DE1534659B1 - Ringspaltdichtung fuer einen Vortriebsschild - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Ringspaltdichtung für der Tunnelbaumaschine zwecks Klarheit der Dareinen Vortriebsschild, die metallene Federelemente stellung weggelassen sind,

aufweist, welche an der Innenfläche des Schild- Fig. 5 einen der Fig. 2 entsprechenden Schnitt

Schwanzes in Umfangsrichtung nebeneinander be- längs der Linie 5-5 in der Fig. 6, in welchem eine festigt sind und von denen jedes einen nach hinten 5 abgeänderte Ausführungsform des Polsters darge- und innen gerichteten Dichtungsabschnitt aufweist, stellt ist,

der auf der Außenfläche der Tunnelauskleidung Fig. 6 eine Teildraufsicht auf eine Ringspalt-

gleitet und zwischen dem und dem Schild- dichtung, betrachtet vom Schildinnenraum,
schwanz ein elastisch nachgiebiges Polster angeord- Fig. 7 einen Teilschnitt längs der Linie 7-7 in der

net ist. ίο Fig. 6,

Es ist bereits eine Ringspaltdichtung dieser Bauart F i g. 8 eine perspektivische Ansicht eines Federbekannt, die sich zur Abdichtung einer unter Über- elements und seiner Halterung,
druck stehenden Zone an der Ortsbrust des Tunnels Fig. 9 einen vergrößerten Ausschnitt aus der

eignet (USA.-Patentschrift 794 633). In der bekarm- Dichtungsbefestigung nach F i g. 5 mit einem der ten Ringspaltdichtung wird dabei ein luftgefülltes 15 Befestigungsbolzen für die Federelemente,
Polster verwendet. Es sind jedoch bereits auch Pol- F i g. 10 eine Schrägansicht eines der Keile, wel-

ster aus Schaumgummi verwendet worden (deutsches ehe zum Festlegen der Federelemente verwendet Patent 1197 914). werden,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Fig. 11 einen Querschnitt durch eine bevorzugte

bekannte Ringspaltdichtung bezüglich der erzielbaren ao Ausführungsform des Polsters und
Dichtwirkung weiter zu verbessern. F i g. 12 einen Querschnitt durch die vom Vor-

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß triebsschild abgenommene Schmutzdichtung nach die metallenen Federelemente im Bereich ihrer Dich- F i g. 5.

tungsabschnitte geschlitzt und in gegen die Tunnel- Der in Fig. 1 dargestellte VortriebsschildS weist

auskleidung gerichtete, in Umfangsrichtung auf Ab- 25 einen zylindrischen Schildmantel 10 auf, der nach stand liegende Finger unterteilt sind und daß das hinten in den Schildschwanz 14 ausläuft. Vorn ist Polster im wesentlichen den Raum zwischen den in dem Vortriebsschild ein drehbarer Bohrkopf C ge-Dichtungsabschnitten und dem Schildschwanz ein- lagert. Der Schildschwanz 14 wird gegenüber der nimmt und das Eindringen von Material in diesen Außenfläche der Tunnelauskleidung L durch eine Raum verhindert. 30 Abdichtung SS luftdicht abgedichtet.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung können Diese Abdichtung SS besteht aus einer oder meh-

sich die einzelnen Finger der Abdichtung besonders reren Ringspaltdichtungen PS und vorzugsweise einer gut an die Oberfläche der Tübbings anpassen und Schmutzabdichtung DS.

wird ihre dauernde Beweglichkeit dadurch sicherge- Jede Ringspaltdichtung PS weist eine Reihe von in

stellt, daß das Eindringen von Material hinter die 35 Umfangsrichtung mit den Enden aneinanderstoßen-Finger verhindert wird. An jeder Dichtungsstelle den Segmenten56 auf (Fig. 4). Jedes Segment 56 reicht daher bereits ein Satz von Federelementen besteht aus einem metallenen Federelement 58 und völlig aus, während bei der bekannten Ringspalt- einem zugeordneten Polster 60 oder 60'.
dichtung vorzugsweise jeweils zwei Sätze einander Jedes Federelement besitzt gemäß F i g. 5 einen

überlappender Federelemente vorgesehen sind. · 40 vorderen Befestigungsrand 62, der lösbar in eine an Das Polster dient außerdem dazu, die Finger der der Innenfläche des Schildschwanzes 14 angebrachte Federelemente elastisch gegen die Tunnelauskleidung Fassung einsetzbar ist. Das Federelement ist im Bezu drücken, um dazu beizutragen, die Dichtung in reich seines Dichtungsabschnitts 64, 66 geschlitzt. Berührung mit der Außenfläche der Tunnelausklei- Die Schlitze, von welchen einige mit 68 bezeichnet dung zu halten. 45 sind, öffnen sich nach rückwärts und verlaufen all-

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das gemein parallel zur Mittelachse CA (Fig. 1 und 4) Polster in Ringabschnitte unterteilt, die jeweils mit des Schildes. Die Schlitze 68 teilen den Mitteltefl einem der Federelemente verbunden sind und aus 66 und den freien Randteil 64 des Federelements 58 einem aufblasbaren Gummikissen oder einem in eine Mehrzahl von verhältnismäßig biegsamen Schaumstoffkörper bestehen, die einen im wesent- 50 Fingern, von welchen einige mit 70 bezeichnet sind, liehen dreieckigen Querschnitt aufweisen. Der Umfang der Federelemente 58 im Bereich des

Vorzugsweise weisen die Federelemente jeweils freien Randteils 64 ist geringer als der Umfang der einen vorderen Befestigungsrand auf, der lösbar in Federelemente 58 im Bereich des Befestigungsrands an der Innenfläche des Schildschwanzes angebrachte 62. Infolge dieses Umfangsunterschiedes sind die Fassungen einsetzbar ist. 55 rückwärtigen Teile der Finger 70 enger beieinander

An Hand der Zeichnung wird die Erfindung bei- als die vorderen Teile der Finger 70, und die Schlitze spielsweise näher erläutert. Es zeigt 68 zwischen den Fingern 70 sind in ihren rückwär-

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Vortriebs- tigen Teilen enger als in ihren vorderen Teilen. Die schild, Tunnelauskleidung L ist in der Praxis nicht genau

F i g. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus der 60 zylindrisch, sondern hat einen etwas veränderlichen F i g. 1, in dem die Ringspaltdichtung, welche zwi- Durchmesser und Umfang über ihre Längserstrekschen dem Schildschwanz und der Tunnelausklei- kung. Wenn sich der Schild während des Tunnelbaudung angeordnet ist, zu sehen ist, betriebs vorwärtsbewegt, wobei die Dichtungsflächen Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in der der Finger 70 in Gleitberührung mit der Tunnelaus-Fig. 2, 65 kleidungL stehen, wird daher jeder Finger 70 ent-F i g. 4 einen Querschnitt durch den Vortriebs- weder radial nach innen oder nach außen bewegt, schild längs der Linie 4-4 in Fig. 1, wobei die Tun- was davon abhängt, ob der Radius der Tunnelausnelauskleidung und die verschiedenen Bestandteile kleidung längs seiner Berührungslinie mit derselben

während der geradlinigen Bewegung dieses Fingers kann während gewisser Stufen des Tunnelbaube-70 zunimmt oder abnimmt. Gleichzeitig ändert sich triebs der Schildschwanz 14 so weit auf die Tunnelausder Abstand zwischen den Fingern. Wie jedoch er- kleidung L zu bewegt werden, bis eine tatsächliche Besichtlich ist, wird infolge der Biegsamkeit des Feder- rührung zwischen der Innenfläche eines radial innen elements 58 der Kontakt des freien Randteils 64 mit 5 am Federelement anliegenden Befestigungsstabes 110 der Auskleidung L im wesentlichen stets aufrecht- (F i g. 5) für das Federelement und der Außenfläche erhalten. Der durch das Polster 60,60' auf die Finger der Tunnelauskleidung L hergestellt ist. In dem Be-70 ausgeübte Druck wirkt ebenfalls dahin, daß dieser reich, in welchem dies eintritt, muß das Polster 60' Kontakt ständig aufrechterhalten wird. in der Lage sein, sich in einem engen Raum zusam-Das Polster 60, 60' füllt im wesentlichen den io menzuquetschen. Es ist weiter erwünscht, daß das Raum zwischen dem Mittelteil 66 des Federelements federnde Polster in seinen Randteilen zäh ist. Der 58 und dem angrenzenden Schildschwanz 14 aus. Neoprenschaum ist genügend zäh, läßt sich aber Das Polster 60,60' besitzt in den dargestellten Aus- nicht in dem gewünschten Ausmaß zusammendrükführungsformen einen allgemeinen dreieckigen oder ken. Der Urethanschaum od. dgl. läßt sich genügend keilförmigen Querschnitt, wobei der Scheitel nach 15 zusammendrücken, läßt jedoch die gewünschte Zävorn gerichtet ist und sich im wesentlichen zur higkeit vermissen. Der Federstahl für die Federele-Verbindungsstelle des Mittelteils 66 mit dem Be- mente 58 und der Schaumstoff für das Polster 60' festigungsrand 62 des Federelements 58 hin erstreckt. werden so gewählt, daß sie auf eine Dicke zusam-Das Polster 60 kann aus aufblasbaren Kissen be- mendrückbar sind, welche im wesentlichen gleich stehen. In den F i g. 2 und 3 sind Luftzuleitungs- 20 der Summe der Dicke des Stabes 110 und der Teile rohre 74, 76 dargestellt, welche sich von einer Druck- 108 ist, und daß sie sodann im wesentlichen ihre luftquelle bis zu den Kissen erstrecken und mit ursprünglichen Formen wieder einnehmen, wenn die diesen verbunden sind. auf ihnen ruhende Belastung weggenommen wird. Wie in Fig. 2 gezeigt, weist jedes Kissen, in Der Stab 110 verhindert eine weitere Verformung radialer Richtung betrachtet, eine innere Wand 78, 25 der Dichtung und schützt daher diese vor einer Beeine äußere Wand 80 und eine verbindende Rück- Schädigung.

wand82 auf. Sie weist außerdem zwei nicht darge- Wie in den Fig. 5 und 11 dargestellt, besitzt die stellte Endwandungen auf. Die vorderen Randteile abgewandelte Ausführungsform des Polsters 60' der Wände 78, 80 treffen sich, um den obengenann- ebenfalls einen allgemein dreieckigen oder keilförten Scheitel zu bilden. Die Rückwand 82 verbindet 30 migen Querschnitt und ist die Innenfläche jedes Abmittlere Teile der Wände 78, 80 an einer Stelle, wel- Schnitts des Polsters 60' vorzugsweise mit der Außenche näher an den hinteren Rändern als an den fläche des zugehörigen Federelements 58 verbunden, vorderen Rändern dieser Wände 78, 80 liegt. Die Vorzugsweise ist weiter eine Folie 93 (F i g. 5) aus äußere Wand 80 ist nicht an der Innenfläche des einem undurchlässigen Material, wie beispielsweise Schildschwanzes 14 befestigt, aber die innere Wand 35 Neoprenfolie, mit der Außenfläche jedes Federele-78 ist vorzugsweise mit der Außenfläche des Feder- ments 58 verbunden, und sodann ist das Polster mit der elements 58 verbunden. Folie 93 verbunden. Die Folie 93 bildet einen Damm Das Polster kann auch aus einem biegsamen gegen eine Strömung aus den offenen Poren des Schaumstoff hergestellt sein. Wie aus Fig. 11 zu Polsters 60'radial nach innen durch die Schlitze 68. entnehmen ist, kann das Polster 60' einen Kern 40 Ein rückwärtiger Teil 94 der Hülle 92 ist mit der 84 aus offenporigem Urethanschaum od. dgl. auf- Außenfläche des freien Randteils 64 des Federeleweisen, welcher durch Schichten 86, 88, 90 von ments 58 verbunden, wie in F i g. 5 dargestellt. Wie offenporigem Neoprenschaum bedeckt ist. Eine ebenfalls aus F i g. 5 ersichtlich, erstreckt sich die Hülle 92 aus beispielsweise undurchlässiger, wasser- Hülle 92 von der Innenfläche des Schildschwanzes dichter Neoprenfolie deckt den rückwärtigen Wand- 45 14 nach unten zur Außenfläche des Randteils 64. Die teil des Polsters 60' ab und ist mit diesem verbunden rückwärtigen Teile der Schlitze 68 sind vorzugsweise oder festgeklebt. Die übrigen Außenflächen des Pol- mit Neoprenkitt oder einem ähnlichen gegen Wasser sters 60' sind vorzugsweise entweder mit dem selben abdichtenden Material 96 gefüllt, wie in Fig. 6 dar-Material abgedeckt oder mit einer geeigneten was- gestellt ist.

serdicht machenden Substanz bestrichen, um sie 50 Das Polster 60' drückt in gleicher Weise wie das gegen das Eindringen von Wasser abzudichten. Polster 60 die Finger 70 gegen die Tunnelausklei-Das offenporige Kunststoffmaterial saugt Wasser dung L und hält auf diese Weise die Innenflächen der wie ein Schwamm auf, weshalb eine wasserdichte Finger 70 im Bereich des freien Randteils 64 in Hülle vorgesehen werden muß. Kunststoffe mit ge- dichtender Berührung mit der Außenfläche der Ausschlossenen Poren sind im wesentlichen wasserdicht, 55 kleidung L. Unabhängig von der Ausbildung des werden jedoch zur Herstellung des Polsters 60' nicht Polsters bilden die Federelemente 58 und das Polster bevorzugt, da sie zum Hartwerden neigen oder unter 60, 60' zusammen eine im wesentlichen undurch-Belastung eine feste Form annehmen. Die offenpori- lässige Wand oder Sperre zwischen dem Schildgen Schaumstoffe absorbieren Wasser, sind jedoch schwanz 14 und der Tunnelauskleidung L. elastisch und nehmen ihre ursprünglichen Formen 60 Die Befestigung der Segmente 56 der Ringspaltein, wenn die auf ihnen ruhende Belastung wegge- dichtung wird im folgenden beschrieben. Wie in den nommen wird. Die Endflächen der Abschnitte des Fig. 6 und 8 gezeigt, ist der Befestigungsrand 62 Polsters 60 sind vorzugsweise nicht abgedichtet. des Federelements 58 ausgeschnitten, um eine Mehr-Dies hat seinen Grund darin, daß irgendwelches zahl von nach vorn stehenden Zungen 100 zu bil-Wasser, das seinen Weg in diese Abschnitte findet, 65 den. Ein Abstandsstab 102 erstreckt sich vom Federan den Enden der Abschnitte entweichen kann. element 58 nach außen und ist an diesem beispiels-Zwei Arten von offenporigen Kunststoffen werden weise durch Nieten 104 befestigt. Nach vorn offene, aus folgenden Gründen verwendet. Beispielsweise nicht durchgehende Schlitze 106 sind sowohl in den

Abstandsstab 102 als auch in die eingezogenen Teile des Befestigungsrands 62, welche zwischen den Zungen 100 angeordnet sind, zu einem später zu erläuternden Zweck eingeschnitten.

Eine Mehrzahl von Fassungen, in die die Zungen 100 eingreifen, sind an der Innenfläche des Schildschwanzes 14 ausgebildet. Die Fassungen können durch Anschweißen einer Reihe von einen Abstand in Umfangsrichtung aufweisenden Blöcke 108 an der Innenfläche des Schildschwanzes 14 gebildet werden. Die Blöcke 108 besitzen im wesentlichen die gleiche Dicke wie der Stab 102. Ein Haltestab 110 ist an die Innenflächen der Blöcke 108 angeschweißt. Dieser Haltestab 110 überspannt oder überbrückt die Zwischenräume zwischen den Blöcken 108 und schließt diese Zwischenräume ab. Diese abgeschlossenen Zwischenräume dienen als Fassungen für die Zungen 100. Unmittelbar hinter jedem Block 108 ist ein Bolzen 112 in den Schildschwanz 14 eingeschraubt (Fi g. 6). Der Durchmesser des Schaftteils jedes dieser Bolzen 112 ist geringer als die Weite der nicht durchgehenden Schlitze 106. Eine Beilagscheibe 114 ist jedem Bolzen 112 zugeordnet. Die Beilagscheiben 114 sind wesentlich breiter als die Schlitze 106.

Wie oben erwähnt, wird jedes Federelement einzeln eingebaut und einzeln von seiner Stelle innerhalb des Schildschwanzes 14 entfernt. Beim Einbau werden die Zungen 100 in die durch die Blöcke 108 und den Haltestab 110 gebildeten Fassungen geschoben. Die Anordnung der Zungen 100, der an den Zungen eingreifenden Fassungen, der Bolzen 112 und der Schlitze 106 ist derart, daß, wenn die Zungen 100 in die Fassungen eingreifen, die Schaftteile der Bolzen 112 in die Schlitze 106 eingreifen.

Ein Keil 116 (F i g. 10) wird zwischen die Außenfläche jeder Zunge 100 und die benachbarte Innenfläche des Schildschwanzes 14 eingetrieben. Die Bolzen 112, welche zu einem Segment der Ringspaltdichtung PS gehören, werden festgezogen, wenn sich dieses Segment an seiner Stelle befindet. Dadurch drückt die Beilagscheibe 114 gegen den Befestigungsrand 62 des metallenen Federelements 58. Die Keile 116 können mit einer oder mehreren Kopfschrauben 118 versehen sein. Wenn sich die Keile 116 an ihrer Stelle befinden, können die Kopfschrauben 118 zwecks Erhöhung des Anpreßdrucks in die Keile geschraubt werden.

Vorzugsweise sind die vorderen Enden der Zungen 100 nach innen gekrümmt und ist dementsprechend eine konvexe Vorderkante am Haltestab 110 sowie ein konkave Oberfläche an jedem Keil 116 in dem Bereich ausgebildet, in dem sie den gekrümmten Randteil einer Zunge 100 berühren.

Die Schmutzabdichtung DS ist ebenfalls aus Abschnitten aufgebaut, und jeder ihrer Abschnitte ist am Schildschwanz 14 im wesentlichen in der gleichen Weise wie ein Segment der Ringspaltdichtung PS befestigt. Wie aus den Fig. 5 und 12 zu entnehmen ist, kann die Schmutzabdichtung DS ebenfalls ein metallenes Federelement 120 mit einem Befestigungsrand 122, einem freien Randteil 124 und einem dieselben verbindenden Mittelteil 126 aufweisen. Das Federelement 120 jedes Abschnitts der Schmutzabdichtung DS kann so ausgebildet sein, daß es in seiner Form dem Federelement 58 gleich ist. Wie in Fig. 12 dargestellt ist, ist eine Folie 127 aus undurchlässigem Material, beispielsweise eine Neoprenfolie, mit der Außenfläche des Federelements 120 im Bereich des Mittelteils 126 und des Randteils 124 (wie die Folie 93 mit dem Federelement 58) verbunden. Neoprenkitt kann verwendet werden, um die Schlitze zwischen den Fingern im Bereich des Randteils 124 zu füllen. Ein in Umfangsrichtung verlaufender Streifen 128 aus Schaumkunststoff mit geschlossenen Poren kann an der Außenseite jedes Federelements 120 im Bereich unmittelbar hinter dem zugehörigen Abstandsstab 130 befestigt sein. Der Schaumstoffstreif en 128 soll anfänglich im wesentlichen dicker sein als der Abstandsstab 130. An dieser Stelle wird Schaumstoff mit geschlossenen Poren verwendet, da eine wasserdichte Sperre erwünscht ist; und die Tatsache, daß der Schaumstoff hart wird oder unter Belastung eine feste Form einnimmt, keine Rolle spielt.

Die Schmutzabdichtung DS verhindert das Eindringen von Gestein und großen Schmutzteilchen in den Ringraum zwischen dem Schildschwanz 14 und der Tunnelauskleidung L. Die Ringspaltdichtungen PS dienen zur hermetischen Abdichtung dieses M Ringraumes gegen das Eindringen von Druckluft ™ und unter Druck stehendem Wasser aus dem Bereich, welcher den Schild S unmittelbar umgibt, in das Innere des Tunnels, welches im wesentlichen unter Atmosphärendruck steht. Es kann notwendig sein, zwei oder mehrere Ringspaltdichtungen PS zu verwenden, in welchem Fall die rückwärtigen Ringspaltdichtungen PS zur Unterteilung des Druckabfalls zwischen der Außenseite und der Innenseite des Tunnels dienen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Ringspaltdichtung für einen Vortriebsschild, die metallene Federelemente aufweist, welche an der Innenfläche des Schildschwanzes in Umfangsrichtung nebeneinander befestigt sind und von denen jedes einen nach hinten und innen gerichteten Dichtungsabschnitt aufweist, der auf der Außenfläche der Tunnelauskleidung gleitet und zwischen dem und dem Schildschwanz ein elastisch nachgiebiges Polster angeordnet ist, da- — durch gekennzeichnet, daß die metalle- % nen Federelemente (58) im Bereich ihrer Dichtungsabschnitte (64, 66) geschützt und in gegen die Tunnelauskleidung (L) gerichtete, in Umfangsrichtung auf Abstand Hegende Finger (70) unterteilt sind und daß das Polster (60, 60') im wesentlichen den Raum zwischen den Dichtungsabschnitten und dem Schildschwanz (14) einnimmt und das Eindringen von Material in diesen Raum verhindert.

2. Ringspaltdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polster (60, 60') in Ringabschnitte unterteilt ist, die jeweils mit einem der Federelemente (58) verbunden sind und aus einem aufblasbaren Gummikissen oder einem Schaumstoffkörper bestehen, die einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt aufweisen.

3. Ringspaltdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federlemente (58) jeweils einen vorderen Befestigungsrand (62) aufweisen, der lösbar in an der Innenfläche des Schildschwanzes (14) angebrachte Fassungen einsetzbar ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen