EP0240672B1 - Digging and transporting device of a driving apparatus for pipelines being operated subterraneously - Google Patents

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EP0240672B1
EP0240672B1 EP87101967A EP87101967A EP0240672B1 EP 0240672 B1 EP0240672 B1 EP 0240672B1 EP 87101967 A EP87101967 A EP 87101967A EP 87101967 A EP87101967 A EP 87101967A EP 0240672 B1 EP0240672 B1 EP 0240672B1
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EP
European Patent Office
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excavating
shaft
equipment according
conveying equipment
annular bellows
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Application number
EP87101967A
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German (de)
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EP0240672A1 (en
Inventor
Gerd Dr. Ing. Soltau
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Original Assignee
Individual
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Priority claimed from DE19873701851 external-priority patent/DE3701851A1/en
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/20—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes
    • 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 digging and conveying device of an underground jacking device for pipelines with a preferably non-accessible nominal cross-section, which is driven into the soil from a press shaft and consists of a digging head and at least one follower pressing it and pressed product pipe sections, whereby In the front area of the scraper head, a scraper wheel rotates, which is set into circulation by a shaft, the shaft being surrounded at a distance by a conveyor pipe, the wall of which in the area of the scraper head is sealed off from its outer cylinder jacket, with conveying means in the conveyor pipe for conveying the excavated material back in the direction are provided on the shaft and in the conveying cross section between the shaft and the conveying pipe wall, lock means acting against groundwater ingress are provided.
  • Such a lock means is known from EP-A 0 100 748.
  • the lock means consists of a membrane firmly clamped in the edge of the conveyor pipe wall, by means of which a partitioning against water ingress is to be achieved.
  • the membrane is used in the context of a conveyor device that is part of a device for advancing product pipes or pipe sections from pipes with non-accessible pipe nominal sizes.
  • the pipelines are advanced by means of the jacking device from a press shaft lowered into the ground. From the press shaft, a shaft is guided through the conveyor pipe to a scraper head, which rotates a scraper disc within the scraper head, thereby removing the soil that is present.
  • the removed soil is conveyed back to the press shaft by the screw conveyor surrounding the shaft. From there it is brought to the surface and transported away. So that the excavated soil cannot get between an outer cylinder jacket of the scraper head and the pressed product pipes on the one hand and the conveyor pipe of smaller diameter on the other hand, the outer cylinder jacket of the scraper head is sealed off from the conveyor pipe by means of a truncated cone-shaped face.
  • the lock means consist of pairs of disks, one disk each having a through opening and the other disk having a cutout. When rotating the disc with the cutout, for example together with the rotating screw conveyor, this disc can periodically open and close the passage. If the panes with the cutout are offset from one another in the rotational position, the lock means open alternately.
  • the structure is sensitive to clogging when stones appear.
  • the passage cross section is always partially sealed off. This partial isolation is inevitable.
  • the lock means consist of at least one bellows expandable by means of a flowable medium, through which the shaft extends and with which, according to the need for partitioning and the extent of expansion, the conveying cross section is completely or partially closed or completely open remains.
  • two annular bellows are provided at a mutual distance. With two bellows arranged at a distance, the partitioning effect can be increased in the event of heavy groundwater and pressure.
  • the bellows are periodically expandable in opposite directions to form locks and can be retracted to form a partition.
  • intermittent lock operation can be introduced, with the partition becoming better and better, the more bellows according to a further embodiment of the Invention are provided at a distance from each other.
  • one bellows creates a partition in its effective area
  • the other bellows cancels the partition.
  • the removed soil and water can be collected in one work cycle and discharged in the other work cycle.
  • One bellows each creates a total partition.
  • the excavated material can be conveyed back in that a screw conveyor is provided on the shaft and the working area of the annular bellows is free of screw conveyor parts.
  • a simple and expedient way of conveying is thus combined with a groundwater lock that is adjustable in cross-section.
  • the bellows can act both from the inside out and from the outside in. According to an advantageous development of the invention, however, it is provided that the annular bellows or bellows are arranged on the conveyor tube wall and can be expanded inward from there. This makes it easier to connect the flowable medium.
  • the flowable medium is compressed air or a liquid.
  • an incompressible liquid such as a hydraulic liquid, is particularly suitable as the liquid. With an incompressible liquid, finer regulation or metering of the amount of the flowable medium in the bellows can be achieved, if necessary.
  • the flow of the flowable medium to the annular bellows can be regulated by means of lock valves in lines supplying the medium.
  • lock valves can be both pressure and flow control valves that are remotely controlled from the press shaft or from a surface station.
  • the compressed air medium when compressed air is used as the flowable medium, apart from the particularly regulated supply to the ring bellows, it can be pressed continuously into the scraping area of the scraper head in front of the working face.
  • the compressed air medium thus has the advantage of a double effect in that it is effective in the ring bellows and in the area of the scraper area. Due to the constant pressing of compressed air into the scraper area of the scraper head, a known retention pressure is already exerted on the water present.
  • a flushing line is provided, by means of which the flushing water is seen in the direction of advance, preferably in each case in front of the effective areas of the annular bellows, and can be injected into these effective areas. If there is a blockage when returning the removed soil, this will be removed by the flushing water pressed in.
  • the distance between two effective areas of the annular bellows corresponds approximately to the axial length of two worm threads on the shaft. Such a distance between the effective areas has proven to be suitable for trouble-free operation.
  • the bellows consist of flexible, high-viscosity plastic, such as Pur cell or cell vulcanic foam.
  • a material has proven to be extraordinarily suitable for the rough operation when driving pipes with non-accessible nominal pipe sizes underground.
  • the scraper part 1 shown in FIG. 1 of a device for the underground advancement of pipelines consists of a scraper or control head 3 and a follower 7 that follows the scraper head in the direction of advance according to arrow 5 Fig. 4 shown press shaft 10 are pushed out by means of a propulsion device 11, the follower 7 and the scraper head 3.
  • This tunneling method by pressing individual pipe shots 9 placed one behind the other and this leading trailer 7 and scraper heads 3 is known, as is the possibility of controlling the scraper or control head 3 in front of the trailer 7 in the direction of advance. Details of the opposing pressure surfaces of the individual pipe parts and the control device for the scraper or control head 3 are therefore not explained in detail.
  • a truncated cone-shaped face 12 is located inside the scraper head 3. This face face ends at the forehead 13 of the scraper head 3, which has an opening 14 towards the front in which a scraper disc 15 can run.
  • This scraper disc 15 is arranged at the front end 16 of a shaft 17 which is driven into circulation in the press shaft 10 by the propulsion device 11.
  • a screw conveyor 18 is arranged, with which soil removed from the digging disc 15 is conveyed back to the press shaft.
  • the shaft 17 with the screw conveyor 18 arranged on it rotates in a conveyor tube 19.
  • the shaft 17 with the screw conveyor 18 and the conveyor pipe 19 are divided into parts that can be joined together, the length of which corresponds to the length of the pipe sections.
  • the divisions are indicated by lines denoted by T and their construction is known.
  • the screw conveyor 18 has an interruption area 20a within the follower 7.
  • a hose-like bellows 21, which acts as a groundwater lock, is arranged on the wall of the delivery pipe within the interruption region 20a.
  • the bellows 21 consists of a flexible, high-viscosity plastic, in particular foam plastic.
  • the annular bellows 21 is designed such that it can be expanded inward by introducing a flowable medium, specifically into the cross section 22 of the delivery pipe 19 in the direction of the shaft 17. However, if necessary or desired, the annular bellows would also be conceivable 21 to be attached to the shaft 17 and widened outwards in the direction of the wall of the delivery pipe 19. In both cases, the bellows 21 acts as a lock part, with the help of which the passage cross section of the tube 22 can be changed.
  • the expansion of the bellows 21 can be done either with the help of compressed air or a liquid.
  • An incompressible liquid for example hydraulic liquid, is preferably considered as the flowable liquid medium.
  • the interruption region 20a for the annular bellows 21 must be provided in the region of the end 23 of the delivery pipe on the scraping head side. Its distance from the scraper should be 1.0 m, but can also be placed further back for design reasons.
  • the flowable medium is brought up from the press shaft 10 via a pipeline 24. If the medium is a hydraulic fluid, then the pipe 24 is closed behind a flow rate measuring valve 25 at a point designated by 26. However, if the expansion medium is air, then the pipe 24 is continued with a pipe part 24a until it finally opens into the excavation space 27 in front of the face 12. In a branch from the tube area 24a, which leads to the bellows 21, there is a pressure control valve 28 with which the pressure within the bellows 21 can be adjusted. If necessary, one of the valves 25 and 28 working as sluice valves is also sufficient. An exhaust opening 24b at the end of the pipe part 24a additionally applies compressed air to the scraper chamber 27, thereby preventing or reducing soil erosion in front of the scraper disc 15.
  • a flushing water line 29 is provided, which preferably opens into the interior 31 of the delivery pipe 19 before the interruption area 20a, but in its vicinity.
  • the injection direction via the opening 32 is placed obliquely to the rear, so that the flushing water is injected directly into the area in front of the bellows 21.
  • the lock part in the form of the annular bellows 21 should be able to close the cross section 22 in the interior 31 of the conveying pipe 19 to the desired extent, in order to bring about an adaptation to the flowability of the excavated soil. If the excavated soil contains a higher proportion of groundwater, then its flowability is greater than with a smaller proportion of groundwater. In addition, the eligibility of the soil is different due to its composition.
  • the annular bellows can be inflated, and FIG. 2 shows that the annular bellows 21 closes, for example, half of the cross section 22 of the interior 31 of the delivery pipe 19.
  • Fig. 3 shows how the bellows 21 is expanded so that it rests on the shaft 17.
  • FIG. 5 shows another embodiment of a digging and conveying device with the control head 3 and the follower 7a.
  • the control head 3 and the follower 7a are also driven in this case with the help of the subsequent pipe sections 9 from the press shaft 10 by means of the propulsion device 11 (FIG. 4) into the soil.
  • the cylinder outer wall 65 of the control head 3 has a diameter which corresponds to that of the outer wall 66 of the follower 7a and the outer wall 67 of the pipe sections 9 which are added.
  • the conveyor tube 19, in which the shaft 17, which carries the screw conveyor 18, is rotatable, is located within the follower 7a.
  • the shaft 17 drives the scraper disc 15 in the region of the forehead 13 of the control head 3.
  • the delivery pipe 19 opens inside the control head 3 into the cone-widening face 12.
  • the screw conveyor 18 has interruption areas 20b and 20c within the follower 7.
  • tubular annular bellows 39, 41 are provided in the wall 19a of the delivery pipe 19.
  • These bellows 39, 41 again consist of a flexible, high-viscosity plastic, for example a foam plastic.
  • the annular bellows 39, 41 are designed such that when compressed air is blown into the interior 31 of the delivery pipe 19 they can be expanded such that they enclose the shaft 17 from the outside. From this foreclosure state, however, they can also be retracted to the wall 19a of the conveyor pipe 19, so that extracted soil can be conveyed past them.
  • the annular bellows 39 and 41 are supplied with compressed air via the line 24, which opens into the scraper space 27 in front of the face 12 via an opening 24b.
  • On / off lock valves 49 and 51 are provided, by means of which the compressed air can be introduced into the two bellows 49 and 51.
  • the open / close lock valves le 49 and 51 also have an air discharge position, not shown, via which the compressed air can be blown out of the annular bellows into the cavity 33 between the outer wall of the outer rotor 7a and the delivery pipe 19.
  • a rinsing water line 29 is provided, by means of which rinsing water can be injected into the interruption regions 20b, 20c via openings 55 and 57.
  • Open / close valves 59 and 61 are arranged in the flushing water line 29.
  • the pipe orifices 55 and 57 are held in such a way that inflowing rinse water is injected into the interruption areas 20b, 20c in such a way that it loosens and drives forward pent-up soil in the direction of the press shaft 10.
  • the outlets 55 and 57 are preferably located in front of the interruption regions 20b and 20c, as seen in the direction of advance.
  • Three conveying spaces I, II and 111 can be distinguished in the longitudinal direction of the screw conveyor device.
  • the delivery chamber I is located in the direction of advance in front of the first lock A formed by the annular bellows 39.
  • the delivery chamber II then follows between the locks A and B, the lock B being able to be formed by the annular bellows 41.
  • the delivery room III is located in the direction of advance behind the lock B and leads to the press shaft 10.
  • the air from the annular bellows 39 is emptied into the space 33 by closing the lock valve 49, and the annular bellows withdraws in the direction of the wall of the delivery pipe 19.
  • the lock A is now open.
  • the lock valve 51 was opened.
  • the bellows 41 has thus widened and now surrounds the shaft 17 firmly.
  • the digging disc 15 conveys excavated soil past the lock A to the lock B. This fills the delivery space II. Soil that has been removed is conveyed further away from the delivery chamber 111 in the direction of the press shaft 10.
  • Fig. 7 now shows a state where the removed soil may have clogged the interruption areas 20b and 20c.
  • the flushing water valves 59 and 61 are opened with the locks A, B open, so that the flushing water can inject in the conveying direction into the interruption areas 20b, 20c until the solidified soil has been released by floating and then towards the press shaft 10 can be further promoted.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schürf- und Fördereinrichtung einer unterirdisch arbeitenden Vortriebsvorrichtung für Rohrleitungen mit vorzugsweise nicht-begehbarem Nennquerschnitt, die von einem Preßschacht aus in das anstehende Erdreich eingetrieben wird und aus einem Schürfkopf und wenigstens einem diesen vorpressenden Nachläufer und nachgepreßten Produktrohrschüssen besteht, wobei im Stirnbereich des Schürfkopfes eine Schürfscheibe umläuft, die von einer Welle in Umlauf versetzt wird, wobei die Welle mit Abstand von einem Förderrohr umgeben ist, dessen Wand im Bereich des Schürfkopfes gegenüber dessen Außenzylindermantel abgeschottet ist, wobei im Förderrohr Fördermittel zum Zurückfördern des Schürfgutes in Richtung auf den Schacht vorgesehen sind und wobei im Förderquerschnitt zwischen der Welle und der Förderrohrwand gegen Grundwassereinbrüche wirkende Schleusenmittel vorgesehen sind.The invention relates to a digging and conveying device of an underground jacking device for pipelines with a preferably non-accessible nominal cross-section, which is driven into the soil from a press shaft and consists of a digging head and at least one follower pressing it and pressed product pipe sections, whereby In the front area of the scraper head, a scraper wheel rotates, which is set into circulation by a shaft, the shaft being surrounded at a distance by a conveyor pipe, the wall of which in the area of the scraper head is sealed off from its outer cylinder jacket, with conveying means in the conveyor pipe for conveying the excavated material back in the direction are provided on the shaft and in the conveying cross section between the shaft and the conveying pipe wall, lock means acting against groundwater ingress are provided.

Ein derartiges Schleusenmittel ist bekannt aus der EP-A 0 100 748. Das Schleusenmittel besteht aus einer in der Förderrohrwand randseitig fest eingespannten Membran, mittels der eine Abschottung gegen Wassereinbrüche erzielt werden soll. Die Standfestigkeit einer solchen Membran ist jedoch begrenzt. Die Membran wird eingesetzt im Rahmen einer Fördervorrichtung, die Bestandteil einer Vorrichtung zum Vortreiben von Produktrohren oder Rohrschüssen aus Rohren mit nicht-begehbaren Rohrnennweiten ist. Das Vortreiben der Rohrleitungen mit Hilfe der Vortriebsvorrichtung erfolgt von einem in den Boden abgesenkten Preßschacht aus. Vom Preßschacht aus ist durch das Förderrohr hindurch bis zu einem Schürfkopf eine Welle geführt, die eine Schürfscheibe innerhalb des Schürfkopfes dreht, wodurch anstehendes Erdreich abgetragen wird. Das abgetragene Erdreich wird von der die Welle umgebenden Förderschnecke nach hinten zum Preßschacht zurückgefördert. Von dort wird es zur Oberfläche gebracht und abtransportiert. Damit das abgetragene Erdreich nicht zwischen einen Außenzylindermantel des Schürfkopfes und die nachgedrückten Produktrohre einerseits und das Förderrohr kleineren Durchmessers andererseits gelangen kann, ist der Außenzylindermantel des Schürfkopfes gegenüber dem Förderrohr abgeschottet mittels einer kegelstumpfförmigen Ortsbrust.Such a lock means is known from EP-A 0 100 748. The lock means consists of a membrane firmly clamped in the edge of the conveyor pipe wall, by means of which a partitioning against water ingress is to be achieved. However, the stability of such a membrane is limited. The membrane is used in the context of a conveyor device that is part of a device for advancing product pipes or pipe sections from pipes with non-accessible pipe nominal sizes. The pipelines are advanced by means of the jacking device from a press shaft lowered into the ground. From the press shaft, a shaft is guided through the conveyor pipe to a scraper head, which rotates a scraper disc within the scraper head, thereby removing the soil that is present. The removed soil is conveyed back to the press shaft by the screw conveyor surrounding the shaft. From there it is brought to the surface and transported away. So that the excavated soil cannot get between an outer cylinder jacket of the scraper head and the pressed product pipes on the one hand and the conveyor pipe of smaller diameter on the other hand, the outer cylinder jacket of the scraper head is sealed off from the conveyor pipe by means of a truncated cone-shaped face.

Aus der NL-A 7 905 512 ist es bekannt, wenigstens zwei auf Abstand angeordnete Schleusenmittel vorzusehen, die abwechselnd geöffnet oder geschlossen werden können. Die Schleusenmittel bestehen aus Scheibenpaaren, wobei jeweils eine Scheibe eine Durchgangsöffnung hat und die andere Scheibe einen Ausschnitt. Beim Drehen der Scheibe mit dem Ausschnitt, beispielsweise zusammen mit der umlaufenden Förderschnecke, kann diese Scheibe den Durchlaß periodisch öffnen und schließen. Sind die Scheiben mit dem Ausschnitt in der Drehlage gegeneinander versetzt, dann öffnen sich die Schleusenmittel wechselweise. Der Aufbau ist beim Auftreten von Steinen empfindlich gegen ein Verstopfen. Der Durchlaßquerschnitt ist ständig teilweise abgeschottet. Diese Teilabschottung ist unvermeidlich.From NL-A 7 905 512 it is known to provide at least two lock means arranged at a distance, which can be opened or closed alternately. The lock means consist of pairs of disks, one disk each having a through opening and the other disk having a cutout. When rotating the disc with the cutout, for example together with the rotating screw conveyor, this disc can periodically open and close the passage. If the panes with the cutout are offset from one another in the rotational position, the lock means open alternately. The structure is sensitive to clogging when stones appear. The passage cross section is always partially sealed off. This partial isolation is inevitable.

Aus der US-A 1 741 497 ist es bekannt, bei kerdbohrmaschinen den Raum zwischen einem Bohrrohr und dem umgebenden Gehäuse mittels eines aufblasbaren Verschlusses zu schließen. Dieser aufblasbare Verschluß füllt den zu verschließenden Raum auch im Ruhezustand ständig teilweise an. Der zu verschließende Raum dient nicht dem ständigen Fördern von abzutragendem Erdreich. Deshalb stört es nicht, wenn der Verschluß den Hohlraum ständig teilweise und im Bedarfsfalle ganz verschließt.From US-A 1 741 497 it is known to close the space between a drill pipe and the surrounding housing in the case of ceramic drilling machines by means of an inflatable closure. This inflatable closure constantly fills the space to be closed partially even in the idle state. The room to be closed does not serve the constant conveying of soil to be removed. Therefore, it does not bother if the closure constantly partially and completely closes the cavity.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit der eine bedarfsgerecht dosierte Abschottung möglich ist, die einen Bereich ohne Abschottung über eine Teilabschottung bis hin zur Totalabschottung umfaßt.It is an object of the invention to provide a device of the type mentioned at the outset, with which a partitioning which is dosed as required is possible and which encompasses an area without partitioning through partial partitioning up to total partitioning.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schleusenmittel aus wenigstens einem mittels eines strömungsfähigen Mediums aufweitbaren Ringbalg bestehen, durch den sich die Welle hindurch erstreckt und mit dem entsprechend dem Abschottungsbedarf und dem Ausmaß des Aufweitens der Förderquerschnitt ganz oder teilweise verschlossen wird oder völlig offen bleibt.The object is achieved in that the lock means consist of at least one bellows expandable by means of a flowable medium, through which the shaft extends and with which, according to the need for partitioning and the extent of expansion, the conveying cross section is completely or partially closed or completely open remains.

Damit ist eine einstellbare Grundwasserschleuse im Förderbereich des abgetragenen Erdreiches geschaffen. Mit Hilfe des über den Ringbalg einstellbaren Durchlaßquerschnittes ist es möglich, bei zunehmendem Wasserandrang den Durchlaßquerschnitt, damit den Gesamtdurchlaß an Wasser und Erdreich und somit Bodenerosionen an der Ortsbrust zu vermindern bis zu einer Totalabschottung. Ist der Wasserandrang geringer, dann kann mit größerem Durchlaßquerschnitt gearbeitet werden; der dem Grundwasser entgegenwirkende Druck läßt sich auf diese Weise so einstellen, daß vor der Ortsbrust keine Bodenerosionen infolge eines Wassereinbruches auftreten. Bei einem geringeren Wasseranteil kann die Erdreichförderung erhöht und damit die Arbeitsgeschwindigkeit der Vortriebsvorrichtung verbessert werden. Mit Hilfe des aufweitbaren Ringbalges läßt sich also die Arbeitsgeschwindigkeit optimal anpassen an die vor Ort herrschenden Arbeitsbedingungen, insbesondere die Grundwasserverhältnisse.This creates an adjustable groundwater lock in the extraction area of the excavated soil. With the aid of the passage cross-section that can be adjusted via the bellows, it is possible to reduce the passage cross-section with increasing water demand, thereby reducing the total passage of water and soil and thus soil erosion on the face, up to a total isolation. If the amount of water is less, then you can work with a larger outlet cross-section; the pressure counteracting the groundwater can be adjusted in this way so that no soil erosion due to water ingress occurs in front of the face. If the water content is lower, the soil production can be increased and the working speed of the jacking device can thus be improved. With the help of the expandable bellows, the working speed can be optimally adapted to the working conditions prevailing on site, in particular the groundwater conditions.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß in einem gegenseitigen Abstand zwei Ringbälge vorgesehen sind. Mit zwei auf Abstand angeordneten Ringbälgen läßt sich die Abschottungswirkung bei starkem Grundwasseranfall und Druck verstärken.According to a further embodiment of the invention it is provided that two annular bellows are provided at a mutual distance. With two bellows arranged at a distance, the partitioning effect can be increased in the event of heavy groundwater and pressure.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ringbälge zur Ausbildung einer Abschottung periodisch gegensinnig schleusenbildend aufweitbar und wieder zurückziehbar sind. Durch das periodische gegensinnige Zurückziehen und Aufweiten der Ringbälge läßt sich ein absatzweiser Schleusenbetrieb einführen, wobei die Abschottung immer besser wird, je mehr Ringbälge nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung jeweils im Abstand voneinander vorgesehen sind. Immer wenn beispielsweise beim Einsatz von zwei Ringbälgen ein Ringbalg in seinem Wirkbereich eine Abschottung herbeiführt, hebt der andere Ringbalg die Abschottung auf. In dem Raum zwischen den beiden Ringbälgen läßt sich dabei das abgetragene Erdreich und Wasser in einem Arbeitstakt sammeln und im anderen Arbeitstakt abführen. Jeweils ein Ringbalg führt eine Totalabschottung herbei.According to a further embodiment of the invention, it is provided that the bellows are periodically expandable in opposite directions to form locks and can be retracted to form a partition. By periodically pulling back and widening the bellows in opposite directions, intermittent lock operation can be introduced, with the partition becoming better and better, the more bellows according to a further embodiment of the Invention are provided at a distance from each other. Whenever, for example, when using two bellows, one bellows creates a partition in its effective area, the other bellows cancels the partition. In the space between the two bellows, the removed soil and water can be collected in one work cycle and discharged in the other work cycle. One bellows each creates a total partition.

Das Zurückfördern des Schürfgutes kann nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dadurch erfolgen, daß auf der Welle eine Förderschnecke vorgesehen und der Arbeitsbereich der Ringbälge frei ist von Förderschneckenteilen. Eine einfache und zweckmäßige Förderart ist damit mit einer im Querschnitt regelbaren Grundwasserschleuse kombiniert.According to a further embodiment of the invention, the excavated material can be conveyed back in that a screw conveyor is provided on the shaft and the working area of the annular bellows is free of screw conveyor parts. A simple and expedient way of conveying is thus combined with a groundwater lock that is adjustable in cross-section.

Der Ringbalg kann sowohl von innen nach außen als auch von außen nach innen wirken. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist aber vorgesehen, daß der oder die Ringbälge an der Förderrohrwand angeordnet und von dort aus nach innen aufweitbar sind. Das Anschließen des strömungsfähigen Mediums läßt sich so leichter bewerkstelligen.The bellows can act both from the inside out and from the outside in. According to an advantageous development of the invention, however, it is provided that the annular bellows or bellows are arranged on the conveyor tube wall and can be expanded inward from there. This makes it easier to connect the flowable medium.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das strömungsfähige Medium Preßluft oder eine Flüssigkeit ist. Als Flüssigkeit kommt nach einer Weiterbildung der Erfindung vor allem eine inkompressible Flüssigkeit, wie eine Hydraulikflüssigkeit, in Betracht. Mit einer inkompressiblen Flüssigkeit läßt sich gegebenenfalls eine feinere Regulierung oder Dosierung der Menge des strömungsfähigen Mediums im Ringbalg erreichen.According to a further embodiment of the invention it is provided that the flowable medium is compressed air or a liquid. According to a further development of the invention, an incompressible liquid, such as a hydraulic liquid, is particularly suitable as the liquid. With an incompressible liquid, finer regulation or metering of the amount of the flowable medium in the bellows can be achieved, if necessary.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Zufluß des strömungsfähigen Mediums zu den Ringbälgen regelbar ist mittels Schleusenventilen in das Medium zuführenden Leitungen. Solche Schleusenventile können sowohl Druck- als auch Mengenregelventile sein, die vom Preßschacht oder von einer Übertage-Station aus ferngesteuert werden.According to a further embodiment of the invention, it is provided that the flow of the flowable medium to the annular bellows can be regulated by means of lock valves in lines supplying the medium. Such lock valves can be both pressure and flow control valves that are remotely controlled from the press shaft or from a surface station.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß beim Einsatz von Preßluft als strömungsfähiges Medium diese außer der besonders geregelten Zufuhr zu den Ringbälgen ständig in den Schürfbereich des Schürfkopfes vor der Ortsbrust eindrückbar ist. Das Medium Preßluft hat damit den Vorteil einer Doppelwirkung, indem es in den Ringbälgen und im Bereich Schürfbereich wirksam ist. Durch das ständige Eindrücken von Preßluft in den Schürfbereich des Schürfkopfes wird bereits ein an sich bekannter Rückhaltedruck auf anstehendes Wasser ausgeübt.According to a further embodiment of the invention, it is provided that when compressed air is used as the flowable medium, apart from the particularly regulated supply to the ring bellows, it can be pressed continuously into the scraping area of the scraper head in front of the working face. The compressed air medium thus has the advantage of a double effect in that it is effective in the ring bellows and in the area of the scraper area. Due to the constant pressing of compressed air into the scraper area of the scraper head, a known retention pressure is already exerted on the water present.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß eine Spülleitung vorgesehen ist, mittels der Spülwasser in Vortriebsrichtung gesehen, vorzugsweise jeweils vor den Wirkbereichen der Ringbälge, in diese Wirkbereiche einspritzbar ist. Sollte sich bei der Rückführung von abgetragenem Erdreich eine Verstopfung ergeben, dann wird diese durch das eingedrückte Spülwasser beseitigt.According to a further embodiment of the invention, it is provided that a flushing line is provided, by means of which the flushing water is seen in the direction of advance, preferably in each case in front of the effective areas of the annular bellows, and can be injected into these effective areas. If there is a blockage when returning the removed soil, this will be removed by the flushing water pressed in.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Abstand zwischen zwei Wirkbereichen der Ringbälge etwa der axialen Länge zweier Schneckengänge auf der Welle entspricht. Ein derartiger Abstand der Wirkbereiche hat sich für einen störungsfreien Betrieb als geeignet erwiesen.According to a further embodiment of the invention it is provided that the distance between two effective areas of the annular bellows corresponds approximately to the axial length of two worm threads on the shaft. Such a distance between the effective areas has proven to be suitable for trouble-free operation.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ringbälge aus flexiblem, hochzähem Kunststoff, wie Pur-Zell oder Zell-Vulcolanschaum, bestehen. Ein derartiges Material hat sich für den rauhen Betrieb beim unterirdischen Vortreiben von Rohren mit nicht-begehbaren Rohrnennweiten als außerordentlich geeignet erwiesen.According to a further embodiment of the invention, it is provided that the bellows consist of flexible, high-viscosity plastic, such as Pur cell or cell vulcanic foam. Such a material has proven to be extraordinarily suitable for the rough operation when driving pipes with non-accessible nominal pipe sizes underground.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

  • Fig. 1 bis 3 den Schürfteil einer unterirdisch arbeitenden Vorrichtung zum Vortreiben von Rohrleitungen mit einer ringbalgförmigen Grundwasserschleuse in voll geöffneter, halb geöffneter und geschlossener Stellung, teilweise im Schnitt,
  • Fig. 4 eine Vorrichtung nach Fig. 1 mit einem Ringbalg als Grundwasserschleuse, wobei der Vortrieb aus einem Preßschacht heraus erfolgt,
  • Fig. 5 bis 7 eine Vorrichtung mit zwei im Gegentakt betriebenen ringbalgförmigen Grundwasserschleusen im Taktbetrieb.
The invention is explained in more detail with reference to the embodiment shown in the drawing. Show it:
  • 1 to 3, the digging part of an underground working device for advancing pipelines with a bellows-shaped groundwater lock in a fully open, half-open and closed position, partly in section,
  • 4 shows a device according to FIG. 1 with an annular bellows as a groundwater lock, the propulsion taking place from a press shaft,
  • 5 to 7 a device with two bellows-shaped groundwater locks operated in push-pull mode in cyclical operation.

Der in Fig. 1 dargestellte Schürfteil 1 einer Vorrichtung zum unterirdischen Vortreiben von Rohrleitungen besteht aus einem Schürf- oder Steuerkopf 3 und einem in der Vortriebsrichtung nach Pfeil 5 dem Schürfkopf nachlaufenden Nachläufer 7. Dem Nachläufer 7 sind wiederum Rohrschüsse 9 nachgesetzt, die aus dem in Fig. 4 dargestellten Preßschacht 10 heraus mittels einer Vortriebsvorrichtung 11 dem Nachläufer 7 und dem Schürfkopf 3 hinterhergedrückt werden. Dieses Vortriebsverfahren durch Vorpressen einzelner, hintereinander gesetzter Rohrschüsse 9 und diesen vorlaufender Nachläufer 7 und Schürfköpfe 3 ist bekannt, ebenso wie die Möglichkeit, den Schürf- oder Steuerkopf 3 vor dem Nachläufer 7 in der Vortriebsrichtung zu steuern. Einzelheiten der gegeneinander anliegenden Druckflächen der einzelnen Rohrteile und die Steuerungsvorrichtung für den Schürf- bzw. Steuerkopf 3 sind deshalb nicht näher erläutert.The scraper part 1 shown in FIG. 1 of a device for the underground advancement of pipelines consists of a scraper or control head 3 and a follower 7 that follows the scraper head in the direction of advance according to arrow 5 Fig. 4 shown press shaft 10 are pushed out by means of a propulsion device 11, the follower 7 and the scraper head 3. This tunneling method by pressing individual pipe shots 9 placed one behind the other and this leading trailer 7 and scraper heads 3 is known, as is the possibility of controlling the scraper or control head 3 in front of the trailer 7 in the direction of advance. Details of the opposing pressure surfaces of the individual pipe parts and the control device for the scraper or control head 3 are therefore not explained in detail.

Innerhalb des Schürfkopfes 3 befindet sich eine kegelstumpfförmig aufgeweitete Ortsbrust 12. Diese Ortsbrust endet an der Stirn 13 des Schürfkopfes 3, der nach vorn hin eine Öffnung 14 aufweist, in der eine Schürfscheibe 15 umlaufen kann. Diese Schürfscheibe 15 ist an dem vorderen Ende 16 einer Welle 17 angeordnet, die von der Vortriebsvorrichtung 11 im Preßschacht 10 in Umlauf versetzt wird. Auf der Welle 17 ist eine Förderschnecke 18 angeordnet, mit der von der Schürfscheibe 15 abgetragenes Erdreich zum Preßschacht zurückgefördert wird.A truncated cone-shaped face 12 is located inside the scraper head 3. This face face ends at the forehead 13 of the scraper head 3, which has an opening 14 towards the front in which a scraper disc 15 can run. This scraper disc 15 is arranged at the front end 16 of a shaft 17 which is driven into circulation in the press shaft 10 by the propulsion device 11. On the shaft 17, a screw conveyor 18 is arranged, with which soil removed from the digging disc 15 is conveyed back to the press shaft.

Die Welle 17 mit der auf ihr angeordneten Förderschnecke 18 läuft in einem Förderrohr 19 um. Dadurch kann das abgetragene Erdreich innerhalb der Rohrschüsse 9 und des Nachläufers 7 sicher geführt zum Preßschacht 10 geleitet werden. Die Welle 17 mit der Förderschnecke 18 und das Förderrohr 19 sind unterteilt in zusammenfügbare Teilstücke, deren Länge der Länge der Rohrschüsse entspricht. Die Teilungen sind durch mit T bezeichnete Striche angedeutet und in ihrer Bauweise bekannt.The shaft 17 with the screw conveyor 18 arranged on it rotates in a conveyor tube 19. As a result, the removed soil within the Pipe sections 9 and the trailer 7 are guided safely to the press shaft 10. The shaft 17 with the screw conveyor 18 and the conveyor pipe 19 are divided into parts that can be joined together, the length of which corresponds to the length of the pipe sections. The divisions are indicated by lines denoted by T and their construction is known.

Die Förderschnecke 18 weist innerhalb des Nachläufers 7 einen Unterbrechungsbereich 20a auf. An der Wand des Förderrohres ist innerhalb des Unterbrechungsbereiches 20a ein als Grundwasserschleuse wirkender, schlauchartiger Ringbalg 21 angeordnet. Der Ringbalg 21 besteht aus einem flexiblen, hochzähen Kunststoff, insbesondere Schaumkunststoff. Der Ringbalg 21 ist so ausgebildet, daß er durch Einleiten eines strömungsfähigen Mediums nach innen aufgeweitet werden kann, und zwar in den Querschnitt 22 des Förderrohres 19 hinein in Richtung auf die Welle 17. Es wäre aber auch denkbar, falls notwendig oder gewünscht, den Ringbalg 21 an der Welle 17 zu befestigen und nach außen in Richtung auf die Wand des Förderrohres 19 aufzuweiten. In beiden Fällen wirkt der Ringbalg 21 als Schleusenteil, mit dessen Hilfe der Durchlaßquerschnitt des Rohres 22 verändert werden kann.The screw conveyor 18 has an interruption area 20a within the follower 7. A hose-like bellows 21, which acts as a groundwater lock, is arranged on the wall of the delivery pipe within the interruption region 20a. The bellows 21 consists of a flexible, high-viscosity plastic, in particular foam plastic. The annular bellows 21 is designed such that it can be expanded inward by introducing a flowable medium, specifically into the cross section 22 of the delivery pipe 19 in the direction of the shaft 17. However, if necessary or desired, the annular bellows would also be conceivable 21 to be attached to the shaft 17 and widened outwards in the direction of the wall of the delivery pipe 19. In both cases, the bellows 21 acts as a lock part, with the help of which the passage cross section of the tube 22 can be changed.

Das Aufweiten des Ringbalges 21 kann entweder mit Hilfe von Preßluft oder einer Flüssigkeit erfolgen. Als strömungsfähiges flüssiges Medium kommt vorzugsweise eine inkompressible Flüssigkeit, beispielsweise Hydraulik-Flüssigkeit, in Betracht.The expansion of the bellows 21 can be done either with the help of compressed air or a liquid. An incompressible liquid, for example hydraulic liquid, is preferably considered as the flowable liquid medium.

Der Unterbrechungsbereich 20a für den Ringbalg 21 muß im Bereich des schürfkopfseitigen Endes 23 des Förderrohres vorgesehen sein. Sein Abstand von der Schürfscheibe sollte 1,0 m betragen, kann aus konstruktiven Gründen aber auch weiter hinten angeordnet werden.The interruption region 20a for the annular bellows 21 must be provided in the region of the end 23 of the delivery pipe on the scraping head side. Its distance from the scraper should be 1.0 m, but can also be placed further back for design reasons.

Das strömungsfähige Medium wird über eine Rohrleitung 24 vom Preßschacht 10 her herangeführt. Ist das Medium eine Hydraulik-Flüssigkeit, dann ist das Rohr 24 hinter einem Durchflußmengen-Meßventil 25 an einer mit 26 bezeichneten Stelle geschlossen. Ist das Aufweitmedium jedoch Luft, dann ist das Rohr 24 mit einem Rohrteil 24a weitergeführt, bis es schließlich in dem Schürfraum 27 vor der Ortsbrust 12 mündet. In einer Abzweigung von dem Rohrbereich 24a, die zum Ringbalg 21 führt, befindet sich ein Druckregelventil 28, mit dem sich der Druck innerhalb des Ringbalges 21 einstellen läßt. Gegebenfalls genügt auch eines der als Schleusenventile arbeitenden Ventile 25 und 28. Durch eine Austrittsöffnung 24b am Ende des Rohrteiles 24a wird der Schürfraum 27 zusätzlich mit Druckluft beaufschlagt, wodurch Bodenerosionen vor der Schürfscheibe 15 verhindert oder vermindert werden.The flowable medium is brought up from the press shaft 10 via a pipeline 24. If the medium is a hydraulic fluid, then the pipe 24 is closed behind a flow rate measuring valve 25 at a point designated by 26. However, if the expansion medium is air, then the pipe 24 is continued with a pipe part 24a until it finally opens into the excavation space 27 in front of the face 12. In a branch from the tube area 24a, which leads to the bellows 21, there is a pressure control valve 28 with which the pressure within the bellows 21 can be adjusted. If necessary, one of the valves 25 and 28 working as sluice valves is also sufficient. An exhaust opening 24b at the end of the pipe part 24a additionally applies compressed air to the scraper chamber 27, thereby preventing or reducing soil erosion in front of the scraper disc 15.

Um sicherzugehen, daß es im Unterbrechungsbereich 20a keine bleibenden Verstopfungen gibt, ist eine Spülwasserleitung 29 vorgesehen, die vorzugsweise vor dem Unterbrechungsbereich 20a, jedoch in dessen Nähe, in den Innenraum 31 des Förderrohres 19 mündet. Die Einspritzrichtung über die Öffnung 32 ist schräg nach hinten gelegt, so daß das Spülwasser unmittelbar in den Bereich vor dem Ringbalg 21 einspritzt.In order to ensure that there are no permanent blockages in the interruption area 20a, a flushing water line 29 is provided, which preferably opens into the interior 31 of the delivery pipe 19 before the interruption area 20a, but in its vicinity. The injection direction via the opening 32 is placed obliquely to the rear, so that the flushing water is injected directly into the area in front of the bellows 21.

Das Schleusenteil in Form des Ringbalges 21 soll den Querschnitt 22 im Innenraum 31 des Förderrohres 19 in gewünschtem Ausmaß verschließen können, um so eine Anpassung an die Fließfähigkeit des geschürften Erdreiches herbeizuführen. Enthält das geschürfte Erdreich einen höheren Grundwasseranteil, dann ist seine Fließfähigkeit größer als bei einem kleineren Grundwasseranteil. Außerdem ist die Förderfähigkeit des Erdreiches aufgrund seiner Zusammensetzung bereits unterschiedlich. Um hier eine optimale Anpassung zu erhalten und damit zu optimalen Vortriebsgeschwindigkeiten zu kommen, ist der Ringbalg aufblasbar, und Fig. 2 zeigt, daß der Ringbalg 21 beispielsweise den Querschnitt 22 des Innenraumes 31 des Förderrohres 19 zur Hälfte verschließt. Fig. 3 zeigt, wie der Ringbalg 21 derart aufgeweitet ist, daß er sich an die Welle 17 anlegt. Das bedeutet einen vollständigen Verschluß des Querschnittes 22, beispielsweise bei Arbeitspausen oder bei plötzlich einbrechendem Grundwasser. Die Standfestigkeit eines solchen Ringbalges aus flexiblem, zähem und hochfestem Kunststoff reicht aus für alle im Kanalbaubetrieb insbesondere bei nicht-begehbaren Rohrnennweiten auftretenden Anforderungen.The lock part in the form of the annular bellows 21 should be able to close the cross section 22 in the interior 31 of the conveying pipe 19 to the desired extent, in order to bring about an adaptation to the flowability of the excavated soil. If the excavated soil contains a higher proportion of groundwater, then its flowability is greater than with a smaller proportion of groundwater. In addition, the eligibility of the soil is different due to its composition. In order to obtain an optimal adaptation here and thus to achieve optimal propulsion speeds, the annular bellows can be inflated, and FIG. 2 shows that the annular bellows 21 closes, for example, half of the cross section 22 of the interior 31 of the delivery pipe 19. Fig. 3 shows how the bellows 21 is expanded so that it rests on the shaft 17. This means that the cross-section 22 is completely closed, for example during work breaks or when groundwater suddenly breaks in. The stability of such a bellows made of flexible, tough and high-strength plastic is sufficient for all the requirements that arise in sewer construction, particularly in the case of non-accessible pipe sizes.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform einer Schürf- und Fördereinrichtung mit dem Steuerkopf 3 und dem Nachläufer 7a. Der Steuerkopf 3 und der Nachläufer 7a werden auch in diesem Fall mit Hilfe der nachgesetzten Rohrschüsse 9 aus dem Preßschacht 10 mittels der Vortriebsvorrichtung 11 (Fig. 4) in das anstehende Erdreich vorgetrieben. Die Zylinderaußenwand 65 des Steuerkopfes 3 hat einen Durchmesser, der dem der Außenwand 66 des Nachläufers 7a und der Außenwand 67 der nachgesetzten Rohrschüsse 9 entspricht. Innerhalb des Nachläufers 7a befindet sich das Förderrohr 19, in dem die Welle 17 drehbar ist, die die Förderschnecke 18 trägt.5 shows another embodiment of a digging and conveying device with the control head 3 and the follower 7a. The control head 3 and the follower 7a are also driven in this case with the help of the subsequent pipe sections 9 from the press shaft 10 by means of the propulsion device 11 (FIG. 4) into the soil. The cylinder outer wall 65 of the control head 3 has a diameter which corresponds to that of the outer wall 66 of the follower 7a and the outer wall 67 of the pipe sections 9 which are added. The conveyor tube 19, in which the shaft 17, which carries the screw conveyor 18, is rotatable, is located within the follower 7a.

Die Welle 17 treibt im Bereich der Stirn 13 des Steuerkopfes 3 die Schürfscheibe 15 an. Das Förderrohr 19 mündet innerhalb des Steuerkopfes 3 in die sich kegelstumpfförmig aufweitende Ortsbrust 12.The shaft 17 drives the scraper disc 15 in the region of the forehead 13 of the control head 3. The delivery pipe 19 opens inside the control head 3 into the cone-widening face 12.

Die Förderschnecke 18 weist innerhalb des Nachläufers 7 Unterbrechungsbereiche 20b und 20c auf. In der Wand 19a des Förderrohres 19 sind in den Unterbrechungsbereichen 20c und 20b schlauchförmige Ringbälge 39, 41 vorgesehen. Diese Ringbälge 39, 41 bestehen wieder aus einem flexiblen, hochzähen Kunststoff, beispielsweise einem Schaumkunststoff. Die Ringbälge 39, 41 sind derart ausgebildet, daß sie beim Einblasen von Preßluft derart in den Innenraum 31 des Förderrohres 19 aufweitbar sind, daß sie von außen her die Welle 17 umschließen. Aus diesem Abschottungszustand sind sie jedoch auch zurückziehbar an die Wand 19a des Förderrohres 19, so daß gefördertes Erdreich an ihnen vorbei weitergefördert werden kann. Die Ringbälge 39 und 41 werden mit Preßluft versorgt über die Leitung 24, die über eine Öffnung 24b in den Schürfraum 27 vor der Ortsbrust 12 mündet. Es sind Auf/Zu-Schleusenventile 49 und 51 vorgesehen, mittels der die Preßluft in die beiden Ringbälge 49 und 51 einleitbar ist. Die Auf/Zu-Schleusenventile 49 und 51 weisen auch eine nicht dargestellte Luftablaßstellung auf, über die die Preßluft aus den Ringbälgen in den Hohlraum 33 zwischen der Außenwand des Außenläufers 7a und dem Förderrohr 19 abblasbar ist.The screw conveyor 18 has interruption areas 20b and 20c within the follower 7. In the interruption areas 20c and 20b, tubular annular bellows 39, 41 are provided in the wall 19a of the delivery pipe 19. These bellows 39, 41 again consist of a flexible, high-viscosity plastic, for example a foam plastic. The annular bellows 39, 41 are designed such that when compressed air is blown into the interior 31 of the delivery pipe 19 they can be expanded such that they enclose the shaft 17 from the outside. From this foreclosure state, however, they can also be retracted to the wall 19a of the conveyor pipe 19, so that extracted soil can be conveyed past them. The annular bellows 39 and 41 are supplied with compressed air via the line 24, which opens into the scraper space 27 in front of the face 12 via an opening 24b. On / off lock valves 49 and 51 are provided, by means of which the compressed air can be introduced into the two bellows 49 and 51. The open / close lock valves le 49 and 51 also have an air discharge position, not shown, via which the compressed air can be blown out of the annular bellows into the cavity 33 between the outer wall of the outer rotor 7a and the delivery pipe 19.

Weiterhin ist eine Spülwasserleitung 29 vorgesehen, mittels der Spülwasser über Mündungen 55 und 57 in die Unterbrechungsbereiche 20b, 20c einspritzbar ist. In der Spülwasserleitung 29 sind Auf/Zu-Ventile 59 und 61 angeordnet. Die Rohrmündungen 55 und 57 sind so gehalten, daß einfließendes Spülwasser so in die Unterbrechungsbereiche 20b, 20c einspritzt, daß es aufgestautes Erdreich in Richtung auf den Preßschacht 10 löst und vortreibt. Die Auslässe 55 und 57 befinden sich dabei vorzugsweise, in Vortriebsrichtung gesehen, vor den Unterbrechungsbereichen 20b und 20c.Furthermore, a rinsing water line 29 is provided, by means of which rinsing water can be injected into the interruption regions 20b, 20c via openings 55 and 57. Open / close valves 59 and 61 are arranged in the flushing water line 29. The pipe orifices 55 and 57 are held in such a way that inflowing rinse water is injected into the interruption areas 20b, 20c in such a way that it loosens and drives forward pent-up soil in the direction of the press shaft 10. The outlets 55 and 57 are preferably located in front of the interruption regions 20b and 20c, as seen in the direction of advance.

In Längsrichtung der Schneckenfördereinrichtung lassen sich drei Förderräume I, II und 111 unterscheiden. Der Förderraum I befindet sich in Vortriebsrichtung vor der ersten von dem Ringbalg 39 gebildeten Schleuse A. Es folgt dann der Förderraum II zwischen den Schleusen A und B, wobei die Schleuse B von dem Ringbalg 41 bildbar ist. Der Förderraum III befindet sich in Vortriebsrichtung hinter der Schleuse B und führt zu dem Preßschacht 10.Three conveying spaces I, II and 111 can be distinguished in the longitudinal direction of the screw conveyor device. The delivery chamber I is located in the direction of advance in front of the first lock A formed by the annular bellows 39. The delivery chamber II then follows between the locks A and B, the lock B being able to be formed by the annular bellows 41. The delivery room III is located in the direction of advance behind the lock B and leads to the press shaft 10.

Fig. 5 zeigt nun einen Förderzustand, in dem die Schleuse A durch Aufblasen des Ringbalges 39 geschlossen ist. Auch die Spülwasserventile 59 und 61 sind geschlossen. Das Schleusenventil 49 ist geöffnet, das Schleusenventil 51 ist geschlossen. Die Druckluft strömt außer in den Ringbalg 39 auch noch durch die Ortsbrust 12. Die Schleuse B ist geöffnet. Dreht sich nun die Welle 17, dann fördert die Schürfscheibe 15 abgetragenes Erdreich in den Raum I bis vor die Schleuse A. Erdreich, das sich in den Förderräumen II und III befand, wird von der Förderschnecke 18 zum Preßschacht 10 weggeführt.5 now shows a conveying state in which the lock A is closed by inflating the annular bellows 39. The flushing water valves 59 and 61 are also closed. The lock valve 49 is open, the lock valve 51 is closed. The compressed air flows in addition to the bellows 39 through the face 12. The lock B is open. If the shaft 17 now rotates, the digging disc 15 conveys removed soil into room I up to the lock A. Soil, which was located in the production rooms II and III, is led away from the screw conveyor 18 to the press shaft 10.

Ist der Förderraum II geleert, dann wird durch Schließen des Schleusenventiles 49 die Luft aus dem Ringbalg 39 in den Raum 33 entleert, und der Ringbalg zieht sich in Richtung auf die Wand des Förderrohres 19 zurück. Die Schleuse A ist damit geöffnet. Zugleich wurde das Schleusenventil 51 geöffnet. Damit hat sich der Ringbalg 41 aufgeweitet, und er umschließt nun fest die Welle 17. Bei diesem in Fig. 6 dargestellten Arbeitszustand fördert die Schürfscheibe 15 abgetragenes Erdreich an der Schleuse A vorbei bis zur Schleuse B. Damit füllt sich der Förderraum II auf. Aus dem Förderraum 111 wird abgetragenes Erdreich weiter in Richtung auf den Preßschacht 10 weggeführt.If the delivery space II is emptied, then the air from the annular bellows 39 is emptied into the space 33 by closing the lock valve 49, and the annular bellows withdraws in the direction of the wall of the delivery pipe 19. The lock A is now open. At the same time the lock valve 51 was opened. The bellows 41 has thus widened and now surrounds the shaft 17 firmly. In this working state shown in FIG. 6, the digging disc 15 conveys excavated soil past the lock A to the lock B. This fills the delivery space II. Soil that has been removed is conveyed further away from the delivery chamber 111 in the direction of the press shaft 10.

Ist der Förderraum II aufgefüllt, dann wird wieder die Schleuse B geschlossen, während sich die Schleuse A öffnet. Durch dieses gegensinnige Öffnen und Schließen erfolgt ein periodisches Auffüllen und Entleeren des Förderraumes II. Dieses gegensinnige Öffnen und Schließen kann nach einem fest vorgegebenen Takt automatisch gesteuert werden; es ist aber auch möglich, die Taktlänge von der Geschwindigkeit des Verfüllens durch besondere Sonden einzeln zu bestimmen und teilgeschlossene Zwischenstellungen einzuführen.If the pumping chamber II is filled, the lock B is closed again while the lock A opens. This opening and closing in opposite directions results in periodic filling and emptying of the conveying space II. This opening and closing in opposite directions can be controlled automatically according to a predetermined cycle; however, it is also possible to individually determine the cycle length from the speed of filling using special probes and to introduce partially closed intermediate positions.

Es hat sich als geeignet erwiesen, den Abstand zwischen zwei Schneckenunterbrechungen 20b, 20c bzw. zwei Schleusen A, B in axialer Länge etwa auf die Länge von zwei Schneckengängen zu bemessen. Es ist ohne weiteres möglich, weitere Schleusen nachzuschieben, um evtl. noch eine größere Dichtung herbeizuführen.It has proven to be suitable to dimension the distance between two screw interruptions 20b, 20c or two locks A, B in axial length approximately to the length of two screw flights. It is easily possible to add more locks in order to possibly bring about a larger seal.

Fig. 7 zeigt nun einen Zustand, wo evtl. das abgetragene Erdreich die Unterbrechungsbereiche 20b und 20c verstopft hat. In diesem Fall werden die Spülwasserventile 59 und 61 bei geöffneten Schleusen A, B geöffnet, so daß das Spülwasser in der Förderrichtung in die Unterbrechungsbereiche 20b, 20c einspritzen kann, bis sich das verfestigte Erdreich durch Aufschwemmen gelöst hat und dann in Richtung auf den Preßschacht 10 weiter gefördert werden kann.Fig. 7 now shows a state where the removed soil may have clogged the interruption areas 20b and 20c. In this case, the flushing water valves 59 and 61 are opened with the locks A, B open, so that the flushing water can inject in the conveying direction into the interruption areas 20b, 20c until the solidified soil has been released by floating and then towards the press shaft 10 can be further promoted.

Claims (12)

1. Excavating and conveying equipment at an underground advancing equipment (11) for pipe ducts of preferably inaccessible nominal cross-section, which equipment is driven from a press shaft (10) into the soil that is present and consists of an excavator head (3), at least one follower (7, 7a) pressing this forward and product pipe lengths (9) pressed on from behind, wherein an excavator disc (15) is set into rotation by a shaft (17) and rotates in the end region (12) of the excavator head (3), wherein the shaft (17) is surrounded at a spacing by a conveyor pipe (19, 29), the wall (19) of which is partitioned off in the region of the excavator head (3) from the outer cylindrical shell (65) thereof, wherein conveyor means (18) for the rearward conveying of the excavated material in the direction of the shaft (10) are provided in the conveyor pipe (19) and wherein sluice means (21) acting against inrushes of ground water are provided between the shaft (17) and the conveyor pipe wall (19a), characterised thereby, that the sluice means (21) consist of at least one annular bellows, which is distendable by means of a flowable medium and through which the shaft (17) extends and by which the conveying cross-section (22) is closed entirely or partially or remains fully open in accordance with the need for partitioning and the extent of the distension.
2. Excavating and conveying equipment according to claim 1, characterised thereby, that two annular bellows (39, 41) are provided at a mutual spacing.
3. Excavating and conveying equipment according to claim 2, characterised thereby, that the annular bellows (39, 41) are for the formation of a partition periodically distensible in opposite sense while forming a sluice and again retractable.
4. Excavating and conveying equipment according to either claim 1 or claim 2, characterised thereby, that a conveyor worm (18) is provided on the shaft (17) and the operating range of the annular bellows (39, 41) is free of conveyor worm parts.
5. Excavating and conveying equipment according to either claim 1 or claim 2, characterised thereby, that the or each annular bellows (21, 39, 41) is or are arranged at the conveyor pipe wall (19) and distensible inwardly from there.
6. Excavating and conveying equipment according to either claim 1 or claim 2, characterised thereby, that the flowable medium is compressed air or a liquid.
7. Excavating and conveying equipment according to claim 6, characterised thereby, that the flowable medium is an incompressible liquid.
8. Excavating and conveying equipment according to either claim 1 or claim 2, characterised thereby, that the inflow of the flowable medium to the annular bellows (21, 39, 41) is regulable by means of sluice valves (25, 28, 49, 51) in ducts (24) supplying the medium.
9. Excavating and conveying equipment according to claim 6, characterised thereby, that on the use of compressed air as the flowable medium, this is - apart from the specially regulated feed to the annular bellows (21, 39, 41) - constantly impressible from the face shield (12) into the excavating range (17) of the excavator head (3).
10. Excavating and conveying equipment according to claim 1, characterised thereby, that a rinsing duct (29) is provided, by means of rinsing water is injectable into the operating ranges (20a to 20c) of the annular bellows, preferably in front of these operating ranges (20a to 20c) as seen in direction of advance.
11. Excavating and conveying equipment according to claim 2, characterised thereby, that the spacing between two operating ranges (20b, 20c) of the annular bellows about corresponds to the axial length of two worm pitches on the shaft (17).
12. Excavating and conveying equipment according to claim 1, characterised thereby, that the annular bellows (21) consists of flexible and highly tough synthetic material, in particular of flexible and highly tough synthetic foam material.
EP87101967A 1986-03-07 1987-02-12 Digging and transporting device of a driving apparatus for pipelines being operated subterraneously Expired EP0240672B1 (en)

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