LU82200A1 - Vortriebsschild - Google Patents

Description

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Philipp Holzmann AktiengeseilSchaft Taunusanlage 1, 6000 Frankfurt 1 ' Vortriebsschild

Pie Erfindung betrifft einen Vortriebsschild mit einer im Schildvorderteil durch eine Querwand nach hinten abgedichteten, nach vorn durch die Ortsbrust begrenzten Abbaukammer und einer in dieser angeordneten, zum Abbau des an der Ortsbrust anstehenden Bodenmaterials dienenden .. SchneidVorrichtung, die bei ihrem Betrieb in einem in der Abbaukammer enthaltenen, unter Druck.stehenden Stützmedium bewegbar ist, wobei das abgebaute Bodenmaterial mittels einer Fördereinrichtung aus der Abbaukammer heraus nach hinten in den druckfreien Bereich des Schildes gelangt.

Ein solcher Vortriebsschild ist durch die DE-PS 24 31 512 bekannt. Bei der Anwendung dieses bekannten Schildes hat es sich gezeigt, daß es erforderlich werden kann, die Ab- j baukammer zu betreten, sofern z.B. Hindernisse im Boden-material auftreten, die nicht ohne weiteres mit dem Schneidwerkzeug der Schneidvorrichtung freigeschnitten und z.B.

durch eine Schleuse in den druckfreien Bereich des Schildes bzw. in den Tunnelraum hereingeholt werden können. Derartige Hindernisse können z.B. große Steine, Baumstümpfe oder Teile von alten Pfahlgründungen sein. Bisher war es dann notwendig, das Stützmedium, z.B. thixotrope Flüssigkeit abzulassen.

Die Abbaukammer mußte dann wegen des abgelassenen Stützme-diums ohne Sicherung der Ortsbrust betreten werden, was die Gefahr in sich birgt, daß während des manuellen Lösens der .

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-6- 1 Hindernisse=Einbrüche in der Ortstrust erfolgen und die Bedienungsmannschaften zu Schaden kommen können.

5 . Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfin dung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, einen Vortriebsschild der eingangs ' genannten Art zu schaffen, bei dem ohne Gefahr von Einbrüchen der Ortsbrust die Abbaukammer betreten 10 und Arbeiten zum Entfernen von Hindernissen durchgeführt werden können.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß beim Auftreten eines 15 Hindernisses im Bodenmaterial lediglich die Versatzelemente, z.B. im wesentlichen horizontal bewegbare Versatzstempeltin ihre Arbeitsstellung gebracht zu werden brauchen, in der sie stützend an der Ortsbrust . anliegen, wodurch die Gefahr von Einbrüchen der Orts- 20 brust vermieden ist. Die Abbaukammer kann nun z.B.

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durch eine in der Querwand des Vortriebsschildes vorgesehene Durchtrittsschleuse gefahrlos betreten werden, wobei zuvor der Druck des Stützmediums vermindert bzw. - falls das Stützmedium thixotrope Flüssigkeit 25 ist - die thixotrope Flüssigkeit zweckmäßig etwa bis i zur halben Höhe der Abbaukammer abgesenkt worden ist. Die sich nun in der Abbaukammer befindliche Bedienungsmannschaft kann jetzt das Hindernis ausfindig machen. Das sich im Bereich des Hindernisses befind-30 liehe Versatzelement wird nach der Ortung des Hindernisses wieder zurückbewegt, so daß das Hindernis, ohne daß das genannte Versatzelement im Wege ist, in einem Stück oder nach Zerkleinerung in mehreren Stücken zweckmäßig durch eine besondere in der Quer-35 wand vorgesehene Material- oder Steinschleuse entfernt und beseitigt werden kann. Selbstverständlich -7- - 1 wird -währenddessen die Schneidvorrichtung außer Be trieb gesetzt und wenn erforderlich in eine nicht störende Ruhestellung bewegt· Der übrige Teil der Ortsbrust bleibt dabei mit Hilfe der anderen Versatz-5 elemente abgestützt. Auf die genannte Weise können, auch Reparaturen aller Art im Abbauräum, z.B. Reparaturen des Schneidwerkzeuges der Schneidvorrichtung, ohne daß letztere in umständlicher Weise ausgebaut · werden muß, durchgeführt werden.

• 10

Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich· aus den vorstehend nicht behandelten Unteransprüchen und der nachstehenden Erläuterung der Zeichnung, 15 In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt* , Es zeigen in schematischer Darstellung: » * 20 Hg. 1 den Vortriebsschild im Längsschnitt nach der

Linie I-I in Eig. 2,

Eig* 2 den Vortriebsschild in Ansicht auf die Querwand vom druckfreien Bereich aus, .

Eig, 3 den Vortriebsschild entlang der Linie III-III 25 in Eig. 2,

Eig. 4 den Vortriebsschild in Ansicht auf die Quer-' wand von der Abbauhammer aus. bei in die Ruhe stellung zurückgezogenen Versatzelementen,

Eig. 5 den Vortriebsschild nach Eig. 4 bei in die 30 Arbeitsstellung ausgefahrenen Versatzelementen und

Eig. 6 einen Ausschnitt des Vortriebsschildes in weggebrochener Ansicht auf ein vor der Querwand angeordnetes Versatzelement. I

35 ;

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-8- 1 Der Schildmantel 2 des Vortriebsschildes S ist als

Doppelmantel mit vorderer Schildschneide 1 ausgebildet und umschließt im Schildvorderteil eine als Schottwand ausgehildete Querwand 7» die eine vordere Abbauhammer 5 44 unter Abdichtung von dem hinter ihr liegenden Be reich abtrennt. Die Abbauhammer 44 reicht nach vom bis zur Ortsbrust 41 des anstehenden Bodenmaterials und ist beim Betrieb einer in der Abbauhammer angeordneten Schneidvorrichtung 46 mit einem Stützmedium, z.B.

- 10 einer thixotropen-Elüssigkeit, gefüllt, für die im obe ren feil der Querwand 7 ein Zulauf 45 angeordnet ist.

Die Stützflüssigkeit wird in der Abbauhammer 44 unter einem bestimmten Druck gehalten und der Menge nach· durch Zupumpen frischer Stützflüssigkeit über den 15 Zulauf 45 konstant, gehalten.

' ! Die Schneidvorrichtung 46 dient zum Abbau bzw. Dösen des an der Ortsbrust 41 anstehenden Bodenmaterials und besteht aus einem in der Abbauhammer 44 beweglich angs-20 ordneten Abbauarm 47, der an seinem vorderen Ende ein als um die Längsachse des*Abbauarms drehbarer Schneid-• hopf ausgebildetes Schneidwerkzeug 11 besitzt und am mittleren Bereich der Querwand 7 mittels einer Univer-salgelehkanordnung allseitig schwenkbar gelagert ist.

25 Zur Ermöglichung der genannten Drehbarkeit ist der das Schneidwerkzeug 11 bildende Schneidkopf mittels einer Antriebswelle 13 in einer vorderen und einer hinteren mit Vorgelege versehenen Lagerung 12 bzw. 14 im Abbauarm 47 gelagert. Der Antrieb der Welle 13 erfolgt 30 durch einen Hydromotor 15. Gemäß Eig. 1 besitzt die Universalgelenkanordnung eine Dichtungskalotte 9 und eine mit dieser zusammenwirkende Dichtung 10.

Zwischen einem Tübbingverbau 6 des Tunnels und dem 35 hinteren Ende des Schildmantels 2 ist noch eine

Schildschwanzdichtung 5 angeordnet. Im oberen Teil der Eig. 1 ist der linke Tübbing 6 während des Einbaus -9- 1 kurz vor Einnahme seiner endgültigen Stellung dargestellt· Der Schild S wird mit Hilfe von in dem als Doppelmantel ausgebildeten Schildmantel 2 angeordneten hydraulischen oder pneumatischen Vortriebspressen3 5 vorgetrieben, die sich mit ihrem vorderen Ende gegen einen in der Hübe der Schildschneide 1 angeordneten Radialanschlag 48 des Schildmantels 2 und mit ihrem hinteren Ende gegen einen vor dem vordersten Üfëbbing 6 angeordneten Druckring 4 abstützen.

10 .

Mittels des TJniversalgelenks ist der Abbauarm 47 ähnlich wie bei dem Vortriebsschild nach der genannten DE-PS 24 31 512! derart schwenkbar gelagert, daß der das Schneidwerkzeug 11 bildende Schneidkopf über die 15 gesamte Ortsbrust 41 hinwegbewegt werden kann.

Hierzu ist der Abbauarm 47 mit Hilfe eines Zylinderrohres 17, eines Kolbenrohres 18 und eines Vorschub-

Zylinders 19 nach Art eines ïeleskops in der länge* [ veränderbar. Der Abbauarm 47 weist außerdem ein das 20 Zylinderrohr 17 umhüllendes Schutzrohr 16 auf. Weiter-hin ist noch zur Ermöglichung des durch das Schneidwerkzeug 11 erfolgenden BeStreichens der gesamten Ortsbrust 41 eine die Horizontal-Schwankung des Abbau-arms 47 ermöglichende Lagerung 22, ein die Horizon-25 tal-Schwenkung bewirkendes Zylinder-Kolben-Aggregat 23, i eine die Vertikal-Schwenkung des Abbauarms 47 ermöglichende an der Querwand 7 vorgesehene Lagerung 25, ein Vertikal-Schwenkrahmen 24 und ein die Vertikal-Schwenkung bewirkendes Zylinder-Kolben-Aggregat 26 vorge-30 sehen. Die Zylinder-KoIben-Aggregate 23 und 26 können hydraulisch oder pneumatisch ein- und ausfahrbar sein und werden von einem hinter der Querwand 7 im druckfreien Bereich des Vortriebsschildes S angeordneten nicht dargestellten Bedienungsstand aus gesteuert.

'35 im unmittelbaren Anschluß an den das Schneidwerkzeug 11 bildenden Schneidkopf ist in oder an dem Abbauarm 47 ein vorderes Austragsrohr 20 angeordnet, das sich -10- f 1 in einem hinteren Austragsrohr 21 fortsetzt. Hierdurch wird das ahgehaute Bodenmaterial zusammen mit Stützflüssigkeit unmittelbar an der Abbau- bzw. Schnittstelle auf genommen und über eine im druckfreien hinte-5 ren Bereich des Vortriebsschildes S angeordnete, nicht dargestellte Fördereinrichtung abgeführt. Die Austragsrohre 20 bzw. 21 sind so angeordnet und ausgebildet, daß eine Bewegung des Abbauarms 47 nicht gestört wird.

10 Auf der Vorderseite der Querwand 7 sind am Vortriebsschild S gelagert vor- und zurückbewegbare Versatzelemente V angeordnet, die sich in ihrer Ruhestellung in zurückgezogener, nicht an der Ortsbrust 41 anliegender Lage und in ihrer Arbeitsstellung in ausgefahre-15 ner an der Ortsbrust anliegender, letztere abstützender Lage befinden. Die Ruhestellung der Versatzelemente V wird bei Betrieb des Schneidwerkzeuges 11 und die ' Arbeitsstellung im allgemeinen bei Stillstand de3 .

( Schneidwerkzeuges 11 eingenommen.

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Die Versatzelemente V sind! durch Versatzplatten gebildet, die ihrerseits zweiteilig ausgebildet sind, wobei I 1 die eine Seilplatte (27) sich quer zur Längsachse (A) des zylindrischen Schildmantels (2) erstreckt und in 25 Richtung der genannten Längsachse (A) verschiebbar angeordnet ist, und wobei die zweite Teilplatte (28) um eine Schwenkachse (37) in die Ebene der ersten · Teilplatte (27) ausschwenkbar gelenkig mit der ersten Teilplatte (27) verbunden ist. Hach dem Vorschub der 30 ersten Teilplatte 27 bis zum Wirksamwerden eines

Schiebeanschlags setzt das Ausschwenken der zweiten Teilplatte 28 ein, das solange anhält, bis letztere durch das Wirksamwerden eines Schwenkansch 1 ags 42 gestoppt wird und sich in der Ebene der ersten Teil-35 platte 27, d.h. die gesamte Versatzplatte sich in Arbeitsstellung befindet.

-11- 1 Wie insbesondere aus Fig. 1 im Zusammenhang mit Fig. 5 hervorgeht, bilden die beiden bei ausgeschweifter zweiter Teilplatte (28) in der gleichen, durch den Schildquerschnitt definierten Radialebene befindlichen, 5 jeweils eine Yersatzplatte bildenden Teilplatten (27, 28) zusammen einen Kreisausschnitt.

In den meisten Fällen kann man sich damit begnügen, wenn die Versatzelemente (V) nur auf der oberen Hälfte des Schildquerschnitts angeordnet sind, weil im Bereich der unteren Hälfte sich oft Haufwerk-Ablagerungen befinden, die einerseits Einbrüchen der Ortsbrust in diesem Bereich entgegenwirken und andererseits Bewegungen von Versatzelementen in diesem Bereich jg hemmen würden.

i Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn gemäß

Fig. 4 und 5 im Bereich der oberen Hälfte des Schildquerschnitts vier zweckmäßig gleichgroße Versatz- -20 platten angeordnet sind, wobei die zwischen den beiden

Teilplatten (27, 28) jeder Versatzplatte angeordnete *

Schwenkachse (37) entlang einer Sekante des Schildquerschnitts verläuft. Weiterhin geht aus Fig. 4 und ' 5 hervor, daß die eine, d.h. die in Richtung der 25 Iiängsachse (A) des Schildmantels (2) verschiebbare' Teilplatte (27) die Form eines abgewandtelten Kreisringstückes mit geradliniger innerer Begrenzungskante aufweist, entlang welcher die Schwenkachse (37) verläuft, wobei die zweite, d.h. die um dis Schwenkachse 30 (37) schwenkbare Teilplatte (28) im wesentlichen die

Form eines im ausgeschwenkten Zustand (Fig. 5) mit der Spitze in'das Zentrum des Schildquerschnitts weisenden Dreiecks besitzt , das im eingeschwenkten Zustand (Fig. 4) zum Schildhinterteil weist.

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Die Funktion der die Versatzplatten bildenden Teilplatten, insbesondere bezüglich der Bewegung zur Ortsbrust hin und von dieser zurück, gestaltet sich ‘ -12- 1 besonders einfach, wenn, gemäß Eig. 6 die eine, d.h. die verschiebbare Teilplatte (27) mittels Eüh-rimgsnocken (38) mit sich parallel zur Längsachse (A) des Schildmantels (2) erstreckenden Eührungs-5 schienen (39) in Eingriff steht· Statt dessen oder zusätzlich können dieser einen, d.h. der verschieb- baren Teilplatte (27) Seitenführungen (40) zugeordnet sein. Yfeiterhin ist es vor allem wegen einer optimalen Abstützung der Ortsbrust vorteilhaft, wenn gemäß 10 Eig, 6 zwischen dem Vortriebsschild (s) und der zweiten, d.h. der um die Schwenkachse (37) schwenkbaren Teilplatte (28) eine Kolben-Zylinder-Einrich-tung (29) angeordnet ist, welche gemäß Eig. 3 mit ihrem einen Ende an einem innenringartigen Bauteil 49 15 des Schildmantels 2 und mit ihrem anderen Ende nahe j der Schwenkachse (37) an der Seilplatte (28) ange- l ! lenkt ist. Dabei verlaufen die Gelenkachsen (43) der Anlenkstellen der Kolben-Zylinder-Einrichtung 0*7 i (29) parallel zur Schwenkachse. Das nach dem Ausfah- 20 ren der Kolbenstange 33 des Kolben-Zylinder-Aggregats 29 erfolgende Anstoßen des in Big. 3 linken Endes der Kolbenstange an das rechte Ende des Kolbens 30 bildet den erwähnten Schiebeanschlag für das Ausschwenken der Teilplatte 28.

25 Aus Eig. 5 geht hervor, daß die Anordnung der die Versatzplatten bildenden Teilplatten 27, 28 so getroffen ist, daß die Versatzplatten bei jeweils bis zum Anschlag (42) voll aüsgeschwehkter zweiter Teilplatte (28) die obere Hälfte des Schildquerschnitts 30 ahdecken.

Im oberen Teil der Querwand 7 ist noch eine Durch-trittsschleuse 8 zum Betreten des Abbaurauas 44 nach Ausfahren der Versatzelemente V und nach Verminderung bzw. Abbau des in der Abbaukammer herrschenden 35 Druckes angeordnet. Im unteren Teil der Querwand 7 befindet sich eine Materialschleuse 30.

* -13- t 1 Zweckmäßig auf ihrer Hinterseite sind die Teilplatten (27, 28) ;jeder Versatzplatte mit Versteifungsrippen (34, 35) verseilen.

15 i f ! ' 20 25 .30 35

Claims (17)

1. Vortriebsschild mit einer im Schildvorderteil durch eine Querwand nach hinten abgedichteten, nach vorn durch die Ortsbrust begrenzten Abbaukammer und einer in dieser angeordneten, zum Abbau des an der Ortsbrust anstehenden Bodenmaterials dienenden Schneid« ‘ Vorrichtung, die bei. ihrem Betrieb in einem in der Abbaukammer enthaltenen, unter Druck stehenden Stützmedium bewegbar ist, wobei das abgebaute Bodenmaterial mittels einer Fördereinrichtung aus der Abbaukammer heraus nach hinten in den druckfreien Bereich des Schildes gelangt, gekennzeichnet durch auf der Vorderseite der Querwand (7) angeordnete, am Vortriebsschild (S) gelagerte Versatzelemente (V), die aus einer die Ortsbrust (41) freigebenden Ruhestellung in eine die Ortsbrust abstützende Arbeitsstellung bewegbar' sind.

2. Vortriebsschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versatzelemente (V) durch Versatzplatten gebil- * det sind.

3. Vortriebsschild nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Versatzplatten zweiteilig ausgebildet sind>und die eine Teilplatte (27) sich quer zur Längsachse (A) des zylindrischen Schildmantels (2) erstreckt und in Richtung der genannten Längsachse (A) verschiebbar ange- 2 ·* * -2- 1 ordnet ist, wobei die zweite Teilplatte (28) um eine Schwenkachse (37) in die Ebene der ersten Teilplatte (27) ausschwenkbar gelenkig rät der ersten Teilplatte (27) verbunden ist. 5

4, Vortriebsschild nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß die zweite lüeilplatte (28) bis ztun Wirksamwerden eines Schwenkansehlags (42) ausschwenkbar ist.

5. Vortriebsschild nach Anspruch 3 und/oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden ausgeschwenkter zweiter Teilplatte (28) in der gleichen durch den Schildquerschnitt definierten Radialebene befindlichen, jeweils eine Versatzplatte bildenden Teil- 15 platten (27, 28) zusammen einen Kreisausschnitt ! bilden (Eig. 5). ! ' .

6. Vortriebsschild nach einem der Ansprüche 1 bis 5» i dadurch gekennzeichnet, daß die Versatzelemente 20 (V) nur auf der oberen Hälfte des Schildquerschnitts angeordnet sind (Eig. 4 und 5).

7. Vortriebsschild nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der oberen Hälfte des Schild- 25 querschnitts vier Versatzplatten angeordnet sind, wobei die zwischen den beiden'Teilplatten (27,. 28) jeder Yersatsplatte angeordnete Schwenkachse (37) entlang einer Sekante des Schildquerschnitts verläuft. * 30

8. Vortriebsschild nach Anspruch 7» dadurch gekennzeich net, daß die eine, d.h. die in Richtung der Längsachse (A) des Schildmantels (2) verschiebbare ïeilplatte (27) die Eorm eines abgewandelten Kreisringstückes mit geradliniger innerer Begrenzungskante 33 aufweist, entlang welcher die Schwenkachse (37) verläuft, wobei die zweite, d.h. die um die Schwenk-achse (37) schwenkbare Teilplatte (28) im wesentli- , --3- 1 chen die Form eines im ausgeschweiften Zustand (Hg. 5) mit der Spitze in das Zentrum des Schildquerschnitts weisenden Dreiecks besitzt, das im eingeschwenkten Zustand (Hg. 4.) zum Schildhinter- ' 5 teil weist.

9. Vortriebsschild nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ; eine, d.h. . .. .die verschiebbare îeilplatte (27) mittels IHihrungs- - io nocken (38) mit sich parallel zur Längsachse (A) des Schildmantels (2) erstreckenden Führungsschienen (39) in Eingriff steht. \

10. Vortriebsschild nach einem der Ansprüche 3 bis 9, 15. dadurch gekennzeichnet, daß der einen, d.h. der , verschiebbaren Seilplatte (27) Seitenführungen (40) | zugeordnet sind.

, 11. Vortriebsschild nach einem der Ansprüche 3 bis 9, 2. dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Vortriebs schild (S) und der zweiten, d.h. der um die Schwenkachse (37) schwenkbaren Seilplatte (28) eine Kolben-Zylinder-Einrichtung (29) angeordnet ist.

12. Vortriebsschild nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylinder-Einrichtung (29) mit ihrem einen Ende am Schildmantel (2) und mit ihrem anderen Ende nahe der Schwenkachse (37) au der leilplatte (28) angelenkt ist. 30

13* Vortriebsschild nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkachsen (43) der Anlenkstellen der Kolben-Zylinder-Einrichtung (29) parallel zur Schwenkachse (37) verlaufen. ) 35

14. Vortriebsschild nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Versatzplatten bei jeweils bis zum Anschlag (42) voll ausgeschweifter -4- 1 zweiter Teilplatte (28) die öftere Hälfte des Schildquerschnittes ahdecken.

15. Vortriebsschild nach einem der Ansprüche 1 ftis 14, 5 dadurch gekennzeichnet, daß in der Querwand (7) eine Durchtrittsschleuse (8) angeordnet ist.

16. Vortriebsschild nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in der Querwand (7) 10. eine Materialschleuse (50) angeordnet ist.

17. Vortrieftsschild nach einem der Ansprüche 3 ftis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilplatten (27, 28. jeder Versatzplatte mit Versteifungsrippen (34, 15 35) versehen sind. i * t 20 « 25 . 30 35