Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Richtpresseinheit für ein Richtpressgerät für den grabenlosen Leitungsbau sowie auf die Verwendung der Richtpresseinheit.
Um Rohre für zum Beispiel für Elektro-, Telefon-, Internet- und/oder Glasfaserrohre, und/oder Wasser-, Abwasser-, Kraftstoff- und/oder Schutzrohre bis zu einem Durchmesser von beispielsweise 12 cm über eine Distanz 50 m unterirdisch zu verlegen, werden seit einiger Zeit Richtpressgeräte eingesetzt, wodurch für die Verlegung der Rohre keine Gräben ausgehoben werden müssen. Solche Richtpressgeräte werden beispielsweise in Kellerräumen, Gruben oder Kanalisationsschächten installiert, um von dort mittels Pressstangen eine unterirdische Verbindung zum gewünschten oberirdischen Ort zu erstellen. Mit den Richtpressgeräten werden zunächst Pressstangen durch das Erdreich gepresst, wobei die Richtung mittels Steuerhebel, welcher am Richtpressgerät angeordnet ist, gesteuert wird. Eine am Presskopf angeordnete Sonde erlaubt während dem Pressvorgang die Überprüfung der jeweiligen Lage, wo sich der Presskopf befindet, um diesen korrekt zu steuern. Nachdem der Presskopf das Ziel erreicht hat, wird das entsprechende Rohr - auch Medium- oder Schutzrohr genannt - mit einer entsprechenden Aufweitung - und somit mit den Pressstangen - verbunden und mit dem Richtpressgerät unter Verwendung einer Zugkraft von beispielsweise bis zu 180 kN zurückzugezogen.
Solche Richtpressgeräte werden in aller Regel hydraulisch mit doppelwirkenden Zylindern und einem externen Hydraulikaggregat betrieben. Dabei wird oft ein Druck von 150 Bar oder mehr verwendet. Die Betriebstemperatur des eingesetzten Hydrauliköls kann dabei 80 bis 100°C oder höher betragen. Damit die Richtpressgeräte für diese hohen Drücke und Temperaturen ausgelegt werden können, werden die Richtpressgeräte mittels massiven Stahlelementen hergestellt. Somit kann das Gewicht eines Richtpressgeräts, welches beispielsweise an einer Kellerwand befestigt wird, schnell 85 kg betragen. Zwar können der Klauenträger mit Klauen mit einem Gewicht von beispielsweise 25 kg für den Transport vom Richtpressgerät entfernt und nachträglich im Keller wieder am Gerät montiert werden. Trotzdem sind die verbleibenden 60 kg des Richtpressgeräts ohne Klauenträger und Klauen für den Transport - beispielsweise über eine Treppe - in ein Kellergeschoss oft eine grosse Herausforderung. Hinzu kommt die Gefahr von Unfällen, welche dringend vermieden werden sollen.
Somit ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Richtpressgerät bereit zu stellen, welches eine deutliche Gewichtsreduktion gegenüber den heutigen Geräten aufweist, jedoch bei vergleichbaren Betriebsdrücken und Betriebstemperaturen arbeiten und die gleiche Zugkraft erzielen kann wie bestehende Richtpressgeräte.
Diese Aufgabe konnte überraschenderweise gelöst werden mit einer Richtpresseinheit (1) für ein Richtpressgerät für den grabenlosen Leitungsbau umfassend
Beansprucht wird auch die Verwendung der erfindungsgemässen Richtpresseinheit (1) für den grabenlosen Leitungsbau, wobei das Richtpressgerät (1) bevorzugt mit einem Wandmontagerahmen an einer Wand, oder mit einem Baugrubenrahmen in einer Grube oder einem Schacht installiert wird, wobei die Wand bevorzugt eine Kellerwand und die Grube oder der Schacht bevorzugt ein Kanalisationsschacht darstellt.
Die Richtpresseinheit gemäss der vorliegenden Erfindung und deren Verwendung weisen überraschenderweise viele Vorteile auf. So kann das Gewicht der Richtpresseinheit ohne Klauenträger um 20 % oder mehr reduziert werden, ohne Einbussen bei der zu erzielenden Press- resp. Zugkraft hinnehmen zu müssen. Das stark reduziere Gewicht der Richtpresseinheit ermöglicht einen wesentlich einfacheren und sicheren Transport, beispielsweise über Treppen in ein Kellergeschoss. Somit wird die Verletzungsgefahr - beispielsweise aufgrund einer unsachgemässen Handhabe - reduziert, die Arbeitssicherheit erhöht und Unfälle vermieden.
Auch der Betriebsdruck und die Betriebstemperatur können beibehalten werden. Für den Fachmann war es unerwartet, dass trotz der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Materialien - insbesondere des mit faserverstärktem Verbundstoff (25) ummantelten Innenrohrs des doppelwirkenden Zylinders (2) - die harschen Betriebsbedingungen auch im Dauereinsatz und ohne Verformung der Richtpresseinheit, und insbesondere des mindestens einen Zylinders (2), eingehalten werden können.
Da die Pressstangenhalterung (4) mit Klauenträger (42), Klauen (43) und Steuerhebel mit einem Gewicht von beispielsweise 25 kg oder mehr nur am Joch (5) und das Joch (5) nur am Ende der Kolbenstange (22) des mindestens einen Zylinders (2) und gegenüber dem Fixierblock (3) befestigt ist, wirken auf den typischerweise horizontal angeordneten Zylinder vertikale Kräfte von beispielsweise 300 kN oder mehr - und dies auch bei ausgezogener Kolbenstange, d.h. mit beispielsweise einer Distanz von 80 cm oder mehr vom Fixierblock (3) entfernt, an welchem der Zylinder (2) befestigt ist. So war es für den Fachmann äusserst überraschend, dass sich der Zylinder (2) auch im Dauereinsatz nicht vertikal verbiegt, trotz der harschen Betriebsbedingungen und des grossen Gewichts an den Kolbenstangen (22).
Die erfindungsgemässe Richtpresseinheit (1) kann überraschenderweise trotz des deutlich niedrigeren Gewichts für die herkömmliche Verwendung im grabenlosen Leitungsbau mit gleicher Press- und Zugkraft verwendet werden. Auch können Rohre mit Aussendurchmesser bis 30 cm über eine unterirdische Distanz von beispielsweise bis zu 100 m grabenlos verlegt werden. Das wesentlich reduzierte Gewicht der Richtpresseinheit führt zu einer stark erleichterten Handhabe der Richtpresseinheit (1), wodurch deren Transport sowie der Ein- und Ausbau der Richtpresseinheit (1) stark erleichtert und auch beschleunigt wird. Zudem wird die Arbeitssicherheit erhöht und Unfälle werden reduziert, wenn nicht sogar ganz verhindert.
Die
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Die erfindungsgemässe Richtpresseinheit (1) ist geeignet für ein Richtpressgerät für den grabenlosen Leitungsbau. Geeignete Richtpressgeräte umfassen typischerweise neben der Richtpresseinheit (1), wenn sie für die Montage an einer Wand ausgelegt sind, einen Wandmontagerahmen, oder wenn sie für die Montage in einer Grube oder einem Schacht ausgelegt sind, einen Baugrubenrahmen. Dabei ist die Wand vielfach eine Kellerwand und die Grube oder der Schacht stellen oft ein Kanalisationsschacht dar. Solche Wandmontagerahmen und Baugrubenrahmen sind dem Fachmann bekannt und im Handel erhältlich.
Die Richtpresseinheit (1) umfasst mindestens einen, bevorzugt 2 bis 4, doppelwirkenden Zylinder (2), einen Fixierblock (3), eine Pressstangenhalterung (4), ein Joch (5), sowie mindestens zwei Hydraulikölleitungen (6, 61, 62).
Der mindestens eine, bevorzugt 2 bis 4, doppelwirkende Zylinder (2) ist ein doppelwirkender Zylinder, sodass dieser auf die Pressstangen (41) sowohl eine Press- als auch eine Zugkraft ausüben kann. Der Zylinder (2) umfasst erfindungsgemäss ein Innenrohr, eine Kolbenstange (22) mit Kolben, welcher zwei einander gegenüberliegende Kolbenflächen aufweist, wobei die Kolbenstange (22) mit dem Kolben ins Innenrohr eingefügt ist, wobei der Zylinder (2) im Bereich der Zylinderenden (25) je eine Längs- oder Querbohrung (24) aufweist. Zudem umfasst der Zylinder bevorzugt an beiden Zylinderenden (25) ein stirnseitiges Abschlussstück, welche das Innenrohr, und somit den Zylinder (2), abdichten, wobei die Kolbenstange (33) mittig durch dasjenige Abschlussstück geführt wird, welches - wenn der Zylinder (2) am Fixierblock (3) befestigt ist - dem Fixierblock (3) gegenüber liegt. Dadurch kann die Hydraulikflüssigkeit mittels Hydraulikaggregat durch jeweils eine Längs- resp. Querbohrung (24) in das Innenrohr des Zylinders (2) gepresst werden. Erfindungswesentlich ist, dass das Innenrohr des Zylinders (2) mit einem faserverstärkten Verbundstoff (26) ummantelt ist. Dadurch kann mit der erfindungsgemässen Ausführung des Zylinders (2) das Innenrohr dünnwandiger konzipiert werden als dies bei herkömmlichen Zylindern der Fall ist, wodurch - zusammen mit dem faserverstärkten Verbundstoff (26) - der Zylinder (2) ein wesentlich geringeres Gewicht aufweist. Zudem ist es überraschenderweise sogar möglich, ein Zylinderrohr aus Leichtmetall oder Leichtmetalllegierung einzusetzen, was zu einer zusätzliche Gewichtsersparnis führt.
Unter faserverstärktem Verbundstoff (26), auch Faser-Kunststoff-Verbund oder Faserverbundkunststoff (FVK) genannt, wird erfindungsgemäss ein Mehrphasen- oder Mischwerkstoff verstanden, welcher im Allgemeinen zwei Hauptkomponenten - eine bettende Matrix sowie darin eingebettete verstärkende Fasern - umfasst. So werden als Matrix bevorzugt Polymere, insbesondere Duromere, Duroplaste, Kunstharze, Polyesterharze, Epoxidharze, Elastomere und Thermoplaste wie beispielsweise Polyamid, eingesetzt. Nicht-limitierende Beispiele geeigneter Fasern umfassen Glasfasern, Kohlenstofffasern, Carbonfasern, Keramikfasern, Aramidfasern, Borfasern, Basaltfasern, Metallfasern, Stahlfasern, Naturfasern und/oder Nylonfasern.
Geeignete Faserverbundwerkstoffe sind dem Fachmann bekannt und im Handel erhältlich. Eine besonders bevorzugte Klasse von Faserverbundwerkstoffen sind Glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK).
Dabei ist der mindestens eine Zylinder (2) zwischen dem Fixierblock (3) und dem Joch (5) angeordnet, wobei der Fixierblock (3) und das Joch (5) zueinander bevorzugt parallel sind.
Der Fixierblock (3) ist zur Aufnahme und Fixierung des mindestens einen Zylinders (2) geeignet. Der Fixierblock (3), und somit die ganze Richtpresseinheit (1), wird typischerweise - bei einer Installation des Richtpressgeräts an einer Wand - an einem Wandmontagerahmen, und - bei einer Installation des Richtpressgeräts in einer Grube oder einem Schacht - an einem Baugrubenrahmen installiert.
Die Pressstangenhalterung (4) ist zur Fixierung von Pressstangen (41) und zur Kraftübertragung von der Richtpresseinheit (1), insbesondere von dem mindestens einen Zylinder (2), zu den Pressstangen (41) geeignet. Dabei ist die Pressstangenhalterung (4) so ausgebildet, dass mittels dem mindestens einen doppelwirkenden Zylinder (2) die Pressstangen (41) sowohl gepresst, d.h. durch das Erdreich gestossen, als auch gezogen, d.h. die an den Pressstangen (41) befestigten Rohre zurückgezogen werden können. Die Ausführung einer geeigneten Pressstangenhalterung (4) ist dem Fachmann bekannt.
Das Joch (5) verbindet die Kolbenstange (22) des mindestens einen Zylinders (2) mit der Pressstangenhalterung (4), d.h. das Joch (5) ist sowohl an dem aus dem Zylinder (2) ragende Ende der Kolbenstange (22), als auch an der Pressstangenhalterung (4) befestigt. Dadurch wird die durch den Zylinder (2) ausgeführte Bewegung der Kolbenstange (22) auf die Pressstangenhalterung (4) und somit auf die daran fixierte Pressstangen (41) übertragen und die Übertragung der Press- und Zugkräfte vom Zylinder (2) auf die Pressstangen (41) wird gewährleistet.
Die erste (61) und die zweite (62) Hydraulikölleitung (6) sind mit den Längsresp. Querbohrungen (24) des Zylinders (2) verbunden, wobei die Längsresp. Querbohrungen (24) an den Zylinderenden (25) angebracht sind. Dabei verbinden die Hydraulikleitungen (6) den Zylinder (2), und somit die Richtpresseinheit (1), mit einem externen Hydraulikaggregat mit Kompressor. Diese Verbindung kann direkt oder indirekt, d.h. beispielsweise über den Fixierblock (3), erfolgen. Dabei bildet die Hydraulikölleitung (6), welche mit der Längs- oder Querbohrung (24) des Zylinderendes (25) verbunden ist, welches an der vom Fixierblock (3) abgewandten Seite des Zylinders (2) angeordnet ist, die erste Hydraulikölleitung (61). Dabei ist erfindungswesentlich, dass die erste Hydraulikleitung (61) in Form eines Hochdruckschlauchs oder eines Hochdruckstahlrohrs vorliegt, wobei das Hochdruckstahlrohr eine Biegung von mindestens 30°, insbesondere mindestens 45°, aufweist und/oder mit mindestens einer steckbaren Verbindung versehen ist. Diese Ausführungsform ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die erste Hydraulikölleitung (61) über eine Öffnung (35) mit dem Fixierblock (3) verbunden ist. Dies erlaubt die problemlose Aufnahme einer unterschiedlichen Längenausdehnung des Zylinders (2), basierend aus Innenrohr - vorteilhafterweise aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung - mit Ummantelung aus faserverstärktem Verbundstoff (26), im Vergleich zur ersten Hydraulikleitung (61) - vorteilhafterweise aus Edelstahl - vom Normalzum Betriebsmodus des Zylinders (2).
Der Hochdruckschlauch wie auch das Hochdruckstahlrohr mit einer Biegung von mindestens 30°, insbesondere mindestens 45°, kann sowohl für die Verbindung vom Zylinder (2) zum Fixierblock (3), als auch vom Zylinder (2) zu einem externen Hydraulikaggregat eingesetzt werden, wobei die Verbindung vom Zylinder (2) zum Fixierblock (3) bevorzugt ist. Geeignete Hockdruckschläuche und Hochdruckstahlrohre eignen sich vorteilhafterweise für Drücke bis 200 bar oder mehr und sind dem Fachmann bekannt und im Handel erhältlich. Dabei ist das Hochdruckstahlrohr bevorzugt aus Edelstahl gefertigt.
Das Hochdruckstahlrohr mit einer steckbaren Verbindung ist insbesondere für die Verbindung der ersten Hydraulikölleitung (61) vom Zylinder (2) zum Fixierblock (3) geeignet. Ein Ende des Hochdruckstahlrohrs ist typischerweise am Zylinder (2) fest montiert und wird dadurch auch gehalten. Es weist beispielsweise einen Aussendurchmesser von 4 bis 10 mm auf und ist daher rigid. Am anderen Ende greift das Hochdruckstahlrohr in ein in den Fixierblock (3) geschraubtes zylinderförmiges Verbindungselement, wo es um beispielsweise wenige Millimeter linear verschoben werden kann. Eine Dichtung, beispielsweise aus Metall, Teflon oder Kautschuk, welche zwischen dem zylinderförmigen Verbindungselement und dem Hochdruckstahlrohr angeordnet ist, dichtet die Verbindung ab, erlaubt jedoch ein lineares Verschieben des Hochdruckstahlrohrs innerhalb des Verbindungselements aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des Hochdruckstahlrohrs im Vergleich zum Zylinder (2). Somit kann die steckbare Verbindung auch als eine «Rohr in Rohr» Verbindung betrachtet werden. Geeignete Verbindungsstücke und Dichtungen sind dem Fachmann bekannt. Dabei war es überraschend, dass eine solche steckbare Verbindung des Hochdruckstahlrohr mit dem Fixierblock (3) auch bei erhöhten Betriebsdrücken und -temperaturen dicht ist.
Der Fixierblock (3) umfasst mindestens eine Bohrung (31) zur Aufnahme eines Zylinderendes (25) des mindestens einen Zylinders (2), eine Öffnung (32) zur Durchführung der Pressstangen (41), einen ersten (33) und einen zweiten (34) Ölein-/auslass zur Verbindung mit einem externen Hydraulikaggregat, eine Öffnung (35) zur Aufnahme der ersten Hydraulikölleitung (61), die zweite (62) und eine dritte (63) Hydraulikölleitung, welche im Fixierblock (3) integriert sind, sowie gegebenenfalls mindestens ein Sicherheitsventil (36), d.h. Überdruckventil. Dadurch umfasst die Richtpresseinheit (1) weniger zugebaute Leitungen, wodurch die Montage einfacher und die Fehleranfälligkeit geringer wird. Dabei sind die im Fixierblock (3) integrierten zweite (62) und dritte (63) Hydraulikölleitungen (6) nebeneinander, d.h. in zwei zueinander parallelen Ebenen und somit voneinander getrennt angeordnet. Diese Ausführungsform erlaubt die einfache Montage von zwei oder mehr Zylindern (2) am gleichen, vorgefertigten Fixierblock (3), ohne dass für jeden Zylinder (2) separate Ölein-/auslasse (33, 34) vorhanden sein müssen zur Verbindung mit einem externen Hydraulikaggregat.
Dabei verbindet im Fixierblock (3) vorteilhafterweise
Zudem ist das optionale mindestens eine Sicherheitsventil (36) bevorzugt mit der zweiten (62) oder dritten (63) Hydraulikölleitung verbunden. Dies erlaubt eine schnelle Herstellung der Richtpresseinheit (1). Auch weist diese ausser der ersten Hydraulikleitung (61), den Verbindungsanschlüssen zum externen Hydraulikaggregat und gegebenenfalls hervorstehenden Sicherheitsventilen (36) keine weiteren hervorstehenden Bauteile auf. Somit ist die Richtpresseinheit (1) kompakt und kaum fehleranfällig.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist das Innenrohr und gegebenenfalls die beiden stirnseitigen Abschlussstücke des Zylinders (2), der Fixierblock (3) und/oder das Joch (5), sowie gegebenenfalls die Pressstangenhalterung (4), aus Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung gefertigt ist, wobei das Leichtmetall bevorzugt Aluminium oder Titan, und die Leichtmetalllegierung bevorzugt eine Aluminium-Silicium-, auch Silumin genannt, eine Aluminium-Magnesium-, auch Magnalium genannt, oder eine Aluminium-Magnesium-Mangan-Silicium-Legierung, auch Anticorodal genannt, darstellt.
Die Pressstangenhalterung (4) der Richtpresseinheit (1) umfasst bevorzugt einen Klauenträger (42) zur Führung der mindestens einen Klaue (43), mindestens eine Klaue (43) zur Fixierung der Pressstangen (41) sowie einen Steuerhebel zur Richtungsänderung des Presskopfs.
Der Steuerhebel ist typischerweise am Klauenträger (42) oder an einer Klaute (43) befestigt und führt in der Regel rechtwinklig nach aussen. Mit dem Steuerhebel kann die Längsrichtung der Pressstangen (41) gedreht werden, wodurch - da der Presskopf und/oder die vorderste Pressstange (41) eine Wölbung aufweist - die Pressrichtung der Pressstangen (41) geändert werden kann.
Vorteilhafterweise ist der Klauenträger (42) der Pressstangenhalterung (4) nur am Joch (5) und das Joch (5) nur an dem mindestens einen Zylinder (2) und gegenüber dem Fixierblock (3) angeordnet, was eine optimale Kraftübertragung ohne Reibungsverluste erlaubt.
Der mindestens eine Zylinder (2) und die Hydraulikölleitungen (6), welche nicht im Fixierblock integriert sind, d.h. insbesondere die erste Hydraulik-ölleitung (61), der Richtpresseinheit (1) sind bevorzugt so dimensioniert ist, dass er einen Druck von bis zu 200 bar, insbesondere bis zu 165 bar, und eine Temperatur von bis zu 120°C, insbesondere bis zu 90°C standhalten kann. Dabei kann der Fachmann die Wandstärke und das Material des Innenrohrs sowie die Zusammensetzung und Schichtdicke des faserverstärkten Verbundstoffs (26) so auswählen und aufeinander abstimmen, dass der Zylinder (2) dem genannten Druck und der benötigten Temperatur standhalten kann. Dabei weist das Innenrohr - bevorzugt aus Leichtmetall oder Leichtmetalllegierung - Bereich der Zylinderrohrmitte eine bevorzugte Wandstärke von 2 bis 6 mm auf. Im Bereich der Zylinderrohrmitte beträgt die Wandstärke des Innenrohrs vorteilhafterweise 2 bis 12 mm. Und die Ummantelung des Innenrohrs mit faserverstärktem Verbundstoff (26) weist vorteilhafterweise in der Zylinderrohrmitte eine Schichtdicke von 2 bis 5 mm und bei den Rohrenden eine Schichtdicke von 2 bis 15 mm auf,
In einer bevorzugten Ausführungsform der Richtpresseinheit (1)
Die Dimensionen des Kolbens sind entsprechend dem Innendurchmesser des Innenrohrs dimensioniert, sodass der Kolben mit der daran befestigten Kolbenstange reibungsarm oder sogar reibungsfrei innerhalb des Innenrohrs hin und her bewegt werden kann. Und die Länge der Kolbenstange ist so bemessen, dass sie - bei eingefahrenem Kolben - typischerweise 2 bis 15 cm, insbesondere 3 bis 10 cm, aus dem Zylinder (2) herausragt.
Die erfindungsgemässe Richtpresseinheit (1) wird erfindungsgemäss für den grabenlosen Leitungsbau verwendet, und eignet sich auch für ein besonders kompaktes und leichtes Richtpressgerät. Das Richtpressgerät (1) wird bevorzugt mit einem Wandmontagerahmen an einer Wand, oder mit einem Baugrubenrahmen in einer Grube oder einem Schacht installiert, wobei die Wand bevorzugt eine Kellerwand und die Grube oder der Schacht bevorzugt ein Kanalisationsschacht darstellt.
Dabei können - gemäss erfindungsgemässer Verwendung - im grabenlosen Leitungsbau bevorzugt Rohre
Es werden folgende Bezugszeichen verwendet:
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemässen Richtpresseinheit (1) anhand der nachfolgenden Zeichnungen beschrieben. Diese werden als Bestandteil der Beschreibung verstanden:
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