Pumpen für Tunnelbohrmaschinen

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Der Brenner Basistunnel wird mit einer geplanten Länge von 64 Kilometern die längste unterirdische Bahnverbindung der Welt und wird mit Tunnelbohrmaschinen (TBM) von Herrenknecht gebohrt. Diese TBMs arbeiten mit verschiedenen Arten von Allweiler Pumpen, so z.B.:

  • Ölfilter- und Kühlsystempumpen
  • Mörtelpumpen für die Ringspaltmörteleinspritzung
  • Dosierpumpen mit Vordichtung
  • Wasserpumpen

Albert Feisst, Leiter der Fluidtechnik für Verkehrstunnel bei Herrenknecht, benötigt Pumpensysteme für die TBM, die problemlos eine Standzeit von 15 Jahren garantieren können. Jede Pumpe und jeder Antrieb, der in den TBMs verwendet wird, muss so ausgelegt werden, dass die Pumpenleistung im normalen Betrieb niemals ausgeschöpft wird.

Filteröl- und Kühlsystempumpen

Um für diese Anwendungen eine wartungsfreie Standzeit von 2 bis 3 Jahren zu erreichen, setzt Circor auf dreispindelige Schraubenspindelpumpen. Diese fördern das Öl für das gesamte Hydrauliksystem mit einem Druck von 25 bis 50 bar und schmieren die Getriebe mit Öl von niedriger Viskosität (bis 460 mm²/s) bei Drücken bis 60 bar. Weiterhin werden andere dreispindelige Schraubenspindelpumpen im Kühlkreislauf des Hydrauliksystems und als Filterpumpen bei Drücken von 16 bar eingesetzt. Diese Pumpen sind unempfindlich gegenüber Störungen, die bei der Inbetriebnahme der Maschine und während der Einlaufphase des Getriebes auftreten können. Sie sind weiterhin sehr zuverlässig, auch wenn sie vorübergehend unter Kavitationsbedingungen betrieben werden können und die Möglichkeit von Lufteinschlüssen besteht.

Einige der hierfür eingesetzten dreispindeligen Schraubenspindelpumpen der Trilub-Baureihe bieten sehr lange Standzeiten im mittleren Druckbereich. Pumpen für höhere Drücke verfügen für zusätzliche Sicherheit über ein Druckbegrenzungsventil.

Zusätzliche Druckhalte- und Regelventile halten den Systemdruck bei schwankendem Verbrauch konstant. Die kolbenbasierte Vorsteuerung der Ventile führt zu sehr kleinen Hysteresewerten und ermöglicht damit eine Feinsteuerung der Pumpen. Ein optionaler Steuerölfilter verhindert, dass Fremdkörper die Steuerdüsen verstopfen und die Ventile verunreinigen. Mit Magnetventilen und -reglern kann der Bediener unterschiedliche Systemdrücke vorwählen und die Pumpen im drucklosen Zustand anlaufen lassen. Dadurch wird ein nahezu druckloser Umlauf und Betrieb beim Anlassen der Pumpe oder bei kurzzeitigem Stillstand des Systems möglich.

Injektionspumpen zur Ringspaltmörtelinjektion

TBMs verwenden zur Verstärkung der Tunnelwände in neu gegrabenen Abschnitten Stahlbetonprofile, die sogenannten Tübbinge. Der Zwischenraum zwischen Erdreich und Tübbing muss mit einem speziellen Zweikomponentenmörtel gefüllt und verdichtet werden. Diese Bentonit-Zementsuspension wird von Exzenterschneckenpumpen gefördert und füllt die leeren Räume mit Drücken von bis zu 20 bar bei einer Fördermenge von bis zu 120 Litern pro Minute. Um sicherzustellen, dass die Suspension schnell aushärtet, fügt eine weitere Exzenterschneckenpumpe die Beschleunigungskomponente zur Auslassseite der Pumpe hinzu. Um den Kontakt mit der Umgebungsatmosphäre zu verhindern, werden Gleitringdichtungen mit einer drucklosen Vordichtung, gesichert durch eine hydraulische Dichtung, verwendet.

Dosierpumpen mit Vordichtung für Beschleuniger

Exzenterschneckenpumpen fördern auch das in Wasser und Polymeren gelöste Schaummitteltensid, um Staubbildung zu vermeiden und die Schneidwerkzeuge zu schmieren. Dieser Ansatz führt insbesondere bei nicht kohäsivem, wasserdurchlässigem Untergrund zu besten Ergebnissen. Diese Pumpen arbeiten in einem Druckbereich von bis zu 16 bar und einer Fördermenge von 0,2 – 2,5 Liter pro Minute.  Damit die Pumpe die Flüssigkeiten auch bei niedriger Fördermenge und Geschwindigkeit präzise dosiert, ist eine sehr steile Leistungskurve erforderlich.

Wasserpumpen

Kreiselpumpen fördern Wasser mit hohem Druck.  Um den Betrieb in einem breiten Regelbereich zu ermöglichen, arbeiten alle Pumpen mit Frequenzumrichtern. Diese Geräte passen die Kapazität genau an die überdimensionierten Antriebe an. Die optimierten Regler ermöglichen das Pumpen mit einem guten Wirkungsgrad bei niedrigen Energiekosten, selbst wenn unter den Leistungsgrenzen gearbeitet wird.

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