DE3047161C2

DE3047161C2 - Vortriebsschild mit Flüssigkeitsstützung

Info

Publication number: DE3047161C2
Application number: DE19803047161
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Wayss and Freytag AG
Current assignee: Wayss and Freytag AG
Priority date: 1980-12-15
Filing date: 1980-12-15
Publication date: 1983-10-06
Also published as: DE3047161A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Vortriebsschild, vornehmlich für rollige und steife Böden und Vortriebe mit kleinen Durchmessern, mit Flüssigkeitsstützung, Spüldüsen für den Abbau des Bodens und hydraulischer Abfördening des abgebauten Bodenmaterials über den Rücklauf der Stützflüssigkeit.

Es sind Schildvortriebsmaschinen mit flüssigkeitsgestützter Ortsbrust bekannt, bei denen der Boden vollmechanisch mit Spüldüsen abgebaut wird. Die Düsen sind dabei über den gesamten ^bauquerschnitt verteilt. Dabei sind auch um eine zur Vortriebsachse parallele Achse rotierende Düsen vorgesehen. Ziel dieses Schildes war bereits, den vorderen Schildraum weitgehend freizuhalten. Die Anordnung einer größeren Zahl von Düsen und der damit verbundenen zahlreichen Zuleitungen und Durchgänge durch die dichte und druckhaltende Arbeitskammerrückwand wurde, besonders bei sehr kleinen Vortriebsquerschnitten, die nur bekriechbar sind, noch als nachteilig empfunden. Reparaturen unter Tage oder Zugang zur Arbeitskammer bei Auftreten von Hindernissen wären unter derartig beengten Arbeitsbedingungen bei der bekannten Vortriebsmaschine kaum möglich.

Aus der FR-PS 13 38 375 ist ein Vortriebsschild bekannt, der über den gesamten Querschnitt verteilt etwa senkrecht auf die Ortsbrust gerichtete Spüllanzen für den Bodenabbau verwendet Dieser Schild ist offenbar nur für größere Ausbruchquerschnitte gedacht, was besonders Fig. 15 zeigt, wo mindestens 3 durch Mannöffnungen 27, 27a begehbare Abbaubühnen 5

erkennbar sind.

Die Ortsbrust wird durch Bühnen gestützt Eine Flüssigkeitsstützung der Ortsbrust bei nicht standfesten Böden ist bei diesem Schild nicht vorgesehen und auch gar nicht möglich, da die nahezu senkrecht auf die Ortsbrust gerichteten Schneidstrahlen nur einen nicht kontrollierbaren Ausbruch an der Ortsbrust zulassen und die Ausbildung einer auch nur kurzzeitig standfesten Ortsbrust verhindern.

Dieser Vortriebsvorrichtung fehlen alle Voraussetzungen, sie in nicht standfesten Boden allein unter Verwendung von Flüssigkeit zur Stützung der Ortsbrust gefahrlos einzusetzen. Zu diesem Zwecke müßten die Wirkungsachsen der Schneidstrahlen sich etwa in der Ebene der Ortsbrust bewegen. Die Lanzen müßten, um diese gewünschte Schneidwirkung zu erzeugen, anders angeordnet und mit Antrieben versehen sein.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Vortriebsschild der eingangs beschriebenen Gattung hinsichtlich des Raumbedarfs der Anordnung und des Antriebs der Düsen zu verbessern, insbesondere auch darauf gerichtet, daß die Abbauvorrichtung eine kompakte Einheit bildet, die in Kombination mit einer zweckentsprechenden Lagerung bei einem nur bekriechbaren Durchmesser des Tunnels von einer aus behinderter Lage arbeitenden Person demontierbar ist.

Die Lösung wird dadurch erreicht, daß ein zentraler Spülkopf vorhanden ist, daß die Rotation des Spülkopfes von einem das Energiepotential der zugeführten Stützflüssigkeit ausnutzenden hydraulischen Antrieb ausschließlich oder im Zusammenwirken mit einem weiteren flüssigkeitsunabhängigen Antriebsaggregat bewirkt wird.

Indem Antrieb und Flüssigkeitszuführung raumsparend mit dem Spülkopf zu einer Einheit zusammengefaßt sind, wird die Bekriechbarkeit des vorderen Schildraumes ermöglicht und im Zusammenwirken mit einer zweckmäßigen Ausbildung der Halterung des Spülkopfes dessen Demontierbarkeit an jedem beliebigen Standort während des Vortriebs erreicht. Die rückwärtige Druckwand der Arbeitskammer ist als Halterung der Abbau vorrichtung ausgebildet. Sie ist mit einem Flansch am Schildmantel gehalten und trägt ihrerseits an einem Flansch leicht lösbar den Spülkopf.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran-Sprüchen 2 bis 16 beschrieben.

Die Erfindung wird durch Ausführungsbeispiele in den Zeichnungen F i g. 1 bis 5 erläutert. Es zeigen

F i g. 1 und 2 Längsschnitte durch erfindungsgemäße Vortriebsmaschinen mit zentrisch in der Arbeits- ϊο kammerwand gelagertem und turbinenartigem Antrieb nach Anspruch 6,

Fig. 1 ohne, Fig.2 mit zusätzlichem Antrieb durch einen Getriebemotor,

F i g. 3 einen Querschnitt durch die Vortrieosmaschinen nach F i g. 1 und 2,

Fig.4 einen Längsschnitt durch eine Vortriebsmaschine mit Antrieb des Spülkopfes nach Anspruch 7 durch Rückstoß tangential angeordneter Spüldüsen in Kombination mit einem turbinenartigen Antrieb,

F i g. 5 die Ansicht einer Vortriebsmaschine nach F i g. 4 von vorn.

Der Schildmantel 1 des Vortriebsschildes umschließt die vordere mit Stützflüssigkeit gefüllte Arbeitskammer 2 und den rückwärtigen zum Tunnel hin offenen Schildraum 3, die durch eine dichte druckhaltende Wand 4 voneinander getrennt sind. Das Aasführungsbeispiel nach F i g. 1 besitzt eine Abbauvorrichtung, die aus dem Spülkopf 5 mit Spüldüsen 6 und einem turbinenartigen Antrieb 7 besteht Der Antrieb 7 arbeitet, indem Stützflüssigkeit, die gleichzeitig Treibmedium ist, aus der Leitung 8 tangential in die Turbine eingeführt wird und über die verstellbaren Flügel 9 das Laufrad 10 und den mit diesem auf einer Welle 11 sitzenden Spülkopf 5 an'reibt Die Welle 11 ruht in Lagern 12,13. Auf ihr sind rückwärtig ein Drehzahlregler 14 und die drehzahlabhängige Flügelsteuerung 15 angeordnet Die Abbauvorrichtung ist in einem geschlossenen Gehäuse 16 verkapselt, das durch einen Flansch 17 dicht mit dem Deckel 18 verschraubt ist. Indem der Deckel 18 dicht mit dem Flansch 4 am Schildmantel 1 befestigt ist, bildet er zugleich die rückwärtige Druckwand der Arbeitskammer 2. Durch Lösen der Schrauben des Flansches 17 ist die Abbauvorrichtung nach hinten zurückziehbar. Durch Lösen der Schrauben des Flansches 4 ist der Deckel 18 entfernbar und gibt eine Öffnung frei, durch die die Arbeitskammer begehbar ist. Die Flüssigkeitsstrahlen 19 der Spüldüsen 6 bewegen sich auf der Oberfläche eines stumpfen Kegels und treffen in Normalstellung innerhalb der Arbeitskammer 2 hinter der Schildschneide 20 auf den Schildmantel 1 auf. Ein Vorsprung 21 lenkt den Strahl nach innen um. Der Spülstrahl schneidet stets den Spülkopf selbsttätig frei. Ein Gitter 22 schützt den Zulauf 23 der Förderleitung 24 vor dem Eintritt von sperrigen Bodenbestandteilen. Der Aufwirbelung des gelösten Bodenmaterials im Einlaufbereich dient eine feste Düse 25. Die Stirnfläche des Spülkopfes kann mit Schneidwerkzeugen 26 bestückt sein.

In F i g. 2 ist die Variante eines Spülkopfantriebs durch eine Kombination von Turbine 7 und Getriebemotor 27 dargestellt. Beide Antriebe sind durch eine Rutschkupplung 28 verbunden. Der Drehzahlregler 29 steuert hier über die Drehzahldifferenz zwischen treibender und angetriebener Scheibe in der Kupplung den Stellwinkel der Flügel 9 des Turbinenlaufrades 10.

Einen Spülkopf 31, der hydraulisch zusätzlich zu dem turbinenartigen Antrieb 30 mit Flügeln 36 vom Rückstoß tangential am Spülkopf angeordneter Spüldüsen 32 angetrieben wird, zeigt das Beispiel der Fig.4 und 5. Ein Drehzahlregler 33 regelt die Drehzahl des Spülkopfes 31 durch Steuerung der Umiaufmenge des Treibmediums und damit des wirksamen Antriebsmomentes der beiden Antriebe 30 und 32 über das Steuerventil 34 im Zulauf 35.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vortriebsschild, vornehmlich für rollige und steife Böden und Vortriebe mit kleinen Durchmessern, mit Flüssigkeitsstützung, Spüldüsen für den Abbau des Bodens und hydraulischer Abförderung des abgebauten Bodenmaterials über den Rücklauf der Stützflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß ein zentraler Spülkopf (5; 31) vorhanden ist, daß die Rotation des Spülkopfes von einem das Energiepotential der zugeführten Stützflüssigkeit ausnutzenden hydraulischen Antrieb ausschließlich oder im Zusammenwirken mit einem weiteren flüssigkeitsunabhängigen Antriebsaggregat bewirkt wird.

2. Vortriebsschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am SpUlkopf (5; 31) diesen selbsttätig freischneidende Spüldüsen (6; 32) angeordnet sind, deren Spülstrahlen (19) sich im Regenfall auf einer stumpfwinkligen Kegelfläche bewegen, die den Schildmantel (1) dicht hinter der Schildschneide (20) schneidet

3. Vortriebsschild nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Schildschneide (20) ein den Spülstrahl (19) nach innen umlenkender Vorsprung (21) vorgesehen ist.

4. Vortriebsschild nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülkopf (5; 31) in Längsrichtung verschiebbar ist

5. Vortriebsschild nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Antrieb des Spülkopfes (31) durch den Rückstoß tangential angeordneter Spüldüsen (32) bewirkt wird.

6. Vortriebsschild nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Antrieb des Spülkopfes (5) turbinenartig ausgebildet ist.

7. Vortriebsschild nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Antrieb aus einer Kombination der Antriebsarten gemäß der Ansprüche 5 und 6 besteht.

8. Vortriebsschild nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssigkeitsunabhängige Antriebsaggregat (27) das Drehmoment der Grundlast des Spülkopfes erbringt und der hydraulische Antrieb die Drehmomentenspitzen abdeckt.

9. Vortriebsschild nach Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Spülkopfes durch einen Drehzahlregler (29) in der Weise gesteuert wird, daß entsprechend einem Abfallen bzw. Steigen der Drehzahl die Zulaufmenge des Treibmediums durch öffnen bzw. Schließen der Steuerventile (34) in der Zulaufleitung vermehrt bzw. vermindert und so das Antriebsmoment des Spülkopfes vergrößert bzw. verringert wird.

10. Vortriebsschild nach Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (9) des turbinenartigen Antriebs verstellbar sind und daß das Antriebsmoment des Spülkopfes (5) durch Veränderung des Winkels des Turbinenflügels zur Strömungsrichtung der Antriebsflüssigkeit regelbar ist.

11. Vortriebsschild nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelstellung des turbinenartigen Antriebs durch die Drehzahl des Spülkopfes geregelt wird und daß die Regelvorrichtung (14 bzw. 15) auf der Spülkopfachse (11) außerhalb der Arbeitskammer hinter der Kammerwand angeordnet ist

12. Vortriebsschild nach Ansprüchen 9 und 11, dadurch gekennzeichnet daß die Drehzahl des Spülkopfes an einem Steuerstand über Tage ablesbar und regelbar ist

13. Vortriebsschild nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der zusätzliche, flüssigkeitsunabhängige Antrieb (27) durch eine Rutschkupplung (28) mit der Antriebswelle (11) des Spülkopfes (5) verbunden ist und die Leistung des turbinenartigen Antriebs in der Weise über einen Drehzahlregler (14) gesteuert wird, daß, wenn mit Rutschen der Kupplung (28) bei Überschreitung eines bestimmten Wertes des Drehwiderstandes die Drehzahl des angetriebenen Teiles gegenüber der Drehzahl des Getriebemotors (27) absinkt die Flügel (9) des Laufrades (10) der Turbine mit zunehmender Drehzahldifferenz in einen steileren Winkel zur Strömungsrichtung des Treibmediums eingestellt werden und so ein größeres Antriebsmoment auf den Spülkopf abgeben.

14. Vortriebsschild nach Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet daß zum Aufwirbeln des Bodens im Ansaugbereich des Abzugsstutzens eine feststehende Düse (25) vorgesehen ist

15. Vortriebsschild nach Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Werkzeuge (26) zum Abbau nicht spülbarer Bodenzonen an der Stirnseite des Spülkopfes (5) angebracht sind.

16. Vortriebsschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Spülkopf und der Antrieb nur von der Zubringerleitung (8) der Spülflüssigkeit gehalten werden.