ES2253169T3 - TUNNEL MACHINE FOR ADVANCE BY SHIELD. - Google Patents
TUNNEL MACHINE FOR ADVANCE BY SHIELD.Info
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Abstract
Description
Máquina tuneladora de avance por escudo.Tunneling machine of advance by shield.
La invención se refiere a un mecanismo de avance por escudo con un dispositivo de evacuación que presenta un tornillo sinfín de transporte, para evacuar material desde una cámara de explotación, y con un dispositivo de evacuación por esclusa conectado al dispositivo de evacuación para extraer el material desde el dispositivo de evacuación.The invention relates to a feed mechanism by shield with an evacuation device that features a transport screw, to evacuate material from a holding chamber, and with an evacuation device by sluice connected to the evacuation device to remove the material from the evacuation device.
Se conoce un mecanismo de avance por escudo de este tipo del libro "Maschineller Tunnelbau im Schildvortrieb" de Bernhard Maidl, Martin Herrenknecht y Lothar Anheuser, publicado por Ernst & Sohn Verlag para Architektur und technische Wissenschaften GmbH, Berlín, 1994. El mecanismo de avance por escudo ya conocido presenta un dispositivo de evacuación configurado con un tornillo sinfín de transporte, con el que puede extraerse material desde una cámara de explotación. El mecanismo de avance por escudo dispone además de un dispositivo de evacuación por esclusa, que está configurado como esclusa de rueda de alvéolos dispuesta suspendida hacia abajo y está conectado al dispositivo de evacuación. Con la esclusa de rueda de alvéolos que dispone de una rueda de paletas de uno o más alvéolos puede extraerse del dispositivo de evacuación el material situado en el dispositivo de evacuación, por medio de que el material que cae en la esclusa de rueda de alvéolos por efecto de la gravedad es transportado hacia abajo con la o cada rueda de paletas.A shield advance mechanism is known from this type of book "Maschineller Tunnelbau im Schildvortrieb" by Bernhard Maidl, Martin Herrenknecht and Lothar Anheuser, published by Ernst & Sohn Verlag for Architektur und technische Wissenschaften GmbH, Berlin, 1994. The shield advance mechanism already known presents an evacuation device configured with a transport screw, with which it can be removed material from an operating chamber. The advance mechanism by shield also has an evacuation device for sluice, which is configured as an alveolus wheel sluice arranged suspended down and is connected to the device evacuation. With the alveolus wheel lock that has a paddle wheel of one or more cells can be removed from the evacuation device the material located in the device evacuation, by means of which the material that falls in the sluice of Alveoli wheel due to gravity is transported to down with the or each paddle wheel.
Aunque con la esclusa de rueda de alvéolos puede extraerse del dispositivo de evacuación material a granel compuesto de una fracción en grueso como grava, en el caso de material fluyente como una elevada porción de arcilla gruesa como arcilla figulina aparece el problema de que, por una parte se dificulta la entrada en la esclusa de rueda de alvéolos a causa de pegado de material ya en la región del dispositivo de evacuación y, por otra parte, existe el riesgo de que la propia esclusa de rueda de alvéolos se pegue a causa de material que se adhiera en regiones de borde de la o de cada rueda de paletas.Although with the alveolus wheel lock you can be removed from the composite bulk material evacuation device of a fraction in thickness as gravel, in the case of material flowing as a high portion of thick clay like clay figuline appears the problem that, on the one hand the entry into the alveolus wheel lock due to sticking of material already in the region of the evacuation device and, on the other On the other hand, there is a risk that the wheel lock itself alveoli sticking because of material that adheres to regions of edge of the or of each paddle wheel.
Para solucionar este problema hasta ahora se desactivaba la esclusa de rueda de alvéolos en el caso de explotación de material con una elevada porción de arcilla gruesa, y el material con elevado contenido de arcilla gruesa se diluía por ejemplo con bentonita y se extraía, mediante bombas de hormigón como dispositivo de evacuación por esclusa, hacia fuera del dispositivo de evacuación. Aquí existe el inconveniente, aparte del cambio necesario entre dos modos de funcionamiento, en especial la modificación de la composición del material explotado, lo que tiene como consecuencia, en el caso de una reutilización, una elaboración extraordinariamente costosa o, en otro caso, un almacenaje final igualmente costoso y negativo desde puntos de vista medioambientales.To solve this problem so far it deactivated the alveolus wheel lock in the case of exploitation of material with a high portion of coarse clay, and the material with high coarse clay content was diluted by example with bentonite and it was extracted, using concrete pumps like evacuation device by sluice, out of the device of evacuation. Here is the downside, apart from the change necessary between two modes of operation, especially the modification of the composition of the exploited material, which has as a consequence, in the case of a reuse, an elaboration extraordinarily expensive or, otherwise, a final storage equally expensive and negative from points of view environmental.
La invención se ha impuesto la tarea de indicar un mecanismo de avance por escudo de la clase citada al comienzo con el que, sin cambio en el modo de funcionamiento, pueda extraerse de la cámara de explotación, de forma continua y con seguridad de funcionamiento, tanto material con una elevada proporción de fracción en grueso como material con elevado contenido de arcilla gruesa sin aditivos.The invention has set itself the task of indicating a shield advance mechanism of the class cited at the beginning with which, without change in the mode of operation, can be extracted of the operating chamber, continuously and safely operation, both material with a high proportion of bulk fraction as a high clay material thick without additives.
Esta tarea es resuelta conforme a la invención, en el caso de un mecanismo de avance por escudo de la clase citada al comienzo, por medio de que el dispositivo de evacuación por esclusa presenta una unidad de estrangulación con al menos una pareja de cilindros opuestos entre sí, que pueden girar en cada caso en sentidos opuestos por parejas, señalando hacia fuera del dispositivo de evacuación el sentido de giro respectivo de los cilindros, en sus regiones que señalan unas hacia otras.This task is solved according to the invention, in the case of a shield advance mechanism of the cited class at the beginning, by means of which the evacuation device by sluice has a throttle unit with at least one pair of cylinders opposite each other, which can rotate in each case in opposite directions in pairs, pointing out the evacuation device the respective direction of rotation of the cylinders, in their regions that point towards each other.
Mediante la configuración conforme a la invención del dispositivo de evacuación por esclusa como unidad de estrangulación, con al menos una pareja de cilindros opuestos entre sí, se obtiene una acción de transporte fundamentalmente en gran medida independiente de la composición del material a extraer del dispositivo de evacuación. Los cilindros que giran en sentidos opuestos transportan de forma continua, a causa del efecto de resaca y de la acción de transporte, tanto material fluyente, por ejemplo con un fuerte contenido de arcilla gruesa, como material que presenta una elevada proporción de fracción en grueso, sin que sea necesario que se produzca un cambio en el modo de funcionamiento o en la adición de aditivos. Asimismo la unidad de estrangulación conforme a la invención produce a causa de la mayor resistencia a la circulación, incluso en el caso de un material estructurado de una forma relativamente fluida, una reducción efectiva de presión para reducir el riesgo de una fractura del frente.By configuration according to the invention of the sluice evacuation device as a unit of throttling, with at least one pair of opposite cylinders between yes, you get a transport action fundamentally in great independent measure of the composition of the material to be extracted from evacuation device The cylinders that rotate in directions opposites transport continuously, because of the effect of hangover and transport action, both flowing material, by example with a strong coarse clay content, as a material which presents a high proportion of fraction in thickness, without it is necessary that there is a change in the mode of operation or in the addition of additives. Also the unit of throttling according to the invention produces because of the greater resistance to circulation, even in the case of a material structured in a relatively fluid way, a reduction effective pressure to reduce the risk of a fracture of the front.
De forma ventajosa, en el caso de un perfeccionamiento, la unidad de estrangulación está conectada en la región de una cámara de compresión, configurada por el extremo en la dirección de transporte del dispositivo de evacuación y en la que se comprime el material transportado.Advantageously, in the case of a improvement, the throttle unit is connected in the region of a compression chamber, configured by the end in the transport address of the evacuation device and in the that the transported material is compressed.
En el caso de un perfeccionamiento es asimismo conveniente que cada cilindro presente un número de resaltes que sobresalgan radialmente, con los que puedan triturarse componentes de una fracción en grueso.In the case of improvement, it is also it is convenient that each cylinder has a number of projections that stand out radially, with which components can be crushed of a fraction in thickness.
En el caso del perfeccionamiento citado en último lugar se ha previsto, para obtener un tamaño de grano variable en dependencia de la resistencia de una fracción en grueso a la trituración, que los cilindros puedan desplazarse unos contra otras. Por ejemplo, para obtener un tamaño de grano relativamente pequeño, en una primera posición las líneas periféricas de los resaltes de cilindros opuestos entre sí encajan unas en otras. Si por el contrario la fracción en grueso es relativamente difícil de triturar y, de este modo, es ventajoso un tamaño de grano relativamente pequeño para conservar los resaltes, en otra posición las líneas periféricas de los resaltes de cilindros opuestos entre sí presentan una distancia pequeña con relación al diámetro de los cilindros. Asimismo, por medio de esto puede variarse la resistencia a la circulación de la unidad de estrangulación para optimizar la reducción de presión residual.In the case of the aforementioned improvement place is planned, to obtain a variable grain size in dependence on the resistance of a bulk fraction to the crushing, that the cylinders can move against each other others. For example, to obtain a relatively large grain size small, in a first position the peripheral lines of the Projections of cylinders opposite each other fit into each other. Yes on the contrary the bulk fraction is relatively difficult to crush and, thus, a grain size is advantageous relatively small to keep the highlights, in another position the peripheral lines of the protrusions of opposite cylinders between they do have a small distance in relation to the diameter of the cylinders Likewise, by means of this the circulation resistance of the throttle unit for optimize the reduction of residual pressure.
Por motivos técnicos de fabricación los resaltes están dispuestos ventajosamente a modo de peine en filas.For technical manufacturing reasons the highlights They are advantageously arranged as a comb in rows.
Para simplificar la trituración se ha previsto convenientemente que los resaltes presenten por un extremo un corte metalográfico y/o que los resaltes estén configurados, a modo de dientes de sierra, con flancos oblicuos delanteros en el sentido de giro y con un flanco aplanado opuesto a los flancos oblicuos.To simplify the crushing is planned conveniently that the projections have a cut at one end metallographic and / or that the highlights are configured, by way of saw teeth, with oblique front flanks in the direction of turn and with a flattened flank opposite the oblique flanks.
Es asimismo conveniente que el dispositivo de evacuación por esclusa presente una unidad de descarga unida a la unidad de estrangulación. Por medio de esto se consigue una reducción eficiente de una presión residual que todavía pudiera existir bajo ciertas circunstancias.It is also convenient that the device evacuation by sluice present a discharge unit attached to the throttle unit. Through this you get a efficient reduction of a residual pressure that could still exist under certain circumstances.
En el caso del perfeccionamiento citado en último lugar es conveniente, con relación a un transporte continuo de grandes cantidades de material, que la unidad de descarga esté ejecutada como bomba de doble émbolo con al menos dos émbolos que funcionan en sentidos opuestos por parejas y que asimismo la unidad de descarga presente, convenientemente, tubos de descarga curvados dispuestos en prolongación en cada caso de un émbolo, que provocan a causa del rozamiento interior una resistencia a la circulación no despreciable con relación a la reducción de presión residual.In the case of the aforementioned improvement place is convenient, in relation to a continuous transport of large amounts of material, that the discharge unit is executed as a double piston pump with at least two pistons that they work in opposite directions in pairs and that also the unit Discharge present conveniently curved discharge tubes arranged in prolongation in each case of a plunger, which cause because of the internal friction a resistance to circulation does not negligible in relation to the reduction of residual pressure.
Otras ventajas de la invención son objeto de la siguiente descripción de ejemplos de ejecución, haciendo referencia a las figuras del dibujo. Aquí muestran:Other advantages of the invention are the subject of following description of execution examples, referring to the figures in the drawing. Here they show:
la figura 1, en una vista lateral parcialmente en corte, un ejemplo de ejecución de un mecanismo de avance por escudo conforme a la invención con una unidad de estrangulación, que presenta una pareja de cilindros dispuestos en una primera posición de forma que encajan uno en el otro, que está conectada por el extremo a un dispositivo de evacuación y está unida a una unidad de descarga,Figure 1, in a side view partially in cut, an example of execution of a shield feed mechanism according to the invention with a throttle unit, which presents a pair of cylinders arranged in a first position so that they fit into each other, which is connected by the end to an evacuation device and is attached to a unit of discharge,
la figura 2, en una vista frontal parcialmente en corte, la disposición de la unidad de estrangulación conforme a la figura 2, entre el dispositivo de evacuación y la unidad de descarga,Figure 2, in a front view partially in cutting, the arrangement of the throttle unit according to the Figure 2, between the evacuation device and the unit discharge,
la figura 3, en una vista lateral aumentada con relación a la escala de la figura 1, el ejemplo de ejecución conforme a la figura 1 con cilindros dispuestos distanciados en otra posición con sus líneas periféricas yFigure 3, in an enlarged side view with in relation to the scale of figure 1, the example of execution according to figure 1 with cylinders arranged spaced apart in another position with its peripheral lines and
la figura 4 una vista en planta sobre la unidad de estrangulación en la posición de los cilindros conforme a la figura 3.Figure 4 a plan view of the unit of throttling in the position of the cylinders according to the figure 3.
La figura 1 muestra en una vista lateral parcialmente en corte un ejemplo de ejecución de un mecanismo de avance por escudo 1 conforme a la invención, con una rueda de corte 2 dispuesta en funcionamiento por el lado del frente que está dispuesta delante de una cámara de explotación 3 en la dirección de explotación. El mecanismo de avance de escudo 1 presenta un dispositivo de evacuación 4, que presenta un tornillo sinfín de transporte 5 giratorio que penetra con su extremo delantero en la cámara de explotación 3 y un tubo envolvente 6 que circunda el tornillo sinfín de transporte 5 por el lado trasero de la cámara de explotación 3.Figure 1 shows in a side view partially an example of execution of a mechanism of shield feed 1 according to the invention, with a cutting wheel 2 arranged in operation on the front side that is arranged in front of an operating chamber 3 in the direction of exploitation. The shield advance mechanism 1 has a evacuation device 4, which has an endless screw of 5 rotating transport that penetrates with its front end into the holding chamber 3 and an envelope tube 6 surrounding the transport screw 5 on the rear side of the camera exploitation 3.
El tornillo sinfín de transporte 5 termina, configurando una cámara de compresión 7, en el tubo envolvente 6 a cierta distancia del extremo del tubo envolvente 6 dirigido hacia fuera de la cámara de explotación 3. En el caso de una disposición conforme a lo determinado del mecanismo de avance de escudo 1 se ha asignado en la región de la cámara de compresión 7, colgando hacia abajo a través de un empalme de tubo 8 curvado, una unidad de estrangulación de un dispositivo de evacuación por esclusa 10. La unidad de estrangulación 9 puede separarse de la cámara de compresión 7 a través de una corredera de cierre 11 por el lado de la cámara de compresión. La unidad de estrangulación 9 presenta una carcasa de cilindros 12 en la que, en el caso del ejemplo de ejecución representado, una pareja de cilindros formada por un primer cilindro extractor 13 y un segundo cilindro extractor 14. El primer cilindro extractor 13 y el segundo cilindro extractor 14 pueden desplazarse uno con respecto al otro, de tal modo que pueden posicionarse en diferentes posiciones a diferentes distancias mutuas. Por medio de esto puede variarse la resistencia a la circulación en el interior de la unidad de estrangulación 9 para optimizar la reducción de presión residual, disponiéndose, en el caso de cilindros extractores 13, 14 con una distancia mutua relativamente amplia, de una resistencia a la circulación relativamente pequeña con una reducción de presión residual relativamente reducida y, en el caso de cilindros extractores 13, 14 con una distancia mutua relativamente estrecha, de una resistencia a la circulación relativamente elevada con una reducción de presión residual relativamente elevada.The transport screw 5 ends, configuring a compression chamber 7, in the envelope tube 6 a certain distance from the end of the casing tube 6 directed towards outside the holding chamber 3. In the case of a provision as determined by the shield feed mechanism 1 it has assigned in the region of compression chamber 7, hanging towards down through a curved 8 pipe joint, a unit of throttling of a sluice evacuation device 10. The choke unit 9 can be separated from the chamber of compression 7 through a closing slide 11 on the side of The compression chamber. The throttle unit 9 has a cylinder housing 12 in which, in the case of the example of Execution represented, a pair of cylinders formed by a first extractor cylinder 13 and a second extractor cylinder 14. The first extractor cylinder 13 and the second extractor cylinder 14 they can move with respect to each other, so that they can position yourself in different positions at different distances mutual. By means of this the resistance to the circulation inside the throttle unit 9 to optimize the reduction of residual pressure, being available in the case of extractor cylinders 13, 14 with mutual distance relatively broad, of a resistance to circulation relatively small with a reduction in residual pressure relatively small and, in the case of extractor cylinders 13, 14 with a relatively narrow mutual distance of resistance to relatively high circulation with a pressure reduction relatively high residual.
Los cilindros extractores 13, 14 pueden girar en sentidos opuestos, estando dirigido el sentido de giro respectivo de los cilindros extractores 13, 14, en su región dirigida una hacia otra, hacia fuera de la cámara de compresión 7 del dispositivo de evacuación 4. Mediante una variación del número de revoluciones y de la distancia de los cilindros extractores 13, 14 pueden ajustarse la capacidad de transporte y la reducción de la presión residual imperante en el extremo trasero, en la dirección de transporte del dispositivo de evacuación 4, del tornillo sinfín de transporte 5.The extractor cylinders 13, 14 can rotate in opposite directions, the respective direction of rotation being directed of the extractor cylinders 13, 14, in their region directed one towards another, out of the compression chamber 7 of the device evacuation 4. By a variation of the number of revolutions and of the distance of the extractor cylinders 13, 14 can be adjusted transport capacity and reduction of residual pressure prevailing at the rear end, in the direction of transport of the evacuation device 4, transport screw 5.
Cada uno de los cilindros extractores 13, 14 presenta un número de dientes de cilindro 15, dispuestos en filas a modo de peine y que encajan unos en otros periféricamente en la posición de los cilindros extractores 13, 14 representada en la figura 1, como resaltes que sobresalen radialmente que están instalados de un modo y una forma que se explican con detalle más adelante, para triturar la fracción en grueso contenida en el material introducido en la unidad de estrangulación 9.Each of the extractor cylinders 13, 14 it has a number of cylinder teeth 15, arranged in rows at comb mode and they fit into each other peripherally in the position of the extractor cylinders 13, 14 represented in the Figure 1, as radially protruding projections that are installed in a way and a way that are explained in more detail forward, to crush the coarse fraction contained in the material introduced into the throttle unit 9.
Asimismo, el dispositivo de evacuación por esclusa 10 dispone de una unidad de descarga 16, que está unida a la unidad de estrangulación 9 a través de una corredera de cierre 17 por el lado de evacuación, dispuesta a la salida dirigida hacia fuera de la cámara de compresión 7. La unidad de descarga 16 está ejecutada como bomba de doble émbolo con un primer émbolo 18 y un segundo émbolo 19, funcionando los émbolos 18, 19 en sentidos opuestos para desplazar el material introducido desde la unidad de estrangulación 9 en una espacio de descarga 20 dentro de una cámara, después de pasar por una corredera de descarga 21 hasta un primer tubo de descarga 22 curvado o en un segundo tubo de descarga 23 curvado. Mediante la curvatura en los tubos de descarga 22, 23 se obtiene una resistencia a la circulación relativamente elevada, con la que puede reducirse la presión residual que todavía pueda imperar en ciertas circunstancias a la salida de la unidad de estrangulación 9.Also, the evacuation device by lock 10 has a discharge unit 16, which is connected to the throttle unit 9 through a closing slide 17 on the evacuation side, arranged at the exit directed towards outside the compression chamber 7. The discharge unit 16 is executed as a double piston pump with a first piston 18 and a second piston 19, operating the pistons 18, 19 in directions opposite to move the material introduced from the unit of choke 9 in a discharge space 20 within a camera, after going through a discharge slide 21 to a first discharge tube 22 curved or in a second discharge tube 23 curved. By curvature in the discharge tubes 22, 23 a relatively high resistance to circulation is obtained, with which the residual pressure that can still be reduced prevail in certain circumstances upon leaving the unit of strangulation 9.
La figura 2 muestra en una vista frontal parcialmente en corte la disposición de la unidad de estrangulación 9 conforme a la figura 2 entre el dispositivo de evacuación 4 y la unidad de descarga 16. En la figura 2 puede verse que el primer cilindro extractor 13 y de forma correspondiente el segundo cilindro extractor 14, cubierto parcialmente en la representación conforme a la figura 2, disponen en cada caso de un árbol de cilindros 24 accionado por motor, al que están aplicados los dientes de cilindro 15 dispuestos en filas a modo de peine y que encajan unos en otros periféricamente en la posición conforme a la figura 1. Asimismo puede deducirse de la figura 2 que los émbolos 18, 19 funcionan en cada caso en una cámara asociada del espacio de descarga 20.Figure 2 shows in a front view partially throttling the arrangement of the throttle unit 9 according to figure 2 between the evacuation device 4 and the discharge unit 16. In Figure 2 it can be seen that the first extractor cylinder 13 and correspondingly the second cylinder extractor 14, partially covered in the representation according to Figure 2, in each case have a cylinder shaft 24 motor driven, to which the cylinder teeth are applied 15 arranged in rows as a comb and fit into each other peripherally in the position according to figure 1. Likewise it can be deduced from figure 2 that the pistons 18, 19 work in each case in an associated chamber of the download space 20.
La figura 3 muestra en una vista lateral aumentada con relación a la escala de la figura 1 el ejemplo de ejecución conforme a la figura 1 con los cilindros extractores 13, 14 dispuestos en una posición más distanciada, en la que las líneas periféricas de los dientes de cilindro 15 presentan una distancia relativamente pequeña con relación al diámetro de los cilindros extractores 13, 14. En esta posición, la fracción en grueso relativamente resistente a la trituración puede triturarse hasta un tamaño de grano que no someta los dientes de cilindro 15 a un esfuerzo excesivo.Figure 3 shows in a side view increased in relation to the scale of figure 1 the example of execution according to figure 1 with the extractor cylinders 13, 14 arranged in a more distanced position, in which the lines peripherals of the cylinder teeth 15 have a distance relatively small in relation to the diameter of the cylinders extractors 13, 14. In this position, the bulk fraction relatively crush resistant can be ground up to grain size that does not subject cylinder 15 teeth to a excessive effort
En la figura 3 puede verse que los dientes de cilindro 15 están configurados con un corte metalográfico 25 por el extremo, en el sentido de giro de los cilindros extractores 13, 14 con flancos oblicuos delanteros 26 y con un flanco 27 aplanado opuesto a los flancos oblicuos 26. Por medio de esto se obtiene una trituración eficiente de una fracción en grueso contenido en el material que entra en la unidad de estrangulación 9.In figure 3 it can be seen that the teeth of cylinder 15 are configured with a metallographic cut 25 by the end, in the direction of rotation of the extractor cylinders 13, 14 with front oblique flanks 26 and with a flattened flank 27 opposite to the oblique flanks 26. By means of this a efficient crushing of a fraction in bulk contained in the material entering the throttle unit 9.
La figura 4 muestra una vista en planta sobre la unidad de estrangulación 9 conforme a la figura 3. De la figura 4 puede deducirse que los dientes de cilindro 15 de los cilindros extractores 13, 14 están dispuestos periféricamente a una distancia mutua relativamente reducida, de tal modo que la fracción en grueso que entra en la unidad de estrangulación 9 se tritura hasta un tamaño de grano que se corresponde aproximadamente con la distancia de los dientes de cilindro 15.Figure 4 shows a plan view of the throttle unit 9 according to figure 3. of figure 4 it can be deduced that the cylinder teeth 15 of the cylinders extractors 13, 14 are arranged peripherally at a distance relatively reduced mutual, such that the bulk fraction entering the throttle unit 9 is crushed to a grain size that corresponds approximately to the distance of the cylinder teeth 15.
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