AT17843U1 - Armatur und Verfahren zum Steuern eines Fluidstromes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Armatur (1) zum Steuern eines Fluidstromes, insbesondere zur Steuerung eines Fluidstromes, welcher flüssigen Beton enthält oder aus flüssigem Beton besteht, wobei die Armatur (1) einen Eingangsstutzen (2), einen Ausgangsstutzen (3) und einen Durchgangsstutzen (4) aufweist, welche durch einen Hohlraum (5) in der Armatur (1) verbunden sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein mittels eines Antriebes im Hohlraum (5) zwischen einer ersten Arbeitsposition und einer zweiten Arbeitsposition bewegbarer Kolben (6) vorgesehen ist, welcher Kolben (6) eine endseitige Begrenzungsfläche (7), welche vorzugsweise im Wesentlichen eben ausgebildet ist, und eine Durchgangsöffnung (8) aufweist, wobei in der ersten Arbeitsposition die Begrenzungsfläche (7) den Ausgangsstutzen (3) verschließt und die Durchgangsöffnung (8) den Eingangsstutzen (2) mit dem Durchgangsstutzen (4) verbindet und der Kolben (6) in der zweiten Arbeitsposition eine Verbindung zwischen Eingangsstutzen (2) und Durchgangsstutzen (4) blockiert und gleichzeitig einen Strömungspfad zwischen Eingangsstutzen (2) und Ausgangsstutzen (3) freigibt, welcher Strömungspfad zumindest teilweise durch die Begrenzungsfläche (7) definiert ist. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines Fluidstromes, welcher insbesondere flüssigen Beton enthält oder durch flüssigen Beton gebildet ist, wobei der Fluidstrom mittels einer Armatur (1) von einem Eingangsstutzen (2) entweder zu einem Ausgangsstutzen (3) oder zu einem Durchgangsstutzen (4) geführt wird.

Description

Beschreibung

ARMATUR UND VERFAHREN ZUM STEUERN EINES FLUIDSTROMES

[0001] Die Erfindung betrifft eine Armatur zum Steuern eines Fluidstromes, insbesondere zur Steuerung eines Fluidstromes, welcher flüssigen Beton enthält oder aus flüssigem Beton besteht, wobei die Armatur einen Eingangsstutzen, einen Ausgangsstutzen und einen Durchgangsstutzen aufweist, welche durch einen Hohlraum in der Armatur verbunden sind.

[0002] Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines Fluidstromes, welcher insbesondere flüssigen Beton enthält oder durch flüssigen Beton gebildet ist, wobei der Fluidstrom mittels einer Armatur von einem Eingangsstutzen entweder zu einem Ausgangsstutzen oder zu einem Durchgangsstutzen geführt wird.

[0003] Armaturen und Verfahren zum Steuern eines Fluidstromes, insbesondere für den Ausbau eines Tunnels, sind aus dem Stand der Technik bekannt. So offenbart beispielsweise das Dokument EP 2 699 742 B1 eine solche Armatur mit einem Eingangsstutzen, einem Ausgangsstutzen und einem Durchgangsstutzen, wobei mittels eines in einem Hohlraum bewegbaren Kolbens der Eingangsstutzen entweder mit Ausgangsstutzen und Durchgangsstutzen oder nur mit dem Durchgangsstutzen verbindbar ist, indem der Kolben in einer Arbeitsstellung den Ausgangsstutzen verschließt. Derartige Armaturen können in Schalungselementen, mit welchen Tunnel ausgebaut werden, eingesetzt werden, um einen zugeführten flüssigen Beton entweder über den Ausgangsstutzen und den Durchgangsstutzen oder nur zum Durchgangsstutzen zu fördern. Der Ausgangsstutzen mündet dabei in der Regel in einen mit Beton zu befüllenden Hohlraum hinter einer Schalung, sodass der Kolben dann, wenn der Beton im Hohlraum den Ausgangsstutzen erreicht, in die entsprechende Arbeitsposition bewegt werden und der Ausgangsstutzen verschlossen werden kann, um Beton nur noch durch den Durchgangsstutzen zu einer weiter oben befindlichen Öffnung in der Schalung zu fördern.

[0004] Ferner ist aus dem Dokument DE 91 12 228 eine Armatur bekannt geworden, welche verschwenkbare Klappen aufweist, sodass zugeführter Beton wahlweise zu einem oder mehreren Rohrstutzen geleitet werden kann.

[0005] Es hat sich allerdings gezeigt, dass eine derartige Ausführung insbesondere bei einer Anwendung mit flüssigem Beton problematisch ist und Beton sehr häufig in dieser Position in der Armatur aushärtet, sodass diese nicht erneut einsetzbar ist. Ferner ist es häufig günstig, flüssigen Beton mittels der Armatur gezielt entweder zum Ausgangsstutzen oder zum Durchgangsstutzen zu fördern, anstelle der im Dokument EP 2 699 742 B1 geoffenbarten Ausführung, wonach Beton entweder zum Durchgangsstutzen und zum Ausgangsstutzen oder nur zum Durchgangsstutzen befördert werden kann.

[0006] Hier setzt die Erfindung an. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Armatur der eingangs genannten Art anzugeben, welche in einer Handhabung günstig ist und eine vollständige Umlenkung eines Fluidstromes vom Eingangsstutzen zum Durchgangsstutzen zu einem Fluidstrom vom Eingangsstutzen zum Ausgangsstutzen ermöglichen.

[0007] Weiter soll ein entsprechend vorteilhaftes Verfahren angegeben werden.

[0008] Die erste Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Armatur der eingangs genannten Art gelöst, bei welcher ein mittels eines Antriebes im Hohlraum zwischen einer ersten Arbeitsposition und einer zweiten Arbeitsposition bewegbarer Kolben vorgesehen ist, welcher Kolben eine endseitige Begrenzungsfläche, welche vorzugsweise im Wesentlichen eben ausgebildet ist, und eine Durchgangsöffnung aufweist, wobei in der ersten Arbeitsposition die Begrenzungsfläche den Ausgangsstutzen verschließt und die Durchgangsöffnung den Eingangsstutzen mit dem Durchgangsstutzen verbindet und der Kolben in der zweiten Arbeitsposition eine Verbindung zwischen Eingangsstutzen und Durchgangsstutzen blockiert und gleichzeitig einen Strömungspfad zwischen Eingangsstutzen und Ausgangsstutzen freigibt, welcher Strömungspfad zumindest teilweise durch die Begrenzungsfläche definiert ist.

[0009] Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass eine besonders einfach und robust handhabbare Armatur erreicht wird, wenn die Begrenzungsfläche einerseits dazu genutzt wird, den Ausgangsstutzen in einer ersten Arbeitsposition zu verschließen und andererseits in einer zweiten Arbeitsposition zur Umlenkung des Fluidstromes eingesetzt wird. Im Hohlraum befindlicher flüssiger Beton kann dann durch eine entsprechende Bewegung des Kolbens leicht aus dem Hohlraum ausgetragen werden, sodass eine Verschmutzung des Hohlraumes mit einem in diesem aushärtenden Beton auf einfache Weise verhindert ist. Die entsprechende Armatur ist somit durch eine einfache Bewegung des Kolbens, beispielsweise mit einem Hydraulikantrieb wie einem Hydraulikzylinder, sehr einfach und robust betätigbar.

[0010] Günstig ist es, wenn der Hohlraum einen Querschnitt normal zu einer Richtung, entlang welcher der Kolben im Hohlraum bewegt wird, aufweist, welcher Querschnitt eine minimale Breite aufweist, die zumindest einer maximalen Erstreckung des Eingangsstutzens quer zu einer Strömungsrichtung, insbesondere einem Durchmesser des Eingangsstutzens, entspricht. Dadurch werden besonders günstige Strömungsverhältnisse in einem Arbeitszustand erreicht, in welchem flüssiger Beton vom Eingangsstutzen zum Ausgangsstutzen gefördert wird. Der Kolben und der Hohlraum können somit grundsätzlich jeden beliebigen Querschnitt aufweisen, wobei sich insbesondere ein etwa rechteckförmiger Querschnitt besonders zur Erreichung günstiger Strömungsverhältnisse bewährt hat.

[0011] Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Hohlraum einen Querschnitt normal zu einer Richtung, entlang welcher der Kolben im Hohlraum bewegt wird, aufweist, welcher etwa viereckig, insbesondere etwa rechteckförmig, ist. Es versteht sich, dass der Kolben einen dem Hohlraum im Wesentlichen entsprechenden Querschnitt aufweist, um im Wesentlichen spielfrei im Hohlraum bewegt werden zu können und ein Ausschieben vom im Hohlraum befindlichen Beton zu ermöglichen. Der Antrieb kann grundsätzlich auf verschiedenste Weisen erfolgen. Günstig ist es, wenn der Antrieb einen oder mehrere Hydraulikzylinder aufweist.

[0012] Zur Erreichung einer besonders einfachen Konstruktion ist bevorzugt vorgesehen, dass der Kolben im Hohlraum translatorisch bewegbar ist. Beispielsweise kann der Hohlraum hierzu etwa quaderförmig ausgebildet sein und der Kolben ebenfalls etwa eine Quaderform mit einer Durchgangsöffnung aufweisen.

[0013] Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass der Kolben im Hohlraum um einen Momentanpol rotatorisch bewegbar ist, wobei der Momentanpol bevorzugt außerhalb des Hohlraumes positioniert ist. Eine Betätigung kann dann ebenfalls über einen Hydraulikzylinder erfolgen, welcher beispielsweise gelenkig eine parallel zu einer Achse, um welcher der Kolben geschwenkt wird, drehbar mit dem Kolben und/oder einem Gehäuse der Armatur verbunden ist. Für eine entsprechende Bewegung kann insbesondere eine Mechanik, beispielsweise ein Koppelgetriebe, vorgesehen sein. Der Hohlraum weist dann in der Regel eine sich entlang einer entsprechenden Bahn erstreckende Kontur auf, entlang welcher der Kolben bewegt wird.

[0014] Günstig ist es, wenn die Bewegung des Kolbens in einer Ebene erfolgt, welche insbesondere normal zu einer Austrittsöffnung des Ausgangsstutzens ist. Somit ist ein effizientes Ausschieben von im Hohlraum befindlichen bzw. aus einem vorhergehenden Verfahrensschritt verbliebenen Beton möglich, in welchem vorhergehenden Verfahrensschritt die Armatur in der zweiten Arbeitsposition eine Betonströmung vom Eingangsstutzen zum Ausgangsstutzen ermöglicht hat.

[0015] Die Durchgangsöffnung durch den Kolben weist üblicherweise einen dem Eingangsstutzen und dem Durchgangsstutzen entsprechenden Querschnitt auf, wobei Eingangsstutzen und Durchgangsstutzen üblicherweise etwa denselben Querschnitt aufweisen. Die Durchgangsöffnung kann dabei sowohl gerade als auch entlang einer gekrümmten Linie durch den Kolben verlaufen.

[0016] Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Kolben derart ausgebildet und im Hohlraum angeordnet ist, dass der Kolben den Durchgangsstutzen in der zweiten Arbeitsposition gegenüber dem Hohlraum verschließt, sodass auch im Wesentlichen keine Fluidströmung zwischen dem

Hohlraum und dem Durchgangsstutzen möglich ist. In der zweiten Arbeitsposition führt ein Strömungspfad zwischen Eingangsstutzen und Ausgangsstutzen üblicherweise zumindest teilweise durch den Hohlraum. Die Armatur ermöglicht somit eine Strömung entweder vom Eingangsstutzen zum Durchgangsstutzen durch die Durchgangsöffnung in der ersten Arbeitsposition oder vom Eingangsstutzen zum Ausgangsstutzen in der zweiten Arbeitsposition, wobei diese Strömung zumindest teilweise entlang der Begrenzungsfläche verläuft.

[0017] Um eine einfache Wartung und Reinigung der Armatur zu ermöglichen, ist bevorzugt vorgesehen, dass der Kolben in eine Wartungsposition bringbar ist, in welcher Wartungsposition der Hohlraum durch einen Wartungszugang von außerhalb der Armatur zugänglich ist. Somit können insbesondere Verunreinigungen im Hohlraum und/oder verfestigter Beton im Hohlraum auf einfache Weise ohne Demontage der Armatur oder Entfernung eines an einem der Stutzen angebrachten Schlauches erfolgen. Der Hohlraum ist somit über den Wartungszugang zusätzlich zugänglich.

[0018] Günstig ist es, wenn der Kolben mittels des Antriebes in die Wartungsposition bringbar ist, wobei eine reversibel aktivierbare Hubbegrenzung vorgesehen ist, durch welche bei einem Normalbetrieb verhindert ist, dass der Antrieb den Kolben in die Wartungsposition bringt. Die reversibel aktivierbare Hubbegrenzung kann beispielsweise ein Anschlag sein, welcher eine Bewegbarkeit des Kolbens bei einem Normalbetrieb nur bis zur zweiten Arbeitsposition erlaubt und welche bei einer Deaktivierung eine Bewegung des Kolbens mittels des Antriebs bis zur Wartungsposition ermöglicht. Die Hubbegrenzung muss nicht zwingend durch eine physische Einrichtung gebildet sein, sondern kann beispielsweise auch durch eine entsprechende Software in einer Steuerung des Antriebes umgesetzt sein.

[0019] Auf besonders einfache und gleichzeitig robuste Weise kann eine derartige Wartungsposition des Kolbens konstruktiv umgesetzt werden, wenn am Antrieb eine bewegbare Anschlagfläche vorgesehen ist, insbesondere schwenkbar mit dem Antrieb verbunden, welche Anschlagfläche in eine Arbeitsposition bringbar ist, in welcher eine Bewegung des Kolbens durch den Antrieb bis zur zweiten Arbeitsposition ermöglicht ist, wobei die Anschlagfläche ferner in eine Wartungsposition bringbar ist, in welcher eine Bewegung des Kolbens durch den Antrieb über die zweite Arbeitsposition hinaus bis zur Wartungsposition des Kolbens ermöglicht ist. Dadurch ist einerseits ein Bewegen des Kolbens in die Wartungsposition mittels des Antriebs ermöglicht und kann durch ein vorzugsweise manuelles Bewegen der Anschlagfläche in die Arbeitsposition sehr einfach sichergestellt werden, dass der Kolben während eines Normalbetriebes nur bis zur zweiten Arbeitsposition, jedoch nicht bis in die Wartungsposition bewegt wird, in welcher Wartungsposition der Hohlraum mit einer Umgebung für eine Wartung und/oder Reinigung verbunden ist.

[0020] Eine erfindungsgemäße Armatur kann grundsätzlich für verschiedenste Zwecke eingesetzt werden.

[0021] Besonders günstig ist es aufgrund der robusten Bauweise jedoch, wenn die Armatur im Rahmen eines Tunnelausbaus eingesetzt wird.

[0022] Bei einer Schalungsvorrichtung, welche insbesondere zum Ausbau eines Tunnels geeignet ist, die ein Schalungselement mit einer Außenfläche, welche insbesondere etwa zylindersegmentförmig ausgebildet ist, und zumindest zwei Betonöffnungen aufweist, durch welche flüssiger Beton transportierbar ist, ist es besonders günstig, wenn eine erste Betonöffnung über eine erfindungsgemäße Armatur sowohl mit einer ersten Betonleitung als auch mit einer zweiten Betonleitung verbunden ist, wobei die erste Betonleitung mit einer Betonpumpe verbindbar und die zweite Betonleitung mit der zweiten Betonöffnung verbunden ist. Es kann dann mittels der Armatur besonders einfach ein Strömungspfad des flüssigen Betons von der Betonpumpe entweder zur ersten Betonöffnung oder zur zweiten Betonöffnung umgelenkt werden.

[0023] Günstig ist es, wenn mehrere, insbesondere drei bis zehn, Betonöffnungen vorgesehen sind, welche in einer Arbeitsposition der Schalungsvorrichtung vertikal und horizontal verteilt an der Schalungsvorrichtung angeordnet sind, wobei an jeder Betonöffnung eine erfindungsgemäße Armatur vorgesehen ist. Ein Hohlraum hinter der Schalung bzw. zwischen der Außenfläche und

einem Gebirge, in welches der Tunnel eingebracht wird, kann dann sequentiell befüllt werden, indem Beton zunächst zu einer der Betonpumpe zu einer der Betonpumpe nächstgelegenen Betonöffnung befördert wird, bis der über diese Betonöffnung eingebrachte Beton den Hohlraum hinter der Schalung so weit ausfüllt, dass dieser die Betonöffnung erreicht. Dann kann mittels der Armatur die Verbindung des Eingangsstutzens, welcher mit der Betonpumpe verbunden ist, mit dem Ausgangsstutzen unterbrochen und eine Verbindung des Eingangsstutzens mit dem Durchgangsstutzen hergestellt werden, um den Beton zu einer nachgelagerten Betonöffnung zu fördern und so den Hohlraum sequenziell über immer weiter von der Betonpumpe entfernte Betonöffnungen mit Beton auszufüllen. Es versteht sich, dass hier unter einer Entfernung von der Betonpumpe eine Entfernung der jeweiligen Betonöffnung entlang eines Stranges bzw. eines Strömungspfades verstanden wird, entlang welches Stranges der Beton gefördert wird, beispielsweise durch Schläuche oder Rohre, welche die einzelnen Armaturen untereinander und mit der Betonpumpe verbinden. Diese Entfernung ist natürlich nicht in jedem Fall mit einer tatsächlichen Entfernung der Betonöffnung von der Betonpumpe gleichzusetzen.

[0024] Ein Umschalten der Armatur von der zweiten Arbeitsposition, in welcher die Armatur einen Strömungspfad zwischen dem Eingangsstutzen und dem Ausgangsstutzen freigibt, in eine erste Arbeitsposition, in welcher die Armatur einen Strömungspfad zwischen Eingangsstutzen und Durchgangsstutzen bildet, erfolgt somit üblicherweise dann, wenn an der entsprechenden BetonÖffnung kein weiterer Beton mehr eingebracht werden kann bzw. ein Bereich hinter der jeweiligen Betonöffnung vollständig mit Beton gefüllt ist. Hierzu können beispielsweise auch Drucksensoren vorgesehen sein, um einen automatisierten Ablauf des Verfahrens zu ermöglichen.

[0025] Günstig ist es, wenn die einzelnen Armaturen durch Betonleitungen linear verbunden sind. Unter linear verbunden wird hier eine Anordnung der einzelnen Armaturen bzw. Betonöffnungen hintereinander verstanden, sodass ein zu einer am weitesten von einer Betonpumpe entfernten Betonöffnung transportierter Beton sämtliche andere Armaturen passieren muss, wenngleich natürlich auch eine Kombination mit einer Sternschaltung möglich wäre. Ublicherweise wird die Schalungsvorrichtung dann in der Weise betätigt, dass Beton sequentiell über die einzelnen Betonleitungen zugeführt wird, wobei beginnend mit einer entlang des Strömungspfades am nächsten an der Betonpumpe gelegenen Betonöffnung begonnen wird, bis zuletzt Beton über eine am weitesten entlang des Strömungspfades von der Betonpumpe entfernte Betonöffnung durch das Schalungselement in einen hinter dem Schalungselement befindlichen Hohlraum befördert wird.

[0026] Besonders günstig ist es, wenn die Betonleitungen die einzelnen Armaturen derart verbinden, dass vertikal weiter oben angeordnete Betonöffnungen entlang eines Strömungspfades nachgelagert zu vertikal weiter unten angeordneten Betonöffnungen angeordnet sind, sodass mit einer Betonpumpe zugeführter Beton zunächst bodenseitige Betonöffnungen erreicht.

[0027] Es versteht sich, dass die Betonpumpe üblicherweise mit einem bodenseitigen Ende eines entsprechenden Stranges verbunden wird. Mit einer derartigen Ausbildung der Schalungsvorrichtung kann auf einfache Weise erreicht werden, dass ein hinter dem Schalungselement befindlicher Hohlraum von unten nach oben sequentiell befüllt wird, wodurch eine besonders gleichmäBige Befüllung des Hohlraumes und ein stabiler Tunnelausbau ermöglicht werden. Entsprechend ist bevorzugt vorgesehen, dass ein Strang bzw. eine Betonleitung oder ein Schlauch, welcher die einzelnen Armaturen verbindet, derart mit den einzelnen Armaturen verbunden ist, dass zunächst Armaturen auf einer Ebene linear verbunden werden, wonach eine Verbindung einer entsprechend letzten Armatur auf einer Ebene mit einer vertikal darüber liegenden Armatur erfolgt, wonach wiederum alle auf dieser Ebene befindlichen Armaturen verbunden werden, wonach erst weitere oberhalb angeordnete Armaturen mit dem Strang verbunden sind. Anders ausgedrückt befinden sich die einzelnen Armaturen entlang des Strömungspfades üblicherweise auf derselben Höhe oder auf Vertikalpositionen, die gleich hoch oder höher sind als jene aller vorhergehenden Armaturen.

[0028] Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Betonöffnungen jeweils mit Ausgangsstutzen der Armaturen verbunden sind, wobei die Armaturen bevorzugt derart ausgebildet und an den Betonöffnungen angeordnet sind, dass die Begrenzungsflächen in der zweiten

Arbeitsposition etwa plan mit der Außenfläche abschließen. Dadurch wird eine glatte Oberfläche des Betons auch im Bereich der Betonöffnungen erzielt.

[0029] Die weitere Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei welchem eine erfindungsgemäß ausgebildete Armatur eingesetzt wird. Dies ermöglicht eine besonders robuste und gut handhabbare Umsetzung des Verfahrens.

[0030] Besonders günstig ist es, wenn das Verfahren zum Ausbau eines Tunnels eingesetzt wird, insbesondere unter Einsatz einer erfindungsgemäßen Schalungsvorrichtung.

[0031] Besonders bewährt hat es sich, dass bei einem Schalten der Armatur eine Bewegung des Kolbens von der ersten Arbeitsposition in die zweite Arbeitsposition in einer Ebene erfolgt, welche durch eine Radialrichtung und eine Axialrichtung des Tunnels definiert ist. Die Bewegung des Kolbens kann auch entlang einer Radialrichtung eines zylinderförmigen Koordinatensystems erfolgen, welches mit einem etwa zylinderförmigen Schalungselement bzw. einer etwa zylinderförmigen Außenfläche eines Schalungselementes korrespondiert. Derartige Schalungselemente werden in der Regel zur Bildung von Tunnelabschnitten mit einem bereichsweise zylindrischen Querschnitt eingesetzt.

[0032] Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiele. In den Zeichnungen, auf welche dabei Bezug genommen wird, zeigen:

[0033] Fig. 1 bis4 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Armatur in unterschiedlichen Ansichten;

[0034] Fig. 5 einen Kolben einer Armatur gemäß Fig. 1 bis 4;

[0035] Fig. 6 bis 9 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Armatur in unterschiedlichen Ansichten;

[0036] Fig. 10 einen Kolben einer Armatur gemäß Fig. 6 bis 9;

[0037] Fig. 11 bis 14 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Armatur in unterschiedlichen Zuständen;

[0038] Fig. 15 bis 17 eine erfindungsgemäße Schalungsvorrichtung in unterschiedlichen Ansichten.

[0039] Fig. 1 bis 4 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Armatur 1 in unterschiedlichen Ansichten, wobei Fig. 1 und 2 Schnittdarstellungen in unterschiedlichen Arbeitspositionen, Fig. 3 eine Unteransicht und Fig. 4 eine isometrische Ansicht zeigen. Fig. 5 zeigt einen Kolben 6 dieser Armatur 1 im Detail. Wie in diesen Zeichnungen ersichtlich weist diese Armatur 1 einen Eingangsstutzen 2, einen Ausgangsstutzen 3 und einen Durchgangsstutzen 4 auf, wobei in einem Hohlraum 5 ein Kolben 6 translatorisch bewegbar ist. Der Kolben 6 weist dabei eine endseitige Begrenzungsfläche 7 auf, welche in der in Fig. 1 dargestellten ersten Arbeitsposition den Ausgangsstutzen 3 abschließt. Weiter weist der Kolben 6 eine Durchgangsöffnung 8 auf, welche in dieser ersten Arbeitsposition den Eingangsstutzen 2 mit dem Durchgangsstutzen 4 verbindet, sodass sich für ein durch den Eingangsstutzen 2 zugeführtes Fluid wie beispielsweise flüssigen Beton ein durch eine strichpunktierte Linie dargestellter Strömungspfad zum Durchgangsstutzen 4 ergibt. Der Kolben 6 kann mittels eines Hydraulikzylinders 11 im Hohlraum 5 bewegt werden.

[0040] In Fig. 2 ist eine zweite Arbeitsposition ersichtlich. In dieser zweiten Arbeitsposition gibt der Kolben 6 einen wiederum durch eine strichpunktierte Linie angedeuteten Strömungspfad zwischen dem Eingangsstutzen 2 und dem Ausgangsstutzen 3 frei, wobei der Strömungspfad durch eine endseitige Begrenzungsfläche 7 am Kolben 6 zumindest teilweise definiert ist, welche gleichzeitig einen oberen Bereich des Hohlraumes 5 gegenüber dem Strömungspfad abschließt. Gleichzeitig verschließt der Kolben 6 den Durchgangsstutzen 4 in dieser zweiten Arbeitsposition gegenüber dem Strömungspfad bzw. einem unteren Bereich des Hohlraumes 5, sodass in dieser zweiten Arbeitsposition ein Fördern von Beton vom Eingangsstutzen 2 entlang des

Strömungspfades zum Ausgangsstutzen 3 ermöglicht ist.

[0041] Fig. 3 zeigt eine Unteransicht der Armatur 1 auf den Ausgangsstutzen 3 und die Begrenzungsfläche 7 des Kolbens 6. Wie ersichtlich weist der Ausgangsstutzen 3 eine etwa viereckige Querschnittsfläche mit einer Länge 21 und einer Breite 9 auf, sodass auch der Hohlraum 5 und der Kolben 6 entsprechend viereckig ausgebildet sind. Eine Breite 9 dieses Querschnittes entspricht dabei etwa einem Durchmesser 10 von Eingangsstutzen 2 und Durchgangsstutzen 4. Die Länge 21 entspricht hier mehr als einem Doppelten der Breite 9.

[0042] Aufgrund dieser Ausbildung ist in der zweiten Arbeitsposition eine günstige Strömung zwischen Eingangsstutzen 2 und Ausgangsstutzen 3 durch den Hohlraum 5 entlang der Begrenzungsfläche 7 ermöglicht.

[0043] In der ersten Arbeitsposition schließt der Kolben 6 den Ausgangsstutzen 3 etwa plan mit einem Gehäuse der Armatur 1 ab, sodass sich bei Anwendung der Armatur 1 in einer Schalungsvorrichtung 13 zum Ausbau eines Tunnels eine etwa glatte Betonoberfläche in einem Bereich der Begrenzungsfläche 7 bzw. des Ausgangsstutzens 3 ergibt.

[0044] In Fig. 5 ist der Kolben 6 der in Fig. 1 bis 4 dargestellten Armatur 1 im Detail dargestellt. Der Kolben 6 weist wie ersichtlich eine Durchgangsöffnung 8 auf, welche einen etwa kreisrunden Querschnitt entsprechend dem hier nicht dargestellten Eingangsstutzen 2 und dem Durchgangsstutzen 4 aufweist und entlang einer gekrümmten Linie verläuft, zumal bei der Armatur 1 der Fig. 1 bis 4 der Durchgangsstutzen 4 oberhalb des Eingangsstutzens 2 angeordnet ist. Weiter ist ersichtlich, dass der Kolben 6 zwei Anlenkausnehmungen 22 aufweist, über welche der Kolben 6 mit zwei Hydraulikzylindern 11 betätigbar ist. Selbstverständlich könnte auch eine andere Form eines Antriebes des Kolbens 6 im Hohlraum 5 vorgesehen sein wie beispielsweise ein elektromechanischer Antrieb.

[0045] Fig. 6 bis 9 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Armatur 1. Hier ist der Kolben 6 in einem gekrümmten Hohlraum 5 angeordnet und um einen Momentanpol 12 schwenkbar im Hohlraum 5 positioniert, sodass die Begrenzungsfläche 7 in der in Fig. 6 dargestellten zweiten Arbeitsposition etwa unter einem Winkel von 45 Grad auf einer Längsachse des Eingangsstutzens 2 steht, wodurch eine günstigere Umlenkung eines Fluidstromes vom Eingangsstutzen 2 zum Ausgangsstutzen 3 ermöglicht ist. In der in Fig. 7 dargestellten ersten Arbeitsposition schließt auch hier eine untere Begrenzungsfläche 7 des Kolbens 6 den Ausgangsstutzen 3 etwa plan ab, sodass auch hier eine glatte Betonoberfläche im Bereich einer Betonöffnung 16 ermöglicht ist, an welcher die Armatur 1 angeordnet ist und welche durch den Kolben 6 verschließbar ist. Eine Unteransicht dieser Armatur 1 ist in Fig. 8 dargestellt, während Fig. 9 eine isometrische Ansicht dieser Armatur 1 zeigt. Hier ist auch ersichtlich, dass der Kolben 6 dieses Ausführungsbeispiels mit nur einem Hydraulikzylinder 11 betätigbar ist. Eine Bewegung des Kolbens 6 entlang des gekrümmten Hohlraumes 5 bzw. um den Momentanpol 12 wird hier über eine gelenkige Anbindung des Kolbens 6 an den Hydraulikzylinder 11 an der Anlenkausnehmung 22 erreicht. Fig. 10 zeigt den Kolben 6 dieses Ausführungsbeispiels wieder im Detail.

[0046] Fig. 11 bis 14 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Armatur 1, wobei Fig. 11 und 13 dabei eine Ansicht der Armatur 1 vom Eingangsstutzen 2 aus zeigen, während Fig. 12 eine Schnittdarstellung entlang der Linie XIIl-XIl in Fig. 11 und Fig. 14 eine Schnittdarstellung entlang der Linie XIV-XIV in Fig. 13 zeigen.

[0047] Im Unterschied zu den in Fig. 1 bis 10 dargestellten Armaturen 1 ist diese Armatur 1 auch in eine Wartungsposition bringbar, in welcher der Hohlraum 5 von außerhalb der Armatur 1 über einen Wartungszugang 24 zugänglich ist. Somit können beispielsweise Verunreinigungen und/oder Betonreste aus dem Hohlraum 5 entfernt werden, ohne die Armatur 1 oder an dieser angebrachte Schläuche oder dergleichen zu demontieren.

[0048] Wie ersichtlich weist auch diese Armatur 1 einen in einem Hohlraum 5 bewegbar angeordneten Kolben 6 auf, welcher in eine nicht dargestellte erste Arbeitsposition bringbar ist, in welcher eine Durchgangsöffnung 8 im Kolben 6 einen Eingangsstutzen 2 mit einem Durchgangsstutzen 4 verbindet und der Kolben den Ausgangsstutzen 3 verschließt. Weiter kann auch dieser

Kolben 6 mittels des auch hier als Hydraulikzylinder 11 ausgebildeten Antriebes in eine in Fig. 12 dargestellte zweite Arbeitsposition gebracht werden, in welcher der Kolben 6 den Durchgangsstutzen 4 verschließt und den Eingangsstutzen 2 mit dem Ausgangsstutzen 3 verbindet, wobei eine bodenseitige Begrenzungsfläche 7 des Kolbens 6 einen Strömungspfad vom Eingangsstutzen 2 zum Ausgangsstutzen 3 zumindest teilweise definiert.

[0049] Abweichend von den in den Fig. 1 bis 10 dargestellten Ausführungsbeispielen weist diese Armatur 1 eine an einer Klappe 25, welche am Antrieb schwenkbar angebracht ist, angeordnete Anschlagfläche 23 auf, welche in der in Fig. 12 dargestellten zweiten Arbeitsposition eine Bewegung des Kolbens 6 zwischen erster Arbeitsposition und zweiter Arbeitsposition an der zweiten Arbeitsposition begrenzt, sodass keine weitere Bewegung des Kolbens 6 nach oben möglich wäre.

[0050] Die Anschlagfläche 23 kann jedoch durch Aufschwenken der Klappe 25 auch in eine Wartungsposition gebracht werden, welche in Fig. 14 dargestellt ist. Wie ersichtlich kann der Kolben 6 dann mittels des Hydraulikzylinders 11 über die zweite Arbeitsposition hinaus weiter nach oben bewegt werden, sodass der Wartungszugang 24 freigegeben wird, durch welchen der Hohlraum 5 von einer Umgebung bzw. von außerhalb der Armatur 1 zugänglich ist. Durch ein Aufklappen der Klappe 25 kann der Kolben 6 somit mittels des Hydraulikzylinders 11 leicht in die Wartungsposition gebracht werden. Gleichzeitig ist durch ein Abklappen der Klappe 25 bzw. der an dieser angeordneten Anschlagfläche 23 in die in Fig. 12 dargestellte Arbeitsposition auf einfache Weise verhindert, dass sich der Kolben 6 unbeabsichtigt während eines Betriebes in die Wartungsposition bewegt.

[0051] Die an der Klappe 25 befindliche Anschlagfläche 23 bildet somit hier eine reversibel aktivierbare Hubbegrenzung des Kolbens 6, sodass dieser in einem Normalzustand, bei aktivierter Hubbegrenzung, nur bis zur zweiten Arbeitsposition gebracht werden kann, während der Kolben 6 mittels des Antriebes bei deaktivierter Hubbegrenzung bis in die Wartungsposition bringbar ist. Die hier durch die Klappe 25 gebildete Hubbegrenzung kann natürlich auch auf andere Weise ausgestaltet sein, beispielsweise auch durch eine Steuerung, in welcher die Hubbegrenzung durch eine entsprechende Softwareanpassung umgesetzt ist, sodass die Hubbegrenzung nicht zwingend eine physische Einrichtung erfordert.

[0052] Fig. 15 bis 17 zeigen eine erfindungsgemäße Schalungsvorrichtung 13, wobei Fig. 15 eine Seitenansicht und Fig. 16 und 17 isometrische Ansichten zeigen. Fig. 15 und 17 zeigen Innenseiten und Fig. 16 eine Außenseite der Schalungsvorrichtung 13, welche eine Form eines Zylindermantelflächenabschnittes mit einer Axialrichtung 20 und einer Radialrichtung 19 aufweist und eine Form eines mit der Schalungsvorrichtung 13 hergestellten Betonausbaues definiert.

[0053] Die Schalungsvorrichtung 13 weist ein Schalungselement mit einer etwa zylindersegmentförmig ausgebildeten Außenfläche 15 auf, die wiederum sechs Betonöffnungen 16 aufweist, über welche Beton in einen Hohlraum 5 zwischen der Außenfläche 15 und einem nicht dargestellten Gebirge einbringbar ist. An den einzelnen Betonöffnungen 16 sind dabei innenseitig erfindungsgemäße Armaturen 1 vorgesehen, welche wie in Fig. 15 und 17 ersichtlich über einen Strang aus verbundenen Betonleitungen 17, 18 bzw. einem Schlauch verbunden sind. Der Strang verbindet dabei sequentiell zunächst Armaturen 1 auf einer Ebene bzw. einer Vertikalposition, wonach ein vertikaler Leitungsabschnitt der Armaturen 1 einer Vertikalebene mit Armaturen 1 einer darüberliegenden Vertikalebene verbindet. Eine nicht dargestellte Betonpumpe wird an einem unteren Ende des Stranges an eine erste Betonleitung 17 angeschlossen, sodass ein Hohlraum 5 hinter der Schalungsvorrichtung 13 sequentiell von unten nach oben befüllt werden kann. Die erste Betonleitung 17 ist dabei einerseits mit der nicht dargestellten Betonpumpe und einer Armatur 1 am Eingangsstutzen 2 verbunden, welche Armatur 1 am Ausgangsstutzen 3 mit einer korrespondierenden Betonöffnung 16 verbunden ist. Am Durchgangsstutzen 4 ist diese Armatur 1 mit einer zweiten Betonleitung 18 verbunden, welche mit einer nachgelagerten weiteren Armatur 1 verbunden ist, sodass die einzelnen Armaturen 1 linear verbunden sind.

[0054] Bei einem Betonierverfahren wird die Betonpumpe zunächst über eine entlang des Stranges aus Betonleitungen 17, 18 am nächsten an der Betonpumpe angeordneten Armatur 1, welche

sich in der zweiten Arbeitsposition befindet, mit einer entlang des Stranges ersten Betonöffnung 16 verbunden. Wenn der über diese Betonöffnung 16 eingebrachte Beton bis an die Betonöffnung 16 ragt, wird die Armatur 1 in die erste Arbeitsposition gebracht, indem der an der Armatur 1 vorgesehene Hydraulikzylinder 11 betätigt wird, sodass die Armatur 1 die Ausgangsöffnung verschließt und die Betonpumpe mit dem Durchgangsstutzen 4 verbindet, sodass an einer nachgelagerten Armatur 1, welche sich in der zweiten Arbeitsposition befindet, Beton mittels der Betonpumpe durch die Betonöffnung 16 gefördert werden kann. Entsprechend wird Beton sequentiell über die einzelnen Betonöffnungen 16 in einen Bereich zwischen der Außenfläche 15 und dem Gebirge gefördert, bis zuletzt Beton über eine entlang des Stranges am weitesten von der Betonpumpe entfernte Betonöffnung 16 eingebracht wird. Diese Betonöffnung 16 befindet sich auch auf einer höheren Vertikalposition als die erste bzw. der Betonpumpe am nächsten befindliche Betonöffnung 16.

[0055] Eine erfindungsgemäße Armatur 1 sowie ein entsprechendes Verfahren ermöglichen einen besonders einfachen und robusten Ausbau eines Tunnels und gleichzeitig eine einfache und kostengünstige Herstellbarkeit einer entsprechenden Armatur 1.

Claims (19)

Ansprüche

1. Armatur (1) zum Steuern eines Fluidstromes, insbesondere zur Steuerung eines Fluidstromes, welcher flüssigen Beton enthält oder aus flüssigem Beton besteht, wobei die Armatur (1) einen Eingangsstutzen (2), einen Ausgangsstutzen (3) und einen Durchgangsstutzen (4) aufweist, welche durch einen Hohlraum (5) in der Armatur (1) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein mittels eines Antriebes im Hohlraum (5) zwischen einer ersten Arbeitsposition und einer zweiten Arbeitsposition bewegbarer Kolben (6) vorgesehen ist, welcher Kolben (6) eine endseitige Begrenzungsfläche (7), welche vorzugsweise im Wesentlichen eben ausgebildet ist, und eine Durchgangsöffnung (8) aufweist, wobei in der ersten Arbeitsposition die Begrenzungsfläche (7) den Ausgangsstutzen (3) verschließt und die Durchgangsöffnung (8) den Eingangsstutzen (2) mit dem Durchgangsstutzen (4) verbindet und der Kolben (6) in der zweiten Arbeitsposition eine Verbindung zwischen Eingangsstutzen (2) und Durchgangsstutzen (4) blockiert und gleichzeitig einen Strömungspfad zwischen Eingangsstutzen (2) und Ausgangsstutzen (3) freigibt, welcher Strömungspfad zumindest teilweise durch die Begrenzungsfläche (7) definiert ist.

2. Armatur (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (5) einen Querschnitt normal zu einer Richtung, entlang welcher der Kolben (6) im Hohlraum (5) bewegt wird, aufweist, welcher Querschnitt eine minimale Breite (9) aufweist, die zumindest einer maximalen Erstreckung des Eingangsstutzens (2) quer zu einer Strömungsrichtung, insbesondere einem Durchmesser (10) des Eingangsstutzens (2), entspricht.

3. Armatur (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (5) einen Querschnitt normal zu einer Richtung, entlang welcher der Kolben (6) im Hohlraum (5) bewegt wird, aufweist, welcher etwa viereckig, insbesondere etwa rechteckförmig, ist.

4. Armatur (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb einen oder mehrere Hydraulikzylinder (11) aufweist.

5. Armatur (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (6) im Hohlraum (5) translatorisch bewegbar ist.

6. Armatur (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (6) im Hohlraum (5) um einen Momentanpol (12) rotatorisch bewegbar ist, wobei der Momentanpol (12) bevorzugt außerhalb des Hohlraumes (5) positioniert ist.

7. Armatur (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Kolbens (6) in einer Ebene erfolgt, welche insbesondere normal zu einer AustrittsÖffnung des Ausgangsstutzens (3) ist.

8. Armatur (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (6) in eine Wartungsposition bringbar ist, in welcher Wartungsposition der Hohlraum durch einen Wartungszugang (24) von außerhalb der Armatur (1) zugänglich ist.

9. Armatur (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (6) mittels des Antriebes in die Wartungsposition bringbar ist, wobei eine reversibel aktivierbare Hubbegrenzung vorgesehen ist, durch welche bei einem Normalbetrieb verhindert ist, dass der Antrieb den Kolben (6) in die Wartungsposition bringt.

10. Armatur (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Antrieb eine bewegbare Anschlagfläche (23) vorgesehen ist, insbesondere schwenkbar mit dem Antrieb verbunden, welche Anschlagfläche (23) in eine Arbeitsposition bringbar ist, in welcher eine Bewegung des Kolbens (6) durch den Antrieb bis zur zweiten Arbeitsposition ermöglicht ist, wobei die Anschlagfläche (23) ferner in eine Wartungsposition bringbar ist, in welcher eine Bewegung des Kolbens (6) durch den Antrieb über die zweite Arbeitsposition hinaus bis zur Wartungsposition des Kolbens (6) ermöglicht ist.

11. Armatur (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung (8) entlang einer geraden Linie durch den Kolben (6) verläuft.

12. Schalungsvorrichtung (13), insbesondere zum Ausbau eines Tunnels, aufweisend ein Schalungselement mit einer Außenfläche (15), welche insbesondere etwa zylindersegmentförmig ausgebildet ist, und zumindest zwei Betonöffnungen (16) aufweist, durch welche flüssiger Beton transportierbar ist, wobei eine erste Betonöffnung (16) über eine Armatur (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 sowohl mit einer ersten Betonleitung (17) als auch mit einer zweiten Betonleitung (18) verbunden ist, wobei die erste Betonleitung (17) mit einer Betonpumpe verbindbar und die zweite Betonleitung (18) mit der zweiten Betonöffnung (16) verbunden ist.

13. Schalungsvorrichtung (13) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, insbesondere drei bis zehn, Betonöffnungen (16) vorgesehen sind, welche in einer Arbeitsposition der Schalungsvorrichtung (13) vertikal und horizontal verteilt an der Schalungsvorrichtung (13) angeordnet sind, wobei an jeder Betonöffnung (16) eine Armatur (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 vorgesehen ist.

14. Schalungsvorrichtung (13) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Armaturen (1) durch Betonleitungen (17, 18) linear verbunden sind.

15. Schalungsvorrichtung (13) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Betonleitungen (17, 18) die einzelnen Armaturen (1) derart verbinden, dass vertikal weiter oben angeordnete Betonöffnungen (16) entlang eines Strömungspfades nachgelagert zu vertikal weiter unten angeordneten Betonöffnungen (16) angeordnet sind, sodass mit einer Betonpumpe zugeführter Beton zunächst bodenseitige Betonöffnungen (16) erreicht.

16. Schalungsvorrichtung (13) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Betonöffnungen (16) jeweils mit Ausgangsstutzen (3) der Armaturen (1) verbunden sind, wobei die Armaturen (1) bevorzugt derart ausgebildet und an den Betonöffnungen (16) angeordnet sind, dass die Begrenzungsflächen (7) in der zweiten Arbeitsposition etwa plan mit der Außenfläche (15) abschließen.

17. Verfahren zum Steuern eines Fluidstromes, welcher insbesondere flüssigen Beton enthält oder durch flüssigen Beton gebildet ist, wobei der Fluidstrom mittels einer Armatur (1) von einem Eingangsstutzen (2) entweder zu einem Ausgangsstutzen (3) oder zu einem Durchgangsstutzen (4) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Armatur (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 eingesetzt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zum Ausbau eines Tunnels eingesetzt wird, insbesondere unter Einsatz einer Schalungsvorrichtung (13) nach einem der Ansprüche 12 bis 16.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Schalten der Armatur (1) eine Bewegung des Kolbens (6) von der ersten Arbeitsposition in die zweite Arbeitsposition in einer Ebene erfolgt, welche durch eine Radialrichtung (19) und eine Axialrichtung (20) des Tunnels definiert ist.

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen