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Dokumentenidentifikation DE102004057789B4 12.10.2006
Titel Verfahren zum grabenlosen Erneuern von im Boden verlegten Versorgungsleitungen
Anmelder TERRA AG für Tiefbautechnik, Brittnau, CH
Erfinder Jenne, Dietmar, Brittnau, CH
Vertreter Schaumburg, Thoenes, Thurn, Landskron, 81679 München
DE-Anmeldedatum 30.11.2004
DE-Aktenzeichen 102004057789
Offenlegungstag 01.06.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 12.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.10.2006
IPC-Hauptklasse F16L 1/028(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum grabenlosen Erneuern von im Boden verlegten, aus instabilen Altrohren, insbesondere Bleirohren bestehenden Versorgungsleitungen, wobei ein Altrohr mittels eines von einer Zugmaschine durch das Altrohr gezogenen Schneidewerkzeuges zerschnitten wird, die Rohrstreifen mittels eines durch das Altrohr gezogenen Aufweitkörpers in das die Versorgungsleitung umgebende Erdreich verdrängt werden und ein Neurohr eingezogen wird.

In vielen Ländern bestehen die Trinkwasserleitungen, die zu den einzelnen Hausanschlüssen führen, noch aus Bleirohren. Diese Bleirohre müssen durch Rohre aus ungiftigen Werkstoffen wie z.B. Polyethylen, ersetzt werden. Die Bleirohre haben typischerweise einen Innendurchmesser von 20 mm und einen Außendurchmesser von 35 mm.

Beim grabenlosen Erneuern alter Versorgungsleitungen geht man typischerweise so vor, dass zunächst straßenseitig eine Arbeitsgrube so geöffnet wird, dass die Hauptwasserleitung frei liegt, an die der Hausanschluss angeschlossen ist. In dieser Arbeitsgrube wird eine Seilzugmaschine abgelassen. Anschließend wird hausseitig aus dem Keller oder aus einer kleinen Grube an der Außenseite des Hauses das Zugseil durch das Altrohr geschoben, bis es an der Seilzugmaschine ankommt und dort mit dem Zugmechanismus verbunden wird. Hausseitig werden am Zugseil eine Schneidevorrichtung, ein Aufweitkörper und ein Zugelement für das Neurohr montiert. Anschließend werden diese Elemente mittels der Zugmaschine durch das Altrohr gezogen, wobei das Altrohr aufgeschnitten, die Teile desselben in das Erdreich verdrängt und das Neurohr eingezogen werden. Ein solches Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung sind beispielsweise aus der US 3,181,302 bekannt.

In der Praxis haben sich aber Probleme mit dem Zerschneiden von Bleirohren ergeben. Diese Bleirohre vertragen eine maximale Zugkraft (die als Druck- oder Stauchkraft auf das Bleirohr wirkt) von 10 bis 15 kN. Wird die Zugkraft erhöht, wird das Bleirohr sofort gestaucht. Es wird dann in Längsrichtung zusammengedrückt, wobei seine Wand immer dicker wird, so dass es anschließend nicht mehr geschnitten werden kann, oder es windet sich wie ein Korkenziehen und kann dann ebenfalls nicht mehr geschnitten werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Stauchung von Bleirohren oder anderen instabilen Altrohren bei einem eingangs beschriebenen Verfahren zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in einem ersten Schritt der zu ersetzende Abschnitt des Altrohres auf seiner gesamten Länge ohne Aufweiten des Altrohres zerschnitten wird und dass in einem zweiten Schritt nach Beendigung des Schneidevorganges der Aufweitkörper durch das aufgeschnittene Altrohr gezogen wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden also der Schneidevorgang und der Aufweitvorgang oder Verdrängungsvorgang vollkommen voneinander entkoppelt. Die von dem Schneidewerkzeug auf das Bleirohr ausgeübten Schubkräfte sind vergleichsweise gering und reichen nicht aus, um das Bleirohr wesentlich zu stauchen und dadurch die Wandstärke des Rohres in ungewünschter Weise zu erhöhen. Dadurch kann das Altrohr mit relativ geringen Zugkräften auf seiner gesamten Länge zerschnitten werden. Erst dann wird der Aufweitkörper zusammen mit dem Neurohr eingezogen, wobei die Streifen des Altrohres radial nach außen verdrängt und das Neurohr in den neu entstandenen Bohrkanal eingezogen wird.

Dadurch, dass sich die Streifen des Altrohres am Erdreich abstützen und dort eine Mantelreibung aufbauen, können die Aufweitkräfte bis zu 100 kN groß werden, ohne dass sich die Streifen des Bleirohrs nach vorne zusammen stauchen, wobei eine solche Stauchung auch kein Problem wäre, solange die Rohrstreifen sich nicht in den Bohrkanal hineinwölben und damit das Einziehen des Neurohres behindern.

Zweckmäßigerweise wird zusammen mit dem Schneidewerkzeug ein mit diesem verbundenes Zugelement eingezogen, das für den zweiten Schritt mit einem Aufweitkörper verbunden wird. Damit braucht man das für das Durchziehen des Aufweitkörpers benötigte Zugelement nicht erneut durch den Bohrkanal des Altrohres fädeln, was bei dem zerschnittenen Rohr schwierig sein könnte.

Um die Gefahr weiter zu verringern, dass das Altrohr gestaucht wird, wenn das Schneidewerkzeug an dem der Zugmaschine fernen Ende des Altrohres beginnt, dieses aufzuschneiden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass vor Beginn des Schneidevorganges auf das Altrohr von dessen der Zugmaschine fernem Ende her eine Stabilisierungshülse aufgeschoben wird, die sich mindestens über einen Teil der Länge des Altrohres erstreckt und aus einem von dem Schneidewerkzeug leicht aufschneidbaren Material besteht und deren Innendurchmesser geringfügig größer als der Außendurchmesser des Altrohres ist. Diese Stabilisierungshülse sollte sich zumindest über eine Länge von ca. 20 bis 30 cm erstrecken. Sie kann aber auch sich über die gesamte Länge des zu zerschneidenden Altrohres erstrecken. Vorzugsweise besteht diese Stabilisierungshülse aus einem von dem Schneidewerkzeug leicht zu zerschneidenden Kunststoffrohr.

Vorzugsweise wird diese Stabilisierungshülse oder dieses Stabilisierungsrohr so weit eingetrieben, dass ein Endabschnitt des Altrohres von ca. 50 mm Länge aus der Stabilisierungshülse heraus ragt. Wenn dieser Endabschnitt und die folgenden bereits in der Stabilisierungshülse steckenden 50 bis 100 mm des Altrohres aufgeschnitten sind, werden die dabei entstehenden Wandstreifen des Altrohres um das Ende der Stabilisierungshülse umgebogen, wodurch ein Nachrutschen oder Mitziehen des Altrohres beim Schneidevorgang verhindert wird. Als Zugelement kann ein Zugseil verwendet werden, wobei wegen der geringeren Zugkräfte für das Schneidewerkzeug ein relativ dünnes Zugseil verwendet werden kann, um die Reibung zwischen dem Zugseil und dem Altrohr so gering wie möglich zu halten. Für das Durchziehen des Aufweitkörpers dagegen kann entsprechend den höheren Zugkräften ein dickeres Zugseil verwendet werden. Anstelle eines Zugseils kann aber auch ebenso ein Zuggestänge in Form eines Schraub- oder Klickgestänges verwendet werden.

Der Außendurchmesser des Aufweitkörpers sollte so bemessen sein, dass er ca. 20 % größer als der Außendurchmesser des Neurohres ist.

Für das Schneidewerkzeug hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn dieses einen auf das Zugseil aufschiebbaren zentralen Abschnitt in Form einer Hülse mit relativ geringem Außendurchmesser umfasst, die eine Mehrzahl von radial abstehenden Klingen trägt. Der Winkel, den die Klingenschneide mit der Hülsenachse bildet, hängt von dem Material des Altrohres ab. Bei Bleirohren hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Klingenschneiden mindestens annähernd senkrecht zur Hülsenachse des Schneidewerkzeuges gerichtet sind.

Die folgende Beschreibung erläutert in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles. Es zeigen:

1 einen die Rohrachse enthaltenden Vertikalschnitt durch ein im Erdreich verlegtes Altrohr zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

2 eine perspektivische Darstellung eines Schneidewerkzeugs,

3 eine perspektivische Darstellung des mit einem Zugseil gekoppeltes Schneidewerkzeugs nach 2,

4 eine perspektivische Darstellung des Aufweitkörpers mit einem Schneidadapter, der zur Befestigung des Neurohres an dem Aufweitkörper dient und

5 eine perspektivische, teilweise geschnittene Darstellung des in 4 dargestellten Teiles in Verbindung mit einem einzuziehenden Neurohr.

In 1 ist mit 10 das Erdreich bezeichnet, in dem ein zu ersetzendes Altrohr, beispielsweise Bleirohr 12 einer Wasserleitung verlegt ist. Straßenseitig ist eine Arbeitsgrube 14 ausgehoben worden, in der eine allgemein mit 16 bezeichnete, nicht näher dargestellte Seilzugmaschine installiert wurde. Am anderen Ende des zu ersetzenden Altrohres 12 wurde eine hausseitige Arbeitsgrube 18 ausgehoben.

Auf den der Zugmaschine 16 fernen Endabschnitt des Altrohres 12 wurde eine Stabilisierungshülse 20 aufgeschoben, die, wie bereits oben erwähnt, beispielsweise aus einem Polyethylenrohr besteht. Durch das Altrohr erstreckt sich ein Zugseil 22, das an der Zugmaschine 16 mit einem nicht näher dargestellten Zugmechanismus gekoppelt ist, und an dem der Zugmaschine 16 fernen Ende des Altrohres 12 mit einem Schneidwerkzeug 24 verbunden ist. Dieses ist wiederum an seinem dem Zugseil 22 abgewandten Ende mit einem zweiten Zugseil 26 verbunden, das mit einem in 1 nicht dargestellten Aufweitkörper verbunden wird, um diesen nach dem Beenden des Schneidvorganges durch das zerschnittene Altrohr 12 zu ziehen. In der Darstellung der 1 wurde mit dem Schneidevorgang begonnen, wobei die dabei entstehenden Streifen sich nach außen wölben, wie dies bei 28 angedeutet ist.

Das Schneidwerkzeug 24 ist in 2 näher zu erkennen. Es umfasst einen zylindrischen rohrförmigen Zentralkörper 30, von dem radial drei Schneideklingen 32 abstehen. Die Schneideklingen 32 haben gehärtete Schneiden 34, die mit der Achse des Zentralkörpers 40 nahezu einen rechten Winkel bilden. Der Zentralkörper 40 hat eine Mittelbohrung 36, durch die sich das Zugseil 22 hindurch erstrecken kann, wie dies 3 zeigt.

Das durch die Mittelbohrung 36 des Zentralkörpers 30 gesteckte Zugseil 22 ist an seinem aus dem Zentralkörper 30 herausragenden Ende mit einem Pressnippel 38 verbunden, der in eine Seilkupplungshülse 40 eingelegt ist. In das rückwärtige Ende dieser Seilkupplungshülse 40 ist das Ende des zweiten Zugseiles 26 eingeführt und mit Schrauben 42 festgeklemmt. Diese in 3 dargestellte Einheit wird beim Schneidevorgang aus der Arbeitsgrube 18 durch das Altrohr 12 bis zur Arbeitsgrube 14 gezogen. Nach den ersten 10 bis 15 cm werden die Enden der bei dem Schneidevorgang entstehenden Rohrwandstreifen 28 nach außen um das Ende der Stabilisierungshülse 20 herum gebogen, wodurch das Mitziehen des zu zerschneidenden Altrohres 12 durch das Schneidewerkzeug verhindert wird.

Nach Beendigung des Schneidevorganges wird das zweite Zugseil 26 einerseits mit der Seilzugmaschine 16 gekoppelt und andererseits mit dem in 4 dargestellten konusförmigen Aufweitkörper 44 verbunden, der einstückig mit einem Rohradapter 46 ausgebildet ist. Der Rohradapter 46 ist ebenfalls konisch ausgebildet und trägt auf seiner Außenfläche ein Schneidgewinde, mit dem er in das Ende des einzuziehenden Neurohres 50, das beispielsweise aus Polyethylen besteht, eingeschraubt wird, wie dies 5 zeigt.

Das aus dem Aufweitkonus 44 und dem Schneidadapter 46 gebildete Teil hat eine Mittelbohrung 52, durch die das Zugseil 26 gesteckt ist. Auf das Ende des Zugseiles 26 ist ein Anpressaußengewinde 54 gepresst. Der Schneidadapter 46 wird von hinten auf das Seilende aufgeschoben und anschließend über eine Mutter 56 und eine Kontermutter 58 gesichert. So kann durch Drehen des Schneidadapters 46 dieser mit dem Neurohr 50 verbunden werden. Diese in 5 dargestellte Einheit wird nun nach Beendigung des Schneidvorganges von der Zugmaschine 16 durch das zerschnittene Altrohr 12 gezogen, wobei die beim Schneidevorgang gebildeten Streifen des Altrohres in das es umgebende Erdreich verdrängt werden und das Neurohr 50 durch den so gebildeten Hohlraum gezogen wird. Dieses Neurohr 50 kann entweder selbst das neue Leitungsrohr sein oder es dient als Führung zum Einführen des eigentlichen Leitungsrohres.


Anspruch[de]
Verfahren zum grabenlosen Erneuern von im Boden verlegten, aus instabilen Altrohren (12), insbesondere Bleirohren bestehenden Versorgungsleitungen, wobei ein Altrohr (12) mittels eines von einer Zugmaschine (16) durch das Altrohr (12) gezogenen Schneidewerkzeuges (24) zerschnitten wird, die Rohrstreifen (28) mittels eines durch das Altrohr (12) gezogenen Aufweitkörpers (44) in das die Versorgungsleitung umgebende Erdreich (10) verdrängt werden und ein Neurohr (50) eingezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt der zu ersetzende Abschnitt des Altrohres (12) auf seiner gesamten Länge ohne Aufweiten des Altrohres (12) zerschnitten wird und dass in einem zweiten Schritt nach Beendigung des Schneidevorganges der Aufweitkörper (44) durch das aufgeschnittene Altrohr (12) gezogen wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusammen mit dem Schneidewerkzeug (24) ein mit diesem verbundenes Zugelement (26) eingezogen wird, das für den zweiten Schritt mit einem Aufweitkörper (44) verbunden wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor Beginn des Schneidevorganges auf das Altrohr (12) von dessen der Zugmaschine (16) fernem Ende her eine sich mindestens über einen Teil der Länge des Altrohres (12) erstreckende Stabilisierungshülse (20) aufgeschoben wird, die aus einem von dem Schneidewerkzeug (24) leicht aufschneidbarem Material besteht und deren Innendurchmesser geringfügig größer als der Außendurchmesser des Altrohres (12) ist. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungshülse (20) auf das Altrohr (12) soweit aufgeschoben wird, dass das der Zugmaschine (16) ferne Ende des Altrohres (12) um einige Zentimeter aus der Stabilisierungshülse (20) heraus ragt und dass die freien Enden der Rohrstreifen (28) um das der Zugmaschine (16) ferne Ende der Stabilisierungshülse (20) herumgebogen werden, wenn das Schneidewerkzeug ca. 10 bis 20 cm nach Beginn des Schneidevorganges zurückgelegt hat. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufweitkörper (44) vor dem Einziehen mit dem Neurohr (50) verbunden wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Zugelement ein Zugseil (22; 26) verwendet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Zugelement ein Schraub- oder Klickgestänge verwendet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aufweitkörper (44) verwendet wird, dessen Außendurchmesser ca. 20 % größer als der Außendurchmesser des Neurohres (50) ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidewerkzeug (24) einen zentralen Abschnitt (30) umfasst, der auf das Zugelement (22) aufschiebbar ist und eine Mehrzahl von radial abstehenden Klingen (32) trägt. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Klingenschneiden (34) mindestens annähernd rechtwinklig zur Achse des Zentralkörpers (30) des Schneidewerkzeugs (24) gerichtet sind.






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