DE9113179U1

DE9113179U1 - Device for driving pipes into the ground

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Publication number: DE9113179U1
Application number: DE9113179U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-10-23
Filing date: 1991-10-23
Publication date: 1993-02-18
Anticipated expiration: 2001-10-24
Also published as: DE4235936A1; DE4235936C2

Description

TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER & PARTNER KippTER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER & PARTNER Kipp

BESCHREIBUNGDESCRIPTION

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vortreiben von Rohren im Erdreich. The invention relates to a device for driving pipes into the ground.

Zum grabenlosen Verlegen von Metallrohren im Erdreich sind Verfahren bekannt, bei denen das Rohr mit einer Schlagvorrichtung direkt in das Erdreich eingerammt wird. In einigen Fällen ist an der Spitze des Rohres ein Rammkopf vorgesehen, der das Eindringen in das Erdreich erleichtert. Bei einigen Verfahren ist der Rammkopf zugleich mit Spüldüsen versehen, die an eine durch das Rohr verlaufende Spülleitung angeschlossen sind und aus denen ständig Wasser austritt, damit das in das Innere des Rohres verdrängte Erdreich ausgespült wird. Da die Rohre bei diesem Rammverfahren einer hohen Schlagenergie standhalten müssen, sind diese Verfahren nicht für das Verlegen von Kanalrohren aus Kunststoff geeignet.There are known methods for laying metal pipes in the ground without digging a trench. In these methods, the pipe is driven directly into the ground using an impact device. In some cases, a ram head is provided at the tip of the pipe to facilitate penetration into the ground. In some methods, the ram head is also equipped with flushing nozzles that are connected to a flushing line running through the pipe and from which water constantly flows so that the soil displaced into the interior of the pipe is flushed out. Since the pipes have to withstand a high impact energy during this ramming method, these methods are not suitable for laying plastic sewer pipes.

Ein anderes bekanntes Verfahren besteht darin, daß mit Hilfe einer Bohrausrüstung ein Tunnel gebohrt wird, in den das Rohr während des Bohrvorgangs oder in einem nachfolgenden Arbeitsgang eingezogen wird. Die hierzu benötigten Bohrausrüstungen sind jedoch sehr kostspielig und erfordern lange Vorbereitungszeiten, so daß ihr Einsatz bei relativ kurzen Verlegestrecken nicht lohnend ist.Another known method is to use drilling equipment to drill a tunnel into which the pipe is pulled during the drilling process or in a subsequent operation. However, the drilling equipment required for this is very expensive and requires long preparation times, so that its use is not worthwhile for relatively short laying distances.

Das übliche Verfahren zum Verlegen von Kanalrohren aus Kunststoff besteht deshalb nach wie vor darin, einen Graben auszuheben, in den die Rohre eingelegt werden. Dieses Verfahren ist jedoch relativ arbeitsaufwendig und hat zudem den Nachteil, daß die unvermeidlichen Störungen an der Erdoberfläche wie aufgerissene Asphaltdecken, Störungen in der Vegetation und dergleichen zumeist nicht wieder spurlos beseitigt werden können.
30The usual method for laying plastic sewer pipes is therefore still to dig a trench into which the pipes are laid. However, this method is relatively labor-intensive and also has the disadvantage that the unavoidable disturbances on the earth's surface, such as torn asphalt surfaces, disturbances in the vegetation and the like, usually cannot be removed without leaving a trace.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Vortreiben von Rohren, insbesondere zum grabenlosen Verlegen von Rohren im Erdreich anzugeben, die insbesondere auch bei stoßempfindlicheren Rohren wie Kunststoffrohren einsetzbar ist und nur einen geringen Arbeitsaufwand und geringe Vorbereitungszeiten erfordert.The invention is therefore based on the object of specifying a device for driving pipes, in particular for trenchless laying of pipes in the ground, which can also be used in particular for more shock-sensitive pipes, such as plastic pipes, and requires only a small amount of work and short preparation times.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.This object is achieved according to the invention with the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous further developments and embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Nach dem Grundgedanken der Erfindung ist am vorderen Rohrende ein Vortriebskopf mit einem drehantreibbaren ringförmigen Schneidkopf angebracht. According to the basic idea of the invention, a jacking head with a rotary-driven ring-shaped cutting head is attached to the front end of the pipe.

Hierdurch wird der Eindringwiderstand wesentlich herabgesetzt, so daß das Rohr nicht eingerammt, sondern kontinuierlich eingeschoben werden kann. Wahlweise kann der rotierende Schneidkopf auch mit Schaufeln oder einer Schnecke versehen sein, so daß er sich selbsttätig in das Erdreich einzieht.This significantly reduces the penetration resistance, so that the pipe can be pushed in continuously rather than rammed. The rotating cutting head can also be equipped with blades or a screw so that it automatically pulls itself into the ground.

Das Antriebsaggregat für den Schneidkopf wird bevorzugt durch eine unter Druck zugeführte Flüssigkeit angetrieben, die zugleich als Spülflüssigkeit für den Abtransport des Erdreichs dient.The drive unit for the cutting head is preferably powered by a liquid supplied under pressure, which also serves as a flushing liquid for removing the soil.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß Hindernisse wie Baumwurzeln oder dergleichen mit Hilfe des rotierenden Schneidkopfes durchsägt werden können. Die Vortriebsvorrichtung weist deshalb auch bei schwierigen Bodenverhältnissen eine hohe Zielgenauigkeit auf. Die Zielgenauigkeit läßt sich dadurch weiter verbessern, daß der Schneidkopf über ein Gelenkgetriebe schwenkbar mit dem Drehantrieb verbunden wird, so daß eine Richtungssteuerung ermöglicht wird.A significant advantage of the invention is that obstacles such as tree roots or the like can be sawed through using the rotating cutting head. The propulsion device therefore has a high degree of accuracy even in difficult ground conditions. The accuracy can be further improved by connecting the cutting head to the rotary drive via an articulated gear so that it can pivot, allowing direction control.

Bei dem flüssigkeitsgetriebenen Antriebsaggregat kann es sich beispielsweise um eine Turbine handeln, die durch den aus den Spüldüsen austretenden Flüssigkeitsstrahl beaufschlagt wird. Wahlweise kann das Antriebsaggregat jedoch auch durch einen Hydraulikmotor gebildet werden.The liquid-driven drive unit can, for example, be a turbine that is actuated by the liquid jet emerging from the flushing nozzles. Alternatively, the drive unit can also be formed by a hydraulic motor.

Im Fall eines Düsenantriebs kann als Düse eine handelsübliche Spüllanze eingesetzt werden, die normalerweise zum Reinigen von Kanalrohren dient. Ebenso können auch die in Verbindung mit solchen Spüllanzen üblicherweise eingesetzten Pumpaggregate zur Erzeugung des notwendigen Wasserdruckes benutzt werden. Da solche Spüleinrichtungen in Kanalbaubetrieben zumeist vorhanden sind, ergeben sich für die Vortriebsvorrichtung nur geringe Investitionskosten. In the case of a jet drive, a commercially available flushing lance can be used as the nozzle, which is normally used to clean sewer pipes. The pump units usually used in conjunction with such flushing lances can also be used to generate the necessary water pressure. Since such flushing devices are usually available in sewer construction companies, the investment costs for the propulsion device are low.

Der aus dem hinteren Ende des Rohrstranges austretende Schlamm wird bevorzugt in einem zugleich als Lafette für den zielgenauen Vortrieb des Rohr-The sludge emerging from the rear end of the pipe string is preferably collected in a cradle that also serves as a carriage for the precise advance of the pipe string.

stranges dienenden Filtergehäuse gefiltert, so daß das gereinigte Wasser aufgefangen und in einem geschlossenen Kreislauf erneut als Spül- und Antriebsflüssigkeit genutzt werden kann. Auf diese Weise kann der Rohrvortrieb mit einem minimalen Wasservorrat bewerkstelligt werden, und es wird zugleich ein Verschlammen des Anfahrschachtes für die Bohrung vermieden.The water is filtered in a filter housing serving as the main pipe, so that the cleaned water can be collected and used again in a closed circuit as flushing and drive fluid. In this way, the pipe jacking can be carried out with a minimal water supply, and at the same time, silting up of the approach shaft for the drilling is avoided.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.In the following, preferred embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Vortriebskopf;Fig. 1 is a schematic longitudinal section through a jacking head;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Figur 1;Fig. 2 is a section along the line II-II in Figure 1;

Fig. 3 einen schematischen Teilschnitt durch einen Vortriebskopf geFig. 3 shows a schematic partial section through a jacking head

mäß einem anderen Ausführungsbeispiel;according to another embodiment;

Fig. 4 eine Skizze der gesamten Vortriebsanlage;Fig. 4 a sketch of the entire tunnelling system;

Fig. 5 bis 8 weitere Ausführungsbeispiele des Vortriebskopfes.Fig. 5 to 8 further embodiments of the propulsion head.

Gemäß Figur 1 ist auf die vordere Endmuffe 10 eines PVC-Kanalrohres 12 ein Vortriebskopf 14 aufgesteckt. Der Vortriebskopf 14 weist ein zylindrisches Gehäuse 16 auf, dessen Durchmesser geringfügig größer ist als der des Kanalrohres 12. Am vorderen Ende des Vortriebskopfes 14, rechts in Figur 1, ist ein ringförmiger Schneidkopf 18 angeordnet. Der Schneidkopf ist mit Hilfe eines Rollen- oder Kugellagers 20 unmittelbar in der zylindrischen Wand des Gehäuses 16 gelagert und bildet eine ringförmige, mit Sägezähnen 22 versehene Schneidkante 24, deren Durchmesser mit dem Außendurchmesser des Gehäuses 16 übereinstimmt.According to Figure 1, a jacking head 14 is placed on the front end sleeve 10 of a PVC sewer pipe 12. The jacking head 14 has a cylindrical housing 16, the diameter of which is slightly larger than that of the sewer pipe 12. At the front end of the jacking head 14, on the right in Figure 1, an annular cutting head 18 is arranged. The cutting head is mounted directly in the cylindrical wall of the housing 16 with the help of a roller or ball bearing 20 and forms an annular cutting edge 24 provided with saw teeth 22, the diameter of which corresponds to the outer diameter of the housing 16.

In der rückwärtigen Stirnfläche des Schneidkopfes 18 ist ein Kranz von Turbinenschaufeln 26 ausgebildet, die schräg, beispielsweise unter einem Winkel von etwa 30°, zum Axialrichtung angestellt sind und im Längsschnitt gemäß Figur 1 napfförmig ausgebildet sind.In the rear face of the cutting head 18, a ring of turbine blades 26 is formed, which are inclined, for example at an angle of about 30°, to the axial direction and are cup-shaped in longitudinal section according to Figure 1.

Eine Düse 28 ist mit Hilfe einzelner radialer Stege 30 koaxial in dem Gehäuse 16 gehalten. Die Düse 28 ist über einen Schlauch 32 mit einer nicht ge-A nozzle 28 is held coaxially in the housing 16 by means of individual radial webs 30. The nozzle 28 is connected via a hose 32 to a non-

zeigten Pumpe verbunden und gibt über Austrittsöffnungen 34 Wasserstrahlen 36 ab, die schräg nach vorn und radial nach außen auf die Turbinenschaufeln 26 gerichtet sind. Der Wasserdruck liegt etwa in der Größenordnung von 15 MPa. Durch die auf die Turbinenschaufeln auftreffenden Wasserstrahlen 36 wird der Schneidkopf 18 in rasche Drehung versetzt, so da_ß er sich leicht in das Erdreich einschneidet und Hindernisse wie Baumwurzeln oder dergleichen durchsägt. Das Wasser wird an den napfförmigen Turbinenschaufeln 26 zur Innenwand des Gehäuses 16 umgelenkt, so daj3 es nicht nach vorn aus dem Gehäuse 16 austritt, sondern zum rückwärtigen Ende des Kanalrohres 12 zurückströmt.The pump is connected to the turbine blades 26 shown and emits water jets 36 through outlet openings 34, which are directed diagonally forwards and radially outwards towards the turbine blades 26. The water pressure is approximately in the order of 15 MPa. The water jets 36 striking the turbine blades cause the cutting head 18 to rotate rapidly, so that it easily cuts into the ground and saws through obstacles such as tree roots or the like. The water is diverted by the bowl-shaped turbine blades 26 to the inner wall of the housing 16, so that it does not exit the housing 16 to the front, but flows back to the rear end of the sewer pipe 12.

Ein Steg 38 ist diametral in dem Schneidkopf 18 angeordnet und bildet zwei schräg angestellte Flügel 40, mit denen der durch den Schneidkopf 18 ausgeschnittene Erdkern in das Innere des Gehäuses 16 befördert wird. Die Innenfläche des Schneidkopfes 18 ist im Übergangsbereich zwischen der Schneidkante 24 und dem Schaufelkranz konisch gestaltet, so daß das zerbröckelnde Erdreich nahezu ungehindert in das Innere des Gehäuses eintreten kann. Dort wird das Erdreich durch das in der Turbine verwirbelte und zum rückwärtigen Rohrende zurückströmende Wasser mitgenommen und zum rückwärtigen Rohrende mitgenommen. Im gezeigten Beispiel sind die Flügel 40 an den äußeren Enden leicht abgewinkelt, so daß das Erdreich in den äußeren Umfangsbereich in etwa parallel zu der konischen Innenfläche des Schneidrings 18 gefördert wird.A web 38 is arranged diametrically in the cutting head 18 and forms two slanted blades 40, with which the earth core cut out by the cutting head 18 is conveyed into the interior of the housing 16. The inner surface of the cutting head 18 is conical in the transition area between the cutting edge 24 and the blade ring, so that the crumbling earth can enter the interior of the housing almost unhindered. There, the earth is carried along by the water swirling in the turbine and flowing back to the rear end of the pipe and carried to the rear end of the pipe. In the example shown, the blades 40 are slightly angled at the outer ends, so that the earth is conveyed into the outer peripheral area approximately parallel to the conical inner surface of the cutting ring 18.

Zur Befestigung des Vortriebskopfes 14 an dem Kanalrohr 12 sind an dem hinteren Steg 30 ein oder mehrere Klemmteile 42 vorgesehen, mit Hilfe von Spannschrauben 44 radial nach außen spannbar sind, so da_ß sie von innen in die Muffe 10 des Kanalrohres 12 eingreifen und die Rohrwand am Mantel des Gehäuses 16 festspannen.To fasten the propulsion head 14 to the sewer pipe 12, one or more clamping parts 42 are provided on the rear web 30, which can be tightened radially outwards with the aid of tightening screws 44, so that they engage from the inside into the socket 10 of the sewer pipe 12 and clamp the pipe wall to the casing of the housing 16.

Figur 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des Vortriebskopfes 14, die besonders für Rohre 12 mit größerer Nennweite geeignet ist. Die Klemmteile 42 zur Befestigung des Gehäuses 16 greifen in diesem Fall von außen über die Muffe 10. Der Schneidkopf 18 weist bei dieser Ausführungsform eine axiale Welle 46 auf, die über die radialen Flügel 40 mit der ringförmigen Schneidkante 24 verbunden ist. Der durch die Leitschaufeln 26 gebildete Turbinenkranz ist am rückwärtigen Ende der Welle 46 ausgebildet. Der mittlere Teil der Welle 46 ist mit Hilfe eines Lagers 48 in einen ringförmigen Halter 50 gelagert, der koaxial zur Wand des Gehäuses 16 an den radialen Stegen 30Figure 3 shows a modified embodiment of the propulsion head 14, which is particularly suitable for pipes 12 with a larger nominal diameter. In this case, the clamping parts 42 for fastening the housing 16 grip from the outside over the sleeve 10. In this embodiment, the cutting head 18 has an axial shaft 46, which is connected to the annular cutting edge 24 via the radial vanes 40. The turbine ring formed by the guide vanes 26 is formed at the rear end of the shaft 46. The middle part of the shaft 46 is mounted with the aid of a bearing 48 in an annular holder 50, which is coaxial to the wall of the housing 16 on the radial webs 30.

befestigt ist und mit der Wand des Gehäuses 16 einen ringförmigen Zwischenraum für den Durchtritt des Erdreiches bildet.is attached and forms an annular space with the wall of the housing 16 for the passage of the soil.

Die Düse 28 ist bei dieser Ausführungsform einfach als am vorderen Ende offenes Rohr ausgebildet, dessen Querschnitt teilweise mit den Turbinenschaufeln 26 überlappt. Das Wasser wird axial nach vorn aus der Düse 28 abgegeben und wird durch die Turbinenschaufeln 26 in einen ringförmigen Zwischenraum zwischen der Düse 28 und dem Halter 50 umgelenkt. Das Wasser tritt dann durch die Zwischenräume zwischen den radialen Stegen 30 in die Muffe 10 des Kanalrohres 12 ein und nimmt das Erdreich mit, das durch den Zwischenraum zwischen dem Halter 50 und der Außenwand des Gehäuses 16 in die Muffe 10 gelangt ist. Da das Gehäuse 16 nur eine geringe axiale Länge aufweist, kann das Erdreich diesen Zwischenraum aufgrund der Förderwirkung der schräggestellten Flügel 40 durchqueren, ohne daß ein allzu großer Reibungswiderstand auftritt.In this embodiment, the nozzle 28 is simply designed as a pipe that is open at the front end and whose cross-section partially overlaps with the turbine blades 26. The water is discharged axially forwards from the nozzle 28 and is diverted by the turbine blades 26 into an annular space between the nozzle 28 and the holder 50. The water then enters the sleeve 10 of the sewer pipe 12 through the spaces between the radial webs 30 and takes with it the soil that has entered the sleeve 10 through the space between the holder 50 and the outer wall of the housing 16. Since the housing 16 has only a small axial length, the soil can pass through this space due to the conveying effect of the inclined blades 40 without too much frictional resistance occurring.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Welle 46 als Hohlwelle ausgebildet, durch die ein Teil des aus der Düse 28 austretenden Wassers axial nach vorn aus dem Schneidkopf 18 austritt. Auf diese Weise wird eine gewisse Lockerung des Erdreiches erreicht, bevor es von dem Schneidkopf 18 erfaßt wird. Durch geeignete Dimensionierung der Bohrung 52 der Hohlwelle 46 läßt sich verhindern, daß vor dem Schneidkopf 18 übermäßig große Hohlräume gebildet werden.In the embodiment shown, the shaft 46 is designed as a hollow shaft, through which part of the water exiting the nozzle 28 exits axially forward from the cutting head 18. In this way, a certain loosening of the soil is achieved before it is caught by the cutting head 18. By suitably dimensioning the bore 52 of the hollow shaft 46, it is possible to prevent excessively large cavities from forming in front of the cutting head 18.

Abweichend von den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist es auch möglich, statt der Düse 28 oder zusätzlich zu dieser eine oder mehrere Düsen an der Innenwand des Gehäuses 16 anzuordnen. Durch mehrere einzeln abschaltbare Düsen kann so eine Steuerung bzw. Korrektur erreicht werden, beispielsweise indem bei Hindernissen wie Wurzeln oder dergleichen Düsen zugeschaltet werden, um die Antriebsleistung zu erhöhen.Deviating from the embodiments described above, it is also possible to arrange one or more nozzles on the inner wall of the housing 16 instead of the nozzle 28 or in addition to it. Control or correction can be achieved by means of several individually switchable nozzles, for example by switching on nozzles in the event of obstacles such as roots or the like in order to increase the drive power.

In Figur 4 ist ein schematischer Schnitt durch einen Anfahrschacht 54 für das Verlegen des Kanalrohres 12 gezeigt. Das hintere Ende des Kanalrohres liegt in einer im Querschnitt V-förmigen Nut eines Filtergehäuses 56, das somit als Ziellafette für das Rohr 12 dient. Das Filtergehäuse 56, dessen Wände aus einem siebartigen Material oder Filtermaterial bestehen, taucht in einen Auffangbehälter 58 ein. In dem Auffangbehälter 58 1st außerhalb des Filtergehäuses 56 eine Pumpe 60 angebracht, die über einen Schlauch 62 mit der Düse in dem Vortriebskopf 14 verbunden ist. Das von der Düse abgegebeneFigure 4 shows a schematic section through a starting shaft 54 for laying the sewer pipe 12. The rear end of the sewer pipe lies in a groove of a filter housing 56 with a V-shaped cross section, which thus serves as a target mount for the pipe 12. The filter housing 56, whose walls consist of a sieve-like material or filter material, is immersed in a collecting container 58. A pump 60 is mounted in the collecting container 58 outside the filter housing 56, which is connected to the nozzle in the propulsion head 14 via a hose 62. The liquid emitted by the nozzle

und an den Turbinenschaufeln umgelenkte Wasser und das mitgeführte Erdreich treten in Form eines dünnflüssigen Schlammes am hinteren Ende des Rohres 12 aus und fließen über die als Grobfilter dienenden Siebwände der V-förmigen Nut in das Innere des Filtergehäuses 56. Die Wände des Filtergehäuses bilden einen großflächigen Feinfilter, durch den das Wasser gefiltert wird, bevor es in den Auffangbehälter 58 gelangt und durch die Pumpe 60 angesaugt und erneut zum Vortriebskopf 14 gefördert wird. Durch die relativ große Oberfläche des Filtergehäuses 56 wird eine ausreichende Filterkapazität erreicht, so daß der erforderliche Wasserdurchsatz von beispielsweise 350 1 pro Minute in einem geschlossenen Kreislauf gewährleistet werden kann.and the water diverted at the turbine blades and the soil carried along with it exit in the form of a thin sludge at the rear end of the pipe 12 and flow over the screen walls of the V-shaped groove, which serve as a coarse filter, into the interior of the filter housing 56. The walls of the filter housing form a large-area fine filter through which the water is filtered before it reaches the collecting container 58 and is sucked in by the pump 60 and pumped again to the propulsion head 14. The relatively large surface of the filter housing 56 ensures sufficient filter capacity so that the required water throughput of, for example, 350 l per minute can be guaranteed in a closed circuit.

Wahlweise kann das gefilterte Wasser auch zunächst in einen Tank gepumpt werden, aus dem es dann mit einer Pumpe, beispielsweise eines üblichen Kanalspülwagens, wieder zum Vortriebskopf gepumpt wird.Alternatively, the filtered water can first be pumped into a tank, from which it is then pumped back to the jacking head using a pump, for example from a conventional sewer cleaning vehicle.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Vortriebsvorrichtung erläutert, bei denen der Drehantrieb des Schneidkopfes mit Hilfe eines Axialkolbenmotors erfolgt.In the following, examples of the propulsion device are explained, in which the rotary drive of the cutting head is carried out by means of an axial piston motor.

Figur 5 zeigt einen Vortriebskopf 114 mit einem zylindrischen Gehäuse 116, das mit seinem rückwärtigen Ende, rechts in Figur 5, auf der Endmuffe eines nicht gezeigten Rohres montierbar ist. Ein rohrförmiger Schneidkopf 118 ist mit Hilfe eines Lagers 120 in dem Gehäuse 116 gelagert und weist am vorderen Ende einen erweiterten Abschnitt auf, der eine mit Sägezähnen 122 versehene Schneidkante 124 bildet. Der Außendurchmesser dieses Abschnitts entspricht dem Außendurchmesser des Gehäuses 116, und der Innendurchmesser nimmt zum Gehäuse 116 hin kontinuierlich ab.Figure 5 shows a jacking head 114 with a cylindrical housing 116, which can be mounted with its rear end, on the right in Figure 5, on the end sleeve of a pipe (not shown). A tubular cutting head 118 is mounted in the housing 116 by means of a bearing 120 and has an expanded section at the front end which forms a cutting edge 124 provided with saw teeth 122. The outer diameter of this section corresponds to the outer diameter of the housing 116, and the inner diameter decreases continuously towards the housing 116.

Auf dem Umfang des in dem Gehäuse 116 gelagerten Schaftes 126 des Schneidkopfes 118 ist im rückwärtigen Bereich ein ringförmig gestalteter Axialkolbenmotor 128 angeordnet. Zu dem Axialkolbenmotor gehören eine fest in dem Gehäuse 116 befestigte ringförmige Scheibe 130, deren Innendurchmesser mit dem Innendurchmesser des Schaftes 126 übereinstimmt, eine in einem Endflansch des Schaftes 126 untergebrachte Steuerventilanordnung 132, eine Anzahl auf dem Umfang des Schaftes 126 verteilter Kolben/Zylinder-Einheiten 134 und ein am Umfang des Schaftes 126 ausgebildeter Bund 136, der eine Anzahl von Antriebskurven 138 bildet. Die Scheibe 130 weist einen Einlaßkanal 140 auf, der mit einer nicht gezeigten Drucklei-An annular axial piston motor 128 is arranged in the rear area on the circumference of the shaft 126 of the cutting head 118, which is mounted in the housing 116. The axial piston motor includes an annular disk 130 which is firmly attached in the housing 116 and whose inner diameter corresponds to the inner diameter of the shaft 126, a control valve arrangement 132 housed in an end flange of the shaft 126, a number of piston/cylinder units 134 distributed around the circumference of the shaft 126 and a collar 136 formed on the circumference of the shaft 126, which forms a number of drive curves 138. The disk 130 has an inlet channel 140 which is connected to a pressure line (not shown).

tung zur Zuführung von Spülwasser verbunden ist und mit einer Ringkammer 142 der Steuerventilanordnung 132 in Verbindung steht. Die Steuerventilanordnung 132 weist eine oder mehrere Steuerkammern 144 auf, die jeweils über einen Durchlaß 146 mit der Ringkammer 142 verbunden sind und während bestimmter Phasen der Drehbewegung des Schneidkopfes 118 mit der Arbeitskammer 148 einer der Kolben/Zylinder-Einheiten 134 in Verbindung stehen. Der Kolben 150 der durch das Spülwasser beaufschlagten Kolben/Zylinder-Einheit wird ausgefahren und drückt gegen die schräg in Umfangsrichtung verlaufende Antriebskurve 138 des Bundes 136, so daß ein Antriebsdrehmoment auf den Schneidkopf 118 übertragen wird. Während dieser Betriebsphase ist die Arbeitskammer 148 einer anderen Kolben/Zylinder-Einheit 134 (unten in Figur 5) über eine Rücklaufkammer 152 der Steuerventilanordnung mit einem Auslaßkanal 154 für das Spülwasser verbunden. Der Kolben 150 dieser Kolben/Zylinder-Einheit liegt an einer in entgegengesetzter Richtung geneigten Flanke der Antriebskurve 138 an, so daJ3 er durch die Drehung des Schneidkopfes 118 in den Zylinder zurückgedrückt wird. Das Spülwasser wird deshalb aus der Arbeitskammer 148 verdrängt und strömt über den Auslaß kanal 154 zu einer Spüldüse 156 in der Schneidkante. In einer späteren Betriebsphase arbeiten die beiden in Figur 5 gezeigten KoI-ben/Zylinder-Einheiten 134 mit vertauschten Rollen.device for supplying flushing water and is connected to an annular chamber 142 of the control valve arrangement 132. The control valve arrangement 132 has one or more control chambers 144, each of which is connected to the annular chamber 142 via a passage 146 and is connected to the working chamber 148 of one of the piston/cylinder units 134 during certain phases of the rotary movement of the cutting head 118. The piston 150 of the piston/cylinder unit acted upon by the flushing water is extended and presses against the drive curve 138 of the collar 136, which runs obliquely in the circumferential direction, so that a drive torque is transmitted to the cutting head 118. During this operating phase, the working chamber 148 of another piston/cylinder unit 134 (bottom in Figure 5) is connected to an outlet channel 154 for the flushing water via a return chamber 152 of the control valve arrangement. The piston 150 of this piston/cylinder unit rests against a flank of the drive curve 138 inclined in the opposite direction, so that it is pressed back into the cylinder by the rotation of the cutting head 118. The flushing water is therefore displaced from the working chamber 148 and flows via the outlet channel 154 to a flushing nozzle 156 in the cutting edge. In a later operating phase, the two piston/cylinder units 134 shown in Figure 5 work with swapped roles.

Der Axialkolbenmotor 128 kann auch mehr als zwei Kolben/Zylinder-Einheiten 134 aufweisen, die jeweils phasenversetzt arbeiten. Auf diese Weise wird ein gleichmäßiger Lauf des Schneidkopfes 28 sichergestellt und ein hohes Antriebsdrehmoment erzielt.The axial piston motor 128 can also have more than two piston/cylinder units 134, each of which operates in a phase-shifted manner. This ensures that the cutting head 28 runs smoothly and a high drive torque is achieved.

Das aus den Spüldüsen 156 austretende Spülwasser lockert das Erdreich vor der Schneidkante 124 und bewirkt die Rückführung des Bohrkleins durch das Innere des Vortriebskopfes 114 und des sich hieran anschließenden Rohrstranges.The flushing water exiting from the flushing nozzles 156 loosens the soil in front of the cutting edge 124 and causes the drilling cuttings to be returned through the interior of the jacking head 114 and the pipe string connected to it.

Am Umfang des Gehäuses 116 können nicht gezeigte Stabilisierungsflossen vorgesehen sein, die in das umgebende Erdreich eingreifen und das Gegendrehmoment des Antriebsmotors 128 aufnehmen.
35Stabilizing fins (not shown) may be provided on the circumference of the housing 116, which engage with the surrounding soil and absorb the counter torque of the drive motor 128.
35

Figur 6 zeigt ein modifiziertes Ausführungsbeispiel des Vortriebskopfes 114, das sich von der zuvor beschriebenen Ausführungsform in folgender Hinsicht unterscheidet.Figure 6 shows a modified embodiment of the propulsion head 114, which differs from the previously described embodiment in the following respect.

Der Schneidkopf 118 ist hier nicht in einem Stück mit dem Schaft 126 ausgebildet, sondern über ein Gelenkgetriebe 158 schwenkbar mit diesem verbunden. Am vorderen Ende des Schaftes 126 sind zwei umlaufende Flansche 160,162 ausgebildet, zwischen denen sich eine Anzahl in Umfangsrichtung verteilter Bolzen 164 erstrecken. Der Schneidkopf 118 weist einen Boden fiansch 166 auf, der lose in den Zwischenraum zwischen den Flanschen 160 und 162 ragt und an seinem inneren Umfang mit Zähnen 168 versehen ist, die in die Zwischenräume zwischen den Bolzen 164 eingreifen. Hierdurch wird der Schneidkopf 118 bei der Drehbewegung des durch den Axialkolbenmotor angetriebenen Schaftes 126 mitgenommen, doch weist der Schneidkopf relativ zu dem Schaft in Axialrichtung und in Radialrichtung ein gewisses Spiel auf, so daß die Achse des Schneidkopfes 118 gegenüber der Achse des Schaftes 126 um einige Winkelgrade verschwenkt werden kann.The cutting head 118 is not formed in one piece with the shaft 126, but is pivotally connected to it via a joint gear 158. At the front end of the shaft 126, two circumferential flanges 160,162 are formed, between which a number of bolts 164 distributed in the circumferential direction extend. The cutting head 118 has a base flange 166 which projects loosely into the space between the flanges 160 and 162 and is provided on its inner circumference with teeth 168, which engage in the spaces between the bolts 164. As a result, the cutting head 118 is driven during the rotary movement of the shaft 126 driven by the axial piston motor, but the cutting head has a certain amount of play relative to the shaft in the axial direction and in the radial direction, so that the axis of the cutting head 118 can be pivoted by a few degrees relative to the axis of the shaft 126.

Auf dem Umfang des Gehäuses 116 sind wenigstens zwei Stellzylinder 170 angeordnet, die über Steuerleitungen 172 mit einem Druckmittel, beispielsweise mit Wasser, beaufschlagbar sind. Die Kolben 174 der Stellzylinder sind mit Stößeln 176 verbunden, die mit dem Bodenflansch 166 des Schneidkopfes in Gleitberührung stehen. Der Schneidkopf 118 wird durch den Widerstand des Erdreiches gegen die Stößel 176 angedrückt, so daß die Orientierung des Schneidkopfes durch die Ausfahrstellung der Stößel 176 bestimmt wird. Die Steuerleitungen 172 sind an nicht gezeigte Druckleitungen angeschlossen, die durch den Rohrstrang verlaufen. Auf diese Weise kann der Schneidkopf 118 durch die Steuerung der Druckzufuhr zu den Stellzylindern 170 vom Anfahrschacht aus gelenkt werden. Die Rückstellung der Stößel 176 erfolgt durch Rückholfedern 178, die in den Stellzylindern 174 angeordnet sind.At least two actuating cylinders 170 are arranged on the circumference of the housing 116, which can be pressurized with a pressure medium, for example water, via control lines 172. The pistons 174 of the actuating cylinders are connected to tappets 176, which are in sliding contact with the bottom flange 166 of the cutting head. The cutting head 118 is pressed against the tappets 176 by the resistance of the soil, so that the orientation of the cutting head is determined by the extended position of the tappets 176. The control lines 172 are connected to pressure lines (not shown) that run through the pipe string. In this way, the cutting head 118 can be steered from the approach shaft by controlling the pressure supply to the actuating cylinders 170. The plungers 176 are reset by return springs 178 which are arranged in the actuating cylinders 174.

Die Stellzylinder 174 laufen jeweils am rückwärtigen Ende in eine Stabilisierungsflosse 180 aus, die zur Aufnahme des Gegendrehmoments des Antriebs dient.The actuating cylinders 174 each terminate at the rear end in a stabilizing fin 180, which serves to absorb the counter torque of the drive.

Der Außendurchmesser des Schneidkopfes 118 entspricht dem Durchmesser des Umkreises um die Stellzylinder 170 und ist somit größer als der Außendurchmesser des rohrförmigen Gehäuses 116. Bei einer durch das Lenken des Schneidkopfes 118 bewirkten Richtungsänderung kann sich somit der Vortriebskopf 114 und der sich hieran anschließende vordere Teil des Rohrstranges in Radialrichtung in der durch den Schneidkopf 118 geschaffenen Bohrung verlagern.The outer diameter of the cutting head 118 corresponds to the diameter of the circumference around the actuating cylinders 170 and is thus larger than the outer diameter of the tubular housing 116. In the event of a change in direction caused by steering the cutting head 118, the propulsion head 114 and the adjoining front part of the pipe string can thus be displaced in the radial direction in the bore created by the cutting head 118.

Bei einer anderen Variante des Ausführungsbeispiels nach Figur 6 ist es auch möglich, die Stellzylinder 170 radial anzuordnen, so daß der Schneidkopf 118 relativ zur Achse des Gehäuses 116 in Querrichtung in eine exzentrische Position verstellt werden kannIn another variant of the embodiment according to Figure 6, it is also possible to arrange the adjusting cylinders 170 radially so that the cutting head 118 can be adjusted transversely to an eccentric position relative to the axis of the housing 116.

In Figur 7 ist eine Abwandlung des Vortriebskopfes 114 nach Figur 5 dargestellt, bei der ein Motor 182, beispielsweise ein Elektromotor oder ein Hydraulikmotor bekannter Bauart, koaxial in dem rohrförmigen Gehäuse 116 des Vortriebskopfes 114 angeordnet und durch radiale Stege 184 in dem Gehäuse gehalten ist. Der Schaft 126 des Schneidkopfes 118 ist über radiale Stege 186 mit der Ausgangswelle 188 des Motors verbunden.Figure 7 shows a modification of the propulsion head 114 according to Figure 5, in which a motor 182, for example an electric motor or a hydraulic motor of known design, is arranged coaxially in the tubular housing 116 of the propulsion head 114 and is held in the housing by radial webs 184. The shaft 126 of the cutting head 118 is connected to the output shaft 188 of the motor via radial webs 186.

Zwischen den Stegen 184 sowie zwischen den Stegen 186 sind jeweils Öffnungen 190,192 für den Durchtritt des Erdreiches ausgespart.
15Between the webs 184 and between the webs 186, openings 190,192 are provided for the passage of the soil.
15

Eine Weiterbildung dieses Ausführungsbeispiels ist in Figur 8 dargestellt.A further development of this embodiment is shown in Figure 8.

Bei dieser Ausführungsform ist das Gehäuse 116 des Vortriebskopfes 114 drehbar auf das vordere Ende des nicht gezeigten Rohres aufgesteckt, und sein vorderes Ende ist als zweiter Schneidkopf 194 ausgebildet, der den ersten Schneidkopf 118 umgibt. Der Motor 182 ist hier als Hydraulikmotor ausgebildet und über eine Drehkupplung 196 mit der Druckleitung für das Spülwasser verbunden. Wenn der Schneidkopf 118 durch den Motor 182 angetrieben wird, so kann sich das Gehäuse des Motors 82 und damit auch das Gehäuse 116 des Schneidkopfes relativ zu dem Rohr in entgegengesetzter Richtung drehen. Das Gegendrehmoment des Motors wird somit gezielt ausgenutzt, um eine gegensinnige Rotation der beiden Schneidköpfe 118 und 194 zu erreichen. Dies hat den Vorteil, daj3 eine gute Schneidwirkung erzielt wird und auf eine Verdrehsicherung des Gehäuses 116 im Erdreich verzichtet werden kann.In this embodiment, the housing 116 of the propulsion head 114 is rotatably attached to the front end of the pipe (not shown), and its front end is designed as a second cutting head 194, which surrounds the first cutting head 118. The motor 182 is designed here as a hydraulic motor and is connected to the pressure line for the flushing water via a rotary coupling 196. When the cutting head 118 is driven by the motor 182, the housing of the motor 82 and thus also the housing 116 of the cutting head can rotate in the opposite direction relative to the pipe. The counter torque of the motor is thus specifically used to achieve an opposite rotation of the two cutting heads 118 and 194. This has the advantage that a good cutting effect is achieved and there is no need to secure the housing 116 against rotation in the ground.

Die Ausgangswelle 188 des Motors 188 ist nach vorn zu einer Lanze 198 verlängert, die von einer Schnecke 200 umgeben ist. Das vordere, mit der Schnecke 200 versehene Ende der Lanze 198 ragt nach vorn über die Schneidköpfe 118 und 194 hinaus in das noch weitgehend ungestörte Erdreich, so daß sich der Vortriebskopf 114 mit Hilfe der Schnecke 200 selbst in das Erdreich zieht. Vom Anfahrschacht aus braucht somit lediglich der Rohrstrang mit relativ geringer Kraft nachgeschoben zu werden. Da somit der Rohrstrang allenfalls mit geringer Kraft gegen das Gehäuse 116 des Vor-The output shaft 188 of the motor 188 is extended forwards to a lance 198, which is surrounded by a screw 200. The front end of the lance 198, provided with the screw 200, projects forwards beyond the cutting heads 118 and 194 into the still largely undisturbed soil, so that the propulsion head 114 pulls itself into the soil with the help of the screw 200. From the start-up shaft, only the pipe string needs to be pushed forwards with relatively little force. Since the pipe string is pushed against the housing 116 of the propulsion head with only little force,

triebskopfes 114 gedrückt wird, ergibt sich nur eine geringe Reibung, so daJ3 die Drehung des äußeren Schneidkopfes 194 nicht behindert wird.drive head 114, only a slight friction results, so that the rotation of the outer cutting head 194 is not hindered.

Die Lanze 198 enthält einen axialen Kanal 202, der sich auch durch die Ausgangswelle 188 des Motors erstreckt und mit dem Wasser-Auslaß des Motors verbunden ist. Das Spülwasser, das zum Antrieb des Motors 132 genutzt worden ist, wird durch den Kanal 202 abgeführt und am vorderen Ende der Lanze 198 durch eine Spüldüse 204 abgegeben.The lance 198 includes an axial passage 202 which also extends through the output shaft 188 of the motor and is connected to the water outlet of the motor. The flushing water used to drive the motor 132 is drained through the passage 202 and discharged at the front end of the lance 198 through a flushing nozzle 204.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 8 kann das Gehäuse des Motors 182 auch ein nicht näher gezeigtes Planetengetriebe aufnehmen, über das die Schneidköpfe 118 und 194 jeweils mit dem gewünschten Übersetzungsverhältnis gegensinnig antreibbar sind.In the embodiment according to Figure 8, the housing of the motor 182 can also accommodate a planetary gear (not shown in detail), via which the cutting heads 118 and 194 can be driven in opposite directions with the desired gear ratio.

Claims

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1. Device for driving pipes in the ground, with a cutting head (18; 118) mountable on the front end of the pipe, characterized in that the cutting head is rotatably mounted in a driving head (14; 114) mountable on the end of the pipe and that a drive unit (26, 28; 128; 182) is arranged in the driving head (114) in such a way that the soil loosened by the cutting head can be discharged through the interior of the driving head and the driven pipe (12).

2. Device according to claim 1, characterized in that the drive unit (26, 28; 128; 182) is a liquid-driven drive unit, the drive fluid of which emerges in the region of the propulsion head (14; 114) and at the same time forms the flushing fluid for the removal of the soil.

3. Device according to claim 2, characterized in that the propulsion head (114) has a nozzle (28) for the flushing and driving fluid and that the cutting head (18) is provided with turbine blades (26) which are acted upon by the fluid discharged from the nozzle and divert the fluid in the direction of the rear end of the propulsion head.

4. Device according to claim 3, characterized by a number of radially arranged wings (40) at regular angular intervals in the cutting head, which are set obliquely to the direction of rotation of the cutting head in such a way that the soil loosened by the cutting head is conveyed into the interior of the propulsion head.

5. Device according to claim 3 or 4, characterized in that the nozzle (28) is arranged coaxially in the propulsion head and is provided with outlet openings (34) directed obliquely forwards and radially outwards.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cutting head (18; 118) is mounted directly in the cylindrical wall (16; 116) of the propulsion head.

7. Device according to claim 4, characterized in that the cutting head (18) has an axial shaft (46) which is arranged at the rear end

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which carries the turbine blades (26) and the vanes (40) at the front end and which is mounted in a ring (50) which is fixed coaxially in the propulsion head and which forms an annular gap with the walls (16) of the propulsion head.
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8. Device according to claim 7, characterized in that the outlet opening of the nozzle (28) is directed axially forward.

9. Device according to claims 7 and 8, characterized in that the nozzle (28) is designed as a tube which is open at the front end and whose cross section partially overlaps with the cross section of the ring of turbine blades (26).

10. Device according to claim 9, characterized in that the shaft (46) of the cutting head is designed as a hollow shaft.

11. Device according to one of claims 3 to 10, characterized by one or more nozzles which are arranged on the inside of the peripheral wall of the propulsion head (14) and are directed towards the turbine blades (26).

12. Device according to claim 11, characterized in that at least one of the nozzles can be switched off.

13. Device according to claim 2, characterized in that the drive unit (128; 182) is a hydraulic motor.

14. Device according to claim 13, characterized in that the hydraulic motor (128) is an axial piston motor whose piston/cylinder units (134) are arranged on the inner wall of the tubular housing (116) of the propulsion head (114).

15. Device according to claim 14, characterized in that the control valve arrangement (132) of the axial piston motor (128) and the drive curves (138) acted upon by the pistons (150) of the axial piston motor are formed on a tubular shaft (126) of the cutting head (118).

16. Device according to claim 15, characterized in that the shaft (126) of the cutting head (118) has at least one axial channel (154) which connects the liquid outlets of the piston/cylinder units (134)

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with a rinsing nozzle (156) in the area of the cutting edge (124) of the cutting head.

17. Device according to one of claims 13 to 16, characterized in that the housing (116) of the propulsion head (114) is provided on its outer circumference with stabilizing fins (180) engaging radially into the ground.

18. Device according to one of claims 1, 2 or 13 to 17, characterized in that the cutting head (118) is pivotally connected to the drive unit (128) via an articulated gear (158).

19. Device according to claim 18, characterized by adjusting cylinders (170) arranged on the circumference of the housing (116) of the propulsion head for adjusting the axial positions of plungers (176) which are in sliding contact with the rear side of the cutting head (118) and determine the axial direction of the cutting head.

20. Device according to one of claims 1, 2 or 13 to 17, characterized in that the cutting head (118) is adjustable eccentrically relative to the axis of the propulsion head (114).

21. Device according to one of claims 1, 2 or 13 to 20, characterized in that the drive unit (182) is a coaxially mounted in the housing

(116) of the propulsion head, which is connected to the housing (116) via radial webs (184) and whose output shaft (188) is connected to the cutting head (118) via radial webs (186).

22. Device according to claim 21, characterized by a lance (198) arranged in axial extension of the output shaft (188) and projecting into the ground with a screw (200) for the longitudinal drive of the propulsion head (114).

23. Device according to claim 22, characterized in that the motor (182) is a liquid-driven motor and the drive and flushing liquid exits through an axial channel (202) of the lance (198).

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24. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the propulsion head (114) has two cutting heads (118,194) which can be driven in opposite directions.

25. Device according to claim 24, characterized by a planetary gear arranged between the drive unit (182) and the cutting heads (118,194).