DE3943151C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen der Vortriebsrichtung beim grabenlosen unterirdischen Verlegen von Rohren.

Das Einrammen von Rohren beispielsweise mit Hilfe einer Ramme, deren konische Schlagspitze direkt oder mittels ei­ nes Rammaufsatzes in das rückwärtige Ende des horizontal auf Lagerböcken geführten Rohres mit einem das vordere Ende nach innen und außen übergreifenden Rammschuh eingreift, hat sich in zunehmendem Maße in die Praxis eingeführt. Bekannt sind auch Rohrpressen, mit denen Rohre in das Erdreich vorgepreßt werden.

Das Einrammen erfordert in aller Regel eine Startgrube, in der Ramme und Rohr zum Vortrieb in das Erdreich vorbereitet und dabei insbesondere mit hoher Präzision ein- bzw. ausge­ richtet werden, um damit die Voraussetzungen für einen richtungsgenauen Rohrvortrieb zu schaffen. Dies wird von erfahrenem, gut geschultem Bedienungspersonal besorgt; es müssen nämlich z. B. unter Straßen verlegte Rohre einer besonders genauen vorgegebenen Richtung folgen, um ein Auftreffen auf im Erdreich verlegte Kabel, Wasserleitungs- oder Kanalisationsrohre zu vermeiden. Trotz sorgfältigster Vorbereitung läßt es sich jedoch nicht ausschließen, daß Rohre aus der Vortriebsrichtung laufen, was insbesondere von Bodenhindernissen und häufig sehr unterschiedlich be­ schaffenen Erdschichten abhängt. Es ist deshalb sehr wich­ tig, die Istrichtung festzustellen, und zwar seitliche Ab­ weichungen, die aufgrund der übereinanderliegenden Erd­ schichten in der Regel geringer sind als Abweichungen in der Höhe.

Mit der älteren deutschen Patentanmeldung P 38 18 232.7 wird zum laufenden Messen der relativen Höhenlage eines in das Erdreich eingetriebenen Rohres eine nach dem Prinzip einer elektronischen Wasserwaage arbeitende Meßvorrichtung vorgeschlagen, bei dem ein Schlauch mit einer Flüssigkeit gefüllt ist. Das hintere Ende des Schlauches befindet sich vorzugsweise außerhalb der Startgrube, und das vordere Schlauchende ist vorne am Rohr angeordnet, so daß der Schlauch dem Vortrieb des Rohres folgt. Am vorderen Schlauchende befindet sich im Bereich eines Rammschuhs ein Druckaufnehmer, während in einem Anzeige- und Registrierge­ rät außerhalb der Startgrube ein Ausgleichsgefäß angeordnet ist.

Bei Höhenabweichungen während des Rohrvortriebs verändert sich der auf den Druckaufnehmer wirkende statische Druck, der der Druckhöhe zwischen dem Ausgleichsgefäß und dem Druckaufnehmer entspricht. Dieser sich ändernde Druck wird durch den Druckaufnehmer in elektrische Signale umgewan­ delt, die über eine im Schlauch verlegte Leitung zu dem Anzeige- und Registriergerät gelangen und dort verarbeitet werden. Allerdings lassen sich mit dieser Meßvorrichtung keine Seitenabweichungen erfassen. Zum Schutz des Schlau­ ches und der Meßwertaufnehmer muß außerdem ein diese Teile aufnehmendes Meßrohr an das Vortriebsrohr angeschweißt wer­ den. Das Anschweißen eines Schutzrohres setzt ein blankes Stahlrohr voraus und ist bei isolierten Rohren, wie sie als Gasrohre eingesetzt werden, nicht möglich, da die Isolie­ rung nicht beschädigt werden darf.

Auf einem nicht das Einrammen von Rohren in das Erdreich betreffenden Gebiet der Technik sind sowohl durch die Firmenzeitschrift "Tractuell" der Firma Tracto-Technik GmbH, Ausgabe Nr. 1 (Juli 1988) sowie Ausgabe Nr. 4 (März 1989) als auch durch die deutsche Grebrauchsmusterschrift 88 04 347 und die ältere deutsche Offenlegungsschrift 39 00 122 Rammbohrgeräte zum Herstellen von Erdbohrungen bekanntgeworden, die zur Laufrichtungskontrolle und damit zur Erhöhung der Richtungsstabilität mit nach dem Sender-Empfänger-Prinzip arbeitenden Ortungsgeräten versehen sind. Diese bekannten Rammbohrgeräte besitzen entweder an der Gerätespitze bzw. dem Meißel oder im Gerätegehäuse einen Sender. Damit ist es möglich, außerhalb des Erdreichs mittels des Empfängers Laufrichtungsänderungen festzustellen und Richtungskorrekturen vorzunehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontrollvor­ richtung ohne die vorgenannten Nachteile zu schaffen, mit der sich auf einfache Art und Weise Richtungsabweisungen beim Vortrieb von Rohren in das Erdreich feststellen lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am vorderen Ende des Vortriebsrohres ein Sender angeordnet ist. Mit Hilfe dieses Senders und eines Empfängers oberhalb des Erdreichs lassen sich Abweichungen von der gewünschten Vortriebsrichtung nach dem Sender-Empfänger-Prinzip fest­ stellen und der Istzustand der Vortriebsrichtung somit jederzeit ermitteln, ohne beispielsweise eine Zwischengrube ausheben zu müssen.

Gemäß einem Vorschlag der Erfindung kann ein auf das Vortriebsrohr aufsteckbarer Schneidschuh in einem Gehäuse mit dem Sender und einer Spannungsquelle versehen sein. Ein solcher Schneidschuh wird beim Rohrvortrieb ohnehin vorne auf das Rohr aufgeschoben; er läßt sich immer wieder verwenden und kann sehr leicht, ohne Schweißarbeit, am Vortriebsrohr befestigt werden.

Wenn das Gehäuse mittels Radialstreben zentrisch im Rohrinnern befestigt ist, lassen sich die Radialstreben an der auch bei isolierten Gasrohren blanken Innenseite des Stahlrohres anschweißen und somit eine Richtungskontrolle auch beim Vortrieb isolierter Rohre erreichen. Die beispielsweise wie bei einem Lenkrad angeordneten Radialstreben, von denen drei mit einem Bogenmaß von 120° verteilt angeordnet und mit dem Gehäuse und dem Vortriebsrohr verbunden sein können, lassen sich hierbei an ihrer in der Vortriebsrichtung vorderen Stirnkante keilförmig ausbilden. Der dem Erdreich entgegenwirkende Widerstand wird auf diese Weise ebenso verringert wie durch sich, ausgehend von dem Gehäuse, flügelartig nach hinten erstreckende Radialstreben.

Es empfiehlt sich, daß das Gehäuse aus dem Vortriebsrohr vorkragt, wobei die Wandung der Innenkammer mit nach außen offenen Schlitzen versehen sein kann. Der Sender liegt in diesem Fall noch vor dem Vortriebsrohr, wodurch der Aus­ tritt der Wellen und damit der Empfang dieser Wellen ober­ halb des Erdreichs begünstigt wird. Die von dem Sender abgegebenen Wellen können folglich unmittelbar nach außen in das Erdreich eintreten, d. h. sie müssen nicht erst auch noch das Vortriebsrohr durchdringen. Den freien Durchtritt der Sender-Wellen begünstigen weiterhin die Schlitze in der Wandung der Innenkammer.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung befin­ det sich der Sender in einem mit dem vorderen Ende des Vor­ triebsrohres lösbar verbundenen Vorsatzstück. In diesem Fall nimmt das den gleichen Durchmesser wie das Vortriebs­ rohr besitzende Vorsatzstück den mit Radialstreben aufge­ hängten Sender bzw. das den eingebauten Sender enthaltende Gehäuse auf und stellt somit eine beliebig häufig verwend­ bare Meß-Einheit dar. Es braucht nämlich vor dem Einrammen dieses Vorsatzstück lediglich noch mit der vorderen Stirn­ seite des Vortriebsrohres verbunden, vorzugsweise ver­ schweißt, zu werden, und das Vortriebsrohr ist danach mit einer voll funktionsfähigen Vorrichtung zum Überwachen so­ wohl von Höhen- als auch von Seitenabweichungen ausgerü­ stet. Nach Beendigung des Rammens wird das Vorsatzstück von dem Vortriebsrohr abgetrennt, beispielsweise durch Schweiß­ brennen, und kann anschließend beim Einrammen eines ande­ ren, den gleichen Durchmesser aufweisenden Vortriebsrohres eingesetzt werden.

Es empfiehlt sich, daß am vorderen Ende des Vortriebsrohres innen- und/oder außenwandig Ringkragen angeordnet sind. Hierbei trägt ein vorne, d. h. benachbart der Stirnkante entweder des Vortriebsrohres oder des Vorsatzstückes um­ laufender Ringkragen zu einer größeren Wanddicke bei, was sich beim Auftreffen des Vortriebsrohres bzw. des Vorsatz­ stückes auf Gestein günstig auswirkt; außerdem führt die innenliegende Verstärkung, d. h. der Ringkragen, zu einer Entlastung der Mantelreibung und unterstützt den Abtrans­ port des sich im Rohrinneren mit zunehmendem Rammfort­ schritt sammelnden Erdreichkerns. Der außen umlaufende Ring­ kragen, der beispielsweise ausgehend von der vorderen Stirn­ kante des Vortriebsrohres weiter hinten angeordnet sein kann, unterstützt das Freischneiden des Vortriebsrohres beim Einrammen in das Erdreich.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Ramme zum horizontalen Einrammen eines Roh­ res in das Erdreich mit einer am vorderen Ende des Rohres angeordneten Sendereinheit, in der Längsansicht;

Fig. 2 als Einzelheit die in einem mit dem vorderen Ende eines Rohres verschweißten Vorsatzstück angeord­ nete erfindungsgemäße Sendereinheit, als Längs­ schnitt durch das Rohr sowie das Vorsatzstück dargestellt;

Fig. 3 die Sendereinheit gemäß Fig. 2 von links gesehen, und

Fig. 4 als Einzelheit ein einen Sender aufnehmendes Ge­ häuse als Explosionsdarstellung.

Beim horizontalen Rammen greift eine auf einem Lagerbock 1 geführte und ausgerichtete Ramme 2 mit ihrem Schlagkopf 3 über ein Zwischenstück 4 in das rückwärtige Ende eines auf Lagerböcken 5 geführten und ausgerichteten sowie am vorde­ ren Ende mit einer Sendereinheit 6 versehenen Vortriebs­ rohrs 7 ein. Ein nicht dargestellter, im Innern des Gehäu­ ses 8 der Ramme 2 axial hin- und herbewegter Schlagkolben überträgt seine Schlagkraft auf das Gehäuse 8 bzw. den Schlagkopf 3 sowie das Zwischenstück 4 und treibt mit jedem Hub das Vortriebsrohr 7 weiter in das Erdreich 9 hinein. Der Schlagkolben wird mit Druckluft beaufschlagt, die über einen Druckmittelanschluß 10 am Deckel 11 des Gehäuses 8 zugeführt wird; der Schlagkolben wird in den Endlagen um­ gesteuert.

Die an dem in Vortriebsrichtung 13 am vorderen Ende des Vortriebsrohres 7 angeordnete Sendereinheit 6 besteht aus einem Vollrohr (Sendergehäuse) 14, das in einer von seiner vorderen Stirnfläche 15 ausgehenden, mittels eines Deckels 16 zu verschließenden Innenkammer 17 einen Sender 18 (vgl. Fig. 4) aufnimmt. Der Sender arbeitet mit einem Empfänger 19 oberhalb des Erdreichs 9 zusammen. Das Vollrohr 14 ist mittels drei mit einem Bogenmaß von 120° versetzt zueinan­ der angeordneten Radialstreben 20 zentrisch im Vortriebs­ rohr 7 angeordnet. Die sich von dem Vollrohr 14 flügelartig nach hinten erstreckenden Radialstreben sind an ihren in der Vortriebsrichtung 13 vorderen Stirnkanten 21 keilförmig ausgebildet (vgl. Fig. 3) und mit ihren von dem Gehäuse 14 entfernten Enden an der Innenmantelfläche 22 des Vortriebs­ rohres 7 (vgl. Fig. 1) oder der Innenmantelfläche 22 eines mittels einer Rundschweißnaht 23 mit der vorderen Stirnkan­ te 24 des Vortriebsrohres 7 verschweißten Vorsatzstückes 25 angeschweißt (vgl. Fig. 2). Das Vollrohr 14 ragt aus dem Vorsatzstück 25 oder dem Vortriebsrohr 7, so daß die von dem Sender 18 abgegebenen Wellen 26 lediglich das Erd­ reich 9 zu durchdringen brauchen und ansonsten ungehindert bis zu dem Empfänger 19 an der Oberfläche gelangen können.

In Fig. 4 sind weitere Einzelheiten der Sendereinheit 6 dargestellt. Diese besteht aus dem eigentlichen Sender 18 und zwei Batterien 27, die unter Zwischenschaltung einer sich an den Pluspol der einen Batterie 27 anlegenden Kegel­ stumpffeder 28 in einem Batteriegehäuse 29 angeordnet sind, wobei sich der Sender 18 mit einem Zapfen 30 an den Minuspol der einem blinden Ende 31 der Innenkammer 17 abgewandten Batterie 29 legt. Das Batteriegehäuse 29 und der Sender 18 sind zwischen einer sich am blinden Ende 31 der Innenkammer 17 des Vollrohres 14 abstützenden ersten Druckfeder 32 und einer zweiten, sich an dem die Innenboh­ rung nach der Montage verschließenden, in die vordere Stirn­ fläche 15 des Vollrohres 14 eingeschraubten Deckel 16 ab­ stützenden Druckfeder 33 eingespannt.

Die sichere Einbaulage des Batteriegehäuses 29 bzw. des Senders 18 und der ihn speisenden Batterien 27 in der Innenkammer 17 wird durch Spannstifte 34 erreicht, die durch Radialbohrungen 35 der Wandung 36 der Innenkammer 17 und nach dem Aufsetzen des Deckels 16 damit fluchtenden Radialbohrungen 37 eines Wellenzapfens 38 des Deckels 16 gesteckt werden.

Wie bei der Ausführung gemäß Fig. 2 dargestellt, bei der das Vollrohr 14 für den Sender 18, d. h. die gesamte Sender­ einheit 6 über die Radialstreben 20 mit der Innenmantel­ fläche 22 des Vorsatzstückes 25 verbunden ist, besitzt das Vorsatzstück 25 an seinem vorderen Ende einen innen umlau­ fenden, während des Einrammens die Mantelreibung entlasten­ den Innen-Ringkragen 39. Ausgehend von dem Innen-Ringkragen 39 befindet sich weiter hinten an dem Vorsatzstück 25 außerdem ein beim Einrammen des Vortriebsrohres 7 das Frei­ schneiden unterstützender Außen-Ringkragen 40. Schließlich kann auch ein nach innen zurückspringender Überschnitt an der vorderen Stirnkante des Vorsatzstückes 25 dazu dienen, die Mantelreibung zu reduzieren; hierzu kann auch ein nach außen zurückspringender Überschnitt beitragen.

Die Verwendung eines Vorsatzstückes 25 hat den Vorteil, daß es nach dem Einsatz, d. h. nach Beendigung des Einrammens eines Vortriebsrohres 7 lediglich von dem Vortriebsrohr 7 abgetrennt zu werden braucht und dann ohne weitere vorberei­ tende Maßnahme für das Einrammen des nächsten Vortriebsroh­ res 7 verwendet werden kann, mit dem es nur noch ver­ schweißt zu werden braucht, wie durch die Rundschweißnaht 23 in Fig. 2 dargestellt. Eine Möglichkeit, die Senderein­ heit 6 ohne Schweißarbeit mit dem Vortriebsrohr 7 zu verbin­ den, ist dann gegeben, wenn ein beim Rohrrammen bekannter, nicht dargestellter Schneidschuh, der vorne auf das Vor­ triebsrohr 7 aufgesteckt wird, so ausgebildet, und z. B. mit einer Mantelbohrung versehen wird, daß er den Sender 18 und die Spannungsquelle 27 geschützt aufnehmen kann. Wenn Rohre ohne das Vorsatzstück 25, d. h. mit dann unmittelbar an der Innenwandfläche 22 des Vortriebsrohres 7 über die Radial­ stege 20 angeschweißtem Vollrohr 14 für den Sender 18 gerammt wird, befinden sich die Ringkragen 39 bzw. 40 und der Überschnitt 41 demgemäß entsprechend unmittelbar an dem Vortriebsrohr 7 selbst.

Da sich der Sender 18 in dem gegenüber dem Vortriebsrohr 7 bzw. dem Vorsatzstück 25 in Vortriebsrichtung 13 vorkra­ genden Ende des Vollrohres 14 befindet, lassen sich Rich­ tungsabweichungen des Vortriebsrohres 7 örtlich entspre­ chend frühzeitig feststellen, so daß sich schon frühzeitig nach dem Auftreten einer Richtungsabweichung korrigierende Maßnahmen einleiten lassen. Damit die Wellen 26 des Senders 18 auch aus dem Vollrohr 14 ungehindert austreten können, besitzt die Wandung 36 der Innenkammer 17 in ihrem dem Sen­ der 18 in seiner Einbaulage benachbarten Wandungsbereich Axialschlitze 42 (vgl. Fig. 4), durch die die Wellen 26 durchtreten.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Überwachen der Vortriebsrichtung beim grabenlosen unterirdischen Verlegen von Rohren, gekennzeichnet durch einen am vorderen Ende des Vortriebsrohres (7; 25) angeordneten Sender (18).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf das Vortriebsrohr (7; 25) aufsteckbarer Schneidschuh mit dem Sender (18) und einer Spannungs­ quelle (27) in einem Gehäuse (14) versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (14) mittels Radialstreben (20) zentrisch im Inneren des Vortriebsrohres (7; 25) befestigt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (14) aus dem Vortriebsrohr (7; 25) vorkragt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in Vortriebsrichtung (13) vorderen Stirnkanten (21) der Radialstreben (20) keilförmig ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Radialstreben (20) flügelartig nach hinten erstrecken.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (18) in einem mit der vorderen Stirnkante (24) des Vortriebsrohres (7) lösbar verbundenen Vorsatzstück (25) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch am vorderen Ende des Vortriebsrohres (7; 25) innen- und/oder außenwandig angeordnete Ringkragen (39, 40).