DE2264744C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Ausheben von Gräben auf Gewässerböden - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zum Ausheben von Gräben auf Gewässerböden für Leitungen, Kabel us:w., wobei der Boden durch aus Düsen eines Einspülgeräts unter pulsierendem Druck austretende Wasserstrahlen aufgebrochen wird.

In der Technik sind Einspülgeräte zum Einspülen von Leitungen, Kabeln u. dgl. bekannt, die aus einem ka- »tenartigen Gebilde bestehen, das an seiner zumeist mit ;iner Anschärfung versehenen Vorderkante eine Antahl von Düsen trägt, aus denen Spülflüssigkeit unter Druck herausbefördert wird. In dem hinteren Teil des <astens ist eine sich von oben nach unten erstreckende Führung vorgesehen, in deren oberes Ende Kabel, Leitungen od. dgl. eingeführt werden, die dann am unteren Ende der Führung unter Zuhilfenahme einer Abbiegung in mehr oder weniger waagerechter Richtung aus dem Einspülgerät heraustreten. Dadurch legen sich die Kabel. Leitungen usw. bei der Vorwärtsbewegung des Einspülgerätes direkt in den durch das Einspulgerät hergestellten Graben.

Es ist weiterhin bei Einspülgeräten bekannt, zur ίο Speisung der Wasserdüsen eine Unterteilung vorzunehmen, dergestalt, daß ein Teil der an der senkrechten Wand des Einspülgerätes angeordneten Düsen von einer Flüssigkeitsquelle unter Zuhilfenahme eines in dem Kasten angeordneten Rohres gespeist wird, während ein darunterliegender Satz Düsen durch ein zweites hinter dem ersten Rohr liegendes Rohr gespeist wird, und wobei ein drittes Rohr vorgesehen sein kann, durch welches in dem Spülgerät jeweils nach unten und teilweise nach der Seite gerichteten Düsen Druckwasser zugeführt wird. Eine solche Ausführung ermöglicht, da die einzelnen Rohre und damit die einzelnen Düsensätze jeweils von verschiedenen Druckpumpen gespeist werden, eine Einstellung des Drucks der Spülflüssigkeit und damit auch der Geschwindigkeit des aus den Düsensätzen heraustretenden Wassers. Beispielsweise kann, da bei einer größeren Bodentiefe die Sande meist härter sind, der Druck der dem unteren Düsensatz zugeführten Flüssigkeit erhöht werden, so daß diese eine intensivere Bespülung des Bodens vornehmen. damit ein gleichmäßiges Abtragen des Bodens vor der Vorderwand des Einspülgerätes ermöglicht wird.

Es ist weiterhin bekannt, Einspülgeräten der vorgekennzeichneten Art, die auch als Einspülpflüge bezeichnet werden, zur Intensivierung der Abtragung der vor dem Einspülgerät befindlichen Sande zusätzlich eine mechanische Rüttelbewegung zu erteilen, indem am oberen Ende des Einspülgerätes eine Unbalance angeordnet ist, durch welche dem Einspülgerät mechanische Bewegungen in senkrechter Richtung erteilt werden.

Weiterhin bekannt ist ein Einspülgerät (DT-OS 19 41 993), bei welchem zum Ausheben von Gräben auf Gewässerböden die Düsen für den Austritt eines Wasser-Luft-Gemisches Verengungen und Erweiterungen aufweisen, um damit pulsierende Strahlen zwecks Verbesserung der Abtragwirkung zu erzeugen.

Einspülgeräte der vorgekennzeichneten Art arbeiten im allgemeinen bereits an der oberen Grenze ihres Leistungsbereichs, um den aus den Düsen austretenden Flüssigkeitsstrahlen maximalen Druck und maximale Geschwindigkeit zu erteilen, wodurch ein möglichst schnelles Abtragen der vor dem Einspülgerät befindlichen Sande erreicht wird. Dem Leistungswirkungsgrad eines solchen Einspülgerätes ist aber hinsichtlich der Wirksamkeit der aus den Düsen austretenden Flüssigkeitsstrahlen eine obere, nicht überschreitbare Grenze gesetzt, wobei in diesem Zusammenhang auch Dirnensionierungsfragen des Einspülgerätes und der dazugehörigen Druckerzeuger (Pumpen usw.) eine gewisse ⁽¹° Rolle spielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln Leistungssteigerungen bei solchen Einspülgeräten zu erreichen, die mit pulsierendem Druck der austretenden Wasserstrahlen arbeiten. ⁽'5 Die Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der pulsierende Druck durch öffnen und Schließen einer oder mehrerer Düsen erzeugt wird, was in der Vorrichtung gemäß der

Erfindung durch ein an der Düse angeordnetes Ventil zum öffnen und Schließen herbeigeführt wird.

Erfindungsgemäß wird neben der bereits erwähnten Leistungssteigerung von Einspülgeräten weiterhin der Vorteil erzielt, daß die Leistungssteigerung regelbar ist und diese Regelbarkeit durch verhältnismäßig einfache Mittel erreicht wird.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise zur Darstellung gebracht.

F i g. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Einspülgeräts an sich bekannter Ausbildung, an der die Erfindung verkörpert werden kann;

F i g. 2 zeigt einen Querschnitt durch den unteren Teil des Einspülgeräts gemäß F i g. 1 einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Erzeugung periodischer Druckschwankungen in den austretenden Wasserstrahlen;

F i g. 3 zeigt in vergrößertem Maßstab eine Teilquerschnittsansicht der Vorrichtung nach r i g. 2 in der Form eines Ventils mit zugeordnetem Ventilträger;

F i g. 4 zeigt eine Querschnittsansicht eines Teils des Ventils nach F i g. 3.

Bevor die Ausführungsform der Erfindung nachstehend im einzelnen erläutert wird, wird die Wirkung der bei einem Einspülgerät aus Düsen austretenden Wasserstrahlen kurz erläutert.

Der Charakter der Zerstörung bzw. Abtragung der Sande bei Einspülgeräten ist bei verschiedenen Austrittsgeschwindigkeiten unterschiedlich. Bei höherer Geschwindigkeit dringt der Strahl im Boden tiefer durch, aber auf relativ kleinerem Querschnitt. Dagegen ist bei kleineren Geschwindigkeiten die Tiefenwirkung des Strahls schlechter, dabei wird aber auf größerer Fläche Sand abgetragen. Wenn diese beiden Arten des Arbeitens eines Flüssigkeitsstrahles kombiniert werden. wird eine verstärkte Abtragung ermöglicht.

Gemäß F i g. 1 weist ein allgemein mit 7 bezeichnetes Einspulgerät zwei Kammern 8 und 9 auf, die jeweils mit einem ersten Satz und einem zweiten Satz von Flüssigkeitsdüsen 10 bzw. 11 in Verbindung stehen und denen von oben her Spülflüssigkeit zugeführt wird. Die aus den Flüssigkeitsdüser, 10 und 11 austretende Flüssigkeit zerstört bei Bewegung des Einspülgeräts 7 in Richtung des eingezeichneten Pfeiles 12 die Sande und hebt einen Graben in einem Gewässerboden aus. Hinter den Kammern 8 und 9 ist eine mit (3 bezeichnete Führung vorgesehen, welche unten bei 14 im wesentlichen waagerecht ausläuft, und in welche von oben her Kabel, Leitungen od. dgl., eingeführt werden, die bei 15 aus dem Einspülgerät 7 austreten und unmittelbar in den durch das Einspulgerät 7 erzeugten Graben abgelegt werden.

Um nun in Übereinstimmung mit dem Lösungsgedanken der Erfindung eine plötzliche Steigerung des Drucks in der aus den Fiüssigkeitsdüsen 10 und 11 austretenden Flüssigkeit zu erhalten, ist eine plötzliche Druckerhöhung in einer der Kammern 8 oder 9 oder auch in beiden Kammern erforderlich.

Gemäß F i g. 2 ist im unteren Teil des Einspülgerätes ein mit 31 bezeichneter Triebmotor vorgesehen, der bei f>o 32 angelenkt ist, und dessen Kolbenstange 33 über eine Hebelstange 34, 35 bei 36 an einem Zylinder 37 angelenkt ist, in welchem ein Kolben 38 verschiebbar gelagert ist, der mit einer Ventilstange 39 in fester Verbindung steht, die an ihrem Ende ein Ventil 40 trägt (F i g. 3). In dem Zylinder 37 ist zwischen dem Kolben 38 und einer Stirnwand deG Zylinders eine Druckfeder

41 gelagert. Das Ventil 40 arbeitet mit einem allgemein mit 42 bezeichneten Ventilsitz zusammen, der hinter einer der Flüssigkeitsdüsen 10 bzw. 11 ausgebildet ist (F ig. 4).

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Durch den Motor 31 wird zunächst das gesamte Aggregat, soweit es das Ventil 40 und die ihm zugeordneten Teile 37 bis 41 betrifft, gegen den Ventilsitz 42 bewegt, wobei die Relativlage der Ventilstange 39, des Kolbens 38 und der Feder 41 in dem Zylinder 37 zunächst unverändert bleibt. Wenn das Ventil 40 sich dem Ventilsitz 42 nähert, entsteht, in Übereinstimmung mit der Bernoullischen Gleichung dadurch ein kritischer Zustand, daß sich der auf den Ventilsitz 42 wirkende Druck schlagartig verringert und der volle Druck der Flüssigkeit auf die Hinterseile des Ventils 40 einwirkt. Dadurch wird das Ventil 40 mit seiner Ventilstange 39 und dem Kolben 38 relativ zu dem Zylinder 37 plötzlich gegen den Ventilsitz 42 bewegt, und die Strahldüse 11 schließt sich, wobei die Bewegung des Zylinders 37 noch etwas fortgesetzt wird. Zufolge dieser plötzlichen Bewegung des Ventils 40 auf seinen Ventilsitz 42 zu spannt sich die im Innern des Zylinders 37 befindliche Feder 41. Nun wird der Zylinder 37 mit dem zugeordneten Mechanismus wieder von dem Ventilsitz 42 wegbewegt, und dadurch wird über die Feder 41 und den Kolben 38 in dem Zylinder 37 und damit über die Ventilstange 39 das Ventil 40 plötzlich von dem Ventilsitz

42 wegbewegt (F i g. 4). Zugleich wird zufolge der frei werdenden Energie der Feder 41 das Ventil 40 von seinem Ventilsitz 42 wegbewegt, bis der Ausgangszustand wieder erreicht ist, wie er in F i g. 2 dargestellt ist. Dann wiederholen sich diese Vorgänge in schneller Folge. Die mechanische Bewegungsgeschwindigkeit des Motors 31 mit seinen Steuerteilen 33 bis 37 ist erheblich kleiner als die abrupte Bewegung des Ventils 40 gegen seinen Ventilsitz 42 und die abrupte Bewegung des Ventils 40 von seinem Ventilsitz 42 weg, da hier die erheblichen Druckdifferenzen zwischen der Hinierseite des Ventils 40 und dem Raum zwischen dem Ventil 40 und seinem Ventilsitz 42 ausgenutzt werden.

Bei der Öffnungsbewegung wird zufolge der Rückbewegung des Zylinders 37 und zufolge der Tatsache, daß der Kolben 38 in dem Zylinder 37 sich anfänglich nicht bewegen kann, weil das Ventil 40 sich auf seinem Ventilsitz 42 befindet, die Feder 41 innerhalb des Zylinders 37 gespannt, bis ihre Federkraft einen Wert erreicht, der größer als der Wert der auf die Hinterseite des Ventils 40 wirkenden Druckkraft ist, weil dann das Ventil 40 mit der Ventilstange 39 und dem Kolben 38 plötzlich vom Sitz 42 wegbewegt werden. Zur Führung der Ventilstange 39 ist eine Kugelführung 53 (sphärische Führung) vorgesehen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   !. Verfahren zum Ausheben von Gräben auf Gewässerböden für Leitungen, Kabel usw, wobei der Boden durch aus Düsen eines Einspülgeräts unter pulsierendem Druck austretende Wasserstrahlen aufgebrochen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der pulsierende Druck durch öffnen und Schließen einer oder mehrerer Düsen erzeugt wird.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch ! mit einer Einrichtung, die in den aus Düsen abgegebenen Wasserstrahlen periodisch schnelle Druckschwankungen erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Druckschwankungen an einer oder mehr als einer Düse für den Wasserstrahl ein Ventil (37 bis 42) zum Öffnen und Schließen der Düse angeordnet ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Triebmotor (31), der über ein Gestänge (33 bis 36) mit einem in einem Zylinder (37) bewegbaren Kolben (38) in Verbindung steht, der das Ventil aufweist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Triebmotor (31) über das Gestänge (33 bis 36) mit dem den Kolben (38) und das Ventil tragenden Zylinder (37) schwenkbar verbunden ist.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zylinder (37) eine sich einerends gegen den Kolben (38) und andernends gegen den Zylinder (37) legende Feder (41) vorgesehen ist, die die Öffnungsbewegung des Ventils unterstützt.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (37 bis 42) ein Kegelventil mit einem konischen Sitz an der Düse ist.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilstößel (40) des Ventils (37 bis 42) an seiner Hinterseite eine von der Kammerflüssigkeit beaufschlagte Fläche aufweist.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß einer Düse ein Ventilsitz (42) und ein Ventilstößel (40) zugeordnet ist.
9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der mit den Düsen in Verbindung stehenden Kammer eine oder mehr als eine Öffnung vorgesehen ist, der periodisch Flüssigkeit zugeführt wird.