EP0257287A1 - Druckdichte Rohrverbindung für ein stählernes Vortriebsrohr - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a pressure-tight pipe connection for a steel jacking pipe consisting of a number of pipe sections for the production of a pipe which is primarily no longer accessible, the pipe sections each having a spigot end and a socket end and being pressure-tightly connectable to one another by being plugged into one another.
- the invention has for its object to provide a pipe connection for a lost steel jacking pipe, which enables the jacking pipe to follow the opened cavity as a pressure-resistant articulated chain, which is tight against Pressurized water and also ensures the required shear force.
- this object is achieved in that the sleeve at the sleeve end of a pipe section is formed by a steel ring, the outside diameter of which is smaller than the inside diameter of the jacking pipe, this steel ring projecting beyond the front end of the pipe section being fastened to its inner wall, e.g. is welded and its outer surface forms a sealing surface for a sealing ring made of elastic material, while the other sealing surface is formed on the inner surface of the tip end of the pipe section.
- the sealing ring is expediently arranged on the inner surface of the tip end of the pipe section and is supported there against a shoulder.
- the shoulder may be formed on a flat iron ring which attaches to the tip of the pipe section at a distance from its end to the inner surface thereof, e.g. is welded on.
- the steel ring advantageously has an angular cross-section with a leg extending at right angles to the pipe axis and forming a flange, with the end of which leg is fastened to the inner wall of the pipe section.
- the steel ring can have a wedge-shaped run-up at its outer end.
- guide blocks can be provided as a stop, which are attached to the outer surface of the steel ring and distributed evenly over the circumference.
- the guide blocks can have a wedge-shaped run-up at their outer end.
- the tip end of a pipe section can be chamfered on the outer surface.
- the sealing ring expediently consists of a support part with a lower support surface and a front-side support surface running approximately at right angles to this, as well as a bead protruding from the support part, which has an inclined contact surface on the front and an angular recess on the back with an upstanding and a lying one Has legs that enclose an angle of a maximum of 90 degrees, the bead being deformable when the tube ends are pushed into one another such that the recess is closed in the final state.
- the advantage of the invention is seen essentially in the fact that, while maintaining a pressure-resistant butt joint of the pipe sections, which to a certain extent also permits changes in angle, the sealing surfaces required for the arrangement of a sealing ring are also created in a simple manner, and in these measures also stops are also simple are integrated to ensure the lateral connection.
- Both the approach shaft A and the target shaft Z can be produced in a manner known per se by installing sheet pile, slotted or pile walls or the like and excavating the ground.
- the shaft bottom is located below the groundwater level 2.
- Both the approach shaft A and the target shaft Z each consist of a shaft wall 3 and a base plate 4. In the wall 3 of the starting shaft A there is an opening 5 for the passage of the jacking pipe 6, which is provided with a sliding seal.
- the driving pipe 6 is driven by means of a drilling device 7 with a drilling head 8 which is pressed against the working face in the direction of arrow 9 and which causes the soil to be broken down in a rotating movement and / or by rinsing with water.
- the driving force required for driving the jacking pipe 6 is generated in the starting shaft A by hydraulic presses, the effect of which is indicated by an arrow 10.
- FIG. 2 and 3 each show in a detail from a longitudinal section through one of the pipe joints 11 (Fig. 1) on a larger scale the formation of a pipe connection according to the invention.
- the connection of two is shown Pipe sections 6a and 6b, only the socket end 12 of the pipe section 6a and the spigot end 13 of the pipe section 6b being shown.
- an angular steel ring 15 is fastened to the inside of the pipe section 6 a shortly before its actual end 14, which consists of an axially extending longer leg 16 and a shorter leg 17 running at right angles to it. With the end of this shorter leg 17, the steel ring 15 is welded to the inner wall 18 of the pipe section 6a.
- the longer leg 16 has a wedge-shaped run-up 20 on its outer surface 19, which also acts as a sealing surface.
- a flat iron ring 23 is welded to the inner wall 21 of the pipe section 6b at a distance from its end 22, the outer, radially extending end face 24 of which forms a shoulder for a sealing ring 25.
- the sealing ring 25 itself consists of a lower contact part 26, with which it rests on the inner wall 21 of the pipe section 6b and is supported against the shoulder 24, and of an upstanding bead 27, which has an oblique contact surface 28 in the pre-pressing direction (arrow 9) and on the Back has a recess 29.
- the pipe connection occurs when two pipe sections are pushed together when a new pipe section is placed in the approach shaft A.
- the sealing ring 25 with the inclined contact surface 28 initially slides onto the wedge-shaped section 20 of the steel ring 15, as a result of which the pipe section 6b is roughly centered.
- the bead 27 of the sealing ring 25 rests on the contact part 26, that is to say the recess 29 is closed.
- the sealing ring 25 acts like a one-piece, compact profile.
- Guide blocks 30, which are arranged as evenly as possible on the outer surface 19 of the steel ring 15 directly between the end faces of the pipe sections 6a, 6b (FIG. 6a, 6b) serve to center the tip end 13 when the pipes are pushed together and to secure the transverse connection 3 and 4).
- the guide blocks 30 are expediently welded to the steel ring 15.
- the guide blocks 30 also have a wedge-shaped run-up 32 at the outer end, onto which the front end 22 of the tip end 13 of the pipe section 6b can slide when the pipes are pushed together.
- the tip end 13 of the pipe section 6b is provided with a bevel 33 at the outer end in order not to have the sliding resistance of the jacking pipe in the ground if small transverse displacements should occur during further driving by a shoulder, albeit a low one.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine druckdichte Rohrverbindung für ein aus einer Anzahl von Rohrschüssen bestehendes stählernes Vortriebsrohr zur Herstellung einer vornehmlich nicht mehr begehbaren Rohrleitung, wobei die Rohrschüsse jeweils ein Spitzende und ein Muffenende aufweisen und durch Ineinanderstecken druckfest miteinander verbindbar sind.
- Für die Herstellung von nicht mehr begehbaren Rohrleitungen bis zu einem Innendurchmesser von etwa 1.000 mm kommen unterirdische Vortriebsverfahren in Betracht, die entweder nach dem Bodenverdrängungs- oder dem Bodenentnahmeprinzip arbeiten. In den, sei es durch Bodenverdrängung, sei es durch Bodenentnahme erzeugten Hohlraum werden sofort oder nach Fertigstellung des Hohlraumes Schutz- oder Produktrohre eingepreßt oder eingezogen. Oft müssen zunächst dünnwandige, meist aus Stahl bestehende Vortriebsrohre eingepreßt werden, in die danach die Produktrohre eingezogen oder eingedrückt werden. Der Ringraum zwischen den Vortriebsrohren und den Produktrohren wird nachträglich ausgefüllt. Die Vortriebsrohre können nicht wiedergewonnen werden; sie sind verloren.
- Gleichwohl müssen auch verlorene Vortriebsrohre so ausgebildet und miteinander verbunden werden, daß sie einwandfrei vorgepreßt werden und als Gelenkkette dem aufgefahrenen Hohlraum folgen können. Vor allem unterhalb des Grundwasserspiegels ist eine Rohrverbindung notwendig, die dicht ist gegen Druckwasser und die eine sichere Aufnahme etwa auftretender Querkräfte ermöglicht.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein verlorenes stählernes Vortriebsrohr eine Rohrverbindung anzugeben, die es dem Vortriebsrohr ermöglicht, als druckfeste Gelenkkette dem aufgefahrenen Hohlraum zu folgen, die dicht ist gegen Druckwasser und außerdem die erforderliche Querkraftschlüssigkeit sicherstellt.
- Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Muffe am Muffenende eines Rohrschusses durch einen Stahlring gebildet wird, dessen Außendurchmesser geringer ist als der Innendurchmesser des Vortriebsrohres, wobei dieser Stahlring über das stirnseitige Ende des Rohrschusses hinausragend an dessen Innenwand befestigt, z.B. angeschweißt ist und seine Außenfläche eine Dichtfläche für einen Dichtring aus elastischem Material bildet, während die andere Dichtfläche an der Innenfläche des Spitzendes des Rohrschusses ausgebildet ist.
- Der Dichtring ist zweckmäßig an der Innenfläche des Spitzendes des Rohrschusses angeordnet und stützt sich dort gegen eine Schulter ab. Die Schulter kann an einem Flacheisenring gebildet sein, der am Spitzende des Rohrschusses im Abstand von seinem Ende an dessen Innenfläche befestigt, z.B. angeschweißt ist.
- Der Stahlring weist vorteilhafterweise winkelförmigen Querschnitt mit einem rechtwinklig zur Rohrachse verlaufenden und einen Flansch bildenden Schenkel auf, mit dessen Ende er an der Innenwand des Rohrschusses befestigt ist. An seinem äußeren Ende kann der Stahlring einen keilförmigen Anlauf aufweisen.
- Im Bereich des Rohrstoßes ist zweckmäßig ein Anschlag zur Verhinderung von Querverschiebungen der Rohrenden vorgesehen. Dabei können als Anschlag Führungsklötzchen vorgesehen sein, die gleichmäßig über den Umfang verteilt an der Außenfläche des Stahlringes befestigt sind. Die Führungsklötzchen können an ihrem äußeren Ende einen keilförmigen Anlauf aufweisen.
- Das Spitzende eines Rohrschusses kann an der Außenfläche mit einer Abschrägung versehen sein.
- Schließlich besteht der Dichtring zweckmäßig aus einem Auflageteil mit einer unteren Auflagefläche und einer stirnseitigen, etwa rechtwinklig dazu verlaufenden Abstützfläche sowie einem aus dem Auflageteil lippenartig aufragenden Wulst, der an der Vorderseite eine geneigte Anlauffläche und an der Rückseite eine winkelförmige Ausnehmung mit einem aufragenden und einem liegenden Schenkel aufweist, die einen Winkel von maximal 90 Grad einschließen, wobei der Wulst beim Ineinanderschieben der Rohrenden derart verformbar ist, daß die Ausnehmung im Endzustand geschlossen ist.
- Der Vorteil der Erfindung wird im wesentlichen darin gesehen, daß unter Aufrechterhaltung einer druckfesten, in gewissem Umfang auch Winkeländerungen ermöglichenden Stoßverbindung der Rohrschüsse auf einfache Weise auch die erforderlichen Dichtflächen für die Anordnung eines Dichtrings geschaffen werden, wobei in diese Maßnahmen auf ebenfalls einfache Weise auch Anschläge für die Sicherstellung des Querkraftschlusses integriert sind.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt
- Fig. 1 in einem Längsschnitt die Darstellung eines Vortriebsverfahrens für ein Vortriebsrohr zwischen einem Anfahrschacht und einem Zielschacht,
- Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Rohrverbindung vor dem Zusammenschieben zweier Rohrenden,
- Fig. 3 einen der Fig. 2 entsprechenden Längsschnitt nach dem Zusammenschieben der Rohrenden und
- Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3.
- Zur Herstellung einer unterirdischen Rohrleitung im Rohrvortrieb sind in der Regel zwei Schachtanlagen erforderlich, nämlich ein Anfahrschacht A und ein Zielschacht Z. Zwischen diesen Schachtanlagen wird die Rohrleitung im unterirdischen Vortriebsverfahren vorgetrieben, wobei die Geländeoberfläche 1 nicht beeinträchtigt wird. Sowohl der Anfahrschacht A, wie auch der Zielschacht Z können in an sich bekannter Weise durch den Einbau von Spund-, Schlitz- oder Pfahlwänden oder dergleichen und Aushub des Bodens hergestellt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich die Schachtsohle unterhalb des Grundwasserspiegels 2. Sowohl der Anfahrschacht A, wie auch der Zielschacht Z bestehen jeweils aus einer Schachtwandung 3 und einer Sohlplatte 4. In der Wandung 3 des Anfahrschachtes A befindet sich eine Öffnung 5 für den Durchtritt des Vortriebsrohres 6, die mit einer Gleitdichtung versehen ist.
- Der Vortrieb des Vortriebsrohres 6 erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel mittels eines Bohrgerätes 7 mit einem Bohrkopf 8, der beim Vortrieb in Richtung des Pfeiles 9 gegen die Ortsbrust gedrückt wird und in drehender Bewegung und/oder durch Spülen mit Wasser den Abbau des Bodens bewirkt. Die für den Vortrieb des Vortriebsrohres 6 erforderliche Vortriebskraft wird im Anfahrschacht A durch hydraulische Pressen erzeugt, deren Wirkung durch einen Pfeil 10 angedeutet ist.
- In den Fig. 2 und 3 ist jeweils in einem Ausschnitt aus einem Längsschnitt durch einen der Rohrstöße 11 (Fig. 1) in größerem Maßstab die Ausbildung einer Rohrverbindung nach der Erfindung dargestellt. Gezeigt ist die Verbindung zweier Rohrschüsse 6a und 6b, wobei von dem Rohrschuß 6a lediglich das Muffenende 12 und von dem Rohrschuß 6b das Spitzende 13 dargestellt sind.
- Zur Bildung des Muffenendes 12 ist an der Innenseite des Rohrschusses 6a kurz vor dessen eigentlichem Ende 14 ein winkelförmiger Stahlring 15 befestigt, der aus einem axial verlaufenden längeren Schenkel 16 und einem rechtwinklig dazu verlaufenden flanschartig ausgebildeten kürzeren Schenkel 17 besteht. Mit dem Ende dieses kürzeren Schenkels 17 ist der Stahlring 15 an der Innenwand 18 des Rohrschusses 6a angeschweißt. Der längere Schenkel 16 besitzt an seiner Außenfläche 19, die auch als Dichtfläche wirkt, einen keilförmigen Anlauf 20.
- Das Spitzende 13 des Rohrschusses 6b ist an diesem selbst ausgebildet. An der Innenwand 21 des Rohrschusses 6b ist im Abstand von dessen Ende 22 ein Flacheisenring 23 angeschweißt, dessen äußere, radial verlaufende Stirnfläche 24 eine Schulter für einen Dichtring 25 bildet. Der Dichtring 25 selbst besteht aus einem unteren Anlageteil 26, mit dem er an der Innenwand 21 des Rohrschusses 6b anliegt und sich gegen die Schulter 24 abstützt sowie aus einem aufragenden Wulst 27, der in Vorpreßrichtung (Pfeil 9) eine schräge Anlauffläche 28 und auf der Rückseite eine Ausnehmung 29 besitzt.
- Die Rohrverbindung kommt beim Zusammenschieben zweier Rohrschüsse beim Ansetzen jeweils eines neuen Rohrschusses im Anfahrschacht A zustande. Wenn der anzusetzende Rohrschuß 6b in Vortriebsrichtung (Pfeil 9) gegen den letzten Rohrschuß 6a geschoben wird, gleitet der Dichtring 25 mit der schrägen Anlauffläche 28 zunächst auf den keilförmigen Anlauf 20 des Stahlrings 15 auf, wodurch der Rohrschuß 6b grob zentriert wird. Zugleich wird schon während des Aufgleitens des Wulstes 27 des Dichtrings 25 auf die Anlauffläche 20 der Wulst 27 entgegen der Vorpreßrichtung umgelegt. In dem in Fig. 3 dargestellten Endzustand liegt der Wulst 27 auf dem Anlageteil 26 auf, ist also die Ausnehmung 29 geschlossen. Der Dichtring 25 wirkt so wie ein einteiliges, kompaktes Profil.
- Zur Feinzentrierung des Spitzendes 13 beim Zusammenschieben der Rohre und zur Sicherung des Querkraftschlusses im Endzustand der Rohrverbindung dienen Führungsklötzchen 30, die möglichst gleichmäßig verteilt auf der Außenfläche 19 des Stahlrings 15 unmittelbar innerhalb der Preßfuge 31 zwischen den Stirnflächen der Rohrschüsse 6a, 6b angeordnet sind (Fig. 3 und 4). Die Führungsklötzchen 30 sind zweckmäßig mit dem Stahlring 15 verschweißt. Auch die Führungsklötzchen 30 besitzen am äußeren Ende einen keilförmigen Anlauf 32, auf den das stirnseitige Ende 22 des Spitzendes 13 des Rohrschusses 6b beim Zusammenschieben der Rohre aufgleiten kann.
- Da auch der nach der Erfindung erreichbare Querkraftschluß nicht immer völlig spielfrei gewährleistet werden kann, ist das Spitzende 13 des Rohrschusses 6b am äußeren Ende mit einer Abschrägung 33 versehen, um, wenn beim weiteren Vortrieb geringe Querverschiebungen auftreten sollten, den Gleitwiderstand des Vortriebsrohres im Boden nicht durch eine wenn auch niedrige Schulter zu vergrößern.
- Da die Längsachse des Vortriebsrohres einem Polygonzug folgt, lassen sich geringe Winkeldrehungen in den Rohrverbindungen meist nicht vermeiden. Deshalb ist es zweckmäßig, in der Preßfuge 31 zwischen den stirnseitigen Enden der Rohrschüsse 6a und 6b eine Zwischenlage aus einem elastoplastisch verformbaren Material, z.B. eine Papierdichtung, anzuordnen.
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