DE3024463C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Vortriebsschild, insbesondere einen Messerschild, mit einer im Schild gelagerten Voll­ schnittmaschine entsprechend der im Oberbegriff des An­ spruches 1 angegebenen Art.

Vortriebs- und Messerschilde werden für den Vortrieb unter­ irdischer oder untertägiger Bauwerke, wie Tunnels, Stollen, Untertagestrecken u. dgl. eingesetzt. Dabei ist es bekannt, im Inneren des Schildes eine Vollschnittmaschine zu lagern, deren eine Drehbewegung oder eine Drehpendelbewegung aus­ führender, von einem Bohrkopf oder einer Schürfscheibe od. dgl. gebildeter Schneidkopf vor dem Schilf das kreis­ förmige Profil schneidet und im Zuge der Vortriebsarbeit zunehmend weiter aus dem Schild ausgefahren wird, bis der Hub der Vorschubzylinder oder eines sonstigen Vorschub­ systems erschöpft ist (DE-OS 26 54 422, DE-AS 26 44 899, DE-OS 22 59 249, DE-AS 25 14 150).

Bei den bekannten Schildvortriebseinrichtungen der vorge­ nannten Art entsteht hinter dem sich vorschiebenden Schneid­ kopf, d. h. zwischen der Schneidkopfrückseite und dem Schild­ mantel ein Umfangsspalt, der sich bei stehendem Schild mit zunehmendem Vorschub des Schneidkopfes vergrößert. Diese Spaltöffnung besteht auch bei den bekannten Messerschilden, bei denen die Vortriebsmesser mit Hilfe hydraulischer Mes­ serzylinder gegenüber dem stehenden Stützrahmen des Schil­ des vorpreßbar sind. Um Kollisionen der Vortriebsmesser mit dem angetriebenen Schneidkopf zu verhindern, müssen die vorderen Messerenden in größerem Abstand zu dem Schneidkopf gehalten werden. Außerdem ist es bei den herkömmlichen Mes­ serschilden nicht möglich, die Vortriebsmesser so zu steu­ ern, daß sie der kontinuierlichen Vorschubbewegung des Schneidkopfes folgen. Da die Messerzylinder der Vortriebs­ messer sich an dem gemeinsamen Stützrahmen abstützen, kön­ nen immer nur einzelne Vortriebsmesser oder auch kleinere Messergruppen mit einigen wenigen Vortriebsmessern gleich­ zeitig vorgepreßt werden. Es besteht daher bei den herkömm­ lichen Messerschilden ebenso wie bei den als Baueinheit vorpreßbaren Vortriebsschilden die Gefahr, daß durch die sich zwischen dem vorderen Schildende und dem Schneidkopf­ umfang bildende Spaltöffnung hindurch Gesteins- oder Boden­ material von außen eindringt, welches sich zwischen dem rückwärtigen Teil des angetriebenen Schneidkopfes und dem Schildmantel festsetzen und auf diese Weise den Vorschub des Schildes bzw. seiner Vortriebsmesser blockieren oder zumindest erschweren kann. Außerdem kann das in den Schild­ raum hineinlaufende Boden- bzw. Gesteinsmaterial zu einer unzuträglichen Verschmutzung des Schildarbeitsraumes führen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schildvortriebs­ einrichtung der genannten Art, insbesondere einen Messer­ schild, so auszugestalten, daß bei dem dem Schildmantel vorlaufenden Schneidkopf das Eindringen von Gestein- oder Bodenmaterial zwischen dem Schneidkopf und dem Vorderende des Schildes zuverlässig unterbunden wird.

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

Der erfindungsgemäße Vortriebsschild mit seiner Spaltab­ dichtung ist so ausgebildet, daß der sich beim Vorschub des Schneidkopfes bildende Umfangsspalt zumindest im First­ bereich, gegebenenfalls aber auch auf gesamtem Umfang, je­ derzeit, d. h. unabhängig von der jeweiligen Vorschubposition des Schneidkopfes gegenüber dem Schild geschlossen wird, ohne daß hierbei der Vorschub des Schildes bzw. seiner Vortriebsmesser behindert wird. Die Spaltabdichtung folgt selbsttätig dem vorschiebenden Schneidkopf und hält auf diese Weise stets den Anschluß an die entspre­ chende rückwärtige Schneidkopf-Gegenfläche im Bereich des Schneidkopfumfanges, so daß kein Gesteins- oder Bodenmate­ rial in den Raum zwischen der Rückseite des Schneidkopfes und den Schildmantel gelangen kann.

Die Spaltabdichtung könnte von mindestens einem Schlauch, von Kissen od. dgl. gebildet werden, welcher bzw. welche durch Innendruck, z. B. durch Einleiten von Druckluft oder eines sonstigen Druckmediums aufweitbar ist bzw. sind, so daß sie durch Aufweiten der Vorschubbewegung des Schneid­ kopfes zu folgen vermögen. In diesem Fall werden der Schlauch bzw. die Kissen zweckmäßig aus einem verschleiß­ festen elastischen Material gebildet oder mit verschleiß­ festen Abdeckungen versehen.

Vorzugsweise wird als Spaltdichtung aber eine Schiebedich­ tung vorgesehen, die am ortsbrustseitigen Schildende in Richtung auf die Ortsbrust ausfahrbar am Schildumfang ange­ ordnet ist und vorteilhafterweise aus mehreren ausfahrbaren Dichtungssegmenten besteht. Als Ausschubvorrichtungen für den Vorschub der Schiebedichtung bzw. ihrer Dichtungssegmen­ te können einfache Federvorrichtungen oder auch pneumatische oder hydraulische Schubkolbengetriebe u. dgl. verwendet wer­ den, welche die Schiebedichtung bzw. ihre Dichtungssegmente beim Vorschub des Schneidkopfes stets in Dichtanlage an die­ sem halten und zugleich den Vorschub des Vortriebsschildes bzw. der Vortriebsmesser des Messerschildes gestatten.

Für die ein- oder mehrteilige Schiebedichtung werden zweck­ mäßig metallene Abdecksegmente verwendet, die am Schildman­ tel bzw. an den Vortriebsmessern verschiebbar geführt wer­ den können und eine metallische Abdichtung gegenüber dem Schneidkopf bewirken. Letzterer weist zweckmäßig rückseitig eine konische Umfangsfläche auf, gegen die sich die ein- oder mehrteilige Schiebedichtung bzw. die genannten Abdeck­ segmente mit entsprechender konischer Dichtfläche legt bzw. legen.

Bei einem Messerschild wird die Anordnung vorzugsweise so getroffen, daß zumindest die im Firstbereich angeordneten Vortriebsmesser jeweils mit einem gegen die rückseitige Umfangsfläche des Schneidkopfes ausfahrbaren Dichtsegment versehen sind, welches zweckmäßig teleskopartig aus dem be­ treffenden Vortriebsmesser ausfahrbar ist. Im Inneren der profilierten Vortriebsmesser können die genannten Ausschub­ vorrichtungen geschützt untergebracht werden.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher er­ läutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Messerschild im Vertikalschnitt mit einer dar­ in gelagerten Vollschnittmaschine und einer am Schildmantel bzw. an den Vortriebsmessern angeord­ neten Spaltabdichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 im Schnitt die an einem einzelnen Vortriebsmesser angeordnete Spaltabdichtung gemäß Fig. 1 in größe­ rem Maßstab;

Fig. 3 ein geändertes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem der Fig. 2 entsprechenden Schnitt.

Die dargestellte Schildvortriebseinrichtung besteht aus ei­ nem Messerschild, dessen Vortriebsmesser 10 den zylindri­ schen Schildmantel bilden und einzeln oder gruppenweise mittels hydraulischer Pressen 11 in Vortriebsrichtung V vor­ preßbar sind. Die einzelnen Vortriebsmesser 10 sind in be­ kannter Weise auf einem (nicht dargestellten) gemeinsamen Stützrahmen abgestützt und geführt, an dem sich auch die den einzelnen Vortriebsmessern 10 zugeordneten hydraulischen Pressen 11 abstützen. Im Zuge der Vortriebsarbeit können daher die Vortriebsmesser 10 einzeln oder gruppenweise mit Hilfe ihrer hydraulischen Pressen 11 in Vortriebsrichtung V vorgepreßt werden, wobei sich die druckbeaufschlagten Pressen 11 an dem gemeinsamen Stützrahmen abstützen. Sobald sämtliche Vortriebsmesser 10 vorgepreßt sind, wird der Stützrahmen nachgeholt, was dadurch geschieht, daß sämtliche hydraulischen Pressen 11 in Einschubrichtung druckbeauf­ schlagt wird. Beim Nachholen des Stützrahmens bilden die reibungsschlüssig an der Ausbruchswandung anliegenden Vor­ triebsmesser das gemeinsame Widerlager für die den Stütz­ rahmen nachziehenden Pressen 11.

Messerschilde dieser Art sind bekannt, so daß sich eine ein­ gehende Beschreibung erübrigen kann.

In dem Messerschild ist, wie ebenfalls bekannt, eine Voll­ schnittmaschine 12 gelagert, deren angetriebener Schneid­ kopf 13 das kreisförmige Tunnel- bzw. Streckenprofil schnei­ det und mittels hydraulischer Vorschubzylinder 14 in Vor­ triebsrichtung V vorschiebbar ist. Die Vorschubzylinder 14 können sich an dem gemeinsamen Stützrahmen des Messerschil­ des oder an einem sonstigen Widerlager abstützen.

Im Inneren des Messerschildes ist außerdem eine Ladevorrich­ tung mit einem Ladeförderer 15 angeordnet, die das von dem Schneidkopf 13 geschnittene Boden- oder Gesteinsmaterial ab­ fördert.

Der Schneidkopf 13 arbeitet vor dem ortsbrustseitigen Ende des Messerschildes. Er wird im Zuge der Vortriebsarbeit mit Hilfe der Vorschubzylinder 14 gegenüber dem stehenden Schild vorgeschoben. Sobald der Hub der Vorschubzylinder 14 er­ schöpft ist, wird der Schild nachgeholt, was durch Vorpres­ sen der Vortriebsmesser 10 mittels der Pressen 11 geschieht.

Sobald sämtliche Vortriebsmesser 10 vorgeschoben sind, wird der Stützrahmen des Messerschildes in der beschriebenen Wei­ se nachgeholt.

Es ist erkennbar, daß sich beim Vorschub des Schneidkopfes 13 zwischen dem stehenden Messerschild, d. h. zwischen den vorderen Enden der Vortriebsmesser 10 und der Rückseite des Schneidkopfes 13 ein Spalt öffnet, der sich mit zunehmendem Vorschub des Schneidkopfes 13 vergrößert und der durch die stehenden Vortriebsmesser 10 nicht gegenüber der Ausbruchs­ wandung abgedeckt wird. In diesen Spalt könnte Gesteins- oder Bodenmaterial eindringen, welches das spätere Vorschie­ ben der Vortriebsmesser 10 erschwert oder blockiert.

Um diese Schwierigkeiten zu beheben ist an dem von den Vor­ triebsmessern 10 gebildeten Schildmantel zumindest im First­ bereich eine als Schiebedichtung ausgebildete Spaltabdich­ tung vorgesehen. Zu diesem Zweck weisen zumindest die im Firstbereich angeordneten Vortriebsmesser 10 an ihren vor­ deren Enden Dichtsegmente 16 auf, die von teleskopartig aus den Vortriebsmessern 10 ausfahrbaren metallenen Abdeckseg­ menten gebildet werden, welche, wie die Fig. 1 und 2 zeigen, kastenförmig profiliert sind und sich in den ebenfalls ka­ stenförmig profilierten Vortriebsmessern 10 führen. Jedem Dichtsegment 16 ist dabei eine im Inneren des Vortriebsmes­ sers 10 angeordnete Vorschubvorrichtung, bestehend aus ei­ nem Federzylinder oder einem hydraulischen Zylinder 17 zu­ geordnet, dessen Kolbenstange 18 in einem Gelenk 19 mit dem zugeordneten Dichtsegment 16 verbunden ist und der sich in einem Gelenk 20 gegen das Vortriebsmesser 10 abstützt. Die Vorschubvorrichtungen 17 sind so ausgebildet, daß sie das zugeordnete Dichtsegment 16 beim Vorschub des Schneidkopfes 13 ständig in Vorschubrichtung belasten, so daß das Dicht­ segment der Vorschubbewegung des Schneidkopfes 13 zu folgen vermag und sich in ständiger Dichtanlage an einer rücksei­ tigen Umfangsfläche 21 befindet. Auf diese Weise wird der Umfangsspalt zwischen dem Schneidkopf 13 und den vorderen Enden der Vortriebsmesser 10 abgedeckt, so daß kein Ge­ stein- oder Bodenmaterial in den Spalt eindringen kann. Beim Vorpressen der Vortriebsmesser 10 schieben die Dicht­ segmente 16 selbsttätig in die Vortriebsmesser 10 ein, wo­ bei ihre Dichtanlage an der Umfangsfläche 21 des Schneid­ kopfes 13 erhalten bleibt. Sind die Vorschubvorrichtungen 17 als hydraulische Zylinder ausgebildet, so wird die hy­ draulische Steuerung der Vorschubmesser so ausgebildet, daß bei Druckbeaufschlagung der hydraulischen Pressen 11 in Ausschubrichtung gleichzeitig die Zylinder 17 auf der Kolbenseite entlastet werden und dadurch den Einschub der Dichtsegmente 16 zulassen. Werden die Vorschubvorrichtungen 17 als Federzylinder oder sonstige Federvorrichtungen aus­ gebildet, so ist eine besondere Steuerung dagegen nicht er­ forderlich.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 unterscheidet sich von denjenigen nach den Fig. 1 und 2 im wesentlichen dadurch, daß die an der Rückseite des angetriebenen Schneidkopfes 13 angeordnete Dichtfläche 21 konisch ausgebildet ist. Ent­ sprechend sind die metallenen Dichtsegmente 16 an ihren vor­ deren Enden 16′ konisch bzw. keilförmig ausgebildet, so daß sie sich flächig gegen die konische Umfangsfläche 21 des Schneidkopfes 13 legen. Anstelle von Zylindern sind hier Federvorrichtungen 17′ als Ausschubvorrichtungen vorgesehen.

Die Dichtsegmente 16 sind bei den dargestellten Ausführungs­ beispielen vollständig in die Vortriebsmesser 10 einfahrbar, so daß die Vortriebsmesser 10 mit Hilfe ihrer Pressen 11 bis dicht an den Schneidkopf 13 vorgeschoben werden können. Das Maß X, um welches sich die Dichtsegmente 16 aus den Vor­ triebsmessern 10 ausschieben lassen, entspricht dem Maß, um welches der Schneidkopf 13 gegenüber den vorderen Enden der Vortriebsmesser 10 vorgeschoben werden kann.

Die erfindungsgemäße Spaltabdichtung läßt sich auch dann verwirklichen, wenn anstelle eines Messerschildes ein ein- oder mehrteiliger Vortriebsschild bekannter Ausführung vor­ gesehen wird. Auch in diesem Fall läßt sich am Schildmantel eine ausfahrbare, dem Schneidkopf 13 folgende Spaltabdich­ tung anordnen, die zweckmäßig aus mehreren Dicht- bzw. Ab­ decksegmenten besteht.

Claims (10)

1. Vortriebsschild, insbesondere Messerschild, mit einer im Schild gelagerten Vollschnittmaschine, deren Schneidkopf unter Bildung einer Spaltöffnung zwischen ihm und dem Schild gegenüber letzterem gegen die Ortsbrust vorschieb­ bar ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Schildmantel eine Spaltabdichtung (16) verstellbar angeordnet ist, die sich, der Vorschubbewegung des Schneid­ kopfes (13) selbsttätig folgend, dichtend gegen eine rück­ wärtige Fläche (21) im Unfangsbereich des angetriebenen Schneidkopfes (13) legt.

2. Vortriebsschild nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Spaltabdichtung aus einer Schiebedichtung besteht, die am ortsbrustseitigen Schildende in Richtung auf die Ortsbrust ausfahrbar am Schildumfang angeordnet ist.

3. Vortriebsschild nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schiebedichtung aus mehreren ausfahrbaren Dichtsegmenten (16) besteht.

4. Vortriebsschild nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebedichtung bzw. ihre Dichtsegmente (16) unter der Wirkung von am Schildmantel angeordneter Ausschubvorrichtungen (17) steht, die von Federvorrichtungen, Schubkolbengetrieben od. dgl. gebildet sind.

5. Vortriebsschild nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schiededichtung bzw. ihre Dichtsegmente aus einem oder mehreren metallenen Abdecksegmenten besteht.

6. Vortriebsschild nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die metallenen Abdeck­ segmente am Schildmantel teleskopartig geführt sind.

7. Vortriebsschild nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schneidkopf (13) rückseitig eine konische Unfangsfläche (21) aufweist, gegen die sich die ein- oder mehrteilige Schiebedichtung (16) mit einer entsprechenden konischen Dichtfläche (16′) legt.

8. Vortriebsschild nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Spaltabdichtung minde­ stens einen Schlauch oder Kissen u. dgl. aufweist, welcher bzw. welche durch Inndendruck aufweitbar ist bzw. sind.

9. Vortriebsschild nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß bei einem Messerschild zumindest die im Firstbereich angeordneten Vortriebsmesser (10) jeweils mit einem gegen die rück­ seitige Umfangsfläche (21) des Schneidkopfes (13) aus­ fahrbaren Dichtsegment (16) versehen sind.

10. Vortriebsschild nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dichtsegmente (16) an den Vortriebsmessern (10) teleskopartig geführt sind, wo­ bei im Inneren der profilierten Vortriebsmesser (10) aus Federvorrichtungen, Schubkolbengetrieben od. dgl. beste­ hende Ausschubvorrichtungen (17) angeordnet sind.