DE3537780A1 - Vorrichtung zum herstellen von stollen oder tunnel durch schildvortrieb - Google Patents

Vorrichtung zum herstellen von stollen oder tunnel durch schildvortrieb

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DE3537780A1
DE3537780A1 DE19853537780 DE3537780A DE3537780A1 DE 3537780 A1 DE3537780 A1 DE 3537780A1 DE 19853537780 DE19853537780 DE 19853537780 DE 3537780 A DE3537780 A DE 3537780A DE 3537780 A1 DE3537780 A1 DE 3537780A1
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tunnels
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/06Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
    • E21D9/0642Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining the shield having means for additional processing at the front end
    • E21D9/0657Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining the shield having means for additional processing at the front end structurally associated with rock crushers
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/06Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
    • E21D9/08Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield
    • E21D9/0875Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield with a movable support arm carrying cutting tools for attacking the front face, e.g. a bucket
    • E21D9/0879Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield with a movable support arm carrying cutting tools for attacking the front face, e.g. a bucket the shield being provided with devices for lining the tunnel, e.g. shuttering

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen von Stollen oder Tunnel durch Schildvortrieb. Insbesondere betrifft sie ein Vortriebsschild für rollige und fließfähige Böden mit hydraulischer Abförderung der gelösten Materialien und gleichzeitigem Zerkleinern aller großen Steine bis auf Pumpendurchsatzgröße.
Es sind Schildvortriebsmaschinen mit flüssigkeitsgestützter Ortsbrust bekannt, wobei das Material des Abbauquerschnittes mittels Spüldüsen oder eines Schneidrades gelöst wird. Der Abtransport erfolgt über ein Vorsieb unmittelbar vor der Druckkammer und einem weiteren Sieb vor der Pumpe.
Bei Verlegen des Vorsiebes durch übergroße Steine muß über ein Schleusensystem der Arbeitsraum durch Preßluft vom Grundwasser befreit werden. Erst dann ist es möglich, die Steine dort zu entfernen. Ausführliche Beschreibungen:
Deutsche Offenlegungsschrift 27 09 739,
deutsche Offenlegungsschrift 27 01 849,
deutsche Patentschrift 30 47 161.
Alle Veröffentlichungen zeigen einen Materialabzug mittels Saugrohr an der vorderen, unteren Stirnwand des Arbeits- bzw. Druckraumes. Alle Steine, die größer als der Querschnitt des Saugrohres sind, sammeln sich vor dem Großsieb, beeinträchtigen die Förderung und führen zu erheblichen Stillständen während des Abbauens.
Auch die in der Offenlegungsschrift 27 01 849 angezeigte Arbeitsweise zeigt nur eine halbkontinuierliche Abförderung mit erheblichem Arbeitsaufwand. Die Förderung der Feststoffe erfolgt auf 2 Wegen, die Feinstoffe mittels Pumpe und die Grobstoffe mittels Förderwagen.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, die aufgezeigten Nachteile zu beseitigen. Ein vollkontinuierlicher Abbau fließfähiger und rolliger Böden mit großen Steinen im Grundwasserbereich mit gleichzeitigem hydraulischen Transport der gelösten Materialien soll durchführbar sein, ohne daß besondere Stützflüssigkeiten oder Druckkammern benötigt werden.
Durch die kennzeichnenden Merkmale im Patentanspruch 1 wird diese Aufgabe gelöst.
Weitere Verbesserungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind durch in den Unteransprüchen enthaltene Merkmale charakterisiert.
Die Erfindung wird anhand von in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.
Fig. 1: Längsschnitt des Hydrostützschildes (21),
des Maschinenraumes (20),
des Zentralrohres (15),
mit Fördereinrichtung (16)
= Spiralsteg (16),
dem Rohrvorsieb (34),
der Grabsiebung (35)
und Ansicht des Schaufelrades (10).
Fig. 2: Draufsicht des Schaufelrades (10) mit
den Spiralmessern (19) und den
stirnseitigen Materialaufnahmeöffnungen (11).
Fig. 3: Längsschnitt des Schaufelrades (10)
mit den Aufgabeöffnungen (17) zum Zentralrohr.
Fig. 4: Schnitt des Schaufelrades (10) in der
Draufsicht.
Fig. 5: Draufsicht auf eine Ausführungsform des
Schaufelrades (10) mit spiralförmigen
Schneckenförderern (50).
Fig. 6: Längsschnitt durch den vorderen Bereich der
Vorrichtung mit einem Schaufelrad nach Fig. 5,
mit der Ansicht der schräg angeordneten Schneiden
der Schneidmesser und mit der Reinigungsvorrichtung.
Fig. 1 zeigt die gesamte Ansicht des Schildvortriebes mit dem angeschrägten und gezahnten Hydrostützschild 21, das sich in Vortriebsrichtung gegen die abzubauende Wand verkrallt und durch seine Spitzzähne eine Drehsicherung bildet.
Durch die Abschrägung wird ein Materialeinbruch von oben verhindert und gleichzeitig die Materialaufnahmeöffnung 11 im oberen Bereich geschlossen.
Die Stützbrust 39 des Schaufelrades 10 ist mit spiralförmig angeordneten Spiralmessern 19 bestückt. Diese Spiralmesser 19 lösen durch die drehende Bewegung die festgebundenen Mineralien und fördern sie gleichzeitig zu den Materialaufnahmeöffnungen 11. Durch ihre Stellung verhindern sie gleichzeitig vor der Stützbrust einen Mineralfluß von oben nach unten.
Durch das Zulaufrohr 39 wird Wasser vor den Maschinenraum 20 gepumpt. Dieses Wasser gelangt durch den Spalt 29 in die Materialaufnahmeöffnung 11 und mit den gelösten Materialien über den Förderschacht 12 in das Zentralrohr 15. Alle fließenden Stoffe gelangen mit der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers über das Rohrvorsieb 34 in den Sammelbehälter 40.
Die abgesetzten Materialien werden durch die drehende Bewegung des Zentralrohres 15 und den darin angebrachten Spiralsteg 16 zum Rohrvorsieb 34 gefördert.
Der Mittelraum des Zentralrohres 15 ist frei und behindert in keiner Weise den Transport von übergroßen Steinen zu einem unterhalb der Grobabsiebung 35 angebrachten Steinbrechers 41. Das gebrochene Material wird vom Steinbrecher 41 in den aus dem Sammelbehälter 40 kommenden Förderstrom gegeben, der von einer Pumpe über die Saugleitung 44 abgesaugt wird.
Die spiralförmigen Förderschächte 12 (Bestandteil nach Anspruch 2) haben eine tangentiel angesetzte Schaufelstellung und verhindern ein nach unten Wiederablaufen der in der seitlichen Stellung aufgegebenen Materialien.
Die Stellung des Hydrostützschildes 21 kann durch die Ausgleichszylinder 22 vorgenommen werden. Je loser das abzubauende Material ist, desto mehr muß das Hydrostützschild 21 ausgefahren werden, damit die gelösten Materialien nur im unteren Schaufelrad 10-Bereich aufgenommen werden.
Der volle Vorschubdruck der Preßzylinder vor dem Maschinenraum 20 gelangt über die Ausgleichszylinder 22 und das Hydrostützschild 21 auf die Ortsbrust.
Der Anpreßdruck des Schaufelrades 10 an die Ortsbrust wird durch die ausgefahrene Länge der Ausgleichszylinder 22 je nach Materialbeschaffenheit bestimmt.
Zwischen Maschinenraum 20 und Hydrostützschild 21 sind gleichmäßig am gesamten Umfang Drehmomentarretierungen 23 verteilt, die ein Verrollen des Schaufelrades 10 verhindern und der gesamten Maschine eine gute Richtungsstabilität geben.
Die beschriebene und in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Maschine arbeitet einwandfrei. Die Fig. 5 und 6 zeigen weitere Verbesserungen. Um große Steine, die sich vor den Schneidmessern 53 des Hydrostützschildes 21 verpreßt haben, lösen zu können, muß das Schaufelrad 10 bis in den Bereich der festgepreßten Steine vorgefahren werden können. Hierbei wird dann zwangsweise gelöstes Material in den Zwischenraum zwischen Schaufelrad 10 und Maschinenraum 20 gelangen. Die Reinigungsvorrichtung 51 hat die Aufgabe, dieses Material aufzunehmen und dem Zentralrohr mit Fördereinrichtung 15 zuzuführen. Sie umfaßt einen auf der Rückseite des Schaufelrades befindlichen, ebenfalls spiralförmigen Förderschacht, der so gestaltet ist, daß das bei 11 aufgenommene Material dem Rohr 15 zugeführt wird.
Die Anordnung von verschleißfesten Förderschnecken 50 vor der Stützbrust 52 ermöglicht den Vortrieb der Maschine ohne erforderliches Auswechseln von Schneidmeisseln oder Schneidmessern. Das Schaufelrad 10 ist bei diesem Ausführungsbeispiel kegelförmig ausgebildet.
Da das Schaufelrad 10 nur in einer Drehrichtung betrieben wird, wurde es nötig, daß das Hydrostützschild 21, das mit dem Maschinenraum 20 durch Drehmomentstützen verbunden ist, entgegen der Drehrichtung eine gegenläufige Bewegung ausführt. Hierzu dienen die schrägverzahnt angeordneten Schneidmesser 53.
Die Schrägverzahnung ist so gewählt, daß das vom Schaufelrad 10 ausgeübte Drehmoment zumindest teilweise kompensiert wird.
Bezugsziffern-Liste
10 Schaufelrad
11 Materialaufnahmeöffnung
12 Förderschacht
13 Schneidschuhe
14 Verschleißschutzplatte
15 Zentralrohr mit Fördereinrichtung
16 Spiralsteg
17 Aufgabeöffnung zum Zentralrohr
18 Mannlöcher für Inspektionen
19 Spiralmesser
20 Maschinenraum
21 Hydrostützschild
22 Ausgleichszylinder
23 Drehmomentarretierungen
24 Radialhauptlager
25 Packungsdichtung
26 Spannelement
27 Axiallager
28 Kugeldrehkranz
29 Spalt
30 Antriebsritzel
31 Untersetzungsgetriebe
32 Hydroantrieb
33 Drehmomentstützscheibe
34 Rohrvorsieb
35 Grobabsiebung
36 Siebgehäuse
37 Inspektionsverschluß
38 Zulaufrohr für Wasser oder Stützflüssigkeit
39 Stützbrust
40 Sammelbehälter
41 Steinbrecher
42 Absperrschieber Vorabsiebung
43 Absperrschieber Steinbrecher
44 Saugrohr für Pumpe
50 Förderschnecken
51 Reinigungsvorrichtung
52 Stützbrust
53 Schneidmesser
54 Drehmomentstützfläche
55 Schaufelradrückwand

Claims (19)

1) Vorrichtung zum Herstellen von Stollen oder Tunnel durch Schildvortrieb mit einem Schild, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Stützbrust (39, 52) eines Schaufelrades (10) spiralförmig angeordnete Spiralmesser (19) oder Förderschnecken (50) angeordnet sind.
2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Schaufelrad (10) ebenfalls spiralförmig gestaltete Förderschächte (12) vorgesehen sind.
3) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Spiralmesser (19) oder Förderschnecken (50) bestimmten Spiralen zu den durch die Förderschächte (12) bestimmten Spiralen gegenläufig sind.
4) Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schild (21) stirnseitig mit zahnförmigen Drehmomentarretierungen (23) ausgerüstet ist.
5) Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schild (21) stirnseitig mit zahnförmigen Schneidemessern (53) ausgerüstet ist.
6) Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zahnförmigen Drehmomentarretierungen (23) oder die zahnförmigen Schneidmesser (53) derart schräg angeordnet sind, daß sie während des Vortriebs der Vorrichtung ein Drehmoment ausüben, das dem durch das Schaufelrad (10) erzeugten Drehmoment entgegengerichtet ist und dieses zumindest teilweise kompensiert.
7) Vorrichtung zum Herstellen von Stollen oder Tunnel in wasserhaltigen Fließböden mit Grobkorn durch Schildvortrieb, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem doppelwandigen Schaufelrad (10) an der Stützbrustseite (39) spiralförmig angeordnete Spiralmesser (19) und zwischen der Doppelwand des Schaufelrades (10) Materialöffnungen (11) und spiralförmige Förderschächte (12) mit dem Zentralrohr (15) angeordnet sind.
8) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an einem doppelwandigen Schaufelrad (10) an der Brustseite (39) Spiralmesser (19) spiralförmig angebracht sind.
9) Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderschächte (12) spiralförmig ausgebildet sind.
10) Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaufelrad (10) mit dem Zentralrohr (15), dem Rohrvorsieb (34) und der Grobabsiebung (35) eine Einheit bildet.
11) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Zentralrohr (15) in der ganzen Länge vom Schaufelrad (10) bis zum Rohrvorsieb (34) ein Spiralsteg (16) angebracht ist.
12) Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hydrostützschild (21) durch Drehmomentarretierungen (23) in der Längsrichtung verschiebbar mit dem Maschinenraum (20) verbunden ist.
13) Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrostützschild (21) je nach angefahrener Stellung die Öffnungsgröße der Materialaufnahmeöffnungen (11) versperrt.
14) Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschrägte Vorderseite des Hydrostützschildes (21) zahnartig ausgebildet ist.
15) Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem doppelwandigen Schaufelrad (10) an der kegelförmig ausgebildeten Stützbrust (52) verschleißfeste Förderschnecken (50) aus Stahl-Keramik- Kunststoff angebracht sind.
16) Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Rückwand (55) des Schaufelrades (10) eine Reinigungsvorrichtung befestigt ist.
17) Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne des Hydrostützschildes (21) schräg angeordnete Schneiden haben.
18) Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß an einem doppelwandigen Schaufelrad (10) die Stützbrustseite (52) eine ein- oder mehrgängige Förderschnecke (50) aus Stahl-Keramik-Kunststoff- Kombination besitzt.
19) Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidflächen der Schneidmesser (53) des Hydrostützschildes (21) in Schneidrichtung entgegen des vom Schaufelrad (10) erzeugten Drehmomentes angebracht sind.
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