DE4120179C2

DE4120179C2 -

Info

Publication number: DE4120179C2
Application number: DE4120179A
Authority: DE
Inventors: Klaus 4300 Essen De Perwitz
Original assignee: Schauenburg Maschinen- und Anlagen-Bau 4330 Muelheim De GmbH
Current assignee: Schauenburg Maschinen- und Anlagen-Bau 4330 Muelheim De GmbH
Priority date: 1991-06-19
Filing date: 1991-06-19
Publication date: 1993-03-25
Also published as: DE4120179A1

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer aus einer Wurfsiebmaschine und einem Hydrozyklon bestehenden Se pariervorrichtung zur Abtrennung von Bohrgut aus einer im Tunnelbau beim Schildvortrieb durch tonige und tonig lehmige Erdschichten eingesetzten Stützflüssigkeit nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to the use of a Throwing sieve machine and a hydrocyclone existing Se Parrying device for the separation of drilling material from a in tunneling when shielding through clayey and clayey loamy soil layers used support fluid according to the preamble of claim 1.

Als Stützflüssigkeiten werden vornehmlich viskose Suspensionen mit thixotropem Verhalten und hoher Fließgrenze eingesetzt.Mainly viscous suspensions are used as supporting liquids thixotropic behavior and high yield point.

Vielfach wird mit Bentonit-Suspensionen gearbeitet. Die Stützflüssigkeit wird im Kreislauf geführt. Eine Rege nerierung der mit Bohrgut beladenen Stützflüssigkeit ist erforderlich. Zielsetzung bei der Regenerierung ist, das Bohrgut unter geringen Verlusten an Stützflüssigkeit dem Kreislauf zu entziehen und die abgetrennte Stützflüssig keit wieder dem Vortrieb zuzuführen, wo sie erneut mit Bohrgut beladen wird.Bentonite suspensions are often used. The Support fluid is circulated. A brisk generation of the supporting liquid loaded with drilling material required. The objective of the regeneration is that Drilled material with little loss of supporting fluid To withdraw circulation and the separated support fluid back to the propulsion, where they again with Drilled material is loaded.

Im Rahmen der aus der Praxis bekannten Maßnahmen wird zur Regenerierung der Stützflüssigkeit eine Separieranlage eingesetzt, die aus einer Wurfsiebmaschine und einem Hydrozyklon besteht. Die Wurfsiebmaschine der bekannten Vorrichtung weist einen in Längsrichtung geteilten Sieb kasten auf, dessen eine Hälfte mit einem grobklassierenden Siebboden und dessen andere Hälfte mit einem Spaltsieb boden ausgerüstet ist. Der Siebdurchgang des grobklassie renden Siebbodens ist dem Hydrozyklon zuführbar, und der Hydrozyklonunterlauf ist zum Zwecke der Ent wässerung auf den Spaltsiebboden aufgebbar. Die beiden Siebböden sind mit gleichem Winkel in Transport richtung des Siebrückstandes leicht ansteigend angeord net. Der Winkel ist fest vorgegeben und betriebsmäßig nicht veränderbar. Die bekannte Separiervorrichtung zeich net sich durch einen geringen Platzbedarf aus und ist ohne weiteres in die Tunnelröhre einführbar. Die bekannte Separiervorrichtung hat sich bewährt zur Regenerierung von Stützflüssigkeiten, insbes. Bentonit-Suspensionen, bei Schildvortrieben im Locker- und Festgestein und in sandigen sowie schluffigen Böden. Mit zunehmendem Anteil an Ton im Bohrgut ergeben sich jedoch Probleme bei der Abscheidung auf dem grobklassierenden Siebboden. Infolge Adhäsion und Kohäsion der Tonbestandteile bilden sich Aggregate, die den grobklassierenden Siebboden verkleben und undurchlässig machen. Zur Abtrennung von Bohrgut, welches beim Schildvortrieb durch tonige und tonig lehmige Erdschichten anfällt, ist die bekannte Separier vorrichtung nicht einsetzbar.As part of the measures known from practice, Regeneration of the support fluid in a separation system used, consisting of a throwing sieve machine and a Hydrocyclone exists. The throwing screen machine of the well-known Device has a sieve divided in the longitudinal direction box, one half of which with a rough classifying Sieve bottom and its other half with a slotted sieve floor is equipped. The sieve passage of the coarse class the sieve bottom can be fed to the hydrocyclone, and the hydrocyclone underflow is for the purpose of Ent Water can be applied to the slotted sieve bottom. The both sieve trays are in transport at the same angle Direction of sieve residue arranged slightly increasing net. The angle is fixed and operational not changeable. The known separator draw is characterized by a small space requirement and is without further insertable into the tunnel tube. The well-known Separation device has proven itself for regeneration of supporting fluids, especially bentonite suspensions, with shield drives in loose and hard rock and in sandy and silty soils. With increasing proportion However, there are problems with the clay in the drilling material Separation on the coarse sieve tray. As a result Adhesion and cohesion of the clay components form Units that glue the coarse sieve tray and make it impermeable. To separate drillings, which when shield shielding through clayey and toned loamy layers of earth accumulate is the well-known separator device cannot be used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen anzu geben, die eine störungsfreie Abtrennung von Bohrgut aus einer im Tunnelbau beim Schildvortrieb durch tonige und tonig lehmige Erdschichten eingesetzten Stützflüssigkeit gewährleisten.The invention has for its object to take measures give a trouble-free separation of drillings one in tunneling when shielding through clayey and clayey loamy layers of earth used support fluid guarantee.

Gegenstand der Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe ist die Verwendung einer aus einer Wurfsiebmaschine und einem Hydrozyklon bestehenden Separiervorrichtung,
wobei die Wurfsiebmaschine zwei Siebkästen auf weist, von denen der eine Siebkasten mit einem grobklassierenden Siebboden und der andere Sieb kasten mit einem Spaltsiebboden ausgerüstet ist, und
wobei der Siebdurchgang des grobklassierenden Sieb bodens dem Hydrozyklon zuführbar sowie der Hydro zyklonunterlauf zum Zwecke der Entwässerung auf den Spaltsiebboden aufgebbar ist,
zur Abtrennung von Bohrgut aus einer im Tunnelbau beim Schildvortrieb durch tonige und tonig lehmige Erdschichten eingesetzten Stützflüssigkeit, die mit dem Bohrgut beladen auf den grobklassierenden Siebboden aufgegeben und als regenerierte Stützflüssigkeit im Oberlauf des Hydrozyklons abgezogen wird, mit der Maßgabe, daß der Spaltsiebboden in Transportrichtung des Siebrückstandes ansteigend und der grobklassierende Siebboden in Transportrichtung des Siebrückstandes mit Gefälle ausgerichtet ist, wobei der Neigungswinkel des grobklassierenden Siebbodens betriebs mäßig einstellbar ist. - Als lehmige Erdschichten werden Böden mit einem Tongehalt von mindestens 25 Gew.%, bezogen auf die Feinerde mit einem Kerndurchmesser von weniger als 2 mm, bezeichnet. Tonige Erdschichten liegen dann vor, wenn der Tongehalt in der Feinerde mindestens 45 Gew.% beträgt. Überraschenderweise kann allein durch Einstellung des Gefälles eine Belagbildung auf dem grobklassierenden Siebboden verhindert werden, und zwar auch bei sehr hohen Tonanteilen im Siebrückstand. Mit zunehmendem Tongehalt in den Siebrückständen wird das Gefälle des grobklassierenden Siebbodens vergrößert. Die Steigung des zur Entwässerung eingesetzten Spaltsiebbodens hingegen wird durch Verlagerung der Wurfsiebmaschine nur in geringen Grenzen variiert. Im Rahmen der Erfindung liegt es, daß der Neigungswinkel des zur Entwässerung eingesetzten Spaltsiebbodens zwischen einer horizontalen Stellung und einer Maximalsteigung betriebsmäßig einstellbar ist. Im allgemeinen reicht es jedoch, wenn mit einem in Transportrichtung leicht ansteigenden Spaltsieb boden gearbeitet wird, dessen Steigungswinkel fabrikmäßig fest vorgegeben ist.The object of the invention to achieve this object is the use of a separating device consisting of a throwing sieve machine and a hydrocyclone,
wherein the throwing sieve machine has two sieve boxes, one of which is equipped with a coarse classifying sieve bottom and the other sieve box with a slotted sieve bottom, and
the screen passage of the coarse-screening bottom can be fed to the hydrocyclone and the hydro cyclone underflow can be placed on the slotted screen bottom for the purpose of dewatering,
for the separation of drilling material from a supporting liquid used in tunneling when shielding through clayey and clayey loam layers of earth, which are loaded with the drilling material and placed on the roughly classifying sieve bottom and withdrawn as regenerated supporting liquid in the upper course of the hydrocyclone, with the proviso that the slotted sieve bottom in the transport direction of the Sieve residue rising and the coarse classifying sieve bottom is aligned with a slope in the transport direction of the sieve residue, the angle of inclination of the coarse classifying sieve bottom being moderately adjustable in operation. - Soils with a clay content of at least 25% by weight, referred to the fine earth with a core diameter of less than 2 mm, are referred to as loamy layers of earth. Clayey layers of earth are present when the clay content in the fine earth is at least 45% by weight. Surprisingly, simply by setting the gradient, it is possible to prevent the formation of deposits on the roughly classifying sieve bottom, even with very high clay contents in the sieve residue. As the clay content in the sieve residues increases, the gradient of the coarse classifying sieve bottom increases. The slope of the slotted sieve tray used for dewatering, on the other hand, is only varied within a limited range by moving the throwing sieve machine. It is within the scope of the invention that the angle of inclination of the slotted screen floor used for dewatering can be adjusted between a horizontal position and a maximum slope. In general, however, it is sufficient if the bottom is worked with a slotted screen that rises slightly in the direction of transport, the pitch angle of which is fixed in the factory.

Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung werden die Siebkästen der Wurfsiebmaschine als Schwingungseinheit von einem gemeinsamen Schwingantrieb in Schwingbewegung versetzt. Der dem grobklassierenden Siebboden zugeordnete Siebkasten ist gegenüber dem mit dem Spaltsiebboden bestückten Siebkasten verschwenkbar. Im übrigen sind die Siebkästen jedoch zu einer starren Einheit miteinander verbunden. Sie führen folglich gleiche Schwingungsbewegungen aus. Die Einstellung des Gefälles nach Maßgabe des Tongehaltes in den Siebrück ständen bzw. im Bohrgut ist ausreichend, um eine Verstopfung des grobmaschigen Siebbodens zu verhindern. Diese Erkenntnis erlaubt die Ausbildung einer kompakten und ohne weiteres in die Tunnelröhre einführbaren Separiervorrichtung.According to a preferred embodiment of the invention, the Screen boxes of the throwing screen machine as a vibration unit from a common vibratory drive vibrates. The sieve box assigned to the roughly classing sieve tray is opposite the sieve box equipped with the slotted sieve bottom pivotable. Otherwise, the sieve boxes are one rigid unit interconnected. So you lead equal vibratory movements. The setting of the Slope according to the clay content in the Siebrück stands or in the cuttings is sufficient to prevent constipation to prevent the large-mesh sieve bottom. This realization allows the formation of a compact and easily in the tunnel tube insertable separator.

Im Hinblick auf die zu wählenden Trennschnitte empfiehlt die Erfindung, daß der grobklassierende Siebboden für einen Trennkorndurchmesser im Bereich von 4 bis 8 mm und der Spaltsiebboden für einen Trennkorndurchmesser im Be reich von 0,3 bis 0,5 mm, ausgelegt ist. Der Hydrozyklon kann auch als Multizyklon mit zwei oder mehr Trennstufen ausgebildet sein. Die beschriebene Vorrichtung erlaubt ohne weiteres die Abtrennung von tonig lehmigem oder tonigem Bohrgut aus einer als Stützflüssigkeit einge setzten Bentonit-Suspension.Recommended with regard to the separating cuts to be selected the invention that the coarse sieve tray for a particle size in the range of 4 to 8 mm and the slotted sieve bottom for a separating grain diameter in the loading range from 0.3 to 0.5 mm. The hydrocyclone can also be used as a multi-cyclone with two or more separation stages be trained. The device described allows the separation of clayey loamy or clayey drilling material from a support liquid put bentonite suspension.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführ licher erläutert. Es zeigen in schematischer DarstellungIn the following, the invention is based on a an embodiment illustrating the drawing explained more clearly. They show a schematic representation

Fig. 1 die Draufsicht auf eine Separiervorrichtung, Fig. 1 is a plan view of a separating device,

Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung. Fig. 2 is a side view of the device shown in Fig. 1.

Die in den Figuren dargestellte Separiervorrichtung ist zur Abtrennung von Bohrgut aus einer im Tunnelbau beim Schildvortrieb durch tonige und tonig lehmige Erdschich ten eingesetzten Stützflüssigkeit bestimmt. Sie besteht ihrem grundsätzlichen Aufbau nach aus einer Wurfsieb maschine 1 und einem Hydrozyklon 2. Die Wurfsiebmaschine 1 weist zwei Siebkästen 3a, 3b auf, von denen der eine Siebkasten 3a mit einem grobklassierenden Siebboden 4a und der andere Siebkasten 3b mit einem Spaltsiebboden 4b ausgerüstet ist. Der Siebdurchgang des grob klassierenden Siebbodens 4a ist dem Hydrozyklon 2 über eine Verbindungsleitung 5 mittels einer Pumpe 6 zuführ bar. Der Hydrozyklon 2 ist oberhalb des Spaltsieb bodens 4b angeordnet. Sein Unterlauf 7 ist auf den Spaltsiebboden 4b aufgebbar und wird auf diesem ent wässert. Die mit dem Bohrgut beladene Stützflüssigkeit wird auf den grobklassierenden Siebboden 4a aufgegeben und schließlich als regenerierte Stützflüssigkeit im Ober lauf 8 des Hydrozyklons abgezogen. Der Siebrückstand der beiden Siebböden wird mittels einer nicht dargestellten Abzugseinrichtung abgeführt. Der grobklassierende Sieb boden 4a ist für einen Trennkorndurchmesser im Bereich zwischen 4 und 8 mm und der Spaltsiebboden 4b für einen Trennkorndurchmesser im Bereich zwischen 0,3 und 0,5 mm ausgelegt. Der Trennkorndurchmesser bezeichnet dabei definitionsgemäß diejenige Korngröße, die in gleichen An teilen im Siebdurchgang und im Siebrückstand zu finden ist. Der Hydrozyklonoberlauf 8 enthält die regenerierte Stützflüssigkeit, die wieder dem Kreislauf zugeführt wird. Im Rahmen der Erfindung liegt es, mit einer Bentonit- Suspension als Stützflüssigkeit zu arbeiten. Es versteht sich ferner, daß der Hydrozyklon 2 auch als Multizyklon mit zwei oder mehr Trennstufen ausgebildet sein kann.The separating device shown in the figures is intended for the separation of drilling material from a supporting fluid used in tunneling when shielding through clayey and clayey loamy earth layers. Its basic structure consists of a throwing sieve machine 1 and a hydrocyclone 2 . The throwing sieve machine 1 has two sieve boxes 3 a, 3 b, of which one sieve box 3 a is equipped with a roughly classifying sieve plate 4 a and the other sieve box 3 b is equipped with a slotted sieve plate 4 b. The sieve passage of the roughly classifying sieve bottom 4 a can be fed to the hydrocyclone 2 via a connecting line 5 by means of a pump 6 . The hydrocyclone 2 is arranged above the slotted bottom 4 b. Its lower reaches 7 can be placed on the slotted sieve bottom 4 b and is watered on it. The supporting liquid loaded with the drilling material is placed on the coarse sieve tray 4 a and finally withdrawn as regenerated supporting liquid in the upper barrel 8 of the hydrocyclone. The sieve residue of the two sieve trays is removed by means of an extraction device, not shown. The coarse sieve bottom 4 a is designed for a separating grain diameter in the range between 4 and 8 mm and the slotted sieve bottom 4 b for a separating grain diameter in the range between 0.3 and 0.5 mm. The separating grain diameter is by definition the grain size that can be found in equal parts in the sieve passage and in the sieve residue. The hydrocyclone overflow 8 contains the regenerated support liquid, which is returned to the circuit. It is within the scope of the invention to work with a bentonite suspension as a supporting liquid. It is further understood that the hydrocyclone 2 can also be designed as a multicyclone with two or more separation stages.

Insbesondere der Fig. 2 entnimmt man, daß der Spaltsieb boden 4b, der als Entwässerungsstufe arbeitet, in Transportrichtung des Siebrückstandes ansteigt. Für den Steigungswinkel α ist ein fester Wert vorgegeben, dessen Größe an die Wegamplitude und den Wurfwinkel der Wurf siebmaschine 1 angepaßt und von der Bauart des Schwingan triebs abhängig ist. Der grobklassierende Siebboden 4a ist in Transportrichtung des Siebrückstandes mit Gefälle ausgerichtet. Der Neigungswinkel β des grobklassierenden Siebbodens 4a ist betriebsmäßig einstellbar. Mit zu nehmendem Tongehalt im Siebrückstand wird das Gefälle des grobklassierenden Siebbodens 4a vergrößert. Durch Ein stellung eines ausreichend großen Gefälles, welches auf die Transportgeschwindigkeit des Siebgutes Einfluß nimmt, kann verhindert werden, daß sich auf dem Siebboden 4a zur Verklebung neigende tonige oder tonig lehmige Rückstände ablagern und die Wasserdurchlässigkeit des Siebbodens 4a herabsetzen.In particular, Fig. 2 reveals that the slotted sieve bottom 4 b, which works as a dewatering stage, increases in the transport direction of the sieve residue. A fixed value is specified for the pitch angle α, the size of which is adapted to the path amplitude and the throwing angle of the throwing sieve machine 1 and is dependent on the design of the vibrating drive. The roughly classifying sieve bottom 4 a is aligned with a gradient in the transport direction of the sieve residue. The angle of inclination β of the roughly classifying sieve bottom 4 a is operationally adjustable. As the clay content in the sieve residue increases, the gradient of the coarse sieve bottom 4 a is increased. By a position of a sufficiently large gap, which refers to the transport speed of the material being screened influence can be prevented from depositing on the sieve bottom 4 a tendency for the bonding clayey or loamy clay residues and reduce the water permeability of the sieve bottom 4a.

Die Siebböden 4a, 4b sind mit den Siebkästen 3a, 3b fest verbunden. Der mit dem grobklassierenden Siebboden 4a aus gerüstete Siebkasten 3a ist gegenüber dem mit dem Spalt siebboden 4b bestückten Siebkasten 3b verschwenkbar. Die beiden Siebkästen 3a, 3b bilden jedoch eine Schwingungs einheit, die von einem gemeinsamen Schwingantrieb 9 in Schwingbewegung versetzt wird. Unter der von den Sieb kästen 3a, 3b gebildeten Schwingungseinheit ist eine orts feste Auffangwanne mit zwei durch eine Längswand von einander getrennten Kammern angeordnet. Jedem Siebboden ist eine Kammer zugeordnet. Im Rahmen der Erfindung liegt es, den Schwingantrieb 9 für die aus den Siebkästen 3a, 3b bestehende Schwingungseinheit als Kurbelantrieb, Exzenterantrieb oder Unwuchtantrieb auszubilden.The sieve trays 4 a, 4 b are firmly connected to the sieve boxes 3 a, 3 b. The grobklassierenden with the sieve plate 4 a is from armed sieve box 3 a with respect to the sieve bottom with the gap 4 b 3 b sieve box fitted pivotably. The two sieve boxes 3 a, 3 b, however, form a vibration unit which is set in oscillating motion by a common vibratory drive 9 . Below that of the sieve boxes 3 a, 3 b vibration unit formed is a stationary collecting trough with two by a longitudinal wall of each separate chambers arranged. A chamber is assigned to each sieve tray. Within the scope of the invention is to design the oscillating drive for the 9 from the sifter frames 3 a, 3 b existing oscillation unit as a crank drive, the eccentric drive or unbalance drive.

Claims

1. Use of a separating device consisting of a throwing sieve machine ( 1 ) and a hydrocyclone ( 2 ),
The throwing sieve machine ( 1 ) has two sieve boxes ( 3 a, 3 b), one of which has a sieve box ( 3 a) with a coarse classifying sieve plate ( 4 a) and the other sieve box ( 3 b) with a slotted sieve plate ( 4 b) is equipped, and
wherein the sieve passage of the coarse classifying sieve plate ( 4 a) can be fed to the hydrocyclone ( 2 ) and the hydrocyclone underflow ( 7 ) can be fed onto the slotted sieve plate ( 4 b) for the purpose of dewatering,
for the separation of drilling material from a supporting fluid used in tunneling when shielding through clayey and clayey loam layers of earth, which are loaded with the drilling material and placed on the coarse sieve tray ( 4 a) and withdrawn as regenerated supporting fluid in the upper course ( 8 ) of the hydrocyclone ( 2 ), with the measure that the slotted sieve plate ( 4 b) is increasing in the transport direction of the sieve residue and the coarse classifying sieve plate ( 4 a) is aligned with a gradient in the transport direction of the sieve residue, the angle of inclination (β) of the coarsely classifying sieve plate ( 4 a) being operationally adjustable is.

2. Use of the separating device according to claim 1, with the further proviso that the sieve boxes ( 3 a, 3 b) of the throwing sieve machine ( 1 ) as a vibration unit from a common vibration drive ( 9 ) are set in oscillating motion.

3. Use of the separating device according to claim 1 or 2, with the further proviso that the coarse classifying sieve plate ( 4 a) for a separating grain diameter in the range of 4 to 8 mm and the slotted sieve plate ( 4 b) for a separating grain diameter in the range of 0.3 up to 0.5 mm.

4. Use of the separating device according to one of claims 1 to 3, with the further proviso that the hydro cyclone ( 2 ) is designed as a multicyclone with two or more separation stages.

5. Use according to one of claims 1 to 4, with the further stipulation that the supporting liquid is a bentonite Suspension is.