ES2253169T3 - Maquina tuneladora de avance por escudo. - Google Patents

Abstract

Mecanismo de avance por escudo con un dispositivo de evacuación (4) que presenta un tornillo sinfín de transporte (5), para evacuar material desde una cámara de explotación (3), y con un dispositivo de evacuación por esclusa (10) conectado al dispositivo de evacuación (4) para extraer el material desde el dispositivo de evacuación (4), caracterizado porque el dispositivo de evacuación por esclusa (10) presenta una unidad de estrangulación (9) con al menos una pareja de cilindros (13, 14) opuestos entre sí, que pueden girar en cada caso en sentidos opuestos por parejas, señalando hacia fuera del dispositivo de evacuación el sentido de giro respectivo de los cilindros (13, 14), en sus regiones que señalan unas hacia otras.

Description

Máquina tuneladora de avance por escudo.

La invención se refiere a un mecanismo de avance por escudo con un dispositivo de evacuación que presenta un tornillo sinfín de transporte, para evacuar material desde una cámara de explotación, y con un dispositivo de evacuación por esclusa conectado al dispositivo de evacuación para extraer el material desde el dispositivo de evacuación.

Se conoce un mecanismo de avance por escudo de este tipo del libro "Maschineller Tunnelbau im Schildvortrieb" de Bernhard Maidl, Martin Herrenknecht y Lothar Anheuser, publicado por Ernst & Sohn Verlag para Architektur und technische Wissenschaften GmbH, Berlín, 1994. El mecanismo de avance por escudo ya conocido presenta un dispositivo de evacuación configurado con un tornillo sinfín de transporte, con el que puede extraerse material desde una cámara de explotación. El mecanismo de avance por escudo dispone además de un dispositivo de evacuación por esclusa, que está configurado como esclusa de rueda de alvéolos dispuesta suspendida hacia abajo y está conectado al dispositivo de evacuación. Con la esclusa de rueda de alvéolos que dispone de una rueda de paletas de uno o más alvéolos puede extraerse del dispositivo de evacuación el material situado en el dispositivo de evacuación, por medio de que el material que cae en la esclusa de rueda de alvéolos por efecto de la gravedad es transportado hacia abajo con la o cada rueda de paletas.

Aunque con la esclusa de rueda de alvéolos puede extraerse del dispositivo de evacuación material a granel compuesto de una fracción en grueso como grava, en el caso de material fluyente como una elevada porción de arcilla gruesa como arcilla figulina aparece el problema de que, por una parte se dificulta la entrada en la esclusa de rueda de alvéolos a causa de pegado de material ya en la región del dispositivo de evacuación y, por otra parte, existe el riesgo de que la propia esclusa de rueda de alvéolos se pegue a causa de material que se adhiera en regiones de borde de la o de cada rueda de paletas.

Para solucionar este problema hasta ahora se desactivaba la esclusa de rueda de alvéolos en el caso de explotación de material con una elevada porción de arcilla gruesa, y el material con elevado contenido de arcilla gruesa se diluía por ejemplo con bentonita y se extraía, mediante bombas de hormigón como dispositivo de evacuación por esclusa, hacia fuera del dispositivo de evacuación. Aquí existe el inconveniente, aparte del cambio necesario entre dos modos de funcionamiento, en especial la modificación de la composición del material explotado, lo que tiene como consecuencia, en el caso de una reutilización, una elaboración extraordinariamente costosa o, en otro caso, un almacenaje final igualmente costoso y negativo desde puntos de vista medioambientales.

La invención se ha impuesto la tarea de indicar un mecanismo de avance por escudo de la clase citada al comienzo con el que, sin cambio en el modo de funcionamiento, pueda extraerse de la cámara de explotación, de forma continua y con seguridad de funcionamiento, tanto material con una elevada proporción de fracción en grueso como material con elevado contenido de arcilla gruesa sin aditivos.

Esta tarea es resuelta conforme a la invención, en el caso de un mecanismo de avance por escudo de la clase citada al comienzo, por medio de que el dispositivo de evacuación por esclusa presenta una unidad de estrangulación con al menos una pareja de cilindros opuestos entre sí, que pueden girar en cada caso en sentidos opuestos por parejas, señalando hacia fuera del dispositivo de evacuación el sentido de giro respectivo de los cilindros, en sus regiones que señalan unas hacia otras.

Mediante la configuración conforme a la invención del dispositivo de evacuación por esclusa como unidad de estrangulación, con al menos una pareja de cilindros opuestos entre sí, se obtiene una acción de transporte fundamentalmente en gran medida independiente de la composición del material a extraer del dispositivo de evacuación. Los cilindros que giran en sentidos opuestos transportan de forma continua, a causa del efecto de resaca y de la acción de transporte, tanto material fluyente, por ejemplo con un fuerte contenido de arcilla gruesa, como material que presenta una elevada proporción de fracción en grueso, sin que sea necesario que se produzca un cambio en el modo de funcionamiento o en la adición de aditivos. Asimismo la unidad de estrangulación conforme a la invención produce a causa de la mayor resistencia a la circulación, incluso en el caso de un material estructurado de una forma relativamente fluida, una reducción efectiva de presión para reducir el riesgo de una fractura del frente.

De forma ventajosa, en el caso de un perfeccionamiento, la unidad de estrangulación está conectada en la región de una cámara de compresión, configurada por el extremo en la dirección de transporte del dispositivo de evacuación y en la que se comprime el material transportado.

En el caso de un perfeccionamiento es asimismo conveniente que cada cilindro presente un número de resaltes que sobresalgan radialmente, con los que puedan triturarse componentes de una fracción en grueso.

En el caso del perfeccionamiento citado en último lugar se ha previsto, para obtener un tamaño de grano variable en dependencia de la resistencia de una fracción en grueso a la trituración, que los cilindros puedan desplazarse unos contra otras. Por ejemplo, para obtener un tamaño de grano relativamente pequeño, en una primera posición las líneas periféricas de los resaltes de cilindros opuestos entre sí encajan unas en otras. Si por el contrario la fracción en grueso es relativamente difícil de triturar y, de este modo, es ventajoso un tamaño de grano relativamente pequeño para conservar los resaltes, en otra posición las líneas periféricas de los resaltes de cilindros opuestos entre sí presentan una distancia pequeña con relación al diámetro de los cilindros. Asimismo, por medio de esto puede variarse la resistencia a la circulación de la unidad de estrangulación para optimizar la reducción de presión residual.

Por motivos técnicos de fabricación los resaltes están dispuestos ventajosamente a modo de peine en filas.

Para simplificar la trituración se ha previsto convenientemente que los resaltes presenten por un extremo un corte metalográfico y/o que los resaltes estén configurados, a modo de dientes de sierra, con flancos oblicuos delanteros en el sentido de giro y con un flanco aplanado opuesto a los flancos oblicuos.

Es asimismo conveniente que el dispositivo de evacuación por esclusa presente una unidad de descarga unida a la unidad de estrangulación. Por medio de esto se consigue una reducción eficiente de una presión residual que todavía pudiera existir bajo ciertas circunstancias.

En el caso del perfeccionamiento citado en último lugar es conveniente, con relación a un transporte continuo de grandes cantidades de material, que la unidad de descarga esté ejecutada como bomba de doble émbolo con al menos dos émbolos que funcionan en sentidos opuestos por parejas y que asimismo la unidad de descarga presente, convenientemente, tubos de descarga curvados dispuestos en prolongación en cada caso de un émbolo, que provocan a causa del rozamiento interior una resistencia a la circulación no despreciable con relación a la reducción de presión residual.

Otras ventajas de la invención son objeto de la siguiente descripción de ejemplos de ejecución, haciendo referencia a las figuras del dibujo. Aquí muestran:

la figura 1, en una vista lateral parcialmente en corte, un ejemplo de ejecución de un mecanismo de avance por escudo conforme a la invención con una unidad de estrangulación, que presenta una pareja de cilindros dispuestos en una primera posición de forma que encajan uno en el otro, que está conectada por el extremo a un dispositivo de evacuación y está unida a una unidad de descarga,

la figura 2, en una vista frontal parcialmente en corte, la disposición de la unidad de estrangulación conforme a la figura 2, entre el dispositivo de evacuación y la unidad de descarga,

la figura 3, en una vista lateral aumentada con relación a la escala de la figura 1, el ejemplo de ejecución conforme a la figura 1 con cilindros dispuestos distanciados en otra posición con sus líneas periféricas y

la figura 4 una vista en planta sobre la unidad de estrangulación en la posición de los cilindros conforme a la figura 3.

La figura 1 muestra en una vista lateral parcialmente en corte un ejemplo de ejecución de un mecanismo de avance por escudo 1 conforme a la invención, con una rueda de corte 2 dispuesta en funcionamiento por el lado del frente que está dispuesta delante de una cámara de explotación 3 en la dirección de explotación. El mecanismo de avance de escudo 1 presenta un dispositivo de evacuación 4, que presenta un tornillo sinfín de transporte 5 giratorio que penetra con su extremo delantero en la cámara de explotación 3 y un tubo envolvente 6 que circunda el tornillo sinfín de transporte 5 por el lado trasero de la cámara de explotación 3.

El tornillo sinfín de transporte 5 termina, configurando una cámara de compresión 7, en el tubo envolvente 6 a cierta distancia del extremo del tubo envolvente 6 dirigido hacia fuera de la cámara de explotación 3. En el caso de una disposición conforme a lo determinado del mecanismo de avance de escudo 1 se ha asignado en la región de la cámara de compresión 7, colgando hacia abajo a través de un empalme de tubo 8 curvado, una unidad de estrangulación de un dispositivo de evacuación por esclusa 10. La unidad de estrangulación 9 puede separarse de la cámara de compresión 7 a través de una corredera de cierre 11 por el lado de la cámara de compresión. La unidad de estrangulación 9 presenta una carcasa de cilindros 12 en la que, en el caso del ejemplo de ejecución representado, una pareja de cilindros formada por un primer cilindro extractor 13 y un segundo cilindro extractor 14. El primer cilindro extractor 13 y el segundo cilindro extractor 14 pueden desplazarse uno con respecto al otro, de tal modo que pueden posicionarse en diferentes posiciones a diferentes distancias mutuas. Por medio de esto puede variarse la resistencia a la circulación en el interior de la unidad de estrangulación 9 para optimizar la reducción de presión residual, disponiéndose, en el caso de cilindros extractores 13, 14 con una distancia mutua relativamente amplia, de una resistencia a la circulación relativamente pequeña con una reducción de presión residual relativamente reducida y, en el caso de cilindros extractores 13, 14 con una distancia mutua relativamente estrecha, de una resistencia a la circulación relativamente elevada con una reducción de presión residual relativamente elevada.

Los cilindros extractores 13, 14 pueden girar en sentidos opuestos, estando dirigido el sentido de giro respectivo de los cilindros extractores 13, 14, en su región dirigida una hacia otra, hacia fuera de la cámara de compresión 7 del dispositivo de evacuación 4. Mediante una variación del número de revoluciones y de la distancia de los cilindros extractores 13, 14 pueden ajustarse la capacidad de transporte y la reducción de la presión residual imperante en el extremo trasero, en la dirección de transporte del dispositivo de evacuación 4, del tornillo sinfín de transporte 5.

Cada uno de los cilindros extractores 13, 14 presenta un número de dientes de cilindro 15, dispuestos en filas a modo de peine y que encajan unos en otros periféricamente en la posición de los cilindros extractores 13, 14 representada en la figura 1, como resaltes que sobresalen radialmente que están instalados de un modo y una forma que se explican con detalle más adelante, para triturar la fracción en grueso contenida en el material introducido en la unidad de estrangulación 9.

Asimismo, el dispositivo de evacuación por esclusa 10 dispone de una unidad de descarga 16, que está unida a la unidad de estrangulación 9 a través de una corredera de cierre 17 por el lado de evacuación, dispuesta a la salida dirigida hacia fuera de la cámara de compresión 7. La unidad de descarga 16 está ejecutada como bomba de doble émbolo con un primer émbolo 18 y un segundo émbolo 19, funcionando los émbolos 18, 19 en sentidos opuestos para desplazar el material introducido desde la unidad de estrangulación 9 en una espacio de descarga 20 dentro de una cámara, después de pasar por una corredera de descarga 21 hasta un primer tubo de descarga 22 curvado o en un segundo tubo de descarga 23 curvado. Mediante la curvatura en los tubos de descarga 22, 23 se obtiene una resistencia a la circulación relativamente elevada, con la que puede reducirse la presión residual que todavía pueda imperar en ciertas circunstancias a la salida de la unidad de estrangulación 9.

La figura 2 muestra en una vista frontal parcialmente en corte la disposición de la unidad de estrangulación 9 conforme a la figura 2 entre el dispositivo de evacuación 4 y la unidad de descarga 16. En la figura 2 puede verse que el primer cilindro extractor 13 y de forma correspondiente el segundo cilindro extractor 14, cubierto parcialmente en la representación conforme a la figura 2, disponen en cada caso de un árbol de cilindros 24 accionado por motor, al que están aplicados los dientes de cilindro 15 dispuestos en filas a modo de peine y que encajan unos en otros periféricamente en la posición conforme a la figura 1. Asimismo puede deducirse de la figura 2 que los émbolos 18, 19 funcionan en cada caso en una cámara asociada del espacio de descarga 20.

La figura 3 muestra en una vista lateral aumentada con relación a la escala de la figura 1 el ejemplo de ejecución conforme a la figura 1 con los cilindros extractores 13, 14 dispuestos en una posición más distanciada, en la que las líneas periféricas de los dientes de cilindro 15 presentan una distancia relativamente pequeña con relación al diámetro de los cilindros extractores 13, 14. En esta posición, la fracción en grueso relativamente resistente a la trituración puede triturarse hasta un tamaño de grano que no someta los dientes de cilindro 15 a un esfuerzo excesivo.

En la figura 3 puede verse que los dientes de cilindro 15 están configurados con un corte metalográfico 25 por el extremo, en el sentido de giro de los cilindros extractores 13, 14 con flancos oblicuos delanteros 26 y con un flanco 27 aplanado opuesto a los flancos oblicuos 26. Por medio de esto se obtiene una trituración eficiente de una fracción en grueso contenido en el material que entra en la unidad de estrangulación 9.

La figura 4 muestra una vista en planta sobre la unidad de estrangulación 9 conforme a la figura 3. De la figura 4 puede deducirse que los dientes de cilindro 15 de los cilindros extractores 13, 14 están dispuestos periféricamente a una distancia mutua relativamente reducida, de tal modo que la fracción en grueso que entra en la unidad de estrangulación 9 se tritura hasta un tamaño de grano que se corresponde aproximadamente con la distancia de los dientes de cilindro 15.

Claims (10)

1. Mecanismo de avance por escudo con un dispositivo de evacuación (4) que presenta un tornillo sinfín de transporte (5), para evacuar material desde una cámara de explotación (3), y con un dispositivo de evacuación por esclusa (10) conectado al dispositivo de evacuación (4) para extraer el material desde el dispositivo de evacuación (4), caracterizado porque el dispositivo de evacuación por esclusa (10) presenta una unidad de estrangulación (9) con al menos una pareja de cilindros (13, 14) opuestos entre sí, que pueden girar en cada caso en sentidos opuestos por parejas, señalando hacia fuera del dispositivo de evacuación el sentido de giro respectivo de los cilindros (13, 14), en sus regiones que señalan unas hacia otras.

2. Mecanismo de avance por escudo según la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de estrangulación (9) está conectada en la región de una cámara de compresión (7), configurada por el extremo en la dirección de transporte del dispositivo de evacuación (4).

3. Mecanismo de avance por escudo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque cada cilindro (13, 14) presenta un número de resaltes (15) que sobresalen radialmente.

4. Mecanismo de avance por escudo según la reivindicación 3, caracterizado porque los cilindros (13, 14) pueden desplazarse unos contra otras.

5. Mecanismo de avance por escudo según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque los resaltes (15) están dispuestos a modo de peine en filas.

6. Mecanismo de avance por escudo según una de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque los resaltes (15) presentan por un extremo un corte metalográfico (25).

7. Mecanismo de avance por escudo según una de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque los resaltes (15) están configurados, a modo de dientes de sierra, con flancos oblicuos delanteros (26) en el sentido de giro y con un flanco (27) aplanado opuesto a los flancos oblicuos (26).

8. Mecanismo de avance por escudo según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el dispositivo de evacuación por esclusa (10) presenta una unidad de descarga (16) unida a la unidad de estrangulación (9).

9. Mecanismo de avance por escudo según la reivindicación 8, caracterizado porque la unidad de descarga (16) está ejecutada como bomba de doble émbolo con al menos dos émbolos (18, 19) que funcionan en sentidos opuestos por parejas.

10. Mecanismo de avance por escudo según la reivindicación 9, caracterizado porque la unidad de descarga (16) presenta tubos de descarga (22, 23) curvados dispuestos en prolongación en cada caso de un émbolo (18, 19).