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Gegenstand
der Erfindung ist ein Vortriebsrohr nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs
sowie ein Aufsatz für ein Vortriebsrohr nach Anspruch 6.
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Der
Bau von unterirdischen Leitungen in der geschlossenen Bauweise mittels
der Verfahren des hydraulischen Rohrvortriebes sowie des Microtunnelings
ist oftmals dadurch gekennzeichnet, dass Rohre von einem Start-
oder Pressschacht aus in einen Hohlraum geschoben werden, welcher
mit einer entsprechend ausgebildeten dem ersten Rohr vorausgehenden
Vortriebsmaschine beispielsweise in Form eines Schneidschuhs hergestellt
wird. Die Vortriebsmaschinen sind steuerbar, so dass vertikal und
horizontal gekrümmte Rohrleitungen aufgefahren werden können.
Die Voraussetzung hierfür ist, dass die Rohre im Bereich
der Rohrverbindungen gegeneinander abgewinkelt werden können.
Jedoch bedingt dies bei bekannten Rohrarten eine mehr oder weniger
große Einschränkung der zulässigen Vorpresskraft.
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Zum
Ausgleich von Unebenheiten innerhalb der Druckübertragungsflächen
und zur Vergrößerung der Druckübertragungsflächen
bei Abwinklung der Rohre bei Steuerbewegungen werden grundsätzlich zwischen
den Druckübertragungsflächen der Rohre Druckübertragungsringe
eingelegt. Eine derartige Ausführung ist beispielsweise
der
2 der vorliegenden Anmeldung entnehmbar. Die Druckübertragungsringe
bestehen in aller Regel aus Weichholz oder einem Holzwerkstoff oder
gelegentlich aus einem Kunststoffmaterial. Von entscheidender Bedeutung
für die Funktionsfähigkeit ist eine gegenüber dem
Rohr wesentlich geringere Steifigkeit des Ringes. Dies bedingt eine
Ringdicke von üblicherweise 20 bis 40 mm und einen relativ
geringen Elastizitätsmodul. Darüber hinaus ist
eine möglichst geringe Querdehnungszahl erforderlich. Derart
weiche Werkstoffe, insbesondere auch Holz, besitzen jedoch neben
einem elastischen auch einen erheblich plastischen Verformungsanteil,
der dazu führt, dass die bei Überschreitung eines
bestimmten Spannungsniveaus auftretenden Verformungen des Ringes
nicht mehr vollständig reversibel sind. Der Ring wird steifer,
was sich nachteilig auf die aufbringbaren Kräfte bzw. zulässigen
Abwinklungen auswirkt und darüber hinaus schwierig zu kalkulieren
ist. Zudem ist der Druckübertragungsring grundsätzlich
erheblich schmaler als der schmalste Druckübertragungsbereich
an den jeweiligen Stirnfläche der Rohre auszuführen,
was zu ungünstigen Spaltzug- und Randzugspannungen führt.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass im Fall von Abwinklungen
ein ungleichmäßiger Fugenspalt zwischen den Rohren
entsteht; so ist beispielsweise im Kurveninnenbereich die Fuge schmaler
als am äuße ren Kurvenrand. Der entscheidende Nachteil
der heute üblichen Rohrverbindungen bei Vortriebsrohren
jedes Werkstoffes ist, dass die zulässigen Press- und Vortriebskräfte
von der Abwinklung der Rohre, d. h. vom Kurvenradius bzw. der Krümmung
und der Rohrlänge sowie der Steifigkeit des Druckübertragungsrings
abhängen. Zudem ist sehr häufig der Effekt zu
beobachten, dass bei Auffahrung einer Kurve sich die Abwinklungen
nicht wie theoretisch angenommen gleichmäßig auf
die Anzahl der Rohrverbindungen in der Kurve verteilen, sondern
sich auf wenige Rohrabschnitte konzentrieren, mit entsprechenden
Summenwinkeln, wobei bei einigen Rohrabschnitten keine Abwinklung
auftritt. Exemplarisch für ein derartiges Vortriebsrohr
sei hier die Druckschrift
DE
9113096 U1 aufgeführt, wobei das Vortriebsrohr
mit ebenen Stirnflächen und einem dazwischen liegenden
Druckübertragungsring ausgeführt ist.
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Ein
weiterer Ansatz besteht in so genannten Schrägspiegelrohren,
bei welchen die Stirnflächen der Rohre um ein bestimmtes
Maß, welches unter anderem von den aufzufahrenden Radien
abhängt, schräg gestellt werden. Diese Lösung
versagt jedoch bei gegensinnigen Kurven. Darüber hinaus
ist die Schrägstellung ein theoretischer Wert, von dem
die in der Praxis tatsächlich auftretenden Werte mehr oder weniger
abweichen. Das heißt, auch bei dieser Variante muss ein
Druckübertragungsring eingesetzt werden.
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Ein
weiterer Ansatz besteht darin, einen fluidgefüllten Druckübertragungsring
zu verwenden. Eine derartige Lösung ist beispielsweise
in der Druckschrift
EP
1413708 A1 aufgeführt. Anstelle eines festen Körpers
wird ein mit einer inkompressiblen Flüssigkeit oder einem
Gas gefüllter Schlauch zwischen die Stirnflächen
eingelegt. Unabhängig vom Grad der Abwinklung verteilt
sich das Fluid bzw. Gas derart in dem Schlauch, dass eine maximale
Kontaktfläche erzielt wird und aufgrund des konstanten Drucks
innerhalb des Fluids eine konstante Druckspannung auf die Rohrflächen
wirkt. Allerdings erweist sich die Konstruktion eines kostengünstigen und
zufriedenstellend funktionierenden Druckübertragungsrings
als sehr schwierig.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Vortriebsrohr bzw. einen
Aufsatz für ein Vortriebsrohr zu schaffen, welcher bei
der Abwinklung der Vortriebsrohre zueinander die vorgenannten Nachteile nicht
aufweist.
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Die
Aufgabe wird gelöst mit einem Vortriebsrohr, welches die
Merkmale des Anspruchs 1, bzw. einem Aufsatz, welcher die Merkmale
des Anspruchs 6 aufweist. Zwei Vortriebsrohre, bei denen das hintere
Vortriebsrohr eine vordere konvexe Stirnfläche und das
vordere Vortriebsrohr eine hintere konkave Stirnfläche
aufweist, wobei die Krümmungsradien der Stirnflächen
vorzugsweise derart gewählt sind, dass sie im Wesentlichen
identisch sind, greifen kugelgelenkartig ineinander. Dabei stellt
die vordere konvexe Stirnfläche die Kugelkalotte und die
hintere konkave Stirnfläche die Kugelpfanne dar. Selbstverständlich
ist es auch möglich, die vordere Stirnfläche konkav
und die hintere Stirnfläche konvex auszubilden. Als Stirnflächen
werden diejenigen Flächen des Vortriebsrohres bzw. Aufsatzes
verstanden, welche die Druckübertragung zwischen zwei Vortriebsrohren vermitteln,
d. h. die Kontaktflächen des Vortriebsrohres.
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Dadurch,
dass die Stirnflächen aufgrund der Krümmung eine
maximale Kontaktfläche zur Druckübertragung zur
Verfügung stellen, wird ein zufriedenstellender Druckübertrag
zwischen dem hinteren, mit Anpressdruck beaufschlagten Vortriebsrohr
und dem vorderen Vortriebsrohr erreicht. Angesichts der üblicherweise
geringen Achsabwinklung der Längsachsen zweier Vortriebsrohre
zueinander, wobei die Größenordnung der planmäßigen
Achsabwinklung je nach Durchmesser der Rohre in der Regel zwischen 0,5° und
3° liegt (in manchen Situationen können auch noch
größere Abwinklungen auftreten, z. B. im Fall
von Steuerkorrekturen), sind zur Erzielung der Rotierbarkeit der
Vortriebsrohre nur geringe Krümmungen der Stirnflächen
erforderlich. Entsprechend gering sind auch die im Fall der Abwinklung
auftretenden Gleitwege der Kalotte in der entsprechend ausgeformten
Pfanne. Die Ausmaße der Kalotte bzw. der Pfanne werden
in Abhängigkeit von der Rohrnennweite und der zu erwartenden
Trassenradien festgelegt. Bei kleinen Nennweiten kann ein relativ großes
Stichmaß vorgegeben werden.
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Durch
die Kalottenform der vorderen Stirnfläche besitzt die Fügung
zwischen einem vorderen und einem hinteren Vortriebsrohr eine große
Querkraftstabilität und eine Fähigkeit zur Selbstzentrierung,
so dass auf einen teuren Führungsring z. B. aus Stahl verzichtet
werden kann. Da die Druckübertragungsfläche aufgrund
der Krümmung nahezu konstant bleibt, steht auch stets unabhängig
von den aufzufahrenden Trassenradien dieselbe Vortriebskraft zur Verfügung,
wodurch die Rohre wirtschaftlicher ausgelegt werden können.
Im Unterschied zu den heutigen Vortrieben, bei denen immer mehr
oder weniger große in der Regel ungleichmäßige
Fugenspalte zwischen den Rohren verbleiben, lassen sich mit den
kugelgelenkartig zueinander ausgebildeten Stirnflächen
praktisch fugenfreie Rohrstränge auffahren. Weiterhin ist
die Erfindung vorteilhaft, da die beschriebene ungleichmäßige
Verteilung bzw. Addition der Abwinklungen auf wenige Fugen, wie
sie bei Rohren mit ebenen Stirnflächen bei Kurvenfahrten
zu beobachten ist, mit der Folge von Zwängungen und ungleichmäßigen
Fugenspaltweiten vermieden wird. Hierbei ist es besonders vorteilhaft,
wenn die Stirnflächen bzw. die Konvexität bzw.
Konkavität der Stirnflächen mittels Fräsen
oder einer gefrästen Form ausgebildet werden. Es ist insbesondere
beim CNC-Fräsen die für die kugelgelenkartige
Ineinanderfügung einer vorderen und einer hinteren Stirnfläche
notwendige Präzision bereits erreichbar.
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Die
Erfindung kann grundsätzlich beim Tunnelbau, jedoch auch
bei Pfählen, Senkschächten aus Rohren und ähnlichen
Konstruktionen angewandt werden, da die großen auftretenden
Axialdruckkräfte gleichmäßig übertragen
werden können.
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Weitere
Ausführungsformen der Erfindung sind in den untergeordneten
Ansprüchen ausgeführt. In einer weiteren Ausführungsform
weist die Rohrwand eine die hintere Stirnfläche umlaufende
Führungsmuffe auf. Dabei kann die Führungsmuffe
auch als zusätzliches Bauteil auf eine dementsprechend verringerte
Rohrwand aufgesteckt werden. Mit der Führungsmuffe ist
es möglich, eine erste grobe Ineinanderpassung zweier zueinander
komplementär ausgebildeter Vortriebsrohre zu erreichen.
Dabei ist es möglich, zwischen der Führungsmuffe
und einem Teilbereich der Rohrwand eines dahinter liegenden Vortriebsrohrs
einen elastischen Führungsring bzw. Dichtring anzubringen,
welcher nicht auf der vorderen Stirnfläche, sondern in
Richtung der Längsachse von der vorderen Stirnfläche beabstandet
angeordnet ist. Hierdurch wird vermieden, dass Fremdkörper von
außen in den Hohlraum des Vortriebsrohrs oder umgekehrt
eindringen können.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist auf der vorderen und/oder
hinteren Stirnfläche ein Schmiermittel aufgebracht. Dieses
Schmiermittel kann aus einer Gleitfolie oder einem Schmierstoff
wie Öl oder Fett oder silikonbasierten Werkstoffen bestehen.
Als Gleitfolie kann beispielsweise eine Folie mit PTFE gewählt
werden. Hierdurch wird ein verbessertes Gleiten der vorderen Stirnfläche
in der hinteren Stirnfläche bewirkt.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist die Rohrwand aus einem
oder mehreren Werkstoffen wie beispielsweise Beton, Stahlbeton,
Steinzeug, glasfaserverstärkter Kunststoff (GfK) und/oder
Polymerbeton sowie anderen Kunststoffen ausgebildet.
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In
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird für
beispielsweise bereits vorhandene Vortriebsrohre ein Aufsatz geschaffen,
bei welchem die vordere bzw. hintere Stirnfläche entsprechend
dem Hauptanspruch ausgebildet ist. Hierbei kann der Aufsatz auch
als kurzes eigenständiges Vortriebsrohr bezeichnet werden.
Die Verbindung zwischen dem Aufsatz und einem mit dem Aufsatz zu
verbindenden Vortriebsrohr kann dabei permanent oder lösbar über Steckverbindungen
vorgenommen werden.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels genauer
erläutert. Es zeigen:
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1 ein
typisches Anwendungsbeispiel für Vortriebsrohre;
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2 ein
Vortriebsrohr nach dem Stand der Technik;
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3a–c
ein Ausführungsbeispiel für ein Vortriebsrohr
mit konvexen bzw. konkaven Stirnflächen.
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Die 1 zeigt
ein Vortriebsrohrsystem 1, welches aus einer Vielzahl von
Vortriebsrohren 10–13 besteht. Das Vortriebsrohrsystem 1 befindet sich
in einem Tunnel 2, welcher in den Boden 3 eingelassen
ist. Um die einzelnen Vortriebsrohre 10–13 in
den Tunnel 2 nachzuführen, wird ein Pressschacht 4 ausgehoben,
welcher mittels einer Abstützung 5 gesichert wird.
Mittels eines Schneidschuhs 14 wird das Erdreich entfernt
und Platz geschaffen für ein weiteres Element eines Vortriebsrohrs.
Dieses wird, wie in der 1 gezeigt, mittels einer Vortriebspresse 15,
welche zumeist hydraulisch ausgelegt ist, in Vortriebsrichtung V
gepresst, wobei die einzelnen Vortriebsrohre 10–13 miteinander über
ihre Stirnflächen in Verbindung stehen.
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Das
Vortriebsrohrsystem 1 ist in der 1 als geradliniges
Vortriebsrohrsystem ausgebildet. Da sich Tunnel jedoch auch leicht
krümmen können, wobei die Krümmung vertikal
oder horizontal bzw. sowohl vertikal als auch horizontal ausgebildet
sein kann, können durch entsprechende Steuerung des Schneidschuhs 14 erzeugt
werden.
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Wie
bereits in der Einleitung erwähnt, besteht hierbei das
Problem, den mittels der Vortriebspresse 15 aufgebrachten
Druck auf das Vortriebsrohr 13 auch auf das an der Vorderfront
des Vortriebsrohrsystems 1 angebrachte Vortriebsrohr 10 möglichst
direkt zu übertragen.
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Im
Stand der Technik wird zumeist eine in der 2 dargestellte
Konstruktion von Vortriebsrohren verwendet. Die 2 zeigt
Vortriebsrohre 20 bzw. 21, welche jeweils eine
Rohrwand 22 bzw. 23 aufweisen. Ein Vortriebspressmechanismus
wie in der 1 wirkt in der Vortriebsrichtung
V (auf der Zeichnung von rechts nach links). Um den durch den Vortriebspressmechanismus
aufgebrachten Druck vom Vortriebsrohr 21 auf das Vortriebsrohr 20 zu übertragen,
befindet sich zwischen den beiden Vortriebsrohren im Bereich der
Rohrwände 22 und 23 eine Druckübertragungsvorrichtung 24,
welche im vorliegenden Fall z. B. durch einen Holzring gebildet
wird. Die Vortriebsrohre 20 bzw. 21 stehen dabei über
die ebenen Stirnflächen 200 bzw. 210 mit
der Druckübertragungsvorrichtung 24 in Kontakt.
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Das
Vortriebsrohr 20 weist eine Längsachse L0 auf, welche gegenüber der Längsachse
L1 des Vortriebsrohrs 21 um einen
Winkel α gekippt ist. Durch den Winkel α bewegen
sich die Vortriebsrohre auf einer Kurve. Aufgrund des Winkels α wird
die Druckübertragungsvorrichtung 24 an ihrem unteren Ende,
d. h. zwischen den Teilflächen 200' bzw. 210' der
Stirnflächen der Vortriebsrohre, stark zusammengepresst,
wobei die eingezeichneten Keile links und rechts der Druckübertragungsvorrichtung 24 indizieren,
dass die auf die Druckübertragungsvorrichtung 24 wirkende
Druckspannung von unten zur Längsachse hin abnimmt. Von
der Längsachse L0 bzw. L1 weiter nach oben laufend nimmt die auf
die Druckübertragungsvorrichtung 24 wirkende Druckspannung weiter
ab, was sogar dazu führt, dass sich zwischen der Stirnfläche 200 und
der Druckübertragungsvorrichtung 24 sowie der
Druckübertragungsvorrichtung 24 und der Stirnfläche 210 im
oberen Bereich zwei Spalte ergeben. Im Bereich des Spaltes zwischen den
Stirnflächen 200 bzw. 210 und der Druckübertragungsvorrichtung 24 kann
keine Kraft vom Vortriebsrohr 21 auf das Vortriebsrohr 20 übertragen
werden. Dies führt dazu, dass lediglich der untere Bereich
mit den Teilflächen 200' bzw. 210' einen
großen Vorpressdruck erfährt und somit das Vortriebsrohr 20 in Vortriebsrichtung
V nach vorne getrieben wird, die Druckübertragungsvorrichtung 24 jedoch
an dieser Stelle großen Quetschkräften ausgesetzt
ist, was zur irreversiblen Deformation der Druckübertragungsvorrichtung 24 und
Schäden an den Vortriebsrohren 20,21 führen
kann.
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Im
Stand der Technik wurde daher bislang lediglich versucht, die Stirnflächen 200 bzw. 210 keilförmig
auszubilden, so dass für bestimmte vordefinierte Winkel
die Stirnflächen 200 bzw. 210 in ihrem gesamten
Umfang der Rohrwände 22 bzw. 23 aneinander
anliegen. Der Nachteil einer derartigen Konstruktion ist es, dass
lediglich vordefinierte Winkel, d. h. vordefinierte Krümmungsradien α,
gewählt werden können und eine Änderung
der Krümmung zu einem späteren Zeitpunkt nicht
mehr berücksichtigt werden kann.
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In
den 3a–c wird ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Vortriebsrohrs dargestellt.
In der 3a sind zwei in Vortriebsrichtung V
hintereinander liegende Teilbereiche von Vortriebsrohren 30 bzw. 33 dargestellt.
Beim Vortriebsrohr 30 ist lediglich der hintere Teil dargestellt,
beim Vortriebsrohr 33 lediglich der vordere Teil.
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Das
Vortriebsrohr 30 weist einen Rohrabschnitt 30' mit
einer Rohrwand 31 auf, welcher einen Hohlraum 32 umgibt.
Der Rohrabschnitt 30' ist mit einem Aufsatz 36 verbunden,
wobei der Aufsatz 36 eine Rohrwand 37 aufweist.
Der Aufsatz 36 kann auch als kurzes Vortriebsrohr verstanden
werden. Der Rohrabschnitt 30' weist eine hintere Stirnfläche 311 auf,
welche zwei ebene Abschnitte hat, die komplementär zur
vorderen Stirnfläche 370 des Aufsatzes 36 ausgebildet
sind. Hierdurch wird eine biegesteife Verbindung zwischen dem Rohrabschnitt 30' und
dem Aufsatz 36 geschaffen. Der Aufsatz 36 weist zudem
eine hintere Stirnfläche 371 auf, welche konvex
mit konstanter Krümmung, d. h. sphärisch ausgebildet
ist. Von der Stirnfläche 371 abgehend ist eine Führungsmuffe 372 angeordnet,
welche die benachbarte Stirnfläche 371 entlang
der der Längsachse L0 abgewandten äußeren
Seite der Rohrwand 37 umläuft.
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Das
Vortriebsrohr 33 weist ebenfalls einen Rohrabschnitt 33' mit
einer Rohrwand 34 auf, welche einen Hohlraum 35 umgibt.
An die vordere Stirnfläche 340 des Rohrabschnitts 33' anschließend
befindet sich ein Aufsatz 38 mit einer Rohrwand 39,
welche eine hintere Stirnfläche 391 und eine vordere Stirnfläche 390 aufweist.
Die hintere Stirnfläche 391 ist eben und zur vorderen
Stirnfläche 340 komplementär ausgebildet.
Hierdurch wird eine Verbindung zwischen dem Aufsatz 38 und
dem Rohrabschnitt 33' hergestellt.
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Die
vordere Stirnfläche 390 des Aufsatzes 38 ist
konvex mit konstanter Krümmung ausgebildet. Die Krümmung
der Stirnfläche 390 ist dabei so gewählt, dass
sie im Wesentlichen identisch mit der Krümmung der Stirnfläche 371 des
Aufsatzes 36 ist. Dies wird durch die Kreisbögen
K36 und K38 illustriert, welche jeweils einen identischen Radius
r36 = r38 besitzen. Die Stirnflächen 371, 390 umspannen
lediglich einen kleinen Winkelbereich der Kreisbögen K36
und K38. Der in der 3a vorhandene Abstand zwischen
den Stirnflächen 371 und 390 ist lediglich zur
Illustration eingezeichnet. Im aneinander gepressten Zustand liegen
die Stirnflächen 371 und 390 direkt oder
lediglich durch ein Schmiermittel getrennt aufeinander.
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Da
die Stirnfläche 371 und die Stirnfläche 390 identische
Krümmungsradien haben, greifen sie aufeinander liegend
kugelgelenkartig ineinander. Bei einer leichten Krümmung
des Vortriebsrohres 30 zum Vortriebsrohr 33 gleitet
die Stirnfläche 390 entlang der Stirnfläche 371 wie
eine Kugelkalotte in einer Gelenkpfanne. Hierdurch muss vor der
Bohrung des Tunnels die genaue Krümmung des Tunnelverlaufs nicht
bekannt sein, da die komplementär zueinander ausgebildeten
Stirnflächen 371 und 390 eine vertikale
oder horizontale Krümmung kompensieren können.
Dabei handelt es sich vorzugsweise um Krümmungswinkel zwischen
den beiden Längsachsen L0 und L1 der Vortriebsrohre 30 und 33 von
bis zu 5°, vorzugsweise von bis zu 3°.
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In
der 3b ist eine mit Vorpressdruck beaufschlagte Anordnung
der Vortriebsrohre 30 und 33 im Ausschnitt gezeigt.
Der Ausschnitt umfasst hierbei wiederum Teilbereiche des Aufsatzes 36 bzw. 38 bzw.
die Enden der Vortriebsrohre, wobei die hintere Stirnfläche 371 einen
Krümmungsradius r36 und die vordere Stirnfläche 390 einen
Krümmungsradius r38 aufweist, welche jeweils identisch
sind. Zwischen der hintere Stirnfläche 371 und
der vorderen Stirnfläche 390 ist eine Gleitfolie 410 angeordnet,
welche das Gleiten der Stirnflächen 371 bzw. 390 ineinander
erleichtern soll.
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Der
Aufsatz 36 weist eine Verringerung der Rohrwand 37 auf,
wobei die Rohrwand 37 von der ursprünglichen Dicke
DRW auf die Dicke D36 reduziert wird. Durch die Verringerung der
Rohrwandstärke wird es möglich, die Führungsmuffe 372 mit
einer Wandstärke DM auf den Aufsatz 36 aufzuschieben. Der
Aufsatz 38 mit der Rohrwand 39 weist ebenfalls eine
Verringerung der Rohrwandstärke von der Dicke DRW zur Dicke
D38 im Bereich des Rohrwandendstückes 392 auf.
Hierbei ist die Rohrwandstärke D38 geringer als die Rohrwandstärke
D36. Die Differenz zwischen der Rohrwandstärke D36 und
der Rohrwandstärke D38 entspricht der Breite des Spaltes 393.
In dem Spalt 393 befindet sich ein Führungsring 400 bzw.
Dichtungsring, welcher im vorliegenden Fall aus einem Elastomer
hergestellt ist. Zur besseren Halterung des Führungsrings 400 befindet
sich im Rohrwandendstück 392 eine Einkerbung 394,
welche den Führungsring in seiner Position hält.
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Der
Führungsring 400 bzw. Dichtungsring ist in seinen
Ausmaßen derart gewählt, dass bei einem Aufeinanderschieben
des Vortriebsrohrs 33 auf das Vortriebsrohr 30 der
Führungsring zwischen der Führungsmuffe 372 und
dem Rohrwandendstück 392 gehalten wird. Gleitet
nun die vordere Stirnfläche 390 in der hinteren
Stirnfläche 371, wird der Führungsring 400 bzw.
Dichtungsring entweder gequetscht oder dehnt sich aus. Auf jeden
Fall wird über den Führungsring jedoch verhindert,
dass etwaige im Hohlraum der Vortriebsrohre 30 bzw. 33 befindliche
Objekte oder Fluide nach außen austreten und außerhalb
des Hohlraums befindliche Objekte in diesen eindringen können.
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Die
vordere Stirnfläche 390 kann sich um einen Winkel β rotierend
innerhalb der hinteren Stirnfläche 371 gleitend
bewegen. Aufgrund der konstanten Krümmung der konkaven
Stirnfläche 371 geschieht dies derart, dass ein
Großteil der konvexen Stirnfläche 390 mit
der konkaven Stirnfläche 371 in Berührung
bleibt und so ein größtmöglicher Druckübertrag möglich
ist. Um die Drehbarkeit der vorderen Stirnfläche 390 innerhalb
der hinteren Stirnfläche 371 zu gewährleisten,
ist die Führungsmuffe 372 in ihrer Länge derart
gewählt, dass zwischen der Rohrwand 39 und dem
Ende der Führungsmuffe 372 entlang der Vortriebsrichtung
eine Distanz LM besteht. Von daher stößt die Führungsmuffe 372 in
dem Winkelbereich β, innerhalb dessen die vordere Stirnfläche 390 sich
innerhalb der hinteren Stirnfläche 371 bewegen
kann, nicht an die Rohrwand 39.
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In
der 3c ist eine Verdrehung des Vortriebsrohrs 33 gegenüber
dem Vortriebsrohr 30 illustriert. Die virtuelle Längsachse
L1' stimmt mit der Längsachse L0 des Vortriebsrohrs 30 überein.
Die eigentliche Längsachse L1 des
Vortriebsrohrs 33 ist gegenüber der virtuellen
Längsachse L1' um den Winkel α verdreht.
Es ist deutlich erkennbar, dass die Stirnflächen 371 und 390 derart
ineinander gleiten, dass eine größtmögliche
Fläche zum Druckübertrag vom Vortriebsrohr 33 auf
das Vortriebsrohr 30 in Vortriebsrichtung V möglich
wird. Hierbei ist es von Wichtigkeit, dass der durch die Stirnflächen 371 bzw. 390 gebildete
sphärische Kreisbogen (s. K36, K38) lediglich einen Winkelbereich
von 0° bis weniger als 90°, vorzugsweise von 2° bis
30°, besonders vorzugsweise von 3° bis 10° eines
Kreises umspannt. Nach der Wahl des Winkelbereichs des Kreisausschnitts
der Stirnflächen können auch die übrigen
Maße, wie die Länge der Führungsmuffe
oder die Länge des Rohrwandendstücks 392,
leicht gefunden werden.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Aufsatz 36 mit
dem Rohrabschnitt 30' lösbar verbunden. Die Verbindung
wird hierbei über Steckverbindungen, welche nicht eingezeichnet
sind, realisiert. Selbstverständlich ist es auch möglich,
das Vortriebsrohr 30 einstückig auszubilden, d.
h. der Rohrabschnitt 30' und der Aufsatz 36 sind
aus einstückig und zusammenhängend angefertigt,
so dass der Aufsatz nur ein Teilabschnitt eines einstückigen
Vortriebsrohrs ist. Selbiges gilt auch für das Vortriebsrohr 33,
bei welchem ebenfalls der Rohrabschnitt 33' mit dem Aufsatz 38 einstückig
ausgebildet sein kann.
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Die
Vortriebsrohre 30 bzw. 33 sind jeweils nur mit
dem hinteren bzw. vorderen Teil dargestellt. Es ist eine weitere
Ausführungsform, das Vortriebsrohr derart auszugestalten,
dass sowohl der Vorderteil als auch der Hinterteil eine konvexe
bzw. konkave Stirnfläche aufweist. Dies ist insbesondere
dann wichtig, wenn eine Vielzahl von Vortriebsrohren, wie beispielsweise
in der 1 dargestellt, hintereinander in einen Tunnelschacht
eingeführt werden. Es ist jedoch auch möglich,
Anfangs- und Endstücke jeweils ausschließlich
mit einer hinteren konkaven Stirnfläche bzw. einer vorderen
konvexen Stirnfläche auszubilden.
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Die
Vortriebsrohre 30 bzw. 33 sind vorliegend aus
Beton gefertigt. Es ist jedoch auch möglich, auf andere
Werkstoffe zurückzugreifen, wie beispielsweise Stahlbeton,
Steinzeug, glasfaserverstärkte Kunststoffe und/oder Polymerbeton.
Auch ist es möglich, die Aufsätze aus besonders
abriebfesten Materialien herzustellen bzw. die Stirnflächen
mit besonders abriebfesten Materialien zu beschichten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 9113096
U1 [0003]
- - EP 1413708 A1 [0005]