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Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Vortriebs-
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maschine für Tunnel und Strecken, - mit Schildmantel aus zumindest
zwei Schildmantelabschnitten, die einander teleskopierend überfassen, wobei im Bereich
der Uberfassung eine Dichtungseinrichtung mit einem umlaufenden, weichelastishcen
Dichtungsring angeordnet ist. Dabei ist der Schildmantel im allgemeinen ein umfangsmäßig
geschlossener Schildmantel. Die Schildmantelabschnitte sind zumeist mit Hilfe von
innenseitig angeordneten, über den Umfang verteilten Verbundelementen gegeneinander
verstellbar, während der geschlossene Schildmantel insgesamt, z. B. mit Hilfe von
Vorschubzylinderkolbenanordnungen, an einem Druckring abgestützt sein kann. Der
Schildmantel kann auch mit einem Nachlaufschild oder Nachlaufring ausgerüstet sein.
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Bei den (aus der Praxis) bekannten Vortriebsmaschinen der beschriebenen
Gattung sind die weichelastischen Dichtungsringe z. B.
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wie bei Muffendichtungen, bei Einsteckkupplungen oder dergleichen
in entsprechende Aufnahmen zwischen den teleskopierend eineinander überfassenden
Schildmantelabschnittsteile" angeordnet. Das zwingt zu Kompromissen in bezug auf
Dichheit einerseits und Gelenkbeweglichkeit der Schildmantelabschnitt& gegeneinander
andererseits. Große Gelenkwinkel (anders ausgedrückt kleine Kurvenradien beim Auffahren
von Tunneln oder Strecken) können ohne Beeinträchtigung der Dichtheit oder vorzeitige
Zerstörung der Dichtungsringe durch zu hohe Kompression und Schubbeanspruchungen
nicht eingestellt werden. Das ist der Grund, weshalb in der Praxis die Teilung einer
Schildkonstruktion in mehrere Schildmantelabschnitte und deren gelenkige und zugleich
dichte Verbindung ein
erhebliches Problem darstellt. Das gilt auch
dann, wenn der Schild mantel lediglich in zwei Abschnitte geteilt ist, deren einer
als Hauptschild und deren anderer als Nachlaufschild funktionieren.
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Insbesondere wenn es sich um Tunnelröhren oder Strecken handelt, die
drucklos aufgefahren werden sollen, während die geologischen Verhältnisse es notwendig
machen, im Vorderen Bereich der Schildkonstruktion (d. h. an der Ortsbrust und innerhalb
des Hauptschildes) zur Stützung der Geologie Druckluft oder eine Bentonit-Suspension
vorzusehen, treten Abdichtungsprobleme im teleskopiere den Bereich der Schildmantelabschnitte
auf, weil im Schild im übrigen nur der atmosphärische Druck wirkt. Darüberhinaus,
werden solche Vortriebsmaschinen regelmäßig auch in Grundwasserbereichen eingesetzt,
wo an die Dichheit der Dichtungseinrichtung besonders hohe Anforderungen gestellt
werden. Im Ergebnis kommt der Dichtungseinrichtung bei einer gattungsgemäßen Vortriebsmaschine
besondere Bedeutung zu, um den Schildvortrieb unter den angegebenen Bedingungen,
also insbesondere in instabilen Böden mit Wasserandrang; Fließsand usw. durchführen
zu können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vor
triebsmaschine so weiter auszubilden, daß ohne Beeinträchtigung der Dichtheit und
ohne vorzeitige Zerstörung des weichelastischen Dichtungsringes auch große Gelenkwinkel
(=kleine Kurvenradien) eingestellt werden können.
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Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß der Dichtungsring
vor der Stirnkante des inneren Schildmantelabschnittes angeordnet ist und daß der
Dichtungsring außerdem einerseits gegen die Stirnkante des inneren Schildmantelabschnittes,
andererseits gegen die innere Umfangsfläche des äußeren Schildmantelabschnittes
vorgespannt ist. Der weichelastische Dichtungsring kann ein massiver Ring oder auch
ein Ring mit einer oder mehreren Hohlkammern sein. Es liegt also auch im Rahmen
der Erfindung, den
weichelastischen Dichtungsring als Blähkörperdichtung
auszuführen.
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DieErfindung geht von der Erkenntnis aus, daß in der beschriebenen
Weise vorgespannte Dichtungsringe, die vor der Stirnkante des inneren Schildmantelabschnittes
angeordnet sind, in bezug auf ihren axialen und radialen Dichtungskörperdurchmesser
ohne Schwierigkeiten so dimensioniert werden können, daß zwischen den benachbarten
Schildmantelabschnitten ein großer Gelenkwinkel eingestellt und folglich auch Tunnelröhren
mit kleinem Krümmungsradius aufgefahren werden können, ohne daß zerstörende Kompression
und Schubbeanspruchungen des weichelastischen Dichtungsringes in Kauf genommen werden
müßten. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist die Dichtungsringhalterung
ihrerseits mit zusätzlichen Freiheitsgraden ausgerüstet, welche die vorgenannten
Effekte vergrößern. In diesem Zusammenhang lehrt die Erfindung, daß der Dichtungsring
in einer Dichtungshalterung angeordnet ist, die einen Befestigungsbund an der Innenseite
des inneren Schildmantelabschnittes und ein Spannelement mit Vorspannbund aufweist,
wobei zwischen Vorspannbund und Stirnkante des inneren Schildmantelabschnittes der
Dichtungsring angeordnet ist, und daß das Spannelement mittels axialer Spannbolzen
an den Befestigungsbund sowie mittels radialer Spannbolzen an den inneren Schildmantelabschnitt
angeschlossen ist, wobei die Spannbolzen durch Langlöcher im Befestigungsbund bzw.
Spannelement hindurchgeführt sind. Die erforderlichen Vorspannkräfte für den Dichtungsring
und außerdem die erforderlichen Rückstellkräfte für die Dichtungsringhalterung lassen
sich deffiniert ohne Schwierigkeiten dadurch erreichen, daß die Spannbolzen über
Vorspannfedern einerseits und elastische Pufferelemente andererseits an den zugeordneten
Bauteilen abgestützt sind.
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Im Rahmen der Erfindung liegt es, mit einem einheitlich umlaufenden
Dichtungsring zu arbeiten. Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Dichtungsring
sowie den Vorspannbund und ggf. die Spannelemente in Segmente aufzulösen, so daß
die Dichtungsringsegmente einzeln-einsetzbar bzw. austauschbar sind, wenn es bei
der Montage bei der Demontage oder aus Reparaturgründen erforderlich ist. Auch der
Befestigungsbund kann in einzelne Elemente aufgelöst sein, die in Umlaufrichtung
gleichsam gereiht sind. Die Halterung des Dichtungsring es in der Dichtungsringhalterung
einer erfindungsgemäßen Vortriebsmaschine ist grundsätzlich beliebig. Nach bevorzugter
Ausführungsform erfolgt die Halterung mit Hilfe von Formschlußelementen am Vorspannbund
und/oder an der Stirnseite des inneren Schildmantelabschnittes.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert.
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Es zeigen in schematischer Darstellung Fig. 1 ausschnittsweise einen
Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vortriebsmaschine, Fig. 2 einen Schnitt
in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig. 1 und Fig. 3 in gegenüber der Fig.
1 und 2 wesentlich vergrößertem Maßstab den Ausschnitt B aus dem Gegenstand nach
Fig. 1.
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Die in den Fig. dargestellte Vortriebsmaschine ist für den Vortrieb
von Tunneln und Strecken bestimmt. Zu ihrem grundsätzlichen Aufbau gehört ein geschlossener
Schildmantel aus im Ausführungsbeispiel zwei Schildmantelabschnitten 1, 2. Die Anordnung
ist so getroffen, daß die Schildmantelabschnitte 1, 2 einander teleskopierend überfassen;
im Bereich der Überfassung ist eineDichtungseinrichtung
3 mit einem
umlaufenden, weichelastischen einteiligen oder mehrteiligen Dichtungsring 4 angeordnet.
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Insbesondere aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 und 3
entnimmt man, daß der Dichtungsring 4 vor der Stirnseite 5 des inneren Schildmantelabschnittes
2 angeordnet ist Dabei ist der Dichtungsring 4 einerseits gegen diese Stirnseite
5 des inneren Schildmantelabschnittes 2, andererseits gegen die Umfangsfläche 6
des äußeren Schildmantelabschnittes 1 vorgespannt.
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Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung
ist der Dichtungsring 4 in eine besondere Dichtungsringhalterung 7, 8, 9 eingesetzt.
Diese weist einen Befestigungsbund 7 an der Innenseite des inneren Schildmantelabschnittes
2 und ein Spannelement 8 mit Vorspannbund 9 auf. Zwischen Vorspannbund 9 und Stirnseite
5 des inneren Schildmantelabschnittes 2 ist der Dichtungsring 4 angeordnet. Das
Spannelement 8 ist mittels axialer Spannbolzen 10 an den Befestigungsbund 7 sowie
mit Hilfe von radialen Spannbolzen 11 an den inneren Schildmantelabschnitt 2 angeschlossen.
Die Spannbolzen 10, 11 sind durch Langlöcher 12 im Befestigungsbund 7 bzw. im Spannelement
8 hindurchgeführt. Um die gewünschten Gelenkfreiheitsgrade einzustellen und die
erforderlichen Vorspannkräfte und'Rückstellkräfte zu erzeugen, sind im Ausführungsbeispiel
die axialen Spannbolzen 10 einerseits über Vorspannfedern 13 und andererseits über
Puffer 14 an den zugeordneten Bauteilen abgestützt. Die radialen Spannbolzen 11
sind über Vorspannfedern 13 abgestützt, da der Dichtungsring 4 eine puffernde Funktion
übernimmt. Im übrigen kann der Dichtungsring 4 aus einzellen Segmenten zusammengesetzt
sein, die einzeln einbaubar bzw.
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zu Reparaturzwecken austauschbar sind. Eine solche Aufteilung kann
auch
bezüglich des Vorspannbundes 9 und der Segmente verwirklicht sein. Im übrigen ist
der Dichtungsring 4 im Ausführungsbeispiel mit Hilfe von Formschlußelementen 15
am Vorspannbund 9 des innere: Schildmantelabschnittes 2 gehalten.
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