DE4235936C2 - Vorrichtung zum Vortreiben von Rohren im Erdreich - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vortreiben von Rohren im Erdreich.

Eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs ist aus DE 34 16 513 A1 bekannt. Diese Vorrichtung dient zum grabenlosen Verlegen von Rohr­ leitungen im nichtbegehbaren Bereich, also mit relativ kleinen Durchmes­ sern. Auf das vordere Ende des Rohrstrangs ist ein Vortriebskopf aufgesetzt, der einen rotierenden Schneidkopf aufweist. Im Inneren des Vortriebskopfes ist ein Antriebsaggregat, beispielsweise ein Hydraulikmotor, für den Schneid­ kopf koaxial angeordnet, und in dem ringförmigen Zwischenraum zwischen der Wand des Vortriebskopfes und dem Antriebsaggregat sind Spuldüsen an­ geordnet, die das von dem Schneidkopf gelockerte Erdreich verflüssigen, so daß es am äußeren Umfang des Antriebsaggregates vorbei durch den Rohrs­ trang abgefördert werden kann.

Insbesondere bei kleineren Rohrdurchmessern und schweren, steinigen oder stark durchwurzelten Böden ist es jedoch schwierig, mit Hilfe eines kleinbau­ enden Antriebsaggregats ein für die gewünschte Bohrleistung ausreichendes Drehmoment zu erzeugen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zum Vortreiben von Rohren im Erdreich zu schaffen, bei der das Antriebsaggregat im Vortriebs­ kopf so gestaltet ist, daß auch bei kleinen Rohrdurchmessern eine hohe Bohrleistung erreichbar ist und dennoch genügend Freiraum zum Abfördern des Erdreichs besteht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in den unabhängigen Ansprü­ chen angegebenen Merkmalen gelöst.

Bei der Lösung nach Anspruch 1 wird als Antriebsaggregat ein Hydraulikmo­ tor eingesetzt, der als ringförmiger Axialkolbenmotor gestaltet ist. Derartige Hydraulikmotoren sind im Prinzip bekannt und werden beispielsweise bei Bohrausrüstungen für Tiefbohrungen verwendet. Erfindungsgemäß ist dieser Hydraulikmotor so in den Vortriebskopf integriert, daß das gelockerte Erd­ reich durch das Innere des ringförmigen Hydraulikmotors hindurch abgeför­ dert werden kann. Da die Kolben des Motors somit einen relativ großen radi­ alen Abstand zur Drehachse aufweisen, läßt sich mit einer entsprechend gro­ ßen Anzahl von Kolben ein hinreichend großes Drehmoment erreichen.

Ein weiterer Lösungsgedanke, der auch unabhängig von den Merkmalen des Anspruchs 1 mit Vorteil eingesetzt werden kann, besteht darin, daß durch das Antriebsaggregat zwei koaxial angeordnete Schneidköpfe gegensinnig an­ getrieben werden. Die beim Antrieb des inneren Schneidkopfes auftretenden Reaktionskräfte führen somit nicht zu einem unerwünschten Drehmoment, das auf das Gehäuse des Vortriebskopfes und den Rohrstrang wirkt, sondern werden durch die beim Antrieb des äußeren Schneidkopfes auftretenden Re­ aktionskräfte kompensiert, so daß beide Schneidköpfe mit einem entspre­ chend hohen Drehmoment antreibbar sind.

Ein weiterer Lösungsgedanke, der sich sinnvoll mit den oben beschriebenen Merkmalen kombinieren läßt, besteht darin, daß die Zufuhr von Druckwas­ ser, das als Antriebsmedium für den Hydraulikmotor dient, durch einen Vor­ zugsmengenteiler so geregelt wird, daß der Schneidkopf unabhängig vom Wi­ derstand des Erdreichs mit einer annähernd konstanten Drehzahl läuft und das überschüssige Druckwasser als Spulmedium verwendet wird. Wenn bei erhöhtem Eindringwiderstand die Drehzahl des Schneidkopfes abnimmt, wird somit die Zufuhr von Druckmedium zum Hydraulikmotor auf Kosten der Spülwassermenge erhöht. Die Abnahme der Spülwassermenge kann in Kauf genommen werden, da der Schneidkopf unter diesen Bedingungen ohnehin weniger Erdreich fördert. Umgekehrt kann in leichten Böden die Drehzahl des Hydraulikmotors begrenzt werden und eine größere Spülflüssigkeitsmen­ ge zum Abfördern des unter diesen Bedingungen in großer Menge anfallen­ den Erdreichs bereitgestellt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Vortriebskopf;

Fig. 2 bis 6 weitere Ausführungsbeispiele des Vortriebskopfes;

Fig. 7 einen Schnitt durch einen Vorzugsmengenteiler; und

Fig. 8 einen Schnitt durch eine Lenkeinrichtung für den Vortriebskopf nach Fig. 6.

Fig. 1 zeigt einen Vortriebskopf 114 mit einem zylindrischen Gehäuse 116, das mit seinem rückwärtigen Ende, rechts in Fig. 1, auf der Endmuffe eines nicht gezeigten Rohres montierbar ist. Ein rohrförmiger Schneidkopf 118 ist mit Hilfe eines Lagers 120 in dem Gehäuse 116 gelagert und weist am vorde­ ren Ende einen erweiterten Abschnitt auf, der eine mit Sägezähnen 122 ver­ sehene Schneidkante 124 bildet. Der Außendurchmesser dieses Abschnitts entspricht dem Außendurchmesser des Gehäuses 116, und der Innendurch­ messer nimmt zum Gehäuse 116 hin kontinuierlich ab.

Auf dem Umfang des in dem Gehäuse 116 gelagerten Schaftes 126 des Schneidkopfes 118 ist im rückwärtigen Bereich ein ringförmig gestalteter Axialkolbenmotor 128 angeordnet. Zu dem Axialkolbenmotor gehören eine fest in dem Gehäuse 116 befestigte ringförmige Scheibe 130, deren Innen­ durchmesser mit dem Innendurchmesser des Schaftes 126 übereinstimmt, eine in einem Endflansch des Schaftes 126 untergebrachte Steuerventilan­ ordnung 132, eine Anzahl auf dem Umfang des Schaftes 126 verteilter Kol­ ben/Zylinder-Einheiten 134 und ein am Umfang des Schaftes 126 ausgebil­ deter Bund 136, der eine Anzahl von Antriebskurven 138 bildet. Die Scheibe 130 weist einen Einlaßkanal 140 auf, der mit einer nicht gezeigten Drucklei­ tung zur Zuführung von Spülwasser verbunden ist und mit einer Ringkammer 142 der Steuerventilanordnung 132 in Verbindung steht. Die Steuerventilan­ ordnung 132 weist eine oder mehrere Steuerkammern 144 auf, die jeweils über einen Durchlaß 146 mit der Ringkammer 142 verbunden sind und wäh­ rend bestimmter Phasen der Drehbewegung des Schneidkopfes 118 mit der Arbeitskammer 148 einer der Kolben/Zylinder-Einheiten 134 in Verbindung stehen. Der Kolben 150 der durch das Spülwasser beaufschlagten Kolben/Zy­ linder-Einheit wird ausgefahren und drückt gegen die schräg in Umfangs­ richtung verlaufende Antriebskurve 138 des Bundes 136, so daß ein Antriebs­ drehmoment auf den Schneidkopf 118 übertragen wird. Während dieser Be­ triebsphase ist die Arbeitskammer 148 einer anderen Kolben/Zylinder-Ein­ heit 134 (unten in Fig. 1) über eine Rücklaufkammer 152 der Steuerventil­ anordnung mit einem Auslaßkanal 154 für das Spülwasser verbunden. Der Kolben 150 dieser Kolben/Zylinder-Einheit liegt an einer in entgegengesetz­ ter Richtung geneigten Flanke der Antriebskurve 138 an, so daß er durch die Drehung des Schneidkopfes 118 in den Zylinder zurückgedrückt wird. Das Spülwasser wird deshalb aus der Arbeitskammer 148 verdrängt und strömt über den Auslaßkanal 154 zu einer Spüldüse 156 in der Schneidkante. In ei­ ner späteren Betriebsphase arbeiten die beiden in Fig. 1 gezeigten Kol­ ben/Zylinder-Einheiten 134 mit vertauschten Rollen.

Der Axialkolbenmotor 128 kann auch mehr als zwei Kolben/Zylinder- Einheiten 134 aufweisen, die jeweils phasenversetzt arbeiten. Auf diese Weise wird ein gleichmäßiger Lauf des Schneidkopfes 28 sichergestellt und ein ho­ hes Antriebsdrehmoment erzielt.

Das aus den Spuldüsen 156 austretende Spülwasser lockert das Erdreich vor der Schneidkante 124 und bewirkt die Rückführung des Bohrkerns durch das Innere des Vortriebskopfes 114 und des sich hieran anschließenden Rohrstranges.

Am Umfang des Gehäuses 116 können nicht gezeigte Stabilisierungsflossen vorgesehen sein, die in das umgebende Erdreich eingreifen und das Gegen­ drehmoment des Antriebsmotors 128 aufnehmen.

Fig. 2 zeigt ein modifiziertes Ausführungsbeispiel des Vortriebskopfes 114, das sich von der zuvor beschriebenen Ausführungsform in folgender Hinsicht unterscheidet.

Der Schneidkopf 118 ist hier nicht in einem Stück mit dem Schaft 126 aus­ gebildet, sondern über ein Gelenkgetriebe 158 schwenkbar mit diesem ver­ bunden. Am vorderen Ende des Schaftes 126 sind zwei umlaufende Flansche 160, 162 ausgebildet, zwischen denen sich eine Anzahl in Umfangsrichtung verteilter Bolzen 164 erstrecken. Der Schneidkopf 118 weist einen Boden­ flansch 166 auf, der lose in den Zwischenraum zwischen den Flanschen 160 und 162 ragt und an seinem inneren Umfang mit Zähnen 168 versehen ist, die in die Zwischenräume zwischen den Bolzen 164 eingreifen. Hierdurch wird der Schneidkopf 118 bei der Drehbewegung des durch den Axialkolben­ motor angetriebenen Schaftes 126 mitgenommen, doch weist der Schneid­ kopf relativ zu dem Schaft in Axialrichtung und in Radialrichtung ein gewis­ ses Spiel auf, so daß die Achse des Schneidkopfes 118 gegenüber der Achse des Schaftes 126 um einige Winkelgrade verschwenkt werden kann.

Auf dem Umfang des Gehäuses 116 sind wenigstens zwei Stellzylinder 170 angeordnet, die über Steuerleitungen 172 mit einem Druckmittel, beispiels­ weise mit Wasser, beaufschlagbar sind. Die Kolben 174 der Stellzylinder sind mit Stößeln 176 verbunden, die mit dem Bodenflansch 166 des Schneidkop­ fes in Gleitberührung stehen. Der Schneidkopf 118 wird durch den Wider­ stand des Erdreiches gegen die Stößel 176 angedrückt, so daß die Orientie­ rung des Schneidkopfes durch die Ausfahrstellung der Stößel 176 bestimmt wird. Die Steuerleitungen 172 sind an nicht gezeigte Druckleitungen ange­ schlossen, die durch den Rohrstrang verlaufen. Auf diese Weise kann der Schneidkopf 118 durch die Steuerung der Druckzufuhr zu den Stellzylindern 170 vom Anfahrschacht aus gelenkt werden. Die Rückstellung der Stößel 176 erfolgt durch Rückholfedern 178, die in den Stellzylindern 174 angeordnet sind.

Die Stellzylinder 174 laufen jeweils am rückwärtigen Ende in eine Stabilisie­ rungsflosse 180 aus, die zur Aufnahme des Gegendrehmoments des Antriebs dient.

Der Außendurchmesser des Schneidkopfes 118 entspricht dem Durchmesser des Umkreises um die Stellzylinder 170 und ist somit größer als der Außen­ durchmesser des rohrförmigen Gehäuses 116. Bei einer durch das Lenken des Schneidkopfes 118 bewirkten Richtungsänderung kann sich somit der Vortriebskopf 114 und der sich hieran anschließende vordere Teil des Rohrstranges in Radialrichtung in der durch den Schneidkopf 118 geschaffe­ nen Bohrung verlagern.

Bei einer anderen Variante des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 ist es auch möglich, die Stellzylinder 170 radial anzuordnen, so daß der Schneidkopf 118 relativ zur Achse des Gehäuses 116 in Querrichtung in eine exzentrische Position verstellt werden kann.

In Fig. 3 ist eine Abwandlung des Vortriebskopfes 114 nach Fig. 1 dar­ gestellt, bei der ein Motor 182, beispielsweise ein Elektromotor oder ein Hy­ draulikmotor bekannter Bauart, koaxial in dem rohrförmigen Gehäuse 116 des Vortriebskopfes 114 angeordnet und durch radiale Stege 184 in dem Ge­ häuse gehalten ist. Der Schaft 126 des Schneidkopfes 118 ist über radiale Stege 186 mit der Ausgangswelle 188 des Motors verbunden.

Zwischen den Stegen 184 sowie zwischen den Stegen 186 sind jeweils Öff­ nungen 190,192 für den Durchtritt des Erdreiches ausgespart.

Eine Weiterbildung dieses Ausführungsbeispiels ist in Fig. 4 dargestellt.

Bei dieser Ausführungsform ist das Gehäuse 116 des Vortriebskopfes 114 drehbar auf das vordere Ende des nicht gezeigten Rohres aufgesteckt, und sein vorderes Ende ist als zweiter Schneidkopf 194 ausgebildet, der den er­ sten Schneidkopf 118 umgibt. Der Motor 182 ist hier als Hydraulikmotor ausgebildet und über eine Drehkupplung 196 mit der Druckleitung für das Spülwasser verbunden. Wenn der Schneidkopf 118 durch den Motor 182 an­ getrieben wird, so kann sich das Gehäuse des Motors 182 und damit auch das Gehäuse 116 des Schneidkopfes relativ zu dem Rohr in entgegengesetzter Richtung drehen. Das Gegendrehmoment des Motors wird somit gezielt aus­ genutzt, um eine gegensinnige Rotation der beiden Schneidköpfe 118 und 194 zu erreichen. Dies hat den Vorteil, daß eine gute Schneidwirkung erzielt wird und auf eine Verdrehsicherung des Gehäuses 116 im Erdreich verzich­ tet werden kann.

Die Ausgangswelle 188 des Motors 182 ist nach vorn zu einer Lanze 198 ver­ längert, die von einer Schnecke 200 umgeben ist. Das vordere, mit der Schnecke 200 versehene Ende der Lanze 198 ragt nach vorn über die Schneidköpfe 118 und 194 hinaus in das noch weitgehend ungestörte Erd­ reich, so daß sich der Vortriebskopf 114 mit Hilfe der Schnecke 200 selbst in das Erdreich zieht. Vom Anfahrschacht aus braucht somit lediglich der Rohrstrang mit relativ geringer Kraft nachgeschoben zu werden. Da somit der Rohrstrang allenfalls mit geringer Kraft gegen das Gehäuse 116 des Vor­ triebskopfes 114 gedrückt wird, ergibt sich nur eine geringe Reibung, so daß die Drehung des äußeren Schneidkopfes 194 nicht behindert wird.

Die Lanze 198 enthält einen axialen Kanal 202, der sich auch durch die Aus­ gangswelle 188 des Motors erstreckt und mit dem Wasser-Auslaß des Motors verbunden ist. Das Spülwasser, das zum Antrieb des Motors 182 genutzt wor­ den ist, wird durch den Kanal 202 abgeführt und am vorderen Ende der Lan­ ze 198 durch eine Spüldüse 204 abgegeben.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 kann das Gehäuse des Motors 182 auch ein nicht näher gezeigtes Planetengetriebe aufnehmen, über das die Schneidköpfe 118 und 194 jeweils mit dem gewünschten Übersetzungsver­ hältnis gegensinnig antreibbar sind.

In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines Vortriebskopfes 214 mit ringför­ migem Hydraulikmotor 216 detaillierter dargestellt. Das Gehäuse des Vor­ triebskopfes 214 weist mehrere axial hintereinanderliegende rohrförmige Abschnitte 218, 220, 222, 224, 226 und 228 auf, die am äußeren Umfang durch axialverlaufende Schrauben 230 miteinander verbunden sind, wie le­ diglich beispielhaft für die Verbindungen zwischen den Abschnitten 218,220 und 222 gezeigt ist. Der vordere Abschnitt 218 ist mit Stützflügeln 232 be­ stückt und bildet eine ringförmige Schneide, die den rotierenden Schneid­ kopf 234 umgibt. Der Schneidkopf 234 weist in diesem Ausführungsbeispiel vier radial verlaufende, in Winkelabständen von 90° angeordnete Zahnreihen 236 auf. Der mit dem Schneidkopf 234 verschraubte Schaft 238 ist als Hohl­ welle ausgebildet und weist ein Innenrohr 240 und ein Außenrohr 242 auf, zwischen denen ein ringförmiger Spülkanal 244 gebildet ist. Das vordere En­ de des Spülkanals steht über in dem Schneidkopf 234 ausgebildete Kanäle 246 mit Spüldüsen 248 in Verbindung, die schräg nach rückwärts in die Hohlwelle 238 gerichtet sind. Am rückwärtigen Ende des Spülkanals 244 ist eine Ringkammer 250 gebildet, die über radiale Bohrungen des Außenrohres 242 mit einem in dem Gehäuseabschnitt 226 ausgebildeten Kanal 252 in Verbindung steht. An den Gehäuseabschnitt 226 schließt sich im Inneren des Gehäuseabschnitts 228 ein Vorzugsmengenteiler 254 mit einem langge­ streckten schmalen Gehäuse an, der zur Druckwasserversorgung des Hydrau­ likmotors 216 dient und das nicht für den Antrieb des Hydraulikmotors be­ nötigte Druckwasser über den Kanal 252 an das Spülsystem abgibt.

Die Druckwasserzufuhr zu dem Hydraulikmotor 216 erfolgt über eine Quer­ bohrung 256 des Vorzugsmengenteilers 254 und eine oder mehrere mit die­ ser Querbohrung in Verbindung stehende Zulaufkanäle 258, die axial durch den Gehäuseabschnitt 226 verlaufen und in eine am vorderen Ende dieses Gehäuseabschnitts gebildete Teilringkammer 260 münden. (In Fig. 5 liegen die Zulaufkanäle 258 nicht in der Schnittebene der Zeichnung). Die Teilring­ kammer 260 erstreckt sich etwa über die Hälfte des Umfangs der Hohlwelle und ist am vorderen Ende durch eine Ventilscheibe 262 abgeschlossen, die mitdrehbar mit der Hohlwelle 238 verbunden ist und mit der Stirnfläche des Gehäuseabschnitts 226 in Gleitberührung steht. Die durch den Spalt zwi­ schen der Ventilscheibe und dem Gehäuseabschnitt 226 austretende Leck­ flüssigkeit wird durch einen Kanal 264 zum rückwärtigen Gehäuseende abge­ führt. Die Ventilscheibe 262 ist durch Stifte 266 drehfest mit einem ringför­ migen Zylinderblock 268 verbunden, der beispielsweise 12 oder 16 Kolben- Zylinder-Einheiten 270 mit Kolben 272 aufnimmt. Wie an der aufgeschnittenen Kolben-Zylinder-Einheit unten in Fig. 5 zu erkennen ist, werden die Kolben 272 jeweils durch eine im Inneren angeordnete Feder 274, die sich an einem Sitz 276 abstützt, gegen ein schräg in dem Gehäuseabschnitt 222 sitzendes Kugellager 278 vorgespannt.

Die Ventilscheibe 262 ist mit Bohrungen 280 versehen, die die Teilringkam­ mer 260 mit der rückwärtigen Seite des Kolbens 272 verbinden, wenn sich der betreffende Kolben bei der Drehung der Hohlwelle 238 an der Teilring­ kammer 260 vorbeibewegt. In dieser Phase sind die Kolben somit druckbe­ aufschlagt, so daß sie in Verbindung mit dem schräggestellten Kugellager 278 das Antriebsdrehmoment erzeugen, wobei die Reibungsverluste durch das Kugellager minimiert werden. Wenn ein Kolben 272 vollständig ausgefah­ ren ist, so verläßt die zugehörige Bohrung 280 der Ventilscheibe 262 den Bereich der Teilringkammer 260 und tritt in eine andere Teilringkammer 282 ein, die über einen oder mehrere Ablaufkanäle 284 mit einem Auslaß­ block 286 verbunden ist. Wenn der Kolben 272 durch das schräggestellte Ku­ gellager 278 zurückgedrückt wird, kann somit das verdrängte Wasser in das Innere des Gehäuseabschnitts 228 eintreten und die Verdünnung und den Abtransport des Erdreichs unterstützen. Das Außenrohr 242 der Hohlwelle 238 ist im Bereich des vorderen Endes mit einem Radiallager 288 in dem Gehäuseabschnitt 220 gelagert. Der das Radiallager 288 und das schrägge­ stellte Axial-Kugellager 278 aufnehmende Hohlraum ist mit nicht näher be­ zeichneten Dichtungen abgedichtet und kann über eine durch eine Schraube 290 verschlossene Radialbohrung mit Schmieröl gefüllt werden.

Bei der oben beschriebenen Konstruktion drehen sich die Kolben-Zylinder- Einheiten 270 in dem Zylinderblock 268 mit der Hohlwelle 238 mit, und die Steuerkurve zur Erzeugung des Antriebsdrehmoments wird durch das schräggestellte, gehäusefeste Axial-Kugellager 278 gebildet. Durch diese Bau­ weise werden Reibungsverluste minimiert, und es wird eine besonders einfa­ che Gestaltung der Ventilsteuerung für die Kolben-Zylinder-Einheiten er­ möglicht.

Der in Fig. 5 gezeigte Vortriebskopf 214 hat einen Außendurchmesser von 210 mm. Wesentliche Teile dieses Vortriebskopfes können jedoch nach dem Baukastenprinzip auch für den Vortrieb von Rohren mit größerem Durchmes­ ser, beispielsweise mit einem Durchmesser von 600 mm, eingesetzt werden. In diesem Fall treibt der Hydraulikmotor 216 nicht unmittelbar den Schneid­ kopf 234, sondern ein Stirnrad- oder Planetengetriebe, das dann seinerseits den einen größeren Durchmesser aufweisenden Vortriebskopf antreibt, vorzugsweise mit einer verminderten Drehzahl, so daß sich ein höheres Dreh­ moment ergibt. Bei Verwendung eines Stirnradgetriebes wird der Hydraulik­ motor im allgemeinen exzentrisch in dem zylindrischen Vortriebskopf ange­ ordnet sein, und der Abtransport des Erdreichs erfolgt ganz oder überwie­ gend durch den Zwischenraum zwischen dem äußeren Umfang des Hydrau­ likmotors und der Innenwand des Gehäuses des Vortriebskopfes.

In Fig. 6 ist eine Weiterbildung des Vortriebskopfes 214 nach Fig. 5 darge­ stellt. In dem Gehäuseabschnitt 228 ist eine Scheibe 292 angeordnet, die einen Injektor 294 zum besseren Abtransport des Erdreichs trägt. Der Injektor 294 wird durch ein zum rückwärtigen Ende konisch verjüngtes Rohr ge­ bildet, an das eine nicht gezeigte Förderleitung angeschlossen sein kann und in dem koaxial eine Strahldüse 296 angeordnet ist, über die Wasser axial nach hinten in den konisch verjüngten Bereich des Rohres abgestrahlt wird. Auf diese Weise wird das Erdreich nach dem Prinzip einer Strahlpumpe mit­ gerissen und abgefördert. Der Wasser-Auslaß des Hydraulikmotors mündet in Öffnungen 298 stromaufwärts des Injektors, so daß das Erdreich bereits vor oder bei dem Eintritt in den Injektor verdünnt wird.

Die Strahldüse 296 ist an dem Spülwasser-Auslaß des Vorzugsmengenteilers 254 angeschlossen. Die Düsen 248 in dem Schneidkopf 234 sind so dimen­ sioniert, daß bei normalem Verbrauch des Hydraulikmotors noch ein ausrei­ chender Wasserdruck für die Strahldüse zur Verfügung steht. Wahlweise kann jedoch auch die Strahldüse des Injektors an eine separate Druckleitung ange­ schlossen sein.

Um sicherzustellen, daß der Querschnitt des Injektors nicht durch gröbere Brocken oder Steine des gelockerten Erdreichs verstopft wird, ist der Vor­ triebskopf nach Fig. 6 zusätzlich mit einem Mahlwerk ausgestattet. Dieses Mahlwerk wird durch radiale Rippen 300 an der konischen Innenfläche des rotierenden Schneidkopfes 234 und durch einen feststehenden Hohlkegel 302 gebildet, der an seinem konischen vorderen Ende mit Durchbrüchen 304 versehen ist. Die Durchbrüche 304 sind so bemessen, daß Steine oder gröbere Erdklumpen erst dann hindurchtreten können, wenn sie so zerklei­ nert worden sind, daß sie auch den Injektor 294 passieren können. Die Dü­ sen 248 sind auf die Durchbrüche 304 gerichtet.

Der Hohlkegel 302 ist durch eine Kupplung 306 drehfest mit einem Rohr 308 verbunden, das sich mit seinem rückwärtigen Ende an der Scheibe 292 abstützt. Das vordere Ende des Hohlkegels 302 ist durch ein Lager 310 in dem rotierenden Schneidkopf 234 gehalten, so daß die beim Zerkleinern des Erdreichs auf den Hohlkegel wirkenden Reaktionskräfte das Lager für die den Schneidkopf tragende Hohlwelle nicht übermäßig belasten.

Sofern für das Mahlwerk ein höheres Drehmoment des Hydraulikmotors be­ nötigt wird, kann anstelle des in Fig. 5 gezeigten Hydraulikmotors 216 auch eine an sich bekannte Ausführungsform eines Hydraulikmotors verwendet werden, bei der anstelle des schräggestellten Kugellagers 278 mehrere Steu­ erkurven vorgesehen sind, so daß jeder Kolben bei einer vollständigen Um­ drehung der Hohlwelle mehrere Hübe ausführt.

Fig. 7 zeigt einen schematischen Schnitt durch den Vorzugsmengenteiler 254.

Der Vorzugsmengenteiler 254 weist ein rohrförmiges Gehäuse 312 auf, an das sich am vorderen Ende ein Verteilerblock 314 anschließt, in dem die Querbohrung 256 für die Weiterleitung des Druckwassers an den Hydraulik­ motor ausgebildet ist.

Das über eine nicht gezeigte Leitung zugeführte Druckwasser gelangt am rückwärtigen Ende des Vorzugsmengenteilers 254 über eine Axialbohrung 316 und radiale Bohrungen 318 eines Endstücks 320 in eine Ringkammer 322 zwischen dem Gehäuse 312 und einem Zylinder 324. In dem Zylinder 324 ist ein Kolben 326 geführt, der durch eine Feder 328 in die vordere Endlage vorgespannt ist. Die Ringkammer 322 steht über Radialbohrungen 330 und eine etwas breitere Ringnut 332 mit einer im Inneren des Kolbens 326 gebildeten Kammer 334 in Verbindung. Die Wand des Kolbens 326 ist außerdem mit radialen vorderen und hinteren Steueröffnungen 336 und 338 versehen. In der in Fig. 7 gezeigten vorderen Endlage des Kolbens verbin­ den die vorderen Steueröffnungen 336 die Kammer 334 mit einer in dem Zylinder 324 gebildeten vorderen Druckkammer 340, die einen etwas größe­ ren Durchmesser als der Kolben aufweist. Von hieraus gelangt das Druckwas­ ser über radiale Bohrungen 342 in einen Drosseleinsatz 344, aus dem es über eine Drosselöffnung 346 in eine Auslaßkammer 348 in dem Verteilerblock 314 eintritt. Die Auslaßkammer 348 steht mit der zu dem Hydraulikmotor führenden Querbohrung 256 in Verbindung und ist außerdem über ein Rohr 350 mit einer zwischen dem Kolben 326 und dem Endstück 320 gebildeten hinteren Druckkammer 352 verbunden.

Wenn die Drehzahl des Hydraulikmotors zunimmt, so ergibt sich ein größerer Wasserdurchsatz durch die Drosselstelle 346 und dementsprechend eine größere Druckdifferenz zwischen der vorderen Druckkammer 340 und der hinteren Druckkammer 352. Aufgrund dieser Druckdifferenz verschiebt sich der Kolben 326 entgegen der Kraft der Feder 328 nach rechts in Fig. 7. Hierdurch wird der Durchlaßquerschnitt zwischen den Steueröffnungen 336 und der vorderen Druckkammer 340 verengt, so daß die Druckwasserzufuhr zum Hydraulikmotor gedrosselt und auf diese Weise die Drehzahl stabilisiert wird. Andererseits treten die hinteren Steueröffnungen 338 über Radialboh­ rungen 354 des Zylinders 324 mit einer Ringkammer 356 in Verbindung. Die Ringkammer 356 ist ebenfalls zwischen dem Gehäuse 312 und dem äu­ ßeren Umfang des Zylinders 324 gebildet, ist jedoch gegenüber der Ring­ kammer 322 abgedichtet. Das vordere Ende der Ringkammer 356 steht über einen durch den Verteilerblock 314 verlaufenden Kanal 358 mit dem in Fig. 5 gezeigten Kanal 252 für die Spülwasserversorgung in Verbindung. Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist der Kanal 358 außerdem mit der Strahldüse 296 verbunden.

Wenn bei einem größeren Widerstand des Erdreichs die Drehzahl des Hy­ draulikmotors abnimmt, so verschiebt sich der Kolben 326 wieder nach links, und die Druckwasserzufuhr zu dem Spülsystem und der Strahldüse wird zugunsten der Druckwasserversorgung des Hydraulikmotors gedrosselt.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit der Darstellung ist der Vorzugsmengen­ teiler in Fig. 7 nicht maßstäblich gezeigt. In der Praxis weisen die Bauteile des Vorzugsmengenteilers im Verhältnis zu ihrer Länge einen kleineren Durchmesser auf, so daß der Vorzugsmengenteiler den Innenquerschnitt des Vortriebskopfes möglichst wenig verengt.

Der oben beschriebene Vorzugsmengenteiler läßt sich auch in Verbindung mit dem Hydraulikmotor 182 bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 3 oder Fig. 4 einsetzen.

Fig. 8 illustriert eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 6. Bei dieser Ausführungsform ist zwischen dem eigentlichen Vortriebskopf 214 und dem Rohrstrang 360 ein Gelenk 362 angeordnet, das es gestattet, den gesamten Vortriebskopf 214 geringfügig, etwa in der Größenordnung von einem Grad, in bezug auf die Achse des Rohrstranges 360 zu verschwenken, so daß Richtungsabweichungen während des Rohrvortriebs korrigiert wer­ den können.

Das Gelenk 362 wird durch zwei ringförmige Gelenkteile 364 und 366 sowie eine zwischen diesen eingefügte Scheibe 368 gebildet. Das Gelenkteil 364 ist starr mit dem Vortriebskopf 214 verbunden. Der Vorzugsmengenteiler 254 und der Injektor 294 sind starr an das Gelenkteil 364 angeschlossen und verlaufen mit etwas Spiel durch nicht gezeigte Öffnungen in der Scheibe 368 und dem hinteren Gelenkteil 366.

Das Gelenkteil 364 ist auf der der Scheibe 368 zugewandten Seite mit zwei Zylinderbohrungen 370 versehen, die jeweils einen Kolben 372 aufnehmen. Das aus der Zylinderbohrung 370 herausragende Ende jedes Kolbens 372 nimmt einen rechtwinklig zur Kolbenachse verlaufenden Bolzen 374 auf, der mit beiden Enden mit geringem Spiel in Lagerbohrungen der Scheibe 368 gelagert ist.

Die Zylinderbohrungen 370 sind über nicht gezeigte Steuerleitungen mit ei­ ner Quelle für ein Druckmedium, beispielsweise Druckwasser verbunden. Wenn einer der beiden Kolben 372 druckbeaufschlagt wird, so hat das Ge­ lenkteil 364 und damit der Vortriebskopf 214 die Tendenz, relativ zu der Scheibe 368 um eine rechtwinklig zur Zeichenebene in Fig. 8 verlaufende Achse zu kippen. Da nur Kipp- oder Schwenkbewegungen in der Größenord­ nung von etwa einem Grad erforderlich sind, kann ein Verkanten der Kolben durch ein gewisses Spiel in den Kolbenführungen und vor allem in dem Lager der Bolzen 374 vermieden werden.

Das Gelenkteil 366 ist ebenfalls mit zwei Zylinderbohrungen 370 versehen, die einander diametral gegenüberliegen und zu den Zylinderbohrungen des Gelenkteils 364 jeweils um 90° versetzt sind. Durch die zugehörigen Kolben (nicht gezeigt) und die rechtwinklig durch diese Kolben verlaufenden Bolzen 374 wird ein Kippen der Scheibe 368 und damit des Gelenkteils 364 und des Vortriebskopfes 214 um eine in der Zeichenebene der Fig. 8 liegende vertikale Achse erreicht. Die Scheibe 368 mit den Bolzen 374 und den zuge­ hörigen Kolben 372 bildet somit eine Art Kardangelenk, und durch geeignete Druckbeaufschlagung der Kolben 372 kann der Vortriebskopf um einen ge­ ringen Winkel in jeder Richtung gelenkt werden.

Um ein unerwünschtes Gelenkspiel zu vermeiden, sind die Kolben 372 mit Hilfe von Schrauben 376 und Ringmuttern 378 gegen den Boden der zugehö­ rigen Zylinderbohrung 370 vorgespannt. Die Köpfe der Schrauben 376 stüt­ zen sich über Tellerfederpackungen und einen Sprengring an dem Kolben ab, und die Schäfte der Schrauben 376 ragen durch abgedichtete Bohrungen des Gelenkteils in Ausnehmungen für die Ringmuttern 378. Durch Anziehen der Ringmuttern 378 können somit die Köpfe der Schrauben 376 und mit diesen die Kolben gegen die Böden der Zylinderbohrungen gespannt werden. Bei Druckmittelbeaufschlagung bewegen sich die Kolben dann entgegen der Kraft der Tellerfederpackungen.

Die Fuge zwischen den Gelenkteilen 364 und 366 ist durch eine Dichtung 380 aus elastischem Material abgedichtet.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Vortreiben von Rohren im Erdreich, mit einem am vor­ deren Rohrende montierbaren Vortriebskopf (114; 214), der einen drehba­ ren Schneidkopf (118; 234) und ein zugehöriges Antriebsaggregat (128; 216) sowie eine Spüleinrichtung (156; 248) für den Abtransport des Erdreichs auf­ nimmt, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsaggregat ein Axialkolben- Hydraulikmotor (128; 216) ist, dessen Kolben-Zylinder-Einheiten (134; 270) ringförmig an der Innenwand des rohrförmigen Gehäuses (116; 224) des Vor­ triebskopfes (114; 214) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steu­ erventilanordnung (132) des Axialkolbenmotors (128) und die durch die Kol­ ben (150) des Axialkolbenmotors beaufschlagten Antriebskurven (138) an einem rohrförmigen Schaft (126) des Schneidkopfes (118) ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (126) des Schneidkopfes (118) wenigstens einen axialen Kanal (154) auf­ weist, der die Flüssigkeitsauslässe der Kolben/Zylinder-Einheiten (134) mit einer Spüldüse (156) im Bereich der Schneidkante (124) des Schneidkopfes verbindet.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse (116; 218, 220, 222, 224, 226) des Vortriebskopfes (114; 214) auf seinem äußeren Umfang mit radial in das Erdreich eingreifen­ den Stabilisierungsflossen (180; 232) versehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schneidkopf (118) über ein Gelenkgetriebe (158) schwenkbar mit dem Antriebsaggregat (128) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch am Umfang des Gehäuses (116) des Vortriebskopfes angeordnete Stellzylinder (170) zum Einstellen der Axialpositionen von Stößeln (176), die mit der Rückseite des Schneidkopfes (118) in Gleitberührung stehen und die Achsrichtung des Schneidkopfes bestimmen.

7. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vortriebskopf (114) zwei gegensinnig antreibbare Schneidköpfe (118, 194) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein zwischen dem Antriebsaggregat (182) und den Schneidköpfen (118, 194) angeordnetes Planetengetriebe.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 3 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylinder-Einheiten (270) mitdreh­ bar mit dem Schaft (238) des Schneidkopfes (218) verbunden sind und mit einer gehäusefesten Antriebskurve (278) zusammenwirken und daß eine mit den Kolben-Zylinder-Einheiten drehbare Ventilscheibe (262), die die Zylin­ der selektiv mit gehäusefesten Teilringkammern (260, 282) für die Zu- und Ableitung des Hydraulikmediums verbindet.

10. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikmotor (216) über einen Vorzugsmengenteiler (254) an eine Druckwasserquelle an­ geschlossen ist und daß der Vorzugsmengenteiler (254) bei einer Zunahme der Drehzahl des Hydraulikmotors die Druckwasserzufuhr zu dem Hydraulik­ motor drosselt und dafür die Druckwasserzufuhr zu einer nicht mit dem Aus­ laß des Hydraulikmotors verbundenen Spüldüse (248) erhöht.