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1. GEBIET
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vortriebsvorrichtung zum Einsatz bei einer Untergrundvortriebs-Bauarbeit.
Zum Beispiel offenbart US-A 5 322 391 (Anspruch 1, 1–7) eine solche Vorrichtung,
umfassend: einen Vortriebskopf, ein Führungselement, das aus einem
führenden
Ende des Vortriebskopfs besteht, wobei das Führungselement um die Achse
des Vortriebskopfs drehbar ist, indem es eine Antriebskraft von
einem Antriebsmittel erhält; eine
geneigte Druckaufnahmefläche,
die am vorderen Teil des Führungselements
gebildet ist, um einen Erddruck in Verbindung mit der unterirdischen
Vortriebsbewegung des Vortriebskopfs aufzunehmen und um den Vortriebskopf
in die Richtung der Aufbringung des Erddrucks auf die Druckaufnahmefläche zu steuern.
Die Erfindung betrifft insbesondere eine Vortriebsvorrichtung, die
beinhaltet eine Vielzahl von über
Gelenke seriell miteinander verbundenen Vortriebszylindern, um durch
den Erhalt einer drückenden
Kraft von hinten vorgeschoben zu werden, einen Vortriebskopf, der
mit dem vordersten Ende des Vortriebszylinders verbunden ist, um
in die Erde gedrückt
zu werden, wobei der Vortriebskopf an seinem führenden Ende ein Führungselement
aufweist, das um eine Achse des Vortriebskopfs drehbar ist, indem es
eine Antriebskraft von einem Antriebsmittel erhält, wobei das Führungselement
an seinem vorderen Teil eine geneigte Druckaufnahmefläche aufweist,
um einen Erddruck in Verbindung mit der unterirdischen Vortriebsbewegung
des Vortriebskopfs aufzunehmen und um den Vortriebskopf in die Richtung
der Aufbringung des Erddrucks auf die Druckaufnahmefläche zu steuern.
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2. BESCHREIBUNG DES VERWANDTEN
STANDES DER TECHNIK
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Um eine Rohrabzweigungsarbeit zum
Verlängern
eines Anschlussrohrs von einem Gaszweigrohr (in 9 mit dem Kennzeichen P bezeichnet) durchzuführen, das
beispielsweise unter einer Straße
zu einem Gasrohrsystem (in 9 mit
dem Kennzeichen G bezeichnet) installiert ist, das beispielsweise
in einem Wohngebäude
installiert ist, werden jeweils Gruben gegraben an einer mit einem
Basisende übereinstimmenden
Stelle (hiernach einfach als „Basisende" bezeichnet) (in
den Figuren mit dem Kennzeichen D bezeichnet) des Gaszweigrohrs
und an einer weiteren, mit einem Anschlussende übereinstimmenden Stelle (hiernach
einfach als „Anschlussende" bezeichnet) (in
den Figuren mit dem Kennzeichen E bezeichnet) des Gaszweigrohrs
(normalerweise wird die Grube am Basisende im voraus gebildet. Daher
besteht hier nicht die Notwendigkeit, eine Grube neu zu formen.)
Auch wird eine unterirdische Vortriebsvorrichtung (hiernach „Bezugsvorrichtung") eingesetzt, die
eine Vielzahl von Vortriebszylindern beinhaltet, die auf unflexible
Art über
Verbindungsstellen seriell miteinander verbunden sind, d. h. ohne Flexibilität an den
Verbindungsstellen zwischen den jeweiligen Zylindern. Dann wird
diese Bezugsvorrichtung unterirdisch gerade vorgetrieben, um ein
gerades, zylindrisches, unterirdisches Loch zu bilden, in welchem
das Anschlussrohr horizontal installiert wird. Danach wird das Anschlussende
des installierten Anschlussrohrs an einem Verteilerende des Gasrohrsystems
im Wohnhaus angeschlossen. Bei dieser Rohrabzweigungsarbeit unter
Verwendung der Bezugsvorrichtung erfordert diese Arbeit jedoch das Bilden
einer Grube am Anschlussende und dann nach der Rohrinstallation
das Wiederauffüllen
der Grube mit Erde. Diese Grab- und Füllarbeiten für die Grube
am Anschlussende sind lästig.
Weiterhin, wenn für
das Bilden der Grube kein Platz vorhanden ist, wird die Rohrinstallationsarbeit
gänzlich
unmöglich.
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Um diese Umstände zu vermeiden, werden bei
einem Vorschlag gemäß dem herkömmlichen Stand
der Technik bei einer Vorrichtung der oben erwähnten Art die Vortriebszylinder über Verbindungsstellen
miteinander verbunden, die ein Abbiegen in alle Richtungen ermöglichen,
wobei ein Antriebsmittel als ein Hydraulikmotor bereitgestellt ist,
dessen Abtriebswelle operativ mit der Antriebswelle verbunden ist
(diese herkömmliche
Vorrichtung wird hiernach als „erste
herkömmliche
Vorrichtung" bezeichnet).
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Bei der obigen, ersten herkömmlichen
Vorrichtung wird die Vorrichtung zunächst gerade vorgetrieben (für diese
gerade Vortriebsbewegung wird die Haltung des Führungselements wiederholt umgekehrt,
um so die Druckaufnahmefläche
abwechselnd nach oben und unten auszurichten, und das Führungselement
wird ständig
angetrieben, um sich zu drehen). Indem die Druckaufnahmefläche fest
nach unten gestellt wird, wird die Vortriebsvorrichtung in der Nähe des Anschlussendes
mit einer nach oben zeigenden Neigung getrieben, um so die Erdoberfläche zu erreichen
und durch sie hindurchzubrechen. Beim Verwenden dieser Vorrichtung
erfordern die Rohrinstallationsarbeiten somit nicht das vorherige Formen
einer Grube am Anschlussende (diese Installationsarbeit wird hiernach
als „grubenloses
Bauverfahren bei Ankunft" bezeichnet).
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Bei der obigen, ersten herkömmlichen
Vorrichtung wird es jedoch schwierig sein, falls die Vorrichtung
einen kleinen Durchmesser aufweist, einen entsprechend kleinen Hydraulikmotor
zu bekommen, der in der Vorrichtung untergebracht werden kann. Und
da ein solcher kleiner Hydraulikmotor nur ein begrenztes Drehmoment
zum Antreiben der Antriebswelle und zum Drehen des am Führungsende
der Welle angeordneten Führers
bereitstellen kann, ergibt sich die Tendenz, notwendigerweise zusätzlich einen
Mechanismus zur Erhöhung
des Drehmoments bereitzustellen (insbesondere beispielsweise einen
Reduziermechanismus). Dies ist ein Problem, das der ersten herkömmlichen
Vorrichtung innewohnt.
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Um das Problem der oben beschriebenen, ersten
herkömmlichen
Vorrichtung zu lösen,
haben die hier vertretenen Erfinder vorher schon eine verbesserte
Vorrichtung entwickelt (diese Vorrichtung wird hiernach als die „zweite
herkömmlich
Vorrichtung" bezeichnet).
Während
die Bauweise der Gelenke mit derjenigen der ersten herkömmlichen
Vorrichtung gleich geblieben ist, wird bei dieser Vorrichtung ein
von dem Hydraulikmotor ganz verschiedener Mechanismus als Antriebsmittel
eingesetzt. Im Einzelnen umfasst dieser Mechanismus einen Drehmechanismus,
der eine Spiralschraube als Hauptbauteil beinhaltet, die im Wesentlichen
aus einer Spiralerhöhung 71a und
einer Spiralrille 61 besteht, wie in 14 dargestellt.
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Mehr im Detail betrachtet, bei einem
weiteren Bezug auf 14,
beinhaltet der Drehmechanismus eine Spiralrille 61, die
an einem Teil einer inneren Umfangsfläche eines Vortriebskopfkörpers 1A ausgebildet
ist, einen Hydraulikkolben 71, der eine Spiralerhöhung 71a aufweist,
die mit der Spiralrille 61 verschraubbar und im Vortriebskopfkörper 1A eingebaut
ist, eine Drehwelle 81 (der Antriebswelle für den Vortriebskopf
entsprechend), die an ihrem äußeren Umfang
einen Zahnwellenteil 81a ausgebildet hat, der mit Zahnwellenrillen 71b in
Eingriff gebracht werden kann, die auf der Innenfläche des
Hydraulikkolbens 71 definiert sind, und ein Paar Drucköl-Leitwege 91A, 91B zum
Zuführen
und Ausstoßen
von Drucköl von
und zu Druckaufnahmekammern, die nebeneinander quer durch einen
Kolbenkopf 71c des Hydraulikkolbens 71 angeordnet
sind, um so den Hydraulikkolben 71 entlang der Achse des
Kopfkörpers 1A hin und
her zu bewegen.
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Wenn der oben beschriebene Drehmechanismus
in Betrieb ist, wird das Drucköl
durch einen Drucköl-Leitweg 91A (oder 91B)
zum Vortriebskopfkörper 1A gespeist
und das Öl
läuft von
dem Kopfkörper 1B durch
den anderen Drucköl-Leitweg 91B (oder 91A)
zurück.
Damit wird der Hydraulikkolben 71 hin und her angetrieben.
In Verbindung mit dieser Hin- und Herbewegung wird der Hydraulikkolben 71, der
seine Spiralerhöhung 71a in
der Spiralrille 61 des Kopfkörpers 1A eingeschraubt
hat, vorwärts
und rückwärts gedreht,
die Drehwelle 81 wird auch vorwärts und rückwärts gedreht, und auch das Führungselement 1D des
Vortriebskopfs 1 wird um seine Achse in eine Drehbewegung
versetzt. Dabei wird das Führungselement 1D bei
einer Hin- und Herbewegung des Hydraulikkolbens 71 um etwa
360° oder mehr
gedreht.
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Sowohl bei der ersten als auch der
zweiten herkömmlichen
Vorrichtung sind die Verbindungsteile jedoch aus in allen Richtungen
flexiblen Gelenken hergestellt. Das verursacht ein Problem, das
im Folgenden beschrieben werden soll. Das heißt, dass die Steuerung der
Vortriebsrichtung in alle Richtungen aktiv sein muss, d. h. in allen
oberen, unteren sowie rechten und linken Richtungen. Daher neigt
die Vortriebssteuerung der Vorrichtung dazu, kompliziert zu sein.
Eine solche Komplexität
hat es erheblich erschwert, Vortriebsbauarbeiten im Untergrund zu
erleichtern und schneller zu machen, und auch die Kosten des Steuerungssystems
zu senken. Hierbei handelt sich um ein gemeinsames Problem bei der
ersten und zweiten herkömmlichen
Vorrichtung.
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Die vorliegende Erfindung hat in
beiden Fällen
den oben beschriebenen Stand der Technik untersucht. Das Hauptziel
der Erfindung ist es, Mittel bereitzustellen, die in der Lage sind,
nicht nur die Probleme der Bezugsvorrichtung sondern auch die Probleme
zu lösen,
welche bei den ersten und zweiten herkömmlichen Vorrichtungen entweder
einzeln oder gemeinsam vorkommen, und die in der Lage sind, einen
glatten, flexiblen Vortrieb der Vortriebsvorrichtung zu ermöglichen,
was durch die darin verwendeten flexiblen Gelenke gewährt wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Um die oben erwähnte Aufgabe zu lösen, umfasst
eine Vortriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung:
eine Vielzahl von seriell miteinander verbundenen Vortriebszylindern,
um durch den Erhalt einer drückenden
Kraft von hinten vorgeschoben zu werden;
ein Verbindungsmittel
zum seriellen Verbinden der Vortriebszylinder;
einen Vortriebskopf,
der mit dem vordersten Ende der Vortriebszylinder verbunden ist,
um in die Erde gedrückt
zu werden;
ein Führungselement,
das aus einem führenden Ende
des Vortriebskopfs besteht, wobei das Führungselement um die Achse
des Vortriebskopfs drehbar ist, indem es eine Antriebskraft von
einem Antriebsmittel erhält;
eine
geneigte Druckaufnahmefläche,
die an dem vorderen Teil des Führungselements
gebildet ist, um einen Erddruck in Verbindung mit der unterirdischen Vortriebsbewegung
des Vortriebskopfs aufzunehmen und um den Vortriebskopf in die Richtung
der Aufbringung des Erddrucks auf die Druckaufnahmefläche zu steuern;
wobei
das Verbindungsmittel ein flexibles Gelenk beinhaltet, das um eine
Querachse schwenkbar flexible ist, die sich normal zu einer Achse
des Vortriebszylinders erstreckt.
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Bei der oben beschriebenen Bauart
beinhaltet das Verbindungsmittel ein flexibles Gelenk, das um eine
Querachse schwenkbar flexible ist, die sich normal zu einer Achse
des Vortriebszylinders erstreckt, so dass der Vortriebszylinder
in nur einer einzigen, vorbestimmten Richtung abgebogen werden kann,
d. h. die Richtung um die Querachse herum. Dann wird die Richtung
dieser Abbiegung auf geeignete Weise eingestellt in Kombination
mit dem Einstellen der Orientierung der geneigten Druckaufnahmefläche. Insbesondere
bei der Durchführung
einer Rohrabzweigungsarbeit zum Verlängern eines Anschlussrohrs
von einem Gaszweigrohr, das mit einem einem Gasrohrsystem in einem
Wohngebäude verbunden
werden soll, wird das Anschlussrohr zunächst gerade vorgetrieben und
dann, wenn das Anschlussende des Rohrs in die Nähe des Verteilerendes des Gasrohrsystems
im Wohnhaus kommt, wird der flexible Gelenkteil durch das Einstellen
der Orientierung der geneigten Druckaufnahmefläche nach unten in die eine,
vorbestimmte Richtung abgebogen, so dass die Vortriebsvorrichtung
mit der nach oben zeigenden Ausrichtung vorgetrieben wird, um die
Erdoberfläche
zu erreichen. Auf diese Weise kann die Installationsarbeit eines
Anschlussrohrs mit dem grubenlosen Bauverfahren bei Ankunft ausgeführt werden,
was hier schon vorher beschriebenen worden ist.
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Da weiterhin das Verbindungsmittel
in nur einer, vorbestimmten Richtung flexible ist, braucht die Steuerung
der Vortriebsrichtung hauptsächlich
nur in dieser einen Richtung ausgeführt zu werden.
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Infolgedessen hat es die oben beschriebene Bauweise
der Erfindung möglich
gemacht, das Problem der Bezugsvorrichtung zu lösen, d. h. die Schwierigkeiten
des Formens und Auffüllens
einer Grube am Anschlussende, und auch das Problem zu lösen, welches
bei den ersten und zweiten herkömmlichen
Vorrichtungen entweder einzeln oder gemeinsam vorkommt, nämlich das
Problem eines komplizierten Steuerungsbauteils, womit es möglich gemacht
wird, die Untergrundvortriebs-Bauarbeit zu erleichtern und zu beschleunigen
und dabei auch die Kosten des Steuerungssystems zu verringern.
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Vorzugsweise beinhaltet der Vortriebskopf Winkelversatzdetektionsmittel,
die in der Lage sind, eine Änderung
in der Winkelstellung der Vortriebskopfs um seine Achse zu erkennen.
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Falls sich beim Durchführen der
Rohrabzweigungsarbeit zum Installieren eines Anschlussrohrs, das
sich von einem Gaszweigrohr erstreckt, das mit einem Gasrohrsystem
in einem Wohngebäude
wie vorher beschrieben zu verbinden ist, die Winkelstellung des
Vortriebskopfs um die Achse im Verlauf der geraden Vortriebsbewegung
des Anschlussrohrs versehentlich ändert, wird mit diesem zusätzlichen
Merkmal diese Änderung
in der Haltung von dem Winkelversatzdetek tionsmittel erkannt, so
dass aufgrund dieser Detektionsinformation die Winkelstellung, d.
h. die Drehstellung, entsprechend korrigiert werden kann.
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Gemäß eines Aspekts der Erfindung
enthält das
Antriebsmittel:
eine Zylinderkammer, die zwischen dem Kopfkörper und
der Antriebswelle ausgebildet ist und eine ring- oder zylinderförmige Gestalt
aufweist;
ein Klingenelement, das gleitend eine innere Umfangsfläche der
Zylinderkammer berührt
und radial vorspringt zum kapazitätsmäßigen Trennen der Zylinderkammer
in zwei Zylinderunterkammern beidseits der Antriebswelle; und
Flüssigkeitszuführöffnungen,
um jeweils Druckflüssigkeit
in die zwei Zylinderunterkammern zuzuführen, die durch das Klingenelement
getrennt sind.
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Indem die Druckflüssigkeit durch eine Flüssigkeitszuführöffnung in
eine Zylinderunterkammer zugeführt
wird, um Flüssigkeit
auf das Klingenelement aufzubringen, kann die Antriebswelle mit
der oben beschriebenen Konstruktion in eine Richtung um die Achse
gedreht werden. Ebenso, indem die Druckflüssigkeit durch die andere Flüssigkeitszuführöffnung in
eine Zylinderunterkammer zugeführt
wird, um Flüssigkeit
auf das Klingenelement aufzubringen, kann die Antriebswelle in die
andere Richtung um die Achse gedreht werden. Auf diese Art und Weise
kann die Antriebswelle ohne weiteres vorwärts und rückwärts gedreht werden, und in
Verbindung damit kann das Führungselement
des Vortriebskopfs auch vorwärts
und rückwärts um die
Achse gedreht werden, und zwar mit großem Drehmoment. Darüber hinaus kann
dieser Drehmechanismus einfach gebaut werden, indem die Zylinderkammer
in zwei Zylinderunterkammern getrennt wird, wobei das Klingenelement
im Innern der Kammer angeordnet ist. Zum Bereitstellen der in zwei
Unterkammern getrennten Zylinderkammer benötigt die obige Konstruktion
der Erfindung demgemäß keinen
so großen
radialen Raum, wie er von der ersten herkömmlichen Vorrichtung benötigt wird.
Darüber
hinaus benötigt
diese Konstruktion auch keinen so großen Raum in Längsrichtung,
wie er von der zweiten herkömmlichen
Vorrichtung benötigt
wird.
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Vorzugsweise enthält die Zylinderkammer zwischen
dem Zylinderkopfkörper
und der Antriebswelle an einem peripheren Abschnitt davon eine Trennwand
als einen nicht-drehenden Bereich; und das Führungselement ist auf eine
solche Art an die Antriebswelle angebracht, dass der nicht-drehende Bereich
der geneigten Druckaufnahmefläche,
der durch die Trennwand gebildet ist, an einem abgewandten Ende
der Querachse in der Umfangsrichtung des Vortriebskopfs angeordnet
ist.
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In der oben beschriebenen Konstruktion
ist das Führungselement
auf eine solche Art an die Antriebswelle befestigt, dass der nicht-drehende
Bereich der geneigten Druckaufnahmefläche, der durch die Trennwand
gebildet ist, an einem abgewandten Ende der Querachse in der Umfangsrichtung
des Vortriebskopfs angeordnet ist. Dann, wenn die Vortriebsvorrichtung
aufgrund der Funktion der Verbindungsmittel mit einer Abbiegung
in einer Richtung davon vorgetrieben wird, ist die periphere Stellung des
Vortriebskopfs zum Steuern der geneigte Druckaufnahmefläche in die
gewünschte
Richtung schon günstigerweise
eingestellt.
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Vorzugsweise enthält das Verbindungsmittel eine
Vielzahl von flexiblen Verbindungsabschnitten und eine Vielzahl
von unflexiblen Verbindungsabschnitten, die abwechselnd mit länglichen
Räumen dazwischen
in einem Vortriebsvorrichtungskörper vorgesehen
sind.
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Noch bevorzugter ist, dass jeder
der flexiblen Verbindungsabschnitte nur flexibel um eine Flexionsachse
ist, die sich radial vom Vortriebsvorrichtungskörper erstreckt, und dass jeder
der flexiblen Verbindungsabschnitte einen Positioniermechanismus
beinhaltet, um die Flexionsachsen der flexiblen Verbindungsabschnitte
parallel auszurichten, die beidseits dieses unflexiblen Verbindungsabschnittes
angeordnet sind, zusammen mit einer Verbindungsarbeit des unflexiblen
Verbindungsabschnittes.
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Mit dem obigen Verfahren, d. h. mit
der einfachen Verbindungsarbeit des unflexiblen Verbindungsabschnittes,
können
die Flexionsachsen der flexiblen Verbindungsabschnitte, die Seite
an Seite beidseits des unflexiblen Verbindungsabschnitts angeordnet
sind, parallel zueinander ausgerichtet werden, womit das Problem
des peripheren Ausrichtens der Vortriebszylinder beseitigt ist,
die miteinander zu verbinden sind. Infolgedessen kann die Untergrundvortriebs-Bauarbeit auf rationelle
Weise ausgeführt werden.
Ferner kann die Verbindungsarbeit in derselben Art leicht ausgeführt werden,
und zwar ungeachtet des Könnens
und der Erfahrung der Bedienungsperson.
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Da auch die Flexionsachsen der jeweiligen flexiblen
Verbindungsabschnitte parallel zueinander ausgerichtet sind, ist
es möglich,
die Untergrund-Flexionsrichtung der Vortriebsvorrichtung gleichförmig zu
halten. Damit kann die Steuerung der Vortriebsrichtung weiter erleichtert
werden. Infolgedessen kann die Wirksamkeit der gesamten Untergrundvortriebs-Bauarbeit
verbessert werden.
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Vorzugsweise ist die geneigte Druckaufnahmefläche so gebildet,
dass sie die Querachse kreuzt.
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Damit wird der Erddruck, der in Verbindung mit
der Vortriebsbewegung der Vorrichtung auf die Druckaufnahmefläche aufgebracht
wird, in eine Richtung wirken, welche die Vortriebsvorrichtung dazu veranlasst,
um die Flexionsachse abgebogen zu werden. Daher kann die abgebogene
Vortriebsbewegung wirksam ausgeführt
werden, ohne dass ein kompliziertes Steuerungsschema erforderlich
wäre.
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Nebenbei gesagt kann die Vorrichtung
der Erfindung auch für
jeden anderen Zweck als der Zweigrohrinstallation des Anschlussrohrs
eines Gaszweigrohrs eingesetzt werden. Ferner ist in der obigen
Beschreibung die Vortriebsrichtung der Vorrichtung zunächst auf
gerade eingestellt und wird dann mitten im Vortriebsvorgang entweder
in die obere oder untere Richtung abgeändert. Der Einsatz der Vorrichtung
ist nicht darauf beschränkt.
Es ist beispielsweise auch möglich,
den Verlauf der Vorrichtung nach der geraden Bewegung entweder in
die rechte oder linke Richtung abzuändern.
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Weitere und andere Aufgaben, Vorteile
und Auswirkungen der Erfindung werden deutlicher durch die folgende,
detailliertere Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung
mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein horizontaler Schnitt, der die Hauptabschnitte (die Gelenkteile
der vielen Vortriebszylinder) einer Vorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
zeigt,
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2 ist
eine vergrößerte Ansicht
der Gelenkteile,
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3 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in 2,
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4 ist
ein vertikaler Schnitt, der die Hauptabschnitte eines Vortriebskopfs
der Vorrichtung zeigt,
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5 ist
eine funktionsdarstellende Ansicht der Gelenkteile,
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6 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 4,
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7 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Zwischengelenkteil zeigt,
das an einem Zwischenverbindungsabschnitt des Vortriebszylinders bereitgestellt
ist,
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8 ist
eine beschreibende Ansicht eines Rollmessgeräts, das im Vortriebskopf eingebaut
ist,
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9 ist
eine Ansicht, die den Zustand beim Betrieb der Vorrichtung gemäß der Erfindung
bildlich darstellt,
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10 ist
eine Draufsicht als Schnitt, der die Hauptabschnitte (die Gelenkteile
der vielen Vortriebszylinder) einer Untergrundvortriebs-Vorrichtung gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt,
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11 ist
eine Seitenansicht, die den Vortriebsvorgang der Vorrichtung in 10 darstellt,
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12 ist
eine vergrößerte Ansicht,
welche die Hauptabschnitte eines flexiblen Gelenkteils zeigt, das
sich auf eine weitere, zusätzliche
Ausführungsform
bezieht,
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13(a), (b) sind funktionsbeschreibende Ansichten
des flexiblen Gelenkteils der 12,
und
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14 ist
ein vertikaler Schnitt, der die Hauptabschnitte einer herkömmlichen
Vorrichtung zeigt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bevorzugte Ausführungsformen einer Vortriebsvorrichtung
zum Einsatz in einer Untergrundvortriebs-Bauarbeit, auf die sich
die vorliegende Erfindung bezieht, werden im Detail mit Bezug auf
die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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Wie in 1 bis 3 (die den verbundenen Zustand
einer Vielzahl von Vortriebszylindern zeigen) sowie auch in 4 (die einen Vortriebskopf
zeigt, der an dem vordersten Führungsende
des Vortriebszylinders angebracht ist) gezeigt, enthält eine
Vorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
eine Vielzahl von Vortriebszylindern 2, wobei jeder einen
kleinen Durchmesser aufweist (z. B. etwa 100 mm oder weniger), die
flexibel und seriell über
Gelenkteile R miteinander verbunden sind, die Verbindungsmittel
bilden, welche um eine Querachse X schwenkbar flexible sind, die
sich normal zu der Achse des Vortriebszylinders 2 erstreckt.
Ferner ist an dem vordersten Anschlussende des Vortriebszylinders 2 ein
Vortriebskopf 1 angebracht, der eine im Wesentlichen zylindrische, äußere periphere
Fläche
aufweist. Nebenbei gesagt ist das Gelenkteil des Vortriebskopfs 1 im
Fall der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung genauso aufgebaut
wie das Gelenkteil R zum Verbinden der Vortriebszylinder 2 miteinander.
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Wie noch deutlicher in 1 bis 3 dargestellt, enthält das Gelenkteil R ein kugelförmiges Eingriffsteil 7,
das am Führungsende
jedes Vortriebszylinders 2 bereitgestellt ist, und ein
weiteres kugelförmiges
Eingriffsteil 8, das am Basisende des Vortriebszylinders 2 bereitgestellt
und im Innern mit dem kugelförmigen
Eingriffsbereich 7 in Eingriff zu bringen ist, wobei die
kugelförmigen
Eingriffsteile 7, 8 über einen Zapfen 9 miteinander
verbunden sind, der als Verbindungsmittel dient, so dass sie um
die Querachse X schwenkbar flexible sind. Ein Ende des Zapfens 9 ist
im Wesentlichen ohne Spiel in einer Vertiefung 7a eingepasst,
die an Bereichen (zwei gegenüberliegende
Stellen) der Außenfläche des
kugelförmigen Eingriffsteils 7 gebildet
ist, wobei die Vertiefung 7a sich in der Tiefe entlang
der Querachse X erstreckt. Ferner ist das andere Ende des Zapfens 9 in
ein Gewindedurchgangsloch 8a eingeschraubt, das an Bereichen
(zwei der Vertiefung 7a entsprechenden Stellen) des kugelförmigen Eingriffsteils 8 gebildet
ist, wobei die Erstreckungsrichtung des Gewindedurchgangslochs 8a entlang
der Querachse X verläuft.
Mit dem Eingriff, der durch das Einfügen der gegen überliegenden
Enden des Zapfens 9 entsteht, kann das Gelenkteil R dann
schwenkbar um die Querachse X wie in 5 dargestellt
abgebogen werden.
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Nebenbei erwähnt, falls die Dicke eines
Abschlussendes des Zapfens 9 so abgeändert ist, dass es ermöglicht ist,
dass dieses Ende des Zapfens 9 mit einem ausreichenden
Spiel dazwischen in die Vertiefung 7a eingepasst werden
kann, wird das Gelenkteil R in einer gewünschten Richtung schwenkbar
flexibel in einem von dem Spiel erlaubten Maß. Das heißt, dass es beim Verwenden
eines verschiedenen Zapfens 9 leicht möglich ist, das Gelenkteil R von
einem Zustand, in dem das Teil schwenkbar flexibel um die Querachse
X sein kann, umzuwandeln in einen weiteren Zustand, in dem das Teil
in jeder gewünschten
Richtung schwenkbar flexibel sein kann.
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In einem Zwischenbereich einiger
Vortriebszylinder 2, die aus einer Vielzahl von Vortriebszylindern 2 gewählt sind,
wie in 7 dargestellt,
ist jeder ausgewählte
Vortriebszylinder 2 bei Bedarf in zwei Hälften auseinandernehmbar
(z. B. wenn es gewünscht
ist, die Vielzahl der miteinander verbundenen Vortriebszylinder 2 in
der kompaktesten Art ringförmig
zu lagern), und zwar über
ein Klauenverbindungsteil 12. Insbesondere sind an diesem
Klauenverbindungsteil 12 zum Bereitstellen des oben beschriebenen,
auseinandernehmbaren Eingriffs ein konvexes Teil 12a, das
in einem Halbteil 14a gebildet ist, und ein konkaves Teil 12b,
das in dem anderen Halbteil 14b gebildet ist, miteinander
ein- und auszukuppeln durch den Gewindeeingriff zwischen einem Außengewindeteil 12d und
einem Innengewindeteil 12e. Und das konvexe Teil 12a und
das konkave Teil 12b sind gegeneinander phasenverschiebbar
um 180° um
die Antriebswellenachse. Demgemäß stellen
das konvexe Teil 12a und das konkave Teil 12b zusammen
einen Positioniermechanismus 13 dar.
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Wie in 4 gezeigt,
enthält
der Vortriebskopf 1 einen Zylinderkopfkörper 1A, der den Körper des
Kopfs bildet und auch als Zylinder fungiert, eine Antriebswelle 1B,
die innerhalb des Kopfkörpers 1A eingepasst
ist, um entlang der Vortriebsrichtung als Reaktion auf das Zuführen von
Antriebsflüssigkeit
(d. h. Drucköl,
Schmiermittel oder dergl.) hin und her bewegt zu werden, um so als
ein Kolben für
einen Zylinder zu fungieren, und ein Führungselement 1D,
das am Führungsende
der Antriebswelle 1B befestigt ist. Bei Betrieb wird das
Führungselement 1D in
Verbindung mit der Vorwärts-
und Rückwärtsbewegung
der Antriebswelle 1B entlang der Vortriebsrichtung hin und
her angetrieben, so dass der Vortriebskopf 1 mit dieser
Hin- und Herbewegung des Führungselements 1D glatt
in die Vortriebsrichtung vorgeschoben werden kann. Und mit dieser
Vorschubbewegung des Vortriebskopfs 1 wird auch die Vielzahl
der Vortriebszylinder 2 glatt vorgetrieben.
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Bei der obigen Situation wird das
Drucköl eingeführt durch
einen Flüssigkeitszuführkanal 1a zum
Führungselement 1D hin
und fließt
dann innerhalb der Antriebswelle 1B (in der Figur ist diese
Flüssigkeitsleitung
nur bis zu einem Mittelbereich davon gezeigt, um Komplexität in der
Figur zu vermeiden) und in das rückwärtige Ende
des Führungselements 1D zum
Führungsende
davon. Zum Zurückbewegen des
Führungselements 1D wird
die Druckflüssigkeit durch
einen Flüssigkeitszuführkanal 1b eingeführt, der
von dem obigen Kanal 1a verschieden ist. Dann läuft diese
Flüssigkeit
durch einen Ölkanal 1c,
der ringförmig
in der inneren Umfangsfläche
des Vortriebskopfkörpers 1A ausgebildet
ist, und die Flüssigkeit
läuft dann
in einen Ölkanal
hinein (nicht dargestellt), der sich von diesem Ölkanal 1c zu einer
Einlassöffnung 1d eines Ölkanals 1e erstreckt,
der direkt neben dem Führungsende
gebildet ist. Weiterhin wird die in die Einlassöffnung 1d eingeführte Flüssigkeit dann
zu dem Ölkanal 1e geleitet,
der direkt neben dem Führungsende
bereitgestellt ist, wodurch die Antriebswelle 1B nach rückwärts bewegt
wird.
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Das Führungselement 1D kann
eine Auslassöffnung 11 aufweisen,
um die Schmierflüssigkeit
dadurch nach vorne auszustoßen
(diese Schmierflüssigkeit
fungiert auch als eine Antriebsdruckflüssigkeit, wie schon vorher
beschrieben). Die Antriebswelle 1B und das Führungselement 1D,
das an dem Führungsende
davon befestigt ist, werden um die Achse von einem Antriebsmittel
angetrieben, das im nächsten
Abschnitt beschrieben werden soll. An einer Führungsfläche des Führungselements 1D ist eine
geneigte Druckaufnahmefläche
F ausgebildet. Im Betrieb, wenn die Antriebswelle 1B und
das Führungselement 1D angetrieben
werden, um sich in eine entsprechende Richtung zu drehen, wird das Führungselement 1D in
Richtung der Aufbringung des Erddrucks zur geneigten Druckaufnahmefläche F hin
gelenkt.
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Als Nächstes wird der Aufbau des
Antriebsmittels beschrieben.
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Wie in 4 und 6 dargestellt, ist zwischen dem
Kopfkörper 1A und
der Antriebswelle 1B eine ringförmige oder zylindrische (ringförmig in
der vorliegenden Ausführungsform)
Zylinderkammer 3 ausgebildet. In dieser Zylinderkammer 3 ist
der zylindrische Raum zwischen dem Kopfkörper 1A und der Antriebswelle 1B durch
ein zylindrisches Trennelement 15 unterteilt, das in dem
Kopfkörper 1A enthalten
ist, und der zylindrische Raum ist auch teilweise in der peripheren
Richtung davon durch eine Trennwand 19 (diese Trennwand 19 besteht
aus einem nicht-drehenden Bereich des Klingenelements 4,
das später beschrieben
werden soll) geschlossen, die vom Kopfkörper 1A vorspringt
und eine Fächerform
mit einem vergrößerten Basisbereich
aufweist (Ausweitungswinkel: 80°),
wobei der Gesamtraum einen im wesentlichen C-förmigen Querschnitt erhält. Und
wie in 6 dargestellt,
gibt es ein radial vorspringendes Klingenelement 4, das
gleitend die innere Umfangsfläche
der Zylinderkammer 3 berührt und die Zylinderkammer 3 räumlich in
zwei Teile unterteilt, d. h. Zylinderunterkammer 3A, 3B (d.
h. die Zylinderunterkammer 3A ist definiert durch eine
Seite der Trennwand 19 und eine Seite des Klingenelements 4 und die
Zylinderunterkammer 3B ist definiert durch die andere Seite
der Trennwand 19 und die andere Seite des Klingenelements 4).
Dann, wie ebenfalls in 6 dargestellt,
sind Flüssigkeitszuführöffnungen 5A, 5B bereitgestellt,
um die Druckflüssigkeit
jeweils unabhängig
in diese Unterkammern 3A, 3B zu speisen.
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Um es der Antriebswelle 1B zu
ermöglichen, innerhalb
des Kopfkörpers 1A angeordnet
zu sein, wobei das Klingenelement 4 innerhalb der Zylinderkammer 3 eingebaut
ist, ist es nebenbei gesagt notwendig, dass der Kopfkörper 1A einen
trennbaren Aufbau aufweist, der an einem Trennbereich 20 trennbar
ist.
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Wie in 4 dargestellt,
ist ein Strömungskanal
zum Leiten der Druckflüssigkeit
zu einer Flüssigkeitszuführöffnung 5A der
Flüssigkeitszuführöffnungen 5A, 5B gebildet,
um sich durch ein Druckflüssigkeits-Zuführrohr 17 zu
erstrecken, das innerhalb des Basisendes des Kopfkörpers 1A bereitgestellt
ist und sich weiter in Längsrichtung
durch den dicken Bereich des Kopfkörpers 1A erstreckt,
um die eine Flüssigkeitszuführöffnung 5A zu
erreichen. Darüber hinaus,
wie auch in 4 dargestellt,
ist ein anderer Strömungskanal
zum Leiten der Druckflüssigkeit
zu einer anderen Flüssigkeitszuführöffnung 6B gebildet, um
sich durch ein Druckflüssigkeits-Zuführrohr 18 zu erstrecken,
das innerhalb des Basisendes des Kopfkörpers 1A bereitgestellt
ist und sich weiter in Längsrichtung
durch den dicken Bereich des Kopfkörpers 1A erstreckt,
um die andere Flüssigkeitszuführöffnung 5B zu
erreichen.
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Wenn die Druckflüssigkeit mit der oben beschriebenen
Konstruktion durch die eine Flüssigkeitszuführöffnung 5A in
die eine Zylinderunterkammer 3A der zwei Zylinderunterkammern 3A, 3B gespeist
wird, um den Flüssigkeitsdruck
auf das Klingenelement 4 aufzubringen, kann die Antriebswelle 1B in
eine Richtung um die Achse gedreht werden. Ebenso, wenn die Druckflüssigkeit
mit der oben beschriebenen Konstruktion durch die andere Flüssigkeitszuführöffnung 5B in
die andere Zylinderunterkammer 3B gespeist wird, um den
Flüssigkeitsdruck auf
das Klingenelement 4 aufzubringen, kann die Antriebswelle 1B in
andere Richtung um die Achse gedreht werden. Demgemäß kann die
Antriebswelle 1B leicht vorwärts und zurück gedreht werden (der Drehbereich
ist 280 Grad, da der Ausweitungswinkel der Trennwand 19,
wie hier vorher schon beschrieben, 80 Grad ist). In Verbindung mit
dieser Drehung wird auch das Führungselement 1D des
Vortriebskopfs 1 mit einem großen Drehmoment um die Achse
in die Vorwärts-
und Rückwärtsrichtungen
gedreht. Weiterhin kann dieser Drehmechanismus leicht aufgebaut werden,
indem die in zwei Zylinderunterkammern 3A, 3B unterteilte
Zylinderkammer 3 mit dem Klingenelement 4 ausgestattet
ist, das innerhalb der Kammer 3 angeordnet ist. Daher ist
es nicht notwendig, einen großen
Radialraum in der Vorrichtung zu reservieren, um die Zylinderkammer 3 bereitzustellen,
die in zwei Zylinderunterkammern 3A, 3B unterteilt
ist, und für diese
Konstruktion ist auch kein großer
Längsraum erforderlich.
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Weiterhin ist das Führungselement 1D in
dieser Vortriebsvorrichtung an die Antriebswelle 1B auf solche
Art befestigt, dass der nicht-drehende Bereich der geneigten Druckaufnahmefläche F, der
durch die Trennwand 19 gebildet ist, an einem Abschlussende der
Querachse X in der Umfangsrichtung des Vortriebskopfs 1 angeordnet
ist. Das heißt,
dass die Befestigung des Führungselements 1D an
die Antriebswelle 1B bei dieser Ausführungsform so ausgeführt ist,
dass die periphere Stellung der Trennwand 19 als dem nicht-drehenden
Bereich des Klingenelements 4 an beiden Enden der Querachse
X angeordnet ist, und der nicht-drehende Bereich der geneigten Druckaufnahmefläche F, der
durch die Trennwand 19 gebildet ist, sich am Ende der Querachse
X in Umfangsrichtung des Vortriebskopfs 1 befindet.
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In der vorliegenden Ausführungsform
ist der Vortriebskopf 1 ferner mit einem Rollmessgerät 6 (siehe 8) als einem Winkelversatzdetektionsmittel
zum Erkennen der Veränderung
in der Winkelstellung des Vortriebskopfs 1 um die Achse
ausgestattet. Im Einzelnen ist ein ebenes Stangenelement 6b mit einem
dar an hängenden
Gewicht an den Kopfkörper 1A befestigt,
und Spannungsmessinstrumente (nicht dargestellt) sind an den Vorder-
und Rückflächen dieses
ebenen Stangenelements 6b befestigt. Im Zusammenhang mit
einer Drehbewegung des Vortriebskopfs 1 um seine Achse
wird das ebenes Stangenelement 6b bei Betrieb von der Masse
des Gewichts 6a gebogen, wie in 8(b) bildlich dargestellt, so dass Spannungsmessinstrumente
die dem Biegewert entsprechende Spannungsgröße messen. Und basierend auf
diesem Messwert kann die Winkelstellung des Vortriebskopfs bestimmt
werden.
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Als Winkelversatzdetektionsmittel
ist anstatt eines Rollmessgeräts
mit Spannungsmessinstrumenten eine alternative Konstruktion denkbar,
bei der ein Spulenwiderstand peripher innerhalb des Vortriebskopfs 1 bereitgestellt
ist. In diesem Fall kommt das ebene Stangenelement 6b in
Gleitkontakt mit dem Spulenwiderstand, wenn der Vortriebskopf 1 um seine
Achse gedreht wird, was eine Änderung
des elektrischen Potentials erzeugt. Und diese Potentialänderung
wird von einem Potentiometer erkannt, womit die Winkelstellung erkannt
wird.
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Um dann eine Rohrabzweigungsarbeit
zum Installieren eines Anschlussrohrs von einem Gaszweigrohr P,
das beispielsweise unter einer Straße zu einem Gasrohrsystem G
in einem Wohnhaus installiert ist, indem die oben beschriebene Vorrichtung
der Erfindung eingesetzt wird, wie in 9 dargestellt, von
einer Grube aus durchzuführen,
die an der Baustelle im voraus gebildet wurde (hiernach als „Basisende
D" bezeichnet),
die mit dem Basisende des Anschlussrohrs übereinstimmt, zu einer Erdoberflächenstelle
hin (hiernach als „Führungsende
E" bezeichnet),
das mit dem Führungsende
des Anschlussrohrs übereinstimmt,
wird die Vortriebsvorrichtung der Erfindung dazu veranlasst, unterirdisch vorgetrieben
zu werden. Im Einzelnen, nachdem die Vortriebsvorrichtung gerade
vorgetrieben worden ist (für
diese gerade Vortriebsbewegung wird die Haltung des Führungselements 1D wiederholt
umgekehrt, um die geneigte Druckaufnahmefläche F alternativ nach oben
oder unten zu orientieren), wird die geneigte Druckaufnahmefläche F in
der Nähe
des Führungsendes
E fest nur nach unten hin eingestellt, um so den Vortriebskopf 1 mit
einer nach oben zeigenden Ausrichtung vorzutreiben, so dass das
vorderste Ende der Vortriebsvorrichtung, d. h. das Führungsende
des Vortriebskopfs 1, die Erdoberfläche erreichen kann, auch wenn
keine Grube im voraus am Führungsende
E geformt wurde. Auf diese Weise kann das das grubenlose Bauverfahren
bei Ankunft leicht ausgeführt
werden, was hier schon vorher beschriebenen worden ist. Da weiterhin
die Ge lenkteile R in nur einer, vorbestimmten Richtung abgebogen werden,
braucht die Steuerung der Vortriebsrichtung hauptsächlich nur
in dieser einen Richtung ausgeführt
zu werden. Demgemäß kann die
Steuerung der Vortriebsrichtung leicht ausgeführt werden. Weiterhin, wie
schon vorher beschrieben, ist das Führungselement 1D an
die Antriebswelle 1B auf solche Weise befestigt, dass der
nicht-drehende Bereich der geneigten Druckaufnahmefläche F, der
durch die Trennwand 19 gebildet ist, an einem Abschlussende
der Querachse X in der Umfangsrichtung des Vortriebskopfs 1 angeordnet
ist. Wenn die Vortriebsvorrichtung mit einer nach oben zeigenden
Ausrichtung vorgetrieben wird, wobei die Gelenkteile R nur in einer einzigen,
vorbestimmten Richtung flexibel sind, ist der Vortriebskopf 1 daher
schon in seiner peripheren Stellung fixiert, um die geneigte Druckaufnahmefläche F relativ
zu den Vortriebszylindern 2 entsprechend zu orientieren.
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Weiterhin ist der Vortriebskopf 1 bei
dieser Ausführungsform
mit einem Rollmessgerät 6 ausgestattet,
welches Veränderungen
in der Winkelstellung des Vortriebskopfs 1 um die Achse
erkennen kann. Wenn also eine Veränderung in der Winkelstellung des
Vortriebskopfs 1 um die Achse im Verlauf der anfänglichen,
geraden Vortriebsbewegung des Anschlussrohrs auftritt, wird diese
Stellungsänderung von
dem Rollmessgerät 6 erkannt
und, die Winkelstellung des Vortriebskopfs 1 kann basierend
auf dieser Erkennungsinformation entsprechend korrigiert werden.
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ANDERE AUSFÜHRUNGSFORMEN
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(1) Eine Vortriebsvorrichtung S gemäß einer weiteren
Ausführungsform
der Erfindung ist in 10 gezeigt
(wobei der verbundene Zustand vieler Vortriebszylinder dargestellt
ist). Diese Vorrichtung S enthält
einen Vortriebsvorrichtungskörper 30 mit
einem Vortriebskopf 1, der eine im wesentlichen zylindrische, äußere Ausgestaltung
und eine Vielzahl von Vortriebszylindern 2 aufweist, die
seriell mit dem rückwärtigen Ende
des Kopfs 1 verbunden sind. Der Vorrichtungskörper 30 enthält eine
Vielzahl von flexiblen Gelenkteilen R1 und eine Vielzahl von unflexiblen
Gelenkteilen R2 mit länglichen
Räumen
dazwischen.
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Der Vortriebskopf 1, wie
in 10 gezeigt, ist aus
einem zylindrischen Metallelement gebildet, das integral an einem
geschlossenen Führungsende davon
eine geneigte Druckaufnahmefläche
F aufweist, die relativ zur Kopfachse Y ge neigt ist. Da diese Druckaufnahmefläche F im
Zusammenhang mit der Vortriebsbewegung der Vorrichtung einen Erddruck
erhält,
wird der Vortriebskopf 1 in die entgegengesetzte Richtung
zur Orientierung der Druckaufnahmefläche F geleitet, so dass der
Kopf 1 in seiner Richtung verändert wird. Weiterhin ist an
einem Zwischenbereich des Vortriebskopfs 1 eines der flexiblen Gelenkteile
R1 bereitgestellt, und dieses flexible Gelenkteil R1 ist um die
Querachse X in einer Richtung flexibel (ein Beispiel einer Flexionsachse),
die sich radial zum Vortriebsvorrichtungskörper 30 erstreckt, und
die Druckaufnahmefläche
F ist mit einer Orientierung gebildet, die sich senkrecht zur Querachse
X erstreckt.
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Am Basisendebereich des Vortriebskopfs 1 ist
ein Halbbereich 14a des unflexiblen Gelenkteils R2 bereitgestellt.
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Jeder Vortriebszylinder 2 ist
aus einem Metallzylinder geformt, der einen kleinen Durchmesser von
beispielsweise 60 mm oder weniger aufweist. Und jeder Zylinder 2 enthält an seinem
Führungsende
(d. h. dem vorderen Ende bezüglich
der Vortriebsrichtung) das andere Halbteil 14b, das abnehmbar
an dem einen Halbteil 14a des unflexiblen Gelenkteils R2
wie oben beschrieben befestigt ist. Andererseits enthält der Zylinder
am Basisendbereich (d. h. dem rückwärtigen Ende
bezüglich
der Vortriebsrichtung) dieses Vortriebszylinders 2 ein
Halbteil 14a, das mit dem Halbteil 14a des Vortriebskopfs 1 identisch
ist. Wenn das eine Halbteil 14a und das andere Halbteil 14b miteinander
verbunden sind, stellen sie zusammen das verbundene, unflexible
Gelenkteil R2 dar.
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Wie in 10 und 11 gezeigt, sind an Zwischenbereichen
eines Vortriebszylinders 2 separat zwei Gelenkteile R1
gebildet. Und diese beiden Gelenkteile R1 sind so aufgebaut, dass
ihre jeweiligen Querachsen X sich parallel zueinander erstrecken.
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Wenn nun eine Untergrundvortriebs-Bauarbeit
ausgeführt
wird, bei dem die oben beschriebene Vortriebsvorrichtung S eingesetzt
ist, wie in 11 dargestellt,
wird die Vortriebsvorrichtung S mittels eines Schubgeräts M unterirdisch
in eine vorbestimmte Richtung vorgetrieben (in dieser Ausführungsform mit
einer nach oben zeigenden Ausrichtung). Wenn die Vortriebsvorrichtung
X anfänglich
eingestellt wird, wird der Vortriebskopf 1 dabei fest in
einer Stellung so eingestellt, dass ihr Vortriebskopf 1 nach
unten zeigt, und dann wird an diesen Vortriebskopf 1 der Vortriebszylinder 2 über das
unflexible Gelenkteil R2 ver bunden. Damit sind die Flexionachsen
des jeweiligen flexiblen Gelenkteils R1 der Vortriebsvorrichtung
S quer ausgerichtet. Wenn die Vortriebsvorrichtung S dann durch
das Schubgerät
M in das Erdreich eingeschoben wird, kann sie schnell mit einer
nach oben zeigenden Ausrichtung vorgetrieben werden.
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(2) Das flexible Gelenkteil R1 kann
alternativ aufgebaut sein, wie in 12 und 13 gezeigt.
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Dieses flexible Gelenkteil R1 enthält einen zylindrischen,
kugelförmigen
Eingriffsbereich 28, der am Ende (vorderes Ende) eines
Vortriebszylinders 2a bereitgestellt ist, und einen kugelförmigen Eingriffsbereich 7,
der am Ende (hinteres Ende) eines Vortriebszylinders 2a bereitgestellt
ist, wobei die kugelförmigen
Eingriffsbereiche 7, 28 miteinander im Eingriff
stehen. Der kugelförmige
Eingriffsbereich 28 enthält ein zylindrische Element 16 konischer
Form, das mit einem in der inneren Peripherie des zylindrischen
Elements 16 definierten Innengewinde schraubbar ist, um
mit dem einen Vortriebszylinder 2a verbunden zu werden.
Und innere, periphere Flächen
des zylindrischen Elements 16 und des Endes (vorderes Ende)
des Verbindungszylinders 29 sind sphärisch konkav ausgebildet, um
entlang der äußeren, peripheren
Fläche
des kugelförmigen
Eingriffsbereichs 7 angeordnet zu werden. Die äußere, periphere
Fläche
des konischen Bereichs des zylindrischen Elements 16 ist
als konvexe, sphärische
Fläche
(sphärische
Fläche)
ausgebildet, die sich um die gemeinsame Flexionsachse der beiden
Vortriebszylinder 2a erstreckt. Dieser konvexe, sphärische Flächenbereich
wird als Kurvenbereich 16a bezeichnet werden. Weiterhin
ist die Endfläche
(vorderes Ende) des konischen Bereichs als ebener Bereich 16d ausgebildet,
wobei er zwei Ebenen aufweist. Das zylindrische Element 16 ist
so aufgebaut, dass es das flexible Gelenkteil R1 zusammen mit einem
gleitenden Kontaktzylinderelement 27 abdeckt, das später beschrieben
werden soll.
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Der kugelförmige Eingriffsbereich 7 beinhaltet
an einem Ende ein Außengewinde 7c,
das in den Vortriebszylinder 2a eingeschraubt werden kann,
und beinhaltet an seinem anderen Ende (vorderes Ende) dazu noch
einen sphärischen
Bereich 7b, der sich entlang der inneren, peripheren Fläche des
einen Endes (vorderes Ende) des kugelförmigen Eingriffsbereichs 28 erstreckt.
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Dann sind die kugelförmigen Eingriffsbereiche 7, 28 über zwei
Zapfen 9 so miteinander verbunden, dass sie schwenkbar
flexibel um die Querachse X sind.
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Nebenbei erwähnt sind die einen Enden der Zapfen 9 im
wesentlichen ohne Spiel in Vertiefungen (nicht dargestellt) eingepasst,
die an Bereichen (zwei gegenüberliegenden
Bereichen) der Außenfläche des
kugelförmigen
Eingriffsbereichs 7 gebildet sind, wobei sie sich in der
Tiefe entlang der Querachse X erstrecken. Ferner sind die anderen
Enden der Zapfen 9 in Gewindedurchgangslöcher eingeschraubt, die
an Bereichen (zwei der Vertiefungen entsprechenden Bereichen) des
kugelförmigen
Eingriffsbereichs 28 gebildet sind, sich entlang der Querachse
X erstrecken. Mit dem Eingriff, der durch das Einfügen der
gegenüberliegenden
Enden der Zapfen 9 entsteht, kann das flexible Gelenkteil
R1 schwenkbar um die Querachse X abgebogen werden.
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Vom Ende (hinteres Ende) des Vortriebszylinders 2a,
der mit dem kugelförmigen
Eingriffsbereich 7 im Eingriff steht, erstreckt sich gleichzeitig
das gleitende Kontaktzylinderelement 27, wobei es von außen mit
dem Zylinderelement 15 in Eingriff kommt, um so das flexible
Gelenkteil R1 abzudecken.
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Im inneren peripheren Bereich des
Endes (hinteres Ende) des gleitenden Kontaktzylinderelements 27 ist
ein gleitender Kontaktbereich 10 bereitgestellt, um mit
dem Kurvenbereich 16a in Kontakt zu kommen, wenn das Zylinderelement 16 und
das gleitende Kontaktzylinderelement 27 miteinander im
Eingriff stehen, um so das Spiel zwischen den beiden Vortriebszylindern 2a zu
schließen.
Der gleitende Kontaktbereich 10 ist so aufgebaut, dass
er in Flächenkontakt
mit dem Kurvenbereich 16a kommt. An der äußeren Peripherie
des Endes (hinteres Ende) des gleitenden Kontaktzylinderelements 27,
wie in 13(a) und (b) dargestellt, ist ein konischer Bereich 10a geformt.
Mit diesem konischen Bereich 10a wird es im Zusammenhang
mit der Flexionsbewegung des flexiblen Gelenkteils R1 möglich, das
umgebende Erdreich zur Außenseite
des Rohrs hin zu leiten, wodurch ein Eindringen des Erdreichs in
den hohlen, inneren Raum des flexiblen Gelenkteils R1 verhindert
wird.
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Der Stirnflächenbereich (auf der Innenseite des
gleitenden Kontaktbereichs 10 angeordnet) des Vortriebszylinders 2a ist
als ebene Fläche
ausgebildet. Im Zusammenhang mit der Flexion um die Querachse X
kommt dann einer der beiden ebenen Bereiche 16d, die am
Führungsende
des kugelförmigen Eingriffsbereichs 28 gebildet
sind, in Flächenkontakt damit,
wodurch der maximale Flexionswinkel zwischen den beiden Vortriebszylindern 2a eingeschränkt wird.
Die ebenen Bereiche 16d und der Stirnflächenbereich 21 stimmen
beide mit einem Winkel überein,
der gegenüberliegende
Bereiche einschränkt
(d). Und die entgegengesetzte Richtung dieser winkeleinschränkenden,
entgegengesetzten Bereiche (d) ist entlang der Längsrichtung des Vortriebszylinders 2a eingestellt.
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Demgemäß kann die Vortriebskraft zwischen den
beiden Zylindern 2a unter der winkeleinschränkenden
Bedingung durch die Druckkraft entlang des Länge des Zylinders übertragen
werden. Daher kann diese Bauart die Kraft wirksamer übertragen
als eine weitere Bauart, bei welcher der Zylinder einer großen Biege- oder Scherkraft
unterworfen ist. Die ebenen Bereiche 16d und der Stirnflächenbereich 21 werden mit
dem Sammelbegriff Winkeleinschränkungsmittel J
bezeichnet.
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Nebenbei erwähnt bezeichnet das Kennzeichen
K in den Figuren Fett, das im Raum zwischen dem kugelförmigen Eingriffsbereich 7,
den ebenen Bereichen 16d und dem Stirnflächenbereich 21 eingefüllt ist.
Dieses Fett hat die Funktion, das Eindringen von Erdreich oder Grundwasser
von der Außenseite
des flexiblen Gelenkteils R1 zur Innenseite des Vortriebszylinders 2 durch
die Lücke
zwischen den beiden Vortriebszylindern 2a zu verhindern,
und das Fett hat auch die Funktion, den mit dem Abbiegen verbundenen
Reibungswiderstand zu verringern.
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(3) In der vorherigen Ausführungsform
ist das Führungselement 1D,
das am Führungsende des
Vortriebskopfs bereitgestellt ist, nach vorne und hinten beweglich.
Aber dieser reziproke Mechanismus kann eliminiert werden. In diesem
Fall kann die Wirkung der vorliegenden Erfindung offensichtlicher erreicht
werden, indem die Leistung des Antriebsmittels zum Drehen des Führungselements 1D um
die Achse erhöht
wird.
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(4) In den vorherigen Ausführungsformen werden
die Vorrichtungen der Erfindung dazu eingesetzt, ein Gasrohr zu
einem Gasrohrsystem in einem Wohnhaus zu verlängern. Es erübrigt sich
zu erwähnen,
dass diese Vorrichtungen auch dafür eingesetzt werden können, ein
Wasserrohr zu einem Wasserrohrsystem in einem Wohnhaus zu verlängern.
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Weiterhin kann die Vorrichtung alternativ
auf eine solche Art eingesetzt werden, dass die Vorrichtung zunächst gerade
vorgetrieben wird und dann zu einer Seite vorgetrieben wird, d.
h. mit einer rechten oder linken Ausrichtung (oder in die rechte
oder linke Richtung mit einer Neigung relativ zur horizontalen Richtung).
In einem solchen Fall, wenn die Vorrichtung mit einer rechten oder
linken Ausrichtung innerhalb einer horizontalen Ebene vorgetrieben
wird, ist es erforderlich, die Flexionsachsen senkrecht zu stellen.
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Die Erfindung kann in anderen, spezifischen Ausführungsformen
ausgebildet sein, ohne dabei von ihrem Grundgedanken oder ihren
wesentlichen Merkmalen abzuweichen. Daher sind die vorliegenden
Ausführungsformen
in jeder Hinsicht als erläuternd
und nicht als einschränkend
zu betrachten, wobei der Umfang der Erfindung durch die angefügten Ansprüche und
nicht durch die obige Beschreibung angezeigt ist, und alle Änderungen,
die innerhalb der Bedeutung und des Bereichs der Gleichwertigkeit von
Ansprüchen
liegen, sind daher als darin eingeschlossen anzusehen.