DE1244222B

DE1244222B - Schildschwanzdichtung fuer einen Vortriebsschild

Info

Publication number: DE1244222B
Application number: DESCH31460A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Max Scherle
Original assignee: RICHARD SCHULZ TIEFBAUUNTERNEH
Current assignee: RICHARD SCHULZ TIEFBAUUNTERNEH
Priority date: 1962-05-11
Filing date: 1962-05-11
Publication date: 1967-07-13

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

EOIg

Deutsche KL: 19 £-3/02

Nummer: 1244222

Aktenzeichen: Sch31460V/19f

Anmeldetag: 11. Mai 1962

Auslegetag: 13. Juli 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schildschwanzdichtung für einen zum Herstellen, von Tunnels, Stollen od. dgl. dienenden Vortriebsschild, bei dem an der Innenfläche des Schildschwanzes mehr als zwei im axialen Abstand voneinander angeordnete ringförmige Dichtungskörper abdichtend befestigt sind, die durch Luft- oder Wasserdruck an die Außenfläche der Tunnel- oder Stollenauskleidung angepreßt und beim jeweiligen Vortreiben des Schildes von diesem mitgenommen werden.

Bei einer bekannten Schildschwanzdichtung dieser Art sind die Dichtungskörper als allseitig geschlossene, durch das Druckmittel ausdehnbare bzw. aufblähbare Schläuche ausgebildet, die alle mit im wesentlichen gleich hohem Druck beaufschlagt werden. Da dieser Druck nicht zu niedrig gewählt werden darf, hat das zur Folge, daß die Dichtungsschläuche an der rauhen Außenfläche der Tunnelauskleidung rasch verschleißen und unbrauchbar werden. Zur Verringerung des Verschleißes ist bei der bekannten Dichtung vorgesehen, den Druck in den aufgeblähten Dichtungsschläuchen beim jeweiligen Vortreiben des Schildes herabzusetzen. Hierdurch kann zwar die Reibung der Dichtungsschläuche an der Tunnelauskleidung bis zu einem gewissen Grad verringert werden, es muß aber auch mit in Kauf genommen werden, daß die Dichtungswirkung der Dichtungsschläuche beim jedesmaligen Vorbewegen des Vortriebsschildes geringer ist und Wasser zwischen dem Schildschwanz und der Tunnelausldeidung eindringt.

Diese Schwierigkeiten und Nachteile sollen durch die Erfindung dadurch vermieden werden, daß in die Leitungen zum Zuführen des die Druckkörper anpressenden Druckmittels Druckregler eingeschaltet sind, die den Anpreßdruck derart regem, daß die Dichtungskörper mit stufenweise von einem Kleinstwert am vordersten Dichtungskörper bis zu einem Größtwert an dem dem äußeren Wasserdruck unmittelbar ausgesetzten letzten Dichtungskörper ansteigenden Druck an die Tunnel- oder Stollenauskleidung angepreßt werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Schildschwanzdichtung ergibt sich, wenn die Dichtungskörper durch an sich bekannte Dichtungsmanschetten aus vorzugsweise elastischem Werkstoff gebildet sind, die zwischen sich Druckräume für das den Anpreßdruck ausübende Druckmittel einschließen.

Bei der Schildschwanzdichtung nach der Erfindung werden die im axialen Abstand voneinander angeordneten Dichtungskörper im Gegensatz zu der als bekannt erläuterten Schildschwanzdichtung in genau kontrollierter Weise mit stufenweise von einem Schildschwanzdichtung für einen
Vortriebsschild

Anmelder:

Richard Schulz Tiefbauunternehmung,

Neuburg/Donau, Feldkirchner Straße

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Max Scherle, Neuburg/Donau

Kleinstwert am vordersten Dichtungskörper bis zu einem Größtwert am hintersten Dichtungskörper ansteigenden Druck an die Außenfläche der Tunneloder Stollenauskleidung angepreßt. Hierdurch wird der Verschleiß mindestens an den vor dem hintersten Dichtungskörper angeordneten Dichtungskörpern wesentlich herabgesetzt.

Wenn z. B. der Vortrieb mit einer Arbeitstiefe von zwanzig Metern unter dem Grundwasserspiegel durchgeführt wird und im hinteren Schildraum atmosphärischer Luftdruck herrscht, so müßte der Anpreßdruck bei Anwendung einer einzigen Dichtungsstufe zwei Kilogramm je Quadratzentimeter betragen, was zu einer sehr starken Abnützung der Dichtungskörper, z. B. der Dichtungsmanschetten, an ihren Gleitflächen führen würde. Durch die Aufteilung auf z.B. fünf Dichtungsstufen mit fünf Druckräumen kann der Anpreßdruck jeder einzelnen Manschette im Mittel auf jeweils 0,4 kg/cm² herabgesetzt werden. Zwar ist es bei der letzten Stufe nach dem Schildschwanz hin erforderlich, die Manschette dieser Stufe von außen her mit einem Druck von 2 kg/cm² zu belasten. Der Druck vor dieser Manschette beträgt aber 1,6 kg/cm² und entlastet damit diese Manschette, so daß der relative Anpreßdruck nur 0,4 kg/cm² beträgt. Das gleiche gilt sinngemäß für die vorhergehenden Dichtungsstufen. Hierdurch wird der Verschleiß der Dichtungskörper auf einen Bruchteil verringert.

Vorzugsweise sind der Druckraum zwischen der vordersten Dichtungsmanschette und der auf diese folgenden Dichtungsmanschette mit Druckluft und die nach hinten folgenden Druckräume mit Druckwasser gefüllt.

Als Druckwasser zum Füllen der Druckräume kann das umgebende Grundwasser dienen.

709 610/176

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der in der durch Wasserdruck oder Luftdruck gegen dieAußen-Zeichnung als Beispiel dargestellten Ausführungs- fläche 3 der in dem Dichtungsabschnitt 1 c befindform beschrieben. In der Zeichnung zeigt liehen, fertig aufgestellten Fertigteilringe 15 gedrückt.

F i g. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch einen Die Manschetten 17 können aus beliebigem elasti-Vortriebsschild mit einer in ihrer Betriebslage befind- 5 schem Material, wie Gummi, Kunststoff od. dgl. mit liehen Schildschwanzdichtung nach der Erfindung, oder ohne Einlagen, hergestellt sein. Wesentlich ist

F i g. 2 einen Querschnitt nach der Linie Π-ΙΙ in nur, daß sie sich möglichst gleichmäßig an den Umder F i g. 1 und fang der Auskleidung anzulegen vermögen. Zwischen

F i g. 3 einen der F i g. 1 entsprechenden Längs- den auf die erste Manschette folgenden einzelnen schnitt mit einer Stellung des Vortriebsschildes, in io Dichtungsmanschetten 17 sind Druckkammern 20 der die Schildschwanzdichtung eingebaut oder her- gebildet, denen Druckwasser zur Erzeugung des Anausgenommen und ersetzt werden kann. preßdruckes durch Leitungen 19 durch nicht dar-

Der dargestellte Vortriebsschild 1 umfaßt im gestellte Pumpen oder aus dem anstehenden Grundwesentlichen einen vorderen Abschnitt la, der den wasser über den Schildkopf la zugeführt wird. Dieses Schildkopf bildet, einen Auskleidungsabschnitt 1 b 15 Wasser dient zugleich dazu, die Reibung zwischen zum Herstellen der in F i g. 1 mit 15 bezeichneten, den Manschetten 17 und der Auskleidung zu verrinz. B. aus Fertigteilrmgen gebildeten Auskleidung, gern. Nur in dem Druckraum 18 der vordersten Dicheinen Dichtungs- und Führungsabschnitt 1 c, in dem tungsstufe, die einen verhältnismäßig geringen Druck die Schildschwanzdichtung 4 in dem zwischen dem aufzunehmen hat, wird als Anpreßmedium Luft ver-Schildschwanz und der Außenfläche 3 der in dem 20 wendet, die durch eine oder mehrere der Leitungen Abschnitt 1 c aufgestellten Fertigteilringe 15 belasse- 19 aus dem Druckluft-Arbeitsraum 5 zugeführt wernen Ringraum angeordnet ist, und einen freien Ab- den kann. Durch diese vorderste Dichtungsstufe wird schnitt 1 d des Schildschwanzes. verhindert, daß etwa Wasser aus den nachfolgenden

Der Vortriebsschild 1 ist im Schildkopf 1 α mit Dichtungsstufen austreten kann. Die Druckkammern einer waagerechten Zwischenwände versehen und 25 20 dieser nachfolgenden Dichtungsstufen stehen durch über und unter dieser Zwischenwand angeord- unter stufenweise zunehmendem Wasserdruck. Zur nete Luftschleusen 6,7 von dem im Auskleidungs- Regulierung des Druckaufbaues von einem Druckabschnitt 1 b vorhandenen Raum 9 luftdicht ab- raum 20 zum anderen sind in sämtliche Dichtungsgeschlossen. Auf diese Weise wird im Schildkopf ein räume 20 Leitungen 19 vom Schildkopf la aus ge-Arbeitsraum5 gebildet, dessen Luft unter erhöhtem 30 führt, wobei in dem Schildkopf für jede der Leitungen Druck steht und der durch die waagerechte Zwischen- 19 Druckregler 47 untergebracht sind. Wenn das wand 8 in eine obere Arbeitskammer 5 α und eine erforderliche Druckwasser aus dem umgebenden untere Arbeitskammer 5 b unterteilt ist. Die waage- Grundwasser entnommen wird, so erfolgt dies unter rechte Zwischenwand 8 ist insbesondere bei Aus- Zwischenschaltung von Druckminderventilen. In dem bruchsquerschnitten großer Höhe zweckmäßig, weil 35 Druckraum 22, der hinter der letzten Dichtungssie einerseits durch Bildung einer Zwischenarbeits- manschette 17 liegt, muß der Wasserdruck mindebühne den Ausbruch des anstehenden Bodens er- stens gleich dem Druck des umgebenden Grundwasleichtert und andererseits den Verbrauch an Druck- _{sers se}in. Vorzugsweise ist er etwas höher. Trotzdem luft, die dem Arbeitsraum in beliebiger, nicht _wj_rd die Manschette nicht mit diesem Druck an die dargestellter Weise zugeführt wird, um das im Boden 40 Auskleidung angepreßt, da der Druck in dem vor befindliche Grundwasser vor der Ausbruchsbrust zu dieser Manschette gebildeten Druckraum 20 den verdrängen, insofern verringert, als in der oberen Außendruck, der auf die letzte Dichtungsmanschette Arbeitskammer 5 α ein dem niedrigeren Wasserdruck 17 ausgeübt wird, entlastet. In der gleichen Weise entsprechender geringerer Druck der Luft erforder- werden jeweils alle anderen Dichtungsmanschetten 17 lieh ist als in der unteren Arbeitskammer 5 b. In dem 45 mit Ausnahme der vordersten Dichtungsmanschette Raum 9 herrscht der atmosphärische Luftdruck. durch den Druck in den jeweils vor ihnen gelegenen

Mit 14 sind die Pressen zum Vortrieb des Schil- Druckräumen 20,18 druckentlastet, des 1 bezeichnet. Zur Vermeidung langer Kolben- Die Schildschwanzdichtung nach der Erfindung

wege sind die Pressenzylinder so ausgebildet, daß der kann während der Vortriebsarbeiten z. B. bei plötz-Kolbenhub nur etwas größer als die axiale Breite 5° lichem und unerwartetem Grundwasserandrang leicht eines Fertigteilringes 15 ist. Die Druckstempel der eingebaut werden oder auch bei Beschädigung oder Pressen 14 sind mit Druckstreben 2 verbunden. Verschleiß leicht ausgewechselt werden. Zu diesem

Zur Führung des Schildschwanzes auf den auf- Zweck können im Bereich der fertigen Auskleidung gestellten Fertigteilringen 15 der Auskleidung sind Hilfsschleusen 26 angeordnet werden, so daß der geam vorderen Ende des Dichtungsabschnittes 1 c ein 55 samte Raum vor diesen Schleusen innerhalb der Aus-Führungsring 16 und am hinteren Ende desselben ein kleidung und des Schildes 1 unter Druckluft gesetzt Führungsring 23 an der Innenfläche des Schild- werden kann. Hierdurch wird auch das vom Schildschwanzes angeschweißt. Diese Führungsringe 16 schwanzende her anstehende Grundwasser verdrängt, und 23 dienen beiderseits der Schildschwanzdich- so daß die Dichtungsmanschetten einzeln oder im gantung 4 zugleich zur vorderen und hinteren Begren- 60 zen ausgebaut bzw. eingesetzt werden können, zung des zwischen der Außenfläche der Auskleidung Die Anwendung von Hilfsschleusen bedingt, daß

und der Innenfläche des Schildschwanzes belassenen der gesamte Raum vor den Hilfsschleusen unter Ringraumes. Die Schildschwanzdichtung ist bei der Druckluft gesetzt wird, so daß ζ. Β. zum Auswechseln dargestellten Ausführungsform durch sechs Dich- der Dichtungsmanschetten 17 eine besondere Drucktungsmanschetten 17 mit je einer schräg nach hinten 65 luftanlage aufgestellt werden muß. gerichteten Lippe gebildet. Die Dichtungsmanschet- Einfacher ist es, das vom Schildschwanzende her-

tenl7 sind mit dem Schildschwanz fest verbunden andrängende Grundwasser mittels einer zweiten elasti- und werden mit ihren Lippen unter Gleitberührung sehen Dichtung 56 abzuhalten, welche gemäß F i g. 1

Claims

an der hinteren Schildführung 23 in Form einer ringförmigen Membran angebracht ist, die mittels Druckluft oder Druckflüssigkeit entsprechend F i g. 3 gegen die aufgestellten Fertigteilringe angedrückt werden kann. Das Druckmittel wird durch Leitungen 45 aus dem Schildkopf 1 α zugeführt. Patentansprüche:

1. Schildschwanzdichtung für einen zum Herstellen von Tunnels, Stollen od. dgl. dienenden Vortriebsschild, bei dem an der Innenfläche des Schildschwanzes mehr als zwei im axialen Abstand voneinander angeordnete ringförmige Dichtungskörper abdichtend befestigt sind, die durch Luft- oder Wasserdruck an die Außenfläche der Tunnel- oder Stollenauskleidung angepreßt und beim jeweiligen Vortreiben des Schildes von diesem mitgenommen werden, dadurch gekennzeichnet, daß in die Leitungen (19) zum Zuführen des die Druckkörper anpressenden ao Druckmittels Druckregler (47) eingeschaltet sind, die den Anpreßdruck derart regem, daß die Dichtungskörper (17) mit stufenweise von einem Kleinstwert am vordersten Dichtungskörper bis zu einem Größtwert an dem dem äußeren Wasserdruck unmittelbar ausgesetzten letzten Dichtungskörper ansteigenden Druck an die Tunnel- oder Stollenauskleidung (3) angepreßt werden.

2. Schildschwanzdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungskörper (17) durch an sich bekannte Dichtungsmanschetten aus vorzugsweise elastischem Werkstoff gebildet sind, die zwischen sich Druckräume (18,20) für das den Anpreßdruck ausübende Druckmittel einschließen.

3. Schildschwanzdichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (18) zwischen der vordersten Dichtungsmanschette mit Druckluft und die nach hinten folgenden Druckräume (20) mit Druckwasser gefüllt sind.

4. Schildschwanzdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckwasser zum Füllen der Druckräume (20) das umgebende Grundwasser dient.

In Betracht gezogene Druckschriften:

USA.-Patentschrift Nr. 1296312;

A. Haag, »Grundzüge des Unterwassertunnelbaues«, Berlin, 1916, S. 13, 15 und 31;

Zeitschrift »Le Monde Souterrain«, Band VT,
Nr. 129, Januar-Februar-März 1962, S. 13 und 15.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen