DE10049443A1 - Schneidwerkzeug - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Aufschneiden oder Bersten von Rohrleitungen mit mindestens einem Schneidelement, wobei das Schneidelement radial durch Umleitung der Zug- oder Schubkraft auslenkbar beweglich gelagert ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufschneiden
oder Bersten von Rohrleitungen.
Unterirdisch verlegte Rohrleitungen werden zunehmend grabenlos ersetzt
und dabei aus dem Erdreich herausgezogen, oder sie werden zerstört und in
das die Leitung umgebende Erdreich verdrängt. Das Zerstören kann im
Wege eines Berstens oder des Aufschneidens der Altleitung erfolgen. Das
Aufschneiden wird bevorzugt bei Metallrohren, wie beispielsweise Gußeisen
rohren, eingesetzt.
Zum Aufschneiden von Altrohren sind verschiedene Verfahren und Vorrich
tungen bekannt, bei denen das Rohr mit Hilfe eines messerbesetzten Bohr
werkzeugs in Längsrichtung aufgetrennt wird. Der Vortrieb erfolgt statisch
oder dynamisch. Je nach Rohrmaterial und -dicke sind beim Aufschneiden
des Rohres erhebliche Kräfte zu überwinden. In der DE 198 31 190 C1 ist
ein Schneidwagen zum Längsunterteilen erdverlegter Rohre beschrieben,
bei dem eine an einem Schneidwagen angeordnete Schneidscheibe zum
Auftrennen der Rohrwandung eingesetzt wird. Auf den Inhalt dieses Patents
wird Bezug genommen.
Andere Entwicklungen bedienen sich eines massiven Aufweitkörpers, an
dem ein Schneidmesser angeordnet ist. Dabei wird das Rohr häufig nicht
durch das Messer aufgetrennt, sondern durch den Aufweitkörper aufgeris
sen. Dabei ist der Verschleiß erheblich und der erforderliche Kraftaufwand,
um die Mantelreibung zu überwinden, verlangt den Einsatz leistungsstarker
Vortriebsaggregate.
In der Praxis hat sich eine Kombination von Schneidscheiben und Schneid
messern als besonders wirkungsvoll erwiesen. Dennoch läßt sich unter
bestimmten Umständen ein Festsetzen des Schneidwerkzeugs nicht vermeiden.
So können Rohrmuffen und Rohrschellen oder andere Materialver
dickungen des Altrohres, wie Verkrustungen, ein unüberwindbares Hindernis
darstellen. Selbst wenn ein Überwinden solcher Rohrabschnitte mit entspre
chend dimensionierten Werkzeugen und einem leistungsstarken Antrieb
häufig noch möglich ist, so ist deren Einsatz kostenintensiv. Daher besteht
das Bestreben möglichst kleine Antriebseinheiten möglichst weitreichend
einzusetzen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen,
mit dem sich das Bersten und Aufschneiden von Rohrleitungen effektiver
durchführen läßt und ein entsprechendes Verfahren zur Verfügung zu stel
len.
Der Lösung der Aufgabe liegt der Gedanke zugrunde, ein radial bewegliches
Berst- oder Schneidelement an dem Werkzeug vorzusehen, welches durch
die auf das Werkzeug ausgeübte Zug- und Schubkraft radial gegen die
Rohrwandung bewegt wird, um diese aufzusprengen.
Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst, während vor
teilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen dargestellt sind.
Ausdrücklich offenbart wird, daß jeder Unteranspruch bevorzugte Elemente
der Erfindung offenbart, die mit einem oder mehreren anderen Elementen
der Unteransprüche kombiniert werden können, um eine besonders bevor
zugte Ausführungsform zu erhalten. Die offenbarte Lehre beinhaltet somit
sämtliche Kombinationsmöglichkeiten der Ansprüche.
Das radial bewegbare Berst- oder Schneidelement erlaubt es mit geringen
Zugkräften herkömmliche Eisenrohre oder andere schwer zu zerstörende
Rohre aufzutrennen, ohne daß es an Schellen, Muffen oder Reparaturstel
len, die eine Materialverdickung aufweisen, zu Schwierigkeiten kommt. Das
Schneidelement kann durch die auf das Werkzeug wirkende Zug- oder
Schubkraft eines hydraulischen Aggregats in eine Radialbewegung versetzt
werden, die die Schneide oder Spitze des Schneidelements gegen die
Rohrwandung bewegt. Dies ermöglicht eine Kraftumleitung von der Achse in
die Rohrwandung, die je nach Ausgestaltung des Übertragungsmechanis
mus eine erhebliche Verringerung der Reibung gegenüber dem herkömmli
chen, schräg an dem Schnittkragen der Rohrwandung ansetzenden Zug
messer bewirkt.
Die Übertragung der Schub- oder Zugkräfte kann beispielsweise über eine in
dem Werkzeug angeordnete Kulisse bzw. Rampe erfolgen, die der Schub-
oder Zugkraft nachgebend oder nachfolgend gegen eine korrespondierende
Schrägfläche am Schneidelement bewegt wird und dieses dabei radial aus
lenkt. Die Wahl eines geeigneten Schmiermittels kann bei dieser Ausgestal
tung zu einer weiteren Reduzierung der Reibung bei der Kraftumleitung füh
ren.
Das radial bewegbare Schneidelement erlaubt es, eine Sprengkraft auf das
Rohr auszuüben, die bei entsprechender Ausgestaltung der Schneide auf
einen Punkt an der Rohrwandung konzentriert ist. Durch die Auslegung der
Kulisse wird die eingebrachte Zugkraft in eine radial nach außen wirkende
verstärkte Druckkraft umgewandelt. Das Schneidelement kann hierzu eine
Spitze aufweisen, die durch zwei zu einem Winkel auf diesen Punkt zulau
fende Schneidflächen gebildet wird. Die Radialbewegung kann mit Hilfe
eines Anschlagmessers ausgelöst werden. Das Anschlagmesser ist dabei
mit einer Kulisse bzw. Rampe verbunden und durch Haltemittel in seiner
Grundposition fixiert. Wird die Rückstellkraft der Haltemittel überwunden,
weil das Anschlagmesser die Rohrleitung nicht mehr durchtrennen kann,
findet eine Längsverschiebung des Anschlagmessers und damit auch der
Rampe statt, wodurch das bezüglich einer Längsverschiebung fixierte
Schneidelement radial nach außen bewegt wird.
Das Werkzeug kann Bestandteil eines Schneidwagens sein und eine Kom
bination von fluchtend angeordneten Schneidrollen und/oder Messern auf
weisen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels des näheren erläutert.
Das erfindungsgemäße Schneidwerkzeug 1 weist auf einem Werkzeugkör
per 2 mit einer Werkzeugkupplung 3 angeordnete Messer 6, 8, 10 auf. Die
Messer 6, 8, 10 sind fluchtend als Rollen, Berst- und Anschlagmesser ange
ordnet.
Der Werkzeugkörper 2 weist eine Kammer 14 auf, in der eine Kulisse 12
längs verschiebbar angeordnet ist. Die Kulisse 12 besitzt eine rampenartige
Ausnehmung 16, in der das Berstmesser 8 angeordnet ist. Das Berstmesser
8 liegt dabei mit einer korrespondierenden Schräge 18 auf der schiefen
Ebene der Ausnehmung 16 auf und ist in einem Schlitz 20 des Werkzeug
körpers 2 so angeordnet, daß die Schneidflächen 22, 24 aus dem Werk
zeugkörper 2 heraustreten.
Die Schneidflächen 22 und 24 sind so ausgebildet, daß sie einen Winkel bil
den, dessen Schenkel zu einer Berstspitze 26 zusammenlaufen. Fest mit der
Kulisse verbunden ist das in einem Längsschlitz 28 im Werkzeugkörper
angeordnete Anschlagmesser 10. Der Längsschlitz 28 ist so ausgebildet,
daß er eine Längsverschiebung des Anschlagmessers 10 erlaubt. Die
Kulisse 12 ist in ihrer Grundstellung so angeordnet, daß das Schneidelement
8 in der Ausnehmung 16 und das Anschlagmesser 10 am in Richtung des
Vortriebs vorderen Ende des Schlitzes 28 anliegt. Dies wird durch eine in der
Werkzeugkammer angeordnete Feder 30 erreicht, die eine Rückstellkraft auf
die Kulisse 12 ausübt.
Die Schneidfläche der Rolle 6 bildet mit der Berstspitze 26 des Schneidele
mentes 8 und der Spitze des Anschlagmessers 10 eine bezüglich des
Abstandes zur Werkzeugachse ansteigende Schneidlinie. Der Abstand zur
Werkzeugachse ist so bemessen, daß ein sicheres Durchtrennen des zu
schneidenden Rohres spätestens durch das Anschlagmesser 10 gewährlei
stet ist.
Trifft das Werkzeug nun beim Vortrieb auf ein Hindernis, wie beispielsweise
eine verstärkte Rohrmuffe, die sich nicht ohne weiteres von einem der Mes
ser 6, 8, 10 auftrennen läßt, so wird die Rückstellkraft der Feder 30 durch die
auf das Werkzeug wirkende Zugkraft an dem Anschlagmesser 10 überwun
den, wodurch sich die Kulisse relativ zum Werkzeug 2 entgegen der Vor
triebsrichtung verschiebt. Da die Ausnehmung 20 im Werkzeugkörper 2 so
ausgebildet ist, daß das Schneidelement 8 der Längsverschiebung der
Kulisse 12 nicht folgen kann, findet eine Relativverschiebung der Auflage
fläche 18 des Schneidelementes an der Rampe der Ausnehmung 16 statt,
wodurch sich das Schneidelement radial auswärts bewegt und das im
Bereich zwischen dem Schneidelement und dem Anschlagmesser 10 befind
liche Hindernis sprengt. Diese Sprengkraft ist auf die Berstspitze 26 konzen
triert, so daß sich selbst ansonsten nur mit großen Zugkräften überwindbare
Hindernisse überwinden lassen.
Claims (22)
1. Werkzeug zum Aufschneiden oder Bersten von Rohrleitungen mit min
destens einem Schneidelement, dadurch gekennzeichnet, daß minde
stens ein Schneidelement (8) radial durch Umleitung der Zug- oder
Schubkraft auslenkbar beweglich gelagert ist.
2. Werkzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine die radiale
Auslenkung des Schneidelements (8) bewirkende Mimik (12).
3. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mimik (12) eine axial verschiebbare Rampe
(16) aufweist, an der das Schneidelement (8) angeordnet ist.
4. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet
durch ein Rückstellelement (30), das der radialen Bewegung des
Schneidelements (8) entgegenwirkt.
5. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Rückstellelement (30) als Feder ausgebildet
ist.
6. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rück
stellelement (30) bezüglich ihrer Rückstellkraft variierbar ist.
7. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet
durch mindestens ein Anschlagelement (10), welches mit der Mimik des
Schneidelements (8) so verbunden ist, daß das Schneidelement bei
Krafteinwirkung auf das Anschlagelement (10) radial auslenkt.
8. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens ein Schneidelement (8) als Messer
platte ausgebildet ist.
9. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens ein radial bewegliches Schneidele
ment (8) als Messerplatte mit zwei in einem Winkel zueinander angeord
neten Schneiden (22; 24) ausgebildet ist, wobei die Winkelspitze (26)
den äußersten Punkt des Messers bildet.
10. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens ein Schneidelement als Rollenmesser
ausgebildet ist.
11. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Schneidelement (8) in einer Linie mit den
weiteren Schneidelementen angeordnet ist.
12. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens ein Schneidelement als Schneid
scheibe ausgebildet ist.
13. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet
durch konzentrisch angeordnete Stützelemente.
14. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stützelemente als Leisten ausgebildet sind.
15. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stützelemente als längs zur Werkzeugachse
angeordnete Leisten ausgebildet sind.
16. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stützelemente Rollen aufweisen.
17. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stützelemente eine konische Geometrie auf
weisen.
18. Schneid- und Aufweitsystem mit einem Werkzeug nach einem der vor
hergehenden Ansprüche.
19. Verfahren zum Bersten oder Aufschneiden von Rohrleitungen mit Hilfe
eines Zug- oder Schubgestänges mit mindestens einem Schneidele
ment, dadurch gekennzeichnet, daß über eine auf das Gestänge wir
kende Axialkraft eine radiale Auslenkbewegung eines Schneidelements
(8) bewirkt wird.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Rohrleitung mit Hilfe eines Gestän
ges mit einem Schneidwerkzeug (1) aufgetrennt und das Schneidwerk
zeug bei Überschreiten einer bestimmten Kraft zur Auslenkung gebracht
wird.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung durch das Schneid
werkzeug (1) mit mindestens einem Schneidelement (8) aufgeschnitten
oder mit einem zweiten Schneidelement (8) aufgeschnitten wird, wenn
der Aufschneidevorgang nicht vollständig ist, wobei das zweite
Schneidelement das Rohr durch eine radiale Auslenkbewegung auf
schneidet.
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung beim Schneiden in ihrem
ursprünglichen Querschnitt gehalten wird.
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