DE2331971A1

DE2331971A1 - Vorrichtung zum wegladen von beim tunnelbau ausgebaggertem haufwerk

Info

Publication number: DE2331971A1
Application number: DE2331971A
Authority: DE
Inventors: Cyril Gordon Chatham; Kenneth Long
Original assignee: NAT RESEARCH DEV CORP LONDON; National Research Development Corp UK
Current assignee: NAT RESEARCH DEV CORP LONDON; National Research Development Corp UK
Priority date: 1972-06-22
Filing date: 1973-06-22
Publication date: 1974-01-17
Also published as: FR2189586B1; ES416197A1; AU475575B2; ATA550373A; JPS4951741A; JPS5738759B2; BE801292A; CA982615A; CH576063A5; FR2189586A1; AT337759B; GB1437350A; AU5726173A; US3970224A; NL7308755A; IT986572B

Description

Vorrichtung zum Wegladen von beim Tunnelbau ausgebaggertem Haufwerk

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Tunnelbau-Maschinen und bezieht sich insbesondere auf eine Vorrichtung zum Wegladen von beim Auffahren eines Tunnels ausgebaggertem Haufwerk (gelöste Berge, Schutter).

Die Erfindung betrifft eine Tunnelbau-Maschine des Typs, bei dem im Innern eines Schildes» in einem vor einem Schott des Schildes gelegenen« im wesentlichen abgedichteten und unter Druck stehenden Arbeitsraum eine Baggervorrichtung arbeitet. Eine derartige Tunnelbau-Maschine ist in der britischen Patentschrift 1 083 322 beschrieben. Bei Maschinen dieses Oty-ps treten insbesondere bei Verwendung zum Durchörtern von Gebirgsschichten, die grobkörnige, harte Ausbruchsmassen, wie z.B. große Kieselsteine! und auch fließfähig machbares Material enthalten, Schwierigkeiten beim Wegräumen (Wegladen) der grobkörnigen harten Massen auf. Xn dem Sinne, daß wenigstens einige Anteile des fließfähig machbaren Materials ebenso hart

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sein können wie das Material der die Schwierigkeiten hervorrufenden grobkörnigen Massen, stellt die Stückgröße der grobkörnigen Massen das Kriterium dar. Das fließfähig machbare Material läßt sich auf einigermaßen einfache Weise wegpumpen, indem man eigens hierfür Flüssigkeit zuleitet, oder man verwendet zum Fließfähigmachen und Wegpumpen Flüssigkeit, die zum Unterdrucksetzen des Baggerraumes (Arbeitsraumes) des Schildes umgewälzt wird. Jedoch können größere Stücke, wie z.B. die grobkörnigen Massen, auf diese Weise nicht weggeladen werden. Es müssen andere Möglichkeiten gefunden werden.

Zur Unterdrucksetzung des vor dem Schott liegenden Eaumes ist eine wirkungsvolle Abdichtung der Baggervorrichtung gegen Druckverlust notwendig. Da die Abdichtung eines üblichen Fördergerätes, wie z.B. einer Förderschnecke, ein Problem darstellt, ist es schwierig, diesen gröberen Schutter durch das Schott anders als unter Zuhilfenahme der Schwerkraft zu fördern. Der Schutter muß daher innerhalb des unter Druck stehenden Raumes auf eine entsprechende Höhe angehoben werden. Aber auch hierbei trifft man auf Schwierigkeiten, die beispielweise durch das Vorhandensein der Antriebselemente zur Baggervorrichtung hervorgerufen sein können. Handelt es sich bei der Baggervorrichtung um ein drehend arbeitendes Gerät, dann ist es- selbstverständlich möglich, mit diesem verbundene Vorrichtungen zum Hochfördern des Schutters in einen Füllkasten (Aufgabekasten) zu benutzen, aus dem er einer Fördervorrichtung zugeführt und von dieser durch das Schott weggefördert wird. Es sind zur Verwendung in Verbindung mit dieser Art von Vortriebsschild in der Tat abgedichtete Baggergeräte sowohl in Ausbildung als in zwei Stufen arbeitende Vorrichtungen und Vorrichtungen mit hin- und hergehendem Schieber als auch drehende Schaufelrad-Vorrichtungen vorgeschlagen worden. Von diesen bekannten Gerätearten wird eine rotierende Vorrichtung als am besten geeignet betrachtet, wenn mit einem flüssigen Druckmittel gearbeitet wird. Jedoch muß die herkömmliche Schaufelrad-Vorrichtung über eine senkrechte Rutsche gespeist

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werden, und hierzu ist nicht nur reichlich Raum erforderlich, sondern es ergibt sich ein weiterer Nachteil. Der Schutter fällt unmittelbar in die zwischen den Schaufeln gebildeten Kammern (Zellen). Selbst wenn die Vorrichtung für die Handhabung der größten angetroffenen Schutterstücke ausgelegt ist, können, die Zellen schnell vollgefüllt sein und dann besteht eine deutliche Möglichkeit, daß Schutterstücke von den Schaufeln an den Abdichtungsstellen zwischen den Schaufeln und den Wänden der Fördervorrichtung eingeklemmt werden. Dies kann selbstverstädnlich zu einer Beschädigung und möglicherweise zum Bruch des Dichtgliedes selbst führen und auch ein Pestfahren der Fördervorrichtung verurse.chen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fördervorrichtung (Ladevorrichtung) des rotierenden Typs zu schaffen, bei der die Gefahr übermäßigen Verschleißes und Festfahrrens im wesentlichen ausgeschlossen ist.

Diese Aufgabe ist mit einer Vorrichtung zum Wegladen von

Haufwerk (Schutter) in Verbindung mit einem Tunnel-Vortriebsschild, in dem im Innern eines im wesentlichen abgedichteten und unter Druck stehenden Arbeitsraumes eine Baggervorrichtung arbeitet, aus welchem festes Haufwerk weggeladen werden muß, gelöst, bei der erfindungsgemäß eine zylindrische Kammer mit einer Eintrittsöffnung in den unter Druck stehenden Arbeitsraum und mit einer Austrittsöffnung in einen außerhalb des Arbeitsraumes liegenden Bereich mündet, wobei, bei Bedarf, vor der Eintrittsöffnung eine Vorrichtung angeordnet sein kann, die festes Haufwerk aufnimmt und an der dieses aufruht. Unter "Zusammenwirken mit dem zylindrischen Teil unter Abdichtung" wird verstanden, daß die äußeren Kanten der Zellenwände so ausgebildet sind, daß sie an der Innenwand der Kammer abdichtend anliegen, und daß gleichzeitig die Enden der Zellenwände an den Stirnwänden der Kammer unter Abdichtung angreifen, ausgenommen beim Durchgang an der Eintritts- und der Austrittsöffnung, wobei die Zellenwände so gestaltet sind',

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daß keine Zelle gleichzeitig sowohl zur Eintritts- als auch zur Austrittsöffnung hin offen ist. Unter "festem Haufwerk" werden zumindest die größeren Schutterstücke verstanden. Zur Vorrichtung zum Wegladen von Haufwerk gehört ebenfalls ein mehrere Zellen aufweisender Rotor, der unter Abdichtung mit der zylindrischen Kammer zusammenwirkt und in dieser drehbar gelagert ist. Jede Zelle des Rotors ist nacheinander an der Eintritts- und an der Austrittsöffnung vorbei bewegbar und so angeordnet, daß in ihr bei Erreichen der Eintrittsöffnung eine Ladung festen Haufwerkes aufnehmbar ist, wobei die Menge der Ladung durch den Rutschwinkel des festen Haufwerkes bestimmt ist. Die Ladung wird bei Erreichen der Austrittsöffnung an den außerhalb des unter Druck stehenden Raumes liegenden Bereich abgegeben. Wird zum Unterdrucksetzen des Baggerraumes Luft verwendet und wird keine Flüssigkeit eingeleitet, ist es vorteilhaft, den jeder Zelle an der Eintrittsöffnung zugeführten Schutter im wesentlichen vollstädnig aus der Zelle auszustoßen, während die Zelle zur Austrittsöffnung hin offen ist.

Vorzugsweise ist die Anordnung so getroffen, daß festes Haufwerk durch Drehung des Rotors in der Weise bewegt wird, daß eine Störung des Zusammenwirkens zwischen dem Rotor und irgendeinem Teil der Druckdichtung zwischen Rotor und zylindrischem Teil durch das feste Haufwerk im Bereich der Eintritts- und der ilustrittsöffnung normalerweise vermieden ist.

Die Rotorachse kann unter einem beliebigen Winkel oder parallel zur Längsachse des Tunnels angeordnet sein. Bei rechtwinkliger Ausrichtung testeht eine zweckmäßige Ausbildungsform darin, daß jede Zelle als Teil eines Segmentes des gedachten und vom Rotor dargestellten Zylinders betrachtet werden kann, wobei die voreilende Wand (Vorderwand) jeder Zelle mit einem Vorsprung versehen ist, der das Einrutschen einer vorbestimmten Ladung festen Haufwerkes in die Zelle

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ermöglicht und gleichzeitig normalerweise dafür sorgt, daß die Ladung in der Zelle in der Weise verrutscht, daß das feste Haufwerk sich nacheinander von der Hinter- und von der Vorderkante der Zelle weg "bewegt, bevor diese Kanten mit den jeweiligen Dichtgliedern an der Eintritts- und der Austrittsöffnung in Berührung kommen.

Bei Ausrichtung der Rotordrehachse parallel zur Längsachse des Tunnels kann eine andere Ausbildungsform zweckmäßiger sein. Der Rotor kann dabei die Gestalt einer mehrgängigen Förderschnecke haben. Durch zweckentsprechende Formgebung und Anordnung der Eintritts- und Austrittsöffnungen in den jeweiligen Stirnwänden· der zylindrischen Kammer'und durch entsprechende Wahl des Steigungswinkels der Schaufeln der Förderschnecke kann dann dafür gesorgt sein, daß über keine der Zellen eine unmittelbare Verbindung zwischen der Eintrittsund der Austrittsöffnung besteht. Die Anzahl der Schaufeln hängt bis zu einem gewissen Grad vom Steigungswinkel und von der geforderten Kapazität der Vorrichtung ab, wobei der letztgenannte Faktor mitbestimmend ist für die Zellengröße. Wird die Ortsbrust mit Flüssigkeit unter Druck gesetzt, kann, entsprechend einem Merkmal der Erfindung, ohne weiteres dafür gesorgt werden, daß die mit dem Haufwerk aus jeder Zelle abgeführte Flüssigkeit rechtzeitig ersetzt wird, so daß die Zelle in dem Zeitpunkt, in dem die Vorderkante des Aufnahmeendes der Zelle die Austrittsöffnung anfährt, erneut djn wesentlichen vollständig gefüllt ist. Auf diese Weise ist die sich aus dieser Arbeitsweise ergebende Zufuhr von Luft in den vor dem Schott liegenden Arbeitsraum auf ein Geringstmaß herabgesetzt, ebenso wie jegliche größere Schwankung des Flüssigkeitsdruckes vor dem Schott. Um die mengenmäßige Begrenzung der jeder Zelle zugeführten Ladung zu erleichtern, kann in einem Aufgabekasten für das feste Haufwerk ein Stauelement angeordnet sein, so daß die Ladung im wesentlichen vom Rutschwinkel des festen Haufwerkes abhängig ist. Es kann notwendig sein, Anteile des festen Haufwerkes an einem Teil

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des Aufgabekastens überlaufen zu lassen, um die Kontrolle der Förderung zur Eintrittsöffnung hin weiter zu erleichtern und um sicherzustellen, daß die in einer Zelle befindliche Ladung festen Haufwerkes Abstand von der Hinterkante der Eintrittsöffnung hat, wenn die Hinterkante dieser Zelle im Begriffe ist, die Zelle abzudichten.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematiaäier Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 bis 6 vereinfachte Darstellungen, teilweise im Schnitt, einer Ausbildungsform nach der Erfindung einer Vorrichtung zum Wegläden von Haufwerk für einen Anwendungsfall, bei dem die rechtwinklige Ausrichtung der Eotorachse zur Drehachse der rotierenden Baggervorrichtung einer Tunnelbau-Maschine der weiter oben erwähnten Art bevorzugt wird_f

I"ig. 7 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Wegladen von Haufwerk in einer abgewandelten Ausbildungsform, bei der eine Vorrichtung zum Hochfördern des Haufwerkes um eine zur Achse der Tunnelbau-Maschine im wesentlichen parallele Achse drehbar ist,

Fig. 8 einen Querschnitt durch die in Fig. 7 dargestellte Vorrichtung,

Fig. 9 eine Ansicht in Achsenrichtung eines Teils der in Fig. 7 dargestellten Vorrichtung und

Fig. 10 eine Seitenansicht des Rotors.

In Fig. 1 bis 6 sind mehrere Phasen des Lade- und Entladezyklus einer Zelle der Vorrichtung dargestellt. Die Vorrichtung ist für den Betrieb mit einem Schüttwinkel des. wegzuladenden

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festen Haufwerkes von etwa 35° und einen Rutschwinkel von etwa 40°, jeweils gegen die Waagerechte, gedacht ist.

Zur Vorrichtung gehört ein Rotor 1, der sechs gleich große Kammern (Zellen) aufweist, die von strahlenförmig von einer Nabe 3 ausgehenden Wänden 2 gebildet sind. Der Rotor 1 ist um die Achse der Nabe 3 so drehbar, daß die Enden der Wände gegen die Innenwand eines teilzylindrischen Behälters 4 abdichten. Die Abdichtung ist so ausgebildet, daß die Druckhaltung eines vor einem Schott 5 einer Tunnelbau-Maschine liegenden Raumes gesichert ist. Mit einem (nicht gezeichneten) Aufgabekasten ist eine Zulaufrutsehe 6 so verbunden, daß den Zellen der Wegladevorrichtung Haufwerk zuführbar ist. Der Neigungswinkel der Rutsche 6 gegen die Waagerechte beträgt etwa 30°. Die Vorderkante der Rutsche ist gegen die Wand des Behälters 4 an einer Eintrittsöffnung 7 abgedichtet. Die Eintrittsöffnung 7 ist weiterhin von den gewählten Wänden 8 und 9 umschlossen und abgedichtet. Eine Austrittsöffnung ist mit einer Ablaufrutsche 11 verbunden, die an der anderen Seite des Schotts 5 ins Freie mündet.

Der Behälter 4 weist Stirnwände auf, an denen die Enden der Zellenwände 2 abdichtend anliegen.

Jede Wand 2 ist mit einem Endstück 12 versehen, dessen Außenfläche in der Formgebung an die Krümmung des Behälters angepaßt ist. Die vorzugsweise flache Innenfläche des Endstückes ist so ausgebildet, daß in der Stellung der das Endstück tragenden Wand 2, in der sich das freie Ende des Endstückes einer Hinterkante 13 der Austrittsöffnung nähert, der von der Innenwand (Innenfläche) gebildete Winkel größer ist als der Rutschwinkel des festen Haufwerkes. Dies führt dazu, daß die gesamte Ladung der speziellen Zelle entladen sein wird, bevor die Hinterkante erreicht ist. Es ist daher kaum damit zu rechnen, daß Anteile des Haufwerkes störend an der Abdichtung zwischen der Hinterkante der Austrittsöffnunß und der hinteren

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Wand der Zelle eingreifen.

Das freie Ende des Endstückes 12 ist so angeordnet, daß sich eine ausreichend große Eintrittsöffnung zur Zelle ergibt, um eine normale Menge Haufwerkes laden zu können (Pig. 1). In Fig. 1 ist das Haufwerk nur an der zur Wegladevorrichtung liegenden Seite des Schotts angedeutet, während es selbstverständlich normalerweise den über der Eutsche 6 an der zum Arbeitsraum liegenden Seite des Schotts befindlichen Raum ausfüllt. Durch entsprechende Anordnung des Oberteils 14 der Eintrittsöffnung (Ladeöffnung) 7 ist, wie in Fig. 2 gezeigt, erreicht, daß Haufwerk in eine Zelle der Wegladevorrichtung eintritt, sobald sich das Endstück 12 weiter im Uhrzeigersinn dreht. Jedoch wird infolge des Schüttwirikels des Haufwerkes kein weiterer Schutter in der unmittelbar davor liegenden Zelle aufgenommen, so daß das Endstück 12 als Absperrorgan wirkt. Das Beladen der Zelle setzt sich fort, je weiter sich die Zelle zur Aufnahme von Schutter öffnet," bis die in Fig. 1 gezeichnete Stellung erreicht ist. Danach beginnt das Endstück 12, die Zelle abzusperren, um die Ladung auf die richtige Menge zu begrenzen.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird die Arbeitsweise nur einer Zelle beschrieben. Verfolgt man den Arbeitsablauf mit Fig. 2 beginnend bis Fig. 5» dann erkennt man, daß mit der Drehung der Wegladevorrichtung das in die Zelle geladene Haufwerk sich infolge Überschreitens des Schüttwinkels bewegt und sich in der Zelle so verlagert, daß die Ladungsoberfläche unter das äußere Ende der hinteren Zellenwand abfällt. Deshalb befindet sich in der in Fig. 4 dargestellten Phase kein Schutter an der Abdichtungsstelle 16 zwischen der Zellenwand und der Hinterkante der Ladeöffnung. Es besteht daher nur eine geringe Möglichkeit, daß die Wegladevorrichtung durch Einklemmen von Schutter an dieser Stelle sich festfährt.

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Bei weiterer Drehung der Wegladevorrichtung durch die in Fig. 5 gezeichnete Stellung wird eine wirkungsvolle Abdichtung der betrachteten Zelle gegenüber den vor und hinter dem Schott liegenden Säumen erzielt. Nach Erreichen der in Pig. 6 gezeigten Stellung ist die Innenfläche des Endstückes stärker geneigt als der Rutschwinkel des Haufwerkes, so daß die Ladung bis zum Zeitpunkt des Einfahrens in diese Stellung vollständig entladen ist. Indem man dafür sorgt, daß die Ablaufrutsche (Entladerutsche) 11 sich nicht verstopft, ist sichergestellt, daß Schutter, wie bereits erwähnt, zwischen der hinteren Zellenwand und der Hinterkante 13 der Austrittsöffnung (Entladeöffnung) nicht eingeklemmt werden kann.

Die Endstücke 12 wirken als zuverlässige Dichtglieder, insofern als jedes auch mit einer großen Fläche gegen die Innenwand des Behälters 4 gerichtet ist.

Es leuchtet ein, daß die Anordnung des Behälters relativ zur Ladeöffnung im Schott veränderbar ist, und auch daß die Höhenlage des absperrenden Oberteils 14 der Ladeöffnung verschieden gewählt sein kann, um die Menge der jeder Zelle der Wegladevorrichtung zugeführten Ladung zu bestimmen. Es kann daher zweckmäßig sein, den Neigungswinkel der Laderutsche 6 so zu verändern, daß sich eine Veränderung des Schüttwinkels des wegzuschaffenden Schutters ergibt. Aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß die Verlängerungslinie der Laderutsche 6 mit der hinteren Zellenwand der Wegladevorrichtung in der Stellung, in der das Endstück die Zelle abzusperren beginnt, zusammenfällt. Es erscheint zweckmäßig, diese Beziehung auch bei einer veränderten Ausrichtung der Laderutsche oder der Wegladevorrichtung beizubehalten.

¥/enngleich die in Fig. 1 bis 6 dargestellte Ausbildungsform für das Problem der Wegschaffung von Schutter aus einem unter Druck stehenden Arbeitsraum eine gute Lösung schafft, ist sie doch dadurch gekennzeichnet, daß die Entladestelle stets

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tiefer als die Ladestelle liegen muß. In den Fällen, wo die Antriebselemente des vor dem Schott arbeitenden rotierenden Baggers durch das Schott selbst hindurchgeführt werden müssen, ist es gelegentlich unzweckmäßig oder sogar unmöglich, eine ausreichende Höhe für die Unterbringung einer derartigen Vorrichtung zum Wegladen des Schutters zu erreichen. Zum anderen muß hierbei der Aufgabekasten höher angeordnet werden, so daß Kapazität verlorengeht.

Anhand Fig. 7 bis 10 wird eine abgewandelte Ausbildungsform einer Varichtung zum Wegladen von Haufwerk beschrieben.

Die in diesen Figuren dargestellte Vorrichtung weist einen Zylinder 21 auf, der einen mit Schaufeln bestückten Rotor 22 abdichtend umschließt. Dieser Hotor ist an einer Welle 23 angebracht, die in Lagern 24 und 25 gelagert ist, welche an einer Schottstirnwand 26 bzw. an einer Schutzplatte 27 aufgenommen sind.

Die ürnenfläche der Schottstirnwand 26 ist mit weiteren Einzelheiten in Fig. 8 dargestellt. Entlang ihres Umfanges sind Löcher 29 ausgebildet, von denen nur einige wenige gezeichnet sind. Diese dienen zum Anschrauben der Vorrichtung zum Wegladen von Haufwerk an einem Schott 30 (Fig. 7) der Tunnelbau-Maschine. Der größte Teil von Flanschstutzen 34 ist für die Wegladevorrichtung ohne Bedeutung. Sie finden bei der Durchführung anderer Arbeiten Verwendung. In die Schottstirnwand ist eine Ladeöffnung 31 geschnitten, die sich im gezeigten Beispiel in einem Bogen von etwa 120° erstreckt. Diese Ladeöffnung wirkt mit einem Aufgabekasten 32 zusammen, der mit zu einem Flanschstutzen 34 führenden Zuleitungsrohren 33 versehen ist, durch die bei Bedarf Flüssigkeit einleitbar ist, um den Schutterablauf aus dem Aufgabekasten durch die Ladeöffnung 31 zu erleichtern.

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Der Aufgabekasten 32 weist eine halbkreisförmige Stirnplatte 35 und einen gekrümmten Boden 36 auf. Die Formgebung des anderen Endes des Aufgabekastens ist durch zwei gekrümmte Linien 36a angedeutet, wobei an einer Seite eine Platte 37 angeordnet ist. Der Neigungswinkel des Bodens 36 des Aufgabekastens gegen die V/aagerechte ist im allgemeinen größer gewählt als der Rutschwinkel des ausgebaggerten festen Haufwerkes. Die Beschickung des Aufgabekastens mit Schutter erfolgt am offenen oberen Teil 38. Um eine Verstopfung der gesamten Ladeöffnung 31 zu verhindern, ist eine Abweisplatte 39 vorgesehen, deren Unterkante dafür sorgt, daß die Oberfläche des Schutters an einer Seite des Aufgabekastens die mit einer wellenförmigen Linie 40 angedeutete Lage einnimmt. Der Winkel, den diese Linie mit der Waagerechten bildet, entspricht ungefährt dem Schüttwinkel des Schutters. An der tatsächlichen Öffnung der Ladeöffnung 31 befindet sich dann ein mit dem Winkelpfeil 41 bezeichneter Ausschnitt, der von Schutter frei sein müßte. Bei Bedarf kann die Kante 42 des Aufgabekastens verstellbar ausgeführt oder durch Verkürzen einer ursprünglichen Abmessung erhalten sein, um die Größe des schutterfreien Bereiches 41 zu verändern.

In der Schutzplatte 27 ist eine Aussparung 43 (Fig. 9) ausgebildet, die sich in einem Bogen von ungefähr 60 erstreckt und als Entladeöffnung für Schutter dient, durch die jede Zelle des Rotors 22 beim Durchgang an der Öffnung entladen wird. Unterhalb der Entladeöffnung ist eine Abweisplatte 44 mit einem größeren Neigungswinkel als der Rutschwinkel des Schutters angebracht. Eine gekrümmte Seitenplatte 45 leitet den austretenden Schutter zur Abweisplatte 44 hin.

Der mit Schaufeln versehene Rotor 22 arbeitet im Innern eines zylindrischen Innenmantels 46, der bei Bedarf, beispielsweise bei zu großem Verschleiß, austauschbar ist. Der Rotor trägt

fünf mit gleichmäßigem Zwischenabstand angeordnete Schaufeln Jede dieser Schaufeln ist als einfache wendeiförmige Platte

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von gleichmäßiger Dicke ausgeführt und an der Basis mit der Nabe des Rotors verschweißt. Die Seiten der Schaufeln sind mit Blöcken 47a bzw. 47b (Pig. 10) verschweißt, in denen (nicht gezeichnete) Dichtglieder zum Abdichten der Rotorzellen gegen die Stirnplatten der Wegladevorrichtung aufgenommen sind. Über jeder Verbindungsstelle zwischen den Schaufeln und den Blöcken ist durch Schweißen eine Platte 52 angebracht, die dazu dient, den Winkel aller Teile der Fläche, an der der Schutter aufruht, an der Entladeseite größer als der Rutschwinkel des Schutters zu halten.

Der Nabendurchmesser ist selbstverständlich durch die Notwendigkeit bestimmt, zweckentsprechende Lager 24 und 25 sowie die Antriebswelle 23 aufzunehmen. Jedoch kann in einer abgewandelten Ausbildungsform der Nabendrchmesser verkleinert sein, wenn der Antrieb des Rotors an dessen AußendurchmeaBer erfolgt. Allerdings können sich dann Schwierigkeiten bei der Herstellung des Schaufelrades ergeben. Es wird nur die in der Zeichnung" dargestellte Ausbildungsform beschrieben.

Maßgebend für die Größen der Lade- und Entladeöffnungen sind der geforderte Durchsatz und die Drehgeschwindigkeit des

Rotors sowie in hohem Grade die Stückgröße des wegzuschaffenden Schutters. Unter der Annahme, daß beim dargestellten Beispiel der Winkelabstand zwischen Lade- und Entladeöffnung den Erfordernissen genügt, wird deutlich, daß eine andere Rotorausbildung mit weniger als vier Schaufeln nicht möglich ist, da sonst die Paderung nicht erfüllt ist, daß eine beliebige Zelle des Rotors gegenüber der Ladeöffnung wieder geschlossen sein muß, bevor sie sich zur Entladeöffnung hin öffnet. Die kleineren Abmessungen der Zellen, die sich bei Verwendung von mehr als fünf Schaufeln ergeben, sind erwägenswert und in den meisten Fällen ist mit einem Rotor mit fünf Schaufeln voraussichtlich eine gute Wahl getroffen. Der Neigungswinkel (Steigungswinkel) der Schaufeln ist so gewählt, daß "bei Stellung der Schaufel in der Nähe der Entladeöffnung α er /on .:>?r

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Schaufelfläche mit der Waagerechten gebildete Winkel ungefähr dem Rutschwinkel des Schutters entspricht. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß der Schutter, statt an der Schaufelfläche zu haften, das Bestreben hat, aus der Zelle herauszurutschen. In diesem Zusammenhang wird auch der Grund für die Anbringung der Platten 52 deutlich. Der Neigungswinkel (Steigungswinkel) der Schaufel ist am Außendurchmesser aus einleuchtenden Gründen steller als an der Nabe, jedoch läßt sich ein Kompromiß erreichen.

Bei einigen !Tunnelbau-Maschinen mit unter Druck stehendem Arbeitsraum wird zum Unterdrucksetzen des Systems eine thixotrope Flüssigkeit verwendet, die Schmiereigenschaften aufweist. Da diese Flüssigkeit hierbei möglicherweise, wenn nicht zum größten Teil zusammen mit dem Schutter ebenfalls durch die Wegladevorrichtung hindurch abgeleitet wird, spricht alles dafür, daß kleinere Neigungswinkel zulässig sind,ohne daß die Entladefähigkeit des Schutters verlorengeht und statt dessen ein Haftenbleiben des Schutters verursacht wird. Nach dem Entladen des Schutters müssen die Zellen mit der Flüssigkeit wieder aufgefüllt werden, damit sie beim folgenden Anfahren der Ladestellung nicht leer sind.' In diesem Fall muß die Drehgeschwindigkeit so eingestellt sein, daß die in den Zellen eingeschlossene Luft entweichen kann und sich die Zellen mit der Flüsigkeit auffüllen lassen. Derartige Maßnahmen sind dem Fachmann bekannt und brauchen daher mit Einzelheiten nicht erläutert zu werden. Die geometrische Ausbildung des Rotors ist jedoch von Wichtigkeit. Beispielsweise steht die Länge des Rotors in Beziehung zu den Winkelstellungen der Lade- und der Entladeöffnung und ist ebenfalls abhängig vom Neigungswinkel der Schaufeln, d.h. je größer der Neigungswinkel, je kürzer der Rotor, und umgekehrt. Weiterhin ist die Winkelstellung der Ladeöffnung so gewählt, daß die hintere Kante der Ladeöffnung, d.h. die Kante, an der die Schaufeln zuletzt vorbeigehen, nahezu waagerecht liegt. Auf diese Weise ist der Neigungswinkel der Schaufeln am besten ausnutzbar, um zu

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erreichen, daß der Schutter weit in *den Rotor hineinrutscht, bevor die Zelle durc'h die Schaufel gegenüber der Ladeöffnung verschlossen wird.

Die Winkelstellung der vorderen Kante der Ladeöffnung ist so gewählt, daß die Schaufeln des Rotors den Boden des Aufgabekastens im größtmöglichen Umfang bestreichen.

Die Winkelstellung der Entladeöffnung ist so gewählt, daß deren untere Kante ungefähr waagerecht liegt, so daß der Neigungswinkel der Schaufeln zum Entladen des Schutters voll ausgenutzt werden kann.

Man erkennt, daß bei diesem Beispiel durch die relative Lage von Lade- und Entladeöffnung der Schütter während seines Transportes durch den Rotor tatsächlich hochgefördert wird. Dadurch läßt sich für den Aufgabekasten eine größere Kapazität erreichen, indem man ihn bis zum unteren Teil des Rotors reichen läßt. Durch Ausnutzung der zusätzlich zur Verfügung stehenden Tiefe kann auch der Aufnahmesumpf (Sammelbehälter) einigermaßen groß ausgeführt sein.

In der Schottstirnplatte 26 ist eine Eintrittsöffnung 48 ausgebildet, durch die jeder Zelle, sobald sie sich zur Entladeöffnung hin öffnet, Flüssigkeit zuführbar ist. Dadurch ist es möglich, am Rotor sonst haftenbleibender Schutter aus der Zelle hinauszuspülen. Es kann notwendig sein, die Eintrittsöffnung für die Spülflüssigkeit in Form von Richtungsdüsen zu verlängern oder mit solchen zu ergänzen, um die Spülwirkung zu verbessern. Wird für die Tunnelvortriebsarbeiten eine thixotrope Flüssigkeit verwendet, dann dient die Einleitung weiterer Mengen dieser Flüssigkeit durch die Spülflüssigkeits-Eintrittsöffnung auch dazu, daß die Zellen bei der Rückkehr in die Ladestellung mit der Flüssigkeit gefüllt sind. Hierdurch ist dann die Gefahr, daß atmosphärische Luft der Ortsbrust vor dem Schott zugeführt wird, verringert. Jedoch wird

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immer eine gewisse Menge Luft mitgeführt werden, und es sind daher über Eintrittsstellen für mitgeführte Luft selbsttätige Vorrichtungen 49 und 50 angeordnet. Mit selbsttätigen schwiinmerregulierten Vorrichtungen sind Ventile betätigbar, um die angesammelte Luft an die Außenseite des Schotts abzuführen.

Wenngleich die in Pig. 7 bis 10 dargestellte und im Zusammenhang mit diesen Figuren beschriebene Vorrichtung zum Wegladen von Haufwerk (Schutter) zylindrisch ausgebildet ist, besteht Grund zu der Annahme, daß diese parallele Gestaltung nicht notwendigerweise eine grundsätzliche Ausbildungsform ist. So können Nabe und/oder Mantel in der Gesamtform kegelstumpfförmig ausgebildet sein, wobei der (die) größere(n) Durchmesser zur Entladeseite hin weist (weisen).

Die Erfindung ist. nicht auf die vorstehenden Ausfuhrungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen dieses Grundgedankens in vielfältiger Weise abwandelbar.

/Patentansprüche J / O¹J 1 1

Claims

PATEFIANSPfiÖCHE

1.) Vorrichtung zum Wegladen von Haufwerk (Schutter), in Verbindung mit einem Tunnel—Vortriebsschild, in dem im Innern eines im wesentlichen abgedichteten und unter Druck stehenden Arbeitsraumes eine Baggervorrichtung arbeitet, aus welchem festes Haufwerk weggeladen werden muß, dadurch gekennzeichnet, daß eine zylindrische Kammer (4) mit einer Ladeöffnung (7) in den unter Druck stehenden Arbeitsraum und mit einer Entladeöffnung (10) in einen außerhalb des Arbeitsraumes liegenden Bereich mundet, daß ein mehrere Zellen aufweisender Rotor (1) unter Abdichtung mit der zylindrischen Kammer (4) zusammenwirkt und in dieser drehbar gelagert ist, daß jede Zelle des Rotors (1) nacheinander an der Lade- und an der Entladeöffnung (7 bzw. 10) vorbei bewegbar und so angeordnet ist, daß sie nicht gleichzeitig zu beiden Öffnungen (7,10) hin offen ist, daß in jeder Zelle bei Erreichen der Ladeöffnung (7) eine Ladung festen Haufwerkes aufnehmbar ist, wobei die Menge der Ladung durch den Rutschwinkel des Haufwerkes bestimmt ist und die Ladung bei Erreichen der Entladeöffnung (10) in den außerhalb des Arbeitsraumes liegenden Bereich entladbar ist, und daß im wesentlichen jeder Teil der Zellenfläche, an der die Ladung in der 2föhe der Entladeöffnung (10) auf ruht, so ausgebildet ist, daß er mit der Waagerechten einen Winkel bildet, der im wesentlichen größer ist als der Butschwinkel des Haufwerkes, wobei die Zelle, während sie zur Entladeöffnung (10) hin offen ist, sich selbst entleert.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das feste Haufwerk vor der Ladeöffnung (7) von Vorrichtungen (6) aufgenommen ist und an diesen aufruht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des Rotors (1) rechtwinklig zur Längsachse des mit dem Vortriebsschild aufgefahrenen Tunnels liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zelle ein Segment eines Zylinders darstellt, und daß die Vorderwand der Zelle mit einem Vorsprung (12) versehen ist, der das Einrutschen einer Ladung Haufwerkes in die Zelle ermöglicht und gleichzeitig normalerweise dafür sorgt, daß die Ladung in der Zelle in der Weise verrutscht, daß sich das Haufwerk von den Kanten der Zelle weg bewegt, bevor diese Kante mit Dichtgliedern, die zwischen den Zellenwänden und der zylindrischen Kammer (4) angeordnet sind, in Berührung kommt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des Eotors (22) parallel zur Längsachse des mit dem Vortriebsschild aufgefahrenen !Tunnels liegt, daß der Rotor (22) eine mit einer Mehrzahl von Schaufeln (47) bestückte Schnecke ist, und daß die Zellen zwischen aufeinanderfolgenden Schaufeln (47) ausgebildet sind, wobei jeweils eine Ladung festen Haufwerkes/3 <3de Zelle über eine Ladeöffnung (31) am einen Ende der Vorrichtung gelangt, während der Drehung des Rotors (22) entlang der Zelle wandert und durch eine Entladeöffnung am anderen Ende der Vorrichtung aus der Zelle austritt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Aufnahme festen Haufwerkes vor der Ladeöffnung (3I) ein Aufgabekasten (32) ist,

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dessen Boden (36) so geneigt angeordnet ist, daß der Rutschwinkel des ausgebaggerten festen Haufwerkes überschritten ist.

7- Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine im Aufgabekasten (32) angeordnete Abweisplatte (39) dafür sorgt, daß die Oberfläche (40) des festen Haufwerkes in der Nähe der Eintrittsöffnung zur Vorrichtung unter der Oberkante der Ladeöffnung (31) liegt, damit, wenn die vordere Schaufelkante jeder Zelle diese Oberkante erreicht, das feste Haufwerk Abstand von dieser Oberkante hat.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (22) und die ihn umgebende Kammer (21) kegelstumpfförmig ausgebildet sind, wobei der größere Durchmesser zur Entladeseite der Vorrichtung hin weist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennze ichnet, daß die untere Kante der Entladeöffnung über dem Niveau der unteren Kante der Ladeöffnung (31) liegt.

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