EP0100748A2 - Vorrichtung zum Vorpressen kleiner, nicht mehr begehbarer Rohre - Google Patents

Vorrichtung zum Vorpressen kleiner, nicht mehr begehbarer Rohre Download PDF

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EP0100748A2
EP0100748A2 EP83710049A EP83710049A EP0100748A2 EP 0100748 A2 EP0100748 A2 EP 0100748A2 EP 83710049 A EP83710049 A EP 83710049A EP 83710049 A EP83710049 A EP 83710049A EP 0100748 A2 EP0100748 A2 EP 0100748A2
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conveyor
membrane
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tube
central opening
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Alfred Berthold
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Baumann & Burmeister & Co KG GmbH
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    • E21B7/201—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes with helical conveying means

Definitions

  • the invention relates to a device for pre-pressing smaller, no longer accessible pipes over a pre-press section lying underground from an open construction pit, consisting of a guide tube corresponding to the pipe sections to be installed, a milling unit articulated on the guide tube on the feed side, which with an essentially coaxially aligned screw conveyor is rotatably connected, which is surrounded by a coaxially supported within the guide tube, extending between the milling unit and the excavation conveyor tube.
  • the object of the invention is therefore to provide an improved device of the type mentioned in the introduction, which makes it possible to completely or at least to a large extent isolate the conveying path of a pre-pressing device of the type mentioned both in the operating state and in the rest position.
  • the delivery pipe to be partitionable.
  • a partitioning can be done either by means of a device for introducing a swelling agent or else by arranging in the conveyor pipe a diaphragm which is clamped at the edge and extends transversely to the screw axis and has a circular central opening which is essentially adapted to the screw axis diameter and which, on the one hand, approximately supports over half the circumference on the screw axis and on the other hand in the membrane plane on the outer edge of the screw.
  • Pie drilling device to be moved underground from the construction pit 1 consists of a guide tube 2, the outside diameter of which corresponds to the outside diameter of the product pipes 3 to be subsequently laid.
  • the guide tube 2 is articulated to the actual control head 4, the outer diameter of which also corresponds to the outer diameter of the tubes 2 and 3.
  • a milling unit 6 which can be rotated from there via an axis 7 leading to the excavation pit 1.
  • a conveying pipeline 8 which is formed by individual conveying pipe sections 8a, 8b, is arranged in the interior of the guide pipe 2 and the product pipe sections 3, supported on runners or the like.
  • the outside diameter of the delivery pipeline 8 is considerably smaller than the inside diameter of the product pipe sections 3.
  • the latter is mounted coaxially in the control head 4 and is provided with movable seals 10 with limited movement relative to it.
  • the existing between the conveyor pipe 8 and the pipe part 3 installed.Ring space 11 receives drive and control lines and also serves the alignment the control head, for example by means of a laser beam source 13 and a target plate 12 with photoelectric elements.
  • the soil processed with the milling unit 6 is discharged via a screw conveyor 16, which, like the product pipe sections 3 and the delivery pipe sections 8, is divided.
  • a screw conveyor 16 arranged on the axis 15 can be extended in accordance with the progress of the pre-pressing process.
  • the axis ends of the individual screw sections carry interacting coupling parts with which a rotationally fixed connection is possible.
  • the rotational movement initiated by the construction pit 1 can ultimately also reach and drive the milling unit 6 over all parts of the screw conveyor 16.
  • the screw conveyor part adjacent to the milling unit 6 is connected via a coupling 17 to the adjacent coupling part 18 of the subsequent screw section in such a way that the non-rotatable connection is not disturbed, but a slight tilting according to the possibilities of the control cylinder 5 is possible.
  • the foremost section of the screw conveyor 16, which is firmly connected to a milling wheel, is designed such that the screw diameter decreases continuously from the diameter of the milling wheel to the normal diameter of the screw conveyor 16.
  • the pre-pressing device described above works in the usual way. According to the advance caused by pre-pressing, milling loosening of the soil and removal of the latter, shots become of the product pipe 3, the screw conveyor pipe 8 and the screw 15 from the construction pit 1. The joint on adjacent product pipes 3 can then also be sealed in the usual manner with an annular collar 19. After reaching an excavation pit arranged at the other end of the pre-pressing section provided, the control head 4 with guide tube 2 and the milling device 6 can then be removed from the device. Something similar also applies to the other components of the pre-pressing device, although these can also be brought back to the excavation pit 1.
  • a first possibility is to provide a device for introducing a swelling agent, in particular bentonite.
  • the bentonite reservoir can be accommodated in the construction pit 1, where there is also a feed pump.
  • This feed pump can then reach the front area of the screw conveyor and the milling unit from the storage container via a hose line.
  • the corresponding hose line can be conveniently laid between product pipe 3 and delivery pipe 8. This hose opens through the front end of the delivery pipe in the area of the milling device 6 and stabilizes the orbital face.
  • Another possibility of stabilization or partitioning is to provide in the conveyor tube 8 a diaphragm 23 which extends transversely to the screw axis and is firmly clamped at the edge.
  • the attachment of the membrane is extremely simple.
  • the ring flanges 20 and 21 and the membrane 24 have regularly distributed holes 24 for the bolts 22 on their circumferences.
  • the central opening 25 of the membrane 23 has essentially the same diameter as the screw axis 15.
  • the membrane 23 is preferably made of a very elastic rubber-like material, for example neoprene. It is particularly advantageous if the membrane 23 is designed such that its thickness increases continuously from the central opening 25 to the outer edge of the membrane.
  • the central opening 25 (FIG. 3), which is circular when not in use, is deformed in operation, since this central opening only acts on the screw axis 25 on an arc of slightly more than 180.
  • the point of the opening opposite the semicircular configuration of the central opening 25 is supported on the outer edge of the screw conveyor 16. It is understood that this point of support of the central opening 25 at the outer edge of the screw rotates continuously during operation. Since the membrane 23 does not permit any movements in the circumferential direction, the edge parts of the screw conveyor 16 constantly slide against the inner boundary of the membrane central opening 25. To reduce wear here, as shown in FIG. 5, the outer edge of the screw 16 can be at least in the area of the membrane 23 be provided with a bead.
  • This bead can be an integral part of the screw conveyor, but it can also be applied subsequently by build-up welding. It is particularly advantageous if, as shown in FIG. 6, a U-shaped profiled strand section 27 made of plastic is applied to the edge of the screw conveyor 16 in the area of the membrane.
  • the choice of material between membrane 23 and extruded profile 27 is chosen so that the lowest possible frictional resistance and less wear.
  • a plurality of membrane units can also be provided with an axial spacing over the length of the delivery pipe 8.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vorpressen von Rohren über eine unter der Erde liegende Vorpreßstrecke, wobei der Bodenaustrag über eine Förderschnecke erfolgt, die von einem Förderrohr umgeben ist, das sich von der Abbaustelle zur Austragsstelle erstreckt. Um bei stillgelegter Vorrichtung und einem unerwarteten Wassereinbruch im Bereich der Abbaustelle eine Überflutung der Austragsstelle zu verhindern, wird erfindungsgemäß der Förderquerschnitt des Förderrohres im Bereich der Förderschnecke mit einer Abschottung versehen. Diese Abschottung kann eine Vorrichtung zum Einbringen eines Quellmittels oder auch eine randseitig eingespannte Membrane sein, welche sich quer im Förderrohr erstreckt und sich mit ihrer Mittelöffnung einerseits an der Schneckenachse und andererseits am Außenrand der Förderschnecke abstützt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vorpressen kleinerer, nicht mehr begehbarer Rohre über eine unter der Erde liegende Vorpreß-Strecke von einer offenen Baugrube aus, bestehend aus einem den einzubauenden Rohrschüssen entsprechenden Führungsrohr, einem an das Führungsrohr vorschubseitig angelenkten Fräsaggregat, welches mit einer im wesentlichen koaxial ausgerichteten Förderschnecke drehfest verbunden ist, die von einem innerhalb des Führungsrohres etwa koaxial abgestützten, sich zwischen Fräsaggregat und Baugrube erstreckenden Förderrohr umgeben ist.
  • Beim Betrieb solcher Vorpreß-Vorrichtungen,wie sie beispielsweise aus DE-GM 82 05 543 der Anmelderin bekannt sind, ergibt sich oft - wie die Erfahrung zeigt - der Nachteil, daß bei einem Wassereinbruch im Bereich des Fräsaggregates Wasser aus den Bodenformationen einbricht, dieses Wasser über das Führungsrohr abgeführt werden kann und die Baugrube überflutet. Diese Gefahr ist besonders groß, wenn über Nacht eine Vorpreß-Vorrichtung stillgelegt wird und kein Bedienungspersonal eine Überflutung der Baugrube feststellt.
  • Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer verbesserten Vorrichtung der einleitend genannten Art, die es möglich macht, die Förderstrecke einer Vorpreß-Vorrichtung der genannten Art sowohl im Betriebszustand als auch in der Ruhestellung vollständig oder mindestens zu erheblichen Teil abzuschotten.
  • Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Förderrohr abschottbar auszubilden. Eine solche Abschottung kann entweder mittels einer Vorrichtung zum Einbringen eines Quellmittels erfolgen oder aber auch dadurch, daß im Förderrohr eine sich quer zur Förderschneckenachse erstreckende, randseitig fest eingespannte Membrane angeordnet ist, die eine im wesentlichen dem Schneckenachsendurchmesser angepaßte kreisförmige Mittelöffnung aufweist, die sich einerseits etwa über dem halben Umfang auf der Förderschneckenachse und andererseits in der Membranebene auf der Außenkante derFörderschnecke abstützt.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Nachfolgend werden anhand der beigefügten Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert.
  • In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1 eine Vorpreß-Vorrichtung für kleine, nicht mehr begehbare Rohrleitungen in einem schematischen Vertikalschnitt,
    • Fig. 2 eine Einzelheit der Fig. 1 in vergrößertem Maßstabe,
    • Fig. 3 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäß ausgebildete Abschottungsmembrane,
    • Fig. 4 einen Querschnitt durch die Förderschnecke miteiner betriebsbereit eingesetzten Membrane und
    • Fig. 5
    • und 6 der Fig. 4 entsprechende Darstellungen, bei denen die Außenkanten der Förderschnecke mit einem Schutzprofil versehen sind.
  • Pie von der Baugrube 1 aus untertage vorzubewegende Bohrvorrichtung besteht aus einem Führungsrohr 2, dessen Außendurchmesser mit dem Außendurchmesser der nachfolgend zu verlegenden Produktrohre 3 übereinstimmt. Das Führungsrohr 2 ist gelenkig mit dem eigentlichen Steuerkopf 4 verbunden, dessen Außendurchmesser ebenfalls mit dem Außendurchmesser der Rohre 2 und 3 übereinstimmt. Zwischen dem Steuerkopf 4 und dem Führungsrohr 2 befinden sich mehrere über den Umfang verteilte Steuerzylinder 5, mit denen der Steuerkopf je nach gewünschter Vorpreßrichtung in koaxialer Ausrichtung gehalten oder gegenüber dem Führungsrohr 2 verkippt werden kann. Im konischen Inneren des Steuerkopfes 4 befindet sich ein Fräsaggregat 6, welches über eine bis zu Baugrube 1 führende Achse 7 von dort aus im Umlauf versetzt werden kann.
  • Im Inneren des Führungsrohres 2 und der Produktrohrschüsse 3 ist auf Kufen o. dgl. abgestützt eine Förderrohrleitung 8 angeordnet, die von einzelnen Förderrohrschüssen 8a, 8b gebildet wird. Der Außendurchmesser der Förderrohrleitung 8 ist erheblich geringer als der Innendurchmesser der Produktrohrschüsse 3. Am freien Vorderende der Förderrohrleitung 8 ist die letztere koaxial im Steuerkopf 4 gelagert und gegenüber diesem begrenzt beweglich mit ringsum laufenden Dichtungen 10 versehen.
  • Der zwischen dem Förderrohr 8 und dem verlegten Rohrteil 3 bestehende.Ringraum 11 nimmt Antriebs- und Steuerleitungen auf und dient auch der Ausrichtung des Steuerkopfes z.B. mittels einer Laserstrahlquelle 13 und einer Zieltafel 12 mit fotoelektrischen Elementen.
  • Der Austrag des mit dem Fräsaggregat 6 abgearbeiteten Bodens erfolgt über eine Förderschnecke 16, die genau wie die Produktrohrschüsse3 und die Förderrohrschüsse 8 unterteilt ist. So kann genau wie bei den vorerwähnten Rohren entsprechend dem Fortschritt des Vorpreßvorganges die auf der Achse 15 angeordnete Förderschnecke 16 verlängert werden. Die Achsenden der einzelnen Förderschneckenabschnitte tragen zusammenwirkende Kupplungsteile, mit denen eine drehfeste Verbindung möglich ist. So kann dann die von der Baugrube 1 eingeleitete Rotationsbewegung über alle Teile der Förderschnecke 16 letztlich auch das Fräsaggregat 6 erreichen und dieses antreiben. Der dem Fräsaggregat 6 benachbarte Förderschneckenteil ist über eine Kupplung 17 mit dem benachbarten Kupplungsteil 18 des nachfolgenden Schneckenabschnittes so verbunden, daß die drehfeste Verbindung nicht gestört, wohl eine geringfügige Verkippung entsprechend den Möglichkeiten der Steuerzylinder 5 ermöglicht wird. Der vorderste Abschnitt der Förderschnecke 16,welcher fest mit einem Fräsrad verbunden ist, ist so gestaltet, daß der Schneckendurchmesser sich stetig von dem Durchmesser des Fräsrades zum Normaldurchmesser der Förderschnecke 16 vermindert.
  • Die vorstehend beschriebene Vorpreß-Vorrichtung arbeitet im übrigen in üblicher Weise. Entsprechend dem durch Vorpressen, fräsendem Auflockern des Erdreiches und Abtransport des letzteren bewirkten Vorschub werden Schüsse des Produktrohres 3,des Schneckenförderrohres 8 und der Schnecke 15 von der Baugrube 1 aus nachgeschoben. Dabei kann dann auch in üblicher Weise der Stoß an benachbarten Produktrohren 3 mit einer Ringmanschette 19 abgedichtet sein. Nach Erreichen einer am anderen Ende der vorgesehenen Vorpreßstrecke angeordneten Baugrube kann dann von der Vorrichtung der Steuerkopf 4 mit Führungsrohr 2 und der Fräseinrichtung 6 entnommen werden. Etwas Entsprechendes gilt auch für die anderen Bauteile der Vorpreß-Vorrichtung, obwohl diese auch zur Baugrube 1 zurückgeholt werden können.
  • Bei äußeremzWasserüberdruck in fließfähigen Böden; oder wenn eine solche Vorrichtung über Nacht oder-auch über ein Wochenende außer Betrieb gesetzt wird, kann es einem Wassereinbruch im Bereich des Fräsaggregates kommen, so daß dieses Wasser unbehindert durch das Förderrohr 8 um die Schneckenwindungen herum bis in die Baugrube eindringt und diese überschwemmt. Ein Wassereinbruch bis in die Baugrube führt nicht nur zu einer erheblichen Verzögerung der anschließend wieder aufzunehmenden Vorpreßarbeit, sondern sehr häufig auch zur Zerstörung oder Beschädigung der in der Baugrube vorhandenen Gerätschaften, wie Antriebsaggregat und Steuerpult mit zugehörigen elektrischen Einrichtungen zum Steuern und Ausrichten des Fräsaggregates und zu unkontrollierten Auskolkungen vor dem Abbaukopf.
  • Um diesen erheblichen Nachteil auszuschalten wird erfindungsgemäß vorgeschlagen eine den Förderquerschnitt des Förderrohres versperrende Abschottung vorzusehen.
  • Eine erste Möglichkeit besteht darin, daß man eine Vorrichtung zum Einbringen eines Quellmittels, insbesondere von Bentonit vorsieht. Der Bentonit-Vorratsbehälter läßt sich in der Baugrube 1 unterbringen, wo sich auch eine Förderpumpe befindet. Diese Förderpumpe kann dann vom Vorratsbehälter über eine Schlauchleitung den vorderen Bereich der Förderschnecke und das Fräsaggregat erreichen. Die entsprechende Schlauchleitung läßt sich bequem zwischen Produktrohr 3 und Förderrohr 8 verlegen. Dieser Schlauch mündet durch das vordere Ende des Förderrohres im Bereich der Fräseinrichtung 6 ein und stabilisiert die Orstbrust.
  • Eine weitere Möglichkeit der Stabilisierung bzw. Abschottung liegt darin, daß man im Förderrohr 8 eine sich quer zur Förderschneckenachse erstreckende, randseitig fest eingespannte Membran 23 vorsieht. Wie die Fig. 2 zeigt, ist die Befestigung der Membran äußerst einfach. Man kann an den Enden der Förderrohrschüsse 8a und 8b Randflanschen 20 und 21 vorsehen, zwischen denen sich die Membran 23 mittels über den Umfang verteilter Schraubbolzen 22 einspannt. Die Ringflanschen 20 und 21 sowie die Membran 24 weisen auf ihren Umfängen regelmäßig verteilte Bohrungen 24 für die Schraubbolzen 22 auf.
  • Die Mittelöffnung 25 der Membrane 23 hat im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie die Schneckenachse 15. Die Membran 23 besteht vorzugsweise aus einem sehr gut dehnbaren gummiartigem Material, beispielsweise Neopren. Von besonderem Vorteil ist es, wenn man die Membran 23 so ausbildet, daß ihre Dicke von der Mittelöffnung 25 stetig zum Membranaußenrand zunimmt.
  • Wie die Fig. 4 bis 6 zeigen, ist die im unbenutzten Zustand kreisörmige Mittelöffnung 25 (Fig. 3) im Betrieb verformt, da diese Mittelöffnung die Schneckenachse 25 nur auf einem Bogen von etwas mehr als 180 beaufschlagt. Der jeweils der halbkreisförmigen Konfiguration der Mittelöffnung 25 gegenüberliegende Punkt der öffnung stützt sich an der Außenkante der Förderschnecke 16 ab. Es versteht sich, daß dieser Abstützungspunkt der Mittelöffnung 25 an dem Schneckenaußenrand im Betrieb ständig umläuft. Da die Membrane 23 keinerlei Bewegungen in Umfangsrichtung zuläßt, gleiten die Randteile der Förderschnecke 16 ständig an der inneren Begrenzung der Membranmittelöffnung 25. Um hier einen Verschleiß herabzusetzen, kann, wie Fig. 5 zeigt - mindestens im Bereich der Membrane 23 der Außenrand der Schnecke 16 mit einem Randwulst versehen werden. Dieser Randwulst kann fester Bestandteil der Förderschnecke sein, er kann aber auch nachträglich durch Auftragsschweißen aufgebracht sein. Besonders günstig ist es, wenn, wie Fig. 6 zeigt, im Bereich der Membrane auf den Rand der Förderschnecke 16 ein U-förmig profilierter Strangabschnitt 27 aus Kunststoff aufgebracht wird. Dabei wird die Materialauswahl zwischen Membrane 23 und Strangprofil 27 so gewählt,daß ein möglichst geringer Reibungswiderstand und ein geringer Verschleiß entsteht.
  • Verständlicherweise können auch abweichend von der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform über die Länge des Förderrohres 8 verteilt mit axialem Abstand mehrere Membranaggregate vorgesehen sein.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Vorpressen kleinerer, nicht mehr begehbarer Rohre über eine unter der Erde liegende Vorpreß-Strecke von einer offenen Baugrube aus, bestehend aus einem den einzubauenden Rohrschüssen entsprechenden Führungsrohr, einem an das Führungsrohr vorschubseitig angelenkten Fräsaggregrat, welches mit einer im wesentlichen koaxial ausgerichteten Förderschnecke drehfest verbunden ist, die von einem innerhalb des Führungsrohres etwa koaxial abgestützten, sich zwischen Fräsaggregat und Baugrube erstreckenden Förderrohr umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderrohr (8) mit einer den Förderquerschnitt versperrenden oder verengenden Abschottung versehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abschottung eine Vorrichtung zum Einbringen eines Quellmittels, insbesondere von Bentonit vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Förderrohr (8) eine sich quer zur Förderschneckenachse erstreckende, randseitig fest eingespannte Membrane (23) angeordnet ist, die eine im wesentlichen dem Schneckenachsendurchmesser angepaßte kreisförmige Mittelöffnung .(25) aufweist, die sich einerseits etwa über dem halben Umfang auf der Förderschneckenachse (15) und andererseits in der Membranebene auf der Außenkante der Förderschnecke (16) abstützt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Förderrohr (8) mit axialem Abstand zwei oder mehr Membranen (23) angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderrohr (8) aus einer Mehrzahl von Rohrschüssen (8a, 8b) besteht und.die Membran (23) zwischen den einzelnen Rohrschüssen (8a, 8b) eingespannt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschüsse (8a, 8b) zu ihrer koaxialen Verbindung an den Enden Randflanschen (20, 21) aufweisen, zwischen denen die Membran (23) einspannbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (23) aus stark dehnbarem gummiartigem Material besteht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Membran (23) von ihrem Außenrand zur Mittelöffnung (25) stetig vermindert ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (23) aus Neopren besteht.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkanten der Förderschnecke (16) mindestens im Bereich der Membrane (23) zur Schonung der Membranmittelöffnung (25) mit einem wulstartigen Randprofil (26) versehen sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Randprofil ein gesonderter, fest mit der Förderschnecke 16 verbundener U-profilierter Strangabschnitt (27) aus Kunststoff ist.
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