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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abbau und Ausbringen des Bodenmaterials bei
Rohrvortrieben, insbesondere Pressrohrvortrieben.
Im Stand der Technik sind an unterirdischen Bauweisen im Rohrleitungsbau folgende Hauptgruppen bekannt : Rohrvortrieb, Schildvortrieb, Messervortrieb und andere Stollenbaumethoden.
Schildvortrieb, Messervortrieb und Stollenbaumethoden sind eher grösseren Querschnitten vorbehalten, die einen entsprechenden Arbeitsraum beim Abbau des Bodenmaterials gewährleisten, wobei die Herstellung der endgültigen Profilwandung überwiegend durch Fertigteile taktweise im Anschluss an den Abbau vor Ort unmittelbar hinter der Abbauvorrichtung erfolgt.
Prinzipiell anders geartet ist der Rohrvortrieb, der den unterirdischen Einbau von vorgefertigten
Rohren betrifft und bei dem durch Bohren oder durch Abbau im Boden ein Hohlraum geschaffen wird, durch den die Rohre eingezogen, eingeschoben oder mittels hydraulischer Pressen vorgepresst werden ; dabei wird der im Bohr-bzw. Pressrohr oder im Schneidschuh anfallende Boden abgebaut und gefördert.
Die fertiggestellte Rohrstrecke dient entweder als Mantelrohr zur Aufnahme von Produktenrohren, Kabeln,
Förderanlagen usw. oder ist selbst ein Produktenrohr (Betriebsrohr, Druckrohr).
Aus wirtschaftlichen und technischen Gründen ist der Rohrvortrieb kleinen bis mittleren Quer- schnitten vorbehalten.
Man unterscheidet beim Rohrvortrieb :
1. Das Verfahren der Verdrängung des Bodens durch Sonden mit anschliessendem Einbringen des
Rohres durch Einziehen oder Einschieben in den Hohlraum bzw. die Verdrängung durch direktes
Einpressen eines vorne geschlossenen Rohres ; im Regelfall ist dieses Verfahren nur bis
Nennweiten von 200 mm anwendbar.
2. Durchbohrungen mit mechanischem Abbau des Bodens an der Ortsbrust mittels Bohrkopf und mechanischer Förderung des Bohrgutes mit Förderschnecken und a) nachträglichem Einbringen des Rohres durch Einziehen oder Einpressen in den Hohlraum (für kleinere Durchmesser) bzw. b) mit dem Borfortschritt gleichlaufendem Einbringen des Rohres durch Einziehen oder
Einpressen (im Regelfall bis zu Nennweiten von 1200 mm).
3. Durchpressungen von Rohren bei gleichzeitigem Abbau des Bodens an der Ortsbrust von Hand oder mittels maschineller Einrichtungen und mechanischer, hydraulischer oder pneumatischer
Förderung des Bodens (ist eine Bekriechbarkeit während des Vortriebes erforderlich, so ist im
Regelfall die unterste Grenze des Vortriebsdurchmessers auf eine Mindest-Nennweite von 800 mm beschränkt).
Die Erfindung soll im Arbeitsbereich der vorgenannten Punkte 2. und 3. im Bereich zumindest bekriechbarer Rohrvortriebe zum Einsatz kommen. Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zum Abbau und Ausbringen des Bodenmaterials bei Rohrvortrieben, welche nebst andern, später genannten Vorteilen gegenüber dem Stand der Technik insbesondere eine wesentlich verbesserte bzw. erleichterte Zugänglichkeit der Ortsbrust erlaubt.
Dies wird bei einer Vorrichtung zum Abbau und Ausbringen des Bodenmaterials bei Rohrvortrieben, insbesondere Pressrohrvortrieben, erfindungsgemäss erreicht durch einen mobilen Bohrcontainer, bestehend aus einem zylindrischen, einseitig geschlossenen Stahlbehälter mit mindestens einer Entleerungsöffnung und einem Bohrwerkzeug, insbesondere einer Bohrschnecke, eines Bohrmeissels od.
dgl. an einem Ende einer längeren Welle, deren anderes Ende über ein Gelenk und gegebenenfalls über eine Wellenkupplung an einen Antrieb unter Zwischenschaltung eines Getriebes angeschlossen ist, wobei Antrieb und Getriebe gegebenenfalls austauschbar mit der Bodenplatte des Stahlbehälters verbunden sind, so dass sich eine mobile Bohr- und Fördereinheit ergibt, die über Fahr-und Führungsschienen in der axialen Richtung über die Länge des Vortriebsrohres gestängelos beweglich ist, wobei zwischen Vortriebsrohr und mobiler Bohr- und Fördereinheit im Abbaubereich eine zusätzliche Drehmoment-Abstützung vorgesehen ist.
Aus der DE-OS 1484421 ist ein Erdbohrgerät bekannt, das auch eine Einrichtung für das Einpressen des Bohrrohres in das Erdreich umfasst. Dieses Gerät weist einen auf Schienen längsbeweglichen Antriebswagen für die um eine im wesentlichen horizontale Achse drehbare Bohr- und Förderschnecke auf, der zugleich auch zur Abstützung der Bohrrohre dient. Dieser Antriebswagen befindet sich immer ausserhalb des Bohrrohres ; über die Materialausbringung aus dem Bohrloch ist im Falle der genannten DE-OS nichts ausgesagt, jedoch erfolgt diese offensichtlich durch das als Förderschnecke ausgebildete
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besprochenenentspricht.
In der CH-PS Nr. 459285 wird eine Vorrichtung beschrieben, welche es gestattet, einen Stollen mit Kreisquerschnitt absatzweise herzustellen, nämlich von einem kleinen vorschneidenden Durchmesser ausgehend bis zum Fertigmass. Es wird dabei die zu zerkleinernde Erdquerschnittsgesamtfläche aufgeteilt auf zeitlich und räumlich nacheinander zum Arbeitseinsatz gelangende Werkzeuge. Über die Art der Ausbringung des Bohrkleins wird in dieser Patentschrift nichts ausgesagt. Das bekannte Gerät bleibt immer vor Ort und wird nicht zur Materialförderung benutzt.
Auch bei der aus der CH-PS Nr. 430780 bekannten Tunnelbohrmaschine wird im wesentlichen entsprechend dem eingangs beschriebenen Stand der Technik gearbeitet. Hinsichtlich der Ausbringung des Bohrkleins werden lediglich die konventionellen Methoden, wie Förderschnecke, Wasserspülung u. dgl., erwähnt. Das Bohrgerät selbst wird zur Materialausbringung jedenfalls : nicht benutzt.
Das schliesslich aus der US-PS Nr. 3, 162, 254 bekannte Erdbohrgerät entspricht dem vorher bereits unter Punkt 2. b) erwähnten Stand der Technik. Dieses bekannte Horizontalbohrgerät umfasst einen Antriebswagen, der nicht verfahrbar, sondern ortsfest ausserhalb des Bohrloches aufgestellt und gegen eine Rückwand abgestützt ist. Es wird eine Bohr- und Förderschnecke benutzt, welche auch die Ausbringung des Bohrkleins besorgt.
Die Erfindung und die damit erzielbaren Vorteile werden nun an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In diesen zeigt Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch den Arbeitsbereich und Fig. 2 eine schematische Ansicht in Richtung des Pfeiles A in Fig. 1.
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einer Bohrschnecke --5-- auf einer längeren Welle --6--, die über ein Gelenk --7-- mit dem angeflanschten Getriebe --4-- und Motor --3-- verbunden ist. Es versteht sich von selbst, dass an Stelle der Bohrschnecke auch jedes andere bekannte Bohrwerkzeug, z. B. im Falle des Auftretens von Hindernissen ein Bohrmeissel od. dgl., verwendet werden kann.
Bohrcontainer und Bohrschnecke werden dem Durchmesser des herzustellenden Rohrvortriebes --8-angepasst und sind austauschbar sowohl über eine an sich bekannte, nicht dargestellte Wellenkupplung (die an einer Seite des Gelenks --7-- angeordnet sein kann) als auch durch eine Verbindung an der Bodenplatte des Stahlrohres --1-- mit der Einheit aus Motor und Getriebe verbunden ; als Antriebsquelle und Kraftübersetzung werden Motoren und Getriebe herkömmlicher Bauart verwendet. Es können so Bohrcontainer und Bohrschnecken unterschiedlichen Durchmessers mit derselben Motor-Getriebe-Einheit gekuppelt werden.
Die Einheit aus Bohrcontainer und Antrieb (im folgenden mit Bohreinheit bezeichnet) ist über Laufrollen --12-- auf Fahr- und Führungsschienen --11-- im Vortriebsrohr --8-- längsbeweglich gelagert.
Zusätzlich sind noch seitliche Stützrollen --13-- vorgesehen.
Die Bewegung der Bohreinheit im Vortriebsrohr erfolgt durch herkömmliche Fördermethoden oder selbstfahrend, in mechanischer, hydraulischer, pneumatischer oder elektrischer Ausführung. Es ist als Vorteil gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen, z. B. solchen mit Förderschnecken, zu werten, dass für die Bewegung der Bohreinheit kein Gestänge erforderlich ist. Der erforderliche Anpressdruck für den Abbau wird in herkömmlicher Bauweise mechanisch oder hydraulisch erzeugt. Die Bewegungen während des Abbauvorganges erfolgen gleichfalls mit diesen Einrichtungen. Im Arbeitsbereich des Abbaues wird die Bohreinheit durch zusätzliche Führungsschienen--lla--und Laufrollen-12a-- im Vortriebsrohr-8-- geführt, die gleichzeitig als Widerlager zur Aufnahme des Drehmomentes in der Abbauphase dienen (Drehmoment-Abstützung).
Es versteht sich von selbst, dass an Stelle dieser zusätzlichen Führungs- schienen-lla-- und Laufrollen-12a-- auch beispielsweise eine hydraulische Einrichtung zur Drehmoment-Abstützung vorgesehen sein kann.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung ist wie folgt :
Die Bohreinheit wird, gestängelos geführt durch die Fahr- und Führungsschienen --11-- bzw.
- rollen-12, 13-- im Vortriebsrohr-8--, vom Press- und Materialausbringungsschacht zum Kopf des Vortriebes befördert und fährt dort mit ihren Rollen --12a-- in zusätzliche Führungsschienen --l1a-- ein.
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Unter gleichzeitigem Vorpressen des Vortriebsrohres --8-- mit dem Schneidschuh --10-- an der Spitze und der Erzeugung eines Anpressdruckes der Bohreinheit gegen die Ortsbrust beginnt der Abbau des Bodenmaterials durch die kurze Bohrschnecke --5-- des Bohrcontainers --1, 2,5, 6,7, 9--. Die Bohrsehnecke-5-befördert das Bodenmaterial in den leeren Raum des Bohrcontainers zwischen Schnecke --5-- und Bodenplatte --2--. Nach Füllung des Bohrcontainers wird die gesamte Bohreinheit vom
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Sohle des Containers nahe der Bodenplatte.
Anschliessend wiederholt sich der Vorgang wie beschrieben.
Die Bedienung der Bohreinheit kann durch einen mitfahrenden Bedienungsmann, ferngesteuert oder vollautomatisch erfolgen.
Beim Arbeiten mit der erfindungsgemässen Vorrichtung sind gegenüber den herkömmlichen Vortriebsmethoden bzw. -vorrichtungen folgende Unterschiede bzw. Vorteile feststellbar :
Die Einheit aus Bohrcontainer --1, 2,5, 6,7, 9-- und Antrieb --3, 4-- stellt eine bewegliche Vorrichtung sowohl zum Abbau wie zum Ausbringen des Bodenmaterials dar.
Demgegenüber weist die bekannte Schneckenbohrvorrichtung, die mittels Bohrkopf und mechanischer Förderung des Bohrgutes mittels Förderschnecken zwar ebenfalls zum Abbau und Ausbringen des Bohrgutes dient, jedoch einige wesentliche Nachteile auf : Speziell bei grösseren Durchmessern und längeren Vortrieben kommt es durch das grosse Gewicht der Schnecken zu einem Abweichen der Pressrichtung nach unten ; Kontrollen der Pressrichtung und Korrekturen derselben vor Ort können im Normalfall nicht bzw. ausschliesslich nach Ausbau der gesamten Schneckenlänge (=Vortnebslänge) vorgenommen werden, desgleichen ist ein Erkennen und Beseitigen von angefahrenen Hindernissen im Boden nur nach Ausbau der gesamten Schneckenlänge möglich.
(Die Praxis hat gezeigt, dass ein derartiger Ausbau sehr langwierig und aufwendig ist und bei wiederholter Notwendigkeit die Vortriebsleistung sehr beeinträchtigt.)
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht zum Unterschied davon durch die jederzeit freie Zugänglichkeit des Vortriebsrohres eine ständige Kontrolle der Pressrichtung und gibt die Möglichkeit jederzeit eine eventuell notwendige Korrektur der Pressrichtung durch Verstellen des Schneidschuhes vorzunehmen und angefahrene Hindernisse an der Ortsbrust sofort zu erkennen und rasch zu beseitigen.
Bei allen andern herkömmlichen Vortriebsmethoden mit zumindest bekriechbaren Dimensionen erfolgt der Abbau und die Ausbringung des Bohrgutes mit verschiedenen Hilfsmitteln in getrennten Arbeitsvorgängen. Schliesst man aus heutiger Sicht den rein händischen Abbau aus den Betrachtungen aus, da hiebei die Vortriebsleistung minimal und unwirtschaftlich ist, und zufolge der Arbeitsbedingungen unter sehr beengten Raumverhältnissen kaum Arbeitskräfte dafür zu bekommen sind, bleibt der Abbau mittels maschineller Einrichtungen an der Ortsbrust (z. B. mittels Frässchrappereinrichtung) und die getrennte Ausbringung des abgebauten Bodenmaterials durch Gefässe, Loren, Bandförderung, Schneckenförderung, Spülförderung usw.
Bei diesen Vortriebsmethoden ist infolge der erforderlichen Ausbirnungsvorrichtungen und vor allem infolge der vor Ort verbleibenden Abbaueinrichtung die Zugänglichkeit zur Ortsbrust insbesondere bei nur bekriechbaren Dimensionen jedoch zumindest wesentlich erschwert und damit wieder mit den vorgenannten Nachteilen verbunden.
Somit kann gesagt werden, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Abbau und Ausbringen des Boderr'aterial mittels des mobilen Bohrcontainers eine wesentliche Verbesserung beim Rohrvortrieb, insbesondere beim Pressrohrvortrieb, von mittleren Rohrdimensionen darstellt, denn sie ermöglicht jederzeit : die freie Zugänglichkeit zur Ortsbrust ; die ständige Kontrolle über eventuelle Abweichungen in der Pressrichtung ; die Korrektur der Pressrichtung durch Verstellung des Schneidschuhes ; das sofortige Erkennen und Beseitigen angefahrener Hindernisse an der Ortsbrust ; und ist zugleich Abbaugerät und
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