DE2050147B2 - Bohrkopf mit Abdeckleisten für eine Tunnelmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schneidkopf für einen Vortriebsschild, der mit einstellbaren Schlitzen zum Einlassen des geltsten Bodens versehen ist.

Tunnelmaschinen der verschiedensten Ausführungsformen mit mechanischen Abbauvorrichtungen und Schneidköpfen sind bekanntgeworden. Dabei handelt es sich sowohl um rotierende wie auch pendelnde Schneidköpfe solcher Tunnelbohrmaschinen. Bekanntgeworden sind auch Aufteilungen derartiger Schneidköpfe in Schneidwerkzeuge (Messerbalken oder Schürfplatten) und Stützplatten. Die Aufteilung eines 5ⁿ solchen Schneidkopfes in Schürfplatten und Stützplatten ermöglicht das Abbauen des anstehenden Erdreichs unter gleichzeitiger Stützung der Ortsbrust.

Bei diesen obenstehend beschriebenen Schneidköpfen ermöglicht die Spandickc und die Spaltweite, d.h. der Abstand zwischen dem vorgehenden Abbauwerkzeug und der nachfolgenden Stützplattcn überhaupt erst das Hereingewinnen des anstehenden Erdreichs. Bei standfesten Bodenarten oder solchen Böden, die noch erhebliche Eigenbindung (Kohäsion) besitzen, treten Schwierigkeiten mit unwilligem Hereinfließen des Bodens meistens nicht auf. Sobald aber kohäsionsarme oder gar völlig kohäsionslose Böden auftreten, erzeugen die Schneidwerkzeuge derartiger Schneidköpfe zwangsläufig zunächst kleinere Grundbrüche, die durch unkontrolliertes Abfließen des Bodenmaterials durch die Spalte des Schneidkopfes entstehen und die sich je nach der speziellen Situation der bodenmechanischen Kennwerte des Untergrundes sehr schnell vergrößern können und somit zu einer Gefahr für die Durchführung des Tunnelprojektes dadurch werden, daß diese Grundbrüche sich bis zur Erdoberfläche fortsetzen können und damit zu schweren Schaden führen (Gebäudeschäden, StraUensehäden, Wassereinbrüche usw.).

Bei einer bekannten Tunnelbohrmaschine (DT-OS 19 07 108) sind speichenartige Streben des Schneidkopfes vorgesehen, die Spalten zwischen Teilen der Brustverbauscheibe verschließen. Wird die Prustverbauscheibe gegenüber dem Schneidkopf etwas nach hinten verschoben, entstehen Schlitze. Diese Ausbildung und Anordnung hat den Nachteil, daß von Fall zu Fall die Schlitze eingestellt verden müssen. Da die Bodenlormationen bei der Vorwärtsbewegung des Tunnelvortriebsschildes oft wechseln können, wobei der Wechsel zwischen tonhaltigen Schichten und sandigen Schichten sehr oft vorkommt, müßten jeweils die Schlitze neu eingestellt werden, was umständlich i^c< "nH .uich /u Arbeitsunterbrechungen führen kann. Auch laßt sich aus dem Inneren des Tunnelvortriebsschildes selten sofort feststellen, wie neu angetroffene Bodenschichten sich verhalten, weil auch mit Mischschichten gerechnet werden muß.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus. beim Wechsel von Bodenarten ein unkontrolliertes Abfließen des Bodenm...terials zu verhindern, um Grundbrijche zu vermeiden.

Die Erfindung besteht darin, daß als Durchlaßschlii/e die Spalte zwischen den Schneidwerkzeugen der .Schürfplatten oder den Schürfplatten und den nachfolgenden Schneidwerkzeugen oder zwischen den Stützplatten des Schneidkopfes dienen und unter Federdruck stehende Abdeckleisten hinter den Spalten auf der Innenseite des Schneidkopfcs angeordnet sind.

Der technische Fortschritt dieser Erfindung besteht darin, daß in Folge der federnden Abstützung der Abdeckleisten das Bodenmaleria! erst dann abfließen kann, sobald der Druck des gelösten Bodens die Federspannung der Abdeckleisten überwunden hat. Dieser Zustand tritt in der Regel dann ein, wenn sich der Druck des Schneidkopfes gegen die Ortsbrust vergrößert. Diese automatische Selbstrcgulierung tritt ohne Beaufsichtigung durch das Bedienungspersonal ein. so daß unnötige Aufenthalte oder Störungen vermieden werden. Durch die Erfindung wird also die Bildung von Hohlräumen vor dem Schneidkopf verhindert, weil das Bodenmaterial erst dann die Spannung der Abdeckleisten überwinden kann, sobald Hohlräume vor dom Schneidkopf nicht mehr vorhanden sind. Es werden also auch bei kohäsionsarmen oder kohäsionslosen Boden Grundbrüche verhindert, die zu erheblichen Gebäudebeschädigungen auf der Erdoberfläche führen können.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Abdeckleiste mit einem zusätzlichen Federelement auf der Innenseite einer Stützplatte angeordnet, wobei sich das Ende der Abdeckleiste gegen die Innenfläche der zugeordneten Schürfplatte abstützt. Erfindungsgemäß besitzen die Abdeckleisten ihrerseits eine bestimmte Eigenspannung, wobei sie aber zusätzlich durch ein verschiebbares Federelement, das in der Halterung gelagert ist, im Gesamtträgheitsmomenl verstellbar sind. Durch diese Ausbildung erfolgt eine Anpassung an die sich erhöhende Beanspruchung des Federelementes bis zur Einspannstelle.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Abdeckleiste und das Zusatzfederelement so

lerechnet, daß cine Relativbewegung gegenüber der Vortriebsrichuing des Schneidkopfes erst dann eintritt, φεηη die sich aus Andruck des Schneidkopfes und Schnittdruck der Schneidwerkzeuge einstellende Kraftfcomponeme so groß wird, daß Eigenspannung der Abdeckleiste und Kraft des Federelementes überwunden werden. Durch diese Ausbildung ist eine vollständige Sicherung der Ortsbrusi dadurch gewährleistet, daß picht mehr Material durch die Spalte einfließen kann als Material beim Schneiden gelöst wird. ι

F i g. 1 zeigt schematisch unter Vernachlässigung von Einzelheiten die Ansicht eines Schneidkopfes von innen in Fahrtrichtung;

Flg. 2 zeigt eine Teilansicht der Darstellung in F i g. 1: ι

F i g. 3 zeigt eine Schnittansicht entsprechend der Schnittlinie 11I-III in F i g. 2.

Zur Erläuterung wird in F i g. ! die Ansicht eines solchen Schneidkopfes und in F i g. 1 eine Teilansicht beispielsweise dargestellt. Dabei ist unterschieden zwi- · sehen den sogenannten Schürfplatten, die mit Zahlen 1. 2, 3, 4, 5, 6 bezeichnet sind und den dazugehörigen jeweiligen Schncidmessern 11, 12, 13, 14, 15, 16, P, 18, 19. 20. 21, die ebenfalls mit Zahlen bezeichnet sind, und den sogenannten Stützplatten, die mit großen Buchstaben A, B, C, D. IL Fgekennzeichnet wurden, und den wiederum an diesen Stihzplatten angebrachten Schneidmessern, die die Zahlen 11', 22, 23, 24, 25. 26. 27 tragen. Das Schneidmesser einer .Schürfplatte 1 würde z. B. die Bezeichnung 18 haben können, während das Schneidmesser einer Stützplatte A /.. B. die Bezeichnung 25 haben könnte. Es ist selbstverständlich, daß an Stelle der hier genannten Schürfplatten mit Messern die bei anderen Schneidköpfen, z. B. Schneidköpfen pendelnder Art, eingebauten Messerbalken mit ihren Messern treten können. Beim Rotieren des in F i g. 1 dargestellten Schneidkopfes würden z. B. bei einer Drehrichtung in der Aufsicht rechts die Messer der .Schürfplatte 1 mit der Bezeichnung 12. 14. 16 usw. zum Arbeiten kommen und gleichzeitig auch die Messer der Stützplatte F mit den Bezeichnungen 11'. 22. 24 usw. Da bei einem rotierenden Schneidkopf die Drehrichtung gewechselt werden muß, ist es selbstverständlich, daß sowohl die Schürfplatten wie die Stützplatten für jede Drehrichtung die entsprechende Messerbestückung haben müssen.

In F i g. 3 ist nun ein Schnitt durch einen solchen Abschnitt gelegt, der sich aus der Wcchselfolge zwischen Schürfplatte und Stützpla'te mit den jeweilig dazugehörigen Messern ergibt, dargestellt. Dabei wäre in F i g. 3 dargef teilt die Stützplatte A mit dem Messer 25 sowie die nachfolgende Schürfplatte 1 und das dazugehörige Schneidmesser 18. Bei einer Arbeitsrichumg

4°

45 (Drehrichiung) des Schneidkopfes in der Aufsicht nach links würde sich zwischen den Messern 18 und 25 eine bestimmte Spandicke und eine vorgegebene Spaltweite einstellen. In diese öffnung würde z. b. kohiisionslnses Material ungehindert einfließen können, bis ein Grundbruch entsteht. Um das zu verhindern, is> am Messer 25 eine Abdeckleiste 37 z.B. aus PVC-Kunststoff, angebracht. Dabei ist eine Halterung 35 mit dem Grundkörper verschweißt. Gegen diese Halterung 35 wird mit Hilfe einer Schraube 36 eine Abdeckleiste 37 angeschraubt, die von einer solchen Länge ist, daß sie auf dem korrespondierenden Werkzeug 18 ausreichend weit anliegt. Die PVC-Leiste 37 steht ihrerseits unter Andruck einer Metallfeder 38, die einen Schlitz 39 hat. der in der Schraube 36 verstellbar gelagert ist. Durch Verschieben der Feder 38 kann der Druck der Abdeckleiste 37 beliebig reguliert werden.

Wenn nun beim Rotieren des Schneidkopfes das Messer 18 beispielsweise einen Span aus dem Erdreich herausschneidet und der gesamte Schneidkopf gleichzeitig iiniei dem Andruck der in Vortriebsrichtuiig arbeitenden Vorschubpressen des "i ^;.nnelvonriebsschildes steht, i-rgibt sich eine ständig va.iierende Kraftkomponente aus Schnittdruck und Anpreßdruck des Schneidkopfes, was dazu führt, daß die Abdeckleiste 37 gegen Jen Federdruck der Feder 38 geöffnet wird. Somit kann das Material einfließen. Sollte aber bei kritischen Boden (kohäsionslosen Böden) der Schnittdruck oder der Anpreßdnick vom Boden aulgezehrt werden, oder aber durch die Arbeitsweise des Schneidkopfes mit seinen Messern der weiter oben beschriebene Grundbruch eintreten, ist die Kraftkomponente aus Schnittdruck und Andruck nicht groß genug, um die Eigenspunnung der Abdeckleiste 37 und in Verbindung damit auch die zusätzliche Spannung der Feder 38 zu überwinden: der dargestellte Spalt wird schmäler und kann sich sogar schließen, so daß schließlich Material rolliger Art aus der Bodenformation nicht mehr einfließen kann

Die in F i g. 1 und 2 eingezeichneten Pfeile bedeuten in bezug auf die Darstellung in F i g. 3 die Drehrichtung. und der lotrechte und horizontale Pfeil in F i g. 3 bedeuten Arbeitsrichtung und Drchricht:ing. während in F i g. 3 die schrägen Pfeile den Muterialeintritt darstellen sollen.

Das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen sich drehenden Schneidkopf, wie sich aus den eingezeichneten Pfeilen ergibt. Die Erfindung ist aber ebenso gut bei .Schneidköpfen anwendbar, die eine pendelnde Bewegung ausführen. Solche Schneidköpfe sind in der Praxis ebenfalls schon ^:i ng" λ endet worden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schneidkopf für einen Vortriebsschild, der mit einstellbaren Schlitzen zum Einlnssen des gelösten Bodens versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Durchlaßschlitze die Spalte zwischen den Schneidwerkzeugen der Schürfplatten (1 bis 6) oder den Schürfplatten und den nachfolgenden Schneidwerkzeugen der Stützplatten (A bis F) oder zwischen den Stützplatten des Schneidkopfes dienen und unter Federdruck stehende Abdeckleisten (37) hinter den Spalten auf der Innenseite des Schneidkopfes angeordnet sind.

2. Schneidkopf nach Anspruch I, dadurch gekenn- ij zeichnet, daß die Abdeckleiste (37j mit dem zusätzlichen Federelement (38) auf der Innenseite einer Stützplatte angeordnet ist und daß sich das Ende der Abdeckleiste gegen die Innenfläche der zugeordneten £chürfplatte abstützt.

3. Schneidkopf nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckleisten (37) ihrerseits eine bestimmte Eigenspannung besitzen, zusätzlich aber durch ein verschiebbares Federelement (38), das in der Halterung (35) gelagert ist. im Gesamtträgheitsmoment verstellbar sind.

4. Schneidkopf nach Ansprüchen 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckleiste (37) und das Zusatzfederelement (38) so berechnet sind, daß eine Relativbewegung gegenüber der Voririebsrichtung des Bohrkopfes erst dann eintritt, wenn die sich aus Andruck des Bohrkc. pfes ι id Schnittdruck der Schneidwerkzeuge emnellende Kraftkomponente so groß wird, daß Eigenspannung der Abdeckleiste und Kraft des Federelementes überwunden werden.