DE102008039820A1 - Vortriebsrohr und Aufsatz für ein Vortriebsrohr - Google Patents

Vortriebsrohr und Aufsatz für ein Vortriebsrohr Download PDF

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Vortriebsrohr mit einer in Vortriebsrichtung ausgebildeten Längsachse und einer vorzugsweise einen Hohlraum umgebenden Rohrwand mit einer vorderen und einer hinteren Stirnfläche. Dabei wird die vordere Stirnfläche konvex, vorzugsweise sphärisch konvex, und/oder die hintere Stirnfläche konkav, vorzugsweise sphärisch konkav, ausgebildet. Hierdurch ist es möglich, dass die Vortriebsrohre kugelgelenkartig ineinandergreifen und die Druckübertragungsfläche zwischen den vorderen und hinteren Stirnflächen maximal ist.

Description

  • Gegenstand der Erfindung ist ein Vortriebsrohr nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs sowie ein Aufsatz für ein Vortriebsrohr nach Anspruch 6.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels genauer erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein typisches Anwendungsbeispiel für Vortriebsrohre;
  • 2 ein Vortriebsrohr nach dem Stand der Technik;
  • 3a–c ein Ausführungsbeispiel für ein Vortriebsrohr mit konvexen bzw. konkaven Stirnflächen.
  • Die 1 zeigt ein Vortriebsrohrsystem 1, welches aus einer Vielzahl von Vortriebsrohren 1013 besteht. Das Vortriebsrohrsystem 1 befindet sich in einem Tunnel 2, welcher in den Boden 3 eingelassen ist. Um die einzelnen Vortriebsrohre 1013 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 1013 miteinander über ihre Stirnflächen in Verbindung stehen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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°.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 9113096 U1 [0003]
    • - EP 1413708 A1 [0005]

Claims (8)

  1. Vortriebsrohr (30, 33) mit einer Längsachse (L0, L1) und einer vorzugsweise einen Hohlraum (32, 35) umgebenden Rohrwand (31, 34) mit einer vorderen (370, 390) und einer hinteren (371, 391) Stirnfläche, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere Stirnfläche (390) konvex, vorzugsweise sphärisch konvex, und/oder die hintere Stirnfläche (371) konkav, vorzugsweise sphärisch konkav, ausgebildet ist.
  2. Vortriebsrohr nach Anspruch 1, dass die Rohrwand eine die hintere Stirnfläche umlaufende Führungsmuffe (372) aufweist.
  3. Vortriebsrohr nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwand mit einem elastischen Führungsring (400) verbunden ist, wobei der elastische Führungsring von der vorderen Stirnfläche in Richtung der Längsachse beabstandet angeordnet ist.
  4. Vortriebsrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der vorderen und/oder hinteren Stirnfläche ein Schmiermittel (410) aufgebracht ist.
  5. Vortriebsrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwand aus einem oder mehreren Werkstoffen wie Beton, Stahlbeton, Steinzeug, GfK und/oder Polymerbeton oder sonstigen Kunststoffen besteht.
  6. Aufsatz (36, 38) für ein Vortriebsrohr (30, 33) mit einer in Vortriebsrichtung (V) ausgebildeten Längsachse (L0, L1) und einer Rohrwand (37, 39) mit einer vorderen (370, 390) und einer hinteren (371, 391) Stirnfläche, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere Stirnfläche (390) konvex, vorzugsweise sphärisch konvex, und/oder die hintere Stirnfläche (371) konkav, vorzugsweise sphärisch konkav, ausgebildet ist.
  7. Aufsatz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung zur vorzugsweise lösbaren Verbindung mit einem Vortriebsrohr vorhanden ist.
  8. Verfahren zur Herstellung eines Vortriebsrohrs nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder eines Aufsatzes nach den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere und/oder hintere Stirnfläche gefräst oder mittels einer gefrästen Form gebildet wird.
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