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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung
zum Erneuern von Rohrleitungen mittels einer Vorrichtung zum Ausbohren
von Altrohren und ein verfahren zum Erneuern von Rohrleitungen.
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Bereits bei der Verlegung von Rohrleitungen im
Erdreich sind verschiedenartige Randbedingungen zu beachten. Dies
beruht darauf, dass solche Rohrleitungen durch Gesteinsformationen
oder Erdreich von unterschiedlicher Härte geführt werden müssen. Zum
Teil sind auch inhomogene Strukturen des Geländes (z.B. grössere Steine)
zu überwinden.
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Bei der Erneuerung solcher Rohrleitungen mittels
eines vorhergehenden Ausbohrvorganges treten diese Aspekte verstärkt in den
Vordergrund, da neben einer unterschiedlichen Bodenbeschaffenheit (ggf.
der Beschaffenheit von Bauwerkstoffen eines Gebäudes) zusätzlich der Werkstoff und der
konstruktive Aufbau eines zu erneuernden Altrohres zu beachten sind.
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Es sind daher diverse Ansätze bekannt,
zumindest Teilbereiche des gestellten Problems zu lösen. verschiedentlich
wird dabei die Tatsache genutzt, dass bei einer Rohrrenovierung,
im Gegensatz zu einer neu auszuführenden
unterirdischen Rohrtrassierung, ein zu bearbeitender Bereich zweiseitig zugänglich ist
und die Zuführung
von Energie und die Abführung
von Alt- bzw. Abraummaterial leichter erfolgen kann.
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Beispielsweise wird in der
CH 679 320 A5 vorgeschlagen,
die zum Zerbrechen von Altrohrmaterial erforderliche Kraft anteilig
durch ein Zugseil bereitzustellen, welches innerhalb eines existenten,
zu erneuernden Altrohres geführt
wird, und gleichzeitig Abraummaterial mittels einer Förderschnecke
durch das existente Rohr in Richtung einer Zielbaugrube zu fördern.
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Wiewohl mit diesem Verfahren die
Technik zum erneuern von Rohrleitungen in gewisser Weise bereichert
wurde, ist die erforderliche Anwesenheit von Bedienpersonal an zwei
unterschiedlichen Baugruben weniger vorteilhaft. Weiterhin ist dieses
Verfahren eher geeignet, eine besonders geradlinig ausgerichtete
Rohrerneuerung auszuführen,
nicht jedoch für
das präzise
Nachfahren einer vorhandenen, mit Kurven versehenen Rohrleitung.
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In der
EP 0 342 246 A1 wird das Problem behandelt,
ein z.B. Abwasser führendes
Altrohr zu erneuern, ohne dass die Transportkapazität dieses Rohres
während
seiner Erneuerung merklich eingeschränkt wird. Dieses gelingt dadurch,
dass ein Sammel- oder
Aufnahmekopf für
die Aufnahme von Abwasser oder dergleichen einer Bohreinrichtung
vorausgeschickt wird, welche ein Altrohr oder umgebendes Erdreich
aufbohrt. Der Sammelkopf ist dabei mit der Bohreinrichtung drehbar
verbunden; weiterhin besitzt die Bohreinrichtung ein drehbares Kupplungsstück, mit
dem das gesammelte Abwasser einer nachgeschalteten, nicht rotierenden
Hilfspipeline zugeführt
wird, welche sich in einem bereits erneuerten Ruhrstück befindet.
Die restliche Technologie des Verfahrens benutzt Einrichtungen zum
Zerkleinern von Abraummaterial nach dem Stand der Technik. Insgesamt
wird ein Zerspanvorgang ausgeführt,
welcher kleinstückiges
Abraummaterial liefert, was für Transportzwecke
von Nutzen ist, aber erhöhten
Energiebedarf beim Bohren impliziert oder alternativ nur eine geringe
Bohr-Tagesleistung zulässt.
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Andere bekannte verfahren eliminieren
vorhandene Rohrleitungen in relativ kurzer Zeit dadurch, dass diese
auf gebrochen und entstehende Bruchstücke in das umgebende Erdreich
gedrückt
werden. Sofern Belange des Umweltschutzes beachtet werden müssen, ist
diese Vorgehensweise weniger akzeptabel.
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Diese und weitere bekannte Einrichtungen zum
Erneuern von Rohrleitungen weisen daher insgesamt verschiedene Nachteile
auf und sind für
die schnelle oder kostengünstige
Erneuerung von nichtbegehbaren Rohrleitungen, insbesondere solcher
mit einem Durchmesser im Bereich von etwa 100 bis 1000 mm, nicht
als optimal zu betrachten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine
Einrichtung und ein Verfahren zum Erneuern von Rohrleitungen, insbesondere
von nichtbegehbaren Rohrleitungen, bereitzustellen, welche eine
vereinfachte, kostengünstigere,
umweltschonende und schnelle Entnahme eines Altrohres in situ, ohne
Erstellung eines offenen Grabens ermöglicht und für einen
möglichst breiten
Anwendungsbereich geeignet ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch
die erfindungsgemässe
Einrichtung, wie sie im unabhängigen
Patentanspruch 1 definiert ist, und durch das erfindungsgemässe Verfahren,
wie es im unabhängigen
Patentanspruch 21 definiert ist. Bevorzugte Ausführungsvarianten ergeben sich
aus den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 20.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass
eine besonders. vorteilhafte Erneuerung von unterirdisch verlegten
Rohrleitungen möglich
ist, wenn einerseits ein zu ersetzendes Altrohr mittels eines gleichzeitig
drehenden und schlagenden Werkzeugs bzw. Bohrers zerstört wird.
Ein solches Werkzeug sollte dabei eine relativ hohe Schlagzahl pro Sekunde
aufweisen und insbesondere mehr als 10 Schläge pro Sekunde ausführen. Andererseits
wird die Förderung
des Abraummaterials gemäss
der Erfindung dadurch verbessert, dass Partikel bis zu einer Korngrösse von
etwa 50 mm zunächst über eine kürzere Distanz
mittels einer direkt pneumatisch wirkenden Fördereinrichtung gefördert werden
und zwar durch Einwirkung eines entsprechend starken Luftstroms
direkt an der Ortsbrust. Von dort werden die genannten Partikel bis
zur Aufnahmeöffnung
einer konventionellen, nachgeschalteten Fördereinrichtung transportiert.
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Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung besteht
darin, dass für
die Erneuerungseinrichtung für
Rohrleitungen ein vorausfahren der Pilotkopf vorgesehen ist, welcher
nicht nur Funktionen der direktpneumatischen Förderung wahrnimmt, sondern
auch eine Führungsfunktion
für die
genannte Einrichtung bewirkt. Hierdurch stimmt die Trassierung für das einzuziehende
Neurohr exakt mit der des ersetzten Altrohres überein, ohne dass es des einsatzes
aufwendigerer, aktiv arbeitender Steuerungseinrichtungen bedarf.
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Die Erfindung ermöglicht auch
ein Verfahren zur Erneuerung oder Herstellung von unterirdisch verlegten
Rohren, bei dem eine zugehörige
Bedienungs- und Steuerungseinheit in der näheren Umgebung einer Startbaugrube
angeordnet ist, so dass eine korrespondierende Zielbaugrube weitestgehend unbeaufsichtigt
bleiben kann.
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Die Erfindung kombiniert diese Aspekte
in konstruktiven Ausgestaltungen, welche ein Schlagbohrwerk aufweisen
und einen starken buftstrom an der Ortsbrust bewirken. Hierzu wird
die Voxrichtung zum Erneuern bzw. Ausbohren von Rohrleitungen mit
Druckluft versorgt, und zwar bevorzugt mittels einer in der konventionellen
Fördereinrichtung
integrierten Druckluftleitung. Die Druckluftleitung wird durch entsprechend
leistungsstarke Kampressoren gespeist, welche sich z.B. in oder
in der Nähe
einer Startbaugrube öder
einer Zielbaugrube befinden. Die Druckluft tritt gemäss einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung in der Nähe einer Bohrkrone der Vorrichtung
zum Ausbohren von Altrohren aus und wird dort so gelenkt, dass sie
abgetrennte Partikel und Bohrmehl mitreisst und durch Öffnungen
in, der Bohrkrone bis zu einer nachgeschalteten Fördereinheit
führt.
Die Fördereinheit
transportiert das Abraummaterial zurück in die Startbaugrube bzw.
in ein nachgeschaltetes Entsor gungsfahrzeug oder einen entsprechenden
Container. Die Verwendung von Druckluft zum Mitreissen von Abraummaterial
besitzt dabei den Vorteil, dass gegebenenfalls im Erdreich vorhandenes
Grundwasser zurückgedrängt wird
und somit beim Bohrvorgang weniger stark berücksichtigt werden muss.
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In einer anderen Ausgestaltung der
Erfindung bewirkt die aus der Vorrichtung zum Erneuern von Rohrleitungen
austretende Druckluft den Transport des Abraummaterials durch den
Pilotkopf hindurch bis zu einer vorgeschalteten, konventionellen Transporteinrichtung.
Diese transportiert jedoch das Abraummaterial durch das bestehende
Altrohr bis zu einer korrespondierenden Zielbaugrube und verwendet
hierzu gegebenenfalls ein separates druck- oder saugluftbetriebenes
Förderrohr
mit relativ kleinem Durchmesser, welches innerhalb des Altrohres
angeordnet ist und auch als "verlorenes
Rohr" zusammen mit
dem Altrohr abbaubar sein kann. Diese Ausgestaltung der Erfindung
besitzt Bett Vorteil, dass die Strömungsrichtung des Transportluftstromes
kinematisch umgekehrt werden kann, so dass Druckluft von einer Zielbaugrube
her bereitgestellt wird und abzutransportierendes Abraummaterial
in Richtung der Startbaugrube geleitet wird. Diese Massnahme kann auch
alternierend mit fallweisem Wechsel von Druck- auf Saugbetrieb vorgenommen
werden. In einer alternativen Ausführungsform kann auch vorgesehen werden,
dass die Druckluft ausschliesslich van einer Zielbaugrube her bereitgestellt
wird, bevorzugt über einen
an einem Seil befestigten Druckluftschlauch. Ein solches Zugseil überträgt in einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung nennenswerte Zugkräfte auf
einen hierfür
speziell ausgelegten Pilotkopf und über diesen auf die Bohrkrone.
Auf diese weise kann eine weitere Leistungssteigerung des Schlagbohrbetriebes
herbeigeführt
werden.
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Ein besonderer Aspekt der Erfindung
besteht darin, dass die für
den (Vor-)Transport des Abbaumaterials erforderliche Druckluft insbesondere
dann ohne grossen Zusatzaufwand bereitgestellt werden kann, wenn
sie als Abluft eines im folgenden beschrie benen Bohrantriebes zur
Verfügung
steht. Es ergibt sich daher, dass der am Bohrantrieb (bei dessen
spezifizierter Leistung? auftretende Druckabfall nur so gross sein
darf, dass der verbleibende Restdruck die vorgesehene pneumatische
Förderleistung für das Abraummaterial
erbringen kann. Aus diesem Grunde sollte die Korngrässe, auch
bei grösseren Vorrichtungen
zum Erneuern von Rohrleitungen, nicht wesentlich mehr als ca. 50
mm betragen.
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Die Erzeugung solchen Abraummaterials
mit entsprechender Korngrösse
wird gemäss
der Erfindung in besonders effizienter Weise dadurch bewirkt, dass
die Bohrkrone der Vorrichtung zum Erneuern von Rohrleitungen sowohl
eine drehende als auch schlagende Bohrbewegung ausführt. Mit
dieser Methode wird eine weit hähere
vortriebsleistung erzielt, als dies nach dem Stand der Technik üblich ist. Gleichzeitig
ist diese Abbautechnik geeignet, eine gewünschte Korngrösse des
Abraummaterials bereitzustellen, so dass die vorgesehene direktwirkende
pneumatische Vorförderung
dieses Materials mittels eines Luftstromes gewährleistet ist. Dies wird insbesondere
dadurch erreicht, dass die Einrichtung mit einer elektrohydraulischen
Andruckeinrichtung kombiniert ist, welche durch eine Andrucksregelungseinheit
eine vorbestimmte Anpresskraft der Einrichtung gegenüber der
Ortsbrust aufrechtzuerhalten gestattet.
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Darüber hinaus ermöglicht diese
Technik, Altrohre aus einer Vielzahl unterschiedlicher Materialien
wie z.B. Beton, Gusseisen und anderer Werkstoffe abzubauen.
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Wie bereits erwähnt, wird der Vorrichtung zum
Erneuern von Rohrleitungen gemäss
der Erfindung ein Pilotkopf vorgeschaltet, welcher mehrere Funktionen
wahrnimmt. Zum einen wird durch die zentrierte Führung des Pilotkopfes mittels
des Altrohres eine entsprechende Führung der nachfolgenden Vorrichtung
erreicht, so dass auch in Kurven angelegte Altrohrtrassen erneuert
werden können.
Zum anderen kann der Pilotkopf als axiale Lagerung für einzelne
Komponenten der Vorrichtung verwendet werden. Darüber hinaus
ist es vorteilhaft, die Luftaustrittsöffnungen für die direkt pneumatisch wirkende Vorförderungseinrichtung
in den Pilotkopf zu verlegen, um eine gezielte Luftströmung innerhalb
des Altrohres und an der Ortsbrust Zu bewirken.
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Vorzugsweise wird der Pilotkopf mit
einer Dichtungseinrichtung versehen, welche das Abströmen der
Druckluft in das Altrohr verhindert.
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In einer bevorzugten Ausführungsvariante
ist die erfindungsgemässe
Einrichtung mit einer Steuereinheit versehen, die den Bohrkopf oder
die Bohrkrone zusammen mit einem in Bohrrichtung vor ihm oder ihr
angeordneten Hammer steuert. Weist die erfindungsgemässe Einrichtung
einen Pilotkopf auf, dann wird vorzugsweise der Bohrkopf oder die
Bohrkrone zusammen mit dem Hammer und dem Pilotkopf gesteuert. Die
Steuereinheit kann zum Beispiel hydraulische oder pneumatische Steuerzylinder
umfassen. Die Lage des Bohrkopfes oder der Bohrkrone kann durch
die Steuereinheit mittels Laserstrahlen oder mittels geophysikalischer
Messmethoden in Echtzeit bestimmt werden. Ein verfahren und eine
Vorrichtung zur Bestimmung der Lage und zur Steuerung eines Schneidkopfes
sind aus der
DE 29
32 279 A1 bekannt, auf die explizit verwiesen wird. Die
Lage des Schneidkopfes wird dort mittels von der Baugrube aus ausgesendeten
Laserstrahlen und einem auf dem Schneidkopf angeordneten Photozellen-Array gemessen
und der Schneidkopf dann mit Hilfe von Steuerzylindern gesteuert.
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Diese und weitere Aspekte der Erfindung werden
in der Zeichnung anhand verschiedener Ausführungsformen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemässen Einrichtung
zum Erneuern von Rohrleitungen, welche im Eingriff mit einem Altrohr
steht;
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2 einen
Längsschnitt
durch eine weitere Ausgestaltung einer Einrichtung zum Erneuern
von Rohrleitungen;
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3 eine
Ausgestaltung der Erfindung mit doppelseitig wirkender pneumatischer
Förderungseinrichtung;
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4 eine
Frontansicht einer Bohrkrone einer Einrichtung zum Erneuern oder
Herstellen von Rohrleitungen und
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5 einen
pneumatisch betriebenen Schlagkolben in einem Arbeitszylinder.
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Die in 1 gezeigte
Vorrichtung 4 zum Erneuern von Rohrleitungen ist an einen
Pilotkopf 1 angekuppelt, der sich innerhalb des Altrohres 2 befindet und
durch dieses geführt
wird. Dementsprechend ist der Aussendurchmesser des Pilotkopfs 7.
an den Innendurchmesser des Altrohres 2 angepasst. Für eine Erneuerungsvorrichtung 4 mit
gegebenem Aussendurchmesser wird ein Satz modular ausgestalteter Pilotköpfe vorgesehen.
Eine vorhandene Erneuerungsvorrichtung kann somit, je nach Ausgestaltung der
Bohrkrone 3 und deren frontaler Bestückung mit Schneidkanten 26 oder
Klingen, für
Altrohre mit unterschiedlichem Durchmesser verwendet werden.
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Zur Erzeugung einer drehenden und
achlagenden Bohrbewegung der Bohrkrone wird entweder eine Antriebskombination
bestehend aus einem vorzugsweise pneumatisch betriebenen Drehantrieb und
einem ebenfalls bevorzugt pneumatisch betriebenen Schlagantrieb
(Schlagwerk) vorgesehen oder eine Antriebseinrichtung, welche gleichzeitig
eine schlagende und drehende Bewegung auf die Bohrkrone 3 ausübt.
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Ein solcher Antrieb 31 befindet
sich beispielsweise hinter einem Hammerteil 16, auf welches seinerseits
eine wechselbare oder gegebenenfalls auch axial verschiebbare Bohrkrone 3 aufgesetzt
ist. Der Antrieb 31 liefert eine Schlagfrequenz von mindestens 5,
bevorzugt ca. 20 Schlägen
pro Sekunde oder mehr und eine Drehzahl der Bohrkrone von typisch
0,1 bis 20 Umdrehungen/Minute.
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Bei besonders gross dimensionierten
Vorrichtungen zum Erneuern von Rohrleitungen besteht weiterhin die
Möglichkeit,
einen kombiniert wirkenden Antrieb innerhalb eines Bohrkronenträgers 29 vorzusehen.
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Durch die Dreh- und Schlageinwirkung
der Bohrkrone auf die Ortsbrust, also sowohl auf das Material des
Altrohres 2 wie auch auf umliegendes Erdreich E wird erreicht,
dass das Abraummaterial eine geeignete, bevorzugte Stückgrösse von
weniger als 50 mm maximaler Dimension aufweist.
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Das Schlagen eines Antriebs 31 auf
das Hammerende 36 wird für die erfindungsgemässe Vorrichtung
bevorzugt. Andererseits ist es aber auch möglich, dass nur die Bohrkrone
Schläge
weiterleitet, welche mit vergleichbar wirkenden Antrieben hervorgerufen
werden. Auch in diesem Falle wird der Schlagbewegung mit besonderem
Vorteil eine Drehbewegung überlagert.
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Die Bohrkrone 3 (vgl. auch 4) ist mit Klingen oder
harten Bohrerspitzen bzw. mit Hartauftrag bestückt und weist im wesentlichen
radial gerichtete Führungskanäle 24 und
annähernd
axial gerichtete Durchtrittsöffnungen 25 für abzutransportierendes
Abraummaterial auf.
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Der Antrieb 31 wird umshlossen
von einem Rohr 39, welches eine Förderschnacke 37 trägt. Beide
Folgen in einer bevorzugten Ausführungsform
der Drehbewegung der Bohrkrone oder des Hammers 16 und
nehmen im Aufnahmebereich 28 das Abraummaterial entgegen und
transportieren es innerhalb einer Ummantelung 35 weiter
in eine rückwärtige Startbaugrube.
Der Transport des Abraummaterials wird unterstützt durch den Abluftstrom der
Vorrichtung, welcher ebenfalls in Richtung Startbaugrube geleitet wird.
Gemäss
der Erfindung kann der durch die Abluft des Schlagbohrantriebes
unterstützte
Weitertransport des Abraummaterials dadurch verbessert werden, dass
am Ende der Transportstrecke eine Saugvorrichtung installiert ist,
welche ein höheres
Druckgefälle
für den
Transportluftstrom bewirkt.
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Die Förderschnecke 37 wird
in Richtung Startbaugrube durch steck- oder schraubbare verlängerungsstücke jeweils
vervoll-ständigt, wozu
ein Verbindungsstück 40 vorgesehen
ist, welches gleichzeitig einen Verlänerungsanschluss für eine zentrisch angeordnete
Druckluft-Versorgungsleitung 38' aufweist, so dass diese Leitung
sich ebenfalls bis zur Startbaubgrube erstreckt. Ja nach konstruktiver
Ausgestaltung des Schlagbohrantriebes 31 führt die Druckluftversorgungsleitung
eine lineare vorschubbewegung relativ zum Erdreich aus und gegebenenfalls
auch eine Drehbewegung.
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An die Vorrichtung 4 schliessen
sich in Richtung der Startbaugrube, je nach Fortschritt des Altrohrabbaus,
verlängerungsrohre 43 an,
welche gleichen Aussendurchmesser aufweisen. Diese Rohre werden
z.B. jeweils mittels Verschraubungen 41 aneinandergekoppelt
bzw. mit der Vorrichtung 4 verbunden.
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Der die Vorrichtung 4 führende,
im Altrohr befindliche und jeweils mit der Vorrichtung 4 vorgeschobene
Pilotkopf 10 ist frontseitig mit einem Dichtungsträger 11 verbunden,
zweckmässig
mittels eines Kupplungsstücks 11', welches auch
kardanisch beweglich sein kann. Die Dichtungen 12, 13 bestehen
aus druck- festem, flexiblem Material, welches sich unter der Wirkung
eines Überdrucks
an die Wandung des Altrohres 2 anlegen und einen Druckluftverlust
weitgehend verhindern kann. Der Pilotkopf 10 weist eine
grössere
axial orientierte zylindrische Ausnehmung auf, in der ein Zylinder 16 axial
verschiebbar gelagert ist und welcher als Gleitlager für die Bohrkrone
dient. Dieser Zylinder kann als Hammermasse beim Schlagbohrvorgang
beteiligt sein und die schlagende Bewegung der Bohrkrone unterstützen.
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Bei grösseren Einrichtungen zum Erneuern von
Rohrleitungen kann sich der Zylinder 16 aber auch in Ruhe
befinden und dient dann nur als träge Reaktionsmasse zur Stabilisierung
eines pneumatischen Schlagwerks, so dass die aufzubringenden grossen
und in axiale Richtung zielenden Kräfte für die laterale Bewegung der
Bohrkrone 3 nur zum Teil durch die zylindrischen Wandungen 33 der
Vorrichtung 4 aufgefangen und weitergeleitet werden müssen bzw.
eine in der Startbaugrube befindliche Vortriebseinrichtung erreichen.
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Bevorzugt ist ein Schlagwerk 31 innerhalb des
die Schnecke 37 tragenden Rohres 39 angebracht
und bringt pneumatisch oder in direkt mechanischer weise Schlagkräfte auf
Hammerkopf 16 und Bohrkrone 3 auf.
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In ebenfalls bevorzugter Ausgestaltung
der erfindung wird die Bohrkrone mittels eines in der Startgrube
befindlichen Drehantriebes in Drehung versetzt, wobei die Drehbewegung
mit dem genannten Rohr 39 übertragen wird. Um sowohl die
Antriebs- als auch die Förderfunktion
zuverlässig
erfüllen
zu können,
ist das genannte Rohr 39 dementsprechend für die Uebertragung
genügend
grosser Drehmomente ausgelegt.
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In der bevorzugten Ausführungsform
gemäss 1 weist der Pilotkopf 10 eine
Mehrzahl schräg,
entgegen der vortriebarichtung weisende Bohrungen 17, 18 auf,
welche unter vergleichsweise hohem Druck stehende Abluft das pneumatischen Schlag-
und Drehantriebes 31 gegen eine Innenwand des Altrohres 2 und
von dort an die Ortsbrust 23 strömen lassen. Die Abluft wird
dort umgelenkt und reisst in radial auswärts fliessender Weise das abgebaute
Abraummaterial des Altrohres mit Abraummaterial und Luftströmung werden
dann durch Führungskanäle 24 und
Eintrittsöffnungen 25 der Bohrkrone 3 geleitet
und gelangen von dort in den Aufnahmebereich einer konventionellen
Fördereinrichtung.
Die Zufuhr der Druckluft (Abluft des Schlagbohrwerkes) erfolgt hier
durch einen Versorgungskanal 38, welcher sich z.B. von
der rückseitigen
Stirnfläche 36 des
zylinderförmigen
Endstückes 34 von Hammerkopf 16 bis
in dessen vorderen Bereich erstreckt.
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Eine Querbohrung 19 leitet
die Druckluft in die zylindrische Ausnehmung des Pilotkopfes l0.
von dort wird sie weitergeleitet an die bereits genannten Bohrungen 17 und 18.
Zur Vermeidung von Druckverlusten befindet sich zwischen Pilotkopf 10 und Hammerkopf 16 ein
Dichtring 21. Die in axialer Richtung erfolgende Vorschubbewegung
der Vorrichtung 4, der im Bohrbetrieb die oszillierende
Bewegung von Bohrkrone 3 und Hammerkopf 16 überlagert
ist, wird über
das praktisch luftundurchlässige
Dämpfungsmaterial 15 auf
den Pilotkopf 10 übertragen,
welches z.B. aus Silikonkautschuk oder einem anderen Elastomer besteht.
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Wenn in einer besonderen Ausgestaltung der
Erfindung nur die Bohrkrone 3 die bevorzugte Schlagbohrbewegung
ausführt,
reduziert sich die oszillierende Axialbewegung des Hammerkopfes 16, der
dann hauptsächlich
die Funktion eines widerlagers mit grösserer Masse besitzt.
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Das in 2 dargestellte
weitere Ausführungsbeispiel
weist Übereinstimmungen
mit der Vorrichtung gemäss 1 auf, unterscheidet sich
aber in der Führung
des Druckluftstromes, um Abraummaterial von der Ortsbrust abzutransportieren.
Entsprechend weist Hammerkopf 16 radial gerichtete Kanäle 52 auf,
welche sich von der Abluftleitung 38 durch Kanäle 53 der
Bohrkrone hindurch bis zu den Ausblasöffnungen 25' erstrecken.
Die Ausblasöffnungen 25' entsprechen
den Einlassöffnungen 25 und
unterscheiden sich nur durch zusätzliche
eingebrachte ver schlussstopfen 54. Eine Bohrkrone 3 kann
daher als modulares, austauschbares Teil hergestellt und für unterschiedliche
Betriebsweisen verwendet werden.
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Die an der Ausblasöffnung 25' ausströmende Druckluft
erzeugt einen Luftstrom, welcher entlang der abzubauenden Ortsbrust 23 und
Führungskanäle 24 radial
einwärts
strömt
und abgebohrtes oder dort abgebrochenes Material (Abraummaterial) in
Richtung dar gemeinsamen Achse von Altrohr und Vorrichtung 4 fördert.
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In der Nähe der Innenwandung des Altrohres wird
das Material durch den Hammerkopf 16 umgeleitet und in
analer Richtung durch Ausnehmungen 51, 55 des
Pilotkopfes 10 nach vorne, d.h. in Richtung einer Zielbaugrube
geleitet. Dabei ist durch die Dichtscheiben 12, 13 ein
Transportrohr 50 hindurchgeführt. Der Förderluftstrom transportiert
abgebautes Material durch dieses Rohr zur Zielbaugrube. Zur Verbesserung
der erforderlichen Druckdifferenz für den Förderluftstrom kann in der Nähe der Zielbaugrube
eine Saugeinrichtung angebracht sein, welche gleichzeitig dafür sorgt,
dass das Abraummaterial ohne nach aussen wirkende Staubentwicklung
in einem Container, der auch geschlossen sein kann, abgelegt wird.
Der Durchmesser des Transportrohres 50 sollte dabei nur
so gross sein, dass eine Verstopfung durch die Abraumscherben praktisch
sicher verhindert wird, andererseits aber eine genügend hohe Strömungsgeschwindigkeit
des Förderluftstromes
erzielt wird.
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Eine weitere Ausgestaltung sieht
vor, dass das Förderrohr 50 durch
eine vergleichbare Ausnehmung oder Bohrung im Pilotkopf 10 geführt wird,
welches dann aber als verlorenes Förderrohr genutzt wird, d.h.
zusammen mit der Ortsbrust abgebaut wird. Ein solches Förderrohr
braucht während
des Abbaus nicht zurückgezogen
werden, muss aber für jedes
Renovierungsprojekt neu investiert werden.
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Die Ankopplung des Pilotkopfes, insbesondere
der Dichtungseinrichtung mit den Dichtscheiben 12, 13 erfolgt
zweckmässig
durch Drehgelenke, so dass eine Drehbewegung dieser Teile gegeneinander
ermöglicht
ist. Sofern zweckmässig,
kann auch eine kardanische Kopplung dieser Systemkomponenten vorgesehen
werden, z.B. zwischen Dichtscheibenträger und Pilotkopf.
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3 stellt
eine Ausführungsform
der Erfindung dar, mit welcher Abraummaterial gleichzeitig und anteilig
unterschiedlichen Transporteinrichtungen zugeführt wird, nämlich sowohl in Vorschubrichtung
als auch nach rückwärts zur
Startbaugrube. Hierzu dient eine Kombination direkt pneumatisch betriebener
Vorfördereinrichtungen,
wie sie bereits anhand von 1 und 2 beschrieben wurden. Dementsprechend
wird Druckluft aus dem Hammerkopf 16 durch Bohrungen 52' in Austrittsöffnungen 25' der Bohrkrone 3 geleitet,
gleichzeitig durch Bohrungen 17' im Pilotkopf gegen die Innenwand
des Altrohres 2 und von dort zur Ortsbrust 23 geblasen.
Auf diese Weise findet eine wechselweise strömungsmässige Belastung von noch nicht
entfernten Abraumpartikeln an der Ortsbrust statt, so dass sich
insgesamt eine effiziente Umspülung
und Abtransport von frisch abgetrenntem Abraummaterial ergibt. Der
Aussenzylinder 33 der Vorrichtung 4 befindet sich
gewöhnlich nicht
in Drehung, sondern stellt im Gegenteil aufgrund seiner Verkopplung
mit nachfolgenden, angereihten Verlängerungsrohren 43 und
der Reibung mit dem umliegenden Erdreich oder Gestein ein Widerlager
für die
Schlagbohrbewegung der Bahrkrone 3 dar. Zum Vortrieb von
Vorrichtung 4 und nachfolgender Verlängerungsrohre wird eine pneumatisch
oder hydraulisch arbeitende vorrichtung verwendet, welche diese
Zylinder teleskopiert. Bei Verlängerung
des Gesamtrohrstranges wird sinngemäss jeweils ein Aussenzylinder
und ein Transporteinrichtungsrohr inklusive Druckluftversorgungsrohr
nachgeschaltet, gegebenenfalls weitere zu Extensionszwecken erforderliche
Systemkomponenten. Die jeweilige Ankopp-lung dieser Systemkomponenten kann gemäss herkömmlicher
verfahrensweisen vorgenommen werden, ebenso deren Versorgung in
der Startbaugrube und wird daher an dieser Stelle nicht näher beschrieben.
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In 4 wird
eine Frontansicht auf eine Bohrkrone 3 gezeigt, wie sie
für erfindungsgemässe Vorrichtungen
und Verfahren bevorzugt Verwendung findet. Die zentrale Aussparung 71 dient
zur Aufnahme eines Hammerkopfes 16 . Die Bohrspitzen 72, 73 sind
jeweils in z.B. Viererreihen angeordnet und können eine gleichmässige Beabstandung
untereinander aufweisen. von Reihe zu Reihe ist jedoch ein radialer
Versatz der Bohrspitzen vorgesehen, so dass sich bei der drehenden
und schlagenden Bewegung der Bohrkrone ein insgesamt annähernd flächiger Angriff
auf Altrohr und Erdreich ergibt. Auf diese Weise werden Korn- oder
Partikelgrössen
des Abraummaterials in den gewünschten
Dimensionen erzeugt.
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Damit auch in der Nähe der Peripherie
der Vorrichtung 4 ein Ab- bzw. Ausbohren von Erdreich oder Altrohrmaterial
erfolgen kann, ist für
die Bohrkrone eine Hartbeschichtung 74 vorgesehen, welche funktionsmässig der
in 1 gezeigten Schneidkante 26 entspricht
und z.B. durch einen Schweissvorgang aufgebracht wird. Bohrungen 25, 25' stellen die bereits
in 1 und 2 beschriebenen Einlass- bzw. Auslassöffnungen
dar, Kanäle 24 stellen
die erwähnten
Führungskanäle für Abraummaterial
dar und weisen eine Breite auf, die etwa dem Durchmesser der Durchtrittsöffnungen
entspricht, während
ihre Tiefe bevorzugt geringer gehalten wird. Bei Bedarf werden auch
Kanäle 24 mit
einer Hartbeschichtung ausgestattet.
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5 zeigt
schliesslich die Wirkungsweise eines pneumatisch betriebenen Schlagkolbens 85, welcher
mit zylindrischen Bohrungen 86, 87 versehen und
an eine feststehende Druckluft-Speiseleitung 38' (Auslassöffnung 88)
und eine feststehende Abluftleitung 38 angeschlossen ist.
Die offenen Enden dieser Leitungen dienen als Steuerkanten für Luftein-
bzw. Auslass, und zwar in Zusammenspiel mit den im Schlagkolben 85 einge brachten
Auslassbohrungen 84, 89. Durch Druckaufbau im
Zylinder 87 wird zunächst
der Kolben 85 nach vorne bewegt, gleichzeitig wird das
in Zylinder 86 enthaltene Luftvolumen durch die Abluftleitung 38 ausgeblasen.
Sobald die Steuerkante der Speiseleitung die Auslassbohrung 89 freigibt,
entweicht die Druckluft aus Zylinder 87 über die
mit Kanälen
versehenen Lagerflächen 83 des
Kolbenkopfes 82 bis in den Kompressionsraum 90.
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ein Druckabbau über Bohrungen 84 in
Rohr 38 findet zu diesem Zeitpunkt noch nicht statt, vielmehr
wird der Schlagkolben 85 in Richtung der Speiseleitung 38' zurückgefahren.
Sobald die Stirnseite bzw. Steuerkante von Abluftleitung 38 den
Luftdurchtritt durch Auslassbohrung 84 freigibt, findet
ein plötzlicher
Druckabfall im Kompressionsraum 90 statt, und der Schlagkolben
wird erneut in Richtung der Abluftleitung 38 beschleunigt.
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Normalerweise wird der zur Ummantelung 81 gehörende Zylinder 80 durch
eine geeignete, mit einer Bohrkrone in Verbindung stehende Wirkfläche ersetzt.
In einer anderen Ausgestaltung eines pneumatisch betriebenen Schlagkolbens
ist ein koaxaial angeordnetes Auslassrohr mit geeignet angebrachten
Steuer- bzw. Auslasskanten vorgesehen, welches sich ausserhalb der
Ummantelung 81 befindet und ebenfalls die Abluft in Richtung
einer Bohrkrone oder zu bearbeitenden Ortsbrust leitet.