DE1806603A1

DE1806603A1 - Compressed air lock

Info

Publication number: DE1806603A1
Application number: DE19681806603
Authority: DE
Inventors: Leonhard Hornoff; Ernst Sauer
Original assignee: Fries Sohn J S
Current assignee: Fries Sohn J S
Priority date: 1968-11-02
Filing date: 1968-11-02
Publication date: 1970-07-09

Description

Druckluftschleuse Die Erfindung bezieht sich auf eine Luftschleuse in Einzel-oder Mehrkammerbauweise, insbesondere für den Druckluft-Tunnelbau, mit einer zylindrischen Mantelwandung zumindest annahernd kreisringförmiger Querschnittsfläche und in Richtung des Abbauraumes zu öffnenden Türen in den Stirnwanden der Kammer. Derartige Luftschleusen finden bei Aushubarbeiten Verwendung, bei denen gegen ein Eindringen von Wasser der Abbauraum mit Druckluft beaufschlagt wird. Die Schleusen dienen dem Transport von Menschen und Material zwischen dem Abbauraum und dem unter Normaldruck stehenden Aussenraum, wobei bei Jeder Ausschleusunglediglich ein Druckluftvolumen in der Grössenordnung des Schleuseninnenraumes bzw. einer Schleusenkammer verlorengeht. Der Abbauraum wird gesondert belüftet und unter einem bestimmten Luftdruck gehalten. Auf diese Weise wird insbesondere auch auf Tunnelbaustrecken mit Schildvortrieb vorgegangen, wobei möglichst mehrere Transportfahrzeuge gleichzeitig von einer Luftschleuse aufgenommen werden sollen. Compressed air lock The invention relates to an air lock in single or multi-chamber construction, especially for compressed air tunnel construction with a cylindrical shell wall at least approximately circular cross-sectional area and doors in the end walls of the chamber that can be opened in the direction of the dismantling space. Such air locks are used in excavation work, in which against a Penetration of water the dismantling space is pressurized with compressed air. The locks serve to transport people and material between the mining area and the underneath Normal pressure outside, with only one volume of compressed air at each discharge is lost in the order of magnitude of the lock interior or a lock chamber. The mining area is ventilated separately and kept under a certain air pressure. In this way, especially on tunnel construction routes with shield driving proceeded, with as many transport vehicles as possible from one airlock at the same time should be included.

Die bekannten Luftschleusen sind an ihrem dem Abbauraum zugewandten Ende in einer sogenannten Dammverschlusswand luftdicht angeordnet und erstrecken sich mit dem Grossteil ihrer zylindrischen Längsausdehnung in den Aussenraum normalen Druckes hinein. Die Schleusenwandung wird bei Belüften der Schleuse und anschliessendem Öffnen der dem Abbauraum zugewandten Türe demnach einem inneren Überdruck ausgesetzt, für dessen Aufnahme sich eine zumindest annähernd kreisringförmige Querschnittsausbildung der zylindrischen Schleusenwandung bestens bewährt hat, wogegen beispielsweise rechteckige Schleusenwandausbildungen statisch unbestimmte Verhältnisse bedingen, die zu einer verstärkten und versteiften Ausführung der geraden Wände zwingen. Eine Schleuse mit rechteckigem oder quadratischem Zylinder würde beispielsweise bei Drücken bis zu 3 atü ein Vielfaches des Gewichtes einer kreiszylindrischen Schleuse aufweisen. Unter dem Begriff "Zylinder" ist hier und im folgenden nach allgemeinster Definition eine hohl ausgebildete Säule zu verstehen, deren Wandung im Querschnitt gesehen einen beliebigen, also gekrümmten oder eckigen Verlauf aufweisen kann.The known air locks are facing the mining area end arranged airtight in a so-called dam wall and extend with most of its cylindrical longitudinal extension into the exterior normal Pressure into it. The lock wall is when the lock is vented and then Opening the door facing the dismantling space is therefore exposed to an internal overpressure, for its inclusion there is an at least approximately circular cross-sectional formation the cylindrical lock wall has proven its worth, whereas, for example, rectangular ones Lock wall formations cause statically indeterminate conditions that lead to a force reinforced and stiffened execution of the straight walls. A lock with a rectangular or square cylinder, for example, pressing up to to 3 atü have a multiple of the weight of a circular cylindrical sluice. The term "cylinder" is used here and below according to the most general definition to understand a hollow column, the wall of which is seen in cross section can have any, that is to say curved or angular, course.

In den allerwenigsten Fällen wird der Querschnitt des von der kreiszylindrischen Mantelwandung umschlossenen Schleusenraumes jedoch für die zu transportierenden Gegenstände ausgenutzt, für die vielmehr - wie beispielsweise bei Transportwagen - vielfach nur ein innerhalb des Kreisquerschnittes liegender rechteckiger oder quadratischer Querschnitt benötigt wird, dessen Fläche nur ca. 60 % der Kreisquerschnittsfläche des Schleusenraumes ausmacht. Ans wirtschaftlichten Gründen muss der Abtransport der anfallenden Abraummenge mit der jeweils erzielten Abbauleistung Schritt halten. Daher ist einerseits das notwendige Volumen des Schleusenraumes bestimmt. Andererseits ist eine anpassung der Schleusenzylinderwandung all das jeweilig tatsächlich benötigte Lichtraumprofil des zu schleusenden Gegenstandes - wie bereits ausgeführt - aufgrund der aus statischen Gründen notwendigen Dimensionierung beispielsweise gerader, flacher Wandungsteile und der damit verbundenen Gewichtserhöhung transporttechnisch und preislich unwirtschaftlich. Aus diesen Gründen hat man es bisher in Kauf genommen,dass der Kreiszylindrische Innenquerschnitt der bekannten Schleusen von den Abmassen der zu schleusenden Gegenstände nicht ausgenutzt wird und dass damit bei Jeder Ausschleusung ein erheblicher Volumenprozent satz der Druckluft aus dem Abbauraum - bei quadratischem Querschnitt des genutstein Schleus raumes bereits ca. 40 - unnötig verlorenging.In very few cases the cross section of the circular cylindrical Shell wall enclosed lock space, however, for the to be transported Objects exploited for which rather - such as with transport trolleys - Often only a rectangular or lying within the circular cross-section square cross-section is required, the area of which is only approx. 60% of the circular cross-sectional area of the lock area. The removal must be done for economic reasons the amount of overburden incurred with the respective excavation performance achieved step keep. Therefore, on the one hand, the necessary volume of the lock space is determined. On the other hand, an adaptation of the lock cylinder wall is actually all of this in each case required clearance profile of the object to be locked - as already stated - due to the dimensioning necessary for static reasons, for example straight, flat wall parts and the associated increase in weight in terms of transport and uneconomical in terms of price. For these reasons, it has so far been accepted that the circular-cylindrical inner cross-section of the known locks from the dimensions of the objects to be smuggled is not used and that with every discharge a considerable volume percentage of the compressed air from the extraction space - with a square Cross-section of the groove stone lock room already approx. 40 - was unnecessarily lost.

Führt man sich vor Augen,dass bei einem modernen Tunnelbau in einem Drei-Schicht-Betrieb mit zwei Material schleusen etwa alle zwei bis drei Minuten ein Schleusvorgang stattfindet, so ist leicht vorstellbar,dass der unnötige Verlust der an der Baustelle sehr kostspielig erzeugten Druckluft wirtschaftlich ganz nrheblich zu Buche schlägt. If you realize that in a modern tunnel construction in one Three-shift operation with two material sluices approximately every two to three minutes If a lock is taking place, it is easy to imagine that the unnecessary loss the compressed air, which is generated very expensively on the construction site, is economically very important to book.

Ea ist Aufgabe der vorliegenden ErSindung, eine Schleuse zu schaffen, die bei ieichter Bauweise die statischen Vorteile der kreiszylindrischen Mantelwandung mit den volumetrischen Vorteilen eines an den tmriss der zu schleusenden Gegenstände angepasten Schleusenraumes in sich vereinigt. Ea is the task of the present invention to create a lock the static advantages of the circular cylindrical shell wall with the light construction with the volumetric advantages of a contour of the objects to be sluiced adjusted lock space united in itself.

Die erfindungsgemässe Lösung der Aufgabe ist gekennzeichnet durch eine-weitere, innerhalb des von der zylindrischen Nantelwandung umgebenen Raumes angeordnete, zylindrische Wandung, Deren Lichtraumprofil dem von der Kreisform abweichenden Umrisse . eines zu schleusenden Gegenstandes weitgehend angepasst und nur wenig weiter ist als dieser, wobei der swischen den beiden Wandungen gebildete Raum mit einem zumindest annähernd inkompressiblen Werkstoff zur Weiterleitung eines auf die innere Wandung ausgeübten Luftdruckes auf die äussere unter wandung ausgefüllt ist. The inventive solution to the problem is characterized by another, within the space surrounded by the cylindrical wall arranged, cylindrical wall, whose clearance profile deviates from the circular shape Outline. of an object to be smuggled largely adapted and only little is wider than this, with the space formed between the two walls an at least approximately incompressible material for forwarding a the inner wall of the air pressure exerted on the outer wall is filled is.

Die innere, den nutzbaren Schleusenraum umgebende Wandung hat demnach lediglich dem Druck standzuhalten, der bei Normaldruck in der Kammer durch den inkompressiblen Stoff auf sie ausgeübt wird und kann entsprechend schwach und leichtgewichtig ausgeführt werden0 Dabei ist angenommen, dass es sich bei dem inkompressiblen Stoff um eine Flüssigkeit handelt, die bevorzugt verwendet wird. Als solche Flüssigkeit bietet ich Wasser an - eventuell unter Zusatz von Rostschutzmitteln -das mit einer Volumenänderung von 1 % erst bei 211 at reagiert.The inner wall surrounding the usable lock space therefore has only to withstand the pressure caused by the incompressible chamber at normal pressure in the chamber Fabric is exerted on them and can accordingly run weak and lightweight are0 It is assumed that the incompressible substance is a Liquid that is preferred to be used. As such liquid offers I add water - possibly with the addition of rust inhibitors - with a change in volume of 1% only reacts at 211 at.

Wird eine Flüssigkeit verwendet, so muss die innere Wandung gegenüber der äusseren Wandung mit Hilfe schwacher Stützen in ihrer Lage gehalten werden, die zugleich an der geringen, notwendigen Versteifung der inneren Wandung teilhaben. Zweckmässigerweise sind dabei die Träger ftir den Schleueenboden, beispielsweise eine Fahrbahn für gummibereifte Fahrzeuge oder Schienen für Gleisfahrzeuge, derart gegenüber einem festen Punkt ausserhalb der Zylindermantelwandung abgestützt, dass auf beiden Wandungen die durch die Druckluft hervorgerufene Belastung nicht zusätzlich durch die Last der zu schleusenden Gegenstände vermehrt wird.If a liquid is used, the inner wall must be opposite the outer wall is held in place with the help of weak supports, which at the same time participate in the slight, necessary stiffening of the inner wall. The carriers for the sluice floor are expediently, for example a roadway for rubber-tired vehicles or rails for track vehicles, such supported against a fixed point outside the cylinder jacket wall that the load caused by the compressed air does not additionally apply to both walls is increased by the load of the objects to be smuggled.

Die Verwendung einer Flüssigkeit bietet den besonderen Vorteil, dass sie beispielsweise während des Transport der Schleuse abgelassen und erst im Einbau zustand aufgefüllt werden kann.The use of a liquid has the particular advantage that they are drained, for example, during the transport of the lock and only during installation state can be filled.

Diese Maßnahme ist insbesondere bei relativ schweren Flüssigkeiten vorzusehen. Vorteilhafterweise bildet der gesamte Raum zwischen den beiden Wandungen - auch bei Mehrkammerbauweise und Aufbau aus mehreren, erst am Benutzungsort miteinander zu verbindenden Teilstücken - einen zusammenhängenden Hohlraum, so dass beim Einfüllen und Ablassen Jeweils nur ein Anschluss und mindestens eine Entlüftungsöffnung betätigt werden muss.This measure is particularly useful for relatively heavy liquids to be provided. The entire space between the two walls is advantageously formed - Even with multi-chamber construction and construction from several, only together at the place of use sections to be connected - a contiguous cavity, so that when filling and draining Only one connection and at least one ventilation opening actuated at a time must become.

Eine weitere Au.führungsform sieht vor, als inkompressiblen Stoff eine Ausguesmasse zu verwenden.Eine aushärtende Masse trägt in sich selbst und übt auch keinen Druck auf die innere Wandung aus. In einem solchen Falle können auch die Stützen zwischen der inneren Wandung und der äusseren Mantelwandung entbehrlich werden.Another embodiment provides as an incompressible substance To use a hardening compound. A hardening compound carries in itself and exercises also no pressure on the inner wall. In such a case you can also the supports between the inner wall and the outer jacket wall are dispensable will.

B.in zusätzlicher Vorteil einer erfindungsgemässen Schleusenausführung besteht darin, dass im Vergleich mit herkömmlichen, kreiszylindrischen Schleusen aufgrund der kleineren, luftdruckbeaufschlagten Innenfläche der inneren Wandung eine Druckuntersetzung auf die Innenfläche der äußeren Mantelwandung stattfindet, wodurch diese etwas leichter und billiger ausgeführt werden kann. Dabei ist selbstverständlich vorausgesetzt, das der nutzbare Schleusenraum von dem Raum zwischen den Wandungen luftdicht abgeschlossen ist und der inkompressibles Stoff den Druck gleichmässig verteilt.B. an additional advantage of a lock design according to the invention is that in comparison with conventional, circular cylindrical locks due to the smaller, pressurized inner surface of the inner wall a pressure reduction takes place on the inner surface of the outer shell wall, whereby this can be carried out a little easier and cheaper. It goes without saying provided that the usable lock space from the space between the walls airtight is complete and the incompressible material distributes the pressure evenly.

Es sei noch bemerkt, dass nach dem erfindungsgemässen Vorschlang auch mehrere, sich in Teilabschnitten durchdringende oder mit flachen Seiten aneinanderliegende Schleusen erstellt werden können.It should also be noted that according to the proposal according to the invention several, interpenetrating in partial sections or abutting one another with flat sides Locks can be created.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles. Es zeigen: Figur 1 einen Längsschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Schleuse; Figur 2 einen Querschnitt der Schleuse nach Figur Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Schleuse für das Durchschleusen von Gleisfahrzeugen, die eine äussere, zylindrische Mantelwandung 1 und eine konzentrisch zu dieser angeordnete, innere, zylindrische Wandung 2 aufweist, wobei die äussere Mantelwandung 1 für die statisch vorteilhafte Aufnahme innerer Druckkräfte mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet ist, während die innere Wandung 2 für die Begrensung des druckluftbeaufschlagten Volumens auf den notwendigen, autzbaren Schleusenraum einen rechteckigen Querschnitt besitzt. Die zwischen der Mantelwandung 1 und der inneren Wandung 2 gebildeten, teilzylinderförmigen Räume 3 sind durch Abrundungen an den Ecken der inneren Wandung 2 miteinander zu einem zusammenhängenden Hohlraum verbunden, so dass eine durch den Ventilstutzen 4 eingefüllte Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, den gesamten Hohlraum füllen kann. Um Lufteinschlüsse zu vermeiden, ist ein zweiter' Ventilstutzen 4 als Entlüftungsöffnung vorgesehen.Further features of the invention emerge from the following Description of the embodiment shown in the drawing. Show it: FIG. 1 shows a longitudinal section of an embodiment of the lock according to the invention; Figure 2 shows a cross section of the lock according to Figure Figures 1 and 2 show a Embodiment of the lock according to the invention for the passage of rail vehicles, an outer, cylindrical shell wall 1 and a concentric to this arranged, has inner, cylindrical wall 2, the outer shell wall 1 for the statically advantageous absorption of internal compressive forces with a circular cross-section is designed, while the inner wall 2 for limiting the pressurized air Volume on the necessary, usable lock space a rectangular cross-section owns. The formed between the jacket wall 1 and the inner wall 2, partially cylindrical Rooms 3 are rounded off at the corners the inner wall 2 connected to one another to form a coherent cavity, so that a liquid filled in through the valve connector 4, for example water, can fill the entire cavity. To avoid air inclusions, a second ' Valve stub 4 provided as a vent.

Wird nach erfolgtem Auffüllen und somit betriebsbereitem Zustand er Schleuse sowie bereits normaldruckseitig eingebrachte@ Wagenzung ein mit der Druckluftleitung in Verbindung sMtphendes Ventil 5 geöffnet, so gelangt die Druckluft in den von der inneren Wandung 2 umgebenen Schleusenraum und damit gegen deren ebene Wände Dieser Druck pflanzt sich über das dicht eingeschlossene Wasser uf die äussere b iwandung 1 fort. Ist umgekehrt ein Wagenzug von der Abbaussite her in die Schleuse eingefahren, so wird durch Öffnen eines Ventiles 6 die Druckluft aus'dem nutzbaren Schleusenraum entfernt, so dass.sich die Tür zum Aussenraum in bekannter Weise nach innen aufklappen lässt. Die innere Wandung 2 wird nun nur durch den relativ geringen statischen Druck des Wassers belastet, für dessen Aufnahme eine geringe Versteifung in Form einiger Stutzen 7 ausreicht.It is ready for use after filling Lock as well as @ wagon tongue already introduced on the normal pressure side with the compressed air line is opened in connection with the triggering valve 5, the compressed air enters the from the inner wall 2 surrounded lock space and thus against the flat walls This pressure is applied via the tightly enclosed water to the outer b iwandung 1 continued. Conversely, there is a train of wagons from the dismantling site into the lock retracted, then by opening a valve 6, the compressed air from the usable Lock area removed, so that the door to the outside area can be found in a known manner can be opened inside. The inner wall 2 is now only due to the relatively small static pressure of the water, for its absorption a slight stiffening in the form of some nozzle 7 is sufficient.

In der Querschnittsdarstellung ist das Lichtraumprofil des nutzbaren Schleusenraumee erkennbar, in das die Umrisse eine.In the cross-sectional view, the clearance profile is the usable one Schleusenraumee recognizable, in which the outlines a.

Wagens 9 eingezeichnet sind0 Die Türöffnung 8 ist etwas kleiner als das Lichtraumprofil, damit die normaldruckseitige Tür von innen gegen den überstehenden Rahmen der Türöffnung in bekannter Weise anschlagen kann.Car 9 are drawn in 0 The door opening 8 is slightly smaller than the clearance profile, so that the normal pressure side door from the inside against the protruding Can strike the frame of the door opening in a known manner.

Die Schienen 10 fur den Transport der Gleiswagen 9 ruhen auf Fahrbahnträgern 11, die - in diesem Falle bis zu den Stirnseiten der Schleuse durchgeführt - derart- abgestützt sind, dass die innere Wandung 2 und die äußere Mantelwandung 1 keiner zusätzlichen Belastung durch die Wagen ausgesetzt sind0 Für das Ablassen des Wassers dienen die Stutzen 12, wobei zur Belüftung der Räume 3 zusätzlich mindestens eines der Ventile 4 geöffnet werden kann. Aus der geteilten Längsschnittdarstellung ist ersichtlich, dass die Schleuse in unterschiedlichen Längen gefertigt oder aus Teilstücken aufgebaut werden kann, deren Verbindung untereinander, beispielsweise durch Flanschen, nicht dargeetellt ist.The rails 10 for the transport of the rail cars 9 rest on track girders 11, which - in this case carried out to the front sides of the lock - are supported that the inner wall 2 and the outer shell wall 1 none are exposed to additional loads from the wagons0 for draining the water the nozzles 12 are used, with at least one in addition to ventilate the rooms 3 the valves 4 can be opened. From the split longitudinal section it can be seen that the lock is made in different lengths or from sections can be built, their connection to each other, for example by flanges, is not shown.

Die Betriebsweise der betriebsbereiten Schleuse unterscheidet sich nicht von denen bekannter Schleusen, so dass auf eine eingehende Schilderung verzichtet werden kann.The operational mode of the operational lock differs not from those of known locks, so a detailed description is not given can be.

Die Erfindung ist nicht auf die nachfolgenden Ansprüche beschränkt. Ihr zugehörig sind sämtliche Merkmale aus der vorstehenden Beechreibung und der Zeichnung, die aufgrund des Standes der Technik ersichtlich erfinderisch sind.The invention is not limited to the following claims. It includes all the features from the above Description and the drawing, which can be seen to be inventive based on the prior art are.

Claims

Patent (protection) claims

1. Air lock in single or memory chamber design, especially for the compressed air tunnel construction, with a cylindrical shell wall at least approximately circular cross-sectional area and to be opened in the direction of the installation space Doors in the end walls of the chamber, marked by another, inside of the cylindrical shell wall (1) surrounded by the space arranged, cylindrical Wall (2), the clearance profile of which differs from the circular outline of a to be smuggled object (9) largely adapted and is only a little further than this, the space (3) formed between the two walls with at least one approximately incompressible substance for the transmission of an exerted on the inner wall Bu-Stdruckes is filled on the outer shell wall.

2. Lock according to claim i, characterized in that the. incompressible Substance consists of a liquid, the position of the inner wall (2) opposite the outer shell wall (1) with the help of attached between the two walls Supports (7) is set.

3. Lock according to claim 2, characterized in that for receiving the comparatively low, static Fluid pressure vented lock chamber on the inner wall (2) the supports (7) one accordingly form weak stiffener.

4. Lock according to one or both of claims 2 and 3, characterized characterized in that the liquid in the area between the two walls (1, 2) and the end walls of the Sealeuse formed space over outwardly guided nozzles (4, 12) can be filled and drained.

5. Lock according to claim 4, characterized in that the at least two connecting pieces (4) which are used for filling are provided which have valves and one of which is used for venting when filling.

6. Device according to one or more of claims 2 to 5, characterized characterized that the liquid consists at least predominantly of water.

7. Lock according to claim 1, characterized in that the incompressible Fabric consists of a pouring compound.

8. Lock according to one or more of the preceding claims, characterized in that the cavity profile of the through the inner wall (2) limited, usable lock space in adaptation to objects to be locked, how Transport vehicles (9), rectangular or square-shaped.

9. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the lock is composed of several parts is.

10. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that for the locks of transport vehicles (9) roadway girders (11) are provided, while avoiding an additional load on the compressed air deforming load on the inner wall (2) and the outer shell wall (1) are supported on the tunnel wall.

11. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the entire between the walls (1, 2) and the end faces The space (3) formed by the lock even in the case of a multi-chamber design and / or of several Sections taking place construction forms a coherent cavity.

L e r s e i t e