DE10049443B4

DE10049443B4 - Werkzeug zum Aufschneiden oder Bersten einer Rohrleitung

Info

Publication number: DE10049443B4
Application number: DE2000149443
Authority: DE
Inventors: Franz-Josef Püttmann
Original assignee: Tracto Technik GmbH and Co KG
Current assignee: Tracto Technik GmbH and Co KG
Priority date: 2000-10-06
Filing date: 2000-10-06
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2020-10-07
Also published as: AU2002218208A1; DE10049443A1; WO2002029304A1

Abstract

Werkzeug zum Aufschneiden oder Bersten einer Rohrleitung mit einem Werkzeugkörper (2), der durch ein Schub- oder Zuggestänge innerhalb des Rohrs bewegt wird, und mindestens einem Schneidelement, dessen Schneidfläche eine im wesentlichen parallel zur Werkzeugachse wirkende Schneidrichtung aufweist, und das Schneidelement (8) durch Umlenkung einer Verstellkraft radial auslenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkung in Abhängigkeit von der auf den Werkzeugkörper (2) einwirkenden Zug- oder Schubkraft erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 19.

Unterirdisch verlegte Rohrleitungen werden zunehmend grabenlos ersetzt und dabei aus dem Erdreich herausgezogen, oder sie werden zerstört und in das die Leitung umgebende Erdreich verdrängt. Das Zerstören kann im Wege eines Berstens oder des Aufschneidens der Altleitung erfolgen. Das Aufschneiden wird bevorzugt bei Metallrohren, wie beispielsweise Gußeisenrohren, eingesetzt.

Zum Aufschneiden von Altrohren sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt, bei denen das Rohr mit Hilfe eines messerbesetzten Bohrwerkzeugs in Längsrichtung aufgetrennt wird. Der Vortrieb erfolgt statisch oder dynamisch. Je nach Rohrmaterial und -dicke sind beim Aufschneiden des Rohres erhebliche Kräfte zu überwinden.

Aus der US 1 516 515 ist eine Vorrichtung zum Zerschneiden einer Rohrleitung in Längsrichtung bekannt, das über ein Gestänge innerhalb des Rohrs platziert wird und über eine Drehung des Gestänges ein radiales Auslenken von Schneidrollen bewirkt. Die Rotation des Gestänges wird über eine Gewindespindel in eine längsaxiale Translation eines Flachkörpers mit einer konischen Kontur umgesetzt. Das Gleiten der Schneidrollen in ihren Halterungen an dem Flachkörper ändert ihre radiale Position in Abhängigkeit von der längsaxialen Stellung des Flachkörpers. Zum Schneiden des Rohrs wird das Gestänge demnach so weit gedreht, bis die Schneidrollen durch radiale Auslenkung die Rohrwand durchtrennt haben.

Ferner wird in der DE 198 31 190 C1 ein Schneidwagen zum Längsunterteilen erdverlegter Rohre beschrieben, bei dem eine an einem Schneidwagen angeordnete Schneidscheibe zum Auftrennen der Rohrwandung eingesetzt wird. Auf den Inhalt dieses Patents wird Bezug genommen.

Andere Entwicklungen bedienen sich eines massiven Aufweitkörpers, an dem ein Schneidmesser angeordnet ist. Dabei wird das Rohr häufig nicht durch das Mes ser aufgetrennt, sondern durch den Aufweitkörper aufgerissen. Dabei ist der Verschleiß erheblich und der erforderliche Kraftaufwand, um die Mantelreibung zu überwinden, verlangt den Einsatz leistungsstarker Vortriebsaggregate.

In der Praxis hat sich eine Kombination von Schneidscheiben und Schneidmessern als besonders wirkungsvoll erwiesen. Dennoch läßt sich unter bestimmten Umständen ein Festsetzen des Schneidwerkzeugs nicht vermeiden. So können Rohrmuffen und Rohrschellen oder andere Materialverdickungen des Altrohres, wie Verkrustungen, ein unüberwindbares Hindernis darstellen. Selbst wenn ein Überwinden solcher Rohrabschnitte mit entsprechend dimensionierten Werkzeugen und einem leistungsstarken Antrieb häufig noch möglich ist, so ist deren Einsatz kostenintensiv. Daher besteht das Bestreben möglichst kleine Antriebseinheiten möglichst weitreichend einzusetzen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit dem sich das Bersten und Aufschneiden von Rohrleitungen effektiver durchführen läßt und ein entsprechendes Verfahren zur Verfügung zu stellen.

Der Lösung der Aufgabe liegt der Gedanke zugrunde, ein radial bewegliches Berst- oder Schneidelement an dem Werkzeug vorzusehen, welches durch die auf das Werkzeug ausgeübte Zug- und Schubkraft radial gegen die Rohrwandung bewegt wird, um diese aufzusprengen.

Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen dargestellt sind.

Ausdrücklich offenbart wird, daß jeder Unteranspruch bevorzugte Elemente der Erfindung offenbart, die mit einem oder mehreren anderen Elementen der Unteransprüche kombiniert werden können, um eine besonders bevorzugte Ausführungsform zu erhalten. Die offenbarte Lehre beinhaltet somit sämtliche Kombinationsmöglichkeiten der Ansprüche.

Das radial bewegbare Berst- oder Schneidelement erlaubt es mit geringen Zugkräften herkömmliche Eisenrohre oder andere schwer zu zerstörende Rohre aufzutrennen, ohne daß es an Schellen, Muffen oder Reparaturstellen, die eine Materialverdickung aufweisen, zu Schwierigkeiten kommt. Das Schneidelement kann durch die auf das Werkzeug wirkende Zug- oder Schubkraft eines hydraulischen Aggregats in eine Radialbewegung versetzt werden, die die Schneide oder Spitze des Schneidelements gegen die Rohrwandung bewegt. Dies ermöglicht eine Kraftumleitung von der Achse in die Rohrwandung, die je nach Ausgestaltung des Übertragungsmechanismus eine erhebliche Verringerung der Reibung gegenüber dem herkömmlichen, schräg an dem Schnittkragen der Rohrwandung ansetzenden Zugmesser bewirkt.

Die Übertragung der Schub- oder Zugkräfte kann beispielsweise über eine in dem Werkzeug angeordnete Kulisse bzw. Rampe erfolgen, die der Schub- oder Zugkraft nachgebend oder nachfolgend gegen eine korrespondierende Schrägfläche am Schneidelement bewegt wird und dieses dabei radial auslenkt. Die Wahl eines geeigneten Schmiermittels kann bei dieser Ausgestaltung zu einer weiteren Reduzierung der Reibung bei der Kraftumleitung führen.

Das radial bewegbare Schneidelement erlaubt es, eine Sprengkraft auf das Rohr auszuüben, die bei entsprechender Ausgestaltung der Schneide auf einen Punkt an der Rohrwandung konzentriert ist. Durch die Auslegung der Kulisse wird die eingebrachte Zugkraft in eine radial nach außen wirkende verstärkte Druckkraft umgewandelt. Das Schneidelement kann hierzu eine Spitze aufweisen, die durch zwei zu einem Winkel auf diesen Punkt zulaufende Schneidflächen gebildet wird. Die Radialbewegung kann mit Hilfe eines Anschlagmessers ausgelöst werden. Das Anschlagmesser ist dabei mit einer Kulisse bzw. Rampe verbunden und durch Haltemittel in seiner Grundposition fixiert. Wird die Rückstellkraft der Haltemittel überwunden, weil das Anschlagmesser die Rohrleitung nicht mehr durchtrennen kann, findet eine Längsverschiebung des Anschlagmessers und damit auch der Rampe statt, wodurch das bezüglich einer Längsverschiebung fixierte Schneidelement radial nach außen bewegt wird.

Das Werkzeug kann Bestandteil eines Schneidwagens sein und eine Kombination von fluchtend angeordneten Schneidrollen und/oder Messern aufweisen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert.
Das erfindungsgemäße Schneidwerkzeug 1 weist auf einem Werkzeugkörper 2 mit einer Werkzeugkupplung 3 angeordnete Messer 6, 8, 10 auf. Die Messer 6, 8, 10 sind fluchtend als Rollen, Berst- und Anschlagmesser angeordnet.
Der Werkzeugkörper 2 weist eine Kammer 14 auf, in der eine Kulisse 12 längs verschiebbar angeordnet ist. Die Kulisse 12 besitzt eine rampenartige Ausnehmung 16, in der das Berstmesser oder Schneidelement 8 angeordnet ist. Das Schneidelement 8 liegt dabei mit einer korrespondierenden Schräge 18 auf der schiefen Ebene der Ausnehmung 16 auf und ist in einem Schlitz 20 des Werkzeugkörpers 2 so angeordnet, daß die Schneidflächen 22, 24 aus dem Werkzeugkörper 2 heraustreten.
Die Schneidflächen 22 und 24 sind so ausgebildet, daß sie einen Winkel bilden, dessen Schenkel zu einer Berstspitze 26 zusammenlaufen. Fest mit der Kulisse 12 verbunden ist das in einem Längsschlitz 28 im Werkzeugkörper angeordnete Anschlagmesser 10. Der Längsschlitz 28 ist so ausgebildet, daß er eine Längsverschiebung des Anschlagmessers 10 erlaubt. Die Kulisse 12 ist in ihrer Grundstellung so angeordnet, daß das Schneidelement 8 in der Ausnehmung 16 und das Anschlagmesser 10 am in Richtung des Vortriebs vorderen Ende des Schlitzes 28 anliegt. Dies wird durch eine in der Werkzeugkammer angeordnete Feder 30 erreicht, die eine Rückstellkraft auf die Kulisse 12 ausübt.
Die Schneidfläche der Rolle 6 bildet mit der Berstspitze 26 des Schneidelementes 8 und der Spitze des Anschlagmessers 10 eine bezüglich des Abstandes zur Werkzeugachse ansteigende Schneidlinie. Der Abstand zur Werkzeugachse ist so bemessen, daß ein sicheres Durchtrennen des zu schneidenden Rohres spätestens durch das Anschlagmesser 10 gewährleistet ist.
Trifft das Werkzeug nun beim Vortrieb auf ein Hindernis, wie beispielsweise eine verstärkte Rohrmuffe, die sich nicht ohne weiteres von einem der Messer 6, 8, 10 auftrennen läßt, so wird die Rückstellkraft der Feder 30 durch die auf das Werkzeug wirkende Zugkraft an dem Anschlagmesser 10 überwunden, wodurch sich die Kulisse relativ zum Werkzeug 2 entgegen der Vortriebsrichtung verschiebt. Da die Ausnehmung 20 im Werkzeugkörper 2 so ausgebildet ist, daß das Schneidelement 8 der Längsverschiebung der Kulisse 12 nicht folgen kann, findet eine Relativverschiebung der Auflagefläche 18 des Schneidelementes an der Rampe der Ausnehmung 16 statt, wodurch sich das Schneidelement radial auswärts bewegt und das im Bereich zwischen dem Schneidelement und dem Anschlagmesser 10 befindliche Hindernis sprengt. Diese Sprengkraft ist auf die Berstspitze 26 konzentriert, so daß sich selbst ansonsten nur mit großen Zugkräften überwindbare Hindernisse überwinden lassen.

Claims

Werkzeug zum Aufschneiden oder Bersten einer Rohrleitung mit einem Werkzeugkörper (2), der durch ein Schub- oder Zuggestänge innerhalb des Rohrs bewegt wird, und mindestens einem Schneidelement, dessen Schneidfläche eine im wesentlichen parallel zur Werkzeugachse wirkende Schneidrichtung aufweist, und das Schneidelement (8) durch Umlenkung einer Verstellkraft radial auslenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkung in Abhängigkeit von der auf den Werkzeugkörper (2) einwirkenden Zug- oder Schubkraft erfolgt.
Werkzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine die radiale Auslenkung des Schneidelements (8) bewirkende Kulisse (12).
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kulisse (12) eine axial verschiebbare Rampe (16) aufweist, an der das Schneidelement (8) angeordnet ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Rückstellelement (30), das der radialen Bewegung des Schneidelements (8) entgegenwirkt.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstellelement (30) als Feder ausgebildet ist.
Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstellelement (30) bezüglich ihrer Rückstellkraft variierbar ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch mindestens ein Anschlagelement (10), welches mit der Kulisse (12) des Schneidelements (8) so verbunden ist, daß das Schneidelement bei Krafteinwirkung auf das Anschlagelement (10) radial auslenkt.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Schneidelement (8) als Messerplatte ausgebildet ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein radial bewegliches Schneidelement (8) als Messerplatte mit zwei in einem Winkel zueinander angeordneten Schneiden (22; 24) ausgebildet ist, wobei die Winkelspitze (26) den äußersten Punkt des Messers bildet.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Schneidelement als Rollenmesser (6) ausgebildet ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidelement (8) in einer Linie mit den weiteren Schneidelementen (6, 10) angeordnet ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Schneidelement als Schneidscheibe ausgebildet ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch konzentrisch angeordnete Stützelemente.
Werkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente als Leisten ausgebildet sind.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente als längs zur Werkzeugachse angeordnete Leisten ausgebildet sind.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente Rollen aufweisen.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente eine konische Geometrie aufweisen.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Aufweitsystem.
Verfahren zum Aufschneiden oder Bersten einer Rohrleitung mit Hilfe eines Zug- oder Schubgestänges, wobei ein mit mindestens einem Schneidelement, dessen Schneidrichtung parallel zur Rohrlängsachse orientiert ist, versehener Werkzeugkörper (2) durch die Rohrleitung bewegt wird und durch Umlenkung einer Verstellkraft das Schneidelement (8) radial ausgelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkung in Abhängigkeit von einer auf den Werkzeugkörper (2) wirkenden Zug- oder Schubkraft bewirkt wird.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rohrleitung mit Hilfe eines Gestänges mit einem Schneidwerkzeug (1) aufgetrennt und das Schneidelement (8) bei Überschreiten einer bestimmten Kraft zur Auslenkung gebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung durch das Schneidwerkzeug (1) mit mindestens einem Schneidelement (6, 8, 10) aufgeschnitten oder mit einem zweiten Schneidelement (8) aufgeschnitten wird, wenn der Aufschneidevorgang nicht vollständig ist, wobei das zweite Schneidelement (8) das Rohr durch eine radiale Auslenkbewegung aufschneidet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung beim Schneiden in ihrem ursprünglichen Querschnitt gehalten wird.