專利名稱：用于掘進(jìn)隧道孔的方法以及隧道鉆掘機(jī)或掘進(jìn)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來掘進(jìn)隧道孔的方法和一種適合應(yīng)用這種方法的隧道鉆掘機(jī)或掘進(jìn)機(jī)。
背景技術(shù)：
如果想要在工作面(Ortsbrust)的支持下掘進(jìn)隧道孔，迄今為止總是采用以下兩種方法a)在采用所謂的泥漿法時為了支承工作面，鉆削頭空間借助于支承液(例如澎潤土)支承，以防止萎陷。鉆削物的排出借助于一與鉆削頭空間連通的輸送裝置進(jìn)行，在其用來將由鉆削物和支承液組成的混合物從壓力腔中輸出的輸出端上設(shè)置一抽吸管接頭。在另一個部位上給鉆削頭空間輸入相當(dāng)于抽出的支承液量的“新鮮”支承液，從而保持在工作面上希望的支承壓力。通常在輸送裝置前面連接一設(shè)置在鉆削頭空腔內(nèi)的“碎石機(jī)”，其任務(wù)是，將較大的剝離物粉碎成適于抽出的大小。
泥漿法雖然適合于，在較疏松的土地時在鉆削過程中可靠地防止工作面的萎陷，但缺點(diǎn)是，其使用比較復(fù)雜，因此成本高。
b)在用所謂的EPB(地壓平衡)工作法時通過這樣的方法克服工作面的萎陷，即切下的鉆削物通過規(guī)定的輸送率保持在一規(guī)定的地壓下。
這種方法使用時不太復(fù)雜。但是因?yàn)樵阢@削頭空間內(nèi)始終有大量已經(jīng)切下的鉆削物，因此也與鉆削頭的運(yùn)動部分接觸，顯著加大了這些部分的磨損。
還常常需要，在形成的空腔內(nèi)填充非常貴的、用復(fù)雜的方法放入鉆削頭空間內(nèi)的輔助材料，例如支承泡沫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種用來掘進(jìn)隧道孔的方法和一種適合于實(shí)施這種方法的隧道鉆掘機(jī)或掘進(jìn)機(jī)，利用這種方法和機(jī)器使上述兩種方法的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合并盡可能消除其特有的缺點(diǎn)。
這個目的通過在權(quán)利要求1中所述的方法并且在其裝置方面通過在權(quán)利要求5中所述隧道鉆掘機(jī)或掘進(jìn)機(jī)實(shí)現(xiàn)。
在用本發(fā)明的方法時，下面稱為低密度法，位于鉆削頭空間內(nèi)的液體(例如水)和鉆削物混合物借助于氣墊保持在一定壓力之下。尤其是不管在掘進(jìn)期間還是在液體與鉆削物的混合物輸出期間壓力都保持不變，以保證工作面恒定的最佳支承。根據(jù)土地情況的不同可以給鉆削物輸入或多或少的液體，以使粘度與工作面的性能匹配。
為了造成所需要的支承效果通常用水作為液體即可。因?yàn)橛纱瞬恍枰砑觿?例如澎潤土)，與泥漿法相比鉆削物可以很好地貯存。也不需要用來將鉆削物和液體分離的分離設(shè)備。
氣墊不僅用來促使液體對工作面產(chǎn)生支承作用，而且也用來支持鉆削物的輸出。
特別是優(yōu)選的是，氣墊以及液體所處的壓力根據(jù)工作面情況而改變。
此外本發(fā)明的方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)一和在泥漿法時一樣的精細(xì)的壓力控制。
-與EPB方法相比較高的鉆削物與液體的混合物裝載量。
-與泥漿法相比由于鉆削物混合物較大的單位重量在孔底區(qū)域內(nèi)支承效果較好。
-通過改變壓縮空氣墊內(nèi)的壓力形成精細(xì)的工作面支承的可能性。
-通過氣墊同時支持工作面的支承效果和鉆削物的輸出。
-由于通過在引出系統(tǒng)內(nèi)的氣墊對材料流動的支持，減小從鉆削運(yùn)行轉(zhuǎn)換到輸出運(yùn)行時的停機(jī)時間。
-泥漿法和EPB法的優(yōu)點(diǎn)相互結(jié)合。
本發(fā)明的用來實(shí)施本發(fā)明方法的隧道鉆掘機(jī)或掘進(jìn)機(jī)包括一個機(jī)體，該機(jī)體具有一個設(shè)置在機(jī)體朝向工作面的一側(cè)上的鉆削頭；一個從工作面出發(fā)觀察位于鉆削頭之后的后背壁；一個可以給鉆削頭空間輸送液體的裝置；一個穿透背壁的輸送裝置，該輸送裝置的入口端在鉆削頭空間的底部區(qū)域內(nèi)通入鉆削頭空間，并且借助于該輸送裝置可以將液體和鉆削物的混合物從鉆削頭空間穿過背壁向后排出，其中輸送裝置可相對于外界氣密地封閉；一個與輸送裝置連通的壓力腔；和用來在壓力腔內(nèi)產(chǎn)生壓縮空氣墊的裝置以及一用于在至少基本保持鉆削頭空間和壓力腔內(nèi)的壓力的情況下排出鉆削物和液體的混合物的裝置。
如果在前面或下面談到隧道鉆掘機(jī)或掘進(jìn)機(jī)，那么應(yīng)當(dāng)指出的是，即可以以任何方式配備鉆削頭。那么例如切削裝置應(yīng)該和在掘進(jìn)機(jī)中所使用的切削臂歸入“鉆削頭”的概念。因此在本發(fā)明的隧道鉆掘機(jī)或掘進(jìn)機(jī)中可以自由選擇以下因素-鉆削頭類型-掘進(jìn)的孔的橫截面形狀-掘進(jìn)功率。
此外本發(fā)明的隧道鉆掘機(jī)或掘進(jìn)機(jī)的特征為，與EPB法相比，在掘進(jìn)期間鉆削頭的摩擦較小。因此在旋轉(zhuǎn)式鉆削頭的情況下顯著減小鉆削頭前進(jìn)所需要的扭矩。此外減小鉆削頭的磨損并且減少應(yīng)對機(jī)器噪聲(Maschineverrollung)的措施。
另一個優(yōu)點(diǎn)是，在本發(fā)明的隧道鉆掘機(jī)或掘進(jìn)機(jī)中輸送裝置僅僅用來輸出液體和鉆削物的混合物，而不用來獲得壓力。如果輸送裝置優(yōu)選包括一螺旋式輸送機(jī)，那么由于這個原因螺旋式輸送機(jī)的螺桿在結(jié)構(gòu)類型和直徑方面可任意選擇。因此它也可以做成例如無芯螺桿或“肋狀螺桿”，使得也可以輸出較粗大的鉆削物，而不必在鉆削頭空間內(nèi)采取粉碎較大鉆削塊的措施。
在一種特別優(yōu)選的結(jié)構(gòu)方案中壓力腔設(shè)計成螺旋式輸送機(jī)的殼體的一部分。它最好具有這樣的容積，其大小足以使壓力在輸出混合物期間至少基本上保持不變，而不必采取附加措施。
在本發(fā)明隧道掘進(jìn)機(jī)和部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)的一種特別優(yōu)選的改進(jìn)結(jié)構(gòu)中用來排出鉆削物液體混合物的裝置包括一個帶有可選擇地開啟和關(guān)閉的艙壁的隔離腔；一個沿輸送方向看設(shè)置在隔離腔之后的分離腔，一個用于在分離腔內(nèi)將鉆削物與液體(有時帶有細(xì)的鉆削物成分)分開的裝置。
借助于這種用于排出鉆削物和液體的混合物的裝置通過這樣的方法保證在輸出期間鉆削物的壓力保持，即始終有一個艙壁被關(guān)閉。
如果這樣調(diào)整鉆削物與液體的混合物，使它是一種糊狀物，那么也可以考慮這樣的工作方式，即其中始終保留一個小孔用于排出混合物。
通過沿輸送方向看設(shè)置在隔離腔后的分離腔和設(shè)置在它里面的用來分離鉆削物和液體的裝置，液體可以在離開壓力腔后直接與細(xì)的鉆削物成分一起與粗大的鉆削物分離，并回輸?shù)姐@削頭空間內(nèi)或輸出。
分離裝置最好包括一將分離腔分成一鉆削物分腔和液體分腔的網(wǎng)篩。
為了加速帶細(xì)的鉆削物成分的液體與粗大的鉆削物的分離過程，液體分腔最好與產(chǎn)生負(fù)壓的裝置連接。它們可以特別優(yōu)選包括一真空泵。
其次如果液體分腔與用于回輸液體的裝置連接，則是極其優(yōu)選的。用于回輸液體的裝置可以包括一輸送泵，借助于輸送泵液體可以與位于它里面的細(xì)鉆削物成分一起回輸?shù)姐@削頭空間內(nèi)和/或輸送給其他用途。
如果網(wǎng)篩附加地與一振動裝置連接，那么可以加速帶細(xì)的鉆削物成分的液體與粗大鉆削物之間的分離過程。
當(dāng)然按本發(fā)明的用于本發(fā)明方法的隧道鉆掘機(jī)或掘進(jìn)機(jī)也可以配備其它不同結(jié)構(gòu)的用來排出鉆削物與液體的混合物的裝置。此外這里所述的這種裝置的實(shí)施形式也可以獨(dú)立于本發(fā)明的方法和本發(fā)明的隧道鉆掘機(jī)或掘進(jìn)機(jī)使用。因此它是獨(dú)立的發(fā)明內(nèi)容。


在附圖中示意表示本發(fā)明裝置的一實(shí)施例。附圖表示圖1裝置的一縱剖視圖，圖2圖1中的局部剖開的X向視圖。
具體實(shí)施例方式
總體用100表示的隧道掘進(jìn)機(jī)包括一機(jī)體1、其外表面2和其起背壁3作用的后壁4在工作面后面形成一鉆削頭空間5。
一已知結(jié)構(gòu)形式的鉆削頭7在鉆削頭空間內(nèi)工作。在鉆削頭空間5的底部8區(qū)域內(nèi)一螺旋式輸送機(jī)9通入鉆削頭空間5內(nèi)。螺旋式輸送機(jī)9具有相對于周圍可氣密性封閉的殼體10，它在關(guān)閉狀態(tài)僅僅與鉆削頭空間5連通。
殼體10在鉆削頭空間的出口區(qū)內(nèi)首先做成管狀。沿輸送方向上升。在殼體10的管狀區(qū)域上連接一向上延伸的槽形的擴(kuò)展11，它通入設(shè)置在背壁3后面的壓力腔23內(nèi)。壓力腔23可借助于一關(guān)閉滑閥24與槽形擴(kuò)展11分開，以便在維護(hù)和修理時卸壓。因此螺旋式輸送機(jī)9可以稱作“槽形螺旋式輸送機(jī)”。
在槽形擴(kuò)展11上還連接一管狀殼體區(qū)，在其端面上安裝一用于螺旋式輸送機(jī)的9螺桿13的驅(qū)動電機(jī)12。
螺桿13從鉆削頭空間5的底部8一直延伸到一閘門系統(tǒng)18，通過它可以將液體和鉆削物的混合物輸送給一輸出機(jī)15。
螺桿13可以沿輸送方向移動，使殼體10管狀區(qū)的開口10′可以借助于一在附圖中未畫出的艙壁氣密性關(guān)閉。從而可以對輸送裝置進(jìn)行維護(hù)和修理工作。
用于鉆削物的輸出口14通過具有一分離腔25和一對可選擇地開啟的艙壁16、17的閘門系統(tǒng)18與外界連接。液體和鉆削物混合物首先排入在艙壁16、17之間形成的隔離腔19內(nèi)，通過這樣的方法進(jìn)行，即在隔離腔19是空的時艙壁16一直開啟，直至隔離腔19至少基本上被裝滿為止。接著關(guān)閉艙壁16，打開艙壁17，從而使鉆削物和液體混合物進(jìn)入分離腔25內(nèi)。
通過這種操作方式保證，在工作期間液體所處的壓力基本上保持不變。
處于壓力腔23和殼體10的槽形擴(kuò)展區(qū)11內(nèi)的壓縮空氣墊20用來保持壓力，壓縮空氣墊借助于一在附圖中未示出的壓縮空氣源產(chǎn)生。如由附圖可以立即明白的那樣，由壓縮空氣墊20施加在液體21上的壓力通過螺旋式輸送機(jī)9一直傳播到鉆削頭空間5內(nèi)，其中在液面22上方的壓力擴(kuò)展通過背壁3與鉆削頭空間5分開，由此使鉆削頭空間完全充滿液體，以便優(yōu)化對工作面的支承。
槽形擴(kuò)展的一個特別的優(yōu)點(diǎn)也是，特別大的不能通過輸出口的鉆削物塊至少可以一直輸送到擴(kuò)展區(qū)內(nèi)。在借助于關(guān)閉滑閥24關(guān)閉壓力腔23后便可以在壓力下降和排出液體與鉆削物混合物后查看擴(kuò)展區(qū)，并采取排出大的鉆削物塊的必要措施，必要時進(jìn)行粉碎。
在分離腔25內(nèi)設(shè)置一沿輸送方向看向下傾斜的網(wǎng)篩26，它將分離腔25分成一鉆削物分腔27和一液體分腔28。
液體分腔28與一真空泵29連接，使得可以產(chǎn)生一在圖1中通過箭頭P形象表示的從鉆削物分腔27向液體分腔28的抽吸，通過這種抽吸使液體和細(xì)鉆削物成分一起到達(dá)液體分腔內(nèi)。
此外為了將帶細(xì)鉆削物成分的液體從液體分腔28中輸出在液體分腔28上連接一輸送泵30，借助于輸送泵在圖中所示的實(shí)施例中液體連同細(xì)鉆削物成分可通過管路結(jié)構(gòu)31回輸?shù)姐@削頭空間內(nèi)。當(dāng)然在另一種管路結(jié)構(gòu)時液體也可以通過與細(xì)鉆削物成分的分離輸送給一個再處理裝置。
位于鉆削物分腔27內(nèi)網(wǎng)篩26上方的大的鉆削物塊通過排出口14向外落到一輸送帶15上。
為了加速分離過程，網(wǎng)篩26與一在圖中未畫出的振動裝置連接，用它可使網(wǎng)篩產(chǎn)生振動。
網(wǎng)篩26可以設(shè)計成這樣，使其網(wǎng)眼的開口尺寸是可變的。通過這個措施可以使包含在位于液體分腔28內(nèi)的液體中的細(xì)鉆削物成分與需要相匹配。在結(jié)構(gòu)方面網(wǎng)眼的可變性可以通過這樣的方法實(shí)現(xiàn)，即設(shè)置兩個相互貼合的網(wǎng)篩，它們可以相對移動。
通過適當(dāng)選擇真空泵和輸送泵的抽吸功率可以有選擇地在排出時在一定程度上進(jìn)行鉆削物的干燥，使鉆削物不用進(jìn)一步處理便可存放。
附圖標(biāo)記清單100隧道掘進(jìn)機(jī) 16，17艙壁1機(jī)體 18閘門系統(tǒng)2外殼面 2519隔離腔3背壁 20縮空氣墊4后壁 21液體5鉆削頭空間22液面6工作面23壓力腔7鉆削頭 3024關(guān)閉滑閥8底部 25分離腔9螺旋式輸送機(jī) 26網(wǎng)篩10殼體 27鉆削物分腔10′開口 28液體分腔11擴(kuò)展 3529真空泵12驅(qū)動電機(jī) 30輸送泵13螺桿 31管路結(jié)構(gòu)14輸出口 P箭頭15輸送機(jī)
權(quán)利要求
1.用來掘進(jìn)隧道孔的方法，其中從工作面上分離的鉆削物借助于輸入鉆削頭空間(5)內(nèi)的液體和鉆削物的混合物以及借助于一個輸送裝置從鉆削頭空間(5)內(nèi)排出，所述鉆削頭空間由工作面和機(jī)體(1)的外殼面以及一與工作面隔開的背壁(3)形成，所述輸送裝置的入口端位于鉆削頭空間內(nèi)并且輸出端位于鉆削頭空間外，其中由液體和鉆削物組成的混合物借助于氣墊保持在一定壓力之下。
2.按權(quán)利要求1的方法，其特征為氣墊在一經(jīng)由輸送裝置與鉆削頭空間(5)連通的壓力腔內(nèi)產(chǎn)生。
3.按權(quán)利要求1或2的方法，其特征為通過氣墊支持液體和鉆削物的混合物對工作面的支承作用以及鉆削物的輸出。
4.按權(quán)利要求1至3之任一項(xiàng)的方法，其特征為氣墊所處的壓力是可變的。
5.隧道鉆掘機(jī)或掘進(jìn)機(jī)，其包括一個機(jī)體(1)，該機(jī)體具有一個設(shè)置在機(jī)體朝向工作面的一側(cè)上的鉆削頭(7)；一個從工作面出發(fā)觀察位于鉆削頭之后的后背壁(3)；一個可以給鉆削頭空間輸送液體的裝置；一個穿透背壁(3)的輸送裝置，該輸送裝置的入口端在鉆削頭空間的底部區(qū)域內(nèi)通入鉆削頭空間，并且借助于該輸送裝置可以將液體和鉆削物的混合物從鉆削頭空間穿過背壁(3)向后排出，其中輸送裝置可相對于外界氣密地封閉；一個與輸送裝置連通的壓力腔(23)；和用來在壓力腔內(nèi)產(chǎn)生壓縮空氣墊的裝置以及一用于在保持鉆削頭空間(5)和壓力腔(23)內(nèi)的壓力的情況下排出鉆削物和液體的混合物的裝置。
6.按權(quán)利要求5的隧道鉆掘機(jī)或掘進(jìn)機(jī)，其特征為輸送裝置包括一螺旋式輸送機(jī)(9)。
7.按權(quán)利要求6的隧道鉆掘機(jī)或掘進(jìn)機(jī)，其特征為壓力腔(23)是螺旋式輸送機(jī)(9)的殼體(10)的一部分。
8.按權(quán)利要求5至7之任一項(xiàng)的隧道鉆掘機(jī)或掘進(jìn)機(jī)，其特征為用來排出鉆削物和液體的混合物的裝置包括一個具有可選擇地開啟和關(guān)閉的艙壁(16，17)的隔離腔(19)；一個沿輸送方向觀察設(shè)置在隔離腔(19)之后的分離腔(25)；一個用于在分離腔內(nèi)使鉆削物與液體分離的裝置。
9.按權(quán)利要求8的隧道鉆掘機(jī)或掘進(jìn)機(jī)，其特征為分離裝置包括一將分離腔(25)分成一鉆削物分腔(27)和一液體分腔(28)的網(wǎng)篩(26)。
10.按權(quán)利要求9的隧道鉆掘機(jī)或掘進(jìn)機(jī)，其特征為液體分腔(28)與產(chǎn)生負(fù)壓的裝置連接。
11.按權(quán)利要求10的隧道鉆掘機(jī)或掘進(jìn)機(jī)，其特征為產(chǎn)生負(fù)壓的裝置包括一真空泵(29)。
12.按權(quán)利要求9至11之任一項(xiàng)的隧道鉆掘機(jī)或掘進(jìn)機(jī)，其特征為液體分腔(28)與液體排出裝置連接。
13.按權(quán)利要求12的隧道鉆掘機(jī)或掘進(jìn)機(jī)，其特征為液體排出裝置包括一輸送泵(30)。
14.按權(quán)利要求9至13之任一項(xiàng)的隧道鉆掘機(jī)或掘進(jìn)機(jī)，其特征為網(wǎng)篩(26)與一振動裝置連接。
15.按權(quán)利要求9至14之任一項(xiàng)的隧道鉆掘機(jī)或掘進(jìn)機(jī)，其特征為網(wǎng)篩(26)設(shè)計成使網(wǎng)眼的開口尺寸是可變的。
16.按權(quán)利要求15的隧道鉆掘機(jī)或掘進(jìn)機(jī)，其特征為網(wǎng)篩(26)包括至少兩個相互平面貼合的可相對移動的分篩。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用來掘進(jìn)隧道孔的方法，其中從工作面上分離的鉆削物借助于輸入鉆削頭空間(5)內(nèi)的液體和鉆削物的混合物以及借助于一個輸送裝置從鉆削頭空間(5)內(nèi)排出，所述鉆削頭空間由工作面和機(jī)體(1)的外殼面以及一與工作面隔開的背壁(3)形成，所述輸送裝置的入口端位于鉆削頭空間內(nèi)，輸出端位于鉆削頭空間外，其中由液體和鉆削物組成的混合物借助于氣墊保持在一定壓力之下。本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)施本發(fā)明方法的隧道鉆掘機(jī)或掘進(jìn)機(jī)。
文檔編號E21D9/04GK1989314SQ200580024365
公開日2007年6月27日 申請日期2005年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月20日
發(fā)明者N·克洛伊特斯 申請人:維爾特機(jī)器和鉆孔工具制造廠有限公司