DE102005001222B4

DE102005001222B4 - Schneidvorrichtung und Schneidverfahren zum Zerschneiden oder Bersten einer Rohrleitung in Längsrichtung

Info

Publication number: DE102005001222B4
Application number: DE200510001222
Authority: DE
Inventors: Elmar Dipl.-Ing. Koch; Martin KÖPER; Franz-Josef Püttmann
Original assignee: Tracto Technik GmbH and Co KG
Current assignee: Tracto Technik GmbH and Co KG
Priority date: 2005-01-10
Filing date: 2005-01-10
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2025-01-11
Also published as: US7726028B2; GB0600182D0; GB2421923B; AU2006200069A1; AU2006200069B2; US20060156879A1; GB2421923A; DE102005001222A1

Abstract

Schneidvorrichtung zum Zerschneiden oder Bersten einer Rohrleitung in Längsrichtung mit einem Grundkörper (5) mit mindestens einem ersten Schneid- oder Perforationselement und einem zweiten Schneid- oder Berstelement, das dem ersten Schneid- oder Perforationselement nachfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schneid- oder Perforationselement die Rohrleitung diskontinuierlich schneidet oder zumindest diskontinuierlich schwächt und das zweite Schneid- oder Berstelement das Rohrelement vollständig durchtrennt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schneidvorrichtung zum Zerschneiden oder Bersten einer Rohrleitung in Längsrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Schneidverfahren gemäß dem Oberbegriffs des Patentanspruchs 8.

Eine derartige Schneidvorrichtung ist beispielsweise aus DE 198 31 190 C1 bekannt. Die dort dargestellte Schneidvorrichtung, die über ein Gestänge durch eine zu schneidende Rohrleitung gezogen wird, weist an einer Seite eines länglichen Grundkörpers drei drehbar gelagerte, in einer Linie und beabstandet voneinander angeordnete Schneidrollen auf. Jeder der Schneidrollen liegt eine Stützrolle gegenüber, die für eine Abstützung der durch die Schneidrollen hervorgerufenen Querkräfte an dem Rohrmantel sorgt.

Die in Zugrichtung erste Schneidrolle ist so weit aus der zentralen Lage versetzt, daß ihre Schneidkante gerade den Rohrmantel über seine gesamte Stärke durchtrennt.

Die zwei nachfolgenden Schneidrollen sind noch weiter in Richtung des Rohrmantels versetzt angeordnet als die erste Schneidrolle. Ihre Aufgabe besteht darin, periodisch auftretende Rohrmuffen oder vereinzelt auftretende Reparaturschellen sicher zu durchtrennen.

Bei derartigen Schneidrollen, die das Rohr kontinuierlich in Längsrichtung schneiden, sind hohe Zugkräfte notwendig. Diese Zugkräfte müssen von dem zu zerschneidenden Altrohr im Erdreich und an der Frontplatte der eingesetzten Zugvorrichtung abgestützt werden. Bei starken Beschädigungen am Altrohr, wie sie zum Beispiel durch Lochfraß entstehen können, kann die Kraft nicht mehr sicher über das Altrohr übertragen werden und es kann zum Einknicken des Altrohres kommen. Dabei kann es je nach Rohrmaterial zum Ausbrechen von ganzen Rohrstücken kommen oder das Rohr schiebt sich wellenförmig ineinander. Dies kann den anschließenden Schneidvorgang erheblich behindern oder unmöglich machen.

Weiterhin können die heraus gebrochenen Rohrscherben zu Beschädigungen bei einem nachträglich eingezogenen Neurohr führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schneidvorrichtung sowie ein entsprechendes Schneidverfahren zum Schneiden von Rohrleitungen in Längsrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei dem mindestens ein Nachteil aus dem Stand der Technik verringert wird, insbesondere soll die Entstehung von unkontrollierten Rissen beim Schneiden und die daraus resultierende Scherbenbildung verringert werden.

Diese Aufgabe wird durch eine Schneidvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und ein Schneidverfahren gemäß Patentanspruch 8 gelöst.

Kern der Erfindung ist, eine Schneid- oder Perforationsvorrichtung mit einem Grundkörper vorzusehen, der durch eine zu zerschneidende Rohrleitung bewegt wird und mindestens ein Schneid- oder Perforationselement aufweist, das die Rohrleitung in Längsrichtung schneidet oder das Rohrmaterial schwächt, wobei der Schneidvorgang erfindungsgemäß diskontinuierlich stattfindet.

Unter diskontinuierlichem Schneiden bzw. Schwächen wird erfindungsgemäß verstanden, daß in einer periodisch wiederkehrenden Folge Schnitte über jeweils bestimmte Distanzen mit unterschiedlichen Schnitttiefen in den Mantel der Rohrleitung eingebracht werden. Dies kann beispielsweise bedeuten, daß der Mantel der Rohrleitung in einem Abschnitt vollständig durchtrennt wird, während in einem darauffolgenden Abschnitt kein oder lediglich ein Schnitt durch einen Teil der Manteldicke erfolgt. Es entsteht folglich eine perforierte Schnittlinie.

Die Schnitttiefen in den jeweiligen Abschnitten können beliebig gewählt werden. Auch können selbstverständlich mehr als zwei Schneidabschnitte mit unterschiedlichen Schnittiefen hintereinander vorgesehen sein, bevor es zu der periodischen Wiederholung der Schnittfolge kommt.

Unter Rohrleitungen werden sämtliche über ihren Umfang geschlossene oder teilweise geschlossene, längliche Hohlkörper verstanden. Diese Hohlkörper können einen beliebigen Querschnitt aufweisen und sowohl innerhalb des Erdreichs als auch oberirdisch verlegt sein.

Vorzugsweise weist die Schneid- oder Perforationsvorrichtung eine Schneidrolle mit zahnradförmiger Kontur auf. Die zahnradförmige Kontur kann wiederum beliebig gewählt werden. Beispielsweise kann die zahnradförmige Kontur spitz oder rund zulaufende oder abgeflachte "Zahnköpfe" aufweisen. Die Zahnflanken können gerade oder bogenförmig verlaufen. Der Zahngrund kann ebenso spitz, kurvig oder abgeflacht ausgeführt sein.

Ebenso sind sägeblattförmige Schneidmesser einsetzbar. Eine andere Möglichkeit zeigt ein wellenförmiges Profil der Schneidrolle, bei dem einige oder sämtliche Übergänge zwischen "Zahnkopf', "Zahnflanke" und "Zahngrund" gerundet sind.

Vorzugsweise ist die Schneidrolle so dimensioniert oder angeordnet, daß der Kopfkreis der zahnradförmigen Schneidrolle zumindest einseitig den Mantel der Rohrleitung nahezu vollständig, gegebenenfalls auch vollständig durchdringt und der Fußkreis den Mantel der Rohrleitung nicht oder nur teilweise durchdringt. Wird der Grundkörper der Schneidvorrichtung nun durch die Rohrleitung bewegt, so bewirkt das Abrollen der zahnradförmigen Schneidrolle auf der Innenseite des Mantels, daß die "Zähne" der zahnradförmigen Schneidrolle den Mantel durchdringen (schneiden oder schwächen), während in dem jeweils darauffolgenden Abschnitt der Mantel entlang der Schneidlinie (teilweise) intakt bleibt. Es entsteht folglich eine periodisch diskontinuierliche Schneidlinie.

Die vorteilhafte Wirkung einer solchen Schneidrolle erlaubt eine einfache und kostengünstige Konstruktion. Andere Schneidelemente, mit denen die Rohrleitung in Längsrichtung diskontinuierlich geschnitten werden kann, können beispielsweise darauf beruhen, daß ein Schneidmesser abwechselnd radial ausgelenkt und wieder eingefahren wird. Auch sind thermische und Laserschneidverfahren möglich.

Vorteilhafterweise weist die Schneidvorrichtung ein zweites Schneid- oder Perforationselement auf, das dem ersten Schneid- oder Perforationselement nachfolgt. Dieses zweite Schneid- oder Perforationselement – vorzugsweise wiederum ein mechanisches Schneidelement, beispielsweise eine Schneidrolle und/oder ein Schneidmesser – kann dem ersten Schneidelement in derselben Schnittlinie nachfolgen, so daß die diskontinuierlich zerschnittene Rohrleitung vollständig durchgeschnitten werden kann. Hierzu kann die Schneidrolle bzw. das Schneidmesser eine radiale Erstreckung aufweisen, die größer oder gleich den Außenabmessungen (ggf. mit Verbindungsmuffen) der Rohrleitung ist.

Selbstverständlich sind wiederum andere Schneidelemente, beispielsweise auch thermisch wirkende Schneidelemente für das zweite Schneidelement einsetzbar.

Vorzugsweise sind die zwei aufeinander folgenden Schneid- oder Perforationselemente in einem definierten Mindestabstand voneinander angeordnet. Das Einhalten des Mindestabstands zwischen den zwei Schneid- oder Perforationselementen ist insbesondere beim Einsatz von Schneidrollen und/oder Schneidmessern für das zweite Schneidelement vorteilhaft. Da das zweite Schneid- oder Perforationselement vorzugsweise den Mantel der Rohrleitung vollständig durchdringt und das Schneidelement eine gewisse Mindeststärke aufweist, kommt es zu einem Aufweiten der Rohrleitung durch das Führen der Schneide innerhalb des Schnitts. Sofern dieses Aufweiten zu dicht hinter dem ersten Schneid- oder Perforationselement erfolgt, können die daraus resultierenden erhöhten Spannungen innerhalb der Rohrleitung zu einem unkontrollierten Riß während des diskontinuierlichen Schneidens durch das erste Schneid- oder Perforationselement führen. Als Richtwert für einen vorteilhaften Mindestabstand kann beispielsweise der Durchmesser der zu schneidenden Rohrleitung angesetzt werden. Ein größerer Abstand wirkt sich zumeist nicht nachteilig, in der Regel sogar vorteilhaft aus.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind das erste und das zweite Schneid- oder Perforationselement auf jeweils einem eigenen Grundkörper angeordnet. Diese Grundkörper können gelenkig und vorzugsweise über eine Schnellkupplung beliebiger Art miteinander verbunden sein.

Der notwendige Abstand zwischen den zwei Grundkörpern und somit den zwei Schneidelementen kann beispielsweise auch dadurch hergestellt werden, daß ein Gestängeschuß, wie er auch für das Zuggestänge verwendet wird, zwischen den zwei Grundkörpern befestigt wird. Durch die gelenkige Verbindung der zwei Grundkörper miteinander kann sichergestellt werden, daß die erfindungsgemäße Schneidvorrichtung mit teilweise großer Längserstreckung leichtgängig ohne Verklemmen innerhalb eines gegebenenfalls nicht vollständig geradlinigen Vorlaufs bewegt werden kann.

Der modulare Aufbau der Schneidvorrichtung mit über Schnellkupplungen verbundene Grundkörper mit jeweils einem oder mehren Schneid- oder Perforationselementen wirkt sich ferner vorteilhaft bei der Montage bzw. Demontage in engen Baugruben aus.

Auch kann die Schneidvorrichtung modular an die jeweilige Aufgabe angepaßt werden.

Ein Problem beim Zerschneiden von Rohrleitungen können auch Reparaturschellen darstellen. Diese werden häufig nachträglich bei einer Beschädigung der Rohrleitung angebracht und weisen in der Regel einen deutlich größeren Durchmesser als die Verbindungsmuffen der einzelnen Rohrabschnitte auf. Somit werden die Reparaturschellen im Stande der Technik von dem zweiten Schneidelement, dessen radiale Erstreckung vorteilhafterweise auf den Außenradius der Verbindungsmuffen angepaßt wurde, nicht vollständig zerschnitten.

Um dem Auftreten von Reparaturschellen zu begegnen, kann die erfindungsgemäße Schneidvorrichtung ein drittes Schneid- oder Perforationselement aufweisen, das dem zweiten Schneid- oder Perforationselement nachfolgt und hinsichtlich der radialen Erstreckung über dieses hinausgeht. Vorzugsweise ist dessen radiale Erstreckung auf die Außenmaße von herkömmlichen Reparaturschellen für Rohrleitungen angepaßt. Wiederum wird aufgrund der einfachen Konstruktion vorzugsweise auf eine Schneidrolle und/oder ein Schneidmesser als drittes Schneidelement zurückgegriffen.

Bei der bevorzugten modularen Bauweise der Schneidvorrichtung ist das dritte Schneid- oder Perforationselement ebenfalls auf einem eigenen Grundkörper angeordnet, der wiederum vorzugsweise über eine Schnellkupplung mit dem Grundkörper des zweiten Schneidelements verbunden ist. Es ist jedoch auch möglich, einzelne oder alle der drei Schneid- oder Perforationselemente auf einem Grundkörper gemeinsam anzuordnen. Selbstverständlich sind je nach Einsatzzweck auch mehr als drei Schneid- oder Perforationselemente möglich.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß dem ersten Schneid- oder Perforationselement, das die Rohrleitungen in Längsrichtung diskontinuierlich schneidet, ein Aufweitkörper zusätzlich oder anstelle des zweiten Schneid- oder Perforationselements nachfolgt. Der Auf weitkörper kann beispielsweise einen konisch oder spitz zulaufenden Grundkörper umfassen, dessen Außenabmessungen die Innenabmessungen der Rohrleitungen übertreffen. Die Bewegung des Aufweitkörpers durch die Rohrleitung bewirkt folglich eine Berstspannung innerhalb des Rohrmantels, die zu einem vollständigen Reißen des Rohrmantels entlang der perforierten Schnittlinie führt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Schneidvorrichtung bestehend aus drei hintereinander verbundenen Schneidelementmodulen in einer isometrischen Darstellung,
2 das erste Schneidelementmodul aus 1 mit einer zahnradförmigen Schneidrolle in einer isometrischen Ansicht,
3 eine Seitenansicht der zahnradförmigen Schneidrolle,
4 eine isometrische Ansicht des zweiten Schneidelementmoduls der 1 mit glatter, kreisförmiger Schneidrolle und
5 eine isometrische Ansicht des dritten Schneidelementmoduls der 1 mit glatter, kreisförmiger und nach außen versetzter Schneidrolle.
Die in 1 dargestellte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schneidvorrichtung weist im wesentlichen drei Schneidelementmodule 1, 2, 3 auf, die über kurze Gestängeschüsse 4 miteinander verbunden sind.
Das erste Schneidelementmodul 1 weist einen im Querschnitt kreisförmigen, länglichen Grundkörper 5 auf, an dessen beiden Enden jeweils ein Teil einer Gestängeschnellkupplung vorgesehen ist. In einer längsseitigen Ausnehmung ist eine zahnradförmige Schneidrolle 6 drehbar gelagert.
Die zahnradförmige Schneidrolle 6 weist in einer periodischen Teilung einzelne Schneidhöcker 7 mit abgeflachten Kämmen 8 auf. Die einzelnen Schneidhöcker 7 sind über Abschnitte verbunden, die parabelförmige Einbuchtungen 9 darstellen. Über den gesamten Umfang (Höcker und Einbuchtungen) ist die Schneidrolle 6 mit einer spitz zulaufenden Schneide versehen. Dabei kann die Schneidkante selbst auch abgerundet sein.
Die Abmessungen der Schneidrolle 6 sowie deren Anordnung innerhalb des Grundkörpers 5 sind derart gewählt, daß der Kopfkreis der zahnradförmigen Scheidrolle (die gedachte kreisförmige Verbindung der abgeflachten Höcker 7) den Mantel der zu schneidenden Rohrleitung (nicht dargestellt) nahezu vollständig durchdringt. Im Gegensatz dazu soll die Einbuchtung 9 zwischen zwei Höckern an ihrer tiefsten Stelle (Wendepunkt der parabelförmigen Einbuchtung) den Mantel der Rohrleitung gerade nicht oder lediglich zu einem geringen Teil durchdringen.
Während der Bewegung der Schneidvorrichtung durch die zu zerschneidende Rohrleitung wird folglich infolge des Abrollens der zahnradförmigen Schneidrolle 6 am Rohrmantel eine diskontinuierliche Schnittkante erzeugt, wobei die Höcker 7 den Mantel der Rohrleitung durchdringen und der Mantel in den Abschnitten 9 zwischen zwei Höckern (teilweise) unversehrt bleibt. Der Übergang zwischen dem abgeflachten Höcker und dem parabelförmigen Abschnitt ist spitz zulaufend ausgeführt, so daß der erste Eingriff eines Höckers 7 in den Mantel der Rohrleitung unter hoher Punktlast und folglich mit hoher Schnittwirkung erfolgt.
Das zweite Schneidelementmodul 2 weist ebenfalls einen länglichen Grundkörper 10 mit an beiden Enden angeordneten Teilen einer Gestängeschnellkupplung auf. Anstelle einer zahnradförmigen Schneidrolle ist eine glatte, kreisförmige Schneidrolle 11 vorgesehen. Die Abmessung und die Anordnung der Schneidrolle 11 innerhalb des Grundkörpers 10 ist so gewählt, daß die spitz zulaufende Kante der Schneidrolle 11 den Mantel der zu schneidenden Rohrleitung vollständig durchdringt.
Das dritte Schneidelementmodul 3 weist ebenso wie die zwei vorhergehenden Schneidelementmodule 1, 2 einen länglichen Grundkörper 12 mit Teilen einer Gestängeschnellkupplung auf. Die Drehachse der glatten, kreisförmigen Schneidrolle 13 ist bei dem dritten Schneidelementmodul 3 am äußersten Rand angeordnet, so daß die radiale Erstreckung der Schneidrolle 13 deutlich über diejenige des zweiten Schneidelementmoduls 2 hinausgeht. Das dritte Schneidelementmodul 3 kann bei Bedarf an die Schneidvorrichtung angehängt werden, wenn während des Schneidvorgangs Reparaturschellen oder andere Hindernisse erwartet werden, deren Abmessungen diejenigen des Rohres übertreffen.
Die Verbindung zwischen den Schneidelementmodulen untereinander bzw. mit den dazwischen angeordneten Gestängeschüssen erfolgt über Schnellkupplungen. Die im Ausführungsbeispiel eingesetzten Schnellkupplungen sind so ausgelegt, daß ein Kuppeln bzw. Lösen in einer nicht kollinearen Stellung der einzelnen Elemente zueinander erfolgt. Eine vollständig schubsteife Kupplung der miteinander zu kuppelnden Elemente erfolgt erst nach dem Schwenken in die kollineare Lage und dem Aufbringen einer Druckkraft, wodurch sich die zwei Abschnitte der Schnellkupplung über eine kurze Distanz längsaxial zueinander bewegen. Dabei werden Vorsprünge an dem einen Kupplungsteil in entsprechende Ausnehmungen des anderen Kupplungsteils geschoben. Mit dem dargestellten Gestänge kann die Schneidvorrichtung somit auch durch die Rohrleitung geschoben werden. Beim Anlegen einer Zugkraft werden die Vorsprünge aus den Ausnehmungen herausbewegt. Es ergibt sich eine relative Beweglichkeit um eine Drehachse.
Wird die erfindungsgemäße Schneidvorrichtung durch eine Rohrleitung gezogen, so erzeugt das erste Schneidelementmodul 1 mit der zahnradförmigen Schneidrolle 6 eine diskontinuierliche, perforierte Schnittlinie. Die zurückgebliebenen Stege innerhalb dieser Schnittlinie werden von der Schneidrolle 11 des Schneidelementmoduls 2 durchtrennt. Die Schneidrolle 13 des nachfolgenden Schneidelementmoduls 3 sorgt für das Zerstören von Reparaturschellen oder anderen Hindernissen, die von der Schneidrolle 11 des Schneidelementmoduls 2 aufgrund der geringeren radialen Erstreckung nicht erfaßt werden.

Claims

Schneidvorrichtung zum Zerschneiden oder Bersten einer Rohrleitung in Längsrichtung mit einem Grundkörper (5) mit mindestens einem ersten Schneid- oder Perforationselement und einem zweiten Schneid- oder Berstelement, das dem ersten Schneid- oder Perforationselement nachfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schneid- oder Perforationselement die Rohrleitung diskontinuierlich schneidet oder zumindest diskontinuierlich schwächt und das zweite Schneid- oder Berstelement das Rohrelement vollständig durchtrennt.
Schneidvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schneid- oder Perforationselement eine Schneidrolle (6) mit zahnradförmiger Kontur aufweist.
Schneidvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidrolle (6) so dimensioniert oder angeordnet ist, daß der Kopfkreis der Schneidrolle zumindest einseitig den Mantel nahezu vollständig durchdringt und der Fußkreis den Mantel der Rohrleitung nicht oder nur teilweise durchdringt.
Schneidvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Schneidelement eine Schneidrolle (11) und/oder ein Schneidmesser aufweist, das dem ersten Schneid- oder Perforationselement in derselben Schnittlinie nachfolgt.
Schneidvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Erstreckung der Schneidrolle (11) bzw. des Schneidmessers des zweiten Schneidelements größer oder gleich dem Außenradius der Rohrleitung ist.
Schneidvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schneid- oder Perforationselement und das zweite Schneid- oder Berstelement auf jeweils einem Grundkörper (5, 10) angeordnet sind und die Grundkörper (5, 10) gelenkig und vorzugsweise über eine Schnellkupplung miteinander verbunden sind.
Schneidvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein drittes Schneid- oder Perforationselement mit einer Schneidrolle (13) und/oder einem Schneidmesser, das dem zweiten Schneidelement nachfolgt und hinsichtlich der radialen Erstreckung über dieses hinausgeht.
Schneidverfahren zum Zerschneiden oder Bersten einer Rohrleitung in Längsrichtung, wobei ein Grundkörper mit einem ersten Schneid- oder Perforationselement und einem nachfolgenden zweiten Schneid- oder Berstelement durch die Rohrleitung bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung vom ersten Schneid- oder Perforationselement diskontinuierlich geschnitten oder geschwächt und von dem zweiten Schneid- oder Berstelement vollständig durchgetrennt wird.