专利名称：用于掘进隧道孔的方法以及隧道钻掘机或掘进机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用来掘进隧道孔的方法和一种适合应用这种方法的隧道钻掘机或掘进机。
背景技术：
如果想要在工作面(Ortsbrust)的支持下掘进隧道孔，迄今为止总是采用以下两种方法a)在采用所谓的泥浆法时为了支承工作面，钻削头空间借助于支承液(例如澎润土)支承，以防止萎陷。钻削物的排出借助于一与钻削头空间连通的输送装置进行，在其用来将由钻削物和支承液组成的混合物从压力腔中输出的输出端上设置一抽吸管接头。在另一个部位上给钻削头空间输入相当于抽出的支承液量的“新鲜”支承液，从而保持在工作面上希望的支承压力。通常在输送装置前面连接一设置在钻削头空腔内的“碎石机”，其任务是，将较大的剥离物粉碎成适于抽出的大小。
泥浆法虽然适合于，在较疏松的土地时在钻削过程中可靠地防止工作面的萎陷，但缺点是，其使用比较复杂，因此成本高。
b)在用所谓的EPB(地压平衡)工作法时通过这样的方法克服工作面的萎陷，即切下的钻削物通过规定的输送率保持在一规定的地压下。
这种方法使用时不太复杂。但是因为在钻削头空间内始终有大量已经切下的钻削物，因此也与钻削头的运动部分接触，显著加大了这些部分的磨损。
还常常需要，在形成的空腔内填充非常贵的、用复杂的方法放入钻削头空间内的辅助材料，例如支承泡沫。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用来掘进隧道孔的方法和一种适合于实施这种方法的隧道钻掘机或掘进机，利用这种方法和机器使上述两种方法的优点结合并尽可能消除其特有的缺点。
这个目的通过在权利要求1中所述的方法并且在其装置方面通过在权利要求5中所述隧道钻掘机或掘进机实现。
在用本发明的方法时，下面称为低密度法，位于钻削头空间内的液体(例如水)和钻削物混合物借助于气垫保持在一定压力之下。尤其是不管在掘进期间还是在液体与钻削物的混合物输出期间压力都保持不变，以保证工作面恒定的最佳支承。根据土地情况的不同可以给钻削物输入或多或少的液体，以使粘度与工作面的性能匹配。
为了造成所需要的支承效果通常用水作为液体即可。因为由此不需要添加剂(例如澎润土)，与泥浆法相比钻削物可以很好地贮存。也不需要用来将钻削物和液体分离的分离设备。
气垫不仅用来促使液体对工作面产生支承作用，而且也用来支持钻削物的输出。
特别是优选的是，气垫以及液体所处的压力根据工作面情况而改变。
此外本发明的方法与现有技术相比具有以下优点一和在泥浆法时一样的精细的压力控制。
-与EPB方法相比较高的钻削物与液体的混合物装载量。
-与泥浆法相比由于钻削物混合物较大的单位重量在孔底区域内支承效果较好。
-通过改变压缩空气垫内的压力形成精细的工作面支承的可能性。
-通过气垫同时支持工作面的支承效果和钻削物的输出。
-由于通过在引出系统内的气垫对材料流动的支持，减小从钻削运行转换到输出运行时的停机时间。
-泥浆法和EPB法的优点相互结合。
本发明的用来实施本发明方法的隧道钻掘机或掘进机包括一个机体，该机体具有一个设置在机体朝向工作面的一侧上的钻削头；一个从工作面出发观察位于钻削头之后的后背壁；一个可以给钻削头空间输送液体的装置；一个穿透背壁的输送装置，该输送装置的入口端在钻削头空间的底部区域内通入钻削头空间，并且借助于该输送装置可以将液体和钻削物的混合物从钻削头空间穿过背壁向后排出，其中输送装置可相对于外界气密地封闭；一个与输送装置连通的压力腔；和用来在压力腔内产生压缩空气垫的装置以及一用于在至少基本保持钻削头空间和压力腔内的压力的情况下排出钻削物和液体的混合物的装置。
如果在前面或下面谈到隧道钻掘机或掘进机，那么应当指出的是，即可以以任何方式配备钻削头。那么例如切削装置应该和在掘进机中所使用的切削臂归入“钻削头”的概念。因此在本发明的隧道钻掘机或掘进机中可以自由选择以下因素-钻削头类型-掘进的孔的横截面形状-掘进功率。
此外本发明的隧道钻掘机或掘进机的特征为，与EPB法相比，在掘进期间钻削头的摩擦较小。因此在旋转式钻削头的情况下显著减小钻削头前进所需要的扭矩。此外减小钻削头的磨损并且减少应对机器噪声(Maschineverrollung)的措施。
另一个优点是，在本发明的隧道钻掘机或掘进机中输送装置仅仅用来输出液体和钻削物的混合物，而不用来获得压力。如果输送装置优选包括一螺旋式输送机，那么由于这个原因螺旋式输送机的螺杆在结构类型和直径方面可任意选择。因此它也可以做成例如无芯螺杆或“肋状螺杆”，使得也可以输出较粗大的钻削物，而不必在钻削头空间内采取粉碎较大钻削块的措施。
在一种特别优选的结构方案中压力腔设计成螺旋式输送机的壳体的一部分。它最好具有这样的容积，其大小足以使压力在输出混合物期间至少基本上保持不变，而不必采取附加措施。
在本发明隧道掘进机和部分断面掘进机的一种特别优选的改进结构中用来排出钻削物液体混合物的装置包括一个带有可选择地开启和关闭的舱壁的隔离腔；一个沿输送方向看设置在隔离腔之后的分离腔，一个用于在分离腔内将钻削物与液体(有时带有细的钻削物成分)分开的装置。
借助于这种用于排出钻削物和液体的混合物的装置通过这样的方法保证在输出期间钻削物的压力保持，即始终有一个舱壁被关闭。
如果这样调整钻削物与液体的混合物，使它是一种糊状物，那么也可以考虑这样的工作方式，即其中始终保留一个小孔用于排出混合物。
通过沿输送方向看设置在隔离腔后的分离腔和设置在它里面的用来分离钻削物和液体的装置，液体可以在离开压力腔后直接与细的钻削物成分一起与粗大的钻削物分离，并回输到钻削头空间内或输出。
分离装置最好包括一将分离腔分成一钻削物分腔和液体分腔的网筛。
为了加速带细的钻削物成分的液体与粗大的钻削物的分离过程，液体分腔最好与产生负压的装置连接。它们可以特别优选包括一真空泵。
其次如果液体分腔与用于回输液体的装置连接，则是极其优选的。用于回输液体的装置可以包括一输送泵，借助于输送泵液体可以与位于它里面的细钻削物成分一起回输到钻削头空间内和/或输送给其他用途。
如果网筛附加地与一振动装置连接，那么可以加速带细的钻削物成分的液体与粗大钻削物之间的分离过程。
当然按本发明的用于本发明方法的隧道钻掘机或掘进机也可以配备其它不同结构的用来排出钻削物与液体的混合物的装置。此外这里所述的这种装置的实施形式也可以独立于本发明的方法和本发明的隧道钻掘机或掘进机使用。因此它是独立的发明内容。
在附图中示意表示本发明装置的一实施例。附图表示图1装置的一纵剖视图，图2图1中的局部剖开的X向视图。
具体实施例方式
总体用100表示的隧道掘进机包括一机体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钻削头空间5。
一已知结构形式的钻削头7在钻削头空间内工作。在钻削头空间5的底部8区域内一螺旋式输送机9通入钻削头空间5内。螺旋式输送机9具有相对于周围可气密性封闭的壳体10，它在关闭状态仅仅与钻削头空间5连通。
壳体10在钻削头空间的出口区内首先做成管状。沿输送方向上升。在壳体10的管状区域上连接一向上延伸的槽形的扩展11，它通入设置在背壁3后面的压力腔23内。压力腔23可借助于一关闭滑阀24与槽形扩展11分开，以便在维护和修理时卸压。因此螺旋式输送机9可以称作“槽形螺旋式输送机”。
在槽形扩展11上还连接一管状壳体区，在其端面上安装一用于螺旋式输送机的9螺杆13的驱动电机12。
螺杆13从钻削头空间5的底部8一直延伸到一闸门系统18，通过它可以将液体和钻削物的混合物输送给一输出机15。
螺杆13可以沿输送方向移动，使壳体10管状区的开口10′可以借助于一在附图中未画出的舱壁气密性关闭。从而可以对输送装置进行维护和修理工作。
用于钻削物的输出口14通过具有一分离腔25和一对可选择地开启的舱壁16、17的闸门系统18与外界连接。液体和钻削物混合物首先排入在舱壁16、17之间形成的隔离腔19内，通过这样的方法进行，即在隔离腔19是空的时舱壁16一直开启，直至隔离腔19至少基本上被装满为止。接着关闭舱壁16，打开舱壁17，从而使钻削物和液体混合物进入分离腔25内。
通过这种操作方式保证，在工作期间液体所处的压力基本上保持不变。
处于压力腔23和壳体10的槽形扩展区11内的压缩空气垫20用来保持压力，压缩空气垫借助于一在附图中未示出的压缩空气源产生。如由附图可以立即明白的那样，由压缩空气垫20施加在液体21上的压力通过螺旋式输送机9一直传播到钻削头空间5内，其中在液面22上方的压力扩展通过背壁3与钻削头空间5分开，由此使钻削头空间完全充满液体，以便优化对工作面的支承。
槽形扩展的一个特别的优点也是，特别大的不能通过输出口的钻削物块至少可以一直输送到扩展区内。在借助于关闭滑阀24关闭压力腔23后便可以在压力下降和排出液体与钻削物混合物后查看扩展区，并采取排出大的钻削物块的必要措施，必要时进行粉碎。
在分离腔25内设置一沿输送方向看向下倾斜的网筛26，它将分离腔25分成一钻削物分腔27和一液体分腔28。
液体分腔28与一真空泵29连接，使得可以产生一在图1中通过箭头P形象表示的从钻削物分腔27向液体分腔28的抽吸，通过这种抽吸使液体和细钻削物成分一起到达液体分腔内。
此外为了将带细钻削物成分的液体从液体分腔28中输出在液体分腔28上连接一输送泵30，借助于输送泵在图中所示的实施例中液体连同细钻削物成分可通过管路结构31回输到钻削头空间内。当然在另一种管路结构时液体也可以通过与细钻削物成分的分离输送给一个再处理装置。
位于钻削物分腔27内网筛26上方的大的钻削物块通过排出口14向外落到一输送带15上。
为了加速分离过程，网筛26与一在图中未画出的振动装置连接，用它可使网筛产生振动。
网筛26可以设计成这样，使其网眼的开口尺寸是可变的。通过这个措施可以使包含在位于液体分腔28内的液体中的细钻削物成分与需要相匹配。在结构方面网眼的可变性可以通过这样的方法实现，即设置两个相互贴合的网筛，它们可以相对移动。
通过适当选择真空泵和输送泵的抽吸功率可以有选择地在排出时在一定程度上进行钻削物的干燥，使钻削物不用进一步处理便可存放。
附图标记清单100隧道掘进机 16，17舱壁1机体 18闸门系统2外壳面 2519隔离腔3背壁 20缩空气垫4后壁 21液体5钻削头空间22液面6工作面23压力腔7钻削头 3024关闭滑阀8底部 25分离腔9螺旋式输送机 26网筛10壳体 27钻削物分腔10′开口 28液体分腔11扩展 3529真空泵12驱动电机 30输送泵13螺杆 31管路结构14输出口 P箭头15输送机
权利要求
1.用来掘进隧道孔的方法，其中从工作面上分离的钻削物借助于输入钻削头空间(5)内的液体和钻削物的混合物以及借助于一个输送装置从钻削头空间(5)内排出，所述钻削头空间由工作面和机体(1)的外壳面以及一与工作面隔开的背壁(3)形成，所述输送装置的入口端位于钻削头空间内并且输出端位于钻削头空间外，其中由液体和钻削物组成的混合物借助于气垫保持在一定压力之下。
2.按权利要求1的方法，其特征为气垫在一经由输送装置与钻削头空间(5)连通的压力腔内产生。
3.按权利要求1或2的方法，其特征为通过气垫支持液体和钻削物的混合物对工作面的支承作用以及钻削物的输出。
4.按权利要求1至3之任一项的方法，其特征为气垫所处的压力是可变的。
5.隧道钻掘机或掘进机，其包括一个机体(1)，该机体具有一个设置在机体朝向工作面的一侧上的钻削头(7)；一个从工作面出发观察位于钻削头之后的后背壁(3)；一个可以给钻削头空间输送液体的装置；一个穿透背壁(3)的输送装置，该输送装置的入口端在钻削头空间的底部区域内通入钻削头空间，并且借助于该输送装置可以将液体和钻削物的混合物从钻削头空间穿过背壁(3)向后排出，其中输送装置可相对于外界气密地封闭；一个与输送装置连通的压力腔(23)；和用来在压力腔内产生压缩空气垫的装置以及一用于在保持钻削头空间(5)和压力腔(23)内的压力的情况下排出钻削物和液体的混合物的装置。
6.按权利要求5的隧道钻掘机或掘进机，其特征为输送装置包括一螺旋式输送机(9)。
7.按权利要求6的隧道钻掘机或掘进机，其特征为压力腔(23)是螺旋式输送机(9)的壳体(10)的一部分。
8.按权利要求5至7之任一项的隧道钻掘机或掘进机，其特征为用来排出钻削物和液体的混合物的装置包括一个具有可选择地开启和关闭的舱壁(16，17)的隔离腔(19)；一个沿输送方向观察设置在隔离腔(19)之后的分离腔(25)；一个用于在分离腔内使钻削物与液体分离的装置。
9.按权利要求8的隧道钻掘机或掘进机，其特征为分离装置包括一将分离腔(25)分成一钻削物分腔(27)和一液体分腔(28)的网筛(26)。
10.按权利要求9的隧道钻掘机或掘进机，其特征为液体分腔(28)与产生负压的装置连接。
11.按权利要求10的隧道钻掘机或掘进机，其特征为产生负压的装置包括一真空泵(29)。
12.按权利要求9至11之任一项的隧道钻掘机或掘进机，其特征为液体分腔(28)与液体排出装置连接。
13.按权利要求12的隧道钻掘机或掘进机，其特征为液体排出装置包括一输送泵(30)。
14.按权利要求9至13之任一项的隧道钻掘机或掘进机，其特征为网筛(26)与一振动装置连接。
15.按权利要求9至14之任一项的隧道钻掘机或掘进机，其特征为网筛(26)设计成使网眼的开口尺寸是可变的。
16.按权利要求15的隧道钻掘机或掘进机，其特征为网筛(26)包括至少两个相互平面贴合的可相对移动的分筛。
全文摘要
本发明涉及一种用来掘进隧道孔的方法，其中从工作面上分离的钻削物借助于输入钻削头空间(5)内的液体和钻削物的混合物以及借助于一个输送装置从钻削头空间(5)内排出，所述钻削头空间由工作面和机体(1)的外壳面以及一与工作面隔开的背壁(3)形成，所述输送装置的入口端位于钻削头空间内，输出端位于钻削头空间外，其中由液体和钻削物组成的混合物借助于气垫保持在一定压力之下。本发明还涉及一种用于实施本发明方法的隧道钻掘机或掘进机。
文档编号E21D9/04GK1989314SQ200580024365
公开日2007年6月27日 申请日期2005年6月23日 优先权日2004年7月20日
发明者N·克洛伊特斯 申请人:维尔特机器和钻孔工具制造厂有限公司