DE8435751U1 - Schildschwanzdichtung für Vortriebsschilde u.dgl. - Google Patents

Description

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20.11*1984 J

Me/Sk

Gw 8459 ;

Patentanmeldung /

der Firma \

Gewerkschaft Eisenhütte Westfalia, 4670 Lünen

Schildschwanzdichtung für Vortriebsschilde und dgl.

Die Erfindung betrifft eine Schildschwanzdichtung für Vortriebsschilde und dgl. mit zwei in Vortriebsrichtung hintereinander angeordneten, den Spalt zwischen Schildschwanz und Tunnelauskleidung dichtenden Spaltdichtungen, die in Vortriebsrichtung vor der vorderen Spaltdichtung mit Hilfe mehrerer über den Spaltumfang verteilt angeordneter Befestigungsglieder lösbar an der Innenseite des Schildschwanzes festlegbar sind.

Es ist bekannt, beim Auffahren eines Tunnels, Stollens oder eines sonstigen unterirdischen Bauwerks im Schildvortriebsverfahren eine Tübbingauskleidung im Schütze des Schildschwanzes einzubringen und dabei den Ringspalt zwischen dem Schildschwanz und der Tübbingauskleidung mittels einer Schildschwanzdichtung abzudichten, um uen Zufluß von Wasser aus dem umgebenden Erdreich und/oder den Einfluß von Verpreßmaterial zu unterbinden, welches zur Vermeidung von Erdsetzungen in den Ringraum'zwischen der Tübbingauskleidung und dem umgebenden Erdreich eingepreßt wird. Wird beim Tunnelvortrieb in wasserführenden Böden mit einem Luftüberdruck im Schildraum gearbeitet, so verhindert die Schildschwanzdichtung auch den unkontrollierten Druckabfall im Schild.

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Aus der DE-OS 31 40 575 sind Schildschwanzdichtungen bekannt/ bei denen im Abstand hintereinander zwei Spaltdichtungen angeordnet sind, so daß bei Beschädigung oder Zerstörung einer der beiden Spaltdichtungen die Abdichtung durch die andere Spaltdichtung gewahrt bleibt. Dabei sind an die hintere Spaltdichtung mehrere über den Spaltumfang verteilt angeordnete Befestigungsglieder angeordnet, die sich im Spalt in Richtung der Schildachse nach vorn erstrecken und im Bereich der vorderen Spaltdichtung bzw. davor lösbar festgelegt sind. Die Befestigungsstelle der hinteren Spaltdichtung ist daher vom Schildraum her zugänglich, so daß ein « Wechsel beschädigter Spaltdichtungen im Betrieb möglich ist. Diese Jg Schildschwanzdichtung hat sich im Betrieb an sich bewährt, weist jedoch verschiedene Nachteile auf. Die bekannte Schildschwanzdichtung ist aus vielen Teilen aufgebaut, die relativ kompliziert sind und daher einen erheblichen Fertigungs- und damit Kostenaufwand beanspruchen. Außerdem ist die Handhabung der bekannten Schildschwanzdichtung aufgrund der zu überwindenden Reibung zwischen den Spaltdichtungen und dem Tunnelausbau bzw. dem Schildschwanz relativ schwierig.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schildschwanzdichtung für Vortriebsschilde und dgl. zu schaffen, welche sich durch einen einfachen und somit kostengünstigen Aufbau sowie eine einfache Handhabung auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Befestigungsglieder von in Vortriebsrichtung angeordneten Gewindespindeln gebildet werden, jede Gewindespindel mit ihrem rückwärtigen Ende mit einer der beiden Spaltdichtungen kuppelbar und mit einer Einstellmutter versehen ist, die drehbar in einem am Schildschwanz befestigten Widerlager angeordnet, ist, und daß die Gewindespindeln und die Einstellmuttern mit Drehwerkzeuganschlußorganen versehen sind.

Durch die vorgenannten erfindungsgemäßen Maßnahmen wird eine Schildschwanzdichtung geschaffen, die mit relativ niedrigem Bau- und somit Kostenaufwand herstellbar ist, da sie aus wenigen einfachen Bauteilen aufgebaut ist. Die Handhabung der erfindungsgemäßen Schild-

schwanzdichtung ist gegenüber der Dichtung nach dein, stand der Technik erheblich vereinfacht, da aufgrund des Zusammenwirkens der erfindungsgemäßen Gewindespindeln mit den Einstellmuttern eine gezielte Kraftbeaufschlagung zur Plazierung der einzelnen Spaltdichtungen gewährleistet ist, so daß die Reibkräfte zwischen Spaltdichtung und Spalt problemlos überwunden werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Gewindespindeln mittels einer Gewindeverbindung mit den Spaltdichtungen kuppelbar, wobei die Spaltdichtungen vorteilhafterweise mit Gewindeeinsatzbuchsen versehen sind. Die Befestigung der Gewindeeinsatzbüchsen in der jeweiligen Spaltdichtung kann z. B. durch Kleben oder Vulkanisieren erfolgen. Obwohl die vorgenannte Art der Kupplung zwischen Gewindespindeln und Spaltdichtungen die kostengünstigst sein dürfte, ist es im Rahmen der Erfindung ohne weiteres möglich, auf beliebige andere Kupplungsarten, wie z. B. Bajonettverbindungen, zurückzugreifen.

Erfindungsgemäß können die Gewindespindeln entweder mit einem im wesentlichen über ihre gesamte Länge durchgehenden Außengewinde verfcehen oder derart abgestuft ausgebildet sein, daß der mit der Spaltdichtung kuppelbare Gewindeabschnitt einen kleineren Durchmesser als der mit der Einstellmutter zusammenwirkende Gewindeabschnitt aufweist. Im Falle einer abgestuften Ausbildung der Gewindespindeln ist es zweckmäßig, die Gewindeabschnitte mit zueinander gegenläufigen Gewinden auszustatten. Während die durchgängige Ausführung der Gewindespindeln sicherlich die kostengünstigere Ausführungsform darstellt, ist es mit Hilfe der gegenläufigen Gewinde; einer abgestuften Gewindespindelausführung möglich, beim Entkuppeln der Gewindespindeln von der Spaltdichtung gleichzeitig die Spaltdichtung von der Gewindespindel abzustoßen.

Erfindungsgemäß wird jede Spaltdichtung von mehreren über den Spaltumfang verteilt angeordneten Gewindespindeln gehalten, wobei zwischen den einzelnen Gewindespindeln jeweils zum Schildschwanz hin

offene Durchbrechungen für den Durchgriff der die jeweils andere Spaltdichtung haltenden Gewindespindeln ausgespart sind. Die Anordnung ist also so getroffen, daß die in Vortriebsrichtung vordere Spaltdichtung Druchbrechungen für den Durchgriff der Gewindespindeln der rückwärtigen Spaltdichtung aufweist.

Da die Einstellmutter einerseits um ihre Gewindemittelachse drehbar im Widerlager gelagert/ andererseits jedoch Axialkräfte aufnehmen muß, ist es erforderlich, die Einstellmuttern in bzw. entgegen der Vortriebsrichtung unverschieblich im Widerlager zu haltern. Um dennoch einen relativ einfachen Austausch der Muttern zu gewährleisten, kann das die Einstellmutter aufnehmende Widerlager erfindungsgemäß in einer durch die Gewindemittelachse verlaufenden Ebene teilbar sein. Alternativ kann die Einstellmutter im wesentlichen aus zwei Teilen bestehen, die miteinander kuppelbar und im gekuppelten Zustand arretierbar sind. Im letzteren Fall kann die Kupplung der beiden Teile der Einstellmutter über ein Schraubgewinde erfolgen, welches mittels einer Madenschraube oder dgl. arretierbar ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 schematisch im Längsschnitt einen Vortriebsschild, der mit einer erfindungsgemäßen Schildschwanzdichtung ausgestattet ist,

Figur 2 eine erfindungsgemäße Schildschwanzdichtung in größerem Maßstab im Längsschnitt durch den Schildschwanz,

Figur 3 einen Schnitt gemäß Linie A-A der Figur 2, Figur 4 eine Ansicht gemäß Pfeil B in Figur 3,

Figur 5 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schildscnwanzdichtung in einer der Figur 2 entsprechenden Ansicht,

Figur 6 eine Ansicht aus Richtung des Pfeiles C in Figur 5.

Der dargestellte zylindrische Vortriebsschild weist, wie bekannt, einen zylindrischen Schildschwanz 2 auf, in dessen Schutz in bekannter Weise eine aus einzelnen Tübbingringen 3 bestehende Tunnelauskleidung 4 eingebracht wird. Der Vortriebsschild wird mittels hydraulischer Vorschubpressen 5 in Vortriebsrichtung V vorgepreßt. Dabei stützen sich die Vorschubpressen 5 über einen Druckring 6 gegen die Tunnelauskleidung 4 ab.

Am Schildschwanz 2 ist eine Schildschwanzdichtung 7 angeordnet, die den Ringspalt 8 zwischen dem Schildschwanz 2 und den in ihm eingebrachten Tübbingringen 3 gegen Wasserzulauf aus dem umgebenden Erdreich und/oder das Eindringen von Verpreßmaterial, wie z. B. Mörtel oder dgl., abdichtet. Die Schildschwanzdichtung 7 ist als Doppeldichtung ausgebildet. Sie besteht aus zwei in Vortriebsriehtung V hintereinander angeordneten Spaltdichtungen 9 und 10 von gleicher

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Ausbildung. Die hintere Spaltdichtung 10 ist am rückwärtigen Ende des Schildschwanzes 2 angeordnet. Die beiden Spaltdichtungen 9 und 10 liegen unmittelbar aneinander. Der Abstand zwischen ihren Dichtlippen 11 und 12 ist kleiner als die Breite eines einzelnen Tübbingringes 3.

Wie insbesondere die Figuren 2, 3 und 5 zeigen, sind die Spaltdichtungen 9 und 10 aus einem im wesentlichen homogenen Material, vorzugsweise einem handelsüblichen Kunststoff, aufgebaut. J.m Rahmen der Erfindung ist der Aufbau der Spaltdichtungen jedoch völlig unwesentlich, so daß auch jede andere Art einer Spaltdichtung Verwendung finden kann.

An der Schildschwanzinnenseite 13 ist ein Widerlager 14 befestigt, welches bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen als umlaufender Ring ausgebildet ist. Anstelle dieses umlaufenden Ringes kann jedoch auch ein in einzelne Ringsegmente aufgeteiltes Widerlager 14 Verwendung finden. Beim Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 2 bis 4 ist das Widerlager 14 in einen Außenring 15 und einen Innenring 16 unterteilt. Über den Umfang des Widerlagers 14 verteilt sind in dieses mehrere Ausnehmungen 17 eingebracht, welche der Aufnahme von Einstellmuttern 18 dienen. Die Einstellmuttern 18 sind den Ausnehmungen 17 angepaßt und werden von diesen mit Spiel aufgenommen. Die Einstellmuttern 18 weisen einen umlaufenden Bund 19 auf, welcher in eine entsprechende Vertiefung der Ausnehmung 17 einfaßt und der Aufnahme von Axialkräften dient. Um die Montage der Einstellmuttern 18 zu ermöglichen, muß zumindest der Innenring 16 des Widerlagers 14 in mehrere Umfangsegmente unterteilt sein. Die vordere Stirnseite 20 der Einstellmuttern 18 ist mit mehreren über ihren Umfang verteilt angeordneten Sackbohrungen versehen, welche als Drehwerkzeuganschlußorgan dienen. Innenseitig sind die Einstellmuttern 18 mit einem in Vortriebsrichtung verlaufenden Innengewinde 22 versehen.

In das Innengewinde 22 der Einstellmuttern 18 greifen Gewindespindeln 23 mit einem entsprechenden Außengewinde ein. Dieses Außen-

gewinde 24 erstreckt sich bei dem Ausführung&beispiel gemäß den Figuren 2 bis 4 im wesentlichen über die gesamte Länge der Gewindespindel 23. Am in Vortriebsrichtung V vorderen Ende der Gewindespindeln 23 ist ein Vierkant 25 angeformt, welcher als Drehwerkzeuganschlußorgan dient.

Die ringförmigen Spaltdichtungen 9 und 10 weisen an ihren vorderen Stirnseiten über ihren Umfang verteilt angeordnete Bohrungen 26 auf, in die Gewindebuchsen 27 eingeklebt oder einvulkanisiert j sind. In diese Gewindebuchsen 27 sind die Gewindespindeln 23 ein- > schraubbar. Die Gewindebuchsen 27 sind über den Umfang der Spaltdichtungen 9 und 10 derart verteilt, daß jeder zweiten Einstellmutter 18 bzw. jeder zweiten Gewindespindel 23 eine Gewindebuchse 2 7 zugeordnet ist. Jeweils mittig zwischen zwei benachbarten Gewindebuchsen 27 sind in die Spaltdichtungen 9 und 10 zum Schildschwanz

2 hin offene, im Querschnitt etwa U-förmige, in Vortriebsrichtung durchgängige Durchbrechungen 28 eingearbeitet.

Die Montage der vurbeschriebenen erfindungsgemäßen Schildschwanzdichtung 7 erfolgt folgendermaßen:

Zunächst wird die rückwärtige Spaltdichtung 10 über das Widerlager 14 hinweg in den Ringspalt 8 zwischen Schildschwanz 2 und Tunnelauskleidung 4 eingebracht und an der Stelle der in den Figuren 2 und

3 dargestellten vorderen Spaltdichtung 9 plaziert. Nunmehr wird die Spaltdichtung 10 so ausgerichtet, daß über den Spaltumfang gesehen jede zweite Gewindespindel 23 in die entsprechende Gewindebuchse 27 der Spaltdichtung 10 eingeschraubt werden kann. Um Zwängungen zwischen der Spaltdichtung 10 und dem Widerlager 14 aufgrund von fertigungsbedingten Ungenauigkeiten der Innengewinde in Einstellmutter 18 und Gewindebuchse 27 zu vermeiden, kann die Spaltdichtung 10 durch Drehen der Einstellmuttern 18 so eingestellt werden, daß zwischen der Spaltdichtung 10 und dem Widerlager 14 ein Sicherheitsabstand entsteht. Wenn die Gewindespindeln 23 ganz in die Gewindebuchsen 27 der Spaltdichtung 10 eingeführt sind, wird die Spaltdichtung 10 durch Drehbeaufschlagung der Einstellmuttern 18 mittels eines nicht näher dargestellten Drehwerkzeugs in ihre

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korrekte Position verschoben. Hierbei müssen ggf. die Gewindespindeln 23 mit Hilfe von auf den Vierkant 25 aufgesetzten Werkzeugen gegen Verdrehen gesichert werden.

Nunmehr wird die vordere Spaltdichtung 9 in den Raum zwischen der hinteren Spaltdichtung 10 und dem Widerlager 14 eingebracht. Die Spaltdichtung 9 ist dabei so auszurichten, daß sie mit ihren Durchbrechungen 28 die Gewindespindeln 23 der hinteren Spaltdichtung übergreifen. Um das Einführen der vorderen Spaltdichtung 9 zu erleichtern, kann der Abstand zwischen der hinteren Spaltdichtung 10 und dem Widerlager 14 auf einen etwas größeren als den erforderlichen Wert vergrößert werden. Nach dem Ausrichten der Spaltdichtung 9 können die ihr zugeordneten Gewindespindeln 23 bis zum Anschlag in die ihr zugeordneten Gewindebuchsen 27 eingeschraubt werden. Anschließend kann die vordere Spaltdichtung 9 durch Drehbeaufschlagung der ihr zugeordneten Einstellmuttern 18 gegen das Widerlager 14 gezogen werden. Desgleichen kann durch Drehbeaufschlagung der der hinteren Spaltabdichtung 10 zugeordneten Einstellmuttern 18 geschehen, so daß beide Spaltabdichtungen 9 und 10 in ihre korrekte Lage gebracht sind.

Wenn nun die hintere Spaltdichtung verschlissen ist, wird sie zunächst durch Drehen der ihr zugeordneten Einstellmuttern 18 soweit wie möglich nach hinten verbracht. Sodann werden die ihr zugeordneten Gewindespindeln 23 aus den ihr zugeordneten Gewindebuchsen 27 herausgedreht und bis in den Bereich des Widerlagern 14 zurückgeschraubt. Anschließend wird die vordere Spaltdichtung 9 durch Drehen der ihr zugeordneten Einstellmuttern 18 in die Position der ursprünglichen Spaltdichtung 10 gebracht, wobei die ursprüngliche Spaltdichtung 10 nach hinten verdrängt wird. Die schadhafte Spaltdichtung bildet hierbei also eine ^og. "verlorene Dichtung". Vor der an die Position der ursprünglichen Spaltdichtung 10 gebrachten Spaltdichtung 9 kann jetzt eine neue Spaltdichtung positioniert werden, was analog der vorbeschriebenen Montage der erfindungsgemäßen Schildschwanzdichtung 7 erfolgt.

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Die Ausführungsform gemäß den Figuren 5 und 6 unterscheidet sich von der vorbeschriebenen Ausführungsform dadurch, daß das im vorbeschriebenen Beispiel geteilt ausgebildete Widerlager 14 hier ungeteilt ausgeführt ist. Um in dieses ungeteilte ringförmige Widerlager 14 die Einstellmuttern 18 einbringen zu können/ sind diese zweiteilig ausgeführt. Zur Montage der zweigeteilten Einstellmuttern 18 werden diese von hinten in die Ausnehmungen 17 des Widerlagers 14 eingeführt und durch Aufschrauben einer Sicherungsmutter 29 axial in ihrer Lage fixiert. Um auf die Einstellmuttern 18 ein gezieltes Drehmoment übertragen zu können, werden die Sicherungsmuttern 29 mit Hilfe von Madenschrauben 30 gegenüber den eigentlichen Einstellmuttern arretiert. Nunmehr kann die Einstellmutter 18 bzw. die Sicherungsmutter 29 über einen an ihr angeformten Sechskant 31 gedreht werden.

Im Gegensatz zu den Gewindespindeln g^mäß den Figuren 2 bis 4 weisen die Gewindespindeln 23 des Ausführungsbeispiels gemäß den Figuren 5 und 6 ein abgestuftes Außengewinde 24 auf, derart, daß der Durchmesser des in Vortriebsrichtung V hinteren Gewindeteils 32 kleiner ist als der Durchmesser des vorderen Gewindeteils 33. Außerdem ist der hintere Gewindeteil 32, also der in die Spaltdichtung 9 bzw. 10 einschraubbare Gewindeteil, mit einem zu dem vorderen Gewindeteil 33 gegenläufigen Gewinde versehen. Der hintere Gewindeteil 32 wird hierbei - ohne Zwischenschaltung von Gewindebuchsen - unmittelbar in das Spaltdichtungsmaterial eingeschraubt.

Die gegenläufigen Gewindeabschnitte 32 und 33 haben u. a. den Vorteil, daß die Abstoßbewegung der verschlissenen hinteren Spaltdichtung 10 beim Einschrauben der Gewindespindel 23 in die Eipstellmutter 18 - wobei gleichzeitig die Gewindeverbindung zwischen Gewindespindel 23 und Spaltdichtung 10 aufgehoben wird - vergrößert wird. Die verschlissene Spaltabdichtung 10 wird also weiter nach hinten abgestossen.

Bezugszeichenliste

1 Vortriebsschild

2 Schildschwanz

3 Tübbingringe

4 Tunnelauskleidung

5 Vorschubpressen

6 Druckring

7 Schildschwanzdichtung

8 Ringspalt

9 Spaltdichtung, vordere

10 Spaltdichtung, hintere

11 Dichtlippe (von 9)

12 Dichtlippe (von 10)

13 Schildschwanzinnenseite

14 Widerlager

15 Außenring

16 Innenring

17 Ausnehmungen

18 Einstellrnuttern

19 (Bund

20 Stirnseite

21 Sackbohrungen

22 Innengewinde

23 Gewindespindel

24 Außengewinde

25 Vierkant

26 Bohrungen

27 Gewindebuchsen 2Ö Durchbrechungen

29 Sicherungsmutter

30 Madenschraube

31 Sechskant

32 Gewindeteil, hinterer

33 Gewindeteil, vorderer

Claims (10)

20.11.1984 Me/Sk Gw 8459 EatanJÄmsprüche

1. Schildschwanzdichtung für Vortriebsschilde und dgl. mit zwei in Vortriebsrichtung hintereinander angeordneten, den Spalt zwischen Schildschwanz und Tunnelauskleidung dichtenden Spaltdichtungen, die in Vortriebsrichtung vor der vorderen Spaltdichtung mit Hilfe mehrerer über den Spaltumfang verteilt angeordneter Befestigungsglieder lösbar an der Innenseite des Schildschwanzes festlegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsglieder von in Vortriebsrichtung (V) angeordneten Gewindespindeln (23) gebildet werden, jede Gewindespindel (23) mit ihrem rückwärtigen Ende mit einer der beiden Spaltdichtungen (9, 10) kuppelbar und mit einer Einstellmutter (.8) versehen ist, die drehbar in einem am Schildschwanz (2) befestigten Widerlager (14) angeordnet ist, und daß die Gewindespindeln („3) und die Einstellmuttern (18) mit Drehwerkzeuganschlußorganen (21, 25, 31) versehen sind.

2. Schildschwanzdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindeln (23) mittels einer Gewindeverbindung mit den Spaltdichtungen (9, 10) kuppelbar sind.

3. Schildschwanzdichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltdichtungen (9, 10) mit Gewindeeinsatzbuchsen

(27) versehen sind, die z. B. durch Kleben oder Vulkanisieren mit den Spaltdichtungen (9, 10) verbunden sind.

4. Schildschwanzdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindeln (23) ein im wesentlichen über ihre gesamte Länge durchgehendes Außengewinde (24) aufweisen.

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5. Schildschwanzdichtung nach Anspruch 2 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindeln (23) derart abgestuft ausgebildet sind, daß der mit der Spaltdichtung (9 bzw. 10) kuppelbare Gewindeteil

(32) einen kleineren Durchmesser als der mit der Einstellmutter (18) zusammenwirkende Gewindeteil (33) aufweist.

6. Schildschwanzdichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindeteile (32, 33) gegenläufige Gewinde aufweisen.

7. Schildschwanzdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spaltdichtung P, 10) von mehreren über den Spaltumfang verteilt angeordneten Gewindespindeln (23) gehalten werden und zwischen den einzelnen Gewindespindeln (23) jeweils zum Schildschwanz (2) hin offene Durchbrechungen (28) für den Durchgriff der die jeweils andere Spaltdichtung (10, 9) haltenden Gewindespindeln (23) ausgespart sind.

8. Schildschwanzdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das die Einstellmuttern (18) aufnehmende Widerlager (14) in einer durch die Gewindami^telachse verlaufenden Ebene teilbar ist.

9. Schildschwanzdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellmutter (18) im wesentlichen aus zwei Teilen (18, 29) besteht, die miteinander kuppelbar und im gekuppelten Zustand arretierbar sind.

10. Schildschwanzdichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung der beiden "eile (18, 29) der Einstellmutter (I8) über ein Schraubgewinde erfolgt, welches mittels einer Madenschraube (30) oder dgl. arretierbar ist.

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