DE2922674C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verhinderung von Bodenmaterialansammlungen im Sohlbereich eines Messer­ schildes entsprechend der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Messerschilde werden für den Vortrieb von Tunnels, Stollen, offenen Gräben oder sonstigen Hohlräumen im Erdbereich ein­ gesetzt (DE-OS 25 55 524, DE-OS 26 05 740, DE-AS 16 58 744). Insbesondere beim Einsatz der bekannten Messerschilde in lockeren, nicht standfesten Böden, wie vor allem in Fließ­ sandschichten u. dgl., besteht die Gefahr, daß sich Boden­ material, welches von außen in den Schild eintritt, im Sohlbereich des Messerschildes ansammelt. Es ist üblich, am Boden des Stützrahmens eine Abdeckung vorzusehen, wel­ che die Sohlenmesser des Schildes und deren Pressen ab­ deckt und zugleich eine Arbeitsplattform bilden kann. In dem engen Schildraum zwischen der Bodenabdeckung und den Sohlenmessern kommt es zu den genannten Anhäufungen und Stauungen des Bodenmaterials, da dieses nicht aus diesem Schildraum abfließen kann. Das in den Sohlbereich des Messerschildes eingedrungene Bodenmaterial kann durch die hier befindlichen Pressen der Sohlenmesser verfestigt und sogar so stark brikettiert werden, daß es zu einer Blockie­ rung und ggf. zu Beschädigungen der Pressen kommen kann. Die Vortriebsarbeit muß dann unterbrochen werden, um in mühsamer Handarbeit das eingedrungene und oftmals stark verfestigte Bodenmaterial zu entfernen.

Es ist bekannt, Messerschilde als Spreizschilde auszubil­ den, bei denen die einzelnen Vortriebsmesser mittels hydrau­ lischer Spreizzylinder, die am Stützrahmen gelagert sind, in radialer Richtung gegen die Ausbruchswand spreizbar sind (DE-AS 26 44 899). Bei radialer Spreizung befinden sich über den gesamten Schildumfang verteilt zwischen den benachbarten Vortriebsmessern schmale Spalten, durch die fließfähiges Bodenmaterial in den Schildinnenraum eindringen kann. Da die Menge an zufließendem Bodenmaterial in jedem Fall er­ heblich größer ist als die Menge des Bodenmaterials, das u. U. im Sohlbereich aus den hier befindlichen engen Spalten abfließen kann, kommt, es unvermeidbar zu starken Ansammlun­ gen und zu einem Stau des Bodenmaterials im Sohlbereich des Messerschildes.

Es ist bei Messerschilden an sich bekannt, die rückwärtigen Enden der Vortriebsmesser in der Breite durch konische oder stufenförmige Ausgestaltung abzusetzen (DE-OS 26 05 740). Mit dieser Maßnahme soll erreicht werden, daß beim Ein­ bringen einer Betonauskleidung die Betonabschnitte in ihrer der Ortsbrust zugewandten Stirnfläche axiale Vorsprünge und Vertiefungen erhalten, wodurch eine Verzahnung der Betonier­ abschnitte bewirkt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Messerschild wirk­ same und einfache Maßnahmen zu treffen, um der Ansammlung, Stauung und Brikettierung des Bodenmaterials im Sohlbereich des Messerschildes entgegenzuwirken.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Nach der Erfindung sind also die an der Sohle angeordneten Vortriebsmesser, die sogenannten Sohlenmesser, so ausgebil­ det, daß zwischen ihren Längskanten zum Erdbereich hin offene Spalträume gebildet werden, durch die hindurch etwaiges von außen in den Schild eingedrungenes Bodenmaterial beim Nach­ ziehen des Stützrahmens nach hinten aus dem Schildraum aus­ treten kann. Die Spalträume zwischen den benachbarten Soh­ lenmessern erstrecken sich von einer Stelle, die zwischen den Stützrahmenteilen des Messerbild-Stützrahmens liegt, bis hinder den rückwärtigen Stützrahmenteil, so daß das Bodenmaterial beim Vorpressen der Sohlenmesser und beim Nachziehen des Stützrahmens gezielt nach hinten austreten kann. Andererseits ist aber eine zuverlässige Führung der Sohlenmesser am vorderen Stützrahmenteil des Stützrahmens gewährleistet, da der unverjüngte Kopfabschnitt der Sohlen­ messer in seiner Länge so bemessen ist, daß er sich stets in Überdeckung mit dem vorderen Stützrahmenteil befindet.

Die Sohlenmesser sind zweckmäßig hinter ihren Kopfabschnit­ ten in der Breite stufenförmig verjüngt. Sie können aber auch so ausgeführt werden, daß sie sich von ihren Kopf­ abschnitten zu ihren rückwärtigen Enden hin in der Breite konisch verjüngen. Es empfiehlt sich, das Maß der Verjün­ gung der Sohlenmesser so zu bemessen, daß die Spalträume zwischen den benachbarten Sohlenmessern eine Breite von mindestens etwa 100 mm, vorzugsweise 100 mm bis 200 mm, aufweisen. Es versteht sich, daß nur die Sohlenmesser des Messerschildes in ihrer Breite verjüngt sind. Die übrigen Vortriebsmesser erhalten in üblicher Weise eine solche Breite, daß unter Berücksichtigung des erforderlichen Führungsspiels der Vortriebsmesser diese einen im wesent­ lichen geschlossenen Schildmantel bilden. Mit der erfin­ dungsgemäßen Verjüngung der Sohlenmesser wird eine wirk­ same Selbstreinigung des Messerschildes erzielt und ver­ hindert, daß es im Sohlenbereich des Messerschildes zu grö­ ßeren Ansammlungen und Stauungen des Bodenmaterials oder sogar zu gefährlichen Brikettierungen desselben kommen kann.

In bevorzugter Ausführung sind die Sohlenmesser so gestal­ tet, daß der in der Breite verjüngte Längsabschnitt eine größere Länge auf als der unverjüngte Kopfabschnitt. Die den Sohlenmessern zugeordneten Pressen liegen zweckmäßig unterhalb einer am Stützrahmen angeordneten Plattform oder Abdeckung zwischen den Stützrahmenteilen.

Insbesondere bei einem zur Verdichtung und Verfestigung neigenden Bodenmaterial kann es angebracht sein, zur Unterstützung des Bodenmaterialabflusses durch die Spalträume im Sohlenbereich des Messerschildes mit Druckwasser und/oder Druckluft betriebene Strahldüsen vorzusehen. Mit Hilfe die­ ser Strahldüsen läßt sich etwaiges Bodenmaterial lösen und durch die genannten Spalträume hindurch zur Rückseite des Messerschildes ausspülen. Die Strahldüsen werden zweck­ mäßig so angeordnet, daß der Strahl des Reinigungsmediums in diejenigen Bereiche austritt, in denen in besonderem Maße die Gefahr der Ansammlung und Brikettierung von Boden­ material besteht. Vorzugsweise werden die Strahldüsen unterhalb der genannten Abdeckung angeordnet. Es empfiehlt sich, eine selbständige Steuerung der Strahldüsen vorzu­ sehen, die in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der den Sohlenmessern zugeordneten hydraulischen Pressen arbeitet, vorzugsweise derart, daß die Strahldüsen jeweils beim Nachholen des Stützrahmens eingeschaltet und nach erfolg­ tem Nachziehen des Stützrahmens wieder abgeschaltet werden. Bei Verwendung von Druckwasser als Spülmedium kann das ent­ stehende Wasser-Boden-Gemisch entweder in hierfür vor­ gesehene Spülkästen einlaufen und aus diesen abgesaugt werden oder es kann unmittelbar aus den bedüsten Räumen im Bodenbereich des Messerschildes abgesaugt werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Messerschild im Längsschnitt;

Fig. 2 in größerem Maßstab den Sohlbereich des in Fig. 1 gezeigten Messerschildes;

Fig. 3 und 4 jeweils eine Draufsicht auf zwei neben­ einander angeordnete Sohlenmesser;

Fig. 5 einen Schnitt nach Linie V-V der Fig. 3.

Der in Fig. 1 dargestellte Messerschild besteht, wie be­ kannt, aus einzelnen Vortriebsmessern 10 und 11, die ge­ meinsam einen z. B. zylindrischen Schildmantel bilden, welcher den Ausbruchsquerschnitt im Vortriebsbereich an der Ortsbrust sichert. Die Vortriebsmesser 11 sind die Sohlenmesser, während der Schildmantel auf dem übrigen Umfangsbereich durch die Messer 10 gebildet wird. Die etwa parallel nebeneinander angeordneten Messer 10 und 11 stützen sich auf einem gemeinsamen Stützrahmen 12 ab, der aus zwei in Vortriebsrichtung V im Abstand hinter­ einander angeordneten Stützrahmenteilen 13 und 14 besteht, die in bekannter Weise über (nicht dargestellte) Längs- und Diagonalstreben zu einem starren Rahmengestell verbunden sind. Zwischen den einzelnen Vortriebsmessern 10, 11 und dem rückwärtigen Stützrahmenteil 14 des Stützrahmens 12 ist je­ weils eine doppelt wirkende hydraulische Presse 15 gelenkig eingeschaltet. In Fig. 1 ist lediglich eine einzige Presse 15, die dem Sohlenmesser 11 zugeordnet ist, dargestellt.

Durch Druckbeaufschlagung der Pressen 15 lassen sich die Vor­ triebsmesser 10 und 11 einzeln oder auch gruppenweise in Vor­ triebsrichtung V vorpressen, wobei sich die Pressen an dem gemeinsamen Stützrahmen 12 und letzterer durch Reibungsschluß über die stehenden Vortriebsmesser gegen das umgebende Erd­ reich abstützen. Sobald sämtliche Vortriebsmesser 10, 11 vor­ gepreßt sind, kann der Stützrahmen 12 durch entgegengesetzte Druckbeaufschlagung sämtlicher Pressen 15 in einem Schritt nachgeholt werden. Hierbei stützen sich die Pressen 15 an den stehenden Messern 10 und 11 ab, die ihrerseits reibungsschlüs­ sig am Erdreich anliegen.

Die profilierten Messer 10 und 11 sind mittels einer Nut- Feder-Führungs 16 an den beiden Stützrahmenteilen 13 und 14 formschlüssig geführt. Die Sohlenmesser 11 weisen innenseitig jeweils einen Lagerbock 17 auf, an welchem die zugeordnete Presse 15 mit ihrer Kolbenstange 18 im Gelenk 19 angreift. Die Verbindung der übrigen Vortriebsmesser 10 mit ihren Pres­ sen 15 kann in gleicher Weise mit Hilfe von Lagerböcken 17 erfolgen.

Der Stützrahmen weist im Sohlbereich eine Abdeckung 20 auf, welche zugleich eine Plattform bildet. Die den einzelnen Soh­ lenmessern 11 zugeordneten Pressen 15 liegen zusammen mit den Lagerböcken 17 unterhalb der Abdeckung 20 in dem hier befind­ lichen engen Raum 21.

An dem Stützrahmen 12 des Messerschildes ist in bekannter Weise eine Vortriebsmaschine 22 gelagert, die mit einem schwenkbaren Schneidarm 23 ausgerüstet ist.

Die Vortriebsmesser 10 sind mit dem erforderlichen Führungs­ spiel in den Führungen 16 des Stützrahmens 12 geführt. Im Betrieb ist es unvermeidbar, daß vor allem durch die engen Spalte zwischen den Längskanten der benachbarten Vortriebs­ messer 10 Bodenmaterial in den Schild eintritt, welches im Schild nach unten wandert und sich im Sohlbereich ansammelt. Entsprechend kann Bodenmaterial von der Sohle her in den Raum 21 unterhalb der Abdeckung 10 eintreten. Das Bodenmate­ rial sammelt sich in dem Raum 21, in welchem sich beim Vor­ fahren der Sohlenmesser 11 die Lagerböcke 17 nach vorne schieben. Dabei kann es zu erheblichen Verfestigungen und zu Brikettierungen des Bodenmaterials innerhalb des Raumes 21 kommen.

Um dieser Gefahr zu begegnen, sind bei dem Ausführungsbei­ spiel nach Fig. 3 die Sohlenmesser 11 über den größten Teil ihrer Länge, d. h. von ihrem rückwärtigen Ende 11′ bis zu dem vorderen Kopfabschnitt 11′′ in der Breite verjüngt, wobei zwi­ schen dem verjüngten Längenabschnitt 11′′′ und dem breiteren Kopfabschnitt 11′′ eine Absetzung bzw. Stufe 24 gebildet wird. Infolgedessen sind zwischen den benachbarten Sohlenmessern 11 Spalträume 25 vorhanden, deren Breite vorzugsweise etwa 100-200 mm beträgt. In Fig. 3 sind die Sohlenmesser in voll ausgefahrenem Zustand dargestellt. Die breiteren Kopfabschnit­ te 11′′ weisen eine solche Länge auf, daß im ausgefahrenen Zu­ stand die Sohlenmesser sich mit den Kopfabschnitten noch auf dem vorderen Stützrahmenteil 13 abstützen. Die verjüngten Längenabschnitte 11′′′ erstrecken sich angenähert von dem vor­ deren Stützrahmenteil 13 bis hinter das rückwärtige Stützrah­ menteil 14. Das gleiche gilt für die Spalträume 25. Aufgrund dieser Spalträume 25 zwischen den benachbarten Sohlenmessern 11 kann das in den Bodenraum 21 des Messerschildes gelangende Bodenmaterial beim Nachziehen des Stützrahmens 12 nach hin­ ten aus dem Messerschild austreten. Beim Vorziehen des Stütz­ rahmens 12 bleibt das mit der geschnittenen Sohle im Reibkon­ takt stehende Bodenmaterial auf der Sohle liegen; es kann dann, falls erforderlich, hinter den Enden der Sohlenmesser entfernt werden.

Fig. 5 zeigt mehrere parallel nebeneinanderliegende Sohlen­ messer 11 mit den zwischen ihren verjüngten Messerabschnit­ ten befindlichen Spalträumen 25, durch die hindurch das Bo­ denmaterial aus dem Bodenraum 21 des Messerschildes austritt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sind die Sohlenmesser 11 so ausgebildet, daß sie sich von ihrem breiteren Kopfab­ schnitt 11′′ , der hier ebenfalls in der Nähe des vorderen Stützrahmenteils 13 endet, bis zu ihrem rückwärtigen Ende 11′ hin in der Breite verjüngen. Infolgedessen werden hier Spalträume 25 gebildet, die sich zu den Messerenden hin ver­ breitern. Die Wirkung ist im übrigen dieselbe wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3.

Gemäß Fig. 2 sind mehrere Strahldüsen 26 im Sohlbereich des Messerschildes bzw. seines Stützrahmens 12 vorgesehen, die z. B. an der Bodenabdeckung 20 befestigt sind und so ausge­ richtet sind, daß der austretende Strahl in diejenigen Be­ reiche des Bodenraumes 21 gerichtet ist, in denen sich be­ vorzugt das Bodenmaterial anlagert und festsetzt. Vorzugs­ weise werden die Strahldüsen 26 mit Druckwasser betrieben, obwohl auch Druckluft als Reinigungs- oder Spülmedium ver­ wendbar ist. Mit Hilfe der Strahldüsen 26 wird das in den Bodenraum 21 eingedrungene Bodenmaterial aus dem Bodenraum ausgespült. Das Bodenmaterial kann, wie durch Pfeile ange­ geben, zur Rückseite des Messerschildes hingespült werden.

Fig. 2 zeigt, daß die Lagerböcke 17 der Sohlenmesser seitli­ che Durchbrechungen 27 aufweisen, welche Schmutzaustritts­ öffnungen bilden. Das von den Strahldüsen gelöste Bodenmate­ rial kann durch die Schmutzaustrittsöffnungen 27 hindurchge­ spült werden.

Die beschriebene Strahldüsenanordnung läßt sich mit besonde­ rem Vorteil vorsehen, wenn die Sohlenmesser 11, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, mit die Spalträume 25 bildenden Verjün­ gungen versehen sind. Der sich durch das Spülwasser bildende Schlamm kann in (nicht dargestellten) Spülkästen aufgefangen und von dort abgesaugt werden. Er kann aber auch unmittelbar aus dem bedüsten Raum abgesaugt werden. Die Strahldüsen 26 werden vorzugsweise automatisch ein- und ausgeschaltet, und zwar zweckmäßig in Abhängigkeit von den Arbeitsbewegungen des Messerschildes, derart, daß jeweils beim Nachziehen des Stützrahmens 12 die Düsen 26 eingeschaltet und nach einer bestimmten Zeitspanne abgeschaltet werden, wenn der Stütz­ rahmen sich in seiner neuen Position befindet.

Claims (8)

1. Einrichtung zur Verhinderung von Bodenmaterial­ ansammlungen im Sohlbereich eines Messerschildes mit an einem nachführbaren Stützrahmen geführten profilierten Vortriebsmessern, die mittels am Rahmen abgestützter Pressen einzeln oder gruppen­ weise vorpreßbar sind, wobei der Stützrahmen von im Abstand hintereinander angeordneten Stützrahmen­ teilen gebildet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Bildung von Spalträumen (25) für dem Bodenmaterialabfluß zwischen den Rahmen­ teilen (13, 14) des Stützrahmens (12) nur die Sohlen­ messer (11) im Anschluß an einen Kopfabschnitt (11′′) konstanter Breite einen in der Breite verjüngten Längenabschnitt (11′′′) aufweisen, wobei der unver­ jüngte Kopfabschnitt (11′′) eine solche Länge auf­ weist, daß er im Ausfahrzustand der Sohlenmesser (11) noch auf dem vorderen Stützrahmenteil (13) des Stütz­ rahmens (12) liegt, während sich der verjüngte Längen­ abschnitt (11′′′) bis hinter den rückwärtigen Stütz­ rahmenteil (14) erstreckt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sohlenmesser (11) hinter ihren Kopfabschnitten (11′′) in der Breite stufenförmig verjüngt sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sohlenmesser (11) von ihren Kopfabschnitten (11′′) zu ihren rückwärtigen Enden (11′) hin in der Breite konisch verjüngt sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ge­ kennzeichnet durch ein solches Maß der Verjüngung der Sohlenmesser (11), daß die Spalt­ räume (25) zwischen benachbarten Sohlenmessern minde­ stens etwa 100 mm breit sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der in der Breite verjüngte Längenabschnitt (11′′′) der Soh­ lenmesser (11) eine größere Länge hat als der unver­ jüngte Kopfabschnitt (11′′).

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die den Sohlenmessern (11) zugeordneten Pressen (15) unterhalb einer am Stützrahmen (12) angeordneten Plattform oder Abdeckung (20) zwischen den Stützrahmenteilen (13, 14) angeordnet sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Unterstützung des Bodenmaterialabflusses durch die Spalträume (25) im Sohlbereich des Messerschildes mit Druckwasser und/ oder Druckluft betriebene Stahldüsen (26) vorgesehen sind.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die an den Sohlenmessern ( 11) angeordneten Lagerböcke (17), an welchen die Pressen (15) angreifen, mit seitlichen Schmutzaustrittsöffnungen (27) versehen sind.