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Die Erfindung betrifft eine Schildvortriebsmaschine mit einem Schildhauptkörper, in welchem an einem Ende eine von einer ersten Antriebsvorrichtung antreibbare drehbare Bodenfräse, un- mittelbar daran anschliessend eine Druckkammer und hinter dieser ein Abteil mit atmosphärischem
Druck sowie eine rohrförmige Abfördereinrichtung, welche die Druckkammer mit dem unter atmosphärischen Druck stehenden Abteil in Verbindung hält, angeordnet sind,
wobei die Abförder- vorrichtung einen in die Druckkammer mündenden Einlass für abgebautes Erdreich am vorderen
Ende und einen mit dem unter atmosphärischem Druck stehenden Abteil in Verbindung stehenden verschliessbaren Auslass für das abgebaute Erdreich am hinteren Ende sowie einen von einer zweiten
Antriebsvorrichtung antreibbaren drehbaren wendelförmigen Förderer für das abgebaute Erdreich aufweist und wobei in der Druckkammer ein Erddurcharbeitungswerkzeug drehbar angeordnet ist.
Beim Tunnelbau mit einer Schildvortriebsmaschine wird das Erdreich des Bodens mit einer an einem Ende des Schildhauptkörpers angeordneten Bodenfräse abgebaut, das abgebaute Erdreich gelangt in eine hinter der Bodenfräse befindliche Druckkammer und durch eine Abfördervorrichtung in ein unter atmosphärischem Druck stehendes Abteil hinter der Druckkammer. Im Falle einer her- kömmlichen Abfördervorrichtung wird das Erdreich mit einem sogenannten Schneckenförderer transportiert, welcher einen sich um eine drehbare Welle herum erstreckenden Schneckensteg auf- weist, wobei die Grösse von Steinen und andern harten Gegenständen, die noch transportiert werden können, durch die ein Hindernis darstellende Welle begrenzt ist. Ähnliches gilt für das in der
Druckkammer angeordnete Erddurcharbeitungswerkzeug.
Wenn der Durchmesser des Schildhaupt- körpers (für den Vortrieb eines kleineren Tunnels) geringer ist, hat auch die Abfördervorrichtung einen entsprechend verringerten Durchmesser und kann Erde mit grossen harten Bestandteilen, wie Klumpen und Steinen, nicht in zufriedenstellender Weise transportieren und auswerfen.
Bei einer aus der GB-PS Nr. 2, 016, 554 bekannten Schildvortriebsmaschine der eingangs ange- gebenen Art besteht der antreibbare drehbare Förderer aus einem Hohlzylinder, mit dessen Innen- seite eine schraubenlinienförmige Rippe fest verbunden ist. Da die radiale Erstreckung dieser
Rippe im Vergleich zum Innendurchmesser des Hohlzylinders gering ist, wird zwar der Durchgang von Steinen und Brocken ermöglicht, deren Durchmesser nahezu dem Innendurchmesser des Hohl- zylinders entspricht, aber die Förderwirkung einer solchen Anordnung ist schwach, weil die Rippe einerseits nur eine geringe radiale Ausdehnung hat und anderseits sich nicht gegenüber der
Zylinderwandung bewegt.
Die Erfindung zielt darauf ab, unter Beibehaltung der Eigenschaft, bei einem gegebenen
Durchmesser der Abfördervorrichtung durch diese möglichst grosse Bruchstücke hindurchfördern zu können, gegenüber der bekannten Konstruktion die Förderwirkung zu verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung bei einer Schildvortriebsmaschine der ein- gangs angegebenen Art im wesentlichen darin, dass der Förderer ein in einem mit dem Schildhaupt- körper fest verbundenen rohrförmigen Gehäuse drehbar angeordnetes schneckenförmig gewendeltes
Band aufweist, dass das Erddurcharbeitungswerkzeug ein einziges schneckenförmig gewendeltes
Band ohne durchgehende Welle aufweist und dass das Erddurcharbeitungswerkzeug von einer dritten
Antriebsvorrichtung antreibbar ist.
Durch diese Ausbildung ist für verschiedenartige Materialien, wie verhältnismässig grosse
Gesteinsbrocken sowie trockenes und feuchtes Erdreich, stets eine gute Förderleistung zu erzielen.
Das schneckenförmig gewendelte Band des Förderers bzw. des Erddurcharbeitungswerkzeuges leistet dem zu transportierenden Erdreich keinen grossen Widerstand und ist weniger anfällig gegen mechani- sche Abnützung.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend an Hand von in den
Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 einen Längs- schnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Schildvortriebsmaschine ; Fig. 2a bis 2c Querschnitte durch den Erdauslass an verschiedenen Stellen gemäss Linie 11-11 von Fig. l ;
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Abwandlung der ersten Ausführungsform ; Fig. 4 einen Längs- schnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung ; Fig. 5 einen Querschnitt gemäss Linie V-V von Fig. 4 ; Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine Abwandlung der zweiten Ausführungsform ; Fig. 7 einen Teil dieser Abwandlung im Schnitt im grösseren Massstab ;
Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine andere Abwandlung der zweiten Ausführungsform, und Fig. 9 einen Längsschnitt durch eine weitere Abwandlung der zweiten Ausführungsform.
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In den Zeichnungen sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsform weist einen Schildhauptkörper --1-- auf, dessen Umriss dem Querschnitt eines herzustellenden Tunnels entspricht. An einem Ende (dem vorderen Ende) des Schildhauptkörpers --1-- ist eine von einer Antriebsvorrichtung --3-- in Drehung versetzbare Bodenfräse --2-- drehbar angeordnet. Im Inneren des Schildhauptkörpers--1--be-
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atmosphärischem Druck befindlichen Abteil --5-- über eine Abfördervorrichtung --6-- in Verbindung. Das abgebaute Erdreich gelangt durch Schlitze in der Bodenfräse --2-- in die Druckkammer --4-- und wird von dort mittels der Abfördervorrichtung --6-- in das Abteil--5--transpor- tiert.
Die Abfördervorrichtung --6-- besteht im wesentlichen aus einem rohrförmigen Gehäuse --7--
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sowie aus einem im Gehäuse --7-- drhbar angeordneten Förderer --8-- mit einem schneckenförmig gewendelten Band. Ein Ende des Förderers --8-- ist am vorderen Ende des Gehäuses--7-- in einem Lager --9-- drehbar gelagert und das andere Ende ist mit einer Hohlwelle --10-- verbunden, die am hinteren Ende des Gehäuses --7-- in einem Lager --11-- drehbar gelagert ist.
Der Förderer --8-- weist an der Hohlwelle --10-- ein getriebenes Zahnrad --12-- auf, das mit einem treibenden Ritzel --13-- einer Antriebsvorrichtung --14-- kämmt. Der Auslass --7b-- des Gehäuses --7-- ist mit einer Tür --15-- verschliessbar, die mittels eines Druckmittelzylinders --16-- bewegbar ist. Fig. 2a bis 2c zeigen, dass der Auslass --7b-- in einem unteren Bereich, in einem seitlichen Bereich oder im Bodenbereich des Gehäuses --7-- vorgesehen sein kann, in welch letzterem Fall das abgebaute Erdreich in tangentialer Richtung aus dem Gehäuse --7-- ausgeworfen wird.
In die Druckkammer --4-- münden Injektionsrohre --19-- zum Einbringen von Schlamm.
Durch die Hohlwelle --10-- des Förderers --8-- erstreckt sich gleitbar eine Räumstange--18--, die durch Antrieb mittels eines Druckmittelzylinders --17-- bewegbar ist, damit die im hinteren Bereich des Gehäuses --7-- verdichtete Menge von abgebautem Erdreich mit der Räumstange --18-- aufgelockert werden kann. Die Räumstange --18-- steht mit einem Rohr --20-- in Verbindung, durch welches Schlamm in das Gehäuse --7-- einbringbar ist. Der Schlamm dient als Schmiermittel für das abgebaute Erdreich, um die Scherfestigkeit zu vermindern und Zwischenräume zwischen den Erdteilchen aufzufüllen.
Das von der Bodenfräse --2-- der Schildvortriebsmaschine abgebaute Erdreich gelangt durch die Schlitze der Bodenfräse in die Druckkammer--4--, wird von dort gemeinsam mit durch die Rohre --19-- eingeführtem Schlamm in das rohrförmige Gehäuse --7-- gedrückt, vom Förderer --8-- transportiert und dabei wirksam durchgeknetet und schliesslich aus dem Auslass --7b-ausgestossen. Da die Zwischenräume zwischen den Teilchen des abgebauten Erdreichs beim Kneten mit Schlamm aufgefüllt werden, nimmt die Wasserdurchlässigkeit des Materials ab und es wird das Austreten von unterirdisch vorhandenem Wasser verhindert. Der innere Druck in der Druck-
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dichtet wird, kann die Erdmasse mit Hilfe der Räumstange --18-- wieder aufgelockert werden.
Falls es erforderlich ist, dem Erdmaterial im Bereich der Tür--15--Dichtungseigenschaften zu verleihen, wird durch das Rohr --20-- und die Räumstange--18--Schlamm in das Gehäuse --7-- eingespritzt.
Bei Benützung des schneckenförmig gewendelten Bandes --8-- im Förderer können Klumpen und Steine mit einer Grösse transportiert werden, die der Höhe d des oberen Endes der inneren Peripherie des Bandes --8-- von der inneren Bodenfläche des Gehäuses --7-- entspricht, wie dies in Fig. 2c dargestellt ist. Der solcherart ausgebildete Förderer kann somit wesentlich grössere Bruchstücke transportieren als ein herkömmlicher Schneckenförderer mit einer umlaufenden Welle.
Die in Fig. 3 dargestellte Abwandlung unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäss der Fig. 1 lediglich in der Anordnung des Antriebs für den Förderer --8--. Das schneckenförmig ge-
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wendelte Band --8-- ist an seinem hinteren Ende mit einer drehbaren Scheibe --21-- verbunden, deren Durchmesser ungefähr dem Aussendurchmesser des Förderers --8-- entspricht. Mit der äusseren
Peripherie der Scheibe --21-- ist ein ringförmiger Teil --22-- verbunden, der ein getriebenes Zahnrad --23-- trägt. Der Förderer --8-- steht über sein Zahnrad --23-- mit einem treibenden Ritzel --24-- der Antriebsvorrichtung --25-- in Verbindung.
In einer ringförmigen Ausnehmung des Gehäuses --7-- befindet sich für die Lagerung des ringförmigen Teils --22-- ein Lager --26--, an dessen beiden Seiten Dichtungen --27-- vorgesehen sind. Da die Scheibe --21-- um- läuft, ist die Räumstange--18--in einem Lager --28-- gelagert.
An Hand der Fig. 4 und 5 wird nachfolgend eine zweite Ausführungsform der Erfindung be- schrieben. Diese Ausführungsform einer Schildvortriebsmaschine unterscheidet sich von der Aus- führungsform gemäss Fig. l und 3 im wesentlichen dadurch, dass zusätzlich zum Förderer --8-- ein Erddurcharbeitungswerkzeug --29-- vorgesehen ist, um das abgebaute Erdreich mit aus dem
Rohr zugesetztem Schlamm in der Druckkammer --4-- wirkungsvoller durchzukneten. Das Erddurch- arbeitungswerkzeug --29-- hat insbesondere die Form eines das vordere Ende des Förderers --8-- umgebenden schneckenförmig gewendelten Bandes.
Ein Ende des Erddurcharbeitungswerkzeuges - ist am Drehungsmittelpunkt der Bodenfräse --2-- mittels eines Lagers --30-- gelagert und das andere Ende ist von einem mit der äusseren Peripherie des Werkzeuges --29-- verbundenen ringförmigen Teil --31-- und einem an einer die Druckkammer --4-- begrenzenden kegelstumpf- förmigen Wand --33-- angeordneten Lager --32-- getragen. Der mit dem Erddurcharbeitungswerk- zeug --29-- verbundene ringförmige Teil --31-- trägt ein Hohlzahnrad --34--, das mit dem treibenden Ritzel --35-- einer Antriebsvorrichtung --36-- kämmt. Der Förderer --8-- ist über einen unmittelbar mit der äusseren Peripherie seines hinteren Endes verbundenen ringförmigen
Teil --22-- drehbar gelagert.
Am hinteren Ende des Gehäuses --7-- befindet sich der Auslass --7b--. Wenngleich in Fig. l und 3 nicht dargestellt, befindet sich doch stets anschliessend an die Abfördervorrichtung --6-- ein Bandförderer od. dgl.--37--zum Weiterbefördern des abgebauten
Erdreichs vom Auslass --7b-- zu einer Lagerstätte.
Durch das Vorhandensein eines Erddurcharbeitungswerkzeuges --29-- bei der zweiten Ausführungsform kann das Erdreich vor dem Einbringen in die Abfördervorrichtung --6-- mit Schlamm durchgeknetet werden, um in der Druckkammer --4-- und im Gehäuse --7-- gegen den Druck des nachdrängenden Bodens vor Ort einen Druck aufzubauen.
Fig. 6 zeigt eine Abwandlung, die sich von der Ausführungsform gemäss Fig. 4 hinsichtlich der Anordnung zur Abstützung des Erddurcharbeitungswerkzeuges --29-- unterscheidet. Das Erddurcharbeitungswerkzeug --29-- weist ein schneckenförmig gewendeltes Band auf, von welchem ein Ende in einem Lager --38-- am vorderen Ende des rohrförmigen Gehäuses --7-- gelagert ist, das sich in die Druckkammer --4-- erstreckt, und das andere Ende an der äusseren Peripherie des Gehäuses --7-- mittels eines ringförmigen Teils --31-- gelagert ist, der mit der inneren Peripherie des Bandes --29-- verbunden ist. Hiezu dienen ein vorderes Lager --39-- und ein hinteres Lager-40-.
Fig. 7 zeigt, dass das hintere Lager --40-- ein Drucklager mit einem mit dem ringförmigen Teil --31-- verbundenen äusseren Lagerring --40a-- und einem inneren Lagerring --40b--, dessen äusserer Umfangsbereich ein getriebenes Zahnrad --34-- bildet, ist. Das Zahnrad --34-- kämmt mit einem treibenden Ritzel --35-- einer Antriebsvorrichtung --36--, wodurch das Band --29-- in Drehung versetzt wird.
Der innere Lagerring --40b-- des hinteren Lagers --40-- ist mittels eines Steges --41-- am Gehäuse --7-- befestigt. Ein Ende des Förderers - ist mittels eines Lagers --9-- am vorderen Ende des Gehäuses --7-- gelagert und das andere Ende ist an einem hinteren Endabschnitt des Gehäuses --7-- über einen mit der äusseren Peripherie des Bandes --8-- verbundenen ringförmigen Teil --22-- drehbar gelagert.
Fig. 6 zeigt ferner eine zwischen dem Gehäuse --7-- und dem ringförmigen Teil --31-- vorgesehene Dichtung --42--, ein zwischen dem ringförmigen Teil und einer Wand der Druckkammer --4-- angeordnetes Lager --43--, Dichtungen --44-- zu beiden Seiten des Lagers --43--, einen Ständer --45-- zum Halten der Abfördervorrichtung --6-- am Schildhauptkörper --1-- und ein in der Druckkammer
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Eine andere Abwandlung einer Schildvortriebsmaschine ist in Fig. 8 dargestellt, wobei das Gehäuse --7-- und der Förderer --8-- sich nicht in die Druckkammer --4-- hineinerstrecken.
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Das Erddurcharbeitungswerkzeug --29-- ist nur an einem Ende mittels eines ringförmigen Teils --31-- am rohrförmigen Gehäuse --7-- gelagert.
Eine weitere Abwandlung einer Schildvortriebsmaschine ist in Fig. 9 dargestellt, wobei ein mit der inneren Peripherie des Erddurcharbeitungswerkzeuges--29--verbundener ringförmiger
Teil --31-- mittels eines mit der äusseren Peripherie des Gehäuses --7-- verbundenen Lagerrings drehbar gelagert ist. In einem zwischen dem Lagerring --47-- und dem Gehäuse --7-- gebildeten ringförmigen Spalt --48-- ist ein Ölzuführungsrohr--49--vorgesehen.
Die in Fig. 6 bis 9 dargestellten Schildvortriebsmaschinen arbeiten in gleicher Weise wie die in Fig. 4 dargestellte Maschine. Wenngleich die in Fig. 4 bis 9 dargestellten Maschinen weder mit Schlamminjektionsrohren noch mit einer Räumstange am hinteren Ende des Gehäuses--7-- ausgestattet sind, können sie gewünschtenfalls damit ausgerüstet werden. Das Erddurcharbeitungs- werkzeug --29-- und der Förderer --8-- können entweder nur an einem Ende oder an zwei Stellen gelagert sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schildvortriebsmaschine mit einem Schildhauptkörper, in welchem an einem Ende eine von einer ersten Antriebsvorrichtung antreibbare drehbare Bodenfräse, unmittelbar daran an- schliessend eine Druckkammer und hinter dieser ein Abteil mit atmosphärischem Druck sowie eine rohrförmige Abfördervorrichtung, welche die Druckkammer mit dem unter atmosphärischem Druck stehenden Abteil in Verbindung hält, angeordnet sind,
wobei die Abfördervorrichtung einen in die Druckkammer mündenden Einlass für abgebautes Erdreich am vorderen Ende und einen mit dem unter atmosphärischem Druck stehenden Abteil in Verbindung stehenden verschliessbaren Auslass für das abgebaute Erdreich am hinteren Ende sowie einen von einer zweiten Antriebsvorrichtung antreibbaren drehbaren wendelförmigen Förderer für das abgebaute Erdreich aufweist und wobei in der Druckkammer ein Erddurcharbeitungswerkzeug drehbar angeordnet ist, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Förderer (8) ein in einem mit dem Schildhauptkörper (1) fest verbundenen rohrförmigen Gehäuse (7) drehbar angeordnetes schneckenförmig gewendeltes Band aufweist, dass das
Erddurcharbeitungswerkzeug (29) ein einziges schneckenförmig gewendeltes Band ohne durchgehende Welle aufweist und dass das Erddurcharbeitungswerkzeug (29)
von einer dritten Antriebsvorrichtung (35,36) antreibbar ist.