DE4024829A1 - Schildvortriebsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schildvortriebsmaschine für den Schildvortrieb mit erd- oder flüssigkeitsgestützter Ortsbrust, mit einem in der ortsbrustseitigen Abbaukammer des Vortriebs­ schildes angeordneten Schneidrad, dessen Antriebswelle ei­ ne Durchführung an der die Abbaukammer vom Schildrückraum abschottenden Trennwand des Schildes durchgreift, mit einer die Durchführung der Trennwand an der Antriebswelle abdich­ tenden Dichtung, mit einem an der Trennwand rückseitig an­ geordneten Wellenlager für die Antriebswelle des Schneid­ rades und mit einem an der Rückseite der Trennwand angeord­ neten Schneidradantrieb.

Bei einer bekannten Schildvortriebsmaschine dieser Art (DE-OS 37 43 023) ist die Welle des um die Schildachse ro­ tierenden Schneidrades einerseits in einem in der Wellen­ durchführung der Trennwand hinter der Wellendichtung ange­ ordneten Wälzlager und andererseits in verhältnismäßig gro­ ßem Abstand hinter der Trennwand in einem in einem Lagerge­ häuse angeordneten zweiten Wälzlager gelagert, wobei zwi­ schen diesen Wellenlagern ein Zahnrad auf der Schneidrad­ welle sitzt, mit dem auf einem gemeinsamen Teilkreis ange­ ordnete Einzelantriebe des Schneidradantriebes mit ihren Antriebsritzeln in Zahneingriff stehen. Bei dieser An­ triebsverlagerung des Schneidrades ragt dessen Welle ver­ hältnismäßig weit von der Rückseite der Trennwand in den Schildrückraum, was aus baulichen und räumlichen Gründen unerwünscht ist.

Gleiches gilt für eine andere bekannte Schildvortriebsmaschine (DE-PS 22 27 083), bei der die Schneidradwelle Wellendurchfüh­ rungen an der Trennwand, an einer ortsbrustseitig vor der Trennwand angeordneten, in die Abbaukammer eintauchenden Tauch­ wand und an hinter der Trennwand angeordneten Wänden einer Ma­ terialschleuse durchgreift. Am rückseitigen Ende trägt die Welle einen scheibenförmigen Antriebsflansch für den aus Ein­ zelantrieben bestehenden Schneidradantrieb.

Bei einer anderen bekannten Schildvortriebsmaschine (DE-OS 34 45 578) weist das Schneidrad rückseitig eine ringförmige Antriebs- und Lagerplatte auf, mit der es in einer großen Durchführungsöffnung der Trennwand in einem Lager gelagert ist, das sich an einem in der Durchführung der Trennwand an­ geordneten Lagerkörper befindet und an dem ein Zahnkranz für den aus Einzelantrieben bestehenden Schneidradantrieb angeord­ net ist. Diese Schneidradanordnung baut zwar vergleichweise kurz, jedoch müssen hier im Durchmesser große Dichtspalte so­ wohl am Umfang des Lagerkörpers als auch zwischen diesem und der Antriebs- und Lagerplatte des Schneidrades gedichtet wer­ den. Der Dichtungsaufwand ist beträchtlich. Im Langzeiteinsatz ergeben sich erhebliche Dichtungsprobleme.

Schließlich gehört eine Schildvortriebsmaschine zum Stand der Technik (DE-OS 35 37 780), bei der das Schneidrad mit einer als Förderrohr für das Abbaumaterial dienenden Rohrwelle gro­ ßen Durchmessers sowohl in einem Wälzlager einer Trennwand­ durchführung als auch im Abstand dahinter in einem größeren Wälzlager einer Rückwand gelagert ist, an der die Einzelan­ triebe des Schneidradantriebs angeordnet sind. Die Rohrwelle muß hier sowohl an der Durchführung der Trennwand als auch an der Durchführung der Rückwand abgedichtet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsgemäße Schildvor­ triebsmaschine so auszugestalten, daß sich bei Vermeidung von Dichtungsproblemen eine baulich einfache und vor allem kompak­ te und kurzbauende Antriebsverlagerung des Schneidrades ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Welle des Schneidrades als Flanschwelle ausgebildet und am Umfang ihres scheibenförmigen Wellenflansches in dichtem Ab­ stand von der Trennwand in einem Großlager gelagert ist.

Bei dieser Ausgestaltung der Schildvortriebsmaschine und ihrer Schneidrad-Antriebsverlagerung kann die Schneidradwelle an der Durchführung durch die Trennwand einen auf die Drehmomentüber­ tragung beschränkten kleinen Durchmesser erhalten, so daß auch der Dichtungsdurchmesser an der Trennwand-Durchführung ent­ sprechend klein gehalten werden kann und sich somit keine Dichtungsprobleme ergeben. Zugleich wird eine kurzbauende An­ triebsverlagerung dadurch erreicht, daß die Schneidradwelle als Flanschwelle ausgeführt ist, deren im Durchmesser vergrö­ ßerter scheibenförmiger Wellenflansch in dichtem Abstand zu der Trennwand in dem Großlager gelagert ist, das als Wälzla­ ger bzw. als Kugeldrehkranz od. dgl. ausgeführt ist. Die als Flanschwelle ausgebildete Schneidradwelle ist so ausgeführt, daß sie mit ihrem Wellenflansch großen Durchmessers unmittel­ bar hinter der Trennwand des Vortriebsschildes endet. Die demgemäß kurzbauende Schneidradwelle ist im Großlager abge­ stützt, das die auftretenden Kräfte zuverlässig aufzunehmen in der Lage ist. Vorzugsweise ist das Großlager so ausgebil­ det, daß sein Durchmesser etwa das Zwei- bis Dreifache des Durchmessers der Schneidradwelle im Dichtungsbereich und im Bereich der Durchführung durch die Trennwand beträgt. Der scheibenförmige Wellenflansch der Schneidrad-Flanschwelle ist entsprechend im Durchmesser bemessen. Es empfiehlt sich weiterhin, für den Schneidradantrieb, wie bekannt, mehrere auf einem gemeinsamen Teilkreis angeordnete Einzelantriebe vorzusehen. Hierbei ist der Durchmesser des Teilkreises der Einzelantriebe zweckmäßig etwa gleich dem Durchmesser des Großlagers. Die Schneidradverlagerung erfolgt zweckmäßig nur in einem einzigen Wälzlager, nämlich dem vorgenannten Groß­ lager. In der Trennwanddurchführung braucht hierbei kein zwei­ tes Wälzlager vorgesehen zu werden. Es besteht aber die Mög­ lichkeit, die Anordnung so zu treffen, daß die Schneidradwel­ le im Abstand vor dem Großlager in einem den Dichtungsraum an der Trennwanddurchführung schließenden Gleitlagerring gelagert ist.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Wellendichtung ortsbrustseitig vor der Trennwand in einem von der Antriebswelle des Schneidrades durchgriffenen, mit der Trennwand verbundenen Dichtungsgehäuse angeordnet, das vorzugs­ weise ring- oder hülsenförmig ausgeführt ist. Dabei wird die Anordnung vorteilhafterweise so getroffen, daß das Dichtungs­ gehäuse zwischen der Trennwand und einer ortsbrustseitig da­ vor angeordneten, von oben in die Abbaukammer eintauchenden Tauchwand angeordnet ist und mit der Trennwand und der Tauch­ wand als aussteifendes Element in Verbindung steht. Auch mit diesen Gestaltungsmerkmalen wird eine Schneidradverlagerung verwirklicht, die bei kurzer Länge der Schneidradwelle nur verhältnismäßig wenig über die Trennwand des Schildes in den Schildrückraum ragt und die daher den Schildrückraum nicht übermäßig zubaut. Wie erwähnt, werden für den Schneidradan­ trieb zweckmäßig mehrere auf einem gemeinsamen Teilkreis ange­ ordnete Einzelantriebe vorgesehen. Diese können antriebsmäßig mit einem am Lagerring des Großlagers angeordneten Zahnkranz verbunden sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, an dem scheibenförmigen Wellenflansch der Schneidradwelle einen Zahn­ kranz fest anzuordnen, mit dem die Antriebsritzel der Einzel­ antriebe im Zahneingriff stehen.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel näher erläutert, wo­ bei die Zeichnung eine erfindungsgemäße Schildvortriebsma­ schine im Längsschnitt zeigt.

Die dargestellte Schildvortriebsmaschine ist für den Schild­ vortrieb von Tunneln oder sonstigen Strecken mit flüssigkeits­ gestützter Ortsbrust bestimmt. Der zylindrische Vortriebs­ schild 1, der ortsbrustseitig mit einer Schildschneide 2 ver­ sehen ist, weist im Inneren eine Trennwand 3 auf, die eine ortsbrustseitige Abbaukammer 4 des Schildes gegenüber dem Schildrückraum 5 abschottet. Im Schildrückraum 5 kann im Schutze des Schildschwanzes ein (nicht dargestellter) Ausbau, z. B. ein Tübbing-Ausbau oder ein Ortbetonausbau eingebracht werden, wie dies bekannt ist. Mit 6 sind die hydraulischen Schildpressen bezeichnet, die sich über einen Druckring 7 ge­ gen den eingebrachten Ausbau abstützen und mit deren Hilfe der Vortriebsschild 1 in Vortriebsrichtung A vorgepreßt wird. Im Abstand vor der Trennwand 3 ist am Schildmantel eine von oben in die Abbaukammer 4 eintauchende Tauchwand 8 angeordnet. Die Abbaukammer 4 enthält die die Ortsbrust 9 stützende Stütz­ flüssigkeit, im allgemeinen eine Bentonitsuspension, die durch ein im Kopfraum 10 befindliches Druckluftpolster beaufschlagt wird. Solche Vortriebsschilde mit flüssigkeitsgestützter Orts­ brust sind bekannt und brauchen daher nicht näher erläutert zu werden.

In der Abbaukammer 4 des Vortriebsschildes 1 arbeitet ein Schneidrad 11, das ebenfalls von bekannter Ausbildung sein kann. Das Schneidrad 11 dreht sich um die Schildachse und baut dabei mit seinen (nicht dargestellten) Lösewerkzeugen die Ortsbrust 9 ab. Das abgebaute Bodenmaterial wird, wie bekannt, im Gemisch mit der Stützflüssigkeit aus der Abbau­ kammer 4 abgezogen, im allgemeinen über eine im Bodenbereich des Vortriebsschildes angeordnete hydraulische Abförderlei­ tung.

Die Antriebswelle 12 des Schneidrades 11 durchgreift in der Schildachse eine Durchführung der Tauchwand 8 und der Trenn­ wand 3 des Vortriebsschildes. Zu diesem Zweck ist zwischen der Trennwand 3 und der Tauchwand 8 ein aus einer Hülse oder einer Dichtungsbuchse bestehendes Dichtungsgehäuse 13 ange­ ordnet, das mit der Trennwand 3 und der Tauchwand 8 fest ver­ bunden ist und von dem im Durchmesser abgesetzten Wellenab­ schnitt der Antriebswelle 12 des Schneidrades 11 durchgriffen wird. Die Antriebswelle 12 ist als kurze Flanschwelle ausge­ bildet. Sie weist in dichtem Abstand hinter der Trennwand 3 einen scheibenförmigen Wellenflansch 14 auf, mit dem sie um­ fangsseitig in einem als Wälzlager ausgeführten Großlager 15 gelagert ist. An der Trennwand 3 ist rückseitig ein kurzbau­ endes ringförmiges Lagergehäuse 16 befestigt, welches das Großlager 15 und den Wellenflansch 14 aufnimmt. Der Durchmes­ ser des Großlagers 15 und damit auch des Wellenflansches 14 ist erheblich größer als der Durchmesser des Wellenabschnit­ tes 17, auf dem das Schneidrad 11 sitzt und mit dem die An­ triebswelle 12 die beiden Wände 3 und 8 bzw. das hülsenförmi­ ge Dichtungsgehäuse 13 durchfaßt. Vorzugsweise beträgt der Durchmesser des Großlagers 15 mindestens etwa das Zwei- bis Dreifache des Durchmessers des Wellenabschnittes 17.

In dem Dichtungsgehäuse 13 befindet sich eine die Wellen­ durchführung an der Antriebswelle 12 abdichtende Dichtung 18, die zweckmäßig aus mehreren in Richtung der Wellenachse hintereinander angeordneten ringförmigen Dichtelementen be­ steht. Ein an der Tauchwand 8 in das Dichtungsgehäuse 13 ein­ gesetzter Verschlußring 19 hält die Dichtung 18 in Dichtanla­ ge. Dieser Verschlußring 19 kann zugleich als Gleitlagerring dienen, in dem die Antriebswelle 12 mit ihrem im Durchmesser abgesetzten Wellenabschnitt 17 im Abstand vor dem Großlager 15 gelagert ist. Es ist erkennbar, daß die Wellendichtung 18 ortsbrustseitig vor der Trennwand 3 zwischen dieser und der Tauchwand 8 angeordnet ist und aufgrund der Zuordnung zu dem im Durchmesser abgesetzten Wellenabschnitt 17 nur einen ver­ hältnismäßig kleinen Umfangsspalt abzudichten hat.

Der im Schildrückraum 5 unmittelbar hinter der Trennwand an­ geordnete Schneidradantrieb 20 besteht aus mehreren auf einem gemeinsamen Teilkreis angeordneten Einzelantrieben 21. Der Durchmesser dieses Teilkreises entspricht zumindest angenä­ hert dem Durchmesser des Großlagers 15. Die Zeichnung zeigt oberhalb und unterhalb der Schildachse 22 zwei verschiedene Ausführungsformen für die Antriebsverbindung der Einzelan­ triebe 21 des Schneidradantriebes 22. Bei der unterhalb der Schildachse 22 gezeigten Antriebsanordnung ist an der An­ triebswelle 12 seitlich des Wellenflansches 14 ein Zahnkranz 23 befestigt, mit dem die Antriebsritzel 24 der Einzelantrie­ be 21 im Zahneingriff stehen. Die Einzelantriebe 21 sind hierbei an einer das Gehäuse 16 zum Schildrückraum 5 schlie­ ßenden Deckelplatte 25 angeschlossen. Der Zahnkranz 23 be­ findet sich unmittelbar neben dem Großlager 15, dessen äuße­ rer Lagerring 26 im Gehäuse 16 sitzt und dessen innerer La­ gerring 27 umfangsseitig am Wellenflansch 14 der Antriebswel­ le 12 befestigt ist.

Bei der oberhalb der Schildachse 22 gezeigten Antriebsvari­ ante sind die den Schneidradantrieb bildenden Einzelantriebe 21 antriebsmäßig mit einem am inneren Lagerring 27 des Groß­ lagers 15 angeordneten Zahnkranz verbunden, wobei die Einzel­ antriebe 21 als Aufsteckgetriebe ausgeführt sind. Mit dem inneren Lagerring 27 kann hier eine Ringscheibe 28 drehfest verbunden sein, die den genannten Zahnkranz trägt, mit dem die Antriebsritzel der Einzelantriebe 21 im Zahneingriff stehen. Dies ist in der Zeichnung nicht gesondert dargestellt.

Oberhalb des ringförmigen Lagergehäuses 16 ist im Vortriebs­ schild 1 eine Schleuse 29 an der Rückseite der Trennwand 3 angeordnet, über die die Abbaukammer 4 vom Schildrückraum 5 her zugänglich ist.

Es ist erkennbar, daß die als Flanschwelle ausgeführte An­ triebswelle 12 des Schneidrades 11 eine kurze Baulänge hat, und daß sich demgemäß die Wellenverlagerung mit dem Großla­ ger 15 und damit auch der Schneidradantrieb 20 in dichtem Abstand hinter der Trennwand 3 befinden. Das Schneidrad 11 mit seiner Antriebswelle 12 ist nur in einem einzigen Wälz­ lager, nämlich dem Großlager 15 gelagert. Die Anordnung eines zweiten Wälzlagers ortsbrustseitig vor der Trennwand 3 im Bereich der Dichtung 18 ist nicht erforderlich, da die Welle 12 hier mit ihrem Wellenabschnitt 17 im Dichtungsge­ häuse 13 zuverlässig abgestützt wird. Das Großlager 15 für die kurzbauende Flanschwelle 12 ist in der Lage, sämtliche im Schneidbetrieb auftretenden Kräfte aufzunehmen.

Die erfindungsgemäße Schildvortriebsmaschine ist für den Schildvortrieb mit flüssigkeitsgestützter Ortsbrust oder für den Einsatz als sogenannter Erddruckschild mit durch den Erd­ druck gestützter Ortsbrust bestimmt. Der Schneidradantrieb kann auch auf einen Wellenstummel, der aus dem Lager 15 he­ rausragt, aufgesteckt werden.

Claims (9)

1. Schildvortriebsmaschine für den Schildvortrieb mit erd- oder flüs­ sigkeitsgestützter Ortsbrust, mit einem in der ortsbrust­ seitigen Abbaukammer des Vortriebsschildes angeordneten Schneidrad, dessen Antriebswelle eine Durchführung an der die Abbaukammer vom Schildrückraum abschottenden Trennwand des Schildes durchgreift, mit einer die Durch­ führung der Trennwand an der Antriebswelle abdichtenden Dichtung, mit einem an der Trennwand rückseitig angeord­ neten Wellenlager für die Antriebswelle des Schneidrades und mit einem an der Rückseite der Trennwand angeordneten Schneidradantrieb, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Welle (12) des Schneidrades (11) als Flanschwelle ausgebildet und am Umfang ihres scheibenförmigen Wellenflansches (14) in dichtem Abstand von der Trennwand (3) in einem Großlager (15) gelagert ist.

2. Schildvortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (12) des Schneidrades (11) im Abstand vor dem als Wälzlager ausgebildeten Großlager (15) in einem den Dichtungsraum schließenden Gleitlagerring (19) abgestützt ist.

3. Schildvortriebsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Wel­ lendichtung (18) ortsbrustseitig vor der Trennwand (3) in einem von der Antriebswelle (12) des Schneidrades (11) durchgriffenen, mit der Trennwand (3) verbundenen, vorzugsweise etwa hülsenförmigen, Dichtungsgehäuse (13) angeordnet ist.

4. Schildvortriebsmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsgehäuse (13) zwischen der Trennwand (3) und einer ortsbrustsei­ tig davor angeordneten, von oben in die Abbaukammer (4) eintauchenden Tauchwand (8) angeordnet und mit der Trenn­ wand (3) und der Tauchwand (8) verbunden ist.

5. Schildvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Großlagers (15) mindestens etwa das Zwei- bis Dreifache des Durchmessers der Antriebswelle (12) im Bereich der Dichtung (18) beträgt.

6. Schildvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidradantrieb (20) aus mehreren auf einem gemein­ samen Teilkreis angeordneten Einzelantrieben (21) be­ steht, wobei der Durchmesser des Teilkreises etwa gleich dem Durchmesser des Großlagers (15) ist.

7. Schildvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den Schneidradantrieb (20) bildenden Einzelantriebe (21) antriebsmäßig mit einem Zahnkranz verbunden sind, der am inneren Lagerring 27 des als Wälzlager ausgebil­ deten Großlagers (15) befestigt ist.

8. Schildvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Antriebswelle (12) des Schneidrades (11) seit­ lich des Wellenflansches (14) ein Zahnkranz (23) fest angeordnet ist, mit dem die Antriebsritzel (24) der Ein­ zelantriebe (21) im Zahneingriff stehen.

9. Schildvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb auf einen Wellenstummel, der aus dem Lager (15) herausragt, aufgesteckt angeordnet ist.