DE3709932C2 - Schneidschuh für Preßbohranlagen zum grabenlosen Verlegen von Rohrleitungen oder dergleichen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schneidschuh für Preßbohranlagen zum grabenlosen Verlegen von Rohrlei­ tungen oder dergleichen.

Solche Preßbohranlagen, die vorwiegend horizontal arbeiten, werden vorteilhaft eingesetzt beim Durchqueren von Bahndämmen, beim Unterfahren von Straßendecken, sowie Startbahnen auf Flugplätzen. Sie haben den Vorzug, daß das kostspielige Aufreißen und spätere Wiederherstellen von Fahrbahndecken oder dgl. unterbleiben kann.

Weitere Anwendungsgebiete ergeben sich beim Bau von Wasserleitungen, beim Ziehen von Kabeln und beim Durch­ pressen von Stahlrohren durch Erddämme.

Die vielfachen Einsatzmöglichkeiten sind durch den einfachen Transport und die schnelle Bedienungsweise des Geräts bedingt. Das Rohr wird dabei in Schüssen eingepreßt und danach oder gleichzeitig mit einem Schneckenbohrgerät entleert.

Es ist bekannt, Betonrohre zu verlegen, wobei vor das erste Betonrohr ein Schildrohr mit einem dem Betonrohr ent­ sprechenden Durchmesser vorgesetzt ist, in welchem ein mit einem Förderrohr und einem Schaufelrad versehener Schrämmring axial verschiebbar gelagert ist, der an seinem hinteren Ende durch Antriebsmotoren durchgehend angetrieben ist (DE-AS 18 11 449).

Es ist ferner bekannt, bei einer solchen Einrichtung einen an sich bekannten rohrförmigen Ausleger vorzusehen, der in einem um 180° nach beiden Seiten drehbaren Schwenk­ ring über Rollenführungen teleskopartig verschiebbar gela­ gert ist und an seinem vorderen Ende eine schwenkbare Grab­ schaufel trägt, die durch innerhalb des Auslegers schwenkbar aufgehängte Zylinder betätigt wird. Das abgeräumte Erdreich wird über einen Förderer abtransportiert (DE-OS 19 21 092).

Es ist ferner bekannt aus der DE-OS 30 47 968 bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art, einen ring­ förmigen Preß- oder Schneidschuh vor dem vordersten vorzu­ pressenden Betonrohr vorzusehen, der über Hydraulikzylinder steuerbar ist, so daß die Vorpreßrichtung korrigiert bzw. ge­ steuert werden kann. Solche steuerbaren Schneidschuhe oder Preßschuhe sind jedoch meistens bei Rohren großen Durchmessers vorgesehen und darüber hinaus sehr aufwendig.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen steuerbaren Schneidschuh für kleine Rohrdurchmesser vorzuschlagen, mit welchem es möglich ist, die Richtung der vorzupressenden Rohre zu steuern bzw. Abweichungen vom Sollwert zu korrigieren.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß der Schneid­ schuh schwenkbar im vorderen Ende des vorderen Schusses der vorzupressenden Rohrleitung gelagert ist und vermittels eines in der Rohrleitung liegenden Innenrohres durch eine axiale Hin- und Herbewegung bzw. durch eine Drehbewegung des Innenrohres steuerbar ist und das Innenrohrvorderende mit dem Schneidschuh gekuppelt ist.

Damit die Verschwenkung des Schneidschuhes möglich ist, ist das eine oder das andere oder beide der einander zugekehrten Enden des Schneidschuhes und des Innenrohres, die miteinander gekuppelt sind, abgeschrägt.

Durch diese axiale Hin- und Herbewegung des Innen­ rohres, das ein abgeschrägtes vorderes Ende hat, kann der Schneidschuh um seine Schwenkachse verschwenkt werden.

Die Schwenkachse ist durch zwei Lager bestimmt, mit welchen der Schneidschuh im vorderen Ende des vorderen Schusses des vorzupressenden Rohres gelagert ist.

Die Schwenkachse kann weiterhin durch Drehen des Innenrohres jeden Winkel zur Horizontalen einnehmen, so daß also auch der Schwenkbereich des Schneidschuhes in jede Richtung und über die gesamten 360° erfolgen kann. Die Schwenkbewegung des Schneidschuhes selbst um die Schwenkachse beträgt nur wenige Grad.

Damit beim Steuern des Schneidschuhes nicht das ge­ samte Bohrrohr durch das Innenrohr mitgedreht werden muß, ist der vorderste Schuß des Bohrrohres mit dem restlichen Bohrrohr durch ein Gleitlager verbunden.

Das äußere Bohrrohr, welches ein Stahlrohr ist, be­ steht aus einzelnen Schüssen, die in der Startgrube ange­ setzt werden. Innerhalb des Innenrohres mit seiner schrägen Vorderkante ist die Bohrschnecke angeordnet, deren Schnecken­ windungen mit ihren äußeren Rändern auf der inneren Mantel­ oberfläche des Innenrohres gleiten und die an ihrem vorderen Ende einen Bohrkopf trägt. Der Schaft der Bohrschnecke ist hohl. Auch die Bohrschnecke wird in dem Maße wie das Werk voranschreitet, durch zusätzliche Stücke verlängert.

Das vordere Ende der Bohrschnecke, welches innerhalb des Schneidschuhes liegt und bis zum Bohrkopf führt, ist über ein Universalgelenk mit der restlichen Bohrschnecke verbunden.

In dem nicht schwenkbaren Teil des hohlen Bohrschnecken­ schaftes ist eine Lichtquelle angeordnet, insbesondere eine Laserstrahlquelle, die einen Strahl in die Startgrube auf eine Zielscheibe wirft, so daß eventuelle Abweichungen des vorgepreßten Rohres kontrolliert und entsprechend durch Be­ tätigung der Steuereinrichtung für das Innenrohr korrigiert werden können.

Der Schneidschuh ist, damit er zum starren Bohrrohr verschwenken kann, auf einem Teil seiner Länge ballig ver­ jüngt und steckt mit diesem ballig verjüngten Teil innen im vorderen Ende des vorderen Schusses des Bohrrohres, wel­ ches mit dem übrigen Bohrrohrstrang über ein Gleitlager verbunden ist. Die Schwenkachse ist nun durch zwei Schwenk­ lager mit entsprechenden Lagerzapfen gebildet, die einmal in der Wand des vorderen Schusses des Bohrrohres liegt und in dem ballig verjüngten Teil dem Schneidschuhs, dort, wo es die Innenwand des Bohrrohres berührt. Auf diese Weise kann der Schneidkopf durch seine Kupplung mit dem Innen­ rohr verschwenken, und zwar nach beiden Seiten.

Die Kupplung hat vorzugsweise die Gestalt eines hammerförmigen Ansatzes am Innenrohr, ist dem Innen­ rohrdurchmesser entsprechend gekrümmt und liegt in einer ent­ sprechend geformten Ausnehmung der ballig geformten Wand des Schneidschuhs. Diese Kupplung liegt also um 90° zur Schwenkachse versetzt.

Schließlich sind zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr elektrische Meßeinrichtungen angeordnet, die über elektrische Leitungen oder kabellos die Meßsignale einem Anzeigegerät in der Startgrube übertragen.

Das Innenrohr besteht wie das Außenrohr aus einzel­ nen Teilen, die miteinander verschraubbar sind.

Die eigentliche horizontale Preßbohranlage ist von an sich bekannter Ausgestaltung mit der Ausnahme, daß an ihr weitere Einrichtungen vorhanden sind, beispielsweise in Form von Hydraulikeinrichtungen oder Zahnkranz- und Zahn­ stangeneinrichtungen oder dgl., um das Innenrohr zu ver­ drehen und axial zu bewegen, damit entsprechend der ge­ wünschten Vortriebsrichtung die Schwenkachse des Schneid­ schuhs eingestellt werden kann.

Die eigentliche Horizontalpreßbohranlage, die sich in der Startgrube gegen die rückwärtige Gebirgewand ab­ stützt, umfaßt eine Preß- und Dreheinrichtung, vorzugsweise hydraulischer Art für den Vortrieb des Bohrrohres und die Rotation der Bohrschnecke, sowie meistens links und rechts daneben zwei weitere Hydraulikzylinder, die das Bohrrohr, welches die Bohrschnecke umgibt, vorpressen.

Die erfindungsgemäße Anlage ist nun weiter mit einer Steuereinrichtung versehen, mit der das Innenrohr verdreht und hin- und herbewegt werden kann, damit die Neigung des Schneidschuhs und die Lage der Schwenkachse eingestellt werden kann. Die Schwenkung des Schneidschuhes erfolgt durch die Kupplung mit dem Innenrohr.

Durch diese Kombination von Hin- und Herbewegung und Drehbewegung kann der Schneidschuh in jede beliebige räumliche Richtung dirigiert werden.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in der sich anschließenden Beschreibung beschrieben und in den beige­ fügten Ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nun anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt und schematisch das vordere Ende eines Bohrrohres mit steuerbarem Schneidschuh und innenliegen­ der Förderschnecke mit Bohrkopf und

Fig. 2 einen Schnitt ähnlich dem der Fig. 1, aber auf der Linie A-B, senkrecht zur Papierebene.

In Fig. 1 ist im Schnitt das vordere Ende des steuer­ baren Schneidschuhes gezeigt, bestehend aus dem Bohrrohr 1, der Förderschnecke 2 mit Bohrkopf 3 und dem erfindungs­ gemäß angeordneten steuerbaren Schneidschuh 4, der mit dem Innenrohr 5, wie weiter unten noch erläutert wird, ge­ kuppelt ist.

Rechts an dieses in Fig. 1 dargestellte Teil des steuerbaren Schneidschuhes schließen sich in an sich bekannter Weise die Betätigungs- und Antriebseinrichtungen an, die aus einer Vorrichtung zum Vorpressen und Drehen der Schnecke 2 mit Schneidkopf 3 bestehen, Preßzylindern für das Bohrrohr 1 und die später noch zu beschreibenden Betätigungseinrich­ tungen für den steuerbaren Schneidschuh 4.

Das in der Zeichnung dargestellte Teil ist das vor­ dere Ende eines Bohrrohres mit Schnecke und Innenrohr, das viele Meter lang sein kann, je nachdem, welche Arbeit ausge­ führt wird. Eine solche Horizontalpreßbohranlage dient, wie eingangs beschrieben, zum grabenlosen Verlegen von Rohren oder Leitungen durch Unterfahren von Dämmen, Straßen und dgl., und entsprechend der Breite solcher Straßen, Dämme oder dgl. wird das Bohrrohr 1, das Innenrohr und die Schnecke durch Ansetzen von weiteren Schüssen oder Teilen in der Startgrube verlängert.

Der in der Zeichnung dargestellte vordere Schuß 6 des Bohrrohres ist bei 7 vermittels eines Gleitlagers mit einem Zwischenstück 8 verbunden, das über ein Gewinde 9 mit dem nächsten Schuß 10 des Bohrrohres verbunden ist. In dieser Weise werden vermittels weiterer Gewindeflansche weitere Bohrrohrschüsse angesetzt. Ähnlich verfährt man mit der Schnecke 2 durch Ankuppeln weiterer Teile an der Kupplung 11 und mit dem Innenrohr 5 an der Kupplungsstelle 12.

Der Schneidschuh 4 ist nun schwenkbar um die Achse 13 im vorderen Ende des vorderen Bohrrohrschusses 6 gelagert, was deutlicher aus Fig. 2 hervorgeht. Der Schneidschuh ist, wie sein Name sagt, mit einer Schneide 14 versehen und am hinteren Ende auf einem Teil seiner Länge bei 32 verjüngt und steckt mit diesem Teil im Innern des vorderen Endes des Bohrrohres 6. Damit nun eine steuerbare Verschwenkung des Schneidschuhes im vorderen Ende des vorderen Bohrrohr­ schusses 6 möglich ist, ist das im Durchmesser verjüngte Teil 32 des Schneidschuhes, obwohl aus der Zeichnung nicht ersichtlich, ballig gestaltet und über Lagerzapfen 15 mit dem vorderen Ende des vorderen Schusses 6 des Bohrrohres verbunden.

Aufgrund der Balligkeit kann nun der Schneidschuh 4, wie durch die gestrichelten und punktierten Linien 16 und 16′ in Fig. 1 angedeutet, nach oben und unten schwenken, denn die Schwenkachse geht senkrecht durch die Papierebene. In Fig. 2 liegt sie in der Papierebene.

Das vordere Ende des vorderen Bohrrohrschusses 6 ist, wie bei 17 gezeigt, sphärisch gewölbt und mit einer Dichtung 18 versehen. Entsprechend gewölbt ist die Hinter­ drehung 19 des Schneidschuhes. Beide Formgebungen sind auf einer Kugeloberfläche liegende Kreisringe.

Damit weiter der Schneidschuh steuerbar verschwenk­ bar ist, ist der Schaft 20 der Förderschnecke 2 mit einem Universalgelenk 21 versehen. Der Schaft 20 der Förder­ schnecke ist schließlich in dem rechts von dem Universal­ gelenk liegenden Teil hohl und bei 22 mit einer Lichtquelle, insbesondere Laserstrahlquelle, versehen, die ihren Strahl entsprechend dem Pfeil 23 auf eine Zielscheibe in der Start­ grube richtet, so daß der Verlauf des Preßvorganges beob­ achtet und die Steuerung des Schneidschuhes erfolgen kann. Außerdem sind bei 24 elektrische Meßeinrichtungen vorgesehen, die über den Innenumfang des Bohrrohres verteilt sind und die ihre Signale über Leitungen oder kabellos in die Startgrube auf ein Anzeigegerät übertragen.

Das Innenrohr 5 ist mit dem Schneidschuh, wie beson­ ders aus Fig. 2 zu ersehen, gekuppelt, und zwar ist das Innenrohr mit einem hammerkopfförmigen Ansatz versehen, der in einer entsprechenden Ausnehmung 25 liegt.

Die einander zugekehrten Stirnränder des vorderen Endes des Innenrohres 5, nämlich 26, und der nach hinten weisende Stirnrand 27 des ballig verjüngten Teiles des Schneidkopfes 4 sind abgeschrägt.

Die Förderschnecke 2 läuft mit dem Rand ihrer Wendel 28 auf der inneren Manteloberfläche des Innenrohres und im Bereiche der Lagerzapfen 15 ist ein Füllstück 29 angeord­ net, welches außerdem die Lager bzw. die Lagerzapfen gegen Verschmutzung abdeckt.

Die Arbeitsweise bzw. Steuerung des erfindungsgemäßen Schneidschuhes erfolgt nun über das Innenrohr 5. Eine unter Bezugnahme auf Fig. 2 ausgeübte Hin- und Herbewegung des Innenrohres in Richtung des Doppelpfeiles 30 schiebt mit dem hammerkopfförmigen Ansatz in der Ausnehmung 25 unter Bezugnahme auf Fig. 1 den unteren Rand 31 nach vorn bzw. unter Berücksichtigung der Zeichnung nach links, so daß der Schneidschuh mitsamt des darin liegenden Teiles der Förder­ schnecke und des Bohrkopfes 3 nun unter Berücksichtigung von Fig. 1 nach oben schwenkt und die durch das Bezugszeichen 16′ angedeutete Stellung einnimmt.

Wird das Innenrohr 5 unter Berücksichtigung des Doppelpfeiles 30 nach rechts in Fig. 2 gezogen, so ver­ schwenkt der Schneidkopf nach unten, so daß er die Stellung, die durch das Bezugszeichen 16 in Fig. 1 angedeutet ist, einnimmt. Die Achsen des vorderen Teiles der Förderschnecke mit dem Schneidkopf verschwenken entsprechend um das Universalgelenk 21.

Um nun auch eine Verschwenkung des Schneidkopfes in andere Richtungen als die in Fig. 1 gezeigten nach oben und nach unten zu ermöglichen, wird das Innenrohr um seine Achse gedreht nach links oder nach rechts, so daß nun die Schwenkachse 13 mit den beiden Lagerzapfen 15 verschwenkt. Da der Lagerzapfen auch in dem vorderen Ende des vorderen Bohrrohrschusses 6 liegt, wird dieser mitgenommen, weil die Verbindung mit den übrigen Bohrrohren über die Gleit­ lagerverbindung 7 erfolgt.

Es ist also möglich, durch Hin- und Herbewegung des Innenrohres und durch eine Drehung des Innenrohres um seine Achse, den Schneidschuh 4 in jede beliebige Richtung hin zu verschwenken, auch hinsichtlich des Verschwenkungsaus­ maßes um die Schwenkachse 13. Damit ist es möglich, auch Rohre kleinen Durchmessers gesteuert zu verpressen bzw. durch den Laserstrahl oder die elektrischen Meßeinrichtun­ gen festgestellte Abweichungen vom Sollwert zu korrigieren.

Das Ausmaß der Verschwenkung des Schneidkopfes um seine Achse 13 bzw. die Lagerzapfen 15 ist bestimmbar durch die Balligkeit des verjüngten Teiles des in das vordere Ende des Bohrrohres hineinragenden Teiles des Schneid­ kopfes und durch die Stellung bzw. Anstellung dieser einander gegenüberliegenden Stirnränder 26 und 27 von Innenrohr und Schneidschuh. Anstatt das in das vordere Ende des vorderen Schusses des Bohrrohres hineinragende Teil 32 des Schneidschuhes 4 ballig zu gestalten, damit er verschwenken kann, kann dieses Teil auch eine andere Formgebung erhalten, beispielsweise konisch sein. Wichtig ist nur, daß der Schneidschuh um seine Achse bzw. um die Lagerzapfen 15 des vorderen Endes des vorderen Schusses 6 des Bohrrohres entsprechend verschwenken kann.

Zur Verringerung der Reibung beim Drehen des Innen­ rohres zum Zwecke der Verschwenkung und Direktion des Schneidschuhes 4 liegt das Innenrohr nicht mit seiner äußeren Mantelfläche auf der inneren Mantelfläche des Bohrrohres 1, sondern es ist mit ringförmigen, über den äußeren Umfang verlaufenden Rippen 33 versehen, die ihrer­ seits gegen die innere Oberfläche des Bohrrohres sich ab­ stützen.

Claims (14)

1. Schneidschuh für Preßbohranlagen zum grabenlosen Ver­ legen von Rohrleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidschuh (4) schwenkbar im vorderen Ende des vorderen Schusses (6) des vorzupressenden Rohres gela­ gert ist und vermittels eines in dem Bohrrohr (1) liegen­ den Innenrohres (5) durch eine axiale Hin- und Herbewegung (30) bzw. durch eine Drehbewegung des Innenrohres (5) steuerbar ist und das Innenrohrvorderende mit dem Schneid­ schuh (4) gekuppelt ist.

2. Schneidschuh nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidschuh (4) mit seinem in das vordere Ende des Schusses (6) hineinragenden Teil (32) im vorderen Schuß (6) des Rohres gelagert ist.

3. Schneidschuh nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die schwenkbare Lagerung vermittels Lagerzapfen (15) erfolgt und daß das in das vordere Ende des vorderen Schusses hineinragende Teil (32) des Schneidschuhes (4) verjüngt ist.

4. Schneidschuh nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verjüngung in einer balligen oder konischen Ausbildung des Teiles (32) des Schneidschuhes besteht, der in das vordere Ende der Rohrleitung hineinragt.

5. Schneidschuh nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Innenrohr (5) mit dem verjüngten Ende des Schneidschuhes über eine hammerkopfartige Ausnehmung (25) und entsprechende Ausnehmung des anderen Teiles gekuppelt ist.

6. Schneidschuh nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die vordere kreisringförmige Oberfläche des vor­ deren Schusses (6), in welchen der Schneidschuh mit einem Teil seiner Länge hineinragt, sphärisch gestaltet ist.

7. Schneidschuh nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die durch die Verjüngung eines Teiles der Länge des Schneidschuhes entsprechende Hinterschneidung ebenfalls entsprechend dem vorderen Ende des vorderen Schusses (6) sphärisch abgeschrägt ist (19).

8. Schneidschuh nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schaft (20) der Förderschnecke (2) im Bereiche der Schwenkachse zwischen Bohrrohr bzw. Rohrleitung (1) und Schneidschuh mit einem Universalgelenk (21) versehen ist.

9. Schneidschuh nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schaft (20) der Förderschnecke hohl ist und eine Lichtquelle (22) enthält, die einen Lichtstrahl in die Startgrube sendet, ebenso kann der Lichtstrahl auch von der Startgrube auf ein Meßinstrument gesendet werden.

10. Schneidschuh nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen Innenrohr (5) und äußerer Rohrleitung bzw. Bohrrohr elektrische Meßeinrichtungen (24) angeordnet sind, die ihre Signale über elektrische Leitungen oder kabellos auf Anzeigeinstrumente in der Startgrube übertragen.

11. Schneidschuh nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß der vordere Schuß (6) der Rohrleitung (1), in dessen vorderes Ende der Schneidschuh (4) schwenkbar gelagert ist, über ein Gleitlager (7) verbunden ist.

12. Schneidschuh nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die aufeinander zuweisenden kreisringförmigen Stirnflächen (26, 27) des vorderen Endes des Innenrohres und des nach hinten gerichteten Endes derart schräg ausgebildet sind, daß die Schwenkbewegung des Schneidschuhes (4) um seine Schwenkachse (13) ermöglicht ist.

13. Schneidschuh nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeich­ net, daß das Innenrohr mit in Umfangsrichtung verlaufenden und im Abstand zueinander angeordneten Rippen (33) versehen ist, die sich gegen die innere Oberfläche des Bohrrohres (1) abstützen bzw. auf dieser gleiten.

14. Schneidschuh nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Seele der Förderschnecke voll ausge­ bildet ist über eine Vielzahnsteckverbindung gekuppelt und zur Übertragung von Energie oder Meßdaten innen mit separat isolierten Leitungen ausgestattet ist.