DE1534642C - Vortriebsschild fur den Tunnelbau - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Vortriebsschild für F i g. 1 ein schematisches Schnittbild durch eine

den Tunnelbau mit einer druckfesten Querwand, die vollständige Anlage zum Bau eines Tunnels mit einem

einen vorderen Arbeitsraum abtrennt, in dem ein Vortriebsschild nach der Erfindung,

rotierender, dem Abbau des an der Ortsbrüst an- F i g. 2 einen vertikalen Längsschnitt durch den

stehenden Erdreichs dienender Schürf kopf angeordnet 5 Vortriebsschild nach F i g. 1 gemäß der Linie II-II in

ist, und mit einer Vorrichtung zum Einbringen einer der F i g. 3,

thixotropen Suspension unter Druck in den Arbeits- Fig. 3 in der rechten Hälfte eine Vorderansicht

raum und mit Mitteln zum Entfernen des mit thixo- und in der linken Hälfte einen Querschnitt durch den

troper Suspension vermischten Schürfgutes aus dem Schild nach der Linie III-III in der F i g. 2,

Arbeitsraum. ίο F i g. 4 einen Teilschnitt nach der Linie IV-IV in

. Bei bekannten Vortriebsschilden dieser Art sitzt der F i g. 3,

der Schürfkopf auf einer zentralen Antriebswelle, die F i g. 5 einen Längsschnitt durch eine andere Aus-

durch die Querwand in den vorderen Arbeitsraum führungsform des Schildes nach der Linie V-V in der

führt. Im Hinblick auf die großen auf den Schürfkopf F i g. 6 und

wirkenden Kräfte und die erforderliche Abdichtung 15 F i g. 6 eine Vorderansicht des Schildes nach

gegenüber dem unter Druck stehenden Arbeitsraum F i g. 5.

bereitet die Lagerung und Dichtung der zentralen Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis4 wird Antriebswelle erhebliche Schwierigkeiten und dürfte der Tunnel 10 waagerecht in lockerem Erdreich 11, sich eine gewisse Anfälligkeit gegen Betriebsstörungen z.B. Kies oder Sand, vorgetrieben. Der Tunnel wird nicht vermeiden lassen. ao fortlaufend mit herkömmlichen Ausbauteilen aus- j Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gebaut und steht mit der Erdoberfläche über einen ! Vortriebsschild der eingangs angegebenen Art zu Schacht 12 in Verbindung. Vor der Ortsbrust 13 be- ϊ\%, schaffen, bei dem diese Nachteile nicht auftreten. Die findet sich ein Vortriebsschild, der aus einem zylin-Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß ein Schürf- drischen Mantel 14 von etwas größerem Durchmesser kopf ohne Zentralwelle zur Verwendung kommt, der 25 als der Tunnelausbau und einem rotierenden Schürfinder Nähe seines Umfangs in radialer Richtung auf kopf 15 besteht, der koaxial oder fast koaxial an-Führungsrollen und in axialer Richtung auf Stütz- gebracht ist und Schürfzähne 16 besitzt, die starr auf rollen gelagert ist und einen Zahnkranz mit Trieb- vier radialen Armen 17 sitzen und die Ortsbrust anstockverzahnung aufweist, und daß zum Antrieb des greifen. Der Tunnelausbau wird gewöhnlich in Ab-Schürfkopfes außerhalb des Arbeitsraumes mehrere 30 schnitten innerhalb des Schildschwanzes 18 zusam-Motoren angeordnet sind, die jeweils über eine die mengebaut. Der Schild wird nach Abbau der Orts-Querwand durchdringende Welle ein Zahnrad an- brüst durch eine Reihe hydraulischer Vortriebspressen treiben, das in den Zahnkranz des Schürfkopfes ein- 19, die sich auf der Stirnfläche des Tunnelausbaus greift. Hierdurch ist es außerdem möglich, die in der abstützen, vorwärtsbewegt.

Querwand erforderliche Zugangstür zum Arbeits- 35 Der Vortriebsschild besitzt ein Druck-Querschott, raum im zentralen Bereich der Querwand anzuord- das aus einer ebenen Querwand 20 mit einer bewegnen, was den Zugang zu allen im Arbeitsraum befind- liehen Zugangstür 21 besteht, und eine kegelstumpflichen Schildteilen sehr erleichtert. förmige Wand 22, die mit ihrem vorderen Ende die Vorzugsweise sind an dem Schürfkopf Förderschau- Schildschneide bildet und mit der Querwand druckfein angeordnet, die das Schürfgut einer oder mehre- 40 dicht verbunden ist. Diese Wand 22 bildet zusammen ren Ablaufleitungen zuführen, d. h., die mit Schürfgut mit der Querwand 20 einen kegelstumpfförmigen vermischte thixotrope Suspension wird beim Arbeiten Arbeitsraum am Vorderteil des Schildes. In diesem des Vortriebsschilds selbsttätig aus dem Arbeitsraum Raum ist der rotierende Schürfkopf 15 angebracht, nach hinten gepreßt, wo sie in an sich bekannter der ebenfalls kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Der Weise gereinigt wird, so daß die thixotrope Suspen- 45 Schürfkopf besitzt einen äußeren Rahmen 24 und an sion wieder verwendet werden kann. der Vorderseite die vier Radialarme 17, von denen In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß jeder eine Reihe Schürfzähne 16 trägt. Zusätzlich bein der Nähe jedes der in den Zahnkranz eingreifenden finden sich an dem Schürfkopf eine Anzahl winklig Zahnräder eine Leitung zum Zuführen von thixotro- angeordneter Förderschaufeln 25, die das von den per Suspension in den Arbeitsraum mündet, um 50 Schürfzähnen gelockerte Schürfgut auffangen und es durch die eintretende Spülwirkung das Zahnrad- anheben, bis es durch die Schwerkraft in eine festgetriebe möglichst von Schürfgut freizuhalten. Diese stehende Absaugschurre 26 fällt, die mit einer durch Spülwirkung läßt sich besonders gut dann erreichen, die Querwand 20 nach hinten in den Tunnel führenwenn die Zahnräder in mehreren oder einem Rad- den Ablauf leitung 27 in Verbindung steht,
kasten untergebracht sind, der mit dem übrigen 55 Der Schürfkopf wird durch vier mit gleichem Arbeitsraum in Verbindung steht und in den die Winkelabstand angeordnete Hydraulikmotoren 30 an-Zuführungsleitungen für die thixotrope Suspension getrieben, die auf der Rückseite der Querwand 20 münden. angebracht sind und je ein Zahnrad 31 im Arbeits-Weiterhin kann vorgesehen sein, daß der rotierende raum über eine Welle, die durch eine druckdichte Schürf kopf in beiden Drehrichtungen arbeitet Da- 60 Durchführung in der Querwand 20 führt, antreiben, durch läßt sich verhindern, daß durch die fortgesetzte Die vier Zahnräder greifen in einen Zahnkranz 32 mit Drehung des Schürfkopfes in einer Richtung der Triebstockverzahnung ein, der auf der Rückseite des Hauptkörper des Schildes in entgegengesetzter Rieh- Schürfkopfes befestigt ist. Der Schürfkopf wird nahetung immer weiter verdreht wird, da durch eine Um- zu koaxial in dem Arbeitsraum durch Führungsrollen kehrung der Dreh richtung die alte Lage wieder her- 65 33 geführt. Der Schub nach hinten, der auf den stellbar ist. Schürfkopf wirkt, wird durch eine Reihe von Stütz-Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in rollen 34 aufgenommen, die an der Querwand auf der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt radialen Achsen angebracht sind und auf einen

Druckring auf der Rückseite des Schürfkopfes wirken.

Die Zahnräder 31 sind in einem Radkasten 35 (s. F i g. 4) untergebracht, der im Arbeitsraum 23 liegt und mit ihm in Verbindung steht. Zuführungsleitungen 36 führen die Suspension durch die Wand 22 in die Radkammer, so daß die Zahnräder unter verhältnismäßig sauberen und schürfgutfreien Bedingungen arbeiten. Die Suspension tritt von dem Radkasten in den Arbeitsraum über.

Der Arbeitsraum wird gefüllt mit der thixotropen Suspension, die Zusätze wie Bentonit enthält, und auf einem Druck gehalten, der ausreicht, um die Suspension in die Ortsbrust eindringen zu lassen. Die Suspension bildet eine feste Schicht oder Haut auf der Ortsbrust, die durch den Flüssigkeitsdruck gehalten wird.

Im Tunnel ist eine Versorgungspumpe 38 vorgesehen, die die Suspension unter einem bestimmten ■konstanten Druck zu den vier Leitungen36 in der Wand 22 fördert. Diese Pumpe 38 erhält die Suspension von einer Reinigungsanlage an der Erdoberfläche über eine Leitung 37, die durch den Schacht 12 führt. Das Gemisch aus Schürfgut und thixotroper Suspension, das in der Ablaufleitung 27 durch die Querwand kommt, wird zu einer Förderpumpe 39 im Tunnel geführt, die auch größere Steine und andere sperrige Körper aufnimmt. Das Gemisch wird über eine Rückleitung 40 durch den Schacht an die Erdoberfläche gepumpt.

Die Reinigungsanlage an der Erdoberfläche besitzt Siebeinrichtungen 41, die zumindest die gröberen Teile aus dem Gemisch entfernen. Sie kann auch, wenn nötig, Absetzbecken 42, Zentrifugen oder andere Trenneinrichtungen umfassen. Es sind Mittel vorgesehen, an der Stelle 43 Wasser zu- oder abzuführen und weitere Mengen Bentonit zuzusetzen, um die gewünschten physikalischen Eigenschaften zu erhalten. Die Suspension wird dann mittels einer weiteren Pumpe 44 der Leitung 37 zugeführt. So zirkuliert also die Suspension ununterbrochen, wobei die aufbereitenden Zusätze nach Notwendigkeit zugegeben werden.

Eine Pumpe 50 und eine tiefliegende Absaugleitung 51 ist nach F i g. 2 vorgesehen, um den Arbeitsraum, falls gewünscht, gelegentlich zu entleeren.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 5 und 6 ist die einzelne hochliegende Ablauf leitung 27 gemäß Fig. 2, die durch die Querwand führt, durch ein Paar Ablaufleitungen 45 ersetzt, eine auf jeder Seite der Schürfkopfachse. Sie führen durch die kegelstumpfförmige Wand 46 des Schildes. Der Schürfkopf selbst besitzt am Ende jedes der Radialarme 48 ein zweiseitiges pflugscharförmiges Umlenkblech 47 zum Ablenken des Schürfguts in die zugehörige Ablaufleitung. Jedes Umlenkblech besitzt zwei entgegengesetzt geneigte pflugscharförmige Förderschaufeln 49, wie in Fig. 5 dargestellt, die aus einem harten, abriebfesten und leicht flexiblen Material bestehen. Der Ablenkvorgang wird durch die Zentrifugalkräfte unterstützt. Die Ablaufleitungen 45 haben, wie veranschaulicht, je ein tangential angeordnetes Ende, so daß die Drehbewegung der Förderschaufeln das Schürfgut in die Leitungsöffnung zwingt. Vorzugsweise zeigt eine der Leitungen 45 nach vorn und eine nach unten, so daß eine Leitung mit größter Wirksamkeit unabhängig von der Drehrichtung des Schürfkopfes arbeitet.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vortriebsschild für den Tunnelbau mit einer druckfesten Querwand, die einen vorderen Arbeitsraum abtrennt, in dem ein rotierender, dem Abbau des an der Ortsbrust anstehenden Erdreichs dienender Schürfkopf angeordnet ist, und mit einer Vorrichtung zum Einbringen einer thixotropen Suspension unter Druck in den Arbeitsraum und mit Mitteln zum Entfernen des mit thixotroper Suspension vermischten Schürfgutes aus dem Arbeitsraum, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schürf kopf (15) ohne Zentralwelle zur Verwendung kommt, der in der Nähe seines Umfangs in radialer Richtung auf Führungsrollen (33) und in axialer Richtung auf Stützrollen (34) gelagert ist und einen Zahnkranz (32) mit Triebstockverzahnung aufweist, und daß zum Antrieb des Schürfkopfes (15) außerhalb des Arbeitsraumes (23) mehrere Motoren (30) angeordnet sind, die jeweils über eine die Querwand (20) durchdringende Welle ein Zahnrad (31) antreiben, das in den Zahnkranz (32) des Schürfkopfes eingreift.

2. Vortriebsschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Schürfkopf (15) Förderschaufeln (25 oder 49) angeordnet sind, die das Schürfgut einer oder mehreren Ablaufleitungen (27 bzw. 45) zuführen.

3. Vortriebsschild nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe jedes der in den Zahnkranz (32) eingreifenden Zahnräder (31) eine Leitung (36) zum Zuführen von thixotroper Suspension in den Arbeitsraum (23) mündet, um durch die eintretende Spülwirkung das Zahnradgetriebe möglichst von Schürfgut freizuhalten.

4. Vortriebsschild nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (31) in mehreren oder einem Radkasten (35) untergebracht sind, der mit dem übrigen Arbeitsraum (23) in Verbindung steht und in den die Zuführungsleitungen (36) für die thixotrope Suspension münden.

5. Vortriebsschild nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der rotierende Schürfkopf (15) in beiden Drehrichtungen arbeitet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen