DE9318194U1

DE9318194U1 - Berstkopf

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Publication number: DE9318194U1
Application number: DE9318194U
Authority: DE
Original assignee: Teerbau GmbH
Current assignee: Teerbau GmbH
Priority date: 1993-11-27
Filing date: 1993-11-27
Publication date: 1994-02-24
Anticipated expiration: 2003-11-28

Description

Berstkopf
Beschreibung

Die Neuerung betrifft einen Berstkopf zum Aufweiten einer verlegten Unterflurleitung und Einbringen einer neuen Leitung in die gebildete Passage.

Berstköpfe für diesen Zweck sind an sich bekannt. Sie haben im allgemeinen eine am vorderen Ende verjüngte rotationssymmetrische Form. Ihr hinteres Ende wird mit dem neuen Leitungsstrang verbunden, um ihn in die durch das Aufweiten gebildete Passage zu verlegen. Der mittlere Teil des Berstkopfes ist meist mit radial nach außen bewegbaren Schilden versehen, die die beim Bersten der alten Leitung gebildeten Bruchstücke in das anstehende Erdreich pressen.

Beispiele für einen solchen Kopf sind in der EP-B 0 146 331 und in der EP-B 0 279 812 beschrieben. Der Kopf wird entweder mit Seilen, bzw. Ketten gezogen oder zusammen mit dem zu verlegenden Leitungsstrang nach vorn gedrückt oder gestoßen. Die dabei gebildete Passage soll gegenüber dem Außendurchmesser der neuen Leitung einen etwa 20 % größeren Durchmesser haben, um den Reibungswiderstand möglichst gering zu halten.

Die hydraulisch bewegbaren Schilde haben alle die gleiche Form und sind symmetrisch auf den Umfang verteilt. Sie können einstückig sein oder aus mehreren gelenkig miteinander verbundenen Elementen bestehen. Um das Eindringen von Erdreich zu vermeiden, können sich ihre Ränder überlappen. Die Anzahl der Schilde ist nicht begrenzt, üblicherweise hat ein Berstkopf jedoch vier oder sechs solcher Schilde.

Diese Berstköpfe haben sich bei der Erneuerung von Unterflurleitungen mit einem Durchmesser von 180 bis 700 mm bewährt, wobei es auch möglich ist, die vorhandene Leitung durch eine neue mit dem nächst größeren Nenndurchmesser zu ersetzen. Die Erweiterung der Passage in einem Arbeitsgang für Leitungen mit noch größerem Durchmesser ist jedoch um so schwieriger je stärker der Durchmesser von dem der zu erneuernden Leitung abweicht.

Die in Grabenbauweise verlegten Leitungen ruhen auf hoch verdichtetem, gewachsenem Boden oder sind gar mit Beton oder Mörtel unterfüttert. In jedem Fall ist der aufgefüllte Boden weniger verdichtet und daher nachgiebiger bei der Verformung durch den Berstkopf.

Es wurde in diesem Zusammenhang festgestellt, daß sich die Bruchstücke der alten Leitung günstigstenfalls nur wenige cm tief in den Boden unterhalb der Leitung einpressen lassen. Bei sehr harten Böden ist diese Tiefe geringer, und bei einer Unterfütterung mit Beton ist überhaupt kein Einpressen in die Unterlage möglich, als Folge davon hebt sich der Berstkopf beim Berstvorgang an und die Mittellinie der neuen, größeren Leitung liegt oberhalb der der alten Leitung.

Bei einer starken Aufweitung kann dann der Berstkopf aus der alten Leitung austreten und verliert dadurch seine Führung, Er muß dann durch Ausgraben wiedergewonnen werden.

Um dennoch mit den vorhandenen Geräten eine stärkere Aufweitung der Passage zu erreichen, ist vorgeschlagen worden, Berstköpfe mit zunehmendem Durchmesser nacheinander einzeln oder miteinander verbunden durch die Passage zu ziehen. Die Aufweitung erfolgt dann in mehreren Arbeitsgängen.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Berstköpfe ist, daß sie eine Passage mit etwa kreisrundem Querschnitt erzeugen. Da die neue Leitung auf dem Boden der Passage aufliegt, nimmt der Abstand zwischen der inneren Oberfläche der Passage und der äußeren Oberfläche der Leitung keilartig zum oberen Scheitelpunkt hin zu, während im unteren Bereich eine relativ breite Berührungsfläche entsteht. Herabfallende Feststoffe erhöhen weiterhin die Reibung.

Aufgabe der Neuerung ist es daher, einen Berstkopf der vorstehenden Art zu entwickeln, der eine stärkere Aufweitung der Passage in einem Arbeitsgang ermöglicht und die Oberfläche der Passage so formt, daß die Reibungskräfte beim Einbringen der neuen Leitung vermindert werden.

Diese Aufgabe wird durch einen Berstkopf gelöst, bei dem der Abstand der Mittelachse 6 des rotationssymmetrischen Formteils 1 zur Basislinie 7 des Berstkopfes im geschlossenem Zustand nicht mehr als

20 % von dem Innenradius der aufzubrechenden Leitung 8 abweicht und der Querschnitt des Mittelteils 2 mit eingefahrenen Schilden 3 in Richtung des Endteils 4 von der Kreis- in die Ellipsenform übergeht unter Zunahme der Achslängen und Verschieben des Mittelpunktes entsprechend der Längenänderung der senkrechten kleinen Halbachse nach oben.

Durch die elliptische Aufweitung der Passage wird erreicht, daß die Kontaktfläche zwischen Passage und neuer Leitung verringert und der Abstand zwischen äußerer Leitungs- und innerer Passagenoberfläche vergleichmäßigt wird. Dadurch wird die Gefahr, daß sich Feststoffe in diesem Zwischenraum verkeilen, vermindert und der Reibungswiderstand verringert. Die Erweiterung des Mittelteils unter Beibehaltung der Basislinie und Anheben des Mittelpunktes ermöglicht eine starke Aufweitung der Passage, ohne daß das Frontteil des Berstkopfes die Führung des zu erneuernden Leitungsstranges verläßt.

Der elliptische Querschnitt des Mittelteils hat vorzugsweise ein Verhältnis der waagerechten Achse zur senkrechten Achse von 1,1 bis 1,3. Bei einem niedrigeren Achsenverhältnis wird eine Passage mit annähernd kreisförmigem Querschnitt erzeugt. Dabei ist zwar die Aufweitung in einem Arbeitsgang möglich, aber die Reibungskräfte werden nicht ausreichend reduziert. Mit höheren Achsenverhältnissen kann der Berstkopf zwar die gestellten Aufgaben erfüllen, es wird aber eine höhere Energieaufwendung für die Verdrängung zusätzlichen Bodens erforderlich.

Das Endteil hat vorzugsweise einen ebenfalls elliptischen Außenquerschnitt, um die Seitenwände der Passage ggf. abstützen zu können. Zur Aufnahme der zu verlegenden Leitung ist der Innenquerschnitt kreisförmig. Die Achse des Endteils und der neuen Leitung entspricht vorzugsweise der Lage des Mittelpunktes des maximalen Querschnitts des Mittelteils und die Längen der Durchmesser denen dieses Querschnitts bei geschlossenen Schilden. Die Achse kann aber auch bis um eine Hubhöhe der Schilde höher liegen, wobei die Durchmesser dann ebenfalls bis um eine Hubhöhe langer sein können. Das Endteil ist zum Mittelteil hin verjüngt und ist in seinem Inneren mit dem Hydraulikteil zur Bewegung der Schilde verbunden.

Am Beispiel eines Berstkopfes ähnlicher Funktionsweise, wie in der EP-B 0 279 812 beschrieben, wird die Neuerung anhand der Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch den

neuerungsgemäßen Berstkopf, wobei die untere

Hälfte in geschlossenen und die obere in geöffnetem Zustand dargestellt ist.

Fig. 2 ist eine entsprechende Ansicht von vorn.

Der Berstkopf besteht aus einem Frontteil 1 in Form eines Kegelstumpfes. Das Mittelteil 2 wird aus vier Schilden 3 gebildet. Das vordere Ende ist ebenfalls kegelstumpfförmig ausgebildet. Danach geht der Querschnitt vom Kreis in eine Ellipse mit einem Durchmesserverhältnis von 1,1 über, wobei die Basislinie 7 erhalten bleibt und der Mittelpunkt der Ellipse mit zunehmendem Durchmesser sich nach oben

• ·

verschiebt, bis er auf der Achse 9 der zuverlegenden Leitung 5 und des Endteils 4 liegt. Der Abstand der Basislinie 7 von der Mittelachse &dgr; des Frontteils 1 und des kegelstumpfförmigen Abschnitts des Mittelteils 2 ist etwa 7 % größer als der Innenradius der aufzubrechenden Leitung 8.

Das Frontteil 1 ist mit einem Hydraulikkolben 10 verbunden, dessen Zylinder 11 in dem Endteil 4 befestigt ist. Die Schilde 3 werden von Armen 12 getragen, die untereinander und mit Rippen 13 der Schilde 3 und an ihren freien Enden mit dem Frontteil 1 bzw. dem Zylinder 11 gelenkig verbunden sind. Durch den Parallellenker 14 wird ein Kippen der Schilde 3 vermieden.

Der Berstkopf wird in die aufzubrechende Leitung 8 eingefahren. Dann wird das Frontteil 1 mit dem Hydraulikkolben 10 zurückgezogen. Dadurch wird der Abstand der freien Enden der Arme 12 verkürzt und die Schilde 3 werden radial nach außen bewegt.

Durch die Formgebung der Schilde 3 wird erreicht, daß die Bruchstücke der zerbrechenden Leitung 8 oben und an den Seiten tiefer in das Erdreich eingepreßt werden als im Bereich der Basislinie, und daß die Passage einen etwa elliptischen Querschnitt erhält.

Claims

Schutzansprüche

1. Berstkopf, bestehend aus einem verjüngten Frontteil (1), einem zumindest teilweise verjüngten, mit gleichmäßig radial nach außen beweglichen Schilden (3) versehenen Mittelteil (2) und einem mit der zuverlegenden Leitung (5) verbindbaren Endteil (4), dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Mittelachse (6) des Frontteils (1) zur Basislinie (7) des Berstkopfes im geschlossenen Zustand nicht mehr als 20 % von dem Radius der aufzubrechenden Leitung (8) abweicht und der Querschnitt des Mittelteils (2) mit geschlossenen Schilden (3) in Richtung des Endteils (4) von der Kreis- in die Ellipsenform übergeht unter Zunahme der Achslängen und Verschieben des Mittelpunktes entsprechend der Längenänderung der senkrechten kleinen Halbachse nach oben.

2. Berstkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der waagerechten zur senkrechten Achse des elliptischen Querschnittes des Mittelteils (2) 1,1 bis 1,3 beträgt.

3. Berstkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Endteil (4) zum Mittelteil (2) hin verjüngt ist, einen elliptischen Außenquerschnitt und einen kreisförmigen Innenquerschnitt hat.

4. Berstkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser des Endteils (4) mindestens denen des maximalen Querschnitts des Mittelteils (2) im geschlossenen Zustand entsprechen, jedoch nicht mehr als um eine Hubhöhe der Schilde (3) länger sind.