DE1534661B2 - Tunnelvortriebsmaschine mit Zellaufteilung des Schneidkopfträgers - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tunnelvortriebsmaschine mit einem Vortriebsschild, der einen im wesentlichen zylindrischen Mantel mit einer nach vorn gerichteten Schneidkante aufweist und einen quer verlaufenden Schneidkopfträger, der eine Luftschleuse besitzt, und dessen Rückwand eine Trennwand bildet, mit einer Einrichtung zur Zuführung von Druckluft zu der vor dem Schneidkopfträger befindlichen, an der Stirnseite des Tunnels liegenden Zone, und mit einer Abdichtung, durch welche diese Zone von dem hinter dem Schneidkopfträger liegenden drucklosen Raum hermetisch abgedichtet wird.

Eine derartige Vortriebsmaschine ist z. B. in der Stammanmeldung der vorliegenden Anmeldung beschrieben.
Tunnelbaumaschinen mit hermetisch abgedichteter Arbeitskammer und Luftschleuse sind aus der GB-PS 3 65 044 in Verbindung mit unterschiedlich ausgebildeten Schürfeinrichtungen und aus »Tunnelbau« von Carl Aussendorf, Verlag Technik Berlin 1955, S. 130 und 131, in Verbindung mit Schildvortriebsmaschinen bekannt, während die Verwendung eines umlaufenden Schneidkopfes aus den deutschen Auslegeschriften 10 81 445 und 11 41 307 bekannt ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schneidkopfträger derart auszubilden, daß ein Einbau und Ausbau der Antriebsmotore für den Schneidkopf ermöglicht wird, ohne daß die gesamte vor dem Schneidkopfträger und innerhalb einer Materialabführung befindliche Zone drucklos gemacht werden muß.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch eine Anzahl von im Schneidkopfträger angeordneten Getriebezellen, die durch die Vorder- und Rückwand des Schneidkopfträgers, durch konzentrische, bogenförmige Zwischenwände des Schneidkopfträgers und bogenförmige, vertikale Wandabschnitte des Schneidkopfes begrenzt werden, und von denen jede gegenüber den anderen isoliert ist, und Einrichtungen aufweist, durch die sie unabhängig von den anderen Getriebezellen unter Druck gesetzt und drucklos gemacht werden kann, die ferner jeweils einen Antriebsmotor für den Schneidkopf aufweist, der sich durch Öffnungen in der Vorder- und Rückwand des Schneidkopfträgers erstreckt, und dessen Antriebsritzel in einen Zahnkranz des Schneidkopfes eingreift, mit einer Abdichtung, die beim Ausbau eines Motors ein Druckloswerden der vor dem Schneidkopf liegenden Arbeitskammer verhindert, und die eine erste, im wesentlichen ringförmige Abdichtung zwischen einem vorderen Teil des Schneidkopfträgers und einem nach hinten gerichteten Abschnitt des Schneidkopfes radial außerhalb der genannten Öffnungen umfaßt, sowie eine zweite, im wesentlichen ringförmige Abdichtung zwischen einem nach vorn gerichteten Abschnitt des Schneidkqpfträgers und einem nach hinten gerichteten Teil des Schneidkopfes, der radial innerhalb eines am Schneidkopf befestigten Antriebszahnkranzes liegt.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird erreicht, daß bei einem Motorschaden in einem Antriebsmotor der normale Betrieb der Tunnelvortriebsmaschine mit unter Druck befindlicher Arbeitskammer während des Motor-Aus- und -Einbaus weitergehen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht der Tunnelvortriebsmaschine im Betrieb, wobei der Schneidkopf und der Schneidkopfträger im Längsschnitt dargestellt sind,

F i g. 2 einen Schnitt des Lagers und der Dichtungsanordnung, die sich zwischen dem umlaufenden

Schneidkopf und dem Schneidkopfträger befindet,

Fig.3 eine Ansicht des rückwärtigen Teils des Schneidkopfträgers, wobei die hinterste Wand der Anordnung entfernt ist, um die Zellen der Anordnung erkenntlich zu machen, und

F i g. 4 einen Teilschnitt längs der Linie 4-4 der F i g. 3, welcher eine Anordnung zeigt, die zum unter Druck setzen und drucklos machen einer Einzelzelle aus der Gruppe der Zellen dient, wobei beispielsweise eine Zylinderzelle dargestellt ist.

Die Tunnelvortriebsmaschine gemäß F i g. 1 weist einen Schild S auf, der aus einem im wesentlichen zylindrischen Mantel 10 besteht, der in bekannter Weise eine vordere Schnittkante 12 und einen rückwärtigen Abschnitt 14 besitzt. Eine den Schneidkopf tragende Querwand CS erstreckt sich über den Mantel 10. Auf der Vorderseite 16 der Querwand CS ist ein umlaufender Schneidkopf Cbefestigt.

Der mit Messern 20 ausgestattete Schneidkopf C wird durch eine Anzahl von Ritzeln 22 in Umlauf versetzt. Die Ritzel stehen mit einem großen Zahnkranz 24 in Eingriff, der einen Teil des inneren Laufrings 26 des Schneidkopflagers bildet. Der Zahnkranz 24 ist beispielsweise durch eine Reihe von Schraubbolzen 28 am Schneidkopf C befestigt. Die Antriebskraft wird von einer Reihe von Motoren M abgegeben. Zweckmäßig können dabei zehn Motoren vorgesehen sein, von denen vier oberhalb und sechs unterhalb der Horizontal-Mittel-Linie der Maschine angeordnet sind.

Der Schneidkopf weist nach innen gerichtete Materialschächte 30 (Fig. 1) auf, durch welche das Material auf einen Zuförderer 32 gebracht wird, der sich innerhalb einer Öffnung 34 befindet, welche sich durch den Schneidkopfträger CS erstreckt. Das Material wird mit Hilfe eines Leitblechs auf den Zuförderer 32 geleitet, der vorzugsweise aus gelenkig miteinander verbundenen Metallplatten besteht, um der Abnützung durch den Aufprall des geförderten Materials zu widerstehen. Der Zuförderer 32 bringt das Material auf einen länger ausgebildeten Förderer 36, der ein Förderband aufweist, das aus Gummi oder ähnlichem Material besteht. Der Förderer 36 befindet sich teilweise innerhalb einer Röhre 38 einer Aufstellvorrichtung für die Tunnelauskleidung und teilweise innerhalb einer Förderröhre 40, die sich anschließend an die Röhre 38 nach hinten erstreckt und an ihrem rückseitigen Ende mit einer Abfülleinrichtung 42 in Verbindung steht. Die Röhre 38 und die Förderröhre 40 sind durch eine geeignete Abdichtung, beispielsweise in der Form eines biegsamen ringförmigen Kragens 44 miteinander verbunden. Es wird nur der Abschnitt unter Überdruck gehalten, der folgende Teile umfaßt: Die Röhre 38, die Förderröhre 40, die Abfülleinrichtung 42 und die Abfülltrichter Hi, Hl, durch die das geförderte Material von der Stirnseite des Tunnels weggebracht wird, das Innere des Schneidkopfträgers CS und der Abschnitt zwischen dem Schneidkopfträger CS und der Stirnseite des Tunnels. Der verbleibende, sich rückwärts vom Schneidkopfträger CS erstreckende und mit der Auskleidung L versehene Tunnelabschnitt ist offen und steht an seinem Eingang mit der Atmosphäre in Verbindung. Die Rückwand 54 der aus dem Schneidkopf CS und der Halterung für die Rammen R bestehenden Anordnung bildet eine Trennwand zwischen den unter Druck stehenden und den drucklosen Abschnitten. Zwischen der Trennwand 54 und den Motoren Meinerseits sowie der Trennwand und den Rammenzylindern andererseits sind luftdichte Abdichtungen angeordnet. Die Verbindung zwischen der Röhre 38 mit dem Schneidkopfträger CS ist luftdicht ausgeführt und ebenso die Abdichtung 44 zwischen der Röhre 38 und der Förderröhre 40. Jeder Abfülltrichter Hi, Hl weist eine obere Klappe und eine untere Klappe auf. Jede der Klappen ist derart ausgebildet, daß in ihrer geschlossenen Stellung ein vollständiger Abschluß erzielt wird und wenigstens eine Klappe jedes Abfülltrichters Hi, Hl ist während jedes Betriebszustandes der Maschine geschlossen.

Eine luftdichte Abdichtung SS befindet sich ferner zwischen dem rückwärtigen Abschnitt 14 des zylindrischen Mantels und der Außenwand der Tunnelauskleidung L, an einer Stelle, wo der Abschnitt 14 über die Auskleidung L übersteht.

Die Zuführung von Druckluft in das Innere der Materialabführung und zur Tunnelstirnseite erfolgt vorzugsweise über Rohrabschnitte 70 und 72. Die Rohrabschnitte 70 und 72 werden abwechselnd verwendet, wobei an die gerade nicht angeschlossene Rohrleitung zusätzliche Abschnitte angegliedert werden, um ihre Länge entsprechend der Vorwärtsbewegung der Maschine zu erweitern. Die Kupplungen zur Verbindung der Luftleitungen 70 und 72 mit der Fülleinrichtung 42 sind derart ausgebildet, daß die Tunnelbaumschine etwa um einen Betrag nach vorn bewegt werden kann, der der Länge eines Leitungsabschnitts 70 entspricht, ohne daß ein Entkuppeln notwendig ist oder ein Entweichen von Luft stattfindet.

Gemäß F i g. 3 besteht der Schneidkopfträger CS mit der Rammenhalterung aus einzelnen Zellen. Die F i g. 3 zeigt die Anordnung von hinten, wobei die Trennwand 54 entfernt ist. Es sind eine Anzahl Zylinderzellen vorhanden, von denen beispielsweise vier dargestellt sind, eine Getriebezelle für jeden Motor mit Ritzeleinheit und zwei Schleusen für das Bedienungspersonal. Die Zylinderabschnitte werden von inneren und äußeren, konzentrisch angeordneten Wänden 74 und 76 begrenzt sowie von einem umfangsseitigen Abschnitt der Trennwand 54 auf der Tunnelseite und von einem konischen Wandabschnitt 78 an der Stirnseite des Tunnels. Radial erstreckende Wände 80, 82, 84 und 86 dienen jeweils als Begrenzungswände für die Zylinderzellen CCl, CC2, CC3 und CC4. Jede Zylinderzelle ist luftdicht abgeschlossen, wenn die Rammenzylinder ordnungsgemäß untergebracht sind. Der sich radial nach innen an die Zylinderzellen CCi, CCl, CCS, CC4 anschließende und in den F i g. 3 und 4 mit 88 bezeichnete Bereich steht in dauernder Verbindung mit der Druckzone an der Stirnseite des Tunnels und in der Materialabführung 38, 40, 42. Eine Rohrleitung mit einem normalerweise geöffneten Ventil 92 verbindet jede Zylinderzelle CCl, CCl, CC3, CCA mit der dauernd unter Druck gehaltenen Zone 88. Zusätzlich ist jede Zylinderzelle CCl, CCl, CQ, CCA mit einem normalerweise geschlossenen Ablaßventil 94 ausgestattet, wovon jedes in geöffnetem Zustand die Verbindung zwischen der jeweiligen Zylinderzelle und dem Innern des Tunnels herstellt. Während des normalen Betriebs sind alle vier Ausgleichsventile 92 geöffnet, und alle vier Zylinderzellen CCl, CC2, Cd, CCA stehen unter Druck, Soll eine oder mehrere hydraulische Rammen aus der Rammenhalterung zur Instandhaltung ausgebaut werden, so wird die Zylinderzelle, in der die Ramme R liegt, von den anderen Druckzonen durch Schließen des zugehörigen Ausgleichsventils 92 isoliert. Die Zylinderzelle wird dann durch öffnen seines zugehörigen Ablaßventils 94 drucklos gemacht, wobei die Druckluft in den Tunnel abgelassen wird. Die hydraulische Ramme R, die repa-

riert oder ersetzt werden soll, kann dann entfernt werden, ohne daß dadurch weitere der unter Druck stehenden Zonen beeinflußt werden. Sobald die ausgebaute hydraulische Ramme wieder eingebaut ist oder durch eine andere ersetzt wurde, wird das Ablaßventil 94 für die jeweilige Zelle wieder geschlossen und das Ausgleichsventil 92 geöffnet, um die Zelle wieder unter Druck zu setzen.

Die Getriebezellen, die in F i g. 3 mit GBl bis GBlO bezeichnet sind, können ebenfalls einzeln isoliert und drucklos gemacht werden. Die Getriebezellen GBl bis GB4 sind oben und unten durch konzentrische, bogenförmig ausgebildete Wände 96 und 98 begrenzt, wovon jede einen Zylinderabschnitt darstellt. Die Getriebezellen GB5 bis GBiO sind oben und unten durch konzentrisch angeordnete, halbzylindrische Wände 100 und 102 begrenzt. Eine Reihe radial angeordneter Wände 106 bis 126 trennt die einzelnen Getriebezellen GBi bis GBlO voneinander. Sind die Motoren M innerhalb der Getriebezellen GBl bis GBlO befestigt, so sind die Öffnungen in der Trennwand 54 und in der Stirnwand 16 des Schneidkopfträgers CS durch die Motoren M abgeschlossen, und die Getriebezellen GBl bis GBlO sind im wesentlichen allseitig luftdicht abgeschlossen. Geeignete Einrichtungen zur Zuführung und zum Ablassen des Drucks, die in ihrer Ausführung der Leitung 90 mit dem offenen Ventil 92 und dem Ablaßventil 94 entsprechen können, sind für jede Getriebezelle vorgese-"hen. Dadurch stehen die Getriebezellen, solange alle Motoren M eingebaut sind, in Verbindung mit der dauernd unter Druck gehaltenen Zone 88 und sind daher ebenfalls unter Druck gesetzt. Soll eine Zelle, beispielsweise die Getriebezelle GBl isoliert werden, so wird die von der Zelle GBl zur Druckzone 88 führende Leitung geschlossen und das zugehörige Ablaßventil geöffnet, so daß der Druck in dieser Zelle in den Tunnel entweicht. Der in der Zelle befindliche Motor wird dann zwecks Wartung oder Ersatz durch einen anderen Motor ausgebaut.

Da der Ausbau des Motors Mi die Öffnung 128 (F i g. 2) in der Vorderseite 16 des Schneidkopfträgers CS und die Öffnung in der Trennwand 54 freigibt, muß eine Einrichtung vorhanden sein, um einen Austritt von Druckluft von der Stirnseite des Schneidkopfträgers CS durch die Öffnung 128, die Getriebezelle GBl und die Öffnung in der Trennwand 54 in den nicht unter Druck befindlichen Tunnelabschnitt zu verhindern.

Gemäß F i g. 2 ist die innere Laufbahn des ringförmigen Lagers 18 mit dem zugehörigen Zahnkranz 24 am umlaufenden Schneidkopf durch eine Reihe von Gewindebolzen 28 befestigt, wie vorausgehend beschrieben wurde. Der äußere Laufring 130 des Lagers 18 wird durch einen ringförmigen Bauteil 132 gehalten, der einen Teil des Schneidkopfes C bildet und am Schneidkopfträger CS beispielsweise durch eine Anzahl von Schrauben 134 befestigt ist. Zwischen dem äußeren Laufring 130 und dem inneren Laufring 26 sind in üblicher Weise Rollenlagerelemente 136 angeordnet. Das Ringlager 18 ist im Bereich der inneren und äußeren Laufringe in geeigneter Weise abgedichtet, um einen Druckverlust durch das Lager und den Eintritt von Schmutz zu den Lagerelementen 136 zu verhindern. Das Lager 18 stellt keinen Teil der vorliegenden Erfindung dar und wird nicht im einzelnen beschrieben. Von der Rückwand des Schneidkopfes C erstreckt sich ein ringförmiger Flansch 138 nach hinten, der konzentrisch zum inneren Laufring 26 und innerhalb desselben angeordnet ist und mit ihm und einer ringförmigen Wand 140 eine sich gegen den Schneidkopfträger CS erstreckende ringförmige Öffnung bildet, in welcher die von den Motoren M angetriebenen Ritzel 22 angeordnet sind und in Eingriff mit dem Zahnkranz 24 stehen.

Die dabei gebildete ringförmige Kammer zur Aufnahme der Ritzel wird durch einen Abschnitt der Vorderseite 16 des Schneidkopfsupports CS, der sich zwischen dem ringförmigen Flansch 138 und dem inneren Laufring 26 erstreckt, abgeschlossen. Eine Dichtung 124 Hegt zwischen dem Schneidkopf träger CS und dem Flansch 138, um diesen Abschnitt gegen Austritt von Luft in die ringförmige, zur Aufnahme der Ritzel bestimmte Kammer zu schützen, während der Schneidkopf umläuft. Äußere Abdichtungen 144 und 146, wovon jede ringförmig ausgebildet ist, liegen zwischen dem umlaufenden Schneidkopf C und dem Schneidkopfträger CS. Die Abdichtungen 142,144 und 146 haben die Aufgabe, die ringförmige, zur Aufnahme der Ritzel dienende Kammer gegenüber der sich vor dem Schneidkopf befindlichen Druckzone abzudichten. Diese Abdichtungen verhindern den Austritt von Druckluft von der Schneidkopfzone durch die Öffnung 128 in der Wand 16 und die Öffnung in der Querwand 54, wenn der Motor Ml aus seiner Kammer GBt ausgebaut wird. Die Abdichtungen verhindern ferner den Eintritt von Schmutz in das Innere des Lagers 18 und zwischen die Ritzel und den Zahnkranz 26. Eine weitere Abdichtung 147 befindet sich vorzugsweise radial außen am Lager 18 am Umfang des Schneidkopfes C

Der Schneidkopfträger CS ist mit einer oder zwei Wartungsschleusen ausgestattet. Beispielsweise ist gemäß F i g. 1 jede Wartungsschleuse SL mit einer in der Trennwand 54 angeordneten Tür Di und einer weiteren Tür Dl in der Vorderwand 16 des Schneidkopfträgers CS ausgestattet. Die Türen DX, Dl bilden in üblicher Weise im geschlossenen Zustand einen luftdichten Abschluß. Es sei angenommen, daß die Wartungsschleuse SL drucklos ist und daß sie mit dem hinter dem Schneidkopf C befindlichen Raum in Verbindung gebracht werden soll. Der Luftdruck in der Wartungsschleuse SL entspricht jenem im Tunnel, so daß die Tür Di ohne weiteres zum Eintritt in die Schleuse geöffnet werden kann. Wird die Wartungsschleuse Sl und die Tür Di geschlossen und ein nicht gezeigtes Ventil geöffnet, so strömt Druckluft in die Schleuse ein. Diese Zufuhr von Druckluft wird fortgesetzt, bis der Druck in der Schleuse mit jenem in der Zone vor der Wand 16 übereinstimmt. Darauf kann die innere Tür Dl mühelos geöffnet werden und die Verbindung mit der Druckzone am Schneidkopf ist hergestellt. Bei einer Rückkehr von der Druckzone wird der Betrieb der Schleuse umgekehrt, ist aber im wesentlichen der gleiche. Es sind entweder Seiten- und Deckentüren und/oder Bodentüren vorgesehen, wobei zwei derartige Türen beispielsweise in F i g. 1 dargestellt und mit Dl und Di bezeichnet sind, durch welche die innere Zone 88 des Schneidkopfträgers CS und/oder die Zylinderzellen von der Wartungsschleuse SL aus zugänglich sind.

Die sich umfangsseitig und radial erstreckenden Platten, die die Querwand 54 und die Vorderwand 16 des Schneidkopfträgers CS verbinden, bilden die Wände für die verschiedenen Zellen des Schneidkopfträgers und dienen auch als Bauelemente für den Schneidkopfträger CS. Der Schneidkopfträger CS muß den zylindrischen Schild abstützen und diesen gegen Zusammenbruch infolge der radial nach innen auf ihn einwirkenden Drucke schützen.

Der Schneidkopfträger CS muß ferner das Gewicht

des Schneidkopfes C tragen sowie die Drücke am Schneidkopf C und am Rammen R aufnehmen, wenn die Tunnelbaumaschine vorgetrieben wird, und darüber hinaus den größeren Teil des Gewichts der Materialführung und der damit verbundenen Aufrichtvorrichtungen Ei und El tragen. In diesem Zusammenhang

wird auf die Verankerung des vorderen Endes der Förderröhre 40 bis 48 am Schneidkopfträger hingewiesen. Längs der Förderröhre 40 erstreckt sich eine Einstiegschleuse und ist mit der Förderröhre durch einen Verbindungsabschnitt 148 verbunden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

509 514/6

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Tunnelvortriebsmaschine mit einem Vortriebsschild, der einen im wesentlichen zylindrischen Mantel mit einer nach vorn gerichteten Schneidkante aufweist und einen quer verlaufenden Schneidkopfträger, der eine Luftschleuse besitzt, und dessen Rückwand eine Trennwand bildet, mit einer Einrichtung zur Zuführung von Druckluft zu der vor dem Schneidkopfträger befindlichen, an der Stirnseite des Tunnels liegenden Zone, und mit einer Abdichtung, durch welche diese Zone von dem hinter dem Schneidkopfträger liegenden drucklosen Raum hermetisch abgedichtet wird, g e kennzeichnet durch eine Anzahl von im Schneidkopfträger angeordneten Getriebezellen (GB\ bis GBXQ), die durch die Vorder- und Rückwand (16, 54) des Schneidkopfträgers, durch konzentrische, bogenförmige Zwischenwände (96, 98; 100, 102) des Schneidkopfträgers und bogenförmige, vertikale Wandabschnitte (40) des Schneidkopfes (C) begrenzt werden, und von denen jede gegenüber den anderen isoliert ist und Einrichtungen aufweist, durch die sie unabhängig von den anderen Getriebezellen unter Druck gesetzt und drucklos gemacht werden kann, die ferner jeweils einen Antriebsmotor (M) für den Schneidkopf (C) aufweist, der sich durch Öffnungen in der Vorder- und Rückwand (16,54) des Schneidkopfträgers (CS) erstreckt, und dessen Antriebsritzel (22) in einen Zahnkranz (24) des Schneidkopfes eingreift, mit einer Abdichtung, die beim Ausbau eines Motors ein Druckloswerden der vor dem Schneidkopf liegenden Arbeitskammer verhindert, und die eine erste, im wesentlichen ringförmige Abdichtung (146) zwischen einem vorderen Teil des Schneidkopfträgers (CS) und einem nach hinten gerichteten Abschnitt des Schneidkopfes (C) radial außerhalb der genannten Öffnungen umfaßt, sowie eine zweite, im wesentlichen ringförmige Abdichtung (142) zwischen einem nach vorn gerichteten Abschnitt des Schneidkopfträgers und einem nach hinten gerichteten Teil (138) des Schneidkopfes, der radial innerhalb eines am Schneidkopf befestigten Antriebszahnkranzes (24) liegt.

2. Tunnelvortriebsmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zwischen dem äußeren Laufring (130) des Lagers (18) und seiner dazu konzentrisch liegenden, ringförmigen Halterung (132) angeordneten Dichtungsring (144).

3. Tunnelvortriebsmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Einrichtungen zur Luftdruckeinstellung in den Getriebezellen aus einem radial außerhalb der Getriebezellen (GBl bid GBiO) angeordneten Zellenbereich (88) im Schneidkopfträger bestehen, der über eine Dichtung (147) abgedichtet ist, und der ständig unter Druck gehalten wird, und der ferner über eine absperrbare Leitung (entsprechend der Leitung 90) mit jeder Getriebezelle verbunden ist, sowie aus einem jeder Getriebezelle zugeordneten Ablaßventil (entsprechend Ventil 94).