-
Zur Vermeidung der Reibung zwischen Boden und Vorpreßrohr ist es
entsprechend den Eigenschaften der Bodenart in der Regel erforderlich, einen Überschnitt,
d. h. einen Ringraum über das Vorpreßrohr hinaus, aufzuschneiden und mit einem Gleitmittel
zu füllen. Der Überschnitt wird durch die Wahl des Außendurchmessers des Vortriebsschildes
bestimmt. Je nach Beschaffenheit des anstehenden Bodens ergeben sich damit für jeden
vorgegebenen Innendurchmesser des Vorpreßrohres unterschiedliche Außendurchmesser.
Hinzu kommt, daß die Bemessung des Außendurchmessers auch noch zusätzlich unter
den Zulieferfirmen für Vorpreßrohre unterschiedlich ist Damit ergibt sich eine Vielzahl
von Außendurchmessern des Vorpreßrohres
für ein und denselben vorgegebenen
Innendurchmesser.
-
Daraus folgt für die ausführende Baufirma der Zwang, eine Vielzahl
von Vortriebsschilden für einen und denselben Rohrinnendurchmesser vorzuhalten,
was zu einem hohen Kapitalaufwand in der Gerätevorhaltung führt.
-
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, diesen Mißstand zu beseitigen
und die Vortriebsschilde so auszubilden, daß für einen vorgegebenen Innendurchmesser
des Vorpreßrohres nur eine Basisausführungsform des Vortriebsschildes mit einheitlichem
Mindestaußendurchmesser erforderlich ist und daß die bisherigen Anforderungen, die
zu einer Erhöhung des Außendurchmessers geführt haben, durch ein leicht montierbares
und mit vertretbaren Kosten herstellbares Zusatzelement erfüllt werden.
-
Dieses Zusatzelement soll so ausgebildet sein, daß es leicht auswechselbar
ist und daß die notwendige Steigerung des Außendurchmessers des Vortriebsschildes
je nach den Eigenschaften der anstehenden Bodenart durch exakte Abstimmung der Stärke
des Zusatzelements erfolgen kann. Im Endergebnis soll sich der jeweils geforderte
Außendurchmesser des Vortriebsschildes als die Summe des Mindestaußendurchmessers
und der Stärke des Zusatzelements ergeben.
-
Darüber hinaus soll das Zusatzelement so beschaffen sein, daß es
die Vortriebsleistung nicht beeinträchtigt, sondern dazu beiträgt, die Vortriebsleistung
durch geeignete Ausbildung des Vortriebsschildes für eine exakte Ausführung des
Überschnitts zu erhöhen und die Arbeits- und Reparaturkosten sowie die Kosten für
die Gerätevorhaltung nachhaltig zu senken. Ferner soll das Zusatzelement so ausgebildet
und angeordnet sein, daß damit die Steuerbarkeit des Vortriebsschildes erleichtertwird.
-
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
-
Es ist zwar schon ein Vortriebsschild in Form eines Schneidringes
bekannt (DE-GM 7734884), der zum Vorpressen von Betonrohren unterschiedlicher Außendurchmesser
einsetzbar ist. Hierbei ist die Ausgestaltung im Unterschied zur Erfindung jedoch
derart getroffen, daß der Außendurchmesser des Schneidringes selbst zum Zweck der
Anpassung an Betonrohre unterschiedlicher Außendurchmesser veränderbar ist, wobei
der Schneidring vier längs der Vortriebsrichtung ausgerichtete, jeweils um 90° versetzte
Teilungsfugen aufweist, die ihn in vier gleiche Segmente aufteilen und Distanzstücke
aufnehmen können, um dadurch den Außendurchmesser des Vortriebsschildes zu vergrößern
und damit auch Betonrohre größeren Durchmessers vorpressen zu können. Abgesehen
davon, daß eine derartige Ausbildung des bekannten Vortriebsschildes auf andere
Art und Weise einen gewissen konstruktiven Aufwand bedingt, weil ein im Außenumfang
viergeteilter Schneidring vorzusehen ist und Distanzstücke unterschiedlicher Größe
- jeweils vierfach - vorrätig gehalten werden müssen, unterscheidet sich hiervon
auch die erfindungsgemäße Lösung grundsätzlich insofern, als zum Zweck der Anpassung
an unterschiedliche Außendurchmesser nicht der Vortriebsschild selbst konstruktiv
verändert wird, sondern der mit einem einheitlichen Mindestaußendurchmesser ausgestattete
Vortriebsschild durch leicht montierbare Zusatzelemente in seinem gewünschten Durchmesser
verändert wird Die Anordnung von Schneidschuhzähnen nach der Erfindung ermöglicht
es nicht nur den Außendurchmesser des Vortriebsschildes an die vorliegenden Anforde-
rungen
anzupassen, sondern besitzt darüber hinaus noch den weiteren Vorteil, den Schildmantel
vor Verschleiß zu schützen. Dies ist nach der Erfindung dadurch ermöglicht daß die
auf dem Vortriebsschild angeordneten Schneidschuhzähne ausgewechselt werden können.
-
Ein zusätzlicher wesentlicher Vorteil des Gegenstandes der Erfindung,
nämlich eines Zusatzelements zum üblichen Vortriebsschild, besteht darin, daß es
damit möglich ist, den Überschnitt gezielt und entsprechend den jeweils vorliegenden
Eigenschaften des anstehenden Bodens zu »bestimmen«. Dies geschieht u. a. durch
eine besondere Wahl der Anordnung der erfindungsgemäßen Schneidschuhzähne auf dem
Schildmantel. Diese können auf dem Schildmantel lückenlos aneinandergereiht befestigt
werden, wodurch die zu erwartende Wirksamkeit eines im Außendurchmesser erweiterten
Vortriebsschildes auf den Überschnitt erreichbar ist. Es ergeben sich jedoch mit
den erfindungsgemäßen Schneidschuhzähnen noch zusätzliche Möglichkeiten, auf den
Überschnitt so einzuwirken, daß die Schneidschuhzähne beispielsweise nur partiell
auf dem Schildmantel angeordnet sind. Soll z. B. der Überschnitt im Bereich 120"
des Fußpunktes oder 20° an den Kämpfern fehlen, so werden in diesen Bereichen keine
Schneidschuhzähne angeordnet.
-
Zur vollen Entfaltung der Wirksamkeit des Vortriebsschildes ist dafür
Sorge zu tragen, daß die beim Vortrieb auf die Schneidschuhzähne ausgeübte Längskraft
kraftschlüssig übertragen wird. Diese Forderung ist bei der Erfindung dadurch erfüllt,
daß nach einem weiteren Merkmal die Schneiden der Schneidschuhzähne die Schneide
des Vortriebsschildes vollständig umfassen und daß die unterseitige Verlängerung
der Schneiden der Schneidschuhzähne mit der Schneide des Vortriebsschildes durch
ein Verbindungselement - in der Regel eine Schraubverbindung - fest und lösbar verbunden
wird.
-
Die kraftschlüssige Übertiagung der Längskräfte auf die Schneidschuhzähne
ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung auch dadurch ermöglicht, daß die Schneiden
der Schneidschuhzähne die Schneide des Vortriebsschildes vollständig umfassen und
daß sowohl die Rückenseite als auch die unterseitige Verlängerung der Schneiden
der Schneidschuhzähne mit der Schneide des Vortriebsschildes durch ein Verbindungselement
-in der Regel eine Schraubverbindung - fest und lösbar miteinander verbunden sind.
Statt dessen ist es auch möglich, daß die Schneiden der Schneidschuhzähne die Schneide
des Vortriebsschildes an deren Ober- und Frontseite klauenförmig umgreifen und daß
die Rückenseite der Schneidschuhzähne mit der Schneide des Vortriebsschildes durch
ein Verbindungselement in der Regel durch die Schraubverbindung - fest und lösbar
verbunden sind.
-
Nach der Erfindung reicht die Länge der Rückenseite der Schneidschuhzähne
bis zum rückwärtigen Ende des Vortriebsschildes. Daraus ergibt sich eine gleichmäßig
ausgebildete Vortriebszone, die i. a. erwünscht ist.
-
Eine davon abweichende vorteilhafte Ausbildung der Schneidschuhzähne
besteht darin, daß die Länge der Rückenseite der Schneidschuhzähne nicht bis zum
rückwärtigen Ende des Vortriebsschildes reicht, sondern an einer gezielten Stelle
in dem Bereich zwischen der Schneide des Schneidschuhzahnes und dem rückwärtigen
Ende des Vortriebsschildes abbricht Durch diese Anordnung der Schneidschuhzähne
wird die Steuerbarkeit des Vortriebsschildes erleichtert, da der Bodenwiderstand
und damit die Steuerungen quer
zur Vortriebsrichtung nur in dem
Bereich auftreten, in dem die Schneide und die verkürzte Rückenseite der Schneidschuhzähne
in den anstehenden Boden einschneiden, während dahinter bis zum Schildende eine
um den Überschnitt aufgelockerte Zone besteht, in der Querkräfte zur Vortriebsrichtung
nicht zu erwarten sind.
-
Der Aufwand für die Herstellung und Montage der erfindungsgemäßen
Schneidschuhzähne ist im Vergleich zu dem eines vollständigen und neuen Vortriebsschildes,
der ohne die Verwendung der erfindungsgemäßen Schneidschuhzähne erforderlich wäre,
äußerst gering. Dieser Vorteil wird dadurch erreicht, daß die erfindungsgemäßen
Schneidschuhzähne auf der Rückseite entsprechend der Krümmung des Außendurchmessers
und auf der unterseitigen Verlängerung entsprechend der Krümmung des Innendurchmessers
des Vortriebsschildes gewölbt ausgebildet und aus Gußeisen hergestellt sind.
-
Nahezu derselbe Vorteil ist auch dadurch erreichbar, daß die Schneidschuhzähne
auf der Rückseite und auf der unterseitigen Verlängerung ungewölbt und aus Stahlblech
oder Gußeisen hergestellt sind.
-
Die Befestigung der Schneidschuhzähne auf dem Schildmantel kann zusätzlich
zu der beschriebenen Art mittels der Verbindungselemente - in der Regel einer Schraubverbindung
- nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch erfolgen, daß die Schneidschuhzähne
an gezielter Stelle ihrer Rückenseite mit laschenartigen Verbindungsgliedern versehen
sind, mit deren Hilfe die nebeneinander angeordneten Schneidschuhzähne auf dem Schildmantel
des Vortriebsschildes lösbar befestigt sind, und daß die Befestigung der Schneidschuhzähne
mittels der Verbindungselemente - in der Regel einer Schraubverbindung - durch diese
weitere Befestigung mittels laschenartiger Verbindungsglieder ersetzbar ist.
-
Der Betreiber des erfindungsgemäßen Vortriebsschildes hat durch diese
zusätzliche Befestigungsart die Möglichkeit, entsprechend den vorliegenden Eigenschaften
des anstehenden Bodens die eine oder andere Art der Befestigung zu wählen oder beide
Arten gleichzeitig anzuwenden oder eine Kombination beider Arten zu bevorzugen.
-
Zusätzlich zu den beiden beschriebenen Arten der Befestigung der
Schneidschuhzähne gibt es nach der Erfindung eine weitere Art der Befestigung der
Schneidschuhzähne, die darin besteht, daß diese an gezielter Stelle ihrer Rückenseite
mit einer oder mehreren radial verlaufenden Führungsnuten versehen sind und daß
die darin geführten Stahlseile mit Hilfe von Spannelementen auf dem Schildmantel
des Vortriebsschildes fest und lösbar verbunden sind.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung dieser Befestigungsart besteht
nach der Erfindung darin, daß anstelle der Führungsnuten Führungsbohrungen unterhalb
der Rückenseite der Schneidschuhzähne in gedeckter Position, d. h. ohne Berührung
mit dem anstehenden Boden, verlaufen und daß die in den Führungsbohrungen geführten
Stahlseile mit Hilfe von Spannelementen auf dem Schildmantel des Vortriebsschildes
fest und lösbar verbunden sind.
-
Bei einem mit Schneiden ausgerüsteten Vortriebsschild gelingt es
oft nur unter Schwierigkeiten, in schwer lösbare Bodenarten einzudringen. Nach der
Erfindung lassen sich diese Schwierigkeiten dadurch beheben, daß die Schneidschuhzähne
in der Form von spitzen Reißzähnen ausgebildet sind.
-
Der Gegenstand der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine konventionelle Rohr-Vorpreßeinrichtung
mit Vortriebsschild und Vorpreßrohren; F i g. 2 einen Längsschnitt durch die Vorpreßeinrichtung
mit am Vortriebsschild montierten Schneidschuhzähnen; F i g. 3 einen Ausschnitt
aus Fig. 2 im Längsschnitt; F i g. 4 eine innenseitige Ansicht der F i g. 3; F i
g. 5 im Querschnitt von F i g. 3 die Befestigung der Schneidschuhzähne am Vortriebsschild
(Schraubverbindung); F i g. 6 als Einzelheit zu F i g. 3 eine weitere Ausführungsform
der Befestigung der Schneidschuhzähne am Vortriebsschild (Schraubverbindung); F
i g. 7 als Einzelheit zu F i g. 3 eine weitere Ausführungsform der Schneide und
deren Befestigung am Vortriebsschild; F i g. 8 als Einzelheit zu F i g. 3 die Art
der Befestigung benachbarter Schneidschuhzähne (Laschenverbindung) im Längsschnitt
und F i g. 9 in Draufsicht; Fig. 10 wie Fig.7 mit zusätzlicher Art der Befestigung
der Schneidschuhzähne auf dem Mantel des Vortriebsschildes im Längsschnitt (Stahlseile
in Führungsnuten) und F i g. 11 in Draufsicht; F i g. 12 Einzelheit zu F i g. 10
im Querschnitt (Spannelement für Stahlseile); Fig. 13 eine weitere Ausführungsform
der Befestigung der Schneidschuhzähne auf dem Mantel des Vortriebsschildes (Stahlseile
in Führungsbohrungen) in Längsschnitt und F i g. 14 in Draufsicht; Fig. 15 als Einzelheit
zu Fig. 3 einen Schneidschuhzahn mit spitzen Reißzähnen in Draufsicht und Fig. 16
im Längsschnitt Mit der konventionellen Rohrvorpreßeinrichtung nach F i g. 1 werden
Vorpreßrohre 1 von vorgegebenem Innendurchmesser 1 c durch Übertragung der von einer
Preßstation erzeugten Längskräfte auf die Rohrwand la in Richtung auf die Ortsbrust
vorgetrieben. Die Vorpreßrohre 1 weisen einen Außendurchmesser ib auf.
-
An der Spitze des aus Vorpreßrohren 1 bestehenden Rohrstranges befindet
sich ein Vortriebsschild 2, dessen Schildmantel 2a einen Innendurchmesser 2b und
einen Außendurchmesser 2c aufweist und dessen Schneide 2d unter dem Vorpreßdruck
in den anstehenden Boden eindringt.
-
Nach bisherigem Stand der Technik gehört zu einem vorgegebenem Rohrinnendurchmesser
Ic eine Vielzahl von Außendurchmessern 1b der Vortriebsrohre 1, die sich je nach
den Eigenschaften des anstehenden Bodens und nach dem Fabrikat ändern. Damit ist
zwangsläufig eine Änderung des Außendurchmessers 2c des Vortriebsschildes 2 gegeben.
Diese Vielzahl der Vortriebsschilde, die sich nur im Außendurchmesser unterscheiden,
ist nun gemäß F i g. 2 durch eine einzige Ausbildungsform des Vortriebsschildes
ersetzt. Hierbei gibt es ein Grundmodell eines Vortriebsschildes 3, das einen Schildmantel
3a besitzt, der einen vorgegebenen Innendurchmesser 3b und einen Mindestaußendurchmesser
3caufweist.
-
Sofern sich aus Gründen der Bergmechanik oder aus firmeninternen
Gründen die Notwendigkeit ergibt, den Außendurchmesser 3c des Vortriebsschildes
3 zu
erhöhen, erfolgt dies dadurch, daß ein Zusatzelement in Form
einer Vielzahl von Schneidschuhzähnen 4 über die Schneide 3ddes Grundmodells eines
Vortriebsschildes 3 übergestülpt und mit dieser lösbar verbunden wird. Mit Hilfe
des in Fig. 3 im einzelnen gezeigten Zusatzelementes, d. h. der Schneidschuhzähne
4, läßt sich somit der Mindest-Außendurchmesser 3c des Vortriebsschildes 3 in mehreren
Stärkestufen (40 bis 49) bis zum maximalen Außendurchmesser 4c( = 49) erweitern.
-
Ergibt sich z. B. die Notwendigkeit, daß der Vortriebsschild 3 den
maximalen Außendurchmesser 4c aufweisen muß, genügt es, die erforderliche Anzahl
von Schneidschuhzähnen 4 in dieser Stärke herzustellen, sie über die Schneide 3dzu
stülpen und am Schildmantel 3a zu befestigen, was in der Regel durch eine Schraubverbindung
erfolgt.
-
Soll der Vortriebsschild 3 einen kleineren Außendurchmesser als 4c
= Stärke 49 des Schneidschuhzahns 4 besitzen, wird die erforderliche Zahl von Schneidschuhzähnen
4 in einer geringeren Stärke, z.B. 40, gefertigt und montiert.
-
Eine weitere Unterteilung der Stärken der Schneidschuhzähne 4 zwischen
der Stärke 40 und dem Mindestaußendurchmesser 3c ist für die Praxis bedeutungslos.
Die Unterschreitung der Mindeststärke 40 ist aus Gründen der Festigkeit und des
Verschleißes der Schneidschuhzähne 4 nicht anzuraten und würde auch keine wirtschaftlichen
Vorteile ergeben.
-
Wie F i g. 3 zeigt, besitzen die Schneidschuhzähne 4 Schneiden 4e,
welche die Schneide 3d des Vortriebsschildes 3 vollständig umfassen. Die unterseitige
Verlängerung 4g der Schneide 4e ist durch das Verbindungselement 4h - in F i g.
3 als Schraubverbindung - mit der Schneide 3d des Vortriebsschildes fest und lösbar
verbunden.
-
F i g. 4 zeigt die Schneidschuhzähne 4 mit Schneide 4e und Schraubverbindung
4h als Ansicht aus dem Inneren des Schildmantels 3a.
-
In F i g. 5 ist die Anordnung der Schneidschuhzähne 4 und deren Befestigung
am Schildmantel 3a gezeigt und dessen Innendurchmesser 3b und Außendurchmesser 3c
erkennbar. Die Schneidschuhzähne 4 umfassen als einstückiges und leicht handhabbares
Teil den Schildmantel 3a mit ihrer Rückenseite 4t; der Schneide 4e und der unterseitigen
Verlängerung 4gder Schneide 4e. Die Schneidschuhzähne 4 sind auf dem Schildmantel
3a Zahn an Zahn angeordnet und bilden damit einen geschlossenen Mantel 4a. Die gewählte
Stärke 49 des Mantels 4a gibt den maximalen Außendurchmesser 4c.
-
Die Schneidschuhzähne 4 sind mit dem Schildmantel 3a über eine Schraubverbindung
4h lösbar verbunden.
-
F i g. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Befestigung der Schneidschuhzähne
4 an dem Schildmantel 3a des Vortriebsschildes 3, wobei das Verbindungselement 4h
zusätzlich zur Ausführungsform nach F i g. 3 auch die Rückenseite 4f des Schneidschuhzahnes
4 in die kraftschlüssige Verbindung einbezieht.
-
F i g. 7 zeigt eine alternative Ausführungsform der Schneide des
Schneidschuhzahnes 4 und des Verbindungselementes 4h, die darin besteht, daß die
Schneide 4d der Schneidschuhzähne 4 die Schneide 3d des Vortriebsschlitzes 3 an
deren Ober- und Frontseite klauenförmig umgreift und daß die Rückenseite 4f der
Schneidschuhzähne 4 mit der Schneide 3d des Vortriebsschildes 3 durch das Verbindungselement
4h - im vorliegenden Fall durch eine Schraubverbindung
- fest, jedoch lösbar verbunden
ist.
-
In F i g. 8 ist eine Befestigungsart zur Verbindung nebeneinander
auf dem Schildmantel 3a aufliegender Schneidschuhzähne 4 aufgezeigt. Sie ist eine
Laschenverbindung und besteht aus mehreren Verbindungsgliedern 4i, die in Ausnehmungen
der Rückenseite 4f eingreifen und durch dort vorhandene Stifte gelenkig gehalten
sind. Diese Laschenverbindung dient der Befestigung der Schneidschuhzähne 4 auf
dem Schildmantel 3a als Ergänzung der Befestigungsfunktion des Verbindungselementes
4h. Sie garantiert die Einhaltung des Abstandes zwischen zwei benachbarten Schneidschuhzähnen
4. Die Laschenverbindung sorgt auch für die Aufrechterhaltung der erforderlichen
Befestigung der Schneidschuhzähne 4, wenn das Verbindungselement 4h ausfällt In
besonderen Fällen ermöglicht es die Laschenverbindung sogar, gezielt auf die Schraubverbindung
4h an bestimmten Stellen des Befestigungsverbandes zu verzichten, um den Verband
elastisch zu gestalten.
-
F i g. 9 zeigt in Draufsicht die Laschenverbindung mit dem Verbindungsglied
4i auf der Rückenseite 4f der Schneidschuhzähne 4 auf die Schraubverbindung mit
ihren Verbindungselementen 4h. Der Abstand benachbarter Schneidschuhzähne 4 ist
durch die Wahl der Länge der Verbindungsglieder 4ibestimmbar.
-
F i g. 10 und 11 zeigen eine weitere Art der Befestigung der Schneidschuhzähne
4 auf dem Schildmantel 3a des Vortriebsschildes 3. Sie besteht darin, daß auf der
Rückenseite 4f des Schneidschuhzahnes 4 quer zu deren Längserstreckung eine oder
mehrere Führungsnuten 4k eingelassen sind, wobei darin geführte Stahlseile 41 mit
Hilfe von in Fig 12 gezeigten Spannelementen 4m bewirken, daß die Schneidschuhzähne
4 auf dem Schildmantel 3a des Vortriebsschildes 3 lösbar befestigt sind. Auch diese
zusätzliche Art der Befestigung der Schneidschuhzähne 4 erlaubt dem Betreiber von
Rohrvorpreßeinrichtungen eine günstige Kombination mit den anderen beschriebenen
Befestigungsarten. So kann auch die Befestigung mit in Nuten 4k geführten Stahlseilen
41 in vorteilhafter Weise mit den anderen Befestigungsarten mittels der Verbindungselemente
4h (Schraubverbindung) oder zusammen mittels der Verbindungsglieder 4i (Laschenverbindung)
in solcher Weise kombiniert werden, daß sich dadurch der Vortriebsschild 3 den unterschiedlichsten
Eigenschaften des anstehenden Bodens anpassen läßt.
-
Fig. 12 zeigt die Anordnung der Endbefestigung der Stahlseile 41in
den Spannelementen 4m.
-
In Fig. 13 und 14 ist eine weitere Ausführungsform der Befestigungsart
mittels Stahlseilen dargestellt, wobei die Stahlseile 41in Führungsbohrungen 4n
geführt sind, die sich unterhalb der Oberfläche der Rückenseiten 4fder Schneidschuhzähne
4 befinden. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß die Führungsbohrungen
4n in gedeckter Position angeordnet sind und daß sie dadurch vor der Berührung mit
dem anstehenden Boden geschützt und dessen Schleißwirkung entzogen sind. Auch diese
Art der Befestigung ist mit den beschriebenen Arten der Befestigung in vorteilhafter
Weise kombinierbar.
-
Fig. 15 und 16 zeigen eine vorteilhafte Ausbildung der Schneide 4d,
4e der Schneidschuhzähne 4 in Form von spitzen Reißzähnen 4q. Diese Ausführungsform
eignet sich insbesondere beim Einsatz des Vortriebsschildes 3 in schwer lösbaren
Bodenarten.