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Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Einbringen eines Rohrs über eine Grube in eine Bohrung im Erdreich.
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Rohre, die im Erdreich verlegt werden sollen, müssen bestimmten statischen Anforderungen genügen, da die Rohre beim Verlegen und auch im Erdreich erheblichen Belastungen durch den Druck des Erdreichs ausgesetzt sind. Dies gilt für in neu zu erstellenden Bohrungen zu verlegende Rohre ebenso wie für in bestehende Altleitungen einzubringende Rohre. Aufgrund dieser Belastungen müssen in der Regel stabile, statisch belastbare Werkstoffe für die Rohre verwendet werden. Insbesondere kommen hierfür Metalle, Steinzeug, Beton, Gusseisen und Stahl zum Einsatz. Da Rohre aus diesen Werkstoffen nur wenig elastisch verformbar sind, ist es in der Regel erforderlich, Rohrstränge aus kurzen Einzelrohren in die Bohrung oder das Altrohr einzuziehen, die in der Startbaugrube nach und nach im Verlauf des Einzugs miteinander verbunden werden. Alternativ können auch Rohre aus Kunststoffen, wie z. B. PP (Polypropylen), PVC (Polyvinylchlorid) und (PE) Polyethylen verwendet werden. Im Vergleich zu den konventionelle Werkstoffen weisen diese eine höhere elastische Verformbarkeit auf, die es ermöglicht, auch lange Rohre über eine Startbaugrube in eine Bohrung bzw. ein Altrohr einzuziehen, indem diese von einer Ausgangsposition an der Erdoberfläche über eine Kurvenbahn durch die Startbaugrube in die Bohrung bzw. das Altrohr geführt werden. In Abhängigkeit von dem verwendeten Werkstoff dürfen hierbei jedoch bestimmte Biegeradien nicht überschritten werden. Diese Biegeradien sind z. B. in dem Arbeitsblatt GW 323 der Deutschen Vereinigung des Gas- und Wasserfaches e. V. (DVGW) festgelegt. Beim Einziehen von Neurohren in eine städtische Kanalisation mit ihren engen tiefen Schächten ist der Kurvenverlauf von der Erdoberfläche in die Trassenachse durch besonders enge Kurven geprägt. Mit den bekannten Verfahren und hierbei verwendeten Materialien ist ein Verlegen über diese Kurvenbahnen aufgrund des Überschreitens der höchstens zulässigen Biegeradien in der Regel nicht möglich. In der Praxis muss daher regelmäßig mit großem Aufwand eine entsprechende Grube ausgehoben werden, die entweder eine Länge aufweist, die der Gesamtlänge des Rohrs entspricht und daher ein Positionieren des Rohrs in der Höhe der Bohrung erlaubt, oder die in Form schräger Einziehbaugruben vorgesehen sind, durch die der Biegeradius eingehalten werden kann und die zulässige Belastung des Rohrmaterials nicht überschritten wird. Häufig ist das Ausheben solcher Gruben jedoch nicht möglich.
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In der Praxis werden in Schächten daher hauptsächlich Kurzrohre eingesetzt, die geringfügig kürzer als der Durchmesser des Schachts sind und so innerhalb des Schachts für ein Einziehen in die Bohrung bzw. das Altrohr in eine horizontale Lage gebracht werden und mit dem hinteren Ende des bereits verlegten Rohrstrangs verbunden werden. Da das Einbringen von Kurzrohren zeit- und kostenaufwendig ist, wurden verschiedenen Technologien entwickelt, um das Verbinden der Kurzrohre miteinander zu erleichtern und den im Schacht vorhandenen Raum optimal auszunutzen. Diese haben jedoch alle gemeinsam den Nachteil, dass die Kurzrohre einen sich ständig wiederholenden Verbindungsvorgang verlangen und sich aufgrund der vielen Verbindungsstellen auch die Gefahr von Undichtigkeiten ergeben.
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Bei herkömmlichen Kunststoffrohren ist der kleinste zulässige Biegeradius vorgegeben. Dieser wird den praktischen Anforderungen für ein kontinuierliches und daher kostengünstiges Einziehen der Rohre über einen Schacht in der Regel nicht gerecht. Es wurden daher flexible Gewebestrukturen, z. B. aus Vlies oder faserverstärkten Materialien entwickelt, die auch über engere Kurvenradien eingebracht werden können. Diese können, wie es beispielsweise in der
DE 38 19 657 A1 beschrieben ist, mit Kunstharz getränkt sein und werden beispielsweise durch Aufbringen von Wasserdampf in ihre Endform gebracht und ausgehärtet. Alternativ ist zum Aushärten auch eine UV-Bestrahlung in der Trasse bekannt geworden (vgl.
DE 44 45 605 A1 ). Diese Rohre weisen jedoch den Nachteil erheblicher Herstellungskosten auf.
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Anfang der achtziger Jahre wurden Rohre entwickelt, die bei der Herstellung gefaltet und in gefalteter Form auf Haspeln vertrieben und entsprechend in den Kanal eingebracht werden konnten. Aufgrund des geringeren (axialen) Widerstandsmoments des Querschnitts bzw. der geringeren Zug- bzw. Druckbelastung im Bereich der Randfasern des Querschnitts der gefalteten Rohre konnten diese über engere Kurvenradien in die Bohrungen im Erdreich eingezogen werden. Als problematisch hierbei erwies sich jedoch das Fixieren der Rohre in der gefalteten Form während des Einziehvorgangs sowie das Zurückverformen der Rohre in ihre ursprüngliche Form. In der
DE 2 345 091 A1 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem das Rohr im gefalteten Zustand mittels Drähten oder Bändern zusammengehalten wird, die nach dem Einziehen des Rohres entfernt werden. Hierbei zeigten sich jedoch erhebliche Schwierigkeiten im Zusammenhang mit dem Anbringen und Lösen der Drähte bzw. Bänder.
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Die
DE 35 19 439 A1 offenbart daher, ein zunächst zylindrisch extrudiertes und dann gefaltetes, sowie auf eine Haspel aufgerolltes Rohr zu verwenden, das durch ein Erhitzen nach dem Einziehen in die Bohrung wieder in seine ursprüngliche Form gebracht wird. Obwohl das Zurückverformen mit einem erheblichen Aufwand verbunden ist, wird dieses Verfahren bis zum heutigen Tage eingesetzt. Die hierfür verwendeten Rohre sind meist als Trommelware erhältlich und sind durch die Verwendung optimierter Kunststoffe weiterentwickelt worden. Bei derartigen Rohren von beispielsweise 200 mm Durchmesser lassen sich bei der Verwendung bestimmter Werkstoffe Biegeradien von bis zu lediglich 900 mm erreichen. Die entsprechenden Normen und Richtlinien zum Verlegen solcher Rohre sind im Arbeitsblatt GW 320 II – ”Rehabilitation von Gas- und Wasserrohrleitungen mit PE-HD-Verfahren durch Reliningverfahren ohne Ringraum; Anforderungen, Gütesicherung und Prüfung” der DVGW sowie der CEN TC 155 WI 209 – ”Kunststoffrohrleitungssysteme für die Renovierung von erdverlegten drucklosen Entwässerungsnetzen (Freispiegelleitungen)”, Teil 1 (Allgemeines) sowie Teil 3 (Close-Fit-Lining) festgelegt.
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Aus der
DE 10 2006 030 802 A1 ist schließlich ein Verfahren bekannt geworden, bei dem ein Endlosrohr aus Kunststoff über eine Baugrube in eine horizontale Bohrung im Erdreich eingezogen wird, wobei das Rohr vor dem Eintritt in die Baugrube mittels einer Deformationseinrichtung abgeflacht wird. Dadurch wird das Widerstandsmoment des Rohrs verringert, was ermöglicht, dieses über eine Kurvenbahn mit relativ kleinen Biegeradien in die horizontale Bohrung zu führen. Vor dem Eintritt in die Bohrung wird das Rohr dann mittels einer weiteren Deformationseinrichtung in den ursprünglichen Querschnitt zurück verformt.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Einbringen eines Rohrs über eine Grube in eine Bohrung im Erdreich sowie eine hierfür geeignete Vorrichtung anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
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Der Kern der Erfindung liegt darin, ein Rohr, das über eine Grube in eine Bohrung im Erdreich eingebracht werden soll, erst kurz vor dem Eintritt in die Grube abzuflachen, wodurch das Widerstandsmoment des Rohrquerschnitts verringert und das Rohr in der Grube über einen kleineren Kurvenradius (in die Achse der Bohrung) umgelenkt werden kann. Das Rohr wird dann vor dem Eintritt in die Bohrung über den ursprünglichen Querschnitt hinaus zurückverformt. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, Rohre über eine Grube in eine Bohrung einzubringen, die im undeformierten Zustand ansonsten nicht über die hierbei vorgesehenen Führungsradien eingezogen werden könnten. Durch die Abflachung des Rohrs im wesentlichen ausschließlich während der Führung des entsprechenden Rohrabschnitts durch die Kurvenbahn wird ermöglicht, das Rohr möglichst ausschließlich elastisch zu verformen, so dass das aus dem Stand der Technik bekannte Problem vermieden wird, ein vorab gefaltetes Rohr während des Einziehens in die Bohrung bzw. das Altrohr in seiner gefalteten Form zu halten (vgl.
DE 2 345 091 A1 ) bzw., wenn es plastisch verformt wurde, in seine ursprüngliche Form zurückzuverformen (vgl.
DE 35 19 439 A1 ).
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Unter „Bohrung” wird erfindungsgemäß jede längliche Öffnung im Erdreich oder einer Schüttung verstanden, in die ein Rohr eingezogen werden kann. Insbesondere sollen darunter Erdbohrungen und auch im Erdreich verlegte (Alt-)Rohre verstanden werden.
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Unter „Abflachen” wird erfindungsgemäß eine Deformation des Rohrs bezüglich seines Querschnitts verstanden, die dazu führt, dass das Rohr, bezogen auf seinen ursprünglichen Querschnitt, um zumindest eine seiner Radialachsen ein geringeres axiales Widerstandsmoment aufweist bzw. die maximale Zug- bzw. Druckbelastung in den Randfasern geringer ausfällt. Explizit sollen hierunter ovale bzw. elliptische und solche Querschnitte fallen, bei denen parallele geradlinige Umfangsabschnitte entstehen. Zudem soll hierunter insbesondere auch ein längsaxiales Falten des Rohrs in einen U-förmigen Querschnitt fallen.
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Eine für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendbare Vorrichtung weist erfindungsgemäß eine Deformationseinrichtung, mit der das Rohr vor dem Eintritt in die Grube abgeflacht wird, eine Führungsvorrichtung, mit der das abgeflachte Rohr in der Grube umgelenkt wird, sowie eine Rückverformungseinrichtung, durch die das Rohr vor dem Eintritt in die Bohrung über den ursprünglichen Querschnitt hinaus zurückverformt wird, auf.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, das Rohr mittels der Rückverformungseinrichtung über seinen ursprünglichen Querschnitt hinaus zurückzuverformen. Durch diese Vorgehensweise werden die elastischen Anteile der Zurückverformung eliminiert, so dass das Rohr, nachdem es wieder aus der Rückverformungseinrichtung ausgetreten ist, selbsttätig (elastisch) in seinen ursprünglichen Querschnitt übergeht. Beim Zurückverformen des Rohrs über seinen ursprünglichen Querschnitt hinaus wird beispielsweise ein Rohr, das entlang einer seiner Radialachsen abgeflacht und beispielsweise in eine elliptische Form gebracht wurde, durch die Rückverformungseinrichtung entlang einer zweiten Radialachse, die senkrecht zu der ersten Radialachse ausgerichtet ist, kurzfristig ebenfalls abgeflacht, z. B. in eine elliptische Form gebracht. Die zweite Abflachung kann hierbei erheblich geringer sein, als die erste Abflachung.
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Eine solche Zurückverformung des Rohrs über seinen ursprünglichen Querschnitt hinaus kann vorrichtungsseitig dadurch erzielt werden, dass die Rückverformungseinrichtung eine ovale bzw. elliptische Deformationsöffnung aufweist, durch die das Rohr zum Zurückverformen hindurchgeführt wird. Die Hauptachse dieser ovalen bzw. elliptischen Deformationsöffnung kann hierbei bevorzugt senkrecht zu der längsten Radialachse des zuvor abgeflachten Rohrquerschnitts ausgerichtet sein. Dies kann vorrichtungsseitig durch eine entsprechende Ausrichtung der ersten sowie der zweiten Deformationseinrichtung zueinander erzielt werden.
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Weiterhin bevorzugt kann die Rückverformungseinrichtung in Richtung der Deformationsöffnung sich verjüngend und insbesondere sich konisch verjüngend ausgebildet sein. Dies erleichtert das Einführen des abgeflachten Rohrs in die Deformationsöffnung.
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Vorzugsweise kann der Umfang der Deformationsöffnung der Rückverformungseinrichtung im Wesentlichen dem Rohrumfang entsprechen. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass das Rohr bei der Zurückverformung voll umfänglich an dem Rand der Deformationsöffnung anliegt, gleichzeitig jedoch eine Materialstauchung im Wesentlichen vermieden wird. Eine solche würde auftreten, wenn der Umfang der Deformationsöffnung wesentlich geringer als der Rohrumfang wäre.
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In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Führungsvorrichtung eine Grubenabstützung auf. Die Grubenabstützung kann hierbei an den Querschnitt der Grube angepasst sein, so dass beispielsweise bei einer im Querschnitt kreisförmigen Grube (z. B. einem Schacht) die Grubenabstützung eine entsprechend bogenförmig ausgebildete Stützplatte aufweisen kann, über die die beim Einbringen des Rohrs in die Bohrung auftretenden Kräfte möglichst großflächig an der Grubenwand abgestützt werden können.
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Weiterhin bevorzugt kann die Rückverformungseinrichtung bezüglich der Grubenabstützung verschiebbar ausgebildet sein, was beispielsweise bei einer nicht eben (z. B. bogenförmig) ausgebildeten Grubenabstützung ermöglicht, die Führungsvorrichtung präzise auch bezüglich einer nicht zentrisch in die Grube einlaufende Altrohrleitung auszurichten.
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In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, das Rohr mittels eines Dorns zurückzuverformen. Unter einem „Dorn” wird erfindungsgemäß eine Einrichtung verstanden, durch die Druckkräfte (d. h. eine Flächenpressung) auf die innere Mantelfläche des Rohrs oder Zugkräfte auf die äußere Mantelfläche des Rohrs ausgeübt werden können. Die Rückverformung des Rohrs mittels eines Dorns verhindert wirkungsvoll ein Einfallen des abgeflachten Rohrs in eine ungewollte U-Form. Ein solches Verhalten konnte beobachten werden, wenn eine Rückverformung des abgeflachten Rohrs lediglich durch seitliche Führungsflächen versucht wurde. Hierbei entstehen nämlich für die innere und äußere Rohrhälfte unterschiedliche Rohrlängen. In der äußeren Rohrhälfte wird das Rohr gedehnt und in der inneren Rohrhälfte gestaucht. Da das Material gewillt ist, den spannungsärmsten Zustand einzunehmen und die Spannungen umso geringer werden, je näher der Randfaserabstand zur Biegelinie ist, kommt es zu der ungewünschten Ausbildung der U-Form. Hierbei klappt die Randfaser, die eigentlich stark gestaucht würde, in Richtung der neutralen Faser um, wobei die Druckspannungen im Material abnehmen. Es hat sich gezeigt, dass dieser Effekt auch nicht durch eine stärkere seitliche Führung zur Rückverformung eliminiert werden kann. Vielmehr führt ein solcher Versuch häufig noch zu einer stärker ausgeprägten U-Form des Rohres.
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Vorzugsweise ist der Dorn elastisch ausgebildet, so dass dieser vor dem Eintritt des Rohrs in die Grube am vorderen Ende innerhalb des Rohrs positioniert werden kann und zusammen mit dem Rohr durch die Deformationseinrichtung, die Führungsvorrichtung sowie die Rückverformungseinrichtung geführt werden kann.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Dorn als ein durch Befüllen mit einem Fluid expandierbarer Druckkörper ausgebildet. Dies ermöglicht beispielsweise, den als Dorn fungierenden Druckkörper bereits vor dem Einbringen des Rohrs in die Grube innerhalb des Rohrs zu positionieren und den Druckkörper erst nach dem Passieren der Führungseinrichtung zu expandieren, so dass dieser das Abflachen des Rohrs in der Deformationseinrichtung sowie das Umlenken des Rohrs in der Führungsvorrichtung möglichst geringfügig behindert. Erst vor dem Hindurchführen des Rohrs durch die Rückverformungseinrichtung kann der Druckkörper daraufhin durch das Befüllen mit einem Fluid expandiert werden, so dass dieser seine Funktion als Dorn erfüllen kann, indem er ein Zurückverformen des Rohrs in seine ursprüngliche Form unterstützt.
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Das Fluid kann dem Druckkörper vorzugsweise z. B. von einer an der Erdoberfläche angeordneten Versorgungseinheit mittels einer Fluidleitung zugeführt werden. Die Fluidleitung kann beispielsweise durch die Bohrung im Erdreich und/oder durch das einzubringende Rohr dem Druckkörper zugeführt werden. Aus Gründen der besseren Zugänglichkeit ist bevorzugt vorgesehen, die Fluidleitung innerhalb des in die Bohrung einzubringenden Rohrs anzuordnen.
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In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Rohr vorzugsweise durch ein aktives Aufbringen von Querkräften abgeflacht. Vorrichtungsseitig kann die Deformationseinrichtung hierfür mindestens zwei Presselemente umfassen, die zum Abflachen des Rohrs zueinander verschiebbar sind. Ein „aktives Aufbringen von Querkräften” unterscheidet sich hierbei von einem passiven Aufbringen von Querkräften, bei dem die Querkräfte als Reaktionskräfte beim Hindurchführen des Rohrs durch eine Deformationsöffnung erzeugt werden.
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Besonders bevorzugt können die Presselemente einen bogenförmigen Verlauf aufweisen, so dass das Rohr während des Abflachens gleichzeitig in einen entsprechenden bogenförmigen Verlauf gezwungen wird. Hierdurch kann gegebenenfalls auf eine erste Führungsvorrichtung zum Umlenken des Rohrs verzichtet werden. Mittels einer solchen Deformationseinrichtung kann beispielsweise das an der Erdoberfläche horizontal ausgerichtete Rohr direkt in eine in die Grube weisende Richtung umgelenkt werden. Eine entsprechende Ausgestaltung der Deformationseinrichtung ermöglicht zudem, die erfindungsgemäß vorgesehene Deformationseinrichtung sowie die Führungsvorrichtung zum Umlenken des Rohrs in einer Vorrichtung zu kombinieren.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist in einer Ausführungsform ein Rohr, einen mit dem Rohr verbundenen Zugkopf sowie ein mit dem Zugkopf verbundenes Zugmittel auf.
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Der Zugkopf der Ausführungsform weist vorzugsweise in dem Bereich, der auf der Höhe der neutralen Faser des Rohrs bei dessen Umlenkung in der Führungsvorrichtung liegt, mindestens eine Deformationsöffnung auf. Besonders bevorzugt sind zwei sich gegenüberliegende Längsöffnungen (in Längsrichtung des Zugkopfs bzw. des hiermit verbundenen Rohrs) vorgesehen. Durch diese Deformationsöffnung(en) erhält der Zugkopf eine definierte Elastizität, die dafür sorgen kann, dass eine Hälfte des Zugkopfs während des Durchfahrens der Kurvenbahn gestaucht werden kann, ohne dass hierbei eine wesentliche Beeinflussung der zweiten Hälfte des Zugkopfs, die hierbei gedehnt wird, erfolgt. Bei einem geschlossenen Zugkopf kann es dagegen zu starken Verformungen und Verwerfungen in dem Rohr direkt hinter dem Zugkopf kommen, die sich gegebenenfalls nicht wieder zurückverformen lassen. Zudem wird durch die Deformationsöffnung(en) die Ringsteifigkeit des Kopfs heraufgesetzt, wodurch geringere Rückverformungskräfte für das hinter dem Zugkopf angeordnete Rohr notwendig werden.
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In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist diese einen zusätzlichen Aufweitkopf zum Aufweiten der Bohrung auf. Dies ermöglicht, einen speziell für das Aufweiten einer Bohrung optimierten Aufweitkopf lediglich dann vorzusehen, wenn tatsächlich ein Aufweiten der Bohrung durchgeführt werden soll. Zudem kann durch ein Austauschen des Aufweitkopfes das System an die bei dem Aufweiten der jeweiligen Bohrung gegebenen Randbedingungen angepasst werden. Beispielsweise weisen Aufweitköpfe, die für ein verdichtendes Aufweiten einer Erdbohrung vorgesehen werden, einen andersartigen Aufbau auf, als Aufweitköpfe, die zum Bersten einer im Erdreich verlegten Altrohrleitung verwendet werden (Berst- oder Splittköpfe).
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Bevorzugt wird der Aufweitkopf lose auf dem Zugmittel geführt, wobei der Aufweitkopf beim Aufbringen von Zugkräften, d. h. beim Einbringen des Rohrs, an dem Zugkopf zum Anliegen kommt. Die auf den Aufweitkopf wirkenden Widerstandskräfte des Erdreichs bzw. der Altrohrleitung werden daher über den Zugkopf direkt in das Zugmittel eingeleitet. Hierdurch kann eine Verringerung der Belastung des Zugkopfes sowie des einzubringenden Rohrs erreicht werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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In den Zeichnungen zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Ausführungsform;
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2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer zweiten Ausführungsform;
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3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer dritten Ausführungsform;
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4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer vierten Ausführungsform;
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5 in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Verwendung eines Dorns zum Zurückverformen eines Rohrs;
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6 eine Rückverformungsvorrichtung sowie eine Führungsvorrichtung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer fünften Ausführungsform;
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7a/b die Rückverformungsvorrichtung der 6 in unterschiedlichen Ansichten;
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8a die Deformationseinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der fünften Ausführungsform in geöffneter Stellung;
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8b die Deformationseinrichtung der 8a in geschlossener Stellung;
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9 den Zugkopf der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der fünften Ausführungsform; und
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10 einen Aufweitkopf bei der Verwendung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der fünften Ausführungsform.
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Die 1 zeigt einen Schacht 1 einer Kanalisation. Dieser weist eine oberflächenseitige, vertikal ausgerichtete Kanalöffnung 2 auf, die normalerweise durch einen Kanaldeckel verschlossen ist, und kanalseitige, horizontale ausgerichtete Öffnungen 3. Die kanalseitigen Öffnungen 3 stellen jeweils Enden eines Kanalrohrs dar und definieren eine Achse A, in die ein (Neu-)Rohr 4 eingebracht werden soll. Das Rohr 4 befindet sich zunächst an der Erdoberfläche außerhalb des Schachts 1. Um das Rohr 4 über die Kanalöffnung 2 durch den Schacht 1 in die Öffnung 3 des Kanalrohrs einzubringen, muss das Rohr 4 mit zweimaliger Richtungsänderung über eine Kurvenbahn bewegt werden. Beim Einbringen des Rohrs 4 in das Kanalrohr über den Schacht 1 ergeben sich somit zwei 90°-Kurven.
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In 2 ist eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung der 1 dargestellt, bei der das Rohr 4 vertikal in den Schacht 1 eingebracht wird, so dass lediglich eine 90°-Kurve am Boden des Schachts 1 zu überwinden ist.
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Die jeweiligen Kurven werden von dem Rohr 4 mit Hilfe einer Führungsvorrichtung 5, 5' überwunden, die jeweils zwei parallel verlaufende Führungselemente 7, 7' aufweist. Die Führungsvorrichtungen 5, 5' geben nicht nur den Verlauf für das Rohr 4 vor, sondern bewirken zudem ein Abflachen des Rohrs 4 vor dem Einbringen in den Schacht 1, indem die zwei Führungselemente 7, 7' am vorderen Ende sich verjüngend ausgebildet sind, so dass ihr Abstand von einem ersten Wert, der im wesentlichen dem Ausgangsdurchmesser des Rohrs 4 entspricht, auf einen geringeren Wert gebracht wird.
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Die Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 3 unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen Ausführungsformen darin, dass eine Rückverformungseinrichtung 14 vorgesehen ist, die einen konischen Einlauf aufweist, der in einer kreisförmigen Rückverformungsöffnung endet. Durch die Rückverformungsöffnung wird die Rückverformung des Rohrs 4 unterstützt.
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Bei der in der 4 dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kommen Rollen 11, 12a, 12b, 13 für das Abflachen, das Umlenken und das Zurückverformen des Rohrs 4 zur Verwendung. Beim Einlaufen des Rohrs 4 in einen Schacht wird das Rohr mit Hilfe der Rollen 11 zunächst abgeflacht (deformiert). Die Rollen 12a und 12b stellen im weiteren Verlauf sicher, dass das Rohr 4 den Kurvenbereich definiert durchläuft und dabei seine abgeflachte Form behält. Die Rollen 12a und 12b bewirken weiterhin eine Herabsetzung der Reibungsbeiwerte beim Durchlaufen der die Kurvenbahn definierenden Führungsvorrichtung und eine weitere Verringerung der Materialbelastung. Im Ausgangsbereich der Führungsvorrichtung bewirken die Rollen 13, dass sich das Rohr 4 über den ursprünglichen Querschnitt hinaus zurückverformt.
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In den 6 bis 10 sind Details einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer fünften Ausführungsform dargestellt.
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Die 6 zeigt hierbei in einer isometrischen Ansicht einen teilweise aufgeschnittenen Schacht 101, in dem eine Rückverformungsvorrichtung 114 sowie eine Führungsvorrichtung 105 angeordnet sind.
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Die hierbei verwendete Rückverformungseinrichtung 114 ist in den 7a und 7b isoliert in verschiedenen Ansichten dargestellt. Die Rückverformungseinrichtung 114 umfasst einen Rückverformungsring 115, der an seinem Einlauf einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Ausgehend von dem Einlauf verjüngt sich der innere Querschnitt des Rückverformungsrings 115 hin zu einer ovalen bzw. elliptischen Rückverformungsöffnung. Die Hauptachse dieser elliptischen Rückverformungsöffnung ist hierbei in vertikaler Richtung ausgerichtet, so dass das in die Rückverformungseinrichtung 114 einlaufende, horizontal abgeflachte Rohr von der Rückverformungseinrichtung 114 nicht nur bis zu seinem kreisförmigen Ausgangsquerschnitt, sondern sogar darüber hinaus zurückverformt wird. Die Rückverformungseinrichtung 114 weist weiterhin ein Gestell 116 auf, mit Hilfe dessen diese auf einem Untergrund, wie dem Boden des Schachts 101 in der 6 ausgerichtet werden kann. Zudem ist das Gestell 116 mit einer Stützplatte 117 versehen, die eine Bogenform aufweist und hierdurch dem kreisförmigen Querschnitt des Schachts 101 angepasst ist. Eine solche, an den Innenquerschnitt des Schachts 101 angepasste Stützplatte 117 sorgt für eine gleichmäßige Abstützung der beim Einbringen eines Rohrs in einen Kanal bzw. eine Bohrung auftretenden Kräfte. Durch die hierdurch erzielte gleichmäßige Flächenpressung wird eine Beschädigung der Wand des Schachts 101 möglichst vermieden. Um einen gegebenenfalls nicht zentrischen Einlauf eines Altrohrs in den Schacht 101 ausgleichen zu können, ist der Rückverformungsring 115 zudem in seitlicher Richtung verschiebbar zu dem Gestell 116 der Rückverformungseinrichtung 114 ausgebildet. Der Rückverformungsring 115 kann hierdurch an eine gegebenenfalls nicht zentrische Position der Kanalöffnung 118 in der Wand des Schachts 101 angepasst werden und dann mittels zweier Bolzen 119 entsprechend an dem Gestell 116 fixiert werden.
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Die 8a und 8b zeigen eine Deformationseinrichtung 120, die an der Erdoberfläche oberhalb des Schachts 101 angeordnet ist und dazu dient, ein Rohr 104 vor dem Einbringen in den Schacht 101 an seiner Ober- und Unterseite abzuflachen und in die in der 5 mittig dargestellte Form zu bringen. Hierzu weist die Deformationseinrichtung 120 drei mit Führungsrollen versehene Presselemente 121, 122a, 122b auf, wobei das untere Presselement 121 starr innerhalb eines Gestells 123 der Deformationseinrichtung 120 fixiert ist. Die zwei oberen Presselement 122a, 122b sind verschwenkbar um jeweils ein Drehgelenk 124a, 124b angeordnet, so dass diese bezüglich ihres Abstands gegenüber dem unteren Presselement 121 verschiebbar sind. Ein Verschwenken des oberen Presselements 122a um das Drehgelenk 124 wird über einen Hydraulikzylinder 125 erzielt. Ein entsprechender Hydraulikzylinder ist auch für das Verschwenken des zweiten oberen Presselements 122b vorgesehen. Die Verschwenkbarkeit der Presselemente 122a, 122b dient zum einen dazu, einen an dem vorderen Ende des Rohrs 104 angeordneten Zugkopf 126 durch die Deformationseinrichtung 120 führen zu können, ohne dass dieser entsprechend abgeflacht werden müsste. Zudem können, nachdem der Zugkopf 126 die Presselemente 121, 122 passiert hat, durch ein Zufahren der beiden Presselemente 121, 122 aktiv Querkräfte auf das Rohr 104 ausgeübt werden, um dieses direkt hinter dem Zugkopf 126 zu deformieren bzw. abzuflachen und gleichzeitig in einen ersten kurvenförmigen Verlauf zu zwingen. Dies kann vollständig ohne das Aufbringen einer Zugkraft erfolgen. Gegenüber einer passiven Deformationseinrichtung, wie sie beispielsweise in den 1 bis 4 dargestellt ist, bei denen auch die erstmalige Abflachung des Rohrs durch Querkräfte erfolgt, die sich als Reaktionskräfte auf die auf das Rohr ausgeübten Zugkräfte und die dadurch bewirkte Bewegung des Rohrs durch die sich verjüngende Deformationseinrichtung ergeben, kann die maximale Zugbelastung, die zum Hindurchführen des Rohrs durch die Deformationseinrichtung erforderlich ist, gesenkt werden.
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Die 9 zeigt den bereits in der 8 dargestellten Zugkopf in einer vergrößerten isometrischen Ansicht. Dieser umfasst ein kegelförmiges Gehäuse 127, in das zwei, sich gegenüberliegende Längsöffnungen 128 eingebracht sind. Durch diese Längsöffnungen 128 erhält der Zugkopf 126 eine gewisse Flexibilität insbesondere hinsichtlich einer Bewegung bzw. Deformation der zwei durch die Längsöffnungen 128 voneinander getrennten Hälften des Zugkopfs 126 zueinander. Die Längsöffnungen 128 sind so angeordnet, dass sie möglichst im Bereich der neutralen Faser des Rohrs 104 bei dessen Biegung durch die Deformations- 120 bzw. die Führungseinrichtung 105 liegen. Dies hat den Vorteil, dass sich die eine Hälfte des Zugkopfes 126 während des Durchfahrens der durch die Deformations- 120 und die Führungseinrichtung 105 definierten Kurvenbahnen stauchen kann, und sich die entsprechende andere Hälfte möglichst unbeeinflusst hiervon entsprechend dehnen kann. Bei einem geschlossenen Zugkopf würde es hierbei gegebenenfalls zu starken Verformungen und Verwerfungen im Rohrbereich hinter dem Zugkopf 126 kommen, die sich gegebenenfalls nicht wieder zurückverformen ließen. Zudem wird durch die Längsöffnungen 128 die Ringsteifigkeit des Zugkopfs 126 heraufgesetzt, so dass gegebenenfalls nur geringere Aufstellkräfte für eine Zurückverformung des Rohrs 104 erforderlich werden.
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In der 10 ist weiterhin die Verwendung eines zusätzlichen Aufweitkopfs 129 dargestellt. Dieser dient dazu, die alte Kanalleitung zu bersten, um das neue Rohr 104 mit einem gleichen oder sogar vergrößerten Innendurchmesser in die entsprechende Bohrung einzuziehen. Der Aufweitkopf 129 wird vor der Positionierung der Rückverformungseinrichtung 114 in dem Schacht 101 in das alte Kanalrohr 130 eingebracht. Nach der Montage der Rückverformungseinrichtung 114 sowie der Führungsvorrichtung 105 wird ein Zuggestänge 131 durch die vordere Öffnung des Aufweitkopfs 129 hindurchgeschoben und mit dem Zugkopf 126 verbunden. Sobald der Zugkopf 126 von dem Zuggestänge 131 durch das alte Kanalrohr 130 gezogen wird, wird der Aufweitkopf 129 von diesem mitgenommen. Hierdurch werden die bei der Aufweitarbeit entstehenden Zugkräfte direkt in den Zugkopf 126 und daraufhin in das Zuggestänge 131 eingeleitet. Hierdurch kann gegebenenfalls eine verringerte Belastung des Zugkopfs 126 bzw. des Rohrs 104 erreicht werden.
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Die 5 zeigt in einer schematischen Ansicht die erfindungsgemäße Verwendung eines Dorns 132, mit dem die Zurückverformung des Rohrs 104 in seinen kreisförmigen Ausgangsquerschnitt unterstützt werden soll. Mittig in der 5 ist der abgeflachte Querschnitt des Rohrs 104 dargestellt, wie er vor dem Eintritt des Rohrs 104 in die Rückverformungseinrichtung 114 gegeben ist. Es hat sich gezeigt, dass unter bestimmten Voraussetzungen eine Rückverformung eines Rohrs in seinen Ausgangsquerschnitt nicht lediglich durch ein Hindurchführen durch eine entsprechende Rückverformungsöffnung erreicht werden kann, da es hierbei zu einem Einfallen des Rohrs in die links in der 5 dargestellte U-Form kommen kann. Dies ist dadurch bedingt, dass das Material des Rohrs gewillt ist, stets den spannungsärmsten Zustand anzunehmen. Die Spannungen werden jedoch umso geringer, je geringer der Abstand der Randfaser zur neutralen Faser ist. Es kann daher vorkommen, dass die Randfaser, die stark gestaucht wird, in Richtung der neutralen Faser umklappt, wodurch die Druckspannungen im Material abnehmen. Ein solches Umklappen soll durch die Anordnung des Dorns 132 innerhalb des Rohrs 104 und direkt hinter dem Zugkopf 126 verhindert werden. Als Dorn 132 wird ein Druckkörper in Form einer Blase verwendet. Die Blase kann durch ein Zuführen von Druckluft oder einem sonstigen Fluid expandiert werden, wobei sie im un- bzw. gering befüllten Zustand schlaff ist und daher eine entsprechenden Deformation des Rohrs 104 in der Deformationseinrichtung 120 sowie der Führungsvorrichtung 105 nicht oder kaum behindert. Die Blase wird durch einen Druckluftschlauch (nicht dargestellt) mit Druckluft versorgt, der zum Beispiel durch das Rohr 104 geführt werden kann. Nach dem Hindurchführen des Rohrs 104 durch die Führungsvorrichtung 105 kann der Einziehvorgang kurzfristig gestoppt werden, um die Blase mittels Druckluft zu expandieren. Erst daraufhin erfolgt dann ein Einziehen des vorderen Rohrendes mit der darin angeordneten, expandierten Blase in die Rückverformungseinrichtung 114. Die Blase bewirkt eine radial nach außen gerichtete Pressung gegen die Innenwand des Rohrs 104, wodurch ein Einfallen des Rohrs 104 in die beschriebene U-Form verhindert werden kann. Nachdem der vordere Abschnitt des Rohrs 104 in seinen Ausgangsquerschnitt zurückverformt wurde, verformt sich der dahinterliegende Abschnitt des noch abgeflachten Rohrs 104 entsprechend. Ein Einfallen der U-Form wird somit vollständig verhindert.
