DE4240297A1 - Tunnelvortriebsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tunnelvortriebsmaschine mit einem im wesentlichen zylindrischen Schildmantel, einem stirnseitig um die Zentralachse des Schildmantels moto­ risch drehbaren Schneidkopf, einem über Durchtrittsöff­ nungen im Schneidkopf mit Abraum beaufschlagbaren Schneidraum und einer Fördereinrichtung zum Abtransport des Abraums aus dem Schneidraum.

Es ist eine Tunnelvortriebsmaschine dieser Art bekannt (DE-OS 26 44 319), bei welcher das an der Ortsbrust an­ fallende Abraummaterial von einem Gurtbandförderer, ei­ nem Kettenkranzförderer oder einer Abraumschnecke aus dem Schneidraum im Vortriebsbereich abgefördert und ei­ ner Aufbereitungsvorrichtung zugeführt wird. Von dort aus wird das teilweise zerkleinerte Abraummaterial un­ ter Wasserzusatz zu einem Abraumdickstoff mit einem Feststoffgehalt von mindestens 50% verarbeitet und mit Hilfe einer Dickstoffpumpe über eine Förderleitung zur Erdoberfläche gefördert. Installationen dieser Art sind recht kompliziert und haben einen großen Platzbedarf, was vor allem bei kleinen Tunnelmaschinen als nachteilig empfunden wird. Weiter kann dort im Schneidraum vorhandener Überdruck, insbesondere bei wasserführendem Erdreich, dazu führen, daß Abraummaterial und Wasser durch die Abraumschnecke hindurchschießt und die Umge­ bung gefährdet oder aufwendige druckfeste Schließein­ richtungen erfordert.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, die bekannte Tunnelvortriebsmaschine der ein­ gangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß ein besonders einfacher und platzsparender Abraumab­ transport gewährleistet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die erfindungsgemäße Lösung geht von dem Gedanken aus, eine hydraulisch angetriebene Abraumpumpe unmittelbar im Tunnelschild zu integrieren und den Schneidkopfan­ trieb zur Ansteuerung der Abraumpumpe zu nutzen. Um dies zu erreichen, wird gemäß der Erfindung vorgeschla­ gen, daß an einer den Schneidraum begrenzenden Trenn­ wand auf deren dem Schneidkopf abgewandten Seite ein achszentrales Druckrohr und mindestens ein im Abstand vom Druckrohr achsparallel angeordneter, einen abwech­ selnd unter Ausführung eines Saughubs und eines Druck­ hubs hydraulisch angetriebenen Förderkolben aufweisen­ der Förderzylinder mit ihren stirnseitigen Öffnungen in Richtung Schneidraum weisend angeschlossen sind, und daß auf der Schneidraumseite der Trennwand eine vorzugs­ weise U-förmig gekrümmte, an ihrem Austrittsende an die Druckrohröffnung angeschlossene und um die Zentralachse gemeinsam mit dem Schneidkopf motorisch drehbare, und mit ihrem Eintrittsende die stirnseitige Öffnung des Förderzylinders während des Druckhubs des Förderkolbens übergreifende und während des Saughubs zum Schneidraum hin freigebende Drehrohrweiche angeordnet ist. Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen wird außerdem erreicht, daß ein gegebenenfalls im Schneidraum vorhandener Überdruck gefahrlos abgebaut wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind zwei mit ihren stirnseitigen Öffnungen auf einan­ der gegenüberliegenden Seiten des Druckrohranschlusses in den Schneidraum mündende, im Gegentakt arbeitende Förderzylinder vorgesehen, deren Öffnungen vom Ein­ trittsende der Drehrohrweiche abwechselnd übergriffen und freigegeben werden. Die Förderzylinder und das Druckrohr sind dabei zweckmäßig mit einer vormontierten Flanschplatte an der schildfesten Trennwand anflansch­ bar, während die Drehrohrweiche einen mit dem Schneid­ kopf verbundenen Drehmitnehmer vorzugsweise in Form ei­ nes zur Austrittsöffnung achsparallelen, an der Schneid­ raumseite des Schneidkopfs achszentral anflanschbaren Wellenzapfens trägt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Drehrohrweiche an ihrem Eintrittsende eine in Drehrichtung vorzugsweise nierenförmig erweiterte Ein­ trittsöffnung auf, die bei der Zweizylinderpumpe sich zweckmäßig über einen Winkelbereich von 120° bis 150° in Drehrichtung des Schneidkopfs erstreckt. Mit dieser Maßnahme wird erreicht, daß für den Druckhub trotz der weiterdrehenden Drehrohrweiche genügend Zeit zur Verfü­ gung steht, in der der betreffende Förderzylinder mit dem Druckrohr verbunden ist. Es muß dabei nur vermieden werden, daß die erweiterte Eintrittsöffnung beide För­ derzylinderöffnungen gleichzeitig überlappt. Die Ab­ dichtung der Drehrohrweiche im Bereich ihrer Eintritts­ öffnung erfolgt zweckmäßig durch selbsttätig nachstel­ lende Verschleißringe im Bereich der nierenförmigen Eintrittsöffnung und durch eine schneidraumseitig an der Trennwand angeordnete, die stirnseitigen Förderzy­ linderöffnungen bildende austauschbare ringförmige Ver­ schleißplatte.

Die zyklische Umschaltung der Förderkolben zwischen An­ saug- und Druckhub wird zweckmäßig über ein auf mit dem Schneidkopf oder dessen Drehantrieb mitbewegte Betäti­ gungselemente ansprechendes schildfestes Schaltorgan gesteuert.

Zur Vermeidung von die Ansaugöffnung der Förderzylinder verstopfenden Hindernissen weisen die vorzugsweise schlitzförmigen Durchtrittsöffnungen im Schneidkopf zweckmäßig einen kleineren Querschnitt als die Öffnun­ gen des Förderzylinders und/oder des Druckrohrs auf. Weiter kann zu diesem Zweck mindestens ein in den Schneidraum bis in die Nähe der Förderzylinderöffnungen eingreifender, mit dem Schneidkopf mitbewegter Wisch- oder Mischarm oder ein im Schneidraum angeordnetes, vorzugsweise durch den Schneidkopfantrieb angetriebenes Rührwerk vorgesehen werden, womit vor die Förderzylin­ der gelangende größere Steine oder Erdklumpen wegge­ wischt oder weggebrochen werden können. Die Mischarme bzw. das Rührwerk werden außerdem zur Vermischung des Abraummaterials im Schneidraum und zur Vergrößerung der Plastizität und Flexibilität benutzt. Bei Bedarf kann hierzu auch noch Wasser zugesetzt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Vortriebsschild einer Tunnelvortriebsmaschine mit integrierter Ab­ raumpumpe;

Fig. 2 ein Schema der geometrischen Zuordnung zwischen Abraumpumpe und Schneidrad der Tunnelvortriebs­ maschine nach Fig. 1.

Die in der Zeichnung dargestellte Tunnelvortriebsma­ schine besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Schildmantel 2, einem den Schildmantel 2 stirnseitig begrenzenden, über einen Antriebsmotor 8, ein Zahnrit­ zel 3 und einen Zahnkranz 22 um die Zentralachse des Schildmantels drehbar angetriebenen, mit Schneidzähnen 20 bestückten Schneidkopf 1 und einer im Schildmantel 2 integrierten Förderpumpe 14, 15, 16 für den im Schneid­ raum 9 anfallenden Abraum. Der Schneidkopf 1 ist über ein kombiniertes Axial-/Radiallager 5 innerhalb des Schildmantels drehbar gelagert und durch eine Innen­ dichtung 4 und eine Außendichtung 6 unter Begrenzung des Schneidraums 9 gegenüber dem Schildinnenraum 10 und den Außenraum abgedichtet.

Die Abraumpumpe ist mittels eines Flansches 12 an der rückwärtigen Trennwand 7 des Schneidraums 9 angeflanscht. Sie besteht im wesentlichen aus zwei mit ihren stirn­ seitigen Öffnungen von außen her in den Schneidraum 9 mündenden Förderzylindern 14, deren Förderkolben 16 mit Hilfe hydraulischer Antriebszylinder 15 im Gegentakt unter abwechselnder Ausführung eines Saughubs und eines Druckhubs antreibbar sind. Eine innerhalb des Schneid­ raums 9 angeordnete Drehrohrweiche 17 sorgt dafür, daß während des Saughubs die betreffende Förderzylinderöff­ nung zum Schneidraum hin offen ist und während eines Druckhubs mit einem achszentral angeordneten Druckrohr 11 verbunden ist. Zu diesem Zweck ist die Rohrweiche 17 mit ihrer an das Druckrohr 11 angeschlossenen, achszen­ tral angeordneten Austrittsöffnung am Flansch 12 bzw. am Druckrohr 11 drehbar gelagert und über den achszen­ tralen Wellenzapfen 19 drehfest mit dem Schneidkopf 1 verbunden. Dadurch wird die Drehrohrweiche synchron mit dem Schneidkopf 1 um dessen Zentralachse mitgedreht, so daß ihre Eintrittsöffnung 18 abwechselnd vor die eine oder andere Öffnung der Förderzylinder 14 gelangt. Die Antriebszylinder 15 werden über ein schildfestes Schalt­ organ 24 und zahnkranzfeste Betätigungsorgane 23 zur Ausführung eines Saughubs bzw. eines Druckhubs phasen­ gerecht im Sinne der vorstehenden Ausführungen ange­ steuert. Die Eintrittsöffnung 18 der Drehrohrweiche 17 ist in ihrer Drehrichtung so nierenförmig erweitert, daß trotz Weiterdrehens der Drehrohrweiche während des gesamten Druckhubs eines Förderkolbens 16 eine Verbin­ dung zum Druckrohr 11 aufrechterhalten bleibt.

Um Verstopfungen an den Ansaugöffnungen der Förderzy­ linder zu vermeiden, weist der Schneidkopf 1 schmale Schlitzöffnungen 21 auf, durch die nur entsprechend zerkleinertes Abraummaterial in den Schneidraum 9 ge­ langen kann. Weiter ist der Schneidkopf 1 innenseitig mit Wisch- oder Mischarmen 25 bestückt, die bis in die Nähe der stirnseitigen Förderzylinderöffnungen reichen und dafür sorgen, daß größere Steine oder Klumpen vor diesen Öffnungen weggewischt oder weggebrochen werden.

Zusammenfassend ist folgendes festzustellen: Die Erfin­ dung bezieht sich auf eine Tunnelvortriebsmaschine mit einem an einem Vortriebsschild 2 drehbar gelagerten Schneidkopf 1 und einer Fördereinrichtung zum Abtrans­ port des anfallenden Abraums. Eine besonders einfache und kompakte Ausbildung einer solchen Tunnelvortriebs­ maschine wird gemäß der Erfindung dadurch erzielt, daß eine hydraulisch angetriebene Abraumpumpe 11, 14, 17 un­ mitttelbar im Tunnelschild integriert und direkt über den Schneidkopfantrieb angesteuert wird.

Claims (13)

1. Tunnelvortriebsmaschine mit einem im wesentlichen zylindrischen Schildmantel (2), einem stirnseitig um die Zentralachse des Schildmantels motorisch drehbaren Schneidkopf (1), einem über Durchtritts­ öffnungen (21) im Schneidkopf mit Abraum beauf­ schlagbaren Schneidraum (9) und einer Förderein­ richtung (11, 14, 17) zum Abtransport des Abraums aus dem Schneidraum (9), dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidraum (9) durch eine schildfeste Trenn­ wand (7) begrenzt ist, daß auf der dem Schneidkopf abgewandten Trennwandseite ein achszentrales Druck­ rohr (11) und mindestens ein im Abstand vom Druck­ rohr (11) achsparallel angeordneter, einen abwech­ selnd unter Ausführung eines Saughubs und eines Druckhubs hydraulisch angetriebenen Förderkolben (16) aufweisender Förderzylinder mit ihren stirn­ seitigen Öffnungen in Richtung Schneidraum (9) wei­ send angeschlossen sind, und daß auf der Schneid­ raumseite der Trennwand (7) eine an ihrem Austritts­ ende an die Druckrohröffnung angeschlossene und um die Zentralachse gemeinsam mit dem Schneidkopf (1) motorisch drehbare und mit ihrem Eintrittsende (18) die stirnseitige Öffnung des Förderzylinders (14) während des Druckhubs des Förderkolbens (16) über­ greifende und während des Saughubs zum Schneidraum (9) hin freigebende Drehrohrweiche (17) angeordnet ist.

2. Tunnelvortriebsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise schlitzförmi­ gen Durchtrittsöffnungen (21) im Schneidkopf (1) einen kleineren Querschnitt als das Druckrohr (11) und/oder der Förderzylinder (14) aufweisen.

3. Tunnelvortriebsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß zwei mit ihren stirnsei­ tigen Öffnungen auf einander gegenüberliegenden Seiten des Druckrohranschlusses in den Schneidraum (9) mündende, im Gegentakt arbeitende Förderzylin­ der (14) vorgesehen sind, deren Öffnungen vom Ein­ trittsende (18) der Drehrohrweiche (17) abwechselnd übergriffen und freigegeben werden.

4. Tunnelvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrohrwei­ che durch ein im wesentlichen U-förmig gebogenes, mit ihren Ein- und Austrittsöffnungen in Richtung Trennwand (7) weisendes Rohrstück gebildet ist.

5. Tunnelvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrohrwei­ che (17) an ihrem Eintrittsende (18) eine in Dreh­ richtung vorzugsweise nierenförmig erweiterte Ein­ trittsöffnung aufweist.

6. Tunnelvortriebsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erweiterte Eintrittsöffnung (18) sich über einen Winkelbereich von 120° bis 150° in Drehrichtung des Schneidkopfs (1) erstreckt.

7. Tunnelvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderzylin­ der (14) und das Druckrohr (11) mit einer vormon­ tierten, vorzugsweise angeschweißten Flanschplatte (12) an der schildfesten Trennwand anflanschbar sind.

8. Tunnelvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrohrwei­ che (17) einen mit dem Schneidkopf verbundenen Drehmitnehmer vorzugsweise in Form eines zu ihrer Austrittsöffnung koaxialen, an der Schneidraumseite des Schneidkopfs (1) achszentral anflanschbaren Wellenzapfens (19) trägt.

9. Tunnelvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein auf mit dem Schneid­ kopf (1) oder dessen Drehantrieb (22) mitbewegte Betätigungselemente (23) ansprechendes schildfestes Schaltorgan (24) zur drehsynchronen Umsteuerung der Förderkolben (16).

10. Tunnelvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (7) schneidraumseitig mit einer die stirnseitigen Förderzylinderöffnungen begrenzenden, austauschba­ ren ringförmigen Verschleißplatte für die Drehrohr­ weiche (17) bestückt ist.

11. Tunnelvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch mindestens einen in den Schneidraum (9) bis in die Nähe der Förderzy­ linderöffnungen eingreifenden, mit dem Schneidkopf (1) mitbewegten Wisch- oder Mischarm (25).

12. Tunnelvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch ein im Schneidraum (9) angeordnetes, vorzugsweise durch den Schneidkopfan­ trieb (8) angetriebenes Rührwerk.

13. Tunnelvortriebsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidraum (9) mit Wasser beaufschlagbar ist.