Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Erneuern eines aus Beton, Steinzeug, Faserzement, Kunststoff oder Eisen bestehenden Ver- oder Entsorgungsrohres, wie sie im Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 definiert ist.
Die bekannten Einrichtungen dieser Art, welche als Pipe Replacer und Fräs-Relining-Anlagen eingesetzt werden, sind im Hinblick auf die Abfuhr der Altrohr-Bruchstücke entweder mit einem hydraulischen Förderrohr oder einer Förderschnecke ausgestattet, welche die Bruchstücke zur Startbaugrube fördern. Der Einsatz eines hydraulischen Förderrohres bedingt den Einbau einer kostspieligen Pressenstation, während die zur Startbaugrube führende Förderschnecke im Hinblick auf den Platzbedarf der ebenfalls innerhalb des Altrohres anzuordnenden Versorgungsleitungen relativ klein ausgebildet werden muss. In beiden Fällen ist es erforderlich, das zu ersetzende Altrohr auf mindestens 80 mm Bruchstückgrösse zu zerkleinern, da grössere Brocken auf dem erwähnten Förderer nicht mehr transportiert werden können.
Auch weisen die bekannten Schneckensysteme den Nachteil auf, dass das am Brecher verfügbare Drehmoment im Hinblick auf die Anordnung des Drehmotors in der Startbaugrube und der damit verbundenen Verluste realtiv gering ist.
Sämtliche bekannten Systeme zeichnen sich ausserdem durch ausserordentlich hohe Erstellungskosten aus.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung der eingangs beschriebenen Art vorzuschlagen, die lediglich einen Bruchteil der Erstellungskosten bekannter Systeme erfordert, die Leistungsverluste zwischen Schneidkranz-Antriebsmotor und Schneidkranz auf ein Minimum reduziert und für die Abfuhr der Altrohr-Bruchstücke eine Lösung enthält, welche selbst Bruchstücke von 200 mm Grösse sicher zu fördern vermag, wobei das neue Vorschubsystem des Schneidkranzes und der Förderschnecke die Anordnung einer Pressenstation in der Startbaugrube überflüssig macht.
Die erfindungsgemässe Einrichtung ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 definiert. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die beiliegende Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung dar, das nachstehend beschrieben wird.
Fig. 1 ist ein vereinfachter Vertikalschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung und
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsvariante, ebenfalls im Schnitt.
In dem mit E bezeichneten Erdreich soll auf einer bestimmten Strecke, die sich bei Einsatz der erfindungsgemässen Einrichtung auf ca. 80 m erstrecken kann, ein bestehendes Altrohr A ersetzt werden. Zu diesem Zwecke werden zunächst an den Endpunkten des zu ersetzenden Altrohres A eine Startbaugrube I und eine Zielbaugrube II erstellt. Von der Startbaugrube I her wird koaxial zum Altrohr A ein Schneidkranz 1 eingebracht, der mit einem Antriebsmotor 2 oder einem Erdverdrängungshammer gekoppelt ist. Der Vorschub des Schneidkranzes 1 einschliesslich des zugehörigen Antriebsmotors 2 erfolgt über einen Erdverdrängungshammer 3, dessen Konstruktion dem Fachmann bekannt ist und der auch als Bodenrakete bezeichnet wird.
An diesen Erdverdrängungshammer 3 schliesst sich das zu verlegende neue Rohr 4 an, das durch einen Druckteller 5, der seinerseits über ein Spannseil 6 mit dem Erdverdrängungshammer 3 verbunden ist, gegen den letzteren gezogen und damit sukzessive ins Erdreich eingebracht wird. Zwischen dem Erdverdrängungshammer 3 und dem Schneidkranz-Antriebsmotor 2 bzw. dem Antriebsmotor 13 der Förderschnecke 14 sind Schwingungskompensatoren 7 vorgesehen.
Wie die Figur ferner zeigt, ist der Erdverdrängungshammer 3 als Hohlkörper ausgebildet, so dass durch dessen zentrale Ausnehmung 3a einerseits die Versorgungsleitung 8 für den Schneidkranz-Antriebsmotor 2 und andererseits eine weitere, mit 9 bezeichnete Versorgungsleitung verlegt und mit dem Vorschreiten des Schneidkranzes 1 mit vorgezogen werden kann. Die dritte, durch die Startbaugrube I eingeführte Versorgungsleitung ist mit 10 bezeichnet und führt zum Erdverdrängungshammer 3.
Der Erdverdrängungshammer 3 ist, wie die Zeichnung zeigt, durch Ansetzen weiterer Hohlbauteile, die die Funktion von Schlagkörpern haben, soweit in Richtung des Altrohres A verlängert, dass dessen als Spaltkeil ausgebildete Vorderkante K direkt am Altrohr A anliegt. Der Abbau des Altrohres A erfolgt demnach einerseits über den rotierenden Schneidkranz 1, andererseits über den pulsierend vorgetriebenen Spaltteil K. Die dabei anfallenden Bruchstücke B fallen durch die \ffnung 11 eines Rohres 12, das mit dem Rotor eines Antriebsmotors 13 gekuppelt ist und als Innenläufer zur Stabilisation des Altrohres A dient. Mit dem Motor 13 ist ferner eine Förderschnecke 14 gekoppelt, die zum Teil von dem Innenläufer 12 umgeben ist und die vom Schürfkopf, das heisst der Kombination von Schneidkranz 1 und Spaltkeil K abgelösten Brocken in die Zielbaugrube II fördert.
Der Aussendurchmesser der Schnecke 14 kann zur sicheren Förderung der Brocken B nach dem Austritt aus dem Rohr 12 grösser sein, als innerhalb desselben, so dass sich dieser in etwa dem Innendurchmesser des Altrohres A anpasst.
Die Förderschnecke 14 sitzt am Umfang einer zentralen Welle 14a und ist in axialer Richtung aus lösbar miteinander verbundenen Elementen zusammengesetzt, wobei beispielsweise eine Konstruktion aus halbzylindrischen Halbschalen verwendet werden könnte. Mit fortschreitendem Vorschub der Einrichtung kann die Schnecke 14 somit innerhalb der Zielbaugrube II abgebaut werden.
Durch die Schneckenwelle 14a ist von der Zielbaugrube II aus ein Zugseil 15 bis zum Antriebsmotor 13 geführt, das über Umlenkrollen 16 mit einer nicht dargestellten Seilwinde verbunden ist. Das Zugseil 15 ist am Antriebsmotor 13 mit Hilfe eines Drillauges 18 befestigt, welches ein Verdrehen des Zugseiles 15 unter Zugspannung verhindert. Die durch das Zugseil 15 ausgeübte Zugkraft unterstützt einerseits die Vortriebsleistung des Erdverdrängungshammers 3 und übt ausserdem auch eine richtende Funktion auf das gesamte Vortriebssystem aus. Grundsätzlich wäre es auch möglich, das Zugseil 15 am vorderen Ende der Förderschnecke 14 angreifen zu lassen.
Die beschriebene Einrichtung arbeitet folgendermassen: Nachdem die beiden Gruben I und II beidseits der zu erneuernden Ver- oder Entsorgungsrohre ausgehoben sind, wird von der Startbaugrube I her innerhalb des zu ersetzenden Altrohres A die Förderschnecke 14 mittels des Seils 15 vorgezogen, bis deren Mündung in der Zielbaugrube II erscheint. Nun wird der Schneidkranz 1 einschliesslich dessen Antriebsmotor 2 und des Erdverdrängungshammers 3 von der Startbaugrube I her angesetzt und einerseits durch den Antriebsmotor 2 in Rotation versetzt, andererseits durch den pulsierenden Vortrieb des Erdverdrängungshammers 3 in Axialrichtung vorgeschoben. Dabei wird das Altrohr A sukzessive abgebaut und dessen Bruchstücke B durch die Förderschnecke 14 in die Zielbaugrube II befördert.
Das neue Rohr 4 wird laufend nachgezogen, während die in der Zielbaugrube II hervortretenden Abschnitte der Förderschnecke 14 abgenommen und versorgt werden.
Gegenüber den bekannten Systemen, welche die Altrohr-Bruchstücke B entweder an Ort liegen lassen oder Richtung Startbaugrube I abtransportieren müssen, ergibt sich hier der ausschlaggebende Vorteil, dass der Antriebsmotor 13 der Förderschnecke 14 innerhalb der als Schlagkörper dienenden vorderen Verlängerung des Erdverdrängungshammers 3 angeordnet bzw. mit dem Schneidkranzantrieb 2 zusammengebaut werden kann, so dass die sonst zwangsweise in Kauf zu nehmenden Drehmomentverluste äusserst gering gehalten werden.
Diese Kombination des Erdverdrängungshammers 3 mit einem frontal angreifenden Zugseil 15, die an sich schon die Zielgenauigkeit verbessert und die vom Erdverdrängungshammer 3 ausgeübte Vortriebskraft unterstreicht, findet ihre Ergänzung in der kombinierten Anwendung von Freischneiden und vibrierendem Schlagen, die dank dem Zusammenwirken von rotierendem Schneidkranz 1 und pulsierend angetriebenem Spaltkeil K realisiert wird.
Von nicht zu unterschätzender Bedeutung ist ferner, dass die beschriebene Anlage dank ihrer unkomplizierten Bauweise und der Vermeidung einer in die Startbaugrube I zurückführenden Förderbahn nicht nur mit erheblich geringeren Erstellungskosten installiert werden kann, sondern bei einem 8stündigem Tageseinsatz ein 30 m langes Altrohr ersetzen kann.
Die in Fig. 2 dargestellte Variante zeigt eine praktisch identische Vorrichtung, bei welcher jedoch zwischen dem Schlagkörper (S) des Erdverdrängungshammers 3 und dem Schneidkranz 1 eine Sägezahn-Kupplung (Z) angeordnet ist. Durch diese an sich bekannte Kupplung wird die pulsierende axiale Vorschubbewegung des Erdverdrängungshammers 3 in eine intermittierende Rotationsbewegung umgewandelt, so dass der gemäss Fig. 1 erforderliche Schneidkranzmotor 2 entfallen kann.
The present invention relates to a device for renewing a supply or disposal pipe made of concrete, stoneware, fiber cement, plastic or iron, as defined in the preamble of independent claim 1.
The known devices of this type, which are used as pipe replacers and milling relining systems, are equipped with either a hydraulic conveyor pipe or a screw conveyor with regard to the removal of the old pipe fragments, which convey the fragments to the starting excavation pit. The use of a hydraulic conveyor pipe requires the installation of an expensive press station, while the screw conveyor leading to the starting pit has to be made relatively small in view of the space required for the supply lines which are also to be arranged within the old pipe. In both cases, it is necessary to shred the old pipe to be replaced to a fragment size of at least 80 mm, since larger chunks can no longer be transported on the conveyor mentioned.
The known screw systems also have the disadvantage that the torque available at the crusher is relatively low with regard to the arrangement of the rotary motor in the starting pit and the associated losses.
All known systems are also characterized by extremely high production costs.
It is the object of the present invention to propose a device of the type described in the introduction which only requires a fraction of the production costs of known systems, which minimizes power losses between the cutting ring drive motor and the cutting ring and which contains a solution for the removal of the old pipe fragments, which can safely convey even fragments of 200 mm in size, whereby the new feed system of the cutting ring and the screw conveyor makes the arrangement of a press station in the starting pit unnecessary.
The device according to the invention is defined in the characterizing part of patent claim 1. Preferred embodiments result from the dependent claims.
The accompanying drawing shows an embodiment of the device according to the invention, which is described below.
Fig. 1 is a simplified vertical section through an embodiment of the inventive device and
Fig. 2 shows an embodiment variant, also in section.
In the soil designated E, an existing old pipe A is to be replaced on a certain route, which can extend to approximately 80 m when the device according to the invention is used. For this purpose, a starting pit I and a target pit II are first created at the end points of the old pipe A to be replaced. From the starting pit I, a cutting ring 1 is introduced coaxially to the old pipe A, which is coupled to a drive motor 2 or an earth displacement hammer. The cutting ring 1, including the associated drive motor 2, is advanced via an earth displacement hammer 3, the construction of which is known to the person skilled in the art and which is also referred to as a ground rocket.
Connected to this earth displacement hammer 3 is the new pipe 4 to be installed, which is pulled against the latter by a pressure plate 5, which is in turn connected to the earth displacement hammer 3 via a tensioning cable 6, and is thus successively introduced into the ground. Vibration compensators 7 are provided between the earth displacement hammer 3 and the cutting ring drive motor 2 or the drive motor 13 of the screw conveyor 14.
As the figure also shows, the earth displacement hammer 3 is designed as a hollow body, so that through its central recess 3a, on the one hand, the supply line 8 for the cutting ring drive motor 2 and, on the other hand, another supply line, designated 9, is moved and advanced as the cutting ring 1 advances can be. The third supply line introduced through the starting pit I is designated 10 and leads to the earth displacement hammer 3.
The earth displacement hammer 3 is, as the drawing shows, by attaching further hollow components, which have the function of impact bodies, extended so far in the direction of the old pipe A that its front edge K, designed as a riving knife, lies directly against the old pipe A. The dismantling of the old pipe A accordingly takes place on the one hand via the rotating cutting ring 1, and on the other hand via the pulsatingly driven gap part K. The fragments B that occur fall through the opening 11 of a pipe 12, which is coupled to the rotor of a drive motor 13 and as an internal rotor Stabilization of the old pipe A is used. A conveyor screw 14 is also coupled to the motor 13, which is partially surrounded by the inner rotor 12 and which promotes chunks detached from the scraper head, that is to say the combination of cutting ring 1 and riving knife K, into the target excavation II.
The outside diameter of the screw 14 can be larger than the inside of the pipe 12 for safe conveyance of the chunks B after it emerges from the pipe 12, so that this adapts approximately to the inside diameter of the old pipe A.
The screw conveyor 14 is seated on the circumference of a central shaft 14a and is composed in the axial direction of detachably connected elements, for example a construction of semi-cylindrical half shells could be used. As the device advances, the screw 14 can thus be dismantled within the target pit II.
A pulling rope 15 is guided through the worm shaft 14a from the target excavation II to the drive motor 13, which is connected to a cable winch (not shown) via deflection rollers 16. The pull cable 15 is fastened to the drive motor 13 with the aid of a drill eye 18, which prevents the pull cable 15 from rotating under tension. The pulling force exerted by the pulling rope 15 on the one hand supports the propulsion performance of the earth displacement hammer 3 and also exerts a directing function on the entire propulsion system. In principle, it would also be possible to have the traction cable 15 engage at the front end of the screw conveyor 14.
The device described works as follows: After the two pits I and II are excavated on both sides of the supply or disposal pipes to be renewed, the auger 14 is pulled from the starting pit I inside the old pipe A to be replaced by means of the rope 15 until its mouth in the Target pit II appears. Now the cutting ring 1 including its drive motor 2 and the earth displacement hammer 3 is set up from the starting pit I and on the one hand set in rotation by the drive motor 2, and on the other hand advanced by the pulsating advance of the earth displacement hammer 3 in the axial direction. The old pipe A is successively dismantled and its fragments B are conveyed through the screw conveyor 14 into the target pit II.
The new pipe 4 is continuously tightened while the sections of the screw conveyor 14 emerging in the target pit II are removed and supplied.
Compared to the known systems, which either leave the old pipe fragments B in place or have to transport them towards the starting pit I, the decisive advantage here is that the drive motor 13 of the screw conveyor 14 is arranged within the front extension of the earth displacement hammer 3 serving as a striking body or can be assembled with the cutting ring drive 2, so that the torque losses that would otherwise have to be accepted are kept extremely low.
This combination of the earth displacement hammer 3 with a front-engaging pull rope 15, which in itself improves the accuracy and underlines the driving force exerted by the earth displacement hammer 3, is complemented by the combined use of free cutting and vibrating hammering, which thanks to the interaction of the rotating cutting ring 1 and pulsating riving knife K is realized.
It is also not to be underestimated that the system described, thanks to its uncomplicated construction and the avoidance of a conveyor track returning to the starting pit I, can not only be installed with significantly lower construction costs, but can replace a 30 m long old pipe after 8 hours of daily use.
The variant shown in FIG. 2 shows a practically identical device, in which, however, a sawtooth coupling (Z) is arranged between the striking body (S) of the earth displacement hammer 3 and the cutting ring 1. This coupling, which is known per se, converts the pulsating axial feed movement of the earth displacement hammer 3 into an intermittent rotational movement, so that the cutting ring motor 2 required according to FIG. 1 can be omitted.