DE8511302U1

DE8511302U1 - Einrichtung zum richtungsgesteuerten Vortrieb von Rohren nach dem Verdrängungsprinzip

Info

Publication number: DE8511302U1
Application number: DE19858511302
Authority: DE
Original assignee: Celler Maschinenfabrik Gebr Schaefer & Co Kg 3100 Celle De GmbH
Current assignee: Celler Maschinenfabrik Gebr Schaefer & Co Kg 3100 Celle De GmbH
Priority date: 1985-04-17
Filing date: 1985-04-17
Publication date: 1986-07-24
Also published as: DE3513750A1; DE3513750C2

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum richtungsgesteuerten Vortrieb von Rohren nach dem Verdrängungsprinzip.

Es ist bekannt, Rohre grabenlos zu verlegen, indem sie von einer Startgrube aus durch das Erdreich gepreßt werden. Das verdrängte Erdreich wird entweder durch rotierende Gestängeteile abtransportiert oder seitlich verdrängt und verdichtet. Eine grabenlose Rohrverlegung ist beispielsweise dann interessant, wenn eine Kanalisation unter Straßen oder unter schlecht zugänglichem Gelände erforderlich wird. Sowohl bei rotierenden als auch bei nichtrotierenden Rohren ist es schwierig und teuer, die Verlegung in der erwünschten Richtung sicherzustellen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, mit der Abweichungen von einer erwünschten Richtung des Rohrvortriebs korrigiert werden können. Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die in seinem Kennzeichen genannten Merkmale gelöst.

Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im Prinzip besteht die Erfindung darin, daß ein Verdränger-

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kopf neben einem symmetrischen Verdrängekopfteil mit schrägen Lenkflächen versehen ist und daß eine präzise Anzeigevorrichtung Abweichungen des Verdrängerkopfes von der erwünschten Lage anzeigt. Treibt man das Rohr mit dem Verdrängerkopf mittels einer hydraulischen Vorpreßeinrichtung rotierend in das Erdreich, so verdrängt der durch die Rotation kegelförmige Verdrängungsschild des Kopfes das dem Volumen des vorgepreßten Rohrstranges entsprechende Erdreich bzw. Haufwerk zur Seite und verdichtet es seitlich. Viird der Verdrängerkopf nichtrotierend durch das Erdreich gepreßt, so lenkt die schräge Fläche den Kopf in die der Fläche abgewandte Richtung. Durch Drehung und Justierung der Fläche in die angezeigte Abweichung wird der Verdrängerkopf wieder in seiner Lage korrigiert. Sobald die richtige Lage wieder erreicht ist, beginnt automatisch oder gesteuert erneut die Rotation und damit der Normalbetrieb. Die Justierung der Lenkfläche kann durch Bedienung oder durch Automaten erfolgen. Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Korrektur ohne großen Aufwand durchgeführt werden kann.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen in

Fig. 1 die Prinzipdarstellung der Erfindung mit einem von einer Startgrube aus betriebenen Rohranordnung mit einem Verdrängerkopf und Anzeigeeinrichtung.

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Verdrängerkopf,

Fig. 3 die perspektivische Ansicht eines Verdrängerkopfes gemäß der Erfindung,

Fig. 4 einen Querschnitt durch ein Rohrteil mit Laserlichterzeuger ,

Fig. 5 die Ansicht eines Anzeigeschirmes zur Auswertung der Laserlichtanzeige.

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Fig. 6 die Prinzipdarstellung einer Nutzung des zur Verdrängung dienenden Rohrstranges als Führung für Rohre, Wendeln und Bohrköpfe.

In Fig. 1 ist eine Rohrvorpreßanordnung im Prinzip dargestellt. Ein Verdrängerkopf 1 ist direkt oder über ein Rohrteil 2 am vorderen Ende eines von einem Ursprung 4 ausgehenden Rohrstranges 5 befestigt. Der Ursprung 4 ist in einer Startgrube 13 angeordnet und beinhaltet die nicht näher beschriebene, übliche hydraulische Vorpreßanordnung. Vor dem Einpressen des Rohrstranges 5 mit dem Verdrängerkopf 1 in das Erdreich 1¹J werden die Rohrteile für die vorgesehene Richtung justiert. Im Verdrängerkopf 1 oder einem hinter ihm befindlichen Rohrteil 2 wird ein Lichtstrahl 3 erzeugt, der genau in der Rohrachse zum Ursprung 4 geleitet wird und dort einer Anzeigeeinrichtung 25 über einen Spiegel 26 zugeführt wird. Durch das Vorpressen des Rohrstranges mit dem Verdrängerkopf 1 verdichtet der kegelförmige Schild des Kopfes 1 das Haufwerk oder Erdreich seitlich. Der kegelförmige Schild wird im Normalbetrieb durch die Rotation des Verdrängerkopfes erreicht. Der Verdrängerkopf 1 ist nämlich so gestaltet, daß seine Kopfseite bei Rotation verdrängend und verdichtend arbeitet, wohingegen sie ohne Rotation bei Vorschub eine Lenkfunktion bewirkt. Die entsprechende Konstruktion wird weiter unten anhand der Fig. 2 und 3 näher beschrieben. Kommt es in Fig. 1 durch inhomogene Schichtungen des Erdreiches oder durch Einlagerungen störender Art zu einer Richtungsabweichung des Rohrstranges 5, so wird dies durch den Lichtstrahl 3 über den Spiegel 26 auf der Anzeigeeinrichtung angezeigt. Die Abweichung bewirkt eine Einstellung von Rotation und Vorschub. Außerdem wird der Verdrängerkopf 1 in seiner Winkellage so justiert, daß er bei rotationsfreiem Vorschub in seine erwünschte Lage zurückgelenkt wird. Sobald diese Winkellage justiert ist, wird der rota-

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tionsfreie Vorschub eingeschaltet. Sobald der Lichtstrahl die richtige Lage wieder anzeigt, wird auch die Rotation wieder aktiviert. Damit sind Rotation und Vorpressung wieder im Normalbetrieb.

Für die Überwachung des richtungsgesteuerten Preßvorgangs dient einerseits der vom Kopf 1 durch das Rohr 5 entlang der Rohrachse zum Ursprung 4 gesandte Richtstrahl 3 und andrerseits die Anzeigeeinrichtung 25. Der Richtstrahl oder der Lichtsender sind so justiert, daß der Richtstrahl 3 exakt entlang der Rohrachse verläuft. Die Anzeigeeinrichtung ist so eingestellt, daß der Richtstrahl im richtigen Arbeitszustand die fiktive Achse des Anzeigeschirms trifft und daß die jeweilige Lage der Lenkfläche 10 gespeichert ist. Auf dem Anzeigeschirm ist die richtige Lage beispielsweise durch einen Vektor dargestellt. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß Winkellage und evtl. Abweichungen des Verdrängerkopfes erkennbar und die Anzeige oder die der Anzeige zugrundeliegenden Steuergrößen für Steuerzwecke nutzbar sind. Das kann in der für viele Zwecke ausreichenden Auswertung des Anzeigeschirms 25 durch eine Kontrollperson geschehen. Es ist aber auch möglich, die erforderlichen Funktionen wie Stillsetzung der Rotation und des Vorschubes, Justierung einer Winkellage für die Korrektur, Wiederinbetriebsetzung von Vorschub und - bei korrigierter Kopflage - der Rotation, durch Auswertung der gespeicherten und/oder angezeigten Größen automatisch zu bewirken.

In Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch einen Verdrängerkopf 1 dargestellt. Der Kopf 1 besteht im Prinzip aus einem vorn geschlossenen Zylinderrohr 9. Dieses Rohr 9 ist im geschlossenen Bereich schräg geschnitten und bildet auf diese Weise eine elliptische Oberfläche 10. Auf dieser Oberfläche erhebt

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sich eine Metallplatte 11 derart, daß ihre Kanten 12 eine Verlängerung der Wandungen des Rohres 9 bilden. Die Dicke der Metallplatte 11 ist so gewählt, daß die Plattenstabilität auch bei Rotation im Erdreich gewahrt ist und dennoch eine nennenswerte Größe der Oberfläche 10 für die Lenkungsfunktion erhalten bleibt. In der Praxis hat sich eine Dicke der Platte 11 von einem Drittel des Außendurchmessers des Rohres 9 bewährt. Die Spitze der Metallplatte 11 ist in PfeiIfOFmI ausgebildet. Der gewählte stumpfe Winkel ergibt eine abgeflachte Form. Diese Pfeilform wirkt bohrschneidenartig und gestattet bei Rotation eine Verdrängung und seitliche Verdichtung des Erdreichs wie bei einem üblichen kegelförmigen Verdrangungsschild. Die abgeflachte Spitze der Meta.llplatte ist durch eine gesondert vorstehende Spitze 15 ergänzt. lsi In.enraum des Zylinderrohres 9 ist die Anordnung zur Erzeugung dfs Richtstrahls, z.B. ein batteriebetriebener Helium-Neon-Laser, angeordnet. Ein solcher Laser kann einen eng gebündelten Lichtstrahl erzeugen und ermöglicht wegen des kompakten, keine Leitungen erfordernden Aufbaus keine besondere Rücksichtnahme während des Betriebes. Wenn der Laser ständig einen Richtstrahl liefern soll, müssen die Batterien auch während des Einsatzes auswechselbar sein. Im praktischen Einsatz kommen insbesondere aufladbare Batterien in Betracht. Wenn auch der Kopf 1 mit der gesamten Richtstrahlanordnung 18 eine Einheit bilden kann, so kann es doch vorteilhaft sein, Kopf 1, Stromversorgung 19 einschließ lieh Batterie und Anpassungsschaltungen sowie den Lichterzeuger 20 in getrennten miteinander verbindbaren und wieder trennbaren Rohrteilen 1,16,17 anzuordnen. In diesem Fall können verbrauchte Einheiten sofort durch neue Einheiten ersetzt werden. Die verbrauchten, ersetzten Einheiten werden in diesem Fall gesondert behandelt, z.B. im Falle der Batterieeinheit neu aufgeladen.

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Wie in Fig. 2 angedeutet, ist der Laser im Rohr 9 justierbar und verschiebungssicher so gelagert, daß der Richtstrahl exakt Achslage hat. In der Praxis werden über die Länge des Lasers zwei Justierebenen vorgesehen, um die erforderliche Genauigkeit sicherzustellen.

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Verdrängerkopfes 1 . Aus diese.-' Figur wird die Verbindung von Zylinderrohr 9 und Metallplatte 11 besonders deutlich. Die Metallplatte 11 kann mit der Oberfläche 10 des Rohres 9 nachträglich verbunden, z.B. verschweißt sein. Die Platte 11 kann aber auch aus dem Rohr 9 herausgearbeitet sein. Für die Pfeilform der Metallplatte 11 können verschiedene Winkel benutzt werden, wie im oberen Teil gestrichelt angedeutet. Vorzugsweise ist der Pfeil aber symmetrisch ausgebildet, um die Verdrängungsfunktion optimal ausführen zu können.

In Fig. 4 ist ein Querschnitt durch das Rohr 9 im Bereich der Laseranordnung 18 dargestellt. Hier ist die Verteilung der Justiermittel 21,22,23 über den Umfang erkennbar. Zwei der Justiermittel sind als Inbusschrauben ausgebildet, das dritte Justiermittel ist ein gefedertes Widerlager. Dieses drückt beispielsweise mit einer Kugel gegen den Umfang der Laseranordnung und ist in einem Sackloch so angeordnet, daß der Laser zugleich gegen Verschiebung geschützt ist. Widerlager und Stellschrauben sind so verteilt angeordnet, daß sie einen Vollkreis dritteln. Die hier für eine Ebene beschriebene Justiereinrichtung kann für zwei Ebenen verwendet werden.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform des Anzeigeschirms 25. Die fiktive Achse wird durch einen Pfeil 27 markiert. Ein Vektor 28 gibt die Lage der Fläche 10 an. Bei einer Abweichung der

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gebündelten Richtstrahls vom Sollwert wird der Vektor mit dem abweichenden Lichtfleck von Hand oder automatisch in Deckung gebracht. Infolge Abschaltung der Rotation setzt die Korrektur ein, bis der Lichtfleck wieder mit der fiktiven Achse in Deckung ist. Der Richtstrahl kann auf dem Anzeigeschirm asymmetrisch ausgebildet erscheinen, um die Überein-StIiTJn]Un⁰* rnit der L3°*e des Vektors besser ζμφ Au3fjpnnif 7.n bringen.

In Fig. 6 ist eine Verwendung des soweit beschriebenen Rohrund Steuersystems als Pilotgestänge für Rohre weit größeren Durchmessers dargestellt. Das anhand der Fig. 1-5 beschriebene Rohr- und Steuersystem ist für die direkte Verlegung von Rohren kleinerer Durchmesser geeignet. Für Verdrängungsköpfe werden selten größere Durchmesser als 200mm verwendet. Durch die richtungsgenaue Rohrführung des Rohrsystems nach Fig. 1-5 wird dieses Rohrsystem auch als Pilotgestänge für Rohre größerer Durchmesser verwendet. Zu diesem Zweck wird die Außenwandung aller Rohre 5 speziell für die Führung anderer Rohre ausgebildet. Das ist z.B. ein stetiger übergang von einem Rohr 5 zum nächsten Rohr 5. Weiterhin wird das Material der Rohre 5 und die Oberflächenbehandlung so gewählt, daß die Führung anderer Rohre begünstigt wird. Schließlich werden die Außenrohre 6 zusammen mit Wendeln oder Schnecken 7 und einem Bohrkopf 8 ausgestattet, die das Erdreich abbohren und abtransportieren. Die Außenrohre ό können wieder rückgewinnbar sein, können aber auch als endgültig verlegte Rohre, z.B. Kanalrohre, im Boden verbleiben. Die Bohr- und Förderschnecken 7 und die Bohrwerkzeuge 8 werden mit Bohrungen montiert, die an den Außendurchmesser des Spezial-Pilotgestänges 5 angepaßt sind. Sie können gesondert oder zusammen mit dem zu verlegenden Außenrohr 6 auf das Pilotgestänge aufgebracht und geführt werden. Das Bohrwerkzeug 8 kann auch eine von der Schnecke 7 gesonderte Einheit sein.

Claims

Celler Maschinenfabrik

Gebr. Schäfer GmbH & Co.KG

Windmühlenstraße 48

3100 Celle

Celle, den 17. Mai 1986.
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--, Schutzansprüche

. Einrichtung zum richtungsgesteuerten Vortrieb von Rohren (2) nach dem Verdrängungsprinzip, dadurch gekennzeichr3t, daß

a) das Rohr (2) an seinem vorderen Ende mit einem Verdrängerkopf (1) versehen ist, der eine unsymmetrische Kopfform hat,

b) der Verdrängerkopf (1) drehbar gelagert ist

c) der Verdrängerkopf mit einem Rotationsantrieb versehen ist,

d) der Verdrängerkopf (1) in feste Positionen drehbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Verdrängerkopf (1 ) oder in einem ihm zugeordneten Rohrteil (2) eine Lichtstrahlquelle (3) angeordnet ist, deren Lichtstrahlrichtung in Achsrichtung des Rohres (1,2,3) in Richtung zum Rohrursprung (4) verläuft.

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3- Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Rohr (2,5) Führungsrohr anderer Rohre (6), Wendeln (7) und/oder Bohrköpfe (8) ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2,5) und die geführten Teile (6,7,8) getrennt verschiebbar sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerkopf (1 ) ein kopfseitig geschlossenes zylindrisches Rohr (9) enthält.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Rohr (9) kopfseitig so schräg geschnitten ist, daß eine im wesentlichen elliptische Oberfläche (10) gebildet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Rohr unter einem Winkel von 30° geschnitten ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Rohr (9) kopfseitig eine Metallplatte (11) aufweist, deren Seitenkanten (12) eine Verlängerung des Rohres (9) bilden und deren Dicke so gewählt ist, daß die Lenkfunktion der elliptischen Oberfläche (10) nicht beeinträchtigt ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte (11) kopfseitig eine im wesentlichen symmetrische Pfeilform aufweist.

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10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Pfeilform stumpfwinklig ausgebildet ist..

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte zusätzlich zur Pfeilform mit einer zusätzlichen Spitze (15) versehen ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im zylindrischen Rohr (9) und/oder einem oder mehreren Zusatzrohren (16,17) eine Laserlichtanordnung (18) angeordnet ist.

13· Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung (18) eine Stromversorgungsschaltung (19) und den davon getrennten Laser-lichterseuger (20) enthält.

14. Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13> dadurch gekennzeichnet , daß Stromversorgung (19) und Laserlichterzeuger (20) in getrennten, benachbarten Rohrteilen (16,17) angeordnet sind.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserlichterzeuger (20) durch eine justierbare Zentriereinrichtung (21,22,23) mit der Innenwandung des Rohrteiles (9,16,17) verbunden ist.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentriereinrichtung (21,22.23) zwei Gewindestifte (21,22) und ein federndes Widerlager (23) aufweist , die mit im wesentlichen gleichen Winkeln über den Umfang des Rohrteiles (9,16,17) verteilt sind.

18. Einrichtung nach Anspruch I7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindestifte (21,22) und/oder Widerlager (23) in Sacklöcher (24) eingreifen und dadurch den Laserlichterzeuger (20) gegen Lageveränderungen sichern.

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18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre und/oder Rohrteile (2,5,-9,16,17) stoßfreie Übergänge haben und eine für Führungszwecke geeignete Oberfläche haben.

19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (2,5,9,16,17) aus einem für Führungszwecke geeigneten Material bestehen.