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Die Erfindung bezieht sich auf eine Fördervorrichtung zum Abfördern von Bodenmaterial, das von einer Rohrfördervorrichtung aus der Abbaukammer einer SVM hinter die Druckwand gefördert ist, nach Patentanspruch 1 oder 6.
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Es ist bekannt, für die Herstellung eines Tunnels eine Schildvortriebsmaschine (SVM) einzusetzen. Sie weist ein längliches, rohrförmiges Gehäuse auf, bei dem am vorderen Ende ein Schneidrad oder Schneidrotor drehbar gelagert ist, das einen entsprechenden bzw. etwas größeren Außendurchmesser als das Gehäuse aufweist. Innerhalb des Gehäuses befindet sich der Antrieb für das Schneidrad und eine hydraulische Vortriebsvorrichtung, die sich an die jeweils hergestellte Tunnelwandung abstützt und dabei den Vortrieb der SVM ermöglicht. Die Tunnelwandung wird innerhalb der SVM fortlaufend aus Tunnelsegmenten (sog. Tübbingen) aufgebaut. Der Typ des Schneidrads richtet sich nach dem zu lösenden Bodenmaterial, insbesondere ob Steine oder Blöcke zu erwarten sind. Je nach Zusammensetzung des Bodenmaterials wird eine SVM mit Flüssigkeitsstützung (Hydroschild) oder mit Erddruckstützung (Erddruckschild) eingesetzt. Im ersteren Fall wird der vom Schneidrad gelöste Boden mit Additiven wie Wasser, Betont, Polymeren oder ähnlichen Konditionierungsmitteln in einen breiig-flüssigen Zustand versetzt, damit das Material durch Pumpen angesaugt und abgefördert werden kann. Der Bodenbrei bildet zugleich eine filterstabile Membran an der Ortsbrust, den sogenannten Filterkuchen, der zur Stützung der Ortsbrust benötigt wird. Das Volumen der abgetragenen Bodenmengen vergrößert sich durch den Lösevorgang des Schneidrads und insbesondere durch den Zusatz von Additiven, wie Wasser, Betont oder Polymeren und so weiter um das Fünf- bis Zehnfache. Der Aufwand für dieses Vortriebsverfahren wird noch erhöht durch die erforderlichen Separierungsanlagen zur Entwässerung des Bodens zur Rückgewinnung der Additive. Auch der Transport und die Deponierung des geförderten bzw. belasteten Materials sind aufwendig.
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Beim Erddruckschild wird der Boden an der Ortsbrust wiederum mit einem Schneidrad gelöst und in die Abbaukammer, dem Zwischenraum zwischen Schneidrad und Druckwand, gefördert. Der Boden wird mit Hilfe eines Schneckenförderers abgefördert, wobei das Bodenmaterial so beschaffen sein muss, dass sich damit ein dichter Erdpfropfen im Schneckenförderer bildet. Der Zusatz von Additiven ist begrenzt, da für die Abförderung keine flüssig-breiige Konsistenz vorhanden sein darf. Die Volumenzunahme des abgebauten Bodens aus dem Zusatz der Additive und der durch den Lösevorgang bedingten Auflockerung beträgt maximal das Fünffache des Ausgangsvolumens. Steine, die für den Schneckenförderer zu groß sind, werden in der Abbaukammer mitgeführt und müssen bei Stillstand der Vortriebsmaschine einzeln geborgen oder zerkleinert werden. Die Förderschnecke fördert das Material auf ein Förderband in der SVM. Das Auftreten größerer Steine führt zu einer Unterbrechung des Vortriebs.
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In der
DE 10 2014 104 208.5 oder der
DE 10 2014 113 602.0 ist ein sogenanntes Rohrfördersystem für eine SVM vorgeschlagen. Das Fördersystem enthält mindestens ein Förderrohr, das hinter der Druckwand der SVM angeordnet ist und über eine Öffnung in der Druckwand in die Abbaukammer hinein mit Hilfe eines Linearantriebs vorgeschoben werden kann. Mit Hilfe des Linearantriebs kann dann das teilweise mit Bodenmaterial gefüllte Rohr hinter die Druckwand zurückgezogen werden. Der Öffnung in der Druckwand ist ein Schieber zugeordnet, der schließt, wenn das Förderrohr zurückgezogen wird. Das Förderrohr wird anschließend geleert, wozu es verschiedene Möglichkeiten gibt. Es ist bereits vorgeschlagen worden, das Förderrohr so weit hinter der Druckwand zurückzuziehen, dass das Material aus dem Förderrohr mit Hilfe eines Kolbens nach vorn ausgeschoben werden kann. Es fällt dann nach unten und kann mit Hilfe einer weiteren Fördervorrichtung aus der SVM herausbefördert werden. Eine andere Möglichkeit ist, das Förderrohr in einen Führungsrohr zu verschieben, das eine radiale Öffnung hat. Wird das Förderrohr hinter der radialen Öffnung zurückgezogen, dann kann mit Hilfe eines Kolbens das Material über die radiale Öffnung aus dem Förderrohr herausgepresst werden. Hierbei wird entweder der Kolben aktiv betätigt oder der Kolben befindet sich kurz hinter der radialen Öffnung, so dass bei einer Bewegung des Förderrohrs von der Druckwand fort das Material aus der radialen Öffnung herausgepresst wird.
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Es ist auch bereits bekannt, das Material aus der Abbaukammer mit Hilfe einer Förderschnecke herauszubefördern. Es ist in der zuerst genannten, nicht veröffentlichten Patentanmeldung vorgeschlagen worden, im Anschluss an die Schneckenfördervorrichtung oder einer Kettenfördervorrichtung eine Kolbenpumpe anzuordnen, mit deren Hilfe das Material über eine Förderleitung größerer Länge aus der SVM bzw. dem Tunnel herausgepresst werden kann. Eine derartige Kolbenpumpe kann einen Zylinderraum aufweisen, der von einem axial beweglichen Zylinder begrenzt ist. In der Auspressphase sperrt der Zylinder den Zylinderraum von einer Einfüllöffnung ab. In der Befüllphase ist der Zylinder mit dem Kolben zurückgezogen, so dass Material in den Zylinderraum eingefüllt werden kann. Sobald der Zylinderraum gefüllt ist, wird der Zylinder vorgeschoben, um die Einfüllöffnung vom Zylinderraum zu trennen. Anschließend wird mit Hilfe des Kolbens das Material herausgepresst. Eine derartige Kolbenpumpe ist geeignet, auch relativ wenig fließfähiges Material über eine größere Strecke zu befördern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders einfach aufgebaute und zu handhabende Vorrichtung zum Abfördern von Bodenmaterial aus einer SVM zu schaffen, das mit Hilfe einer Rohrfördervorrichtung aus der Abbaukammer gewonnen wird.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. Anspruchs 6 gelöst.
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Bei der Fördervorrichtung nach Anspruch 1 wird erfindungsgemäß das Förderrohr vom Linearantrieb lösbar ausgeführt. Es ist ferner eine Transfervorrichtung vorgesehen, die das gelöste Förderrohr einer Linearfördervorrichtung zuführt, die das Förderrohr in Richtung Ausgang der SVM fördert. Bei dieser Konzeption wird das Förderrohr nicht nur zum Entnehmen von Bodenmaterial aus der Abbaukammer eingesetzt, sondern auch dazu, das aufgenommene Material über eine gewisse Strecke mitzunehmen, vorzugsweise außerhalb des Tunnels, wo das Förderrohr dann geleert und zur Transfervorrichtung zurücktransportiert wird. Hierzu kann die gleiche Linearfördervorrichtung verwendet werden oder eine andere. Die Transfervorrichtung ist in der Lage, das zurückgeführte leere Förderrohr wieder in Verbindung mit dem Linearantrieb zu bringen, damit dieser einen weiteren Arbeitstakt ausführen kann. Es versteht sich, dass für das Förderrohr eine entsprechende Lagerung vorzusehen ist, die zum einen das axiale Bewegen des Förderrohrs in die Abbaukammer hinein oder aus dieser heraus ermöglicht und zugleich eine vorgegebene Position, um die Axialbewegung durchführen zu können.
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Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Förderrohren vorgesehen, die nacheinander eingesetzt werden, um Material diskontinuierlich aus der Abbaukammer zu entnehmen und zu einer entfernten Entnahmestelle zu bringen.
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Bei der Erfindung wird davon ausgegangen, dass das vom Förderrohr aufgenommene Material relativ steif ist, so dass es weitgehend im Förderrohr verbleibt, wenn es von der Transfervorrichtung gehandhabt wird. Um möglichst wenig Material zu verlieren, ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Förderrohr auf der Linearfördervorrichtung in aufrechter Position transportiert wird. Wird es hingegen liegend transportiert, dann sind auch Mittel denkbar, das Förderrohr am vorderen Ende zu verschließen, damit während des Transports nichts herausfällt.
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Bei der Lösung nach Patentanspruch 6 ist von einem Rohrfördersystem ausgegangen, bei dem das Förderrohr über eine radiale Öffnung eines Führungsrohrs geleert werden kann. Das ausgepresste Material wird dann mehr oder weniger nach unten gefördert. Hierzu sieht die Erfindung vor, dass unterhalb der Abgabeöffnung der Einlass einer Kolbenpumpe liegt, bei der ein hydraulisch betätigbarer, auf einem Führungsrohr verschiebbarer Pumpenzylinder zwischen einer hinteren, dem Pumpeneinlass freigebenden und einer vorderen, den Pumpeneinlass sperrenden Position verstellbar ist. Ein hydraulisch betätigbarer Pumpenkolben ist zwischen einer zurückgezogenen Position und einer vorderen Position im Pumpenzylinder an einem Auslasskanal verstellbar. Das aus dem Förderrohr entfernte Material kann lose in den Pumpeneinlass fallen. Es kann auch ein Schacht vorgesehen werden, über den die radiale Öffnung im Führungsrohr mit dem Pumpeneinlass weitgehend druckdicht verbunden ist.
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Bei einer Rohrfördervorrichtung sind vorzugsweise zwei oder mehr Förderrohre vorgesehen. In diesem Fall sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass jedem Förderrohr eine Kolbenpumpe zugeordnet ist.
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Zwischen der Rohrfördervorrichtung und dem Einlass der Pumpe kann eine druckdichte Passage vorgesehen sein.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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1 bis 6 zeigen äußerst schematisch eine erste Ausführungsform der Erfindung.
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7 zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform nach der Erfindung.
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8 zeigt einen Schnitt durch die Darstellung nach 7 entlang der Linie 8-8.
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9 zeigt schematisch die Darstellung einer speziellen Kolbenpumpe nach den 7 und 8.
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In den 1 bis 6 ist mit 10 allgemein eine Schildvortriebsmaschine (SVM) angedeutet, die einen Mantel 14, einen Schneidrotor 16 am vorderen Ende, eine Druckwand 18 im Abstand zum Schneidrotor 16 und eine Abbaukammer 20 dazwischen aufweist. Der Schneidrotor 16 wird mit Hilfe einer geeigneten Antriebsvorrichtung rotierend angetrieben (nicht weiter dargestellt). Mit dem Abbau von Bodenmaterial erfolgt auch ein Vorschub der SVM 10, auf den auch nicht weiter eingegangen wird, weil er allgemein bekannt ist.
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In der Druckwand 18 ist im unteren Bereich eine Öffnung vorgesehen (nicht gezeigt), die von einem Schieber 22 wahlweise verschließbar ist. Zu der Öffnung ausgerichtet ist eine Führung 24 für ein Förderrohr 26, das am hinteren Ende verschlossen und vorne geöffnet ist. Das Förderrohr 26 ist über eine Stange 28 mit einem Linearantrieb verbunden, mit dem das Förderrohr 26 bei geöffnetem Schieber 22 in die Abbaukammer 20 vorgeschoben werden kann, um Bodenmaterial in der Abbaukammer aufzunehmen bzw. „herauszustechen”. Danach wird das mehr oder weniger gefüllte Förderrohr 26 zurückgezogen. Sobald das vordere Ende den Schieber 22 passiert hat, wird dieser geschlossen.
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Es ist dem Förderrohr 26 auch eine Transfervorrichtung zugeordnet, die hier nicht dargestellt ist. Außerdem ist das Förderrohr 26 von der Stange 28 abkuppelbar. Mit Hilfe der Transfervorrichtung kann das gefüllte Förderrohr 26 aus der Führung 24 entnommen werden, nachdem es zuvor von der Stange 28 abgekuppelt wurde. Es wird anschließend in aufrechter Position auf ein Förderband 30 aufgestellt, das entsprechende horizontale Aufstellflächen 32 aufweist, wobei das Förderband 30 schräg nach oben gerichtet ist. Das gefüllte, aufrechtstehende Förderrohr ist bei 24a dargestellt. In 2 ist gezeigt, wie bei geöffnetem Schieber 22 ein weiteres Förderrohr 26' im Begriff ist, in die Abbaukammer 20 vorgeschoben zu werden. Dieser Vorgang ist dann in 3 dargestellt. Das Förderrohr 26' ist dabei weitgehend in die Abbaukammer 20 vorgeschoben. In 4 ist dargestellt, wie das gefüllte Förderrohr aus der Abbaukammer zurückgezogen ist und der Schieber in die Schließstellung gefahren werden kann, was in 5 angedeutet ist.
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In 6 ist zu erkennen, wie die nicht gezeigte Transfervorrichtung das Förderrohr 26' von der Stange 28 abgekoppelt und auf den Boden der SVM abgelegt hat. Von dort aus transportiert die Transfervorrichtung das Förderrohr 26' auf eine Abstellfläche 32 des Förderbands 30.
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Es versteht sich, dass nach dem Aufsetzen eines Förderrohrs 26' bzw. 26 in aufrechter Stellung anschließend ein geleertes Förderrohr in die Führung 24 positioniert wird, damit es auf die beschriebene Art und Weise Bodenmaterial aus der Abbaukammer 20 entfernen kann. Die Rückführung der leeren Förderrohre ist nicht gezeigt. Sie kann mit einem parallelen Strang der Fördervorrichtung 30 erfolgen. Auch das Entleeren der Förderrohre, z. B. am Ende eines Tunnels, ist hier nicht gezeigt.
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In den 7 und 8 ist eine SVM 100 angedeutet mit den gleichen Bauteilen, wie sie in den voranstehenden Figuren angedeutet sind, nämlich mit einem Schneidrotor 116, einer Druckwand 118 und einer Abbaukammer 120 zwischen Schneidrotor 116 und Druckwand 118. Im unteren Bereich sind zwei parallel angeordnete Rohrfördervorrichtungen 200 vorgesehen. Jede Fördervorrichtung 200 weist ein Förderrohr 126 auf sowie einen Kolben 150. Das Förderrohr 126 ist hinten geschlossen und vorne geöffnet, wie diese in Verbindung mit den vorstehend beschriebenen Figuren erläutert ist. Jedes Förderrohr 126 ist in einem Führungsrohr 124 axial verschiebbar, das sich durch eine Öffnung in der Druckwand 118 erstreckt. Die Arbeitsweise der Rohrfördervorrichtung soll nicht weiter beschrieben werden.
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Jedes Führungsrohr weist eine radiale Öffnung auf, die bei 204 angedeutet ist. Die Öffnungen 204 sind zu einem Einlass 206 einer Kolbenpumpe ausgerichtet. Die Kolbenpumpen sind in 7 mit 208 bezeichnet. Sie liegen schräg unterhalb der Rohrfödervorrichtungen 200, wie dies aus 8 zu erkennen ist. Die Kolbenpumpen 208 sind mit ihrer Achse leicht aufwärts gerichtet in Richtung Längsachse der SVM. Die Kolbenpumpen 208 sind jeweils mit einem Anschlussrohr 210 versehen, die sich im Abstand zu den Kolbenpumpen 208 vereinigen und in Verbindung stehen mit einer gemeinsamen Förderleitung, die hier nicht weiter dargestellt ist. Das aus den Führungsrohren 124 mit Hilfe des Kolbens 150 aus dem Förderrohr 126 herausgepresste Material fällt über einen nicht weiter dargestellten kurzen Schacht in den Einlass der zugeordneten Kolbenpumpe 208. Bei dieser Maßnahme braucht der Kolben 150 nicht besonders betätigt zu werden, vielmehr kann er hierbei eine Position unmittelbar angrenzend an die radiale Öffnung 204 einnehmen, so dass beim Zurückziehen des Förderrohrs 126 aus der Abbaukammer 120 hinter die Druckwand 118 das Material automatisch über die Öffnung 200 ausgepresst wird, sobald der Schieber die Öffnung in der Druckwand verschließt.
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In den 7 und 8 sind die Kolbenpumpen 208 nur schematisch angedeutet. Sie können einen Aufbau haben, wie er in 9 angedeutet ist. In einem Gehäuse 300 ist ein Zylinderrohr 302 zwischen einer Schließ- und einer Öffnungsstellung verschiebbar. In der Öffnungsstellung, die eine am weitesten links befindliche Stellung ist, ist ein Pumpeneinlass 304 mit einer Zylinderkammer 306 verbunden. In der Zylinderkammer ist ein Kolben 308 angeordnet, der von einem Hydraulikzylinder 310 betätigt wird. Der Kolben 308 kann zwischen einer vorgeschobenen Position gemäß 9 und einer zurückgezogenen Position, die in 9 bei 312 gestrichelt angedeutet ist, verstellt werden. In der geöffneten Position des Zylinderrohrs 302 kann in den Einlass 304 eingefülltes Material in die Pumpenkammer 306 einfallen bzw. einströmen. Hierbei ist der Kolben 308 in der zurückgezogenen Position. Ist die Pumpenkammer 306 gefüllt, wird der Zylinder 302 vorgeschoben und verschließt dadurch den Pumpeneinlass 304. Danach wird der Kolben 308 vorgeschoben und presst das in der Pumpenkammer 306 befindliche Material heraus in das Auslassrohr 210. Es versteht sich, dass die Pumpenkammer nach vorn durch eine Schieberanordnung 314 geschlossen werden kann.
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Es sei noch erwähnt, dass der Pumpeneinlass 304 an die räumliche Anordnung innerhalb der SVM, wie sie in 7 und 8 dargestellt ist, angepasst werden muss. Außerdem kann eine druckdichte Verbindung zwischen der radialen Öffnung 204 im Führungsrohr 124 und dem Einlass 304 hergestellt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014104208 [0004]
- DE 102014113602 [0004]
