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Vortriebstechnik: Regelung des Arbeitsdrucks bei Tunnelbohrmaschinen

London, Shanghai, New York - was haben alle diese Metropolen gemeinsam? Immer mehr Menschen zieht es in die Großstädte, um dort berufliche Herausforderungen wahrzunehmen und persönliche Träume zu verwirklichen. Da eine flächenmäßige Ausdehnung relativ schnell ans Limit gelangt, werden Neubauten als Hochhäuser konzipiert und die für Transport- und Versorgungszwecke benötigte Infrastruktur wird in den Untergrund verlegt.

APPLIKATION

Für diese Tiefbaumaßnahmen werden sog. Tunnelbohrmaschinen (TMB) genutzt. Eine TBM besteht im Prinzip aus einer druckbeaufschlagten Abbaukammer, die für den eigentlichen Bohrprozess genutzt wird und einer Separationsanlage für das Bohrklein, auf die der reguläre Luftdruck einwirkt. Ein Schott trennt die beiden Kammern und überwacht den Druck mithilfe von Drucksensoren.

Aushubwerkzeuge entfernen bei den Bohrungen den Erdboden, während größere Felsen zuerst zerkleinert werden müssen. Der entstehende Mix aus Wasser und Feststoffen erzeugt einen Stützdruck in der Abbaukammer, der entweder durch eine Förderschnecke oder im Förderkreislauf überwacht wird.

  • Der Aushub wird durch die Förderschnecke an die Rückseite der Einheit transportiert, wobei die Rotationsgeschwindigkeit der Förderschnecke den Stützdruck steuert.
  • Der Förderkreislauf transportiert die Stützsuspension (mittels justierbarem Luftpolster) zur Abraumkammer und das Abraum-Suspensionsgemisch zurück zur Separationsanlage.

Hydraulische Zylinder befördern die Maschine vorwärts und sorgen so für den Tüb-bingausbau des Tunnels. Diese Methode sorgt für ein hohes Maß an Arbeitssicherheit für das Bauteam sowie an Stabilität beim Tunnel.

UMSETZUNG

Die verwendete Druckmesstechnik sieht sich hier mit folgenden Herausforderungen konfrontiert:

+ Während des Bohrprozesses kommt der Mix aus Wasser und Feststoffen (Sand / Lehm / Kies) in Kontakt mit dem Drucktransmitter und kann aufgrund lokalen Überdrucks sowie Abrasion Standard-Drucksensoren aus Edelstahl bzw. Keramik beschädigen.
UNSERE LÖSUNG
Wir nutzen ein keramisches Sensorelement in Kombination mit einer Elastomer-Membran.

+ Ablagerungen vor der Membrane können zu ungenauen Messergebnissen und Beschädigungen führen.
UNSERE LÖSUNG
Die absolut frontbündig abschließende Membran ist in einem Tubus montiert, während der Drucktransmitter totraumfrei auf der Rückseite des Schotts angebracht ist.

+ Die Nähe zur Antriebs- und Schneideinheit der Anlage verursacht starke, dauerhafte Vibrationen.
UNSERE LÖSUNG
Die gesamte Konstruktion des Drucktransmitters ist extrem robust. Die Gehäusewand ist deutlich verstärkt und der elektrische Anschluss wird zusätzlich durch einen austauschbaren „Käfig“ geschützt.

 

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