens on the occasion of a temporary, locally defined stopover.
  • the actual filling of a drum is done by passing through the train under a concrete silo and when each of the opening of a drum comes to rest under the discharge gutter of the concrete silo, the train is stopped. Then the discharge gutter is opened and a batch of concrete is poured into the drum. Thereafter, the train is pulled forward a bit, until the next drum opening is below the discharge, etc., until finally the drum cars of the whole train are loaded. Thereafter, the whole filled train is moved back and the lid machine, each individual opening is closed by stopping the train and operating the lid machine.
  • the filled train then drove pushed by a locomotive into the tunnel, under constant rotation of Tommein on the individual cars. Arrived at the destination, the concrete is taken from the front of the foremost car, where it falls out of the drum mouth. By rotating the drums, the concrete in the individual drums is conveyed steadily forward, from drum to drum, until it is finally released from the foremost drum and then fed to the processing in the area of the tunnel breast.
  • the drum carts must be prepared for filling by means of a special lidding machine. For this purpose, such a system is first necessary, and then the train must be stopped in each case at the right place, after which this decapping and intermediate storage of the lid is done. This is a cumbersome and time-consuming procedure.
  • the lid machine does not need a little space in front of the tunnel portal. In front of tunnel portals, however, there is little space available in most cases.
  • the train must be stopped with the individual drum openings just under the pouring spout of the concrete silo. Due to the comparatively small opening in the drum wall, the filling process takes a relatively long time. Each drum has two openings. Accordingly, the train per drum must be stopped twice at a precisely defined point.
  • the object of this invention is to provide a method for concrete transport on rails, as well as an apparatus for performing the method, which avoids the disadvantages listed above and overall practical, targeted, faster and cheaper larger amounts of concrete per time can be transported to a tunnel breast.
  • This object is achieved by a method for concrete transport on rails, in which the concrete in rail vehicles, each with an open-topped trough-shaped container after filling the container while driving from the top of a concrete silo out afterwards seemed transported, the concrete in the open, trough-shaped containers are protected against segregation by stirring with an agitator, and for discharging the containers of the following rail vehicles are sealed together by contraction of the couplings, and that afterwards concrete is conveyed by the stirring and conveyor of a container in the next container and finally funded from the front wall opening of the foremost rail vehicle on a conveyor belt carriage and then into the feed hopper of a concrete pump ,
  • the object is further achieved by a device for concrete transport on rails, consisting of rail vehicles, each with an open-topped trough-shaped container with slide or flap opening in the end-side end walls, wherein in the open trough-shaped container, a stirring and conveyor is arranged, by means of which the in-situ concrete mixable and from the slide or flap opening in the end wall of the container can be conveyed.
  • FIG 1 Two coupled rail vehicles
  • Figure 2 A single rail vehicle viewed obliquely from above;
  • Figure 3 The rail vehicle of Figure 2 decomposed into its essential components
  • Figure 4 The front side of a rail vehicle with open slide
  • Figure 5 The range of the coupling of two rail vehicles coupled together in the driving condition of Wegskomposition
  • FIG. 6 shows the region of the coupling of two rail tracks connected together. vehicles in the state of conveyance, when the train composition is stationary;
  • Figure 7 The concrete pump cart with feeding device with concrete tank and agitator.
  • Figure 1 shows two rail vehicles 1, 2 of a train composition, for example, run on rails of track width 900mm standard.
  • the conveying direction of the concrete here follows the arrow drawn under the train composition.
  • the top of the train thus forms the car 1, which enters the tunnel first, while the composition is pushed from behind, that is, from the coupled behind the car 2 cars and zuhinderst coupled locomotive.
  • Each individual rail vehicle 1, 2 consists of a chassis 3 in the form of a self-supporting welded construction and it rests with coil springs or leaf springs sprung on subframes 4, which here have four wheels 5.
  • the wheels 5 are in contrast to the previously used cars of larger diameter.
  • a container 8 is placed on the chassis 3, a container 8 is placed.
  • the chassis has upwardly directed plug cones 6, via which the support legs 7 of the container 8 can be pushed from above, so that then the container 8 is held immovably and securely on the chassis 3 by virtue of its own weight.
  • a container 8 measures for example about 8 meters in length and 1.60 meters in the Width and holds about 12m 3 concrete or about 13m 3 water. It is made of steel, with a steel of about 10 to 15mm thickness is suitable. The steel plates are bent in the radius of the semicircular bottom 9 of the container 8 and the rounding close planar side parts 10 at. At both ends then the end, bottom half-round walls 11,12 are welded.
  • the container 4 with its support legs 7 is merely stuck on the chassis 3, it can be quickly lifted off the chassis 3 with a crane at any time and park next to the rail track somewhere on a flat ground on its support legs 7.
  • the chassis 3 with its subframes 4 and wheels 5 on the one hand and the container 8 with their support legs 7 are thus mating but separable modules and interchangeable and can be used independently and combined together. Each container 8 thus fits on each chassis. 3
  • Each container 8 has a trough-shaped bottom and is open at the top. In the end walls 11, 12 openings 13,14 are present in the lower area. The front openings 14 to the car 1, 2 are here with one each
  • Lip nozzle 16 equipped while the opposite openings 13 is equipped with a funnel mouth 15. The function of this lip nozzle 16 and the respective opposite mouth of the funnel 15 will be described in more detail later. Inside each container 8 is a not visible here
  • FIG 2 you can see a single car seen obliquely from above.
  • the chassis 3 consists essentially of two mutually parallel square hollow sections and the support legs 7 have recesses down so that they can be slipped over these hollow sections, and thereby can be slipped with a horizontal hole on the socket 6 on the chassis 3.
  • they are secured against slipping and need not be further connected to the chassis 3 due to the weight of the container 8. They can therefore be easily lifted away from the chassis 3 at any time with a crane.
  • Serve for this purpose attached to the upper corners of the container 8 lifting tabs 20.
  • the open-topped container 8 is by means of a number of transverse struts 17 which connect the two upper edges 18 of the container 8, amplified. At the two end portions of the open-topped container 8 is covered with standing panels 19. The remaining upper opening of the container is covered by a coarser mesh so that nobody can fall into the container. This is not shown here.
  • Inside the container 8 you can see something of the stirring and conveyor 21.
  • the lip nozzle 16 At the front of the car you can see the lip nozzle 16, the mouth edge of an elastic, but strong-walled hollow rubber ring.
  • the one coupling part here the coupling part 25, however, is designed as a special extendable, by means of a hydraulic cylinder-piston unit 26. Their importance will be clear later.
  • This is an Archimedean screw with a central shaft 27, which extends after installation in the container interior 8 in its longitudinal center and is rotatably mounted in the two end walls of the container 8 shown pulled out.
  • the end walls 11,12 are equipped for this purpose with pivot bearings 28. From the screw surface of an actual Archimedean screw, however, only the outer edge region has been left while the other material is excluded.
  • This approximately 10cm wide edge area forms a helical band 33
  • the one of Number of radial struts 29 is connected to the central shaft 27 so that on the one hand, the belt 33 can be set by the shaft 27 via the struts 29 in rotation, and on the other hand, the concrete in the container 8 upon rotation of the agitator through the recesses can flow, but at the same time is conveyed by the belt 33 in the longitudinal direction of the carriage, depending on the direction of rotation.
  • the shaft 27 is driven by a hydraulic motor with reduction gear, these components are sealed on the inside of an end wall in the helical housing against water and concrete. Down in the end wall 11 can be seen the opening 14 in the form of a round hole, which measures about one third of the diameter of the container 8.
  • a slider device 29 is ever grown on the end face 11 as well as on the end face 12, a slider device 29 is ever grown.
  • This consists of a base plate 32 to which the lip nozzle 16 or the funnel mouth 15 is attached, and a pivotally mounted behind this base plate 32 slide plate 30, and a hydraulic cylinder piston unit 31, one end of which is pivotally connected to the slide plate 30 while its outer end is then pivotally connected to the end face of the container 8 near a lifting tab.
  • this hydraulic cylinder-piston unit 31 which is also remotely controllable, the slide plate 30 relative to the base plate 32 and the end face 11 can pivot so that it zuschliesst depending on the opening 14 in the end face 11, 12 of the container 8 or releases.
  • FIG. 4 shows the front side of a rail vehicle with open slide. Through the opening 14 can be seen in the interior of the container 8. It can be seen the beginning of the helical band 33 and one of the radial struts 29 of the stirring and conveyor 18.
  • the base plate 32 of the slide opening device is fixedly mounted on the end face 11 of the container 8, and between this base plate 32 and the end face 11 is the slide plate 30 which is rotatably mounted about the pivot bearing 34.
  • the hydraulic cylinder-piston unit 31 connects the slide plate 30 with the container 8. Pulls this hydraulic cylinder-piston unit 31 together, the slide plate 30 is rotated in the illustration shown in the counterclockwise direction and therefore pivots into the opening 14 and closes it.
  • the slide plates can be swung open at the two end faces, which again happens hydraulically by means of the cylinder-piston units 31.
  • an open passage is created from container to container, with the openings in the end faces yes down to the bottom of the container.
  • the agitators are rotated, they act as conveyors and convey the concrete from trolley to trolley until it finally falls through the front opening 14 of the foremost trolley onto the conveyor belt of a conveyor belt trolley, which finally transports it into a feed hopper of a concrete pump.
  • stirring and conveyor can also serve an alternative embodiment.
  • the drive shaft 27 of this agitator and conveyor 18 is driven by an electric motor with reduction gear and is also remotely controllable. When turning the paddles act similar to snowploughs and in addition to the stirring of the concrete contained in the container this is also promoted against.
  • a special concrete pump wagon with direct promotion in the concrete pump Such a concrete pump carriage 35 is shown in FIG.
  • the concrete pump is located in the front of the wagon and the direct feed unit 36, which consists of a concrete container, that is to say a trough with agitator, is located at the back.
  • This car and its direct feed unit can be coupled directly to the foremost rail vehicle 1 with container 8.
  • the feed-through device 36 has a steel cone with a vulcanized seal and a steel funnel as a coupling element. As a result, a tight transition from the foremost carriage 1 to the direct feed unit 36 can be created.
  • the steel cone with seal, as well as the steel funnel are screwed to the trough and can therefore be easily replaced.
  • the contraction of the two cars 1 and 35 is accomplished with a hydraulic pulling device in the coupling.
  • the sliding mechanism consists of a steel frame construction, which can be retracted by means of a coupling cylinder.
  • two spring-loaded hydraulic locking cylinders are attached laterally.
  • the locking cylinders and the coupling cylinders are hydraulically connected in series so that when the control valve is actuated first one after the other the two locking cylinders are extended and only then the coupling cylinder is retracted.
  • the trough consists of a self-supporting construction of folded and welded sheets. It is open at the top and covered with a removable grid with integrated hydraulic vibrator. The trough is screwed onto the carriage chassis with four feet. At the rear end of the trough at the inlet opening a hydraulically operated slide valve is installed, like those on the other cars. The outlet opening is located at the bottom of the trough and leads directly into the suction chamber underneath the concrete pump.
  • the agitator consists of a central shaft with welded spiral segments. When worn, these spiral segments can be replaced. The drive of the agitator is hydraulic. The agitator is designed in such a way that the shotcrete is simultaneously conveyed towards the discharge opening during stirring.
  • the car chassis consists of a sturdy steel construction, which forms the connection of the two bogies.
  • the car chassis serves as a support for the trough and the concrete pump and absorbs the longitudinal forces on the car couplings while driving.
  • the bogies of all cars of the composition consist of a stable steel structure.
  • the bogies are stored via a central ball socket.
  • the wheelsets are equipped with a suspension.
  • the car couplings are so-called Willison® couplings, as they are common in tunneling on rail vehicles.
  • the one coupling part is designed as a special extendable, by means of a hydraulic coupling cylinder. The maximum tensile load is then ensured when the extendable coupling part is in the extended state. Only in this coupling condition may the train composition be driven.
  • the concrete With the direct feed unit, the concrete can be conveyed from the container 8 of the train in a closed system without loss of material directly to the concrete pump.
  • the concrete container of the direct feed unit 36 can be filled with the lubricant mixture for the first concreting operation.
  • This train composition is moved up to the concreting station together with the direct conveyor unit.
  • the power is supplied via a cable from the pump station via the electric motor on the power supply truck and the diesel engine is switched off.
  • the individual car 1.2 and also the concrete pump carriage 35 are contracted with its direct feed unit 36 with the foremost car 1 by the hydraulic cylinder is actuated at the clutches via a control valve.
  • the outlet cone of the foremost carriage 1 is pushed into the inlet cone of the direct feed unit 36 and a tight connection between the two troughs is created by the rubber seal.
  • the slide plates can be pivoted on the front sides of both wells, which in turn is done hydraulically via a control valve by means of the slide cylinder. This creates an open passage from trough to trough.
  • the flow rate is manually controlled by the concrete pump operator at the foremost carriage 1 via the opening degree of the slider.
  • the setting process or the setting time in the troughs during the return journey depends on the concrete recipe and is also adapted to the route to be covered.
  • the emptying of the dirty water and the residual concrete as well as the final cleaning takes place in the MFS.
  • the troughs and the discharge cone must be cleaned.
  • an empty container 8 can be lifted from the car chassis.
  • the fastening screws must be solved at the four feet of the container 8. Subsequently, the container 8 can be lifted by a crane with sufficient carrying capacity on the four shackles 20 (lifting tabs) which are attached to each corner of the container 8.
  • the individual container 8 of the car are simply sprayed from above with water, which can be done with rotating agitator 18, so that this can be hosed from all sides. Because the container 8 are indeed accessible from above, the inner walls of the container 8 can be easily hosed by means of a hose with pressurized water. The water subsequently present in the container 8 is always kept in motion with the agitator 18, so that no concrete residues can caking on the container wall. Before the train is pulled out of the tunnel again, the clutches are first extended again. When the train comes out of the tunnel, the waste water is disposed of properly by draining it into a dedicated tub.
  • the unloading is much more transparent by having at any time the overview of the level of the container 8, because they are open at the top and also completely empty.
  • the cleaning and maintenance work is much easier and they are correspondingly faster to deal with.
  • the containers 8 are open at the top, they can be cleaned much easier and targeted with a pressurized water jet, while in the drum car after unloading could only be injected from the end-side mouths ago water.
  • a man who is positioned above the car on a catwalk and standing grid 19 arranged there the empty carts or their container in their slow pass by selectively spray while their agitators 18 are in operation.
  • the water in the water-filled containers 8 is always circulated by the agitator 18, so that has formed a homogeneous wastewater mixture until dewatering, and no concrete residues on the bottom or on the side walls of the container 8 set.

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  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
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  • Preparation Of Clay, And Manufacture Of Mixtures Containing Clay Or Cement (AREA)

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Betontransport auf Schienen
[0001] Diese Erfindung betrifft ein Verfahren für den Betontransport auf Schienen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Der Transport von grossen Mengen von Beton ist vor allem im Strassenbau, Brückenbau und ganz besonders im Tunnelbau gefordert.
[0002] Im Tunnelbau zum Beispiel werden pro Laufmeter Tunnelschalung in der Grössenordnung ca. 10m3 Beton benötigt. Um diese Mengen anzutransportieren, wird, sofern die Versorgung nicht mit Strassentransportfahrzeugen erfolgt, herkömmlich ein Zug aus Trommelwagen eingesetzt. Mit dem Tunnelvortrieb werden nach und nach Schienen verlegt, sodass ein solcher Transportzug auf diesen Schienen von ausserhalb des Tunnels, wo er mit Beton beladen wird, mit seiner Zugspitze bis zur Tunnelbrust vorfahren kann. Der Beton wird jeweils zuvorderst, an der Brust des vorzutreibenden Tunnels, verbaut. Die einzelnen Trommelwagen fassen bis zu 30m3 und ein Zug besteht aus mehreren Wagen. Ein solcher Zug fährt dann in einer Tagesschicht je nach Bedarf und Tunnellänge beispielsweise zwei bis dreimal in den Tunnel hinein.
[0003] Sobald der Beton ausserhalb des Tunnels auf die Bahnwagen verladen ist, muss sichergestellt werden, dass keine Entmischung des Betons stattfindet und dieser auch nicht vorzeitig abbindet. Die Abbindung ist ein chemisch ablaufender Prozess, dessen zeitlicher Verlauf unter anderem temperaturabhängig ist, weswegen er je nach den Verhältnissen wenn nötig durch die Zugabe von Verzögerungsmitteln hinausgezögert oder mit Beschleunigungsmitteln verkürzt wird. Eine weitere Massnahme, um das Entmischen zu verhindern, besteht darin, den Beton laufend in Bewegung zu halten.
[0004] Herkömmliche Transportzüge bestehen deshalb aus Eisenbahnwagen, auf denen je eine zigarrenförmige Trommel liegend installiert ist, sodass sie sich über die ganze Länge des Wagens erstreckt, und die sich mittels eines Antriebs laufend um ihre horizontale Achse dreht. Zigarrenförmig sind die Trommeln deswegen, weil sie sich an beiden Enden etwas verjüngen und dann in eine offene Mündung auslaufen. Die Mündung an jenem Ende der Trommel, das der Tunnelbrust zugewandt ist oder in Transportrichtung zeigt, ragt in die etwas grossere hintere Trommelmündung auf dem nach vorne nächsten Wagen. Die vorderen Mündungen ragen also bei aneinander gekoppelten Wagen jeweils in die hinteren Mündungen der Vorderwagen hinein. Durch das Rotieren der Trommeln wird der darin liegende Beton laufend umgeschlagen und mechanisch in Bewegung gehalten. Damit der Beton innerhalb der einzelnen Wagen transportierbar und somit entladbar ist, sind im Innern der Trommeln schraubenlinienförmig angeordnete Rippen vorhanden. Durch die Drehung der Trommeln in der einen Drehrichtung wird der Beton einerseits in Bewegung gehalten, andrerseits aber auch durch Drehung in der anderen Richtung in Zusammenwirkung mit den Rippen stetig nach vorne verschoben. Die Trommeln sind auf Wälzlagern gelagert, die sich an bestimmten Stellen am Wagenchassis finden. An den Abrollstellen der Trommeln müssen diese aussen über den ganzen Umfang glatt ausgeführt sein. Nur an zwischenliegenden Stellen sind Öffnungen in den Trommeln zum Befüllen vorhanden. Diese sind mit einem Mannsloch vergleichbar und von speziellen Deckeln dicht verschliessbar. Die Deckel wiegen dabei um die 300kg bis 400kg, denn sie müssen ja, wenn sie sich infolge der Rotation der Trommeln gerade unten befinden, die Last des auf ihrer Innenseite liegenden Betons tragen. Sie weisen denn auch einen speziellen Schliessmechanismus auf, der das sicherstellt. Damit eine einzelne Trommel mit Beton befüllt werden kann, muss zunächst sichergestellt werde, dass sich die Öffnungen oben im jeweiligen Zenit der Trommel befinden. Dann müssen die Öffnungen freigelegt werden, indem die Deckel gelöst und weggehoben werden. Hierzu wird eine eigens dafür gestaltete Deckelmaschine eingesetzt, die vor dem Portal der Betonanlage aufgestellt ist, an welcher die Trommeln befüllt werden. Die Deckel können aufgrund ihrer Grosse und ihres Gewichtes nämlich nicht von Menschenhand weggehoben werden. Die weggehobenen Deckel müssen zwischengelagert werden und nach dem Befüllen mit Beton wieder auf das zugehörige Loch in der Trommel aufgesetzt und dichtend verschlossen werden. Hierfür muss der Zug nach dem Befüllen wieder vom Betonsilo aus rückwärts fahren, an der Deckelmaschine vorbei, wo das anlässlich eines aberma- ligen, örtlich definierten Zwischenstopps geschieht.
[0005] Das eigentliche Befüllen einer Trommel erfolgt, indem mit dem Zug unter einem Betonsilo durchgefahren wird und wenn jeweils die Öffnung einer Trommel unter die Ausschüttgosse des Betonsilos zu liegen kommt, der Zug angehalten wird. Dann wird die Ausschüttgosse geöffnet und eine Charge Beton wird in die Trommel geschüttet. Hernach wird mit dem Zug ein stückweit vorgefahren, bis die nächste Trommelöffnung sich unter der Ausschüttgosse befindet, usw., bis schliesslich die Trommelwagen des ganzen Zuges beladen sind. Danach wird der ganze befüllte Zug zurückgefahren und bei der Deckelmaschine wird jede einzelne Öffnung durch Anhalten des Zuges und Betätigen der Deckelmaschine verschlossen.
[0006] Der befüllte Zug fährt hernach gestossen von einer Lokomotive in den Tunnel hinein, unter ständiger Drehung der Tommein auf den einzelnen Wagen. Am Ziel angelangt, wird der Beton vorne am vordersten Wagen entnommen, wo er aus der dortigen Trommelmündung herausfällt. Durch das Drehen der Trommeln wird der Beton in den einzelnen Trommeln nämlich stetig nach vorne gefördert, von Trommel zu Trommel, bis er schliesslich aus der vordersten Trommel ausgeschüttet wird und dann der Verarbeitung im Bereich der Tunnelbrust zugeführt werden kann.
[0007] Die Nachteile dieser Lösung mit diesen bisher weit verbreiteten Trommel- wagen, die sozusagen zu einer Standard-Ausrüstung im Tunnelbau geworden sind, lassen sich wie folgt umschreiben:
1. Die pro Zeit antransportierbare Betonmenge ist ziemlich beschränkt, weil der Zug für das Reinigen und erneute Befüllen zu lange stehen muss. Die Transportkapazität des Systems ist daher zu gering und schafft auf der Baustelle Engpässe.
2. Die Trommelwagen müssen für das Befüllen mittels einer speziellen Deckelmaschine vorbereitet werden. Hierzu ist also zunächst eine solche Anlage nötig, und dann muss der Zug jeweils an der richtigen Stelle angehalten werden, wonach diese Entdeckelung und Zwischenlagerung der Deckel erfolgt. Das ist ein umständliches und zeitraubendes Prozedere. Die Deckelmaschine benötigt nicht wenig Platz vor dem Tunnelportal. Vor Tunnelportalen steht aber in den meisten Fällen wenig Platz zur Verfügung.
3. Der Zug muss mit den einzelnen Trommelöffnungen genau unter der Ausschüttgosse des Betonsilos angehalten werden. Aufgrund der vergleichsweise kleinen Öffnung in der Trommelwand dauert der Füllvorgang verhältnismässig lange. Jede Trommel verfügt über zwei Öffnungen. Entsprechend muss der Zug pro Trommel zweimal an genau definierter Stelle angehalten werden.
4. Nach dem Befüllen müssen die Deckel mittels der Anlage wieder aufgesetzt und dicht verschlossen werden. Der Zug muss wiederum mit jeder Trommelöff- nung bei der Deckelmaschine positioniert viele Male angehalten werden. Insgesamt geht das Befüllen zu langsam vonstatten und ist für die operative Abwicklung kompliziert.
5. Wenn beim Entladen kein Beton mehr aus der vordersten Trommel kommt, kann man nicht sicher sein, dass alle Trommeln tatsächlich leer sind, denn deren Inneres ist uneinsehbar. Oftmals kommt nach längerem Rotieren wieder eine Charge mit Verspätung doch noch nach vorne, weil sich etwa eine Anbackung wieder gelöst hat. Ein Nachteil ist also, dass man keine Informationen über den augenblicklichen Füllstand hat. Dieser kann einzig aufgrund der bereits entnommenen Menge abgeschätzt werden. 6. Nach jedem Lade- und Entladevorgang müssen die Trommeln innen gereinigt werden, um sonst immer weiterschreitende Anbackungen zu vermeiden. Hierzu werden die Trommeln von vorne mit einem Schlauch mit Spritzwasser gefüllt und gedreht, was darin verbliebene Betonreste lösen soll. Oftmals reicht das aber nicht aus, und man stellt fest, dass sich grossere Anbackungen gebildet haben. In diesem Fall muss ein Mann durch eine geöffnete Trommellucke einsteigen und mit Hammer und Meissel oder mit einem Presslufthammer die Anbackungen mechanisch lösen, ehe dieselben herausgefördert werden kön- nen.
7. Im Falle einer Havarie, wenn also aus irgendeinem Grund vorne kein Beton mehr entnommen werden kann, zum Beispiel infolge eines defekten Antriebs, einer defekten Betonpumpe im Verarbeitungsbereich usw., muss der Zug rasch aus dem Tunnel gefahren werden und der geladene Beton muss durch weiteres Drehen der Trommeln raschmöglichst entladen werden, damit er nicht in den Trommeln abbindet. In solchen Fällen zwangsweise entladener Beton muss als Bauschutt entsorgt werden. Nun kommt es vor, dass der Beton nicht rasch genug aus den Trommeln herausgefördert werden kann. In solchen Fällen kommt es vor, dass grosse Anbackungen im Trommelinnern sogar losge- sprengt werden müssen. Das ist dann sehr aufwändig und zeitraubend, denn es müssen zunächst einige Sprenglöcher in die Anbackungen gebohrt werden, und es muss eine nach allen Regeln der Kunst angelegte Sprengung durchgeführt werden, ehe die dann losen Brocken durch erneutes Drehen der Trommeln nach vorne aus denselben gefördert werden und als Bauschutt entsorgt werden können.
[0008] Die Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein Verfahren für den Betontransport auf Schienen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, mit denen die oben aufgeführten Nachteile vermieden werden und insgesamt praktischer, gezielter, rascher und kostengünstiger grossere Mengen von Beton pro Zeit an eine Tunnelbrust transportierbar sind.
[0009] Diese Aufgabe wird gelöst von einem Verfahren für den Betontransport auf Schienen, bei dem der Beton in Schienenfahrzeugen mit je einem oben offenen trogförmigen Behälter nach Befüllen der Behälter während der Fahrt von oben aus einem Betonsilo heraus hernach schienentransportiert wird, wobei der Beton in den offenen, trogförmigen Behältern durch Rühren mit einem Rührwerk vor der Entmischung geschützt wird, und zum Entladen die Behälter der aufeinander- folgenden Schienenfahrzeuge durch Zusammenziehen der Kupplungen dichtend miteinander verbunden werden, und dass hernach Beton durch das Rühr- und Förderwerk von einem Behälter in den nächstfolgenden Behälter gefördert wird und schliesslich aus der Stirnwandöffnung des vordersten Schienenfahrzeuges auf einen Förderbandwagen und dann in den Beschicktrichter einer Betonpumpe gefördert wird.
[0010] Die Aufgabe wird weiter gelöst von einer Vorrichtung für den Betöntransport auf Schienen, bestehend aus Schienenfahrzeugen mit je einem oben offenen trogförmigen Behälter mit Schieber- oder Klappenöffnung in den endseitigen Stirnwänden, wobei im offenen trogförmigen Behälter ein Rühr- und Förderwerk angeordnet ist, mittels dessen der inliegende Beton mischbar und aus der Schieber- oder Klappenöffnung in der Stirnwand des Behälter förderbar ist.
[0011] In den Zeichnungen wird diese Vorrichtung in verschiedenen Ansichten dargestellt. Ihr Aufbau und ihre Konstruktion wird im Folgenden anhand dieser Zeichnungen beschrieben und das damit betriebene Verfahren wird erläutert.
Es zeigt:
Figur 1 : Zwei zusammengekoppelte Schienenfahrzeuge;
Figur 2 Ein einzelnes Schienenfahrzeug von schräg oben gesehen;
Figur 3: Das Schienenfahrzeug nach Figur 2 zerlegt in seine wesentlichen Bauteile;
Figur 4: Die Stirnseite eines Schienenfahrzeuges mit geöffnetem Schieber;
Figur 5: Den Bereich der Kupplung zweier zusammengekoppelter Schienenfahrzeuge im Fahrzustand der Zugskomposition;
Figur 6: Den Bereich der Kupplung zweier zusammengekoppelter Schienen- fahrzeuge im Förderzustand, bei stehender Zugskomposition;
Figur 7: Den Betonpumpe-Wagen mit Zufuhreinrichtung mit Betonbehälter und Rührwerk.
[0012] Die Figur 1 zeigt zwei Schienenfahrzeuge 1 ,2 einer Zugskomposition, die zum Beispiel standardmässig auf Schienen der Spurbreite 900mm verkehren. Die Förderrichtung des Betons folgt hierbei dem unter der Zugskomposition eingezeichneten Pfeil. Die Spitze des Zuges bildet also der Wagen 1 , welcher zuerst in den Tunnel einfährt, während die Komposition von hinten, das heisst von den hinter dem Wagen 2 angekoppelten Wagen und der zuhinderst angekuppelten Lokomotive gestossen wird. Es versteht sich, dass eine solche Komposition aus einem halben Dutzend oder noch mehr Wagen zusammengestellt werden kann. Jedes einzelne Schienenfahrzeug 1 ,2 besteht aus einem Chassis 3 in Form einer selbsttragenden Schweisskonstruktion und es ruht mit Schraubenfedern oder Blattfedern gefedert auf Fahrschemeln 4, die hier je vier Laufräder 5 aufweisen. Die Laufräder 5 sind im Unterschied zu den bisher gebräuchlichen Wagen von grosserem Durchmesser. Zum Beispiel messen sie 450mm im Laufkranz-Durchmesser, wenigstens aber 400mm, weil das eine besseren Laufruhe gewährleistet und besonders der Verschleiss dadurch erheblich reduziert werden kann, denn die Räder 5 sind für den vorgesehenen Einsatz stark belastet, bringt es doch ein derartiges Schienenfahrzeug 1-3, das leer ca. 9 Tonnen wiegt, in beladenem Zustand auf eine Gesamtgewicht von ca. 40 Tonnen. Wegen des geringeren Verschleisses müssen denn auch die Räder 5 weniger oft gewechselt werden. Und wenn sie einmal gewechselt werden müssen, so können sie mitsamt ihrem Radlager einzeln ausgewechselt werden. Das erleichtert ein Auswechseln, das dann überall schnell vollzogen werden kann.
[0013] Auf das Chassis 3 ist ein Behälter 8 aufgesetzt. Das Chassis weist hierzu nach oben gerichtete Steckkegel 6 auf, über welche die Stützbeine 7 des Behälters 8 von oben stülpbar sind, sodass dann der Behälter 8 auf den Chassis 3 unverrückbar und sicher aufgrund seines Eigengewichtes gehalten ist. Ein solcher Behälter 8 misst zum Beispiel etwa 8 Meter in der Länge und 1.60 Meter in der Breite und fasst ca. 12m3 Beton oder ca. 13m3 Wasser. Er ist aus Stahl gefertigt, wobei sich ein Stahl von ca. 10 bis 15mm Stärke eignet. Die Stahlplatten werden in den Radius des halbrunden Bodens 9 der Behälter 8 gebogen und an die Rundung schliessen ebene Seitenteile 10 an. An beiden Enden werden sodann die endseitigen, unten halbrunden Wände 11,12 angeschweisst. Weil der Behälter 4 mit seinen Stützbeinen 7 bloss auf das Chassis 3 gesteckt ist, lässt er sich mit einem Kran jederzeit rasch vom Chassis 3 abheben und neben dem Bahngeleise irgendwo auf einem ebenen Boden auf seine Stützbeine 7 abstellen. Das Chassis 3 mit seinen Fahrschemeln 4 und Laufrädern 5 einerseits und die Behälter 8 mit ihren Stützbeinen 7 sind also zueinanderpassende, jedoch trennbare Module und untereinander austauschbar und können unabhängig voneinander eingesetzt und zusammenkombiniert werden. Jeder Behälter 8 passt also auf jedes Chassis 3.
[0014] Jeder Behälter 8 weist einen trogförmig ausgebildeten Boden auf und ist oben offen. In den Stirnwänden 11 ,12 sind im unteren Bereich Öffnungen 13,14 vorhanden. Die vorderen Öffnungen 14 an den Wagen 1 ,2 sind hier mit je einem
Lippenstutzen 16 ausgerüstet, während die gegenüberliegenden Öffnungen 13 mit einer Trichtermündung 15 ausgerüstet ist. Die Funktion dieses Lippenstutzens 16 und der jeweils gegenüberliegenden Trichtermündung 15 wird später noch genauer beschrieben. Im Innern jedes Behälters 8 ist ein hier nicht sichtbares
Rühr- und Förderwerk angeordnet.
[0015] In Figur 2 sieht man einen einzelnen Wagen von schräg oben gesehen dargestellt. In dieser Ansicht sind die Stützbeine 7 am Behälter 8 besser einsehbar. Das Chassis 3 besteht im wesentlichen aus zwei parallel zueinander angeordneten Vierkant-Hohlprofilen und die Stützbeine 7 weisen unten Ausnehmungen auf, sodass sie über diese Hohlprofile stülpbar sind, und dabei mit einem horizontalen Loch über die Steckkegel 6 am Chassis 3 gestülpt werden können. Dadurch werden sie vor einem Verrutschen gesichert und brauchen aufgrund des Eigengewichtes der Behälter 8 nicht weiter mit dem Chassis 3 verbunden zu werden. Sie können deshalb auch jederzeit mit einem Kran einfach vom Chassis 3 weggehoben werden. Hierzu dienen die an den oberen Ecken des Behälters 8 angebauten Hebe-Laschen 20. Der oben offene Behälter 8 ist mittels einer Anzahl Querstreben 17, welche die beiden oberen Ränder 18 des Behälters 8 verbinden, verstärkt. An den beiden Endbereichen ist der oben offene Behälter 8 mit Stehgittern 19 abgedeckt. Die restliche obere Öffnung des Behälters ist durch ein gröberes Maschengitter abgedeckt, sodass niemand in den Behälter fallen kann. Dieses ist hier allerdings nicht eingezeichnet. Im Innern des Behälters 8 erkennt man etwas vom Rühr- und Förderwerk 21. An der Wagenvorderseite erkennt man den Lippenstutzen 16, dessen Mündungsrand aus einem elastischen, jedoch starkwandigen Hohlgummi-Ring besteht. An der hinteren Wagenseite erkennt man den Mündungstrichter 15 aus Stahl.
[0016] In Figur 3 ist dieses Schienenfahrzeug nach Figur 2 zerlegt in seine wesentlichen Bauteile dargestellt. Jetzt erkennt man die Konstruktion des Chassis 3 mit seinen vier nach oben ragenden Steckkegeln 6. Die beiden parallelen Vierkant-Hohlprofile sind an ihren Endbereichen über eine je eine Brücke 22 verbunden, welche auf den Drehgestellen 23 der Fahrschemel 4 zu liegen kommen. Der Behälter 8 formt unten vier Stützbeine 7, welche mit ihren endseitigen Ausnehmungen über die Hohlprofile des Chassis 3 passen und mit ihren Löchern auf ihrer Unterseite über die Steckkegel 6 stülpbar sind, sodass der Behälter 8 sicher und passgenau mit dem Chassis 3 verbunden ist. An den beiden Endseiten des Chassis 3 sind Kupplungsteile 24,25 angebaut. Es handelt sich vorzugsweise um gebräuchliche sogenannte Wi!!son®-Kupp!ungen wie sie im Tunnelbau an Schienenfahrzeugen üblich sind. Das eine Kupplungsteil, hier das Kupplungsteil 25, ist jedoch als Besonderheit ausfahrbar gestaltet, und zwar mittels einer hydraulischen Zylinder-Kolbeneinheit 26. Deren Bedeutung wird später noch klar werden. Aus dem Innern des Behälters 8 herausgezogen dargestellt erkennt man jetzt das Rühr- und Förderwerk 18. Dieses bildet eine archimedische Schraube mit einer zentralen Welle 27, die sich nach dem Einbau im Behälterinnern 8 in dessen Längsmitte erstreckt und in den beiden Stirnwänden drehbar gelagert ist. Die Stirnwände 11,12 sind hierzu mit Drehlagern 28 ausgerüstet. Von der Schraubenfläche einer eigentlichen archimedischen Schraube ist jedoch bloss noch der äussere Randbereich belassen worden, während das andere Material ausgenommen ist. Dieser etwa 10cm breite Randbereich formt ein schraubenlinienförmig verlaufendes Band 33, das von einer Anzahl radialer Streben 29 mit der zentralen Welle 27 verbunden ist, damit einerseits das Band 33 von der Welle 27 über die Streben 29 in Drehung versetzbar ist, und andrerseits der Beton im Behälter 8 bei Drehung des Rührwerkes durch die Ausnehmungen fliessen kann, gleichzeitig aber auch vom Band 33 in Längsrichtung des Wagens gefördert wird, je nach Drehsinn der Drehung. Die Welle 27 wird von einem Hydraulikmotor mit Untersetzungsgetriebe angetrieben, wobei diese Komponenten auf der Innenseite einer Stirnwand im Wendelgehäuse abgedichtet gegen Wasser und Beton eingebaut sind. Unten in der Stirnwand 11 erkennt man die Öffnung 14 in Form eines runden Loches, das etwa einen Drittel des Durchmessers des Behälters 8 misst. An der Stirnfläche 11 wie auch an der Stirnfläche 12 ist je eine Schiebervorrichtung 29 angebaut. Diese besteht aus einer Grundplatte 32, an welcher die Lippenstutzen 16 oder die Trichtermündung 15 angebaut ist, und einer hinter dieser Grundplatte 32 schwenkbar gelagerten Schieberplatte 30, sowie einer hydraulischen Zylinder- Kolbeneinheit 31, deren eines Ende schwenkbar mit der Schieberplatte 30 verbunden ist, während ihr äusseres Ende dann mit der Stirnseite des Behälters 8 nahe einer Hebe-Lasche schwenkbar verbunden ist. Mittels dieser hydraulischen Zylinder-Kolbeneinheit 31, die ebenfalls fernsteuerbar ist, lässt sich die Schieberplatte 30 gegenüber der Grundplatte 32 und der Stirnfläche 11 verschwenken, sodass sie je nach dem die Öffnung 14 in der Stirnseite 11 ,12 des Behälters 8 zuschliesst oder freigibt.
[0017] Die Figur 4 zeigt die Stirnseite eines Schienenfahrzeuges mit geöffnetem Schieber. Durch die Öffnung 14 sieht man in das Innere des Behälters 8. Man erkennt den Anfangsbereich des schraubenlinienförmigen Bandes 33 sowie eine der Radialstreben 29 des Rühr- und Förderwerkes 18. Die Grundplatte 32 der Schieberöffnungsvorrichtung ist ortsfest an der Stirnseite 11 des Behälters 8 angebaut, und zwischen dieser Gundplatte 32 und der Stirnseite 11 liegt die Schieberplatte 30, die drehbar um das Drehlager 34 gelagert ist. Die hydraulische Zylinder-Kolbeneinheit 31 verbindet die Schieberplatte 30 mit dem Behälter 8. Zieht sich diese hydraulische Zylinder-Kolbeneinheit 31 zusammen, so wird die Schieberplatte 30 in der gezeigten Darstellung im Gegenuhrzeigersinn verdreht und schwenkt daher in die Öffnung 14 hinein und verschliesst sie. [0018] In Figur 5 ist der Bereich der Kupplung zweier zusammengekoppelter Schienenfahrzeuge 1 ,2 im Fahrzustand der Zugskomposition gezeigt. Die beiden Kupplungsteile 24,25 sind zusammengekuppelt, wobei sich das ausfahrbare Kupplungsteil 25 im ausgefahrenen Zustand befindet, in welchem eine maximale Zugkraftbelastung gewährleistet ist. In diesem Kupplungszustand kann die Zugskomposition gefahren werden. Die Schieberplatten sind geschlossen und der Beton wird im Innern der Wagen laufend umgerührt. Bedarfsweise kann auch der Drehsinn ab zu und zu gewechselt werden, damit der Beton nicht allzusehr bloss in eine Richtung hin verschoben wird. Weil die Wagen bzw. Behälter 8 oben offen sind, lassen sie sich besonders leicht befüllen. Sie können im langsamen Vorbeifahren durch eine grosse Ausschüttgosse befüllt werden, ohne dafür besonders vorbereitet zu werden. Die Ausschüttgosse wird einfach geschlossen, bis der nächstfolgende Wagen mit seinem offenen Behälter unter ihr langsam vorbeifährt.
[0019] Wenn der Zug am seinem Bestimmungsort vor der Tunnelbrust angekommen ist, werden die Wagen eng zusammengekuppelt, indem die hydraulischen Zylinder-Kolbeneinheiten an den Kupplungsteilen 24,25 betätigt werden. Es stellt sich dann die Situation wie Figur 6 gezeigt ein. Dadurch wird der Lippenεtutzen 16 der Öffnung 14 in der jeweiligen Stirnseite 11 unter Zusammenquetschens und somit dichtem Anliegen seiner Hohlgummi-Lippe in die Trichtermündung 15 der gegenüberliegenden Öffnung 13 gepresst, wodurch eine dichte Verbindung der beiden Behälter 8 erzeugt wird. Dieses Zusammenpressen der Behälter ist selbst in den engsten Kurvenradien möglich, welche im Tunnelbau vorkommen. Die Trichtermündung und der zugehörige Lippenstutzen sind extra so konstruiert, das ein Zusammenpressen unter einem Winkel von bis zu einigen Grad von der elastischen Hohlgummi-Lippe ausgeglichen wird. Jetzt können die Schieberplatten an den beiden Stirnseiten aufgeschwenkt werde, was wieder hydraulisch mittels der Zylinder-Kolbeneinheiten 31 geschieht. Damit ist ein offener Durchgang von Behälter zu Behälter geschaffen, wobei sich die Öffnungen in den Stirnseiten ja bis hinunter auf den Boden der Behälter erstrecken. Wenn jetzt die Rührwerke in Drehung versetzt werden, so wirken sie als Förderwerke und fördern den Beton von Wagen zu Wagen, bis er schliesslich durch die vordere Öffnung 14 des vordersten Wagens auf das Förderband eines Förderbandwagen fällt, der ihn schliesslich in einen Beschicktrichter einer Betonpumpe transportiert.
[0020] Anstatt ein Rühr- und Förderwerk wie das oben beschrieben kann auch eine alternative Ausführung dienen. An der Welle 27 ragen in radialer Richtung Rührarme von dieser ab. Am äusseren Ende tragen diese Rührarme je ein Paddel, das schiefwinklig zur Wellenachse mittels einer Schraubverbindung mit dem Rührarm verbunden ist. Die Antriebswelle 27 dieses Rühr- und Förderwerkes 18 wird von einem Elektromotor mit Untersetzungsgetriebe angetrieben und ist ebenfalls fernsteuerbar. Beim Drehen wirken die Paddel ähnlich wie Schneepflüge und nebst dem Umrühren des im Behälter befindlichen Betons wird dieser auch noch gegen gefördert.
[0021] Anstelle der Austragung des Betons am vordersten Wagen auf das Förderband kann dies alternativ einen speziellen Betonpumpe-Wagen mit Direktförderung in die Betonpumpe erfolgen. Ein solcher Betonpumpe-Wagen 35 ist in Figur 7 dargestellt. Vorne im Wagen ist die Betonpumpe untergebracht und hinten die Direktfördereinheit 36, die aus einem Betonbehälter, das heisst einer Mulde mit Rührwerk besteht. Dieser Wagen und seine Direktfördereinheit sind direkt mit dem vordersten Schienenfahrzeug 1 mit Behälter 8 koppelbar. Hierzu weist die Durchfördereinrichtung 36 einen Stahlkonus mit aufvulkanisierter Dichtung und einen Stahltrichter als Koppelelement auf. Dadurch kann ein dichter Übergang vom vordersten Wagen 1 zur Direktfördereinheit 36 geschaffen werden. Der Stahlkonus mit Dichtung, sowie der Stahltrichter sind an die Mulde angeschraubt und können somit einfach ausgewechselt werden. Das Zusammenziehen der beiden Wagen 1 und 35 wird mit einer hydraulischen Zugeinrichtung bei der Kupplung bewerkstelligt. Die Verschiebemechanik besteht aus einer Stahlrahmen-Konstruktion, die mittels eines Kopplungszylinders eingefahren werden kann. Zur Verriegelung der Kupplung in ausgefahrenem Zustand sind seitlich zwei federbelastete hydraulische Verriegelungszylinder angebracht. Die Verriegelungszylinder und der Kopplungszylinder sind hydraulisch in Serie geschaltet so dass bei Betätigung des Steuerventils zuerst nacheinander die beiden Verriegelungszylinder ausgefahren werden und erst dann der Kopplungszylinder eingezogen wird.
[0022] Die Mulde besteht aus einer selbsttragenden Konstruktion aus gekanteten und geschweissten Blechen. Sie ist oben offen und mit einem demontierbaren Gitter mit integriertem hydraulischen Rüttler abgedeckt. Die Mulde wird auf das Wagenchassis mit vier Füssen aufgeschraubt. An der hinteren Stirnseite der Mulde ist bei der Einlassöffnung ein hydraulisch betriebener Plattenschieber installiert, wie jene an den anderen Wagen. Die Auslassöffnung befindet sich unten an der Mulde und führt direkt in den darunter liegenden Ansaugraum der Betonpumpe. Das Rührwerk besteht aus einer Zentralwelle mit aufgeschweissten Wendelsegmenten. Bei Verschleiss können diese Wendelsegmente ausgetauscht werden. Der Antrieb des Rührwerkes erfolgt hydraulisch. Das Rührwerk ist so konstruiert, dass der Spritzbeton beim Rühren gleichzeitig in Richtung Austragsöffnung gefördert wird. Nach der Entleerung der Behälter 8 des Betonzuges und des Betonbehälters auf dem Betonpumpe-Wagen 35 wird die Hydraulik freigeschaltet und der Kopplungszylinder durch die Zugkraft der Lokomotive wieder ausgezogen. In ausgefahrenem Zustand der Kupplung werden die Verriegelungszylinder durch die Federkraft eingefahren und die Verschiebemechanik dadurch blockiert. Das korrekte Verriegeln wird dadurch angezeigt, dass rot markierte Indikatorbolzen an den Verriegelungszylindern im Zylinderkolben verschwinden. Das Wagenchassis besteht aus einer stabilen Stahlkonstruktion, welche die Verbindung der beiden Drehgestelle bildet. Das Wagenchassis dient als Auflager der Mulde und der Betonpumpe und nimmt im Fahrbetrieb die Längskräfte über die Wagenkupplungen auf.
[0023] Die Drehgestelle sämtlicher Wagen der Komposition bestehen aus einer stabilen Stahlkonstruktion. Die Lagerung der Drehgestelle erfolgt über eine Zentralkugelpfanne. Die Radsätze sind mit einer Federung ausgestattet. Bei den Wagenkupplungen handelt es sich um sogenannte Willison®-Kupplungen, wie sie im Tunnelbau an Schienen-fahrzeugen üblich sind. Das eine Kupplungsteil ist jedoch als Besonderheit ausfahrbar gestaltet, und zwar mittels eines hydraulischen Kopplungszylinders. Die maximale Zugkraftbelastung ist dann gewährleistet, wenn sich das ausfahrbare Kupplungsteil im ausgefahrenen Zustand befindet. Nur in diesem Kupplungszustand darf die Zugs-komposition gefahren werden.
[0024] Mit der Direktfördereinheit kann der Beton aus den Behälter 8 des Zuges in einem geschlossenen System ohne Materialverluste direkt zu der Betonpumpe gefördert werden. Zusätzlich kann der Betonbehälter der Direktfördereinheit 36 mit der Schmiermischung für den ersten Betoniervorgang gefüllt werden. Diese Zugskomposition wird zusammen mit der Direkt-fördereinheit an die Betonierstelle herangefahren. Wenn der Zug stillsteht, wird die Stromversorgung über ein Kabel von der Pumpenstation aus über den Elektromotor auf dem Energieversorgungswagen erstellt und der Dieselmotor ausgeschaltet. Anschliessend werden die einzelnen Wagen 1,2 und auch der Betonpumpe- Wagen 35 mit seiner Direktfördereinheit 36 mit dem vordersten Wagen 1 zusammengezogen, indem über ein Steuerventil die hydraulischen Zylinder an den Kupplungen betätigt wird. Dadurch wird der Auslasskonus des vordersten Wagens 1 in den Einlasskonus der Direktfördereinheit 36 geschoben und durch die Gummidichtung eine dichte Verbindung zwischen den beiden Mulden erzeugt. Jetzt können die Schieberplatten an den Stirnseiten beider Mulden aufgeschwenkt werden, was wiederum hydraulisch über ein Steuerventil mittels der Schieberzylinder geschieht. Damit ist ein offener Durchgang von Mulde zu Mulde geschaffen. Durch Umschalten der Drehrichtung der Rührwerke wirken diese als Förderschnecke und fördern den Beton von Mulde zu Mulde, bis er schliesslich durch die vordere Öffnung des Behälters 8 des vordersten Wagens 1 in den Betonbehälter der Durchfördereinheit 36 ausfliesst. Die Durchsatzmenge wird am vordersten Wagen 1 über den Öffnungsgrad des Schiebers händisch durch den Betonpumpenmaschinisten geregelt.
[0025] Nach dem Entleeren der Wagen müssen die Schieberplatten an den Stirnseiten beider Mulden geschlossen werden und die RoCon-Shuttles und die Direktfördereinheit mit Hilfe der Lokomotive wieder auseinander gezogen werden. Direkt bei der Betonierstelle wird eine Grobreinigung der Mulden mittels Spritzwasser aus einem Wasserschlauch vorgenommen. Dabei wird die Eintrittsöffnungen der Mulde geschlossen und der Behälter soweit nötig mit Wasser gefüllt. Das Schmutzwasser bleibt während der Rückfahrt in der Mulde und wird bei der Waschanlage in der MFS entsorgt. Vor der Rückfahrt muss kontrolliert werden, ob beide Verriegelungszylinder korrekt eingerastet haben, sodass der rote Indi-katorbolzen am Zylinderboden nicht mehr sichtbar ist. Während der Rückfahrt wird das Rührwerk eingeschaltet, um eine Entmischung respektive Aushärtung des Restbetons zu verhindern. Der Abbindeprozess respektive die Abbindezeit in den Mulden bei der Rückfahrt ist abhängig von der Betonrezeptur und wird auch an die zu bewältigende Fahrstrecke angepasst. Die Entleerung des Schmutzwassers und des Restbetons sowie die Endreinigung erfolgt in der MFS. Vor dem Wiederbelad sind die Mulden und die Auslaufkonuse zu reinigen. Für Revisionszwecke kann ein leerer Behälter 8 vom Wagenchassis abgehoben werden. Dazu müssen die Befestigungsschrauben an den vier Füssen des Behälters 8 gelöst werden. Anschliessend kann der Behälter 8 mit einem Kran mit ausreichender Tragkraft an den vier Schäkeln 20 (Hebe-Laschen), welche an jeder Ecke des Behälters 8 angebracht sind, angehoben werden.
[0027] Zum Reinigen nach dem Entleeren werden die einzelnen Behälter 8 der Wagen einfach von oben mit Wasser ausgespritzt, was bei drehendem Rührwerk 18 erfolgen kann, sodass auch dieses von allen Seiten abgespritzt werden kann. Weil die Behälter 8 ja von oben zugänglich sind, können die Innenwände der Behälter 8 leicht mittels eines Schlauches mit Druckwasser abgespritzt werden. Das nachher im Behälter 8 vorhandene Wasser wird mit dem Rührwerk 18 stets in Bewegung gehalten, sodass sich keine Betonreste an der Behälterwand anbacken können. Bevor der Zug wieder aus dem Tunnel herausgefahren wird, werden die Kupplungen zunächst wieder wieder ausgefahren. Wenn der Zug wieder aus dem Tunnel herauskommt, wird das Schmutzwasser fachgerecht entsorgt, indem es in eine dafür vorgesehene Wanne abgelassen wird.
[0028] Die Vorteile dieses Betontransportsystems sind vielfältig. Zunächst einmal liegt der grösste Vorteil gegenüber den herkömmlichen Trommelwagen darin, dass das Beladen des Zuges sehr viel einfacher und rascher vonstatten geht. Mit den einzelnen Schienenfahrzeugen mit je oben offenem trogförmigen Behälter 8 kann einfach unter dem Betonsilo in langsamer Fahrt vorbeigefahren werden und während der Fahrt werden die einzelnen Behälter 8 befüllt. Die Ladegeschwindigkeit wird nicht mehr durch die Zugskomposition in irgendeiner Weise beschränkt, sondern einzig durch die Ausschüttkapazität am Betonsilo. Einzig zwi- sehen den Wagen muss die Ausschüttgosse kurz geschlossen werden, bis der nächste Wagen unter ihr angekommen ist. Dann wird wieder geöffnet und der Wagen wird in Fahrt schön gleichmässig über seine ganze Länge befüllt. Der Zug braucht nach dem Beladen nicht mehr rückwärts rangiert zu werden, sondern kann direkt in den Tunnel einfahren. Es sind weder vor noch nach dem Beladen irgendwelche Arbeiten nötig, wie das bisher vor dem Beladen zum Entfernen der Luckendeckel und nach dem Beladen für das Verschliessen der Lucken nötig ist und was ein zeitraubendes Prozedere ist.
[0029] Das Entladen erfolgt viel transparenter, indem man jederzeit den Überblick über den Füllstand der Behälter 8 hat, weil diese oben offen sind und sich auch vollständig entleeren. Auch die Reinigungs- und Unterhaltsarbeiten gestalten sich viel einfacher und sie sind entsprechend rascher zu bewältigen. Vorallem weil die Behälter 8 oben offen sind, lassen sie sich sehr viel leichter und gezielt mit einem Druckwasserstrahl abreinigen, während bei den Trommelwagen nach dem Entladen bloss von den endseitigen Mündungen her Wasser hineingespritzt werden konnte. Bei den hier vorgestellten Schienenfahrzeugen hingegen kann ein Mann, der oberhalb der Wagen auf einem dort angeordneten Laufsteg und Stehgitter 19 positioniert ist, die leeren Wagen bzw. deren Behälter bei ihrer langsamen Vorbeifahrt gezielt abspritzen, während deren Rührwerke 18 in Betrieb sind. Das Wasser in den so mit Wasser angefüllten Behältern 8 wird durch das Rührwerk 18 stets umgewälzt, sodass sich bis zum Entwässern ein homogenes Schmutzwassergemisch gebildet hat, und sich keine Betonreste am Boden oder an den Seitenwänden der Behälter 8 ansetzen.
[0030] Weitere Vorteile entstehen durch den Einsatz des Betontransportwagens mit Direktförderung in Betonpumpe. So kann die Schmiermischung (ca. 0.5m3 bis 1m3) bereits beim Verlad der ersten Garnitur RoCon-Shuttle mit in den Tunnel gefahren werden (unabhängig zu RoCon-Shuttle). Durch die saubere Zufuhr des Betons zur Pumpe wird eine Verschmutzung der Sohle vermieden, was bisher infolge Verluste von Beton auf dem Förderband in Kauf genommen werden musste. Das System bietet infolge seiner Einfachheit wegen des Wegfalls der Förderbandkomponenten (Abstreifer, Rollen etc.) eine hohe Verfügbarkeit und ist wartungsarm und die Mulde des Direktfördereinzeit wirkt als Buffer. Es kann ohne weiteres SCC-Beton (seif compacting concrete) verarbeitet werden. Auch das Ausstossen von Restbeton in Leitungen von der Schalung in den Behälter der Direktfördereinheit ist ohne weitere möglich, wodurch Verschmutzungen der Baustelle vermieden werden.
[0031] Insgesamt ist mit dieser Vorrichtung bzw. mit diesem Betontransportsystem eine stark erhöhte Kapazität zu erreichen, weil Standzeiten der Zugskomposition vermieden werden können. Im Prinzip kann diese bis auf das eigentliche Entladen an der Tunnelbrust sowie den Richtungswechsel vor dem Tunnel ständig in Fahrt sein, jedenfalls sowohl für das Befüllen wie auch für das Abreinigen nach dem Beladen. Für diese Zwecke wird die Fahrt bloss verlangsamt, jedoch muss der Zug weder für das Beladen noch für das Reinigen der Behälter still stehen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren für den Betontransport auf Schienen, bei dem der Beton in Schienenfahrzeugen (1 ,2) mit je einem oben offenen trogförmigen Behälter (8) nach Befüllen der Behälter (4) während der Fahrt von oben aus einem Betonsilo heraus hernach schienentransportiert wird, wobei der Beton in den offenen, trogförmigen Behältern (8) durch Rühren mit einem Rührwerk (18) vor der Entmischung geschützt wird, und zum Entladen die Behälter (8) der aufeinanderfolgenden Schienenfahrzeuge (1,2) durch Zusammenziehen der Kupplungen dichtend miteinander verbunden werden, und dass hernach Beton durch das Rühr- und Förderwerk (18) von einem Behälter (8) in den nächstfolgenden Behälter (8) gefördert wird und schliesslich aus der Stirnwandöffnung (14) des vordersten Schienenfahrzeuges (1) auf einen
Förderbandwagen und dann in den Beschicktrichter (45) einer Betonpumpe gefördert wird.
2. Verfahren für den Betontransport auf Schienen nach Anspruch 1 , bei dem die Behälter (8) der einzelnen Schienenfahrzeuge mitsamt den Schienenfahrzeugen mittels hydraulisch zusammenziehbarer Kupplungen zusammengezogen werden, wobei ein Lippenstutzen (16) an der Stirnwand (11) des einen Behälters (8) in den Mündungstrichter (15) an der Stirnwand (12) des nach vorne nächstfolgenden Behälters (8) und Schienenfahrzeuges (1) gepresst wird, sodass eine dichtende Verbindung zur Durchförderung von
Beton entsteht.
3. Vorrichtung für den Betontransport auf Schienen, bestehend aus Schienenfahrzeugen (1 ,2) mit je einem oben offenen trogförmigen Behälter (8) mit Schieber- oder Klappenöffnung (13,14) in den endseitigen Stirnwänden
(11,12), wobei im offenen trogförmigen Behälter (8) ein Rühr- und Förderwerk (18) angeordnet ist, mittels dessen der inliegende Beton mischbar und aus der Schieber- oder Klappenöffnung (13,14) in der Stirnwand (12) des Behälter (8) förderbar ist.
4. Vorrichtung für den Betontransport auf Schienen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schieber- oder Klappenöffnung (13,14) an dereinen Stirnseite (11) des Behälters (8) als Lippenstutzen (16) ausgeführt ist, welcher an seinem Mündungsrand mit einem elastischen, starkwandigen Hohlgummi- Ring ausgerüstet ist, welcher unter elastischer Verformung dichtend in den Mündungstrichter (15) an der hinteren Stirnseite (12) des nach vorne nächstfolgenden Behälters (8) einpasst, und dass der eine Kupplungsteil (25) der Kupplung mit einer hydraulischen Einrichtung (26) bestückt ist, sodass die zusammengekuppelten Kupplungsteile (24,25) hydraulisch zusammenziehbar und wieder auseinander schiebbar sind.
5. Vorrichtung für den Betontransport auf Schienen nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die trogförmigen Behälter (8) einen im
Querschnitt halbkreisförmigen Boden aufweisen, und in den endseitigen Stirnwänden (11,12) je eine Schieber- oder Klappenöffnung (13,14) angeordnet ist, deren Schieberplatte (30) oder Klappe hydraulisch oder elektrisch betätigbar ist.
6. Vorrichtung für den Betontransport auf Schienen nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das im Innern jedes trogförmigen Behälters (8) angeordnete Rühr- und Förderwerk (18) eine archimedische Schraube ist, deren Schraubenränder nahe an der Behälterinnenwand entlangfahren, und deren Schraubenfläche Aussparungen aufweist, sodass die Schraubenfläche nur im radialen Randbereich ein durchgehendes Band (33) bildet, das über radiale Streben (29) an der zentralen Welle (27) gehalten ist.
7. Vorrichtung für den Betontransport auf Schienen nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das im Innern jedes trogförmigen Behälters (8) angeordnete Rühr- und Förderwerk (18) eine archimedische Schraube ist, deren Schraubenränder nahe an der Behälterinnenwand entlangfahren, und deren Schraubenfläche von Löchern durchsetzt ist.
8. Vorrichtung für den Betontransport auf Schienen nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das im Innern jedes trogförmigen Behälters (4) angeordnete Rühr- und Förderwerk (6) eine Welle (17) einschliesst, die mit radial abstehenden Armen ausgerüstet ist, an deren Enden je ein Paddel schiefwinklig zur Welle angeschraubt ist, wobei das Rühr- und Förderwerk (18) mittels je eines eigenen Elektromotors antreibbar ist, welcher in Fahrt von einer von der Lokomotive generierten Spannung und im Stand wahlweise von einer externen Spannungsquelle antreibbar ist und fernsteuerbar ist.
9. Vorrichtung für den Betontransport auf Schienen nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die trogförmigen Behälter (4) jedes Schienenfahrzeuges (1,2) auf einem Chassis (3) mit zwei parallelen
Hohlprofilen ruhen, indem sie Stützfüsse (7) aufweisen, die auf ihrer Unterseite Ausnehmungen und Löcher aufweisen, mit welchen sie über nach oben ragende Steckkegel (6) an den Hohlprofilen des Chassis (3) steckbar sind, sodass die trogförmigen Behälter (8) mitsamt ihren Rühr- und Förderwerken (18) und deren Elektromotor mit Hebelaschen am Behälter (8) vom Chassis (3) weghebbar und auf einen ebenen Boden abstellbar sind, und dass die Laufräder (15) am Chassis (3) der Schienenfahrzeuge (1-3) mitsamt ihren Lagern (29) einzeln auswechselbar sind und wenigstens einen Durchmesser von 400mm aufweisen.
10. Vorrichtung für den Betontransport auf Schienen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Transportwagen mit Direktförderung in eine Betonpumpe einschliesst, welcher direkt mit dem vordersten Schienenfahrzeug und seinem Behälter (8) kuppelbar ist.
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