DE3015146C2

DE3015146C2 - Schildvortriebsmaschine für Tunnel und Strecken

Info

Publication number: DE3015146C2
Application number: DE3015146A
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl.-Ing. 5628 Heiligenhaus Braach; Wolf Dipl.-Ing. 2000 Tangstedt Magnus; Egon 3000 Hannover Theelen; Werner 3160 Lehrte Wippig
Original assignee: Bade & Theelen 3160 Lehrte De GmbH; Bade & Theelen 3160 Lehrte GmbH; Hochtief AG
Current assignee: Hochtief AG
Priority date: 1980-04-19
Filing date: 1980-04-19
Publication date: 1982-12-16
Also published as: DE3015146A1

Description

Die Erfindung 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 durch Tunnelröhren mit kleinem Krümmungsradius aufgefahren werden können, ohne daß zerstörende Kompression und Schubbeanspruchungen des weichelaslischen 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 Schildmantelabschniites 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. Spannelemont 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.

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 Element aufgelöst sein, die in Umlaufrichtung gleichsam gereiht sind. Die Halterung des Dichtungsringes in der Dichtungsringhalterung einer erfindungsgemäßen Vortriebsmaschine ist grund- ' sätzlich beliebig. Nach bevorzugter Ausführungsform erfolgt die Halterung mit Hilfe von Formschlußelementen am Vorspannbund und/oder an der Stirnseite des inneren Schildmantelabschnittes.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ^ lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt in schematischer Darstellung

F i g. 1 ausschnittsweise einen Längssrhnitt durch eine erfindungsgemäße Schildvortriebsmaschine, Fig. 2 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach F i g. 1 und

F i g. 3 in gegenüber der F i g. 1 und 2 wesentlich vergrößertem Maßstab den Ausschnitt B aus dem Gegenstand nach F i g. 1.

Die in den Figuren dargestellte Schiidvortriebsmaschine 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

¹^ teleskopierend überfassen; im Bereich der Überfassung ist eine Dichtungseinrichtung 3 mit einem umlaufenden, weichelastischen einteiligen oder mehrteiligen Dichtungsring 4 angeordnet.

Insbesondere aus einer vergleichenden Betrachtung

-° der F i g. 1 und 3 entnimmt man, daß der Dichtungsring 4 vor der Stirnseite 5 des inneren Schildmanielabschnittes 2 angeordnet ist. Dabei ist der Dichtungsring 4 einerseits gegen diese Stirnseite 5 des inneren Schildmantelabschnittes 2, andererseits gegen die

^r> Umfangsfläche 6 des äußeren Schildmantelabschnittes 1 vorgespannt.

Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist der Dichtungsring 4 in eine besondere Dichtungsringhalterung 7, 8, 9 einge-

'·" setzt. Diese weisen 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 Schildmantelabschnittcs 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 innerer. 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 übe^r 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 einzelnen Segmenten zusam-

" mengesetzt sein, die einzeln einbaubar bzw. 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 inneren Schildmantelabschnittes 2 gehalten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schildvortriebsmaschine für Tunnel und Strekken, — mit einem

Schildmantel aus zumindest zwei Schildmantelabschnitten,

die einander teieskopierend überfassen, wobei im ι ο Bereich der Überfassung eine Dichtungseinrichtung mit einem umlaufenden, weichelastischen Dichtungsring angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (4) vor der Stirnseite (S) des inneren Schildmantelabschnittes (2) angeordnet ist und daß der Dichtungsring (4) einerseits gegen die Stirnseite (5) des inneren Schildmantelabschnittes (2), andererseits gegen die innere Umfangsfläche (6) des äußeren Schildmantelabschnittes (1) vorgespannt ist.

2. Schildvortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (4) in einer Dichtungsringhalterung (7,8,9) angeordnet ist,

die einen Befestigungsbund (7) an der Innenseite des inneren Schildmantelabschnittes (2) und ein Spannelement (8) mit Vorspannbund (9) aufweist, wobei zwischen Vorspannbund (9) und Stirnseite (5) des inneren Schildmantelabschnittes (2) der Dichtungsring (4) angeordnet ist, ·<>

und daß das Spannelement (8) mittels axialer Spannbolzen (10) an den Befestigungsbund (7) sowie mittels radialer Spannbolzen (11) an den inneren Schildmantelabschnitt (2) angeschlossen ist, wobei r> die Spannbolzen (10, U) durch Langlöcher (12) im Befestigungsbund (7) bzw. Spannelement (8) hindurchgeführt sind.

3. Schildvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die to Spannbolzen (10, 11) über Vorspanjifedern (13) und/oder elastische Pufferelemente (4, 14) an den zugeordneten Bauteilen (7,8) abgestützt sind.

4. Schildvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der *^r> Dichtungsring (4) sowie der Vorspannbund (9) und ggf. die Spannelemente (8) in Segmente aufgelöst und einzeln austauschbar sind.

5. Schildvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der so Dichtungsring (4) mit Hilfe von Formschlußelementen (15) am Vorspannbund (9) und/oder an der Stirnseite (5) des inneren Schildmantelabschnittes (2) gehalten ist.

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Schildvortriebsmaschine für Tunnel und Strecken, — mit

Schildmantel aus zumindest zwei Schildmantelabschnitten,

die einander teleskopierend überfassen, wobei im Bereich der Überfassung eine Dichtungseinrichtung mit einem umlaufenden, weichelastischen Dichtungsring angeordnet ist. Dabei ist der Schildmantel im allgemeinen ein umfangsmäßig geschlossener Schildmantel. Die Schildmantelabschnitte sind zumeist mit Hilfe von innenseitig angeordneten, über dsn 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.

Bei den (aus der Praxis) bekannten Vortriebsmaschinen der beschriebenen Gattung sind die weichelastischen Dichtungsringe z. B. wie bei Muffendichtungen, bei Einsteckkupplungen oder dergleichen in entsprechende »Aufnahmen zwischen den teleskopierend eineinander überfassenden Schildmantelabschnittsteile« angeordnet. Das zwingt zu Kompromissen in bezug auf Dichtheit einerseits und Gelenkbeweglichkeit der Schildmantelabschnitte 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 erheblicnes Problem darstellt. Das gilt auch dann, wenn der Schildmantel lediglich in zwei Abschnitte geteilt ist, deren einer als Hauptschild und deren anderer als Nachlaufschild funktionieren. 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 teleskopierenden Bereich der Schildmantelabschnitte auf, weil im Schild im übrigen nur der atmosphärische Druck wirkt. Darüber hinaus, werden solche Vortriebsmaschinen regelmäßig auch in Grundwasserbereichen eingesetzt, wo an die Dichtheit 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.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vortriebsmaschine so weiter auszubilden, daß ohne Beeinträchtigung der Dichtheit und ohne vorzeitige Zerstörung des weichelastischen Dichtungsringes auch große Gelenkwinkel (= kleine Kurvenradien) eingestellt werden können.

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.