DE2701066A1

DE2701066A1 - Verfahren und vorrichtung zum verlegen von rohren

Info

Publication number: DE2701066A1
Application number: DE19772701066
Authority: DE
Inventors: Kenzo Hoashi; Hiroshi Takada
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1976-03-02
Filing date: 1977-01-12
Publication date: 1977-09-15
Also published as: JPS52105611A; DE2701066C2; FR2345650A1; FR2345650B1

Description

PATENTANWÄLTE

TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTEÄ701 066 D-8OOO München 22 D-4800 Bielefeld Triftstraße 4 Siekerwall 7

ΑΛ

FP 76-52-Ger.

st/Hb 12. Jan. 1977

KABUSHIKI KAISHA KOMATSU SEISAKUSHO 3-6, 2-chome Akasaka, Minato-ku, Tokyo, Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Verlegen von Rohren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verlegen von Rohren unter der Erde gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs und des ersten Vorrichtungsanspruchs. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verlegen einer Rohrleitung mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser für Gas- und Wasserversorgungs- und Abwassersysteme, Kabel etc.

Es ist üblich, Rohrleitungen unter der Erde in einem offenen Verfahren zu verlegen, das heißt, einen durchlaufenden Graben vorbestimmter Tiefe im Boden auszuheben, die Rohrleitung am Boden des Grabens zu verlegen und in Querrichtung zu verbinden, Holz-Gleitstücke unter der Rohrleitung in einer Bezugshöhe anzuordnen, die durch eine gespannte Schnur ermittelt wird, die Rohrleitung und die Holzstücke mit Hilfe von Betonblöcken zu verbinden und sodann wieder den ausgehobenen Graben

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zu füllen. Dieses Verfahren ist jedoch nachteilig, da es zahlreiche Probleme in bezug auf Verkehr, Gebäude usw. in Städten und Vororten, gesetzliche Beschränkungen für den Arbeitsbereich, Hindernisse, wie bereits verlegte Rohre, und die Notwendigkeit einer Zerstörung von fertiggestellten Straßenbetten bedingt. Daher ergeben sich sehr hohe Baukosten und lange Bauzeiten.

Zur Oberwindung dieser Nachteile ist ein Verfahren zum Verlegen von Rohren mit verhältnismäßig geringem Durchmesser unter der Erde durch direktes Eintreiben der Rohre in die Erde entwickelt und als Alternative zu der offenen Verlegungsweise angewendet worden.

Herkömmliche Verfahren dieser Art lassen sich vereinfacht in drei Gruppen unterteilen. Ein Führungskopf kann als Führungseinheit verwendet werden, so daß das durch den Führungskopf geführte Rohr in die Erde vorgetrieben wird und die Erde und der Sand, durch die die Rohrleitung hindurchgeht, verfestigt werden. Andernfalls kann ein Führungskopf mit einer Antriebsfunktion als Führungseinheit verwendet werden, so daß das durch den Führungskopf geführte Rohr in die Erde eingetrieben wird und Erde und Sand um das Rohr herum verfestigt werden. Schließlich können Erde und Sand abgetragen werden, während das zu verlegende Rohr direkt eingetrieben wird, und die abgetragene Erde kann durch das Rohr in Richtung der Ausgangsgrube abgegeben werden.

Das erste Verfahren ist insoweit nachteilig, als beim direkten Eintreiben oder Vorrücken eines langen Rohres eine Abhängigkeit oder Beeinträchtigung besteht aufgrund der Form des festen Führungskopfes, Änderungen der Dichte der Erde und des Sandes und Gerölls, das in der Erde verteilt ist.

Andererseits ist auch das in der japanischen veröffentlichten Patentanmeldung Nr. 19767/1974 beschriebene Verfahren, bei dem ein Führungskopf mit Antriebsfunktion verwendet wird,

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Insofern ungünstig, als die Steuerung der Richtung des Vortriebes des Führungskopfes schwierig ist, da die Antriebsfunktion auf ein direktes oder gerades Vorrücken beschränkt ist.

Dieses Verfahren hat insoweit einen erheblichen Vorteil, als der Vortriebswiderstand wesentlich verringert werden kann, hat jedoch den Nachteil, daß die Bewegungsrichtung des Führungskopfes in weitern Umfange durch Änderungen der Erdzusanunensetzung oder Gerölleinschlüsse beeinflußt wird, so daß der Führungskopf gelegentlich aus der vorbestimmten Tiefe aufsteigt und den Boden anhebt oder einen vorbestimmten Kurs verläßt und bereits verlegte Rohre im Boden beschädigt. Aus diesem Grunde konnte dieses Verfahren nicht in jedem Falle für Abwassersysteme und dergleichen verwendet werden, die in einem vorbestimmten Neigungswinkel und mit hoher Genauigkeit in der senkrechten Ebene verlegt werden müssen, da die Abwässer durch Schwerkraft strömen müssen.

Das letztgenannte Verfahren hat den Nachteil, daß die Bewegung von Erde und Sand innerhalb des unter der Erde zu verlegenden Rohres die Messung und Steuerung der Vortriebsrichtung des Führungskopfes erschwert, und die Anzahl der Arbeitsschritte wird erhöht aufgrund der Notwendigkeit einer Abgabe der ausgetragenen Erde und des Sandes sowie des Grundwassers in Richtung der Arbeitsgrube. Daher ist es unvermeidlich, eine große Arbeits- oder Ausgangsgrube herzustellen, und die Arbeit erfolgt unter außerordentlich ungünstigen Bedingungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verlegen von Rohren unter der Erde zu schaffen, bei dem die oben erwähnten Nachteile überwunden werden und eine Verlegung mit einer gewünschten Genauigkeit erfolgen kann.

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Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs und der Vorrichtungs-Nebenansprüche.

Erfindungsgemäß wird ein Führungskopf mit einer Vortriebsfunktion, einer Richtungs-Abtastfunktion und einer Richtungs-Steuer funktion oder Austragfunktion verwendet, so daß die Richtung des Führungskopfes gesteuert werden kann, wenn dessen Steuerfunktion eingeschaltet ist, und die Rohrleitung unter der Erde mit geringem Vortriebwiderstand durch den doppelt wirkenden Vortrieb einer Preßeinrichtung zum Vortreiben des Rohres in die Erde und der Vortriebsfunktion des Führungskopfes verlegt werden kann.

Wenn es notwendig ist, unter der Erde eine Rohrleitung zu verlegen, deren Durchmesser größer als derjenige eines durch den Führungskopf geführten, unter der Erde verlegten Rohres ist, kann das bereits unter der Erde verlegte Rohr kleineren Durchmessers als Führungsrohr verwendet werden, der ein vorgetriebener einstufiger oder mehrstufiger Erdverfestigungskopf mit einem Durchmesser entsprechend dem Rohr größeren Durchmessers folgt, so daß das durch diesen geführte Rohr vorgetrieben wird. Wenn der einstufige oder mehrstufige Erdverdichtungskopf die Aufnahme- oder Zielgrube erreicht, kann sodann das Führungsrohr herausgenommen werden. Damit ist die Verlegung des Rohres größeren Durchmessers beendet.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Austragkopf anstelle eines einstufigen oder mehrstufigen Erdverdichtungskopfes verwendet, der ein Messer zur Austragung der Erde antreibt, und die ausgetragene Erde wird in Richtung der Zielgrube mit Hilfe eines Schraubenförderers überführt, der in dem Führungsrohr angeordnet ist und der durch den Austragkopf angetrieben wird, so daß das Rohr größeren Durchmessers, das durch den Austragkopf geführt

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wird, vorgetrieben werden kann. Wenn das Führungsrohr, der Schraubenförderer und der Austragkopf in der Zielgrube herausgenommen worden sind, ist die Verlegung des Rohres größeren Durchmessers beendet. Daher entfallen die Nachteile der herkömmlichen Verfahren, wie etwa ein ungenaues Verlegen der Rohre, eine lange Bauzeit, hohe Konstruktionskosten und ein großer erforderlicher Arbeitsraum.

Die Erfindung ermöglicht die Verlegung von Rohrleitungen unter der Erde mit hoher Genauigkeit durch Steuerung der Vortriebsrichtung des Führungskopfes. Die Verlegung erfolgt mit einem geringen Vortriebswiderstand durch die doppelte Vortriebswirkung des Führungskopfes und einer Vortriebspresse. Eine bereits unter der Erde verlegte Rohrleitung, deren Richtung durch den Führungskopf gesteuert wird, wird als Führungsrohr verwendet und ein Rohr größeren Durchmessers wird durch einen einstufigen oder mehrstufigen Erdverdichtungskopf und einen Austragkopf verlegt. Rohrleitungen werden mit geringstmöglicher Beeinflussung bereits vorhandener Konstruktionen verlegt. Auch ein wenig geübtes Personal kann Rohre mit hoher Genauigkeit verlegen. Ein langes Rohr kann mit hoher Genauigkeit in einem begrenzten Arbeitsraum verlegt werden, die Verlegungskosten sind gering und der Verkehr wird nicht behindert.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines erfindungsgemäß

durch einen Führungskopf unter der Erde verlegten Rohres;

Fig. 2-1,sind Seitenansichten zur schematischen Veran-2-2 schaulichung des erfindungsgemäßen Rohrverle- und 2-3 gungsverfahrens;

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Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eine Rohr-Vortriebseinrichtung;

Fig. 4 ist eine entsprechende Vorderansicht; Fig. 5 ist eine entsprechende Seitenansicht;

Fig. 6 ist ein Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig.5;

Fig. 7-1 sind Ansichten zur Veranschaulichung der Stufen -a u.b, 7-2 der Faltung der Rohr-Vortriebseinrichtung; -a u.b, 7-3
-a u.b, 7-4
-a u.b

Fig. 8 ist eine Darstellung zur Erläuterung der Vortriebseinrichtung für den Fall, daß ein bereits verlegter Gegenstand in einer Arbeitsgrube freiliegt;

Fig. 9 zeigt Reaktionskraft-Halteplatten an der Wand der Arbeitsgrube;

Fig.10 zeigt Einzelheiten des Führungskopfes;

Fig.11 zeigt einen Führungskopf mit einer Schutzeinrichtung;

Fig.12 ist eine vergrößerte Darstellung entsprechend Fig.11;

Fig.13 veranschaulicht die Verbindung der Rohrleitung mit dem Führungskopf;

Fig.14 zeigt Einzelheiten der Verbindung der Fig.13;

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Fig. 15 veranschaulicht den Aufbau des Führungskopfes mit einem Schlammotor im einzelnen;

Fig. 16-1, veranschaulichen schematisch die Steuerung 16-2, der Richtung des Führungskopfes; 16-3

und 16-4

Fig. 17 veranschaulicht ein Verfahren zum Abtasten der Richtung des Führungskopfes mit Hilfe eines Bezugslichtes;

Fig. 18 zeigt einen Detektor zur Aufnahme des Bezugslichtes und zum Abgeben eines Signals;

Fig. 19 zeigt ein erfindungsgemäßes System, bei dem eine bereits verlegte Rohrleitung kleinen Durchmessers als Führungsrohr verwendet wird und ein Rohr größeren Durchmessers durch einen mehrstufigen Erdverdichtungskopf verlegt wird;

Fig. 20-1, zeigen Einzelheiten des mehrstufigen Erdver-20-2 dichtungskopfes und dessen Betriebsbedingun- und 20-3 gen;

Fig. 21 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes System

mit einem Führungsrohr zur Abgabe ausgetragener Erde, bei dem eine Rohrleitung größeren Durchmessers durch den Austragkopf verlegt wird;

Fig. 22 ist ein Längsschnitt durch den Austragkopf;

Fig. 23 ist eine vergrößerte Darstellung des vorderen Endes des Austragkopfes der Fig.22;

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Fig. 24 ist ein Schnitt entlang der Linie XXIV-XXIV in Fig. 23;

Fig. 25 zeigt einen Schnitt einer weiteren Ausführungsform des Austragkopfes;

Fig. 26 ist ein Schnitt entlang der Linie XXVI-XXVI in Fig. 25.

Nunmehr soll die Erfindung anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert werden. Fig.1 zeigt den Fall, daß vorbestimmte Rohrabschnitte 2-1, 2-2, ...2-n einem Führungskopf folgen und in die Erde durch die Doppelvortriebswirkung einer Vortriebspresse 3 und eines Vortriebskopfes 25 vorgetrieben werden. Die Rohrabschnitte werden von der Ausgangsgrube 4 zu der Zielgrube 5 vorgetrieben, bis das vordere Ende des Rohres 2 die Zielgrube erreicht und damit die Verlegung des Rohres im Boden vollendet ist.

Innerhalb der Ausgangsgrube 4 sind eine Vortriebseinrichtung 6, eine Reaktionskraft-Halteplatte 7, eine Meß- und Bezugslicht-Übertragungseinrichtung 8 und eine Steuereinheit 9 angeordnet, so daß das Personal die Schalttafel der Steuereinheit 9 in der Ausgangsgrube 4 bedienen kann und das gesamte System somit steuert.

Eine Antriebseinheit 10 befindet sich auf dem Boden neben der Ausgangsgrube 4 und führt Druckfluid oder elektrische Energie der Steuereinheit 9 zu.

Ein Schlauch 14 für Hydraulikfluid und ein elektrisches Kabel 11 verbinden die Antriebseinheit 10 mit der Steuereinheit 9 über Anschlüsse 12,13,15 und 16. Das Druckfluid und die elektrische Energie der Steuereinheit 9 werden der Vortriebspresse 3 und dem Führungskopf 1 zugeführt. Die Steuereinheit 9 führt Druckfluid und elektrische Energie

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dem Führungskopf 1 über einen Schlauch 14' für Hydraulikfluid und elektrische Kabel 11· über eine Aussparung in einem Adapter 26 der Vortriebspresse 3 und die Innenseite der zu verlegenden Rohrleitung zu. Der Schlauch und das Kabel können in ihrer Länge in Abhängigkeit von der Länge der Rohrleitung vergrößert werden oder sie können durch Verbindung mit Hilfe von Kupplungen für zwei oder drei Abschnitte des zu verlegenden Rohres verlängert werden.

Die Halteplatte 7 stützt sich an einer Erdplatte 48 über einen Haken 17 ab, an dem ein Draht 18 befestigt ist.

Mit 21 ist ein Rohrsattel bezeichnet, der auf einer Schiene 22 frei beweglich ist und den Vortrieb des zu verlegenden Rohres unterstützt. Die Bezugsziffer 20 bezeichnet eine Abtasteinheit zum Abtasten der Vortriebsrichtung des Führungskopfes. Die Abtasteinheit dient zum Ablesen einer Abweichung in dem Maßstab der Meßeinheit oder übertragungseinrichtung 8, beispielsweise eines Durchgangsinstruments bzw. eines Theodoliten, oder sie dient als Bezugslichtprojektor zur automatischen Abtastung der Vortriebsrichtung des Führungskopfes und zur Anzeige auf der Kontrolltafel.

Mit 19 sind ausfahrbare Stützen der Vortriebseinrichtung bezeichnet, die ein waagerechtes Ausbalancieren gestatten.

Die Vortriebspresse 3 weist einen Stützsattel 27 auf, der durch Rollen 23 beweglich auf den Schienen 22 geführt ist und mit vorgegebener Teilung vorgeschoben und notwendigenfalls geklemmt und gelöst wird.

Fig.2 veranschaulicht schematisch das Verfahren zum Verlegen einer Rohrleitung unter der Erde gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Fig. 2-1 und 2-2 zeigen den Zustand, bei dem die Führungspresse oder der Führungskopf 1, der den Vortrieb unter der Erde bewirkt, mit einer Reihe von

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zu verlegenden Rohren verbunden ist, die ihr folgen. Der Vortriebskopf 25 des Führungskopfes ist in der Erde ausgefahren, so daß er die Erde zusammendrückt, und sodann wird der Druck in dem Vortriebskopf abgebaut. Das rückwärtige Ende der zu verlegenden Rohrleitung wird nur durch den Hub der Vortriebspresse 3 in der Ausgangsgrube vorgeschoben, so daß sich ein doppelt wirkender Vortrieb ergibt. Wenn die Führungspresse oder der Führungskopf 1 durch die Erde hindurchgegangen ist und die Zielgrube 5 gemäß Fig.2-3 nach wiederholter Durchführung der Vorgänge der Fig.2-1 und 2-2 erreicht hat, ist die Verlegung der Rohrleitung beendet.

Da der Hub der Vortriebspresse normalerweise kleiner als die Länge der zu verlegenden Rohrleitung ist und die Vorgänge der Fig. 2-1 und 2-2 wiederholt durchgeführt werden müssen, kann der Stützsattel 27 auf den Schienen 22 entsprechend der Länge der Rohrleitung gleiten und dann verklemmt werden.

Fig.3 zeigt eine Draufsicht der Vortriebseinrichtung 6. Die beiden Schienen 22 sind parallel angeordnet und mit Hilfe von Querstreben 33 und den Stützen 19 verbunden. Die Schienen 22 weisen eine Anzahl von Einstellbohrungen 30 auf, die es gestatten, die Vortriebspresse 3 um eine vorgegebene Teilung zu verschieben und zu verklemmen. Der Stützsattel 27 ist ebenfalls wenigstens mit zwei Bohrungen 30' versehen, die den Einstellbohrungen 30 entsprechen und mit diesen in Eingriff zu bringen sind.

Mit 31 ist ein Stift bezeichnet, der durch die beiden Bohrungen 30 und 30' zur Einstellung und Klemmung der Vortriebspresse 3 eingeführt werden kann. Der Adapter 26 kann entsprechend dem Durchmesser des einzuführenden Rohres ausgewechselt werden. Mit 2 9 ist eine Nut oder öffnung be-

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zeichnet, in die ein Schlauch zur übertragung eines hydraulischen Druckes oder elektrischer Energie zu dem Führungskopf eingeführt wird. Ausfahrbare Stempel 34 und 35 am vorderen und rückwärtigen Ende der Schienen 22 dienen zur Festlegung der Vortriebseinrichtung innerhalb der Ausgangsgrube. Diese Stempel sind mit Hilfe von Druckfluid oder mechanischen Einrichtungen ausfahrbar und zurückziehbar. Mit 32 ist ein Anschlag bezeichnet.

Fig.4 ist eine Vorderansicht der Vortriebseinrichtung der Fig.3. Die Schienen 22 weisen wenigstens drei Paare von Stützen 19 auf, deren Höhe frei einstellbar ist. Wenigstens ein Stützenpaar 19 ist mit Hilfe einer Querstrebe 33 verbunden. Die Rohrsättel 21 werden durch eine Rolle 24 auf den Schienen 22 abgestützt und weisen ein nach unten gerichtetes Bett auf, das mit Rollen 36, Stützen 37, einer Rolle 38 und Armen 39 zum Halten der zu verlegenden Rohrleitung versehen ist. Die Arme 39 sind längeneinstellbar in Abhängigkeit von dem Durchmesser des zu verlegenden Rohres. Mit 40 ist ein Gleitkissen bezeichnet, das durch eine Rolle ersetzt werden kann.

Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht der Vortriebseinrichtung zur Anordnung in der Ausgangsgrube und zum Vortreiben des zu verlegenden Rohres, das in strichpunktierten Linien angedeutet ist.

Fig.6 zeigt einen Querschnitt einer Ausführungsform der Stützen 19 und eine Vorderansicht der Vortriebspresse 3 sowie den Stützsattel 27 für die Vortriebspresse, der beweglich auf den Schienen 22 über die Rollen 23 geführt ist. Der obere Bereich der Stützen 19 ist U-förmig und der untere Bereich stellt im Querschnitt einen geschlossenen Zylinder dar. Mit 41 ist eine Mutter bezeichnet, die eine ausfahrbare oder einfahrbare Spindel 42 aufnimmt. Eine Stützplatte 44 mit einer konischen Bohrung im Mittelbereich

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und einer Abdeckkappe 43 nimmt einen kugelförmigen Stütz fuß 45 auf.

Die Einstell-Spindel 42 kann mit Hilfe eines Schlüssels durch den oberen offenen Bereich der Stütze 19 zur Einstellung gedreht werden.

Fig.7 zeigt Draufsicht und Seitenansicht der zusammenlegbaren Vortriebseinrichtung. Fig.7-1-a und 7-1-b veranschaulichen die normale Betriebsstellung. Wenn die Vortriebseinrichtung unverändert bleibt, kann sie in der Ausgangsgrube nicht untergebracht werden, sofern ein bereits verlegtes Rohr in die Grube hineinragt. Eine derartige Situation hat sich in der Praxis oft ergeben, so daß es häufig notwendig ist, die Vortriebseinrichtung in der Grube in teilweise demontiertem Zustand unterzubringen.

Zunächst werden gemäß Fig.7-2-a und 7-2-b der Rohrsattel und der Stützsattel von den Schienen 22 entfernt, und sodann wird gemäß Fig.7-3-a und 7-3-b nur eine der Schienen 22 abgenommen. Sodann werden die Querstreben 33 mit den Stützen 19 um die Stützen 19 am anderen Ende der Schienen 22 gedreht, so daß die ganze Einheit in deren Projektionsebene liegt. Daher kann die gesamte Anordnung als kompakte Einheit in die Ausgangsgrube eingebracht werden. Mit anderen Worten, die Vortriebseinrichtung kann in der Grube untergebracht und aus dieser entfernt werden mit den geringstmöglichen Montage- und Demontagearbeiten.

Fig.9 zeigt eine Ausführungsform von Reaktionskraft-Halteplatten, die an der Erdplatte 48 mit Hilfe der Drähte und Haken 17 aufgehängt sind. Die Halteplatte kann zusammenhängend ausgebildet sein. Zum Einstellen der Vortriebseinrichtung innerhalb der Grube mit Hilfe der Stempel ist es jedoch vorzuziehen, die Halteplatte in zwei Abschnitte zu unterteilen und mit Hilfe von Scharnieren 47 zu verbinden.

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Es ist nämlich mit vernünftigem Aufwand nicht möglich, die Erdhalteplatte oder Erdplatte 48 in der Grube in einer genauen Ebene herzustellen. Wenn daher die Reaktionskraft-Halteplatte als Einheit ausgebildet ist, ist der Oberflächenbereich der Halteplatte, der die Erdplatte berührt, gering. Dies stellt kein Problem dar, solange die anliegende Oberfläche außerhalb der Querverbindung der Stempel liegt. Wenn jedoch die anliegende Fläche innerhalb liegt, ist eine stabile Abstützung der Stempel nicht möglich, so daß ein genauer und zuverlässiger Betrieb ausgeschlossen ist. Wenn die Halteplatte in wenigstens zwei Abschnitte unterteilt ist, liegt die erwähnte Anschlagfläche stets außerhalb des Punktes, gegen den die Stempel anliegen, so daß die Stabilität der Stempel verbessert wird.

Wenn die Reaktionskraft-Halteplatte in zwei Abschnitte unterteilt ist, können die Scharniere 47 zum Verbinden gemäß Fig.9 verwendet werden.

Fig.10 zeigt den inneren Aufbau des Führungskopfes 1,25 mit einem Gehäuse 49, das in drei Abschnitte unterteilt sein kann. Das Gehäuse umfaßt eine Führungskopfeinheit a, eine Richtungs-Steuerungseinheit b und eine Richtungs-Abtasteinheit c. Diese drei Einheiten können durch Verschrauben des Gehäuses selbst oder durch Verbindungsbolzen 85 über Flansche verbunden sein. Der Vortriebskopf 25 umfaßt einen Zylinder 53, einen Kolben 71 und eine Kolbenstange 75 sowie einen Kolbenring 70 und wird mit Hilfe eines kugelabschnittförmigen Lagers 50 und eines Kugellagers 51 in dem Gehäuse 49 abgestützt.

Fluidkammern 72 und 73 befinden sich auf beiden Seiten des Kolbens 71 innerhalb des Zylinders 53, so daß die Vortriebepresse ausgefahren werden kann, wenn die Steuereinheit 9 eingeschaltet wird und Druckfluid durch einen Schlauch 64 und einen Kanal 74 in der Kolbenstange 75 in die Fluidkammer 72 einläßt.

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Der Zylinder 53 erstreckt sich mit seiner Innenbohrung gleitend über den Kolben 70, und seine Außenfläche gleitet auf der Innenbohrung des Kugel-Lagers 51. Die Vortriebspresse kann zurückgezogen werden, indem das Druckfluid durch den Kanal 74' in die Fluidkammer 73 eingelassen wird. Die Kolbenstange 75 weist auf ihrer rückwärtigen Seite einen kugelflächenförmigen Sitz 78 auf, der das Lager 50 erfaßt und mit Hilfe einer Mutter 79 gleitend festgelegt ist. Am vorderen Ende des Zylinders 53 ist ein Messer 54 mit Hilfe von Schrauben befestigt, durch das Erde und Sand verfestigt werden. Das Messer weist eine Aussparung 69 in der vorderen Seite auf, die zur Aufrechterhaltung der Vortriebsrichtung dient. Die Aussparung 69 sollte so geformt sein, daß der Einfluß von Änderungen der Dichte der Erde oder von Geröll möglichst gering ist.

Eine Reihe im Zusammenhang mit der Erfindung durchgeführter Versuche hat gezeigt, daß eine flache Aussparung günstiger als eine konische ist, und die dargestellte Aussparung 69 mit einer Schneidkante ist besonders vorzuziehen. Außerdem ist die oben beschriebene Vortriebseinrichtung nicht notwendig doppelt wirkend ausgerichtet. Dieselbe Wirkung kann erzielt werden mit einer rammenförmigen, einfach wirkenden Vortriebspresse.

Mit 49* ist eine Hülle bezeichnet, zwischen der und dem Gehäuse 49 das kugelförmige Lager 51 und die Dichtung 76 gehalten wird, durch die der Eintritt von Erde, Sand und Wasser in den Führungskopf vermieden wird. Die Bezugsziffer 77 bezieht sich auf eine Schmiermitteldichtung, in die ein Schmiermittel eingeführt wird. Das rückwärtige Ende 82 der Kolbenstange 75 des Vortriebskopfes 25 wird schwenkbar durch ein kugelförmiges Lager 56 in einer schwenkbaren Buchse 55 abgestützt. Die schwenkbare Buchse 55 liegt schwenkbar in einem Lager 62 innerhalb des Gehäuses 49.

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Schwenkzylinder 80 und 81 sind ihrerseits schwenkbar durch einen Ring 58 aufgenommen, und zwar in einer Ebene, die im rechten Winkel zu der Längsachse des Führungskopfes liegt und mit einer Phasendifferenz von 90°. Die Schwenkzylinder 80 und 81 weisen Kolbenstangen auf, deren Enden wiederum schwenkbar mit der Buchse 55 verbunden sind.

Mit 65 ist ein Ventil bezeichnet, das zur manuellen oder automatischen Umschaltung des Stroms des Hydraulikfluids aufgrund eines Signals eines Richtungs-Detektors 57 dient, wenn diesem Druckfluid durch die Steuereinheit 9 zugeführt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird eine vorbestimmte Menge Druckfluid durch das Ventil 65 und eine Leitung 83 den Schwenkzylindern 8O und 81 zugeführt, so daß der Vortriebskopf 35 um einen Punkt 52 in beliebiger Richtung in einer Ebene geschwenkt werden kann, die im rechten Winkel zu der Längsachse des Führungskopfes verläuft.

Detektoren 63 und 63* befinden sich zwischen dem Ring 58 und der Schwenk-Buchse 55 mit einer Phasendifferenz symmetrisch zu den Schwenkzylindern 80 und 81 und in ähnlicher Anordnung. Im allgemeinen werden als Detektoren Potentiometer verwendet, die den Hub des Vortriebes in ein elektrisches Potential umwandeln, das als Signal durch Drahtleitungen 84 an die Steuereinheit 9 überführt wird. Mit der Bezugsziffer 68 ist eine Trennwand bezeichnet, die die Richtungssteuereinheit b von der Richtungsabtasteinheit c trennt.

Anschließend soll die Richtungsabtasteinheit im Zusammenhang mit Fig.15 erläutert werden.

Die hier beschriebene Richtungsabtasteinheit c dient im wesentlichen zur optischen Messung und Abtastung. Der Richtungs-Detektor 57 umfaßt ein Gehäuse 86 mit einer transparenten Glasplatte 87 im vorderen Bereich. Die trans-

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parente Glasplatte 87 trägt rechtwinklige Koordinaten und Teilkreise um den Nullpunkt der Koordinaten herum mit gleichen Zwischenabständen. Mit 88 ist ein Spiegel bezeichnet, der Markierungslinien in der Form rechtwinkliger Koordinaten trägt und in der Nähe des rückwärtigen Teils des Gehäuses 86 liegt. Mit 89 ist eine Lampe bezeichnet, die eine einfache Ablesung einer Abweichung in den obenerwähnten Markierungslinien von außen gestattet.

Eine Abweichung der rechtwinkligen Koordinaten kann mit Hilfe einer übertragungseinrichtung wie etwa eines Theodoliten 8 in der Ausgangsgrube gemessen werden, und die Richtung und das Ausmaß der Abweichung können errechnet werden.

Ein Neigungsmeßgerät 59 kann in Verbindung mit dem Richtungs-Detektor verwendet werden, so daß die Neigung des Führungskopfes in bezug auf die Längsachse direkt mit Hilfe der Steuereinheit 9 abgelesen werden kann.

Außerdem kann ein optischer Richtungs-Detektor gemäß Fig. 17 und 18 für denselben Zweck verwendet werden. Der Richtungs-Detektor umfaßt ein Gehäuse 92 mit einer öffnung, in die eine konvexe Linse 91 eingefügt ist, die sich kreuzende Markierungslinien 91a aufweist. Im Brennpunktabstand der konvexen Linse 91 ist ein Lichtempfänger 94 angeordnet, der eine Anzahl von 1ichtaufnehmenden Elementen aufweist. Der Lichtempfänger ist mit einem Verstärker 96 über ein Kabel 95 verbunden. Mit 93 sind Lampen bezeichnet, die eine einfache Messung gestatten, wobei das von außen auf die Linse 91 auftreffende Licht phokussiert wird. Mit 98 ist ein Strahlen-Projektor bezeichnet, der beispielsweise Helium-Laser-Strahlen verwendet. Dieser Detektor ist fest an der Trennwand 68 angebracht und ändert daher seine Richtung mit dem Führungskopf 1. Wenn der Führungskopf in irgendeine Richtung in bezug auf das Bezugslicht abweicht, empfängt eines der liehtaufnehmenden Elemente des Licht-

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empfängers 94 das Licht, so daß es leitend wird, und der dadurch hervorgerufene elektrische Strom wird durch den Verstärker 96 verstärkt, so daß die Richtung und der Betrag der Abweichung in der Steuereinheit angezeigt werden. Fig.17 veranschaulicht dies schematisch.

Der Führungskopf 1 ist in der obenerwähnten Weise ausgeführt und ermöglicht eine sehr genaue Richtungssteuerung sowie eine erhebliche Reduzierung des Vortriebswiderstandes.

Zur Verbesserung der Haltbarkeit des Führungskopfes können Vorkehrungen getroffen sein, die einen Eintritt von Erde, Sand und Wasser durch die gleitenden Teile, wie etwa die Dichtung 76, das Lager 51 und den Vortriebskopf 25 im vorderen Bereich des Führungskopfes gemäß Fig. 11 und 12 verhindern. Die verfestigte Erde bricht zum Teil üblicherweise herab. Wenn in diesem Falle die Vortriebspresse ausgefahren wird und der Druck in der Kammer 72 abgebaut wird, können Sand und Schlamm zwischen das Messer 54 und das vordere Ende des Führungskopfes eintreten und dadurch die Dichtung 76 zerstören und die Gleitflächen des Vortriebskopfes 25 beschädigen. Aus diesem Grunde ist es wünschenswert, eine Schutzhaube 99 aus flexiblem Material am rückwärtigen Teil des Messers 54 an einer dort vorgesehenen Stufe 103 anzubringen und damit den Eintritt von Erde und Sand zu verhindern.

Mit 101 ist eine Dichtung bezeichnet, die auf dem äußeren Umfang des Gehäuses 4 9 des Führungskopfes gleitet. Die Dichtung 101 weist eine Nut auf dem äußeren Umfang auf, in die ein ringförmiger Vorsprung 100 an der Schutzhaube 99 eingreift.

Auf diese Weise kann sich die Schutzhaube 99 entsprechend einer Ausdehnung, Zusammenziehung und Schwenkung des Vortriebskopfes 25 bewegen.

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Fig.15 zeigt eine andere Ausführungsform des Führungskopfes, die zum Austragen von Erde verwendet werden kann und bei der ein Schlammotor anstelle der Vortriebspresse zur Bodenverfestigung verwendet wird. Ein Führungskopf dieser Art wird überwiegend für harte Bodenschichten verwendet, wobei der Motor durch Zuführung eines Fluids, wie beispielsweise unter Druck stehendem Wasser von einer äußeren Quelle angetrieben wird.

Ein Schlauch 113 dient zum Zuführen von unter Druck stehendem Wasser durch einen Kanal 106 in die Antriebseinheit 105 des Schlammotors 104 und zum Antreiben des letzteren. Weiterhin wird das zum Antreiben des Schlammmotors 104 verwendete Fluid durch einen Kanal 109 in einer Antriebswelle 108 und einen Kanal 110 hindurchgepreßt, der aus der vorderen Oberfläche des Messers 111 nach außen austritt.

Durch diese Anordnung wird der Widerstand der Erde und des Sandes gegenüber einer Abtragung verringert und das Messer wird gekühlt, und zugleich wird die abgetragene Erde mit dem Flüssigkeitsstrahl vermischt, so daß ein Schlamm entsteht. Der Schlamm wird durch einen Kanal 112 abgezogen, der im vorderen Ende des Führungskopfes mündet, und durch einen Schlauch 114 abgegeben. Bei dieser Ausführungsform des Führungskopfes kann ein Umwälzsystem verwendet werden, das den Schlamm in Flüssigkeit und feste Substanzen außerhalb der Vorrichtung unterteilt und die Flüssigkeit in den Schlammotor zurückführt. Die übrigen Bauteile des Führungskopfes stimmen mit dem bereits beschriebenen Führungskopf überein.

Fig.16 veranschaulicht schematisch die Art und Weise der Richtungssteuerung des oben erläuterten Führungskopfes. In Fig. 16-1 ist der Fall gezeigt, bei dem der in die

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Erde vorgetriebene Führungskopf aufgrund von Unterschieden der Bodenqualität oder eines Zusammenpralls mit einem Felsbrocken in dem Boden nach unten abgelenkt ist. Eine derartige Richtungsänderung des Führungskopfes kann mit Hilfe der Meßeinheit abgelesen werden, so daß die Steuereinheit 9 unmittelbar einen Befehl geben kann, durch den der Führungskopf 25 gemäß Fig.16-2 nach oben gerichtet und gemäß Fig.16-3 ausgefahren wird, so daß der Vortriebskopf mit Hilfe der Vortriebspresse 3 gerade vorgerückt werden kann. Derartige Vorgänge müssen wiederholt durchgeführt werden, bis der gerade Verlauf des Führungskopfes wiederum gesichert ist.

Die Verhältnisse sind in Fig.16 zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt. In der Praxis sind derart erhebliche Änderungen nicht notwendig.

Fig.13 und 14 zeigen die Art der Verbindung der unter der Erde zu verlegenden Rohrabschnitte, die mit dem Führungskopf verbunden und durch diesen geführt sind. Eine derartige Verbindung ist jedoch nicht in jedem Falle notwendig. Je nach dem Zweck, für den die Rohrleitung in der Erde verwendet wird, können die Rohre lose miteinander verbunden werden, indem sie lediglich unter der Erde gegeneinandergelegt oder mit Hilfe von Adaptern verbunden und vorgetrieben werden. Wenn jedoch Änderungen der Erdzusammensetzung oder erhebliche Änderungen der Erddichte beim Vortreiben der Rohre zu erwarten sind, ändert sich der Vortriebswiderstand naturgemäß in störender Weise, insbesondere, wenn eine lange Rohrleitung zu verlegen ist. In diesem Falle kann der Vortriebswiderstand gegenüber dem Rohr verringert werden durch Antreiben des Vortriebskopfes entgegen der Richtung des Vortriebes.

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Bei Betonrohren mit genauen rechten Winkeln an den Stirnflächen ist es schwierig, eine vorbestimmte Genauigkeit beim Vortrieb zu erzielen und Wellenbewegungen einzelner Rohre in bezug auf die Längsachse der gesamten Rohrleitung zu verhindern, wenn die Rohre lediglich gegeneinander anliegen. Als Ergebnis verschiedener im Rahmen der Erfindung durchgeführte Versuche hat es sich gezeigt, daß ein zufriedenstellendes Ergebnis erzielt werden kann, wenn beide Enden der Rohrabschnitte 2 mit Ansätzen 115 versehen werden und diese mit Hilfe von Schrauben 117 und Muttern 118 verbunden sind. In diesem Falle kann ein besseres Ergebnis erzielt werden, wenn ein elastisches Rohr 116 und ein Ring 119 zwischen die Ansätze gebracht und diese relativ lose mit Hilfe der Schraube und der Mutter verbunden werden.

Dies kann darauf beruhen, daß beim festen Anziehen der Schraube und der Mutter der rechte Winkel an den Stirnflächen der Rohre die Wirksamkeit der Richtungskorrektur des Führungskopfes verringert, während bei loser Verbindung die Rohre eine gewisse Bewegungsfreiheit in bezug auf eine Richtungsänderung aufweisen.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verlegung einer . Rohrleitung unter der Erde durch Verbinden und Führen mit Hilfe einer Rohrleitung kleineren Durchmessers, die durch den Ftihrungskopf geführt worden ist, soll im folgenden beschrieben werden. Die Rohrleitung kleineren Durchmessers soll als Führungsrohr bezeichnet werden.

Gemäß Fig.19 wird der mehrstufige Erdverdichtungskopf 120, der dem Führungsrohr 2 folgt, durch die Wirkung der Vortriebspresse 3 vorgeschoben. Anschließend wird eine Rohrleitung 121, die dem Erdverdichtungskopf 120 folgt, unter der Erde verlegt. Sodann wird ein Schlauch 122 für ein Druckfluid in die Rohrleitung 121 eingeführt und mit Hilfe

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eines Verbindungsstückes 123 verbunden. Zunächst wird die Stufe kleinsten Durchmessers des mehrstufigen Erdverdichtungskopfes unter der Erde vorgeschoben, wobei die Erde verfestigt wird, und sodann wird die nächst größere Stufe vorgedrückt, wobei die erste Stufe in ihrer ausgefahrenen Position verbleibt. Diese Vorgänge erfolgen schrittweise, und wenn alle Stufen ausgefahren sind, ist die Erdverfestigung zur Erweiterung des Kanals für die Rohrleitung 121 beendet. Der Fluiddruck in allen Stufen des Erdverdichtungskopfes wird abgelassen und die Vortriebspresse 3 wird eingeschaltet, so daß die Rohrleitung mit geringem Widerstand vorgeschoben werden kann. Die Führungsrohre werden nacheinander in der Zielgrube abgenommen. Wenn der mehrstufige Erdverdichtungskopf 120 schließlich in der Zielgrube eintrifft und das vordere Ende der Rohrleitung 121 diese erreicht, ist die Verlegung der Rohrleitung 121 beendet.

Fig.20 zeigt Einzelheiten des Aufbaus des mehrstufigen Erdverdichtungskopf es 120 und dessen Betriebsstellungen. Mit 124 ist ein Führungskopf bezeichnet, der an seinem vorderen Ende einen Führungsbereich aufweist, der in das hintere Ende des Führungsrohres 2 einzuführen ist. Die erste Stufe der Erdverdrängung oder Erdverdichtung erfolgt mit Hilfe einer abgeschrägten Fläche 130, die von dem Führungsbereich des Führungskopfes 124 zu einem zylindrischen Abschnitt 126 größeren Durchmessers überleitet.

Ein Kolben 125 befindet sich innerhalb eines Zylinders 129 der ersten Stufe. Wenn Druckfluid in eine Kammer 128 dieses Zylinders durch einen Kanal 131, einen Schlauch 132 und ein Verbindungsstück 133 eingeleitet wird, wird der zylindrische Abschnitt 126 durch den Hub des Kolbens 125 vorwärts in bezug auf einen zylindrischen Abschnitt 134 der zweiten Stufe bewegt. Wenn Druckfluid in eine Kammer 139 durch einen Schlauch 135, ein Verbindungsstück 135 und einen Kanal 138 unter diesen Bedingungen eintritt, wird, da ein Kolben 140

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als eine Einheit mit dem Zylinder 129 der ersten Stufe ausgebildet und mit einem Gehäuse 141 fest verbunden ist, ein Zylinder 137 vorwärts bewegt, bis er gegen die rückwärtige Schulter des Kolbens 140 anschlägt, während eine Oberfläche 142 des zylindrischen Abschnitts 134 der zweiten Stufe unter der Erde vorgeschoben wird und die Erde verdrängt oder verdichtet. Mit dem rückwärtigen Ende des Gehäuses 141 ist die zu verlegende Rohrleitung 121 verbunden. Fig. 20-1 zeigt den Zustand, bei dem kein Druckfluid in den Kammern vorhanden ist. Gemäß Fig.20-2 ist die erste Stufe ausgefahren. Gemäß Fig.20-3 wird die zweite Stufe vorgeschoben, während die erste Stufe hydraulisch verriegelt ist. Durch diese dadurch bewirkte Erdverdichtung in mehreren Stufen kann die Verdichtung ohne nennenswerten Widerstand erfolgen, so daß die Rohrleitung 121 sehr gleichmäßig vorgetrieben werden kann. Außerdem können in Abhängigkeit von der Bodenbeschaffenheit mehrere Stufen des Vortriebskopfes wahlweise betätigt werden. Wenn beispielsweise gemäß Fig.20 die erste Stufe nicht nutzt und nur die zweite Stufe betätigt wird, kann die Verdichtung durch beide Stufen gleichzeitig erfolgen.

Fig.21 zeigt ein weiteres Beispiel mit einem Austragkopf 143 anstelle eines mehrfachen Erdverdichtungskopfes gemäß Fig.19. Bei diesem Beispiel wird das Führungsrohr 2, das bereits in der Erde verle· worden ist, als Führung beim Austragen einer Bohrung großen Durchmessers unter der Erde verwendet, und die entfernte Erde 145 wird in die Zielgrube 5 mit Hilfe eines Schraubenförderers 144 überführt, der sich innerhalb der Rohrleitung 2 erstreckt und durch den erwähnten Austragkopf angetrieben wird. Mit dem Austragkopf 14 3 ist der Schlauch 122 verbunden, der sich in die zu verlegende Rohrleitung 121 hinein erstreckt, die durch den Austragkopf geführt wird. Der Schlauch ist mit einer Fluidquelle über das Verbindungsstück 123 verbunden und treibt den Austragkopf an. Die Vortriebspresse

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3 wird angetrieben in Abhängigkeit von dem Aushub des Austragkopfes 143. Der Schraubenförderer 144 und der Austragkopf 143 können in der Zielgrube 5 in Empfang genommen werden. Die Vortriebspresse 3 vollendet ihren Vortrieb, wenn das vordere Ende der zu verlegenden Rohrleitung 121 die Zielgrube 5 erreicht. Der Schraubenförderer 144 ist im wesentlichen genauso lang wie das Führungsrohr, und seine Zwischenverbindungen können ohne Schwierigkeiten mit Hilfe von Kupplungen hergestellt und gelöst werden.

Fig.22 zeigt den inneren Aufbau des Austragkopfes 143. Dieser umfaßt ein Gehäuse 146, das in eine Anzahl von Abschnitte unterteilt wird, einen Hydraulikmotor 149 innerhalb des Gehäuses, der durch Druckfluid angetrieben wird, das durch einen Schlauch 147 zugeführt und durch einen Schlauch 148 abgeführt wird, eine Ausgangswelle 150 des Hydraulikmotors, die mit einer Kupplung 151 verbunden ist, und einer Förder- oder Antriebswelle 152, die mit der Kupplung in Eingriff steht und die Drehung des Hydraulikmotors 149 direkt zu einem Schraubenförderer 153 überträgt. Mit der Kupplung 151 ist ein Zahnrad 154 verbunden, das in ein Zahnrad 155 eingreift. Das Zahnrad 155 treibt über eine Welle 156 ein mit dieser verbundenes Zahnrad 157. Das Zahnrad 157 greift in ein Ringzahnrad 158 ein. Das Ringzahnrad 158 ist mit einer Messer-Antriebswelle 159 verbunden. Ein Messer 161 wird in Richtung entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Schraubenförderers in einem Radiallager und einem Axiallager zwischen dem Gehäuse 146 und einem Gehäuse 160 gedreht.

Das Gehäuse 160 ist fest an einer Trennwand 162 angebracht, die drehbar die Antriebswelle 152 des Förderers trägt.Weiterhin ist der Austragkopf 143 an seinem vorderen Ende mit einem Führungsrohr 163 versehen, das zur Verbindung mit dem Führungsrohr 2 dient. Das Führungsrohr 163 weist einen Einlaß 164 auf,durch den Erde und Sand, die durch das Messer 161 abgetragen worden sind, in Richtung des Schrauben-

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förderers 153 und des Anschlußbereiches 165 des Führungsrohres überführt werden.

Mit dem vorderen Ende des auf diese Weise ausgebildeten Austragkopfes 143 sind das Führungsrohr 2 und der Schraubenförderer 144 innerhalb dieses Führungsrohres verbunden, und mit der Rückseite des Austragkopfes 143 steht die zu verlegende Rohrleitung 121 in Verbindung. Unter Verwendung des Führungsrohres 2 als Führung wird die Vortriebspresse 3 entsprechend dem Fortschreiten der Austragung durch den Austragkopf 143 vorgeschoben, so daß die Rohrleitung 121 unter der Erde verlegt werden kann.

Fig.23 zeigt das Messer 161 im einzelnen. Das Messer 161 ist mit der Antriebswelle 159 über einen Flansch 167 verbunden. Das Messer ist in der Seitenansicht trapezförmig ausgebildet und weist eine geneigte Oberfläche auf, mit der eine Anzahl von Schneidblättern 166 verbunden ist. Durch die Drehung des Messers ausgetragene Erde und Sand fallen durch den Einlaß 164 in eine Förderkammer 168, von der aus sie durch den Schraubenförderer 153 in das Führungsrohr 2 übertragen werden.

Fig.25 zeigt ein weiteres Beispiel mit einer vergrößerten Kammer 171 zur Aufnahme von Erde und Sand innerhalb des Messers 161. Bei dieser Ausführungsform ist der Einlaß 164 des Führungsrohres 163 vergrößert. Ein Schaber 170 auf dem äußeren Umfang des Einlasses dient zum Fördern der ausgetragenen Erde und des Sandes in die Kammer 168.

Fig.26 zeigt einen Schnitt entlang der Linie XXVI-XXVI in Fig.25 und dient zur Erläuterung der relativen Anordnung des Schabers 170 und des Einlasses 164.

Wie oben erwähnt wurde, schlägt die Erfindung ein System zum Verlegen von Rohrleitungen unter der Erde vor, das

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in einer ersten Ausführungsform ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verlegen einer Rohrleitung unter der Erde ohne Abtragung von Erde und Sand umfaßt, bei denen ein doppelt wirkender Vortrieb mit Hilfe eines Vortriebskopfes und einer Vortriebspresse erzielt wird, so daß die Verlegung mit sehr geringem Widerstand bei hoher Genauigkeit erfolgt. Während die Rohrleitung unter der Erde durch einen Führungskopf vorgeschoben wird, kann die Bewegungsrichtung des Führungskopfes jederzeit genau gesteuert werden. Bei einer zweiten Ausführungsform erfolgt die Verlegung der Rohrleitung unter gleichzeitiger Austragung von Erde und Sand. Die Rohrleitung wird durch einen Führungskopf geführt, der einen Schlammotor im Inneren aufweist, der durch Druckfluid angetrieben wird. Harter Boden wird mit geringem Widerstand abgetragen, während die Bewegungsrichtung des Führungskopfes stets genau beibehalten und gesteuert wird und das Druckfluid, das dem Motor zugeführt wird, zurückgewonnen wird. Bei einem dritten System erfolgt die Verlegung der Rohrleitung ohne Austragen von Erde und Sand. Eine bereits nach der ersten oder zweiten Ausführungsform verlegte Rohrleitung dient als Führungsrohr, und die zu verlegende Rohrleitung wird durch einen einstufigen oder mehrstufigen Erdverdichtunskopf vorgeschoben, dem die Rohrleitung folgt. Das Führungsrohr und der Erdverdichtungskopf werden in der Zielgrube herausgenommen .

Bei einer vierten Ausführungsform wird wiederum Erde und Sand ausgetragen. Ein Austragkopf wird anstelle eines Erdverdichtungskopfes verwendet und die ausgetragene Erde und der Sand werden in die Zielgrube mit Hilfe eines Schraubenförderers abgegeben, der innerhalb des Führungsrohres angeordnet ist. Das Führungsrohr, der Schraubenförderer und der Austragkopf werden in der Zielgrube herausgenommen.

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Claims

TER MEER-MÜLLER-STEfNiMErSTER Patentansprüche

1. Verfahren zum Verlegen von Rohren unter der Erde, ^- bei dem eine Ausgangsgrube und eine Zielgrube in

vorbestimmten! Abstand von der Ausgangsgrube hergestellt werden und in der Ausgangsgrube eine Vortriebseinrichtung mit einer Vortriebspresse angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Führungskopf mit einer Vortriebspresse der Vortriebseinrichtung in die Erde vortreibt, daß man einen Schlauch und ein Kabel zum Antreiben des Führungskopfes durch die zu verlegende, durch den Führungskopf geführte Rohrleitung hindurchführt, daß man die Rohrleitung mit Hilfe der Vortriebspresse vortreibt und die Vortriebsrichtung des Führungskopfes steuert und daß man den Führungskopf in der Zielgrube herausnimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Führungskopf eine Vortriebsfunktion aufweist, daß man durch die Vortriebsfunktion des Führungskopfes die Erde verdichtet, daß man die Vortriebsrichtung des Führungskopfes steuert, daß man die Rohrleitung von der Ausgangsgrube aus mit Hilfe einer Vortriebspresse entsprechend der Vortriebsbewegung des Führungskopfes vorschiebt und daß man eine doppelt wirkende Erdverdichtung durch abwechselnde und wiederholte Ausführung der Vortriebsbewegung des Führungskopfes und der Vortriebspresse herbeigeführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskopf eine Austragsfunktion aufweist und daß man die Rohrleitung

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in die Erde durch Betätigung der Vortriebspresse in der Ausgangsgrube synchron mit dem Fortschreiten des Austragvorganges vortreibt und zugleich die Austragrichtung des Führungskopfes steuert.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Führungskopf eine Austragsfunktion aufweist, die durch ein mit Hilfe eines Schlamtrtotors angetriebenes Messer ausgeübt wird, daß der Schlammotor mit Hilfe von Druckfluid angetrieben wird, daß das Druckfluid als Strahl an der Austragfläche des Messers austritt und abgetragene Erde und Sand zu einem Schlamm umwandelt und daß man diesen Schlamm durch einen Kanal in dem Führungskopf und durch die Rohrleitung nach

a aßen a bfOhrt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Führungskopf mit der durch diesen verlegten Rohrleitung verbunden wird und daß die Vortriebspresse mehr oder weniger in Richtung der Ausgangsgrube zurückgezogen wird, wenn der Vortriebswiderstand der Vortriebspresse einen vorbestimmten Wert überschreitet, und daß man die Rohrleitung sodann wiederum in die Erde vortreibt und die Vortriebsrichtung des Führungskopfes abtastet und steuert.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die auf diese Weise verlegte Rohrleitung als Führungsrohr für eine Rohrleitung größeren Durchmessers verwendet, daß man einen einstufigen oder mehrstufigen Erdverdichtungskopf diesem Führungsrohr folgen läßt und durch die Vortriebspresse vortreibt, daß man den Schlauch zur Zufuhr von Druck-

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fluid zu dem Erdverdichtungskopf durch die zweite Rohrleitung größeren Durchmessers hindurchführt, daß man die zweite Rohrleitung in die Erde mit Hilfe des Hubes des Erdverdichtungskopfes und der Vortriebspresse vortreibt und diesen doppelt wirkenden Vortrieb wiederholt und daß man den Erdverdichtungskopf in der Zielgrube herausnimmt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die auf diese Weise verlegte Rohrleitung als Führungsrohr verwendet und mit diesem einen Austragkopf verbindet, der der Rohrleitung folgt und ein Rohr größeren Durchmessers verlegt, daß man innerhalb der ersten Rohrleitung einen Erdförderer anordnet, daß man den Austragkopf in der Erde antreibt, daß man die Vortriebspresse synchron mit dem Fortschreiten der Austragung antreibt, daß man den Austragkopf mit Hilfe von Druckfluid antreibt, das durch einen Schlauch innerhalb der Rohrleitung größeren Durchmessers zugeführt wird, daß man die ausgetragene Erde in die Zielgrube mit Hilfe des Erdförderers in der ersten Rohrleitung abgibt und daß man die erste Rohrleitung, den Erdförderer und den Austragkopf in der Zielgrube herausnimmt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß man den Führungskopf mit dem durch diesen geführten Rohr mit Hilfe von Ansätzen an beiden Seiten sowie Schrauben und Muttern verbindet, und daß man in diese Verbindung ein flexibles Rohr einfügt und eine flexible Verbindung herstellt.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k e η η -

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zeichnet durch einen Führungskopf (1,25) mit einem Gehäuse (49), einem frei ausfahrbaren und zurückziehbaren Vortriebskopf (25) innerhalb des Gehäuses (4 9), ein erdverdichtendes Messer (54) am vorderen Ende des Vortriebskopfes (25), ein erstes kugelförmiges Lager (51) am vorderen Ende des Gehäuses (4 9) zwischen dem Gehäuse und dem Vortriebskopf (2 5), ein zweites kugelförmiges Lager (50) am rückwärtigen Ende des Vortriebskopfes (25) innerhalb des Gehäuses (49), das eine Schwenkung des Vortriebskopfes um die Mittellinie (52) des ersten kugelförmigen Lagers (51) gestattet, und eine Schwenkeinrichtung (80,81) hinter dem zweiten kugelförmigen Lager (50) zur Schwenkung des Vortriebskopfes (25) in beliebiger Richtung im rechten Winkel zu der Längsachse des Führungskopfes.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (49) drei Abschnitte (a,b,c) umfaßt, die den Vortriebskopf

(2 5), die Schwenkeinrichtung (80,81) und eine Meßeinrichtung (57,59) aufnehmen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkeinrichtung einen ersten Schwenkzylinder (80) und einen zweiten Schwenkzylinder (81) umfaßt, die schwenkbar parallel zur Längsachse des Führungskopfes mit einem Phasenwinkel von 90° zwischen dem Vortriebskopf (25) und dem Führungskopf angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung markierte Platten (87,88) umfaßt, die in Abständen entlang einer Achse angeordnet sind, die parallel

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zur Längsachse des Führungskopfes verläuft und in zwei Ebenen rechtwinklig zu dieser Achse liegen, und daß die Abweichung des Führungskopfes auf den markierten Platten ablesbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung einen Lichtempfänger (96) mit einer markierten konvexen Linse (91) umfaßt, die in einer Achse parallel zur Längsachse des Führungskopfes angeordnet sind und diese in einem vorbestimmten Abstand rechtwinklig schneiden, daß der Lichtempfänger (94) in der Nähe der Brennweite der konvexen Linse angeordnet ist und daß eine Lichtquelle (98) zur Abgabe von Licht entlang einer Bezugslinie in dem zu verlegenden Rohr in Richtung des Lichtempfängers (94) vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, gekennzeichnet durch eine Kupplungseinrichtung für das zu verlegende Rohr im rückwärtigen Bereich des Gehäuses (49).

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine flexible Schutzhaube (99) "zur Verbindung des Vortriebskopfes (25) mit dem Gehäuse (49) vorgesehen ist, die auf dem äußeren Umfang des Gehäuses gleitet und in dem gleitenden Bereich eine Dichtung (101) aufweist, und daß der Bereich der Überlappung des Gehäuses (49) durch die Schutzhaube (99) größer als der Bewegungsbereich des Vortriebskopfes ist.

16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, gekenn-

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zeichnet durch ein Führungskopf-Gehäuse, einen Antriebsmotor (105) innerhalb des Gehäuses, ein Austrag-Messer (111), das am vorderen Ende einer Antriebswelle (108) des Antriebsmotors angeordnet ist, ein erstes kugelförmiges Lager (51) zwischen dem vorderen Ende des Gehäuses und dem Antriebsmotor, ein zweites kugelförmiges Lager (50) am rückwärtigen Ende des Antriebsmotors innerhalb des Gehäuses, das eine Schwenkung des Antriebsmotors um den Mittelpunkt des ersten kugelförmigen Lagers gestattet, und eine Schwenkeinrichtung (80,81) hinter dem zweiten kugelförmigen Lager zur Schwenkung des Antriebsmotors in beliebiger Richtung in einer Ebene senkrecht zu der Längsachse des Führungskopfes.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß der Antriebsmotor

(105) zur Drehung des Austrag-Messers (111) durch Druckfluid antreibbar ist, daß ein Austritt-Kanal

(110) für das Druckfluid, das den Antriebsmotor antreibt, im Inneren der Antriebswelle (108) verläuft und aus der vorderen Oberfläche des Messers austritt, daß ein Rückleitungs-Kanal (112) mit einer öffnung am vorderen Ende des Führungskopfes zur Rückführung des Druckfluids vorgesehen ist, und daß Leitungen (114) zur Rückführung des Druckfluids zum hinteren Ende des Gehäuses vorgesehen sind.

18. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Verwendung in einer Ausgangsgrube, gekennzeichnet durch Schienen (22), die parallel zur Verlegungsrichtung der Rohrleitung angeordnet sind, eine waagerechte Spanneinrichtung (34,35), die mit den Schienen zusammenwirkt und die Vortriebseinrich-

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tung (6) in der Ausgangsgrube sicher festlegt, senkrecht einstellbare Stützen (19), eine Einrichtung (21) zum Abstützen der Rohrleitung, die beweglich durch die Schienen (22) geführt wird, und eine Vortriebspresse (3,27), die auf den Schienen beweglich und auf diesen in verschiedenen Positionen verklenunbar und lösbar ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit aus Rohr-Stützeinrichtung und Stützen (19,21) durch Entfernen der Schiene (22) auf einer Seite zusammenlegbar ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingriff der Vortriebspresse (3,27) mit den Schienen (22) mit Hilfe von Stiften (31) erfolgt, die in Einstellbohrungen in den Schienen in vorbestimmten Abständen und einer Anzahl von Bohrungen in der Vortriebspresse eingreifen und eine einstellbare Festlegung auf den Schienen gestatten.

21. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß die Vortriebspresse (3) am vorderen Ende einen Adapter (26) mit einem Durchmesser entsprechend dem Durchmesser der zu verlegenden Rohrleitung aufweist, daß der Adapter am vorderen Umfang mit Ansätzen zur Verbindung mit der Rohrleitung versehen ist, und daß eine öffnung zur Aufnahme eines Schlauches zur Zuführung von Druckfluid und eines Kabels zur Zufuhr von elektrischer Energie zur Steuerung des Pührungskopfes vorgesehen ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, gekennzeichnet durch eine Reaktions-

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kraft-Halteplatte (7), die gegebenenfalls mehrteilig ausgeführt sein kann und gegen die Seitenwand der Ausgangsgrube auf der Seite gegenüber der Vortriebsrichtung der Rohrleitung anliegt und die hydraulisch oder mechanisch ausfahrbaren Spanneinrichtungen (34,35) abstützt.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 22, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (9) zur Abgabe eines Bezugslichtes zur Steuerung der Richtung des Führungskopfes (1,25).

24. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen mehrstufigen Erdverdichtungskopf (120) mit einer Anzahl von in Reihe angeordneten Vortriebsköpfen, die auf der Kolbenoder Zylinderseite des vorderen Vortriebskopfes jeweils mit dem hinteren Vortriebskopf verbunden sind und im Durchmesser nach hinten zunehmen und getrennt steuerbar sind.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet , daß der Vortriebskopf der ersten Stufe (124,125,126) am vorderen Ende einen Führungsbereich (124) zur Aufnahme des Führungsrohres (2) und am rückwärtigen Ende einen zylindrischen Abschnitt (126) umfaßt, der innerhalb des zweiten Vortriebskopfes (134,142) angeordnet ist und diesen auch in der ausgefahrenen Stellung überlappt, und daß der Vortriebskopf der zweiten Stufe einen Erdverdichtungsbereich (142, 134) aufweist, der über den zylindrischen Abschnitt (126) der ersten Stufe vorschiebbar ist und diese erweitert.

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26. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet , daß die erste und zweite Stufe doppelt wirkende Rammenpressen darstellen.

27. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen Hydraulikmotor (149) innerhalb des Gehäuses (49) , der einen Schraubenförderer (144,153) über eine Antriebswelle (152) antreibt, ein Zahnradgetriebe (154,155,156,157,158) im Eingriff mit der Antriebswelle (152), das eine Messer-Antriebswelle (159) antreibt, die ein Messer (161) trägt, und einen Erdförderer (144,153)

in Verbindung mit der Antriebswelle (152).

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet , daß der Austrag-Kopf Lager innerhalb eines Gehäuses (160) umfaßt, das die direkt mit dem Hydraulikmotor (159) verbundene Antriebswelle (152) umgibt, und daß die Antriebswelle (159) des Messers (161) dieses Gehäuse umgibt und in Lagern an diesem abgestützt ist und unabhängig von diesem drehbar ist.

29. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, -daß das Messer (161) eine Anzahl von im Querschnitt trapezförmigen Schneidblättern umfaßt, die um den äußeren umfang des Führungsrohres (2) drehbar sind, und daß der Anschlußbereich (165) des Führungsrohres einen Einlaß (164) zur Einführung von Erde und Sand in eine Förder-Kammer zur Abgabe an den Förderer (144,153) umfaßt.

30. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet , daß das Messer (161) eine Kammer

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zur Aufnahme der ausgetragenen Erde und des Sandes aufweist, und daß ein Schaber(170) in der Nähe des Einlasses (164) des Anschlußbereichs (165) zum Ein tragen von Erde und Sand in die Kammer vorgesehen ist.

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