DE9415536U1

DE9415536U1 - Microtunnel-Bohrmaschine mit pneumatischem Bohrgut-Abtransport

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Publication number: DE9415536U1
Application number: DE9415536U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-09-26
Filing date: 1994-09-26
Publication date: 1995-01-05
Anticipated expiration: 2004-09-27

Description

MICROTUNNEL-BOHRMASCHINE MIT PNEUMATISCHEM BOHRGUT-ABTRANSPORT

Die Erfindung betrifft eine Microtunnel-Bohrmaschine für das Vorpressen von Produktrohren im Erdreich, bestehend aus einem Maschinengehäuse, in dem eine mittels eines Getriebemotors angetriebene Hauptwelle gelagert ist, auf der eine Schürfscheibe und ein Brecher angeordnet sind, in der die Abförderung des Bohrgutes pneumatisch erfolgt.

Bei einer vorbekannten Ausführung, die in dem Gebrauchsmuster 92 09 545.3 offenbart ist, wird das von der Schürfscheibe bzw. vom Bohrkopf gelöste und vom Excenterbrecher zerkleinerte Bohrgut pneumatisch abgesaugt.

Zur Abförderung des Bohrgutes sind neben der pneumatischen Förderung zwei weitere Fördersysteme bekannt. Es ist die Schneckenförderung und die Spülförderung. Bei der Spülförderung wird Wasser oder Bentonit über Rohrleitungen bis in den Kopf der Bohrmaschine, durch eine Schottwand hindurch, bis an die Ortsbrust gepumpt. Der bei Bohrbetrieb entstehende dünnflüssige Schlamm wird über eine Pumpe, die vorne in der Bohrmaschine installiert ist, wieder zurückgepumpt bis in ein übertage aufgestelltes Absetzbecken.

Durch entsprechende Steuerung des Druckes im Wasservorlauf und im Rücklauf kann im Raum vor der vorderen Schottwand zur Ortsbrust hin ein Druck aufgebaut werden, der etwas über dem statischen Druck des jeweiligen Grundwassers liegt, so daß die Ortsbrust geschützt wird und unkontrollierter Schlammabfluß verhindert wird.

Ein Nachteil der pneumatischen Förderung bei Microtunnel-Bohranlagen so wie es aus dem,Gebrauchsmuster 92 09 545.3

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bekannt ist, liegt bei Anlagen im Saugbetrieb in der Einschränkung, daß die Anlagen nur oberhalb des Grundwasserniveaus arbeiten können. Das pneumatische Abförderrohr ist nämlich bis in die Kammer hineingeführt, die nach vorne mit der Ortsbrust abschließt. Der Lufteintritt'erfolgt durch eine Öffnung im oberen Bereich der Schottwand. Während des Saugbetriebes stellt sich an der Ortsbrust ein Unterdruck ein bzw. ein absoluter Druck von 0,6 bis 0,3 bar absolut. Bei Bohrarbeiten im Grundwasserbereich würde das Grundwasser bei diesem Unterdruck unkontrolliert in den Hohlraum hinter dem Bohrkopf strömen und sofort weiter abgesaugt werden. Fließsände würden mitgerissen und auch abgesaugt werden. Dadurch könnten aber unkontrollierbare Hohlräume vor der Schürfscheibe entstehen, die zu Bodensetzungen führen können, was unter allen Umständen beim Microtunnelbohren vermieden werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bohrmaschine, bei der das Bohrgut pneumatisch abtransportiert wird, so zu gestalten, daß der Einsatz auch unter Grundwasserniveau möglich ist. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

In der erfindungsgemäßen Ausführung wird zwischen den Excenterbrecher, der auf der Hauptwelle gelagert ist, und der vorderen Schottwand ein Zellenrad angebracht, das mit der Hauptwelle fest verbunden ist und darüber angetrieben wird. Die Zellen, die auf dem Umfang des Zellenrades angeordnet sind, werden an der Öffnung vorbeigeführt, welche den Anfang des Absaugkanals bildet. Die Förderluft kann durch Kanäle in der Wand des Gehäuses der Bohrmaschine und durch eine Umlenkvorrichtung von vorne in die Zellen des Zellenrades einströmen und durch

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die geleerten Zellen des Zellenrades wieder in den Absaugkanal gelangen. Während des Bohrbetriebes füllen sich aufgrund des Vorschubes und der Quetscharbeit des Excenterbrechers die Zellen des Zellenrades mit Bohrgut. Bei der Umdrehung des Zellenrades tauchen die Zellen hinter die Umlenkvorrichtung. Hier wird wegen der anstehenden Druckdifferenz die Zelle leergeblasen, das mitgeführte Bohrgut in den Absaugkanal eingegeben und pneumatisch weiterbefördert. Der Förderluftstrom wird nicht unterbrochen, weil die Förderluft durch den Ansaugkanal und die Umlenkvorrichtung ständig nachströmen kann.

Dadurch, daß die Spalten zum Zellenrad klein gehalten werden, kann Schlamm nur in geringen Mengen in den Absaugkanal gelangen. Die Mengen sind stets viel geringer als diejenigen Mengen, die im Prozeß abgefördert werden können. Hierdurch wird der unkontrollierte Wasserabfluß oder Schlammabfluß bei Microtunnel-Bohrarbeiten im Grundwasser verhindert. Bei besonderen Bedingungen kann statt des Absaugens auch mit Überdruck "abgeblasen" werden.

Die Einzelheiten einer erfindungsgemäßen Ausführung werden anhand der Figuren im folgenden näher beschrieben:

Es zeigen

Figur 1 den Querschnitt in der Seitenansicht durch das Vorderteil einer erfindungsgemäßen Microtunnelbohrmaschine ,

Figur 2 den Querschnitt durch die Bohrmaschine in der Ebene A-A,

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Figur 3 den Querschnitt durch die Bohrmaschine in der Ebene B-B.

In einer erfindungsgemäßen Ausführung wie sie in Figur 1 dargestellt ist, sind die Schürfscheibe (1), die Scheibe (3) und das Zellenrad (4) fest auf der Hauptwelle angebracht, welche durch ihre Achse (5) dargestellt ist. Die Hauptwelle (5) wird vom Hydraulikmotor (6) über das Getriebe (7) angetrieben.

Über ein nicht dargestelltes Lagergehäuse, welches fest an der Schottwand (8a) angeflanscht ist, die wiederum ein fester Bestandteil des Maschinengehäuses (8) ist, ist die Hauptwelle (5) samt Schürfscheibe (1), Scheibe (3) und Zellenrad (4) fest im Maschinengehäuse (8) drehbar gelagert, Der Excenterbrecher (2) ist seinerseits auf einer in der Zeichnung nur angedeuteten Kröpfung der Hauptwelle (5) frei drehbar gelagert.

Das sich mit der Hauptwelle (5) drehende Zellenrad (4) läßt zur Schottwand (8a) nur einen geringen Spalt frei. Nach vorne sind die Zellen (4a) des Zellenrades (4) offen, was in Figur 2 erkennbar ist. Bei einer Umdrehung des Zellenrades (4) taucht jede Zelle (4a) einmal hinter die Umlenkvorrichtung (9) (die in Figur 2 geschnitten dargestellt ist) bzw. zwischen diese Umlenkvorrichtung (9) und die Schottwand (8a). Die Zelle bewegt sich dabei zwischen den Öffnungen (9a) der Umlenkvorrichtung (9) und der Öffnung (10a) des Absaugkanales (10) hindurch. Im Absaugkanal (10) herrscht Unterdruck, der z.B. durch ein Rootsgebläse übertage erzeugt wird. Der Absaugkanal (10) ist über Förderleitungen (10b) luftdicht mit dem Vakuumvorabscheider übertage und schließlich mit dem Rootsgebläse

verbunden.

Die Ansaugluft, strömt durch den Ansaugkanal (11) um den Absaugkanal (10) herum, durch den Kanal (9b) hindurch, der Bestandteil der Umlenkvorrichtung (9) ist und dann durch die Öffnung (9a), durch die geleerte Zelle (4a) schließlich in die Öffnung des Absaugkanales (10 a). Der Weg des Luftstromes ist durch den Pfeil (12) angedeutet .

In der Zelle (4a) mitgebrachtes Bohrgut wird durch die anliegende Druckdifferenz zwischen der Öffnung (9a) und (10a) leergedrückt und in den Förderkanal (10b) eingegeben. Um das Leeren der Zellen zu erleichtern, werden die Zellen vorteilhafterweise zum Absaugkanal hin erweitert.

Der Strömungsweg der Luft ist in Figur 3 mit Pfeil (12) dargestellt. In dem runden Absaugkanal (10) strömt die Luft auf den Betrachter zu. Im Ansaugkanal (11) umstreicht sie den Absaugkanal (10), um durch den Kanal (9b) nach vorne in Umlenkvorrichtung (9) zu gelangen.

Auch wenn sich bei Bohrbetrieb unter Grundwasser der ganze Raum (13) zwischen Brecher (2) und Maschinengehäuse (7) mit dünnflüssigem Schlamm füllt, kann der Schlamm nicht ungehindert in die Förderleitung (10b) eindringen, weil die Ränder der Umlenkvorrichtung (9) nur einen sehr kleinen Spalt zu dem Zellenrad (4) freilassen und somit praktisch eine Abdichtung auch bei Bewegung erfolgt.

Um bei Arbeitspausen das Einfließen von feinen Schlämmen oder von Wasser in die Förderleitung (10b) oder den Ansaugkanal (11) durch die Spalte zwischen Zellenrad (4) und

angrenzter Schottwand (Sa) bzw. Umlenkvorrichtung (9) zu verhindern, können beide Kanäle z.B. durch Kugelhähne (14) und (15) luft- und wasserdicht verschlossen werden.

Eine vorteilhafte Variante zur dargestellten Ausführung kann darin liegen, daß die Umlenkvorrichtung (9) und somit der Absaugkanal (10) oben in der Schottwand (8a) angeordnet wird. Bei Arbeitsstillstand kann dann durch Eingabe von Luftüberdruck eine "Blase" erstellt werden, die die Spalte trocken hält. Wenn im Grundwassereinsatz dünnflüssige Schlämme die Kanäle bis zu den geschlossenen Kugelhähnen (14) und (15) füllen und sich absetzen, ist das Anbringen von Wasserdüsen vorteilhaft, durch die die Ablagerungen so aufgewirbelt werden können, daß der Schlamm wieder pneumatisch förderbar wird.

BEZÜGSZEICHENLISTE:

1 Schürfscheibe

2 Excenterbrecher

3 Scheibe

4 Zellenrad 4a Zelle

5 Hauptwelle

6 Hydraulikmotor

7 Getriebe

8 Maschinengehäuse 8a Schottwand

9 Umlenkvorrichtung 9a Öffnung

9b Kanal

Absaugkanal 10a Öffnung

10b Förderleitung

Absaugkanal Luftstromweg Raum

Kugelhahn Kugelhahn

Claims

SCHÜTZANSPRÜCHE: Microtunnel-Bohrmaschine - bestehend aus einem Maschinengehäuse mit einer darin gelagerten, angetriebenen Hauptwelle, auf der eine Schürfscheibe und ein Brecher zum Zerkleinern des Bohrgutes angeordnet sind

1. dadurch gekennzeichnet, daß vor der Schottwand (8a) ein Zellenrad (4) angeordnet ist, dessen Zellen (4a) sich zwischen einer Umlenkvorrichtung (9) und einem Absaugkanal (10) hindurch bewegen.

2. Microtunnel-Bohrmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der Öffnungen (9a) des Kanales (9b) des Ansaugkanales (11) an allen Stellen etwa so groß sind wie der Querschnitt der Förderleitung (10b).

3. Microtunnel-Bohrmaschine gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der Zellen, die sich vor der Öffnung (9a) der Umlenkvorrichtung (9) vorbeibewegen in jeder Bewegungsphase größer sind als der Querschnitt der Förderleitung (10b)

4. Microtunnel-Bohrmaschine gemäß Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zellen (4a) zur Schottwand (8a) hin erweitern.

5. Microtunnel-Bohrmaschine gemäß Anspruch 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß Bedüsungsvorrichtungen in den Ansaugkanälen (11) und in den Absaugkanälen (10) und in der Umlenkvorrichtung (9) angeordnet sind.

6. Microtunnel-Bohrmaschine gemäß Anspruch 1, 2, 3, 4 und

5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zellenrad (4) über besondere Getriebe schneller als die Hauptwelle angetrieben werden kann oder gegenläufig angetrieben werden kann.

7. Microtunnel-Bohrmaschine gemäß Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ansaugkanal (11) und dem Absaugkanal (10) kurz hinter dem Zellenrad (4) Absperrventile, z.B. Kugelhähne, (14) und (15) angeordnet sind.

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