DE3920567A1 - Verfahren und vorrichtung zum verlegen von rohren im erdboden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verlegen von Roh­ ren im Erdboden und eine Vorrichtung zur Durchführung des Ver­ fahrens.

Es ist bekannt, Rohrleitungen in sogenannter offener Bauweise in einem ausgehobenen Graben zu verlegen. Soll eine Rohrleitung z.B. unter einem Verkehrsweg verlegt werden, so hat die offene Bauweise den Nachteil, den fließenden Verkehr zu unterbrechen und somit zu beeinträchtigen. Zum Unterqueren von Verkehrswegen ist es üblich, im Erdboden durch hori­ zontales Vorpressen einer Lanze oder durch Bohren mit ent­ sprechenden Werkzeugen einen horizontalen tunnelartigen Durch­ gang zu schaffen, in den ein Rohr eingezogen werden kann. Die zur Durchführung solcher Verlegungen notwendigen Gerätschaf­ ten umfassen komplizierte Maschinen, deren Einsatz aufwen­ dige Vorbereitungen und hohe Betriebsaufwendungen erfor­ dert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verlegen von Rohren im Erdboden zu schaffen, das unkompli­ ziert und leicht durchzuführen ist und wobei eine Vorrich­ tung zur Durchführung des Verfahrens mit wenig Bau- und Be­ triebsaufwand bereitgestellt und leicht bedient werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein zu verlegendes Rohr in Längsrichtung oszillierend bewegt und gleichzeitig durch den Erdboden vorgepreßt wird.

So wird das zu verlegende Rohr ohne umfangreiches Hilfsge­ rät im Erdboden vorgetrieben.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das zu verlegende Rohr in eine Rohrhalterung eingespannt wird, und daß die Rohrhalterung oszillierend bewegt und gleichzeitig in Verlegerichtung vorgepreßt wird. Durch eine derartige Rohr­ halterung wird eine Vortriebskraft zuverlässig auf das vorzu­ pressende Rohr übertragen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß an einem vorderen Mündungsrand des zu verlegenden Rohres ein Schneidkopf angesetzt wird. Durch das Aufsetzen des Schneidkopfes wird verhindert, daß das vor­ zupressende Rohr während des Vorpressens mechanisch beschädigt wird.

Das Verlegen der Rohre wird durch ein leicht aufgeweitetes vorderes Ende des Schneidkopfes wesentlich erleichtert.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens zeichnet sich aus durch eine in Vorpreß­ richtung ausgerichtete Längsführung für eine Rohrhalte­ rung, durch eine der Rohrhalterung eine in Vorpressrichtung os­ zillierende Bewegung erteilende Antriebseinrichtung und durch eine die Rohrhalterung längs der Längsführung bewegende Vor­ schubeinrichtung.

Mit der Rohrhalterung kann ein zu verlegendes Rohr festge­ halten werden. Die Antriebseinrichtung erteilt der Rohrhalte­ rung, und damit auch dem festgehaltenen Rohr, eine oszillieren­ de Bewegung in Vorpressrichtung, wodurch sich das in Vorpress­ richtung ausgerichtete Rohr bei jedem gegen das Erdreich ge­ richteten Hub in das Erdreich vorschiebt und während des Rück­ hubes entsprechend zurückgezogen wird. Durch die Vorschubein­ richtung wird der oszillierend hin und her bewegten Rohrhalte­ rung und damit auch dem vorzupressenden Rohr eine den oszillie­ renden Bewegungen überlagerte Vorschubbewegung längs der Längs­ führung erteilt. Das hin und her bewegte Rohr gräbt sich somit während der Vorschubbewegung allmählich durch den Erdboden.

Rohrleitungen werden aus Rohrabschnitten zusammengesetzt. Sobald ein Rohr in den Erdboden vorgetrieben ist, kann ein nachfolgendes Rohr angesetzt und wieder vorgetrieben werden. Da die Längsführung eine durch die Bauabmessungen der Vorrich­ tungen vorbestimmte Länge hat, kann jedes Rohr bzw. jeder Rohr­ abschnitt in der Rohrhalterung mehrfach umgesetzt werden. So­ bald der durch die Länge der Längsführungen vorgegebene Vor­ schubweg erschöpft ist, wird die Rohrhalterung gelöst und zum Anfang der Längsführung zurückbewegt. Die Rohrhalterung wird am Rohr erneut festgelegt, worauf der Vorpressvorgang wieder gestartet werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist konstruktiv einfach und hat geringes Eigengewicht, so daß die Verwendung keine be­ sonderen Betriebsmittel erfordert.

Vorzugsweise ist die Längsführung als mit Erdankern ausge­ rüsteter Grundrahmen ausgebildet, an dem ein die Rohrhalterung und die Antriebseinrichtung tragender Schlitten mittels der Vorschubeinrichtung verschiebbar geführt ist.

Die Rohrhalterung ist vorzugsweise als eine das Rohr schel­ lenförmig umgreifende Klemme ausgebildet. Eine schellenförmige Klemme gewährleistet eine sichere Festhaltung des vorzutreiben­ den Rohres und ist konstruktiv einfach ausführbar. Das Umset­ zen der als Klemme ausgebildeten Rohrhalterung läßt sich durch einfaches Lösen und Wiederfestsetzen von beispielsweise die Klemme schließenden Verschraubungen durchführen.

Um die oszillierende Bewegung der Rohrhalterung zu erzeu­ gen, ist vorgesehen, daß die Antriebseinrichtung eine an der Rohrhalterung befestigte, quer zur Vorpressrichtung ausgerich­ tete Gleitschiene umfaßt, sowie einen in die Gleitschiene ein­ greifenden Kurbelzapfen an einer von einem Antriebselement drehgetriebenen Kurbelscheibe. Eine derartige Antriebseinrich­ tung ist konstruktiv einfach und somit betriebssicher. Die Fre­ quenz der oszillierenden Bewegung des in der als Klemme ausge­ bildeten Rohrhalterung gehaltenen Rohres ist auf einfachste Weise durch die der Kurbelscheibe durch ein Antriebselement er­ teilte Drehzahl vorgebbar. Der Hub der oszillierenden Bewegung kann durch den Durchmesser der Kurbelscheibe bzw. den Durchmes­ ser des Kreisweges, den der Kurbelzapfen um die Drehachse der angetriebenen Kurbelscheibe beschreibt, bestimmt werden. Eine Veränderung ist ohne weiteres möglich, indem der Kurbelzapfen an der Kurbelscheibe in radialer Richtung verschiebbar befestigt wird.

Als Antriebselement für die Kurbelscheibe ist ein Elektro­ motor, ein Verbrennungsmotor oder auch ein hydraulischer Mo­ tor, ein sogenannter Hydromotor geeignet. Bevorzugt wird ein Hydromotor eingesetzt, der bei geringsten Abmessungen größtmög­ liche Leistungen bereitstellen kann.

Während der oszillierenden Bewegung wird die Rohrhalterung an Führungsstangen geführt, die an dem Grundrahmen gehalten sind und parallel zur Vorpressrichtung verlaufen. Die Führungs­ stangen können Rundprofile sein, die von an der Rohrhalterung befestigten Hülsen umgriffen werden.

Auch für die Vorschubeinrichtungen sind einfachste kon­ struktive Elemente verwendbar. Eine einfache und betriebssiche­ re Ausführung sieht vor, daß die Vorschubeinrichtung eine am Grundrahmen angeordnete, in Vorpressrichtung verlaufende Zahn­ stange sowie ein mit der Zahnstange kämmendes, am Schlitten ge­ lagertes Ritzel umfaßt, das über einen ebenfalls am Schlitten befindlichen Drehantrieb drehbar ist. Vorzugsweise umfaßt der Drehantrieb eine Handkurbel und ein zwischen Handkurbel und Ritzel angeordnetes Untersetzungsgetriebe. Die manuelle Betäti­ gung der Vorschubeinrichtung hat den Vorteil, daß eine feinfüh­ lige Vorschiebung des zu verlegenden Rohres während seiner Os­ zillation in den Erdboden möglich ist. Hindernisse, wie z.B. im Erdboden eingelagerte Steine, können durch die manuell betä­ tigte Vorschubeinrichtung erspürt werden. Bei weichem Boden kann schneller vorgeschoben werden als bei hartem Boden. Auch auf die Eigenfestigkeit der vorgetriebenen Rohre kann durch eine manuell betätigte Vorschiebung Rücksicht genommen werden.

Damit das vorzupressende Rohr während der Durchdringung des Erdbodens keine mechanischen Beschädigungen erleidet, ist ein an das Rohr ansetzbarer Schneidkopf vorgesehen. Der Schneidkopf ist als in das zu verlegende Rohr einsteckbare Hül­ se aus metallischem Werkstoff ausgebildet. Die Hülse kann sich, an der Spitze des vorzupressenden Rohres sitzend, ohne wesentliche Abnutzungen durch den Erdboden arbeiten. Mit der Hülse wird der Erdboden ausgestochen und durch die oszillieren­ den Bewegungen durch das Rohr nach hinten abgefördert. Vorzugs­ weise weist die Hülse ein aufgeweitetes Ende auf. Mit diesem aufgeweiteten Ende gräbt sich die vor dem Rohranfang sitzende Hülse durch den Erdboden. Das aufgeweitete Ende sticht den Erd­ boden weiter aus, als es für den Außendurchmesser des zu verle­ genden Rohres notwendig wäre. Dadurch wird die Ausführung der oszillierenden Bewegung des Rohres wesentlich erleichtert, vor allen Dingen dann, wenn das Rohr bereits weit vorgetrieben ist.

Damit der als Hülse ausgebildete Schneidkopf in dem Rohran­ fang ausreichend fest sitzt, ist der in das Rohr einsteckbare Abschnitt mit einer aufrauhenden Oberflächenprofilierung verse­ hen. Die Oberflächenprofilierung kann z.B. aus eingedrehten Riefen bestehen, so daß sich der Schneidkopf im Rohrinneren praktisch verhaken kann.

Der Schneidkopf kann z.B. aus einem Stahlrohr hergestellt sein, in welches die der Oberflächenaufrauhung dienenden Rie­ fen eingedreht werden und das an einem Stirnende eine Aufwei­ tung erhält. Schneidköpfe sind dadurch kostengünstig herstell­ bare Bauteile, die für die geforderten Nennweiten der zu ver­ legenden Rohre bereitgestellt werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sich wei­ tere erfinderische Merkmale ergeben, ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung mit Rohr,

Fig. 2 eine Draufsicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht der Vorrichtung in einem Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 einen Schneidkopf in einer Halbschnittansicht und Fig. 5 ein Detail des Schneidkopfes gemäß Fig. 4 in ver­ größerndem Maßstab.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung. Das zu verlegende Rohr 1 ist in einer Rohrhalterung 2 gehalten. Die Rohrhalterung 2 ist als schellenartige Klemme ausgebildet, die aus zwei Schalen 3, 4 besteht, die mittels einer Knebelschrau­ be 5 zusammenziehbar sind. Das Rohr 1 wird dabei zwischen den zusammengezogenen Schalen 3, 4 klemmend gehalten. An der Rohr­ halterung 2 ist eine quer zur Vorpressrichtung des Rohres 1 ausgerichtete Gleitschiene 6 angeordnet, in die ein von einer angetriebenen Kurbelscheibe 7 vorstehender Kurbelzapfen 8 ein­ greift. Die Rohrhalterung 2 mit der Gleitschiene 6, Kurbel­ scheibe 7 und das Antriebselement für die Kurbelscheibe bilden eine Baueinheit, indem sie auf einem hier lediglich schema­ tisch angedeuteten Schlitten 9 montiert sind, der längs einem Längsführungen 10 bildenden Grundrahmen 11 verschiebbar ist.

Die Verschiebung erfolgt mittels einer Vorschubeinrichtung, die eine am Grundrahmen 11 angeordnete Zahnstange 12 sowie ein mit der Zahnstange kämmendes, am Schlitten 9 gelagertes Ritzel 13 umfaßt, das über einen ebenfalls am Schlitten 9 befindli­ chen Drehantrieb 14 drehbar ist. Der Drehantrieb umfaßt ein Handkurbelrad 15, das über eine Kette 16 auf ein mit dem Rit­ zel 13 gekuppeltes Kettenrad 17 (Fig. 2) wirkt. Das an der Hand­ kurbel 15 sitzende Kettenrad, die Kette 16 sowie das Kettenrad 17 bilden ein Untersetzungsgetriebe. Durch Drehung des Handkur­ belrades 15 läßt sich der Schlitten 9 längs den Längsführungen 10 des Grundrahmens 11 verfahren. Dabei rotiert die angetriebe­ ne Kurbelscheibe 7. Da deren Kurbelzapfen 8 in die Gleitschie­ ne eingreift, führt die Gleitschiene und somit auch die daran befestigte Rohrhalterung 2 eine oszillierende Bewegung aus, demzufolge das in der Rohrhalterung 2 klemmend gehaltene Rohr 1 oszillierend hin und her bewegt wird. Dieser oszillierenden Bewegung des Rohres wird die durch Betätigung des Handkurbel­ rades 15 erzeugte Vorschubbewegung des Schlittens 9 in Vor­ pressrichtung überlagert, so daß das Rohr 1 unter ständiger Hin- und Herbewegung in den Erdboden vorgetrieben werden kann.

Während der oszillierenden Bewegung der Rohrhalterung 2 ist diese an parallel zu den Längsführungen 10 des Grundrah­ mens 11 verlaufende Führungsstangen 18 geführt. Dazu sind an der Rohrhalterung Hülsen 19 angebracht, die wie Lager auf den Führungsstangen 18 geführt sind.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszahlen be­ zeichnet. Fig. 2 läßt erkennen, daß der Grundrahmen 11 aus zwei parallelen Längsführungen 10, 10′ besteht, die an den End­ seiten durch Querträger 21, 21′ miteinander verbunden sind. Fig. 2 zeigt außerdem das Antriebselement 22 für die Kurbel­ scheibe 7, das hier ein Hydromotor ist.

Fig. 2 läßt weiterhin erkennen, daß zwei parallele Füh­ rungsstangen 18, 18′ vorhanden sind. Mit 23 und 23′ sind am Grundrahmen außen angeschweißte Erdanker bezeichnet, die aus einfachen Ringhülsen bestehen, durch die Erdspieße oder der­ gleichen getrieben werden können, um den Grundrahmen auf einer Erdoberfläche zu verankern, damit ein Wiederlager für die auf das vorzutreibende Rohr wirkenden Vorschubkräfte gegeben ist.

Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in Fig. 1. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszahlen be­ zeichnet. Fig. 3 verdeutlicht noch einmal die Anordnung der über das Antriebselement 22 angetriebenen Kurbelscheibe 7, de­ ren Kurbelzapfen 8 in die Gleitschiene 6 eingreift, um die Rohrhalterung 2, die aus den beiden Schalen 3, 4 besteht, und damit auch das darin klemmend gehaltene Rohr 1, in oszillieren­ de Bewegungen zu versetzen.

Fig. 4 zeigt einen Schneidkopf 24 in einem Halbschnitt. Der Schneidkopf besteht aus einer Hülse 25 aus Stahl, die in ein hier durch strichpunktierte Linien angedeutetes Rohr 1 ein­ steckbar ist. Die Hülse 25 hat ein aufgeweitetes Ende 26. Der in das Rohr 1 einsteckbare Abschnitt der Hülse weist eine auf­ rauhende Oberflächenprofilierung auf. In Fig. 5 ist die durch Einkreisung in Fig. 4 gekennzeichnete Einzelheit in vergrößern­ dem Maßstab dargestellt und läßt die Form der Oberflächenprofi­ lierung erkennen. In die äußere Oberfläche der Hülse sind Rie­ fen 26 eingedreht, wobei die stehendleibenden Übergänge zwi­ schen den Riefen als keilförmige Vorstehungen 27 ausgebildet sind, die ein leichtes Einschieben des Schneidkopfes in das Rohr 1 ermöglichen, jedoch das Herausziehen aus dem Rohr er­ schweren.

Claims (16)

1. Verfahren zum Verlegen von Rohren im Erdboden, dadurch gekennzeichnet, daß ein zu verlegendes Rohr (1) in Längsrichtung oszillierend bewegt und gleichzeitig durch den Erdboden vorgepreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu verlegende Rohr (1) in eine Rohrhalterung (2) einge­ spannt wird und daß die Rohrhalterung (2) oszillierend bewegt und gleichzeitig in Verlegerichtung vorgepreßt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß an einem vorderen Mündungsrand des zu verlegende Rohres (1) ein Schneidkopf (24) angesetzt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Verle­ gen von Rohren im Erdboden durch horizontales Vorpressen nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine in Vorpressrichtung ausgerichtete Längsführung (10, 10′) für eine Rohrhalterung (2), durch eine der Rohrhalterung (2) eine in Vorpreßrichtung oszillierende Bewegung erteilende An­ triebseinrichtung und durch eine die Rohrhalterung (2) längs der Längsführung (10, 10′) bewegende Vorschubeinrichtung (14).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsführung (10, 10′) als mit Erdankern (23, 23′) ausge­ rüsteter Grundrahmen (11) ausgebildet ist, an dem ein die Rohr­ halterung (2) und die Antriebseinrichtung tragender Schlitten (9) mittels der Vorschubeinrichtung verschiebbar geführt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Rohrhalterung (2) als das Rohr (1) schellenförmig umgreifende Klemme ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung eine an der Rohr­ halterung (2) befestigte, quer zur Vorpreßrichtung ausgerich­ tete Gleitschiene (6) umfaßt sowie einen in die Gleitschiene (6) eingreifenden Kurbelzapfen (8) an einer von einem Antriebs­ element (22) drehgetriebenen Kurbelscheibe (7).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement (22) ein Hydromotor ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundrahmen (11) parallel zur Vorpreß­ richtung verlaufende Führungsstangen (18, 18′) aufweist, an de­ nen die oszillierende Rohrhalterung (2) geführt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vorschubeinrichtung (14) eine am Grundrahmen (11) angeordnete, in Vorpreßrichtung verlaufende Zahnstange (12) so­ wie ein mit der Zahnstange (12) kämmendes, am Schlitten (9) ge­ lagertes Ritzel (13) umfaßt, das über einen ebenfalls am Schlitten (9) befindlichen Drehantrieb (14) drehbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb (14) eine Handkurbel (15) und ein zwischen Handkurbel (15) und Ritzel (13) angeordnetes Untersetzungsge­ triebe aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein an das zu verlegende Rohr (1) ansetzba­ rer Schneidkopf (24) vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkopf (24) als in das zu verlegende Rohr ein­ steckbare Hülse (25) aus metallischem Werkstoff ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 und 13, da­ durch gekennzeichnet, daß die Hülse (25) ein aufgeweitetes En­ de (26) hat.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß der in das Rohr (1) einsteckbare Ab­ schnitt der Hülse (25) eine aufrauhende Oberflächenprofilie­ rung aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenprofilierung aus eingedrehten Riefen (26) besteht.