DE2708988C2

DE2708988C2 - Messerdichtung für Messerschilde

Info

Publication number: DE2708988C2
Application number: DE2708988A
Authority: DE
Inventors: Herbert 4712 Werne Heitkamp; Dieter 4714 Selm Stuckmann
Original assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Current assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Priority date: 1977-03-02
Filing date: 1977-03-02
Publication date: 1985-11-28
Also published as: JPS53110232A; FR2382578A1; US4155668A; FR2382578B1; GB1596814A; DE2708988A1; ES467383A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Messerdichtung für die Vortriebsmesser von Messerschilden, bestehend aus an den Vortriebsmessern angeordneten elastischen Dichtelementen zur Abdichtung der Längsspalten zwischen benachbarten Vortriebsmessern.

Für den Vortrieb von Tunneln, Stollen oder sonstigen Hohlräumen im Erdreich oder Gebirge werden bekanntlich Messerschilde eingesetzt, die mit an einem Stützrahmen verschiebbar angestützten, einzeln oder gruppenweise vorpreßbaren Vortriebsmessern versehen sind, welche den Ausbruchsquerschnitt im Vortriebsbereich sichern. Die Vortriebsmesser können rückwärtige Verlängerungen, sogenannte Messerschwänze oder Nachlaufmesser, aufweisen, die, falls ein 5 Ortbetonausbau eingebracht wird, die Funktion von Schalungselementen haben können.

Bei Vortriebsarbeiten in wasserführenden Schichten wird unter Umständen im Schild durch Einleiten von Druckluft ein Innendruck erzeugt, der möglichst konstant gehalten werden muß. Dies ist aber bei Messerschilden aufgrund der zahlreichen Spalte zwischen den Vortriebsmessern nicht ohne weiteres möglich. In anderen Fällen kann es zweckmäßig oder erforderlich sein, den Schildinnenraum gegen Wasserzufluß aus dem umgebenden Gebirge oder aber den von den Nachlaufmessern gebildeten Schalungsraum gegen Betonaustritt oder Eintritt von Druckluft in den Beton abzudichten.

Für die Abdichtung der Längsspalten zwischen den benachbarten Vortriebsmessern ist es bekannt, die Vortriebsmesser so zu profilieren, daß sie sich mit ihren Randbereichen übergreifen, wobei an den sich übergreifenden Randteilen elastische Dichtelemente vorgesehen werden (G3-PS 3 57 196). In der Praxis bereitet es jedoch vor allem aufgrund des hohen Dichtungsverschleißes erhebliche Schwierigkeiten, eine zuverlässige und auch dauerhafte Abdichtung zwischen den Vortriebsmessern zu erreichen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine besonders zuverlässige und auch dauerhafte Messerdichtung für Messerschilde zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Messerdichtung aus einem Dichtungspaar mit zwei einander anliegenden und anpreßbaren elastischen Dichtelementen gebildet ist, die je einem der benachbarten Vortriebsmesser zugeordnet sind und von denen zumindest das eine Dichtelement einen in Messerlängsrichtung verlaufenden Hohlraum aufweist, in den zum Aufweiten dieses Dichtelementes ein pneumatisches oder hydraulisches Druckmittel einleitbar ist.

Die Verwendung eines Dichtungspaares zur Messerdichtung, bei dem zumindest das eine der beiden Dichtelemente durch Innendruck aufweitbar ist, bietet die Möglichkeit, eine für die zuverlässige Spaltdichtung ausreichend große Anpreßkraft an den Dichtflächen einzustellen, ohne jedoch bei der zugleich als Gleitdichtung ausgebildeten Messerdichtung mit unnötig hohen, den Reibungsverschleiß erhöhenden Anpreßdrücken arbeiten zu müssen. Werden die das Dichtungspaar tragenden Vortriebsmesser relativ zueinander vorgeschoben, so kann ggf. eine vorübergehende Teilentlastung des aufweitbaren Dichtelementes vorgenommen werden, um den Verschleiß herabzusetzen. Die Anordnung läßt sich in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung aber auch so treffen, daß die Dichtelemente durch ein Gleitmittel od. dgl. oder durch ein dieses enthaltendes Druckmittel aufweitbar sind, wobei die Dichtelemente mit öffnungen od. dgl. für den Austritt des Gleitmittels versehen sind. Durch das auf die Gleitfläche austretende Gleitmittel läßt sich der Verschleiß an den zusammenwirkenden Dichtflächen des Dichtungspaares erheblich vermindern.

In bevorzugter Ausführung weist das eine Dichtelement des Dichtungspaares eine Profilöffnung, Profileinziehung od. dgl. auf, in die das andere, aufweitbare Dichtelement dichtend einfaßt. Die Profilöffnung besteht dabei zweckmäßig aus einer Maulöffnung, wobei das aufweitbare Dichtelement eine in die Maulöffnung einführbare und in dieser durch Innendruck aufweitbare

Dichtlippe od. dgl. aufweist. Auf diese Weise läßt sich eine besonders zuverlässig dichtende Gleitcfichtung schaffen. Es empfiehlt sich, die dichtend an- oder ineinanderliegenden Profilteile des Dichtungspaares an flexiblen Schenkeln anzuordnen, vorzugsweise derart, daß die Dichtelemente oder eines derselben bei einem etwaigen Innendruck im Schild an dem Längsspalt dichtend gegen das Vortriebsmesser gedrückt werden bzw. wird.

Die vorgenannten Dichtelemente des Dichtungsp=>ares können ^n der dem Schildinnenraum zugewandten Seite der nebeneinander angeordneten Vortriebsmesser angebracht werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Dichtelemente des Dichtungspaares an den einander zugewandten Seiten- bzw. Stirnflächen der Messer anzuordnen. Im letztgenannten Fall werden zweckmäßig zwei Dichtelemente mit gleichem Profil verwendet, die beide durch Innendruck aufweitbar sind.

Die erfindungsgemäße Dichtung ist nachspannbar, wobei im Falle einer Volumenänderung der dichtend wirkenden und gegeneinander verschiebbaren Profilteile durch Verschleiß der Dichteffekt durch entsprechend stärkers Aufpumpen der aufweitbaren Dichtung voll erhalten bleibt. Falls aufgrund von Messerverkantungen oder sonstigen Messerversetzungen Zwängungen u. dgl. zwischen den zusammenwirkenden Dichtelementen bzw. deren die Dichtung bewirkenden Profilteilen auftreten, die zu einer Druckerhöhung in dem unter Innendruck stehenden Dichtelement führen, so kann eine Verringerung des Luft- oder Flüssigkeitsvolumens durch Abspritzen über ein Überdruckventil od. dgl. herbeigeführt werden. Hierdurch wird verhindert, daß sich an den dichtend zusammenwirkenden Profilteilen übermäßig große Reibungen einstellen können.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 in einer perspektivischen Teilansicht zwei nebeneinander angeordnete Vortriebsmesser, die mit einer erfindungsgemäßen Messerdichtung ausgerüstet sind;

Fig.2 und 3 die Messerdichtung gemäß Fig. 1 im Querschnitt in verschiedenen Dichtpositionen;

Fig.4 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Messerdichtung gemäß den F i g. 1 bis 3;

F i g. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messerdichtung, die hier als Stirndichtung ausgebildet ist, in perspektivischer Teil-Darstellung;

F i g. 6 die Dichtung nach F i g. 5 im Querschnitt.

In der Zeichnung sind zwei parallel nebeneinander angeordnete Vortriebsmesser 10 und 11 eines nicht näher dargestellten Messerschildes bekannter Ausführung gezeigt, die mit einer den Längsspalt 12 abdichtenden Messerdichtung versehen sind. Da die Vortriebsmesser 10 und 11 unabhängig voneinander in Vortrieb?richtung vorgepreßt werden, ist die Messerdichtung zugleich als Gleitdichtung ausgebildet.

Das in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Dichtungspaar der Messerdichtung besteht aus zwei elastischen Dichtelementen 13 und 14 aus verschleißfestem Material, wie z. B. Kunststoff, von denen das eine Dichtelement 13 einen verstärkten Profilteil 15 mit einer Maulöffnung 16 aufweist, während das andere Dichtelement 14 mit einer wulstartigen Dichtlippe J7 versehen ist, die in die Maulöffnung 16 einfaßt und der Innenkontur der Maulöffnung angepaßt ist Beide Dichtelemente 13 und 14 weisen jeweils einen flexiblen Schenkel 18 bzw. 19 auf, an welchem sie mittels Schrauben 20 an der dem Schildinnenraum zugewandten Innenseite a α den beiden Messern 10 und 11 in Nähe des zu dichtenden Spaltes 12 lösbar befestigt sind.

Die Dichtlippe 17 des Dichtelementes 14 ist als Hohlkörper bz.w. schlauchförmig ausgebildet Sie läßt sich durch Einführen eines unter Druck stehenden pneumatischen oder hydraulischen Druckmittels in den Hohlraum 21 radial aufweiten, wobei sich die Dichtlippe 17 dichtend gegen die Innenwandung der Maulöffnung 16

ίο andrückt

Hierdurch wird eine zuverlässige Abdichtung zwischen den im Eingriff stehenden Profilteilen der beiden Dichtelemente 13 und 14 erreicht Es empfiehlt sich, den Innendruck in dem Hohlraum 21 der Dichtlippe 17 im Betrieb unter einem konstanten Druck zu halten. Falls aufgrund von Messerverkantungen oder sonstigen Relativuewegungen zwischen den Messern in den von den Maulöffnungen gebildeten Führungen stärkere Zwängungen zwischen den dichtend im Eingriff stehenden Profilteilen eintreten, die zu einer Druckerhöhung in der Dichtlippe 17 führen, so kann eine Verringerung des Innendrucks durch Ablassen des Druckmittels über ein Oberdruckventil od. dgl. herbeigeführt werden. Hierdurch wird sichergestellt daß stets ein ausreichend großer Dichtdruck vorhanden ist, dagegen die Anpressung der Dichtflächen nicht so groß ist, daß beim Vorpressen der Messer die Gleitreibung an den Dichtflächen unnötig groß ist. Bei Abfall des Innendrucks in der Dichtlippe 17 kann automatisch wieder Druckmittel in den Hohlraum 21 der Lippe eingeführt werden, um den Innendruck möglichst konstant zu halten.

F i g. 2 zeigt die Messerdichtung für den Fall, daß der Schildinnenraum nicht unter Innendruck steht. Falls mit einem Innendruck gearbeitet wird, was durch Einleiten von Druckluft in den Schildinnenraum erreicht wird, so werden die beiden im Eingriff stehenden Dichtelemente 13 und 14, wie in Fig. 3 dargestellt, durch den Innendruck P gegen die Messer gedrückt, wobei sich das Dichtelement 13 mit seinem die Maulöffnung 16 begrenzenden Profilansatz 22 im Bereich des Dichtspahes 12 dichtend gegen die Messer legt. Dadurch ist ein gewisser Dichteffekt auch dann noch vorhanden, wenn der Innendruck in der Dichtlippe 17 abfällt.
Falls im Schildinnenraum kein Überdruck vorhanden ist, sind die beiden Dichtelemente 13 und 14, wie in F i g. 2 gezeigt, zum Schildinnenraum hin ausgewölbt. Durch den Innendruck P wird diese Auswölbung gegen den Messerspalt gedruckt, wobei zugleich die dichtend ineinanderfassenden Profilteile noch stärker gegeneinander gedruckt werden.

Wie in F i g. 4 gezeigt ist, können an der Dichtlippe 17 enge, düsen- oder porenartige öffnungen 23 angeordnet sein, über welche das in dem Hohlraum 21 der Dichtlippe befindliche Druckmittel nach außen in die Maulöffnung 16 entweichen kann. Es empfiehlt sich in diesem Fall, als Druckmittel ein Gleitmittel oder ein mit einem Gleitmittel versetztes pneumatisches oder hydraulisches Druckmittel zu verwenden, wie z. B. eine Wasser-Betonit-Aufschlämmung od. dgl., so daß das aus dem Hohlraum 21 der Dichtlippe 17 austretende Druck- und Gleitmittel eine Schmierung in der Maulöffnung bewirkt und damit den Verschleiß erheblich vermindert.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 5 und 6 sind die beiden Dichtelemente 30 und 31 an den einander zugewandten Stirn- bzw. Seitenflächen, also im Inneren des zu dichtenden Messerspaltes 12 angeordnet, wobei die Dichtungen in Nuten oder sonstige Fassungen der Messer eingesetzt sind. Die beiden elastischen

Dichtelemente weisen hier beide dasselbe Profil auf. Sie sind schlauchartig ausgebildet, so daß durch Einleiten eines Druckmittels in die Hohlräume 32 die Dichtelemente aufgeweitet und damit an ihren Dichtflächen 33 gegeneinandergedrückt werden. Die Dichtflächen 33 sind profiliert, wie in F i g. 6 gezeigt, wodurch der Dichteffekt verbessert wird. Auch hier kann mit einem die Gleitreibung vermindernden Gleitmittel gearbeitet werden.

Falls die Vortriebsmesser des Messerschildes in bekannter Weise mit Nachlaufmessern bzw. Messerschwänzen ausgerüstet sind, die z. B. beim Einbringen eines Ortbetonausbaus die Funktion einer Schalung übernehmen, so können die Messerdichtungen selbst-

¹I verständlich auch an den Nachlaufmessern bzw. Mes-

serschwänzen angeordnet werden. Bilden die Nachiaufmesser die Innenschalung, so verhindert die in den Fig.5 und 6 dargestellte Messerdichtung, daß im Falle eines Überdrucks die Druckluft über die Schalung in den Beton eintritt. Bei Verwendung der Nachlaufmesser als Außenschalung wird durch die Messerdichtung ein Luftaustritt in das umgebende Erdreich verhindert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Messerdichtung für die Vortriebsmesser von Messerschilden, bestehend aus an den Vortriebsmessern angeordneten elastischen Dichtelementen zur Abdichtung der Längsspalten zwischen benachbarten Vortriebsmessern, dadurch gekennzeichnet, daß die Messerdichtung aus einem Dichtungspaar mit zwei einander anliegenden und anpreßbaren elastischen Dichtelementen (13,14; 30, 31) gebildet ist, die je einem der benachbarten Vortriebsmesser (10) zugeordnet sind und von denen zumindest das eine Dichtelement einen in Messerlängsrichtung verlaufenden Hohlraum (21, 32) aufweist, in den zum Aufweiten dieses Dichtelementes ein pneumatisches oder hydraulisches Druckmittel einieitbar ist.

2. Messerdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Dichtelement (13) des Dichtungspaares eine Profilöffnung (16) od. dgl. aufweist, in die das andere aufweitbare Dichtelement (14) dichtend einfaßt.

3. Messerdichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilöffnung (16) aus einer Maulöffnung besteht, und daß das aufweitbare Dichtelement (14) eine in die Maulöffnung einführbare und in dieser durch Innendruck aufweitbare Dichtlippe (17) od. dgl. aufweist

4. Messerdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dichtend ineinanderfassenden Profilteile des Dichtungspaares an gewölbten, flexiblen Profibchenkeln (18, 19) angeordnet sind.

5. Messerdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide zusammenwirkenden Dichtelemente (30, 31) des Dichtungspaares aufweitbar sind und dasselbe Profil aufweisen.

6. Messerdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtelemente (13, 14; 30, 31) durch ein Gleitmittel oder durch ein dieses enthaltendes Druckmittel aufweitbar sind, wobei sie mit Öffnungen (23) für den Austritt des Gleitmittels versehen sind.

7. Messerdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtelemente (13,14) des Dichtungspaares an der dem Schildinnenraum zugewandten Fläche der Vortriebsmesser (10,11) angeordnet sind.

8. Messerschild nach einem der Ansprüche 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungspaar (30, 31) an den Seiten- bzw. Stirnflächen der Vortriebsmesser (10,11) angeordnet ist.