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Günter Kupczik
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Wittenbergener Weg 18 2000 Hamburg 56 Wolfgang Blechschmidt Schenefelder
Holt 109 2000 Hamburg 55 Vorrichtung zur Grabenausbildung in einem Boden oder Gewässergrund.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Grabenausbildung in einem
Boden oder Gewässergrund hinter einem Spülrohr bzw.
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Spülfräse (i folgenden insgesamt Spülrohr genannt) zum Herstellen
eines Grabens und mit Grabenwandabstützung.
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Solche Spülrohre sind bekannt. Dazu wird beispielsweise auf die DEAS
82 232 395 und insbesondere auf Patent Patentanmeldung P 2 937 406.9 verwiesen,
in welcher ein Spülrohr auch als Spülfräse ausgeführt ist. Eine Spülfräse, die an
ihrer Vorderseite, gegebenenfalls in Verbindung mit konbinierten Wasser- und Luftdüsen,
eine Fräse mit schneidekantenaMtigen Fräselementen oder eine Fräse als Kettenfräse
aufweist, fällt im folgenden unter den Ausdruck Spülrohr.
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Solche Spülrohre haben an ihrer Rückseite einen insbesondere oben
offenen bogenförmigen Kanal zur Einfubrung eines Kabels oder eines Düker-Rohres
in den durch das Spülrohr hergestellten Graben.
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Es ist bekannt, daß ein solches Spülrohr durch Unterwasser-Raupenfahrwerke
auf dem Gewässergrund geführt wird. Dabei ist es bekannt, das Spülrohr mittels eines
Drahtseiles von einem Schiff oder einer Zugmaschine zu ziehen. Dieses wird einbezogen.
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Bei der Grabenausbildung durch das Spülrohr, gegebenenfalls mit Fräsarbeit,
ergibt sich aufgrund des Seitendruckes die Gefahr eines seitlichen Einbruches, und
zwar insbesondere dann, wenn das Erdreich neben dem Graben durch die Grabenherstellung
gestört wird. Hierbei besteht die Gefahr, daß das einzubringende Element, Kabel
oder Rohr nach oben herausgedrückt wird, so daß der beabsichtigte Zweck nicht erfüllt
wird.
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Für den Grabenverbau ist dabei hinter dem Spülrohr schon eine Anordnung
aus zwei starr auf Abstand gehaltenen Wandplatten bekannt, die wie eine Gleitschalung
während der Einbringungsphase des Elementes hinter dem Spülrohr hergezogen werden.
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Unter Berücksichtigung des Umstandes, daß ein Graben eine Tiefe von
3 - 4 Metern haben kann und dann die Einspülung eines Elementes aufgrund des Krümmungsradiusses
eine Strecke von etwa 30 - 50 Metern beansprucht, ergibt sich durch den seitlichen
Andruck des die Grabenwand bildenden Bodens eine außerordentlich hohe Seitenbelastung
mit der Entwicklung von Reibungskräften, die sich in einer Größenordnung von 60
Tonnen und mehr auswirken können. Es ist dabei bereits bekannt, die Seitenreibung
durch eine Druckluft-Wasserschmierung zu vermindern. Der dafür erforderliche gerätemäßige
Aufwand ist hoch und führt nicht zur wesentlichen Herabsetzung des Seitendruckes,
aber vielfach zur Störung des Seitenbodens, so daß durch Grundbruch ein Grabeneinbruch
entstehen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
angegebenen Art zu schaffen, wobei die bei bekannten Grabenwandabstutsungen entstehenden
Reibungskräfte wenigstens
wesentlich herabgesetzt, insbesondere
vermieden werden, und die Voraussetzung geschaffen wird, daß durch den Seitendruck
vor den Grabenwänden her der Vortrieb verbessert wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem Gestell
entsprechend den Seitenwänden des Grabens mit Abstand voneinander angeordnete Stützwände
als Rollplatten mit im wesentlichen vertikalen Stützwalzen vorgesehen sind, und
daß in dem Gestell zwischen den Stützwänden Tragrollen zum Einbringen eines Kabels
oder Dukerrohres angeordnet sind.
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Durch die Erfindung wird auch bei Vorwärtsbewegung der Vorrichtung
im Grabenverbau eine Gleitreibung praktisch, d.h. im wesentlichen, vermieden, weil
die beweglichen Teile der Rollplatten mit ihren Umfangs- oder Oberflächenabschnitten
Jeweils an der Grabenwand relativ zu ihr im Stillstand verbleiben. Die bei der Vorwärtsbewegung
aufgrund des seitlichen Andrucks auftretenden Reibungskräfte werden in Rollreibung
der Stützwalzen umgesetzt, dh. in eine weitaus günstigere Eingriffsgröße.
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In einer zweckmäßigen Ausführung weisen die Rollplatten zwischen den
Stützwalzen Zwischenstützstücke geringerer Breite als der Durchmesser der Stützwalzen
auf, die insbesondere an den den Stütstssalsen zugekehrten Flächen entsprechend
deren Querschnitt ausgekehlt sind. Hierdurch ergibt sich eine flächig geschlossene
Rollplatte, die insbesondere im festen Grund eine reibungsarme Abstützung bietet.
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In der besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Stützwände mit
um die Stützwalzen geführten endlosen Bändern versehen.
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Dadurch wird die gesamte Oberfläche der Rollplatten in Anlage an der
Grabenwand und relativ im Stillstand zu ihr gehalten, auch wenn sich die Vorrichtung
vorwärts bewegt, weil die endlosen Bänder um die Rollplatten umlaufen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die endlosen Bänder als
Stahlgurte, insbesondere in Form von Kettenmatten aus feinmaschigen Ketten, ausgeführt.
Hierdurch ergibt sich eine besonders robuste Ausführung mit dem zusätzlichen Vorteil
einer rauhen Struktur. Gemäß einer anderen zweckmäßigen Ausführung sind die endlosen
Bänder aus Kunststoff, Gummi und Gummiersatzstoffen, insbesondere mit Stahlgewebeeinlage,
ausgeführt.
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An sich unterliegt das Material der Bedingung genügender Festigkeit
und Widerstandskraft unter den auftretenden Beans pruchung en.
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Mit besondere Vorteil sind die endlosen Bänder an der jeweils außen
laufenden Seite aufgerauht. Dadurch wird ein Eingriff an den Grabenwänden erzielt,
der dazu beiträgt, daß keine nennenswerte Rlatisbewegung erfolgt, insbesondere wenn
die Vorrichtung hinter einem Spülrohr geschleppt wird.
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Einbezogen wird dabei in einer vorteilhaften Ausgestaltung aber auch,
daß die endlosen Bänder an der außen laufenden Seite mit im horizontalen Querschnitt
sägezannartigen Profilierungen versehen sind, deren steilere Flanke zum hinteren
Ende gerichtet ist. Dieses ermöglicht unter Antriebsbedingungen, die noch geschildert
werden, einen Vortrieb der Vorrichtung.
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Zweckmäßig sind am Gestell unten im Bereich der Stützwände Kufen angeordnet.
Gemaß einer vorteilhaften Ausgestaltung befinden sich am unteren Rand der Stützwände
Druckwasserkanäle mit Düsenaustrittsoffnungen nach oben in den Bereich zwischen
den benachbarten inneren und äuBeren Abschnitten eines endlosen Bandes. Dies gilt
auch für die Ausführung mit Zwischenstützstücken, bei denen im Bereich zwischen
diesen und den Stützwalzen gespült wird. Hierbei bildet die Auskehlung der Zwischenstützstücke
eine günstige Führung für das Spülwasser, wobei auch ein Auskehlungsradius wählbar
ist, der etwas geringer als der Durchmesser der Stützwalzen ist. Dadurch soll ein
Zusetzen
durch eindringende Partikel vermieden werden, indem eine
ständige Durchspülung, insbesondere im Bereich der Stützwalzen, stattfindet.
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Die Führungsgenauigkeit kann dadurch verbessert werden, daß unterhalb
der Kufen oder Druckwasserkanäle kielartige Führungsstege angeordnet sind.
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Es wird einbezogen, daß die endlosen Bänder im Freilauf um die Stützwalzen
geführt sind. Dieses empfiehlt sich für einen reinen Schleppvorgang. Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführungsform ist aber ein Eigenantrieb für die Bänder
angeordnet. Wenn in diesem Zusammenhang am Gestell auch ein Motor mit Vorgelege
für jeweils eine Antriebswalze eines Bandes einbezogen wird, so liegt eine vorteilhafte
Ausgestaltung in der Anordnung eines Antriebsmotors, insbesondere eines Hydromotors,
für jedes endlose Band. Zweckmäßig ist der Antriebsmotor an der hintersten Umlenk-Stützwalze
für ein endloses Band angeordnet. Ein solcher Hydromotor bewirkt einen Eigenantrieb
der Vorrichtung, ohne aber den Boden seitlich des Grabens zu stören, weil insbesondere
bei Anordnung von sägezahnartigen Profilierungen eine Reibungswirkung weitestgehend
entfällt. Unter diesen Gesichtspunkten wird einbezogen, daß die Vorrichtung als
Schubbaugruppe für ein Spülrohr mit bekanntem Unterwasser-Raupenfahrwerk einsetzbar
ist. Dabei wird nicht ausgeschlossen, daß der Eigenantrieb in einer At'sführungsform
den Eigenvortrieb der Vorrichtung sicherstellt, so daß für diese keine Zugkraft
mehr erforderlich ist und das Grabenbildungsgerät an sich entlastet wird. In der
vorteilhaften Ausführung wird allerdings auch ein Schubvortrieb erreicht, wobei
auch das Unterwasser-Raupenfahrwerk des Spülrohrs, das die Führung auf der Bodenfläche
sicherstellt, mit einem Antrieb ausgestattet ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Stützwände in Draufsicht
zur Mittelachse des Gestells schräg mit einer Anstellung ausgeführt. Hierdurch können
je nach Richtung der Anstellung
und in Abhängigkeit davon, wie
die Oberfläche der Rollplatten ausgeführt ist, sowie von der Anordnung eines Antriebs
günstige Wirkungen erreicht werden. Dabei kann eine Anstellung in der Größenordnung
von 0,5 - 1 ° zur Längsmittellinie vorgesehen sein.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform besitzen die Stützwände am
hinteren Ende einen geringeren Abstand als am vorderen Ende.
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Dies wird besonders bevorzugt, wenn die endlosen Bänder und Antriebsmotore
für diese angeordnet sind, weil dann der Vortrieb zumindest unterstützt wird. Dies
gilt insbesondere für Böden mit gewisser Nachgiebigkeit. Dabei können sich auch
Vorteile ergeben, wenn die Grabenwand nach innen drückt und freilaufende Bänder
angeordnet sind.
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Insbesondere bei Anordnung mehrerer Vorrichtungen hintereinander,
insbesondere mit geringfügiger Uberlappung, stehen die als Rollplatten ausgeführten
Stützwände jeweils am vorderen Ende enger zusammen als am hinteren Ende. Dadurch
wird der Nachlauf gefördert, ohne daß im Kuppelbereich verschiedener Vorrichtungen
durch Einbrüche Hemmungen entstehen können. Eine Staukante des Bodenmaterials entfällt
durch die überlappung. Auch diese Ausführung ist mit Eigenantrieb für bestimmte
Bodenbeschaffenheiten vorteilhaft, wobei auch das vordere Ende etwas enger als das
Spülrohr sein kann.
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Die erwähnten Tragrollen sind zweckmäßig über die Länge der Vorrichtung
in verschiedener Höhe, insbesondere höheneinstellbar, im Gestell angeordnet. Hierdurch
sollen Anpassungen an Krümmungsradien der einzubringenden Elemente möglich sein.
Die Tragrollen bilden darüber hinaus auch Abstandshalter zwischen den Stützwänden.
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Die Erfindung wird imtolgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert,
die in der Zeichnung dargestellt sind.
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In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine schematische
Seitenansicht aus einem Spülrohr und mit diesem gekuppelte Vorrichtungen; Fig. 2
eine Seitenansicht einer Vorrichtung in einem gegenüber Fig. 1 vergrößerten Maßstab;
Fig. 3 eine Ansicht der Fig. 2 von rechts mit Eingabe von Grabenwänden; Fig. 4 eine
Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 2; Fig. 5 eine Draufsicht in schematischer
Ausführung auf eine abgewandelte Ausführung der Erfindung; Fig. 6 eine Draufsicht
auf eine Anordnung mit mehreren hintereinander angeordneten Vorrichtungen in Teildarstellung
und teilweise ii Schnitt zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform.
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In Fig. 1 ist ein Spülrohr 1, beispielsweise in der Ausführung nach
Patent Patentanmeldung P 2937406.9, mit den dort beschriebenen Einzelheiten dargestellt.
Dieses Spülrohr hat an seinen Außenwänden Unterwasser-Raupenfahrwerke2, die das
Spülrohr auf dem Gewässerboden 3 unterhalb des Wasserspiegels 4 halten. An der Rückseite
des Spülrohrs befindet sich ein gekrümmter Kanal 5, durch welchen von einem nicht
dargestellten Schiff auf dem Wasserspiegel 4 ein Kabel oder ein Dükerrohr 6 mit
zulässigem Krürniuungsradius in einen Graben 7 gebracht wird, der von dem Spülrohr
freigelegt wird. Das Spülrohr kann beispielsweise eine Höhe von etwa 5 Metern haben,
der Graben 7 eine Tiefe von etwa 3 Metern. Das Spülrohr 1 kann durch ein Stahlseil
8 geschleppt werden. Parallel zum Stahlseil oder mit diesem können Energiezuführungen
für Antriebsmittel, insbesondere flexible Druckleitungen fur Druckluft und Druckwasser,
- zgeführt werden. Das ist an sich bekannt.
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An das Spülrohr 1 sind im Bereich des ausgespülten oder gefrästen
Grabens 7 drei zusammengekuppelte Vorrichtungen 10, 10', 10" eingehängt,wie sie
im einzelnen noch beschrieben werden. Diese Vorrichtungen sind gekuppelt, gegebenenfalls
einschließlich erforderlicher Energiezufuhrungen, wobei eine Kupplung miteinander
und auch mit entsprechenden Anschlüssen am Spülrohr 1 angeordnet ist.
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Die Vorrichtungen haben beispielsweise eine Höhe, die der Tiefe des
Grabens 7 im wesentlichen entspricht Sie haben beispielsweise eine Länge von 5 Metern,
so daß durch Zusammenkupplung
eine für die Jeweiligen Verhältnisse
zweckmäßige Länge für den sog. Rollgrabenverbau hergestellt werden kann.
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In den Fig. 2 - 4 ist eine Vorrichtung gezeigt. Sie besteht aus einem
im ganzen mit 9 bezeichneten Gestell, welches entsprechend den Seitenwänden 11,
11' des Grabens 7 Stützwände mit endlosen Bändern 12, 13 aufweist, die um Abstützwalsen
14, 15, 16 ... 17 bzw. 18, 19, 20... 21 geführt sind, wobei am vorderen und hinteren
Ende die Walzen 14 und 17 bzw. 18 und 21 jeweils als Umlenkwalzen angeordnet sind,
während die dazwischen in geringerem Abstand angeordneten Walzen 15, 16, 19, 20
den Bändern 12, 13 eine im wesentlichen flächige Abstützung bieten.
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Die Walzen sind ;jeweils in Rahmenteilen 22, 23 mit wenigstens oberen,
nach außen gerichteten Querstegen 24, 25 und unten angeordneten Teilen 26, 27 verdrehbar
gelagert, wobei die Lagerachsen senkrecht angeordnet sind. Die Teile 26, 27 können
entsprechende Querstege sein oder werden in der vorteilhaften Ausführung von mit
den Rahmenteilen 22, 23 unten an der Außenseite verbundenen Druckwasserkanälen 28,
29 gebildet, die insbesondere zwischen den Walzen 14 - 21 nach oben gerichtete Düseiöffnungen
30, 31, 32 ... bzw. 33 haben, so daß der Zwischenraum zwischen den Stützwalzen einerseits
und den äußeren und inneren Abschnitten 34, 35 bzw. 36, 37 der endlosen Bänder 12,13
durchspült werden. Das Spülwasser kann insbesondere im Bereich der oberen Lagerungen
38, 39 der Stützwalzen austreten.
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Es ist erkennbar, daß die Stützwalzen 14 - 21 an der Außenseite der
Rahmenteile 22, 23 angeordnet sind. Diese sind oben durch mit Abstand voneinander
angeordnete, insbesondere lösbar angeordnete, QuerJoche 40 - 42 aneinander abgestützt.
Die Querjoch sind deshalb lösbar eingebaut, damit gegebenenfalls an einer Vorrichtung
unmittelbar hinter dem Spülrohr 1 ein schräg von oben erfolgender Einlauf eines
Dükerrohres oder Kabels nicht beeinträchtigt wird.
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Im unteren Bereich sind die Rahmenteile 22, 23 durch Tragrollen 43,
44, 45 aneinander abgestützt. Die Rahmenteile 22, 23 selbst können sich Jeweils
auf kurze Längenabschnitte der Vorrichtung, d.h. auf geringe Breite, beschränken,
aber die nach außen gerichteten Querstege 24, 25 und die unten angeordneten Elemente
26, 27 gehen über die Länge einer Vorrichtung durch, damit eine enge Lagerung der
Stützwalzen möglich ist.
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Es versteht sich, daß bei Anordnung von Druckwasserkanälen 28, 29
diese vorn und hinten mit Kupplungsarmaturen ausgeführt sind, die einen leichten
Anschluß an Kanäle benachbarter Vorrichtungen oder auch einen Abschluß am hinteren
Ende einer hintersten Vorrichtung zulassen.
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Zur Richtungsstabilisierung der Suhrung sind an den unteren Elementen
26, 27 der Stützwände 50, 51, insbesondere auch an der Unterseite der Druckwasserkanäle
28, 29, kielartige Führungsstege 56, 57 angeordnet.
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Die Tragrollen 43 - 45 sind zweckmäßig in verschiedenen Höhen angeordnet.
Dabei ist eine Anpassung zur Einführung eines Elementes durch eine in der Höhe einstellbare
Lagerung an den Rahmenteilen 22, 23 möglich.
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Die Rahmenteile, von denen beispielsweise über die Länge der gezeigten
Vorrichtung drei, Jeweils in Zuordnung zu Quer-Jochen 40 - 42, vorgesehen sind,
dienen an der Innenseite der Stützwände zugleich als Abstreifer der endlosen Bänder
12, 13, sofern sich an diesen Verunreinigungen absetzen sollten.
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Wenn bei der verschiedenen Höhenanordnung der Tragrollen 43-45 in
Fig. 1 das vordere Ende der Vorrichtung rechts ist, sind zweckmäßig am Gestell,
insbesondere auf den Querstegen 24, 25 über der Achslagerung der hintersten als
Umlenkwalzen dienenden Stützwalzen 17, 21 Hydromotoren 46, 47 angebracht, die mit
den Achsen dieser Stützwalzen 17, 21 gekuppelt sind und diese in Richtung der Pfeile
48, 49 antreiben. Dadurch ergibt sich ein selbständiger Vortrieb der Vorrichtung.
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Es versteht sich, daß entsprechende Energiezuleitungen für die Motore
46, 47 angeordnet sind.
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Die Obveils in der beschriebenen Vorrichtung aus den Stützwalzen 14-21
und Rahmenteilen 22, 23 in Verbindung mit den endlosen Bändern 12, 13 gebildeten
Stützwände 50, 51 sind gemäß
Fig. 5 schräg zur Mittellinie 52 einer
Vorrichtung derart angeordnet, daß sie am hinteren Ende bei 53 enger zusammenstehen
als am vorderen Ende. Die Anstellung ist in Fig. 5 übertrieben gezeigt. Durch einen
seitlichen Andruck entsprechend dem Pfeil 54 von der Grabenseitenwand her ergibt
sich an den endlosen Bändern 12, 13, insbesondere am äußeren Abschnitt 34, 36, eine
Antriebsomponente 55 zum hinteren Ende hin, so daß dadurch die Vorrichtung nach
vorn angetrieben wird. Diese Ausführung is besonders für eine Lösung ohne Antrieb
der Bänder günstig. Beim Antrieb mit Bändern und bei mehrgliedriger Anordnung, d.h.
wenn nach Fig. 1 beispielsweise drei Vorrichtungen 10, 10', 10 " hintereinander
gekuppelt angeordnet sind, sind zweckmäßig die vorderen Enden enger als die hinteren
Enden angeordnet. Dies wird beispielsweise in der Grundform anhand der Fig. 6 beschrie
ben, in der jedoch zugleich eine andere Lösung für die Rollplat ten gezeigt ist.
Ein nur teilweise und schematisch dargestelltei Spülrohr 56 hat zwei angekuppelte
Vorrichtungen 10, 10' durch schematisch eingezeichnete Kupplungsglieder 57 - 60.
Diese Yorrichtungen haben Rollplatten als Stützwände 50, 51 bzw.
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50', 51', die am vorderen, d.h. dem Spülrohr 56 zugekehrten Ende 61,
62 jeweils enger zusammenstehen als am hinteren Ende bei 63, 64. Dabei ist es möglich,
wie im Bereich der Eupplungsglieder 59, 60 gezeigt ist, eine wenigstens geringfügige
tberlappung einzuführen.
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Anhand der Vorrichtung 10 ist zugleich gezeigt, daß gegenüber der
bisher beschriebenen Ausführungsform eng angeordnete Stützwalzen 14 - 21 in einem
Gestell, wie oben beschrieben, angeordnet sind und zwischen den Stutzwalzen in diesem
Gestell Zwischenstützstücke 65, 66, 67 ... 68, 69, 70 ... Hierbei handelt es sich
um starre strebenartige Teile, die möglichst eng an den Stützwalzen abschließen
und an ihren Rändern ausgekehlt sind. Die Breite dieser Zwischenstützstücke ist
dabei vorteilhaft etwas geringer als der Durchmesser der Stützwalzen 14-21.
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In der Vorrichtung 10 in Fig. 6 ist der obere Teil des Gestells 9
fortgelassen. Es sind im übrigen auch die in Fig. 6 nicht näher bezeichneten, aber
in den Fig. 2 und 4 mit 43-45 bezeichneten Tragrollen erkennbar.
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Bei der Verwendung von endlosen Bändern wird darauf hingewiesen, daß
diese, besonders wenn sie aufgerauht sind, auch innen mit entsprechend profilierten
Oberflächen ausgeführt sein können, denen entsprechend profilierte Oberflächen von
Stützwalzen zugeordnet sind, so daß die Mitnahmekraft zum Vortrieb der Vorrichtung
verbessert wird. Zur Vermeidung von Relativbewegungen gegenüber den Grabenwänden
sind auch die Rollplatten mit den Zwischenstützstücken nach Fig. 6 mit in der Oberfläche
auf gerauhten Stützwalzen versehen.
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Bei einem mehrgliedrigen Verbau, wie er in den Fig. 1 und 6 gezeigt
ist, ist durch die Einstellung der Rollplatten ein besseres Nachlaufen gegeben.