DE3408246C2 - Vortriebseinrichtung zum Herstellen unterirdischer Hohlräume nach dem Rohrvorpreßverfahren - Google Patents

Abstract

Bei dieser Einrichtung zum unterirdischen Vorpressen von Rohren ist im Kopfende des zusammen mit der Rohrtour von der Startgrube aus mit einem Preßgestänge vorgetriebenen Abstützrohres (1) ein mit einem eigenen Antrieb (12) versehener Schneidkranz (5, 6) drehbar gelagert. In der Rohrtour und dem Abstützrohr (1) befindet sich die Förderschnecke (2), die kopfendig ein Bohrwerkzeug (4) trägt. Der Schneidkranz (5, 6) umgibt das Bohrwerkzeug (4) abständig. Ein wesentlicher Teil des manchmal erforderlichen hohen Drehmomentes kann nun über den Schneidkranz und seinen Antrieb aufgebracht werden und belastet nicht mehr den langen Förderschneckenstrang.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vortriebseinrichtung zum Herstellen unterirdischer Hohlräume nach dem mit dem Bodenentnahmeprinzip arbeitenden Rohrvorpreßverfahren gemäß Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.

Bei derartigen bekannten Vortriebseinrichtungen (DE-GM 82 32 343) bohrt das Bohrwerkzeug das Erdreich an der Ortsbrust des Vortriebes auf und das aufgebohrte Material wird von der Förderschnecke zur Startgrube gefördert Mit dem üblichen Preßgestänge wird das Abstüterohr nach und nach von der Startgrube aus vorgedrückt und es werden an das Abstützrohr im Laufe des Vortriebes nach und nach die Produktenrohre zur Bildung der Rohrtour angehängt. Nach diesem Prinzip arbeitende Vortriebseinrichtungen arbeiten üblicherweise im Bohrungsbereich von 300—500 mm. Es kann sich um ungesteuerte Vortriebseinrichtungen handeln, jedoch auch um Vortriebseinrichtungen mit einer Steuereinrichtung. Bei letzteren ist der vordere Bereich des Abstüterohres zwecks Steuerung der Vortriebseinrichtung schwenkbeweglich am Abstützrohr im übrigen gelagert

Diesem sogenannten Steuerkopf ist dann eine von der Startgrube aus betätigbare Steuereinrichtung zugeordnet

Bei den bekannten Vortriebseinrichtungen der gattungsgemäßen Art könnten Probleme auftreten, wenn in besonders festem, bindigen, womöglich noch mit eingelagerten Felsstücken bestückten Erdreich gearbeitet werden muß. Hierbei ist es nämlich schwierig, die dann für das Aufbohren der Ortsbrust erforderlichen hohen Drehmomente über den nach entsprechend weiterem Vortrieb beträchtlich langen gesamten Förderschnekkenstrang nach vorne zu bringen, dem naturgemäß Dimensionierungsgrenzen gesetzt sind. Auch kann sich das Bohrwerkzeug festfressen, dann aber, da die Förderschnecke nur in einer Drehrichtung arbeiten darf, nicht durch Richtungsumkehr zum Freischneiden gebracht werden. Dabei besteht die Gefahr, daß bei festsitzendem Bohrwerkzeug samt Förderschnecke nun das Abstützrohr selbst zu drehen und zu rollen beginnt, insbesondere wenn noch nicht viele Produktenrohre angehängt sind oder wenn die Anhängung der Produktenrohre keine Ankupplung in Verdrehrichtung beinhaltet, wie es bei Betonrohren häufig der Fall ist. In einem solchen Fall aber ist bei Verwendung einer Steuereinrichtung die Zielsteuerung kaum noch möglich, insbesondere wenn mit einer exzentrisch zur Förderschnecke angebrachten Zielscheibe gearbeitet wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vortriebseinrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die ein einwandfreies Vortreiben der Rohre auch bei schwierigen, hohe Drehmomente erfordernden Bodenverhältnissen gewährleistet, ohne daß es zu Dreh- bzw. Rollbewegungen des Abstützrohres und den etwaig angekoppelten Produktrohren kommt.

Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1.

Die für das Schneiden der Ortsbrust in schwierigen Bodenverhältnissen manchmal erforderlichen hohen Drehmomente brauchen nun nicht mehr über den manchmal recht langen Förderschneckenstrang nach vorn gebracht zu werden. Ein wesentlicher Teil der erforderlichen Drehmomente kann vielmehr gesondert dazu vom eigenen Antrieb des Schneidkranzes aufgebracht werden. Hohe Drehmomente für den einen erheblichen Teil der Ortsbrust bearbeitenden Schneidkranz lassen sich dann besonders zuverlässig und ohne Beeinträchtigung der Vortriebseinrichtung im übrigen, gegebenenfalls einschließlich ihrer Steuerung, dann aufbringen, wenn, wie gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, der Antrieb für den Schneidkranz im

Kopfbereich des Abstützrohres untergebracht ist, wozu bei den hier in Betracht kommenden Rohrdurchmesserbereichen ausreichend Raum zur Verfugung steht

Durch die Unabhängigkeit des Schneidkranzes auch bezüglich seiner Drehrichtung von der vorgegebenen Drehrichtung der Förderschnecke und des von der Förderschnecke getragenen Bohrwerkzeuges läßt sich der Bohrvorgang insgesamt verbessern. Ein Festfressen der Bearbeitungswerkzeuge läßt sich auch in schwierigen, mit Fels durchsetzten Bodenverhältnissen vermeiden, so daß auch Dreh- und Rollbewegungen des Abstützrohres bei festsitzenden Werkzeugen nicht mehr auftreten.

In zweckmäßiger Ausgestaltung wird der Schneidkranz gegenläufig zu dem von der Förderschnecke getragenen Bohrwerkzeug angetrieben. Die hierdurch gebildete Relativbewegung zwischen den beiden Werkzeugen führt zu einem erleichterten leistungsstärkeren Aufbohren der Ortsbrusl und trägt auch mit dazu bei, daß sich insbesondere das Bohrwerkzeug auf der Förderschnecke, das ja von dem Schneidkranz umgeben ist, sich kaum noch festfrißt

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Schneidkranz reversierbar angetrieben. Sollte es bei besonders schwierigen Verhältnissen, beispielsweise beim Arbeiten im Felsbereich, doch zu einem Festfressen des Schneidkranzes kommen, kann man ihn durch eine Umsteuerung seines Antriebes zum Freischneiden bringen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung erstrecken sich die Schneiden auf dem Schneidkranz bis hin zum Außendurchmesser des Abstützrohres. Hierdurch wird die gesamte Querschnittsfläche der vorzutreibenden Rohre freigeschnitten, was für das Vortreiben der Rohre durch das Preßgestänge bei Bodenverhältnissen mit eingelagerten Felsstücken oder bei Bohrungen im Fels wichtig ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung erstrecken sich die Schneiden auch über einen inneren, das Ende der Förderschnecke und das dort befindliche Bohrwerkzeug abständig umgebenden Einlaufkegel. Hierdurch werden beim Arbeiten im Fels von den beiden Werkstücken sich nach hinten bezüglich ihrer Wandung verdünnende Hohlkegelstücke erzeugt, die im hinteren Bereich auch relativ leicht brechen und zerbrökkeln, so daß eine Abfuhr durch die Förderschnecke problemlos möglich ist. Auch etwaige Brückenbildungen in der Ortsbrust insbesondere bei bindigen und lehmigen Böden können auf diese Weise gut bearbeitet und deren Bruchstücke dann von der Förderschnecke einwandfrei abgefördert werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer derartigen Vortriebseinrichtung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Die Zeichnung zeigt einen Teillängsschnitt durch eine Vortriebseinrichtung gemäß der Erfindung mit Darstelhing des Kopfbereiches des Abstützrohres und der mit dem Bohrwerkzeug versehenen Förderschnecke.

Die Vortriebseinrichtung zum Herstellen unterirdischer Hohlräume nach dem mit dem Bodenentnahmeprinzip arbeitenden Rohrvorpreßverfahren beinhaltet ein Abstützrohr 1, dessen vorderer Bereich in der Zeichnung gezeigt ist. In dem Abstützrohr 1 ist der vordere Bereich einer Förderschnecke 2 angeordnet, die sich in einem Hüllrohr 3 befindet, das seinerseits in dem Abstützrohr 1 angeordnet ist. An das Abstützrohr 1 werden beim Vorpressen der Rohre in üblicher Weise zunächst ein erstes Produktenrohr angekuppelt und dann dieses bei entsprechendem Vortrieb das nächste Produktenrohr usw. Das Vortreiben der Rohrtour einschließlich des Abstützrohres 1 erfolgt in der üblichen Weise von der Startgrube aus mit einem Preßgestänge. Falls es sich um eine steuerbare Einrichtung zum unterirdischen Vorpressen handelt ist der dargestellte vordere Bereich des Abstützrohres 1 mehrfach schwenkbeweglich am Rest des Abstützrohres angelenkt und bildet damit einen Steuerkopf, der über eine Steuereinrichtung sowie eine Betätigungseinrichtung zielgenau in der gewünschten Vortriebsrichtung zu steuern ist.

An dem Kopfende der Förderschnecke 2 ist ferner zum Aufbohren der Ortsbrust ein Bohrwerkzeug 4 befestigt, das durch die Drehung der Förderschnecke 2 in einer vorgegebenen Richtung rotierend antreibbar ist Das erforderliche Drehmoment für das Bohrwerkzeug 2 wird vom Antrieb der Förderschnecke 2 aufgebracht und über den Förderschneckenstrang übertragen. Die Förderschnecke 2 ist in der üblichen Weise aus einzelnen Stücken zusammengesetzt, die je nach Länge des jeweiligen Vortriebes entsprechend aneinandergekuppelt werden.

Im Kopfende des Absiützrohres 2 ist nun ein Schneidkranz 5 drehbar gelagert, der stirnseitig mit Schneiden 6 bestückt ist, wobei die Schneiden 6 mittels Schrauben 7 auswechselbar an dem Schneidkranz 5 befestigt sind. Der Schneidkranz 5 selbst ist mittels Schrauben 8 an einem Innenzahnkörper 9 befestigt, der über ein Wälzlager 10 im Kopfende des Abstützrohres 1 drehbar gelagert ist und dessen Innenverzahnung mit den Ritzeln 11 beispielsweise zweier Hydraulikmotor 12 in Eingriff steht. Die Hydraulikmotore 12 sind an Flanschen des Abstützrohrs 1 in dessen Kopfbereich befestigt. Die Hydraulikmotore werden über entsprechende Zuführungsleitungen, die innen und außen an der Rohrtour und dem Abstützrohr 1 mitgeführt werden, von der Startgrube aus betätigt und gesteuert.

Die Schneiden 6 des Schneidkranzes 5 sind zweckmäßig so ausgestaltet, daß sich ihre an der Ortsbrust schneidende Zahnung bis hin zum Außendurchmesser des Abstützrohres 1 erstreckt. Zweckmäßig ist dabei diese Zahnung auch noch auf dem Außenmantel der Schneiden 6 vorgesehen, so daß dank dieser Ausgestaltung die gesamte Querschnittsfläche der einzupressenden Produktrohre und des Abstützrohres 1 an der Ortsbrust freigeschnitten werden und somit deren Vorpressen problemlos selbst bei im Erdreich eingelagerten Felsstücken oder bei Bohrarbeiten im Fels möglich ist.

Die Schneiden 6 sind konzentrisch abständig zu dem Bohrwerkzeug 4 an der Förderschnecke 2 angeordnet. Sie definieren ferner einen sich zur Mittellängsachse der Einrichtung hin verjüngenden inneren Einlaufkegel 13. Dieser Einlaufkegel 13 setzt sich an der inneren Wandbegrenzung des Schneidkranzes 5 fort und ist auch hier noch mit einer Zahnung versehen. Der Schneidkranz 5 weist ferner einen das Vorderende der Schnecke 2 umgebenden inneren und nach hinten weisenden Hüllrohrstutzen 14 auf, der in seinem hinteren Bereich gegen einen Flansch des Abstützrohres 1 abgestützt und abgedichtet ist. Der Schneidkranz 5 ist ferner über eine Ringdichtung 15 gegen den Außenring des Wälzlagers 10 abgedichtet.

Die Drehrichtung der Förderschnecke 2 ist dadurch vorgegeben, daß es ihre Aufgabe ist, den von dem Bohrwerkzeug 4 und den Schneiden 6 des Schneidkranzes 5 aus der Ortsbrust gebohrten bzw. geschnittenen Boden zur Startgrube zu fördern. Das Bohrwerkzeug 4 hat zwangsnotwendig eben diese Drehrichtung. Über die räumlich in unmittelbarer Nähe des Schneidkranzes 5

angeordneten Hydraulikmotor 12 können nicht nur hohe Drehmomente, und zwar unabhängig von der Förderschnecke 2 und dem Bohrwerkzeug 4, aufgebracht werden, darüber hinaus ist die Anordnung so getroffen, daß normalerweise der Schneidkranz 5 mit den Schneiden 6 gegenläufig zu dem Bohrwerkzeug 4 dreht. Hierdurch ergibt sich eine verstärkte Relativbewegung zwischen diesen Bearbeitungswerkzeugen, die das Aufreißen des Erdreiches an der Ortsbrust erleichtert und auch mit dazu beiträgt, daß sich die Werkzeuge nicht festfressen. Insbesondere ein Festfressen des Bohrwerkzeuges 4 ist bei dieser Ausgestaltung praktisch nicht mehr zu erwarten. Der Antrieb für den Schneidkranz 5 samt Schneiden 6 ist darüber hinaus als Reversierantrieb ausgebildet, so daß, sollte sich insbesondere beim Bohren im Fels der Schneidkranz 5 mit den Schneiden 6 doch einmal noch festfressen, eine Umsteuerung der Drehrichtung möglich ist, was dann umgehend zu einem Freischneiden der Schneiden 6 führt. Insbesondere läßt sich hierdurch auch mit sehr großer Sicherheit vermeiden, daß bei stehenden, weil festgefressenen Bearbeitungswerkzeugen sich das Abstützrohr 1 verdreht, unkontrollierte Rollbewegungen vollführt und damit seine Zielrichtung verliert, oder aber hierdurch bei einer steuerbaren Vorpreßeinrichtung die Steuerung funktionsunfähig wird, etwa dadurch, daß eine dieser Steuereinrichtung zueigene und im Abstützrohr 1 außermittig angeordnete Zielscheibe aus dem sie beaufschlagenden Richtstrahl herauswandert. Eine bei Beginn des Festfressens etwa bereits erfolgte kleine Verdrehung des Abstützrohres 1 wird durch die Umkehrung der Drehrichtung des Schneidkranzes 5 mit seinen Schneiden 6 wieder ausgeglichen und rückgängig gemacht

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 35

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Claims (10)

Patentansprüche:

1. Vortriebseinrichtung zum Herstellen unterirdischer Hohlräume nach dem mit dem Bodenentnahmeprinzip arbeitenden Rohrvorpreßverfahren, mit einem Abstüterohr und einer darin angeordneten Förderschnecke, deren Kopf ein Bohrwerkzeug trägt, dadurch gekennzeichnet, daß vortriebsseitig am Abstützrohr (1) ein das Bohrwerkzeug (4) abständig umgebender, mit einem eigenen Antrieb (12) versehener Schneidkranz (5,6) drehbar gelagert ist und zumindest an seiner Stirnfläche mit Schneiden (6) versehen ist

2. Vortriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkranz (5,6) gegenläufig zur Drehrichtung des Bohrwerkzeuges (4) antreibbar ist

3. Vortriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkranz (5,6) reversierbar antreibbar ist

4. Vortriebseinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schneiden (6) an der Stirnfläche des Schneidkranzes (5) bis hin zum Außendurchmesser des Abstützrohres (1) erstrecken.

5. Vortriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schneiden (6) auch über den Außenmantel des Schneidkranzes (5,

6) sowie einen inneren, das Ende der Förderschnekke (2) und das Bohrwerkzeug (4) abständig umgebenden Einlauf kegel (13) erstrecken.

6. Vortriebseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Einlaufkegel (13) zur Mittellängsachse nach innen hin an dem Schneidkranz (5) fortsetzt.

7. Vortriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 4—6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiden (6) auswechselbar an dem Schneidkranz (5) befestigt sind.

8. Vortriebseinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkranz (5) einen rückwärtigen Hüllrohrstutzen (14) aufweist, der abgedichtet in dem Abstützrohr (1) gelagert ist und der das vordere Ende der Förderschnecke (2) umgibt.

9. Vortriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eigene Antrieb des Schneidkranzes (5, 6) aus ein oder mehreren, im Kopfbereich des Abstützrohres (1) vorgesehenen Hydraulikmotoren (12) gebildet ist.

10. Vortriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkranz (5) an einem Innenzahnteil (9) befestigt ist, das mittels eines Wälzlagers (10) im Kopfende des Abstützrohres (1) gelagert ist und dessen Innenverzahnung mit Ritzeln (11) in Eingriff steht, die durch in dem Abstützrohr (1) befestigte Hydraulikmotore (12) antreibbar sind.

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