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Title:
TUBE CONNECTOR AND DEVICE FOR PRODUCTION OF A TUBE CONNECTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/103547
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a tube connector for a sleeving tube, which is used on hammer or rotary hammer drilling of a drilling on advancing a tubular shield, whereby the tubular shield comprises a number of drillings extending in the longitudinal direction of the works on the profile circumference, in which a number of tube elements for connection together are introduced, characterised in that the tube ends (3, 4) of the tube elements (1, 2) are embodied as sleeve ends (3) and socket ends (4) engaging in the sleeve ends (3). The tube elements (1, 2) are connected together with a positive fit, by means of a radially-inwardly directed, at least partial pressing of the sleeve end (3) into recesses (11, 12) on the socket end (4), provided therefor. A device for the production of such tube connections comprises suitable means for radially-inward, at least partial pressing of the material of the sleeve end into recesses in the socket end.

Inventors:
MOESSINGER RALF (DE)
STELKE ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/DE2005/000682
Publication Date:
November 03, 2005
Filing Date:
April 14, 2005
Export Citation:
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Assignee:
MOESSINGER & WOLTER (DE)
MINROC BOHRAUSRUESTUNGEN GMBH (DE)
MOESSINGER RALF (DE)
STELKE ANDREAS (DE)
International Classes:
B21D39/04; E21B7/20; E21B17/04; E21B17/046; E21B17/08; E21B19/16; E21D9/04; E21D11/14; E21D21/00; F16L13/14; (IPC1-7): F16L13/14; B21D39/04; E21D21/00
Foreign References:
US6474701B12002-11-05
US1693839A1928-12-04
DE20009667U12000-09-07
DE2214339A11973-09-27
Attorney, Agent or Firm:
Bockermann, Ksoll Griepenstroh (Bochum, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Rohrverbindung eines Hüllrohrs, das beim Schlag oder Drehschlagbohren von Bohrungen eines Rohrschirms beim Vortrieb eines Tunnels verwendet wird, wo¬ bei der Rohrschirm aus einer Mehrzahl sich am Profilumfang in Längsrichtung des Abbaus erstreckenden Bohrungen besteht, in die jeweils eine Mehrzahl von miteinander zu verbindenden Rohrelementen (1, 2) eingezogen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrenden (3, 4) der Rohrelemente (1, 2) als Muffenenden (3) und in die Muffenenden (3) eingreifende Spitzenden (4) ausge¬ bildet sind, wobei die Rohrelemente (1, 2) durch eine radial nach innen gerichtete zumindest bereichsweise Verpressung des Muffenendes (3) in dafür vorgesehene Vertiefungen (11, 12) des Spitzendes (4) formschlüssig zugfest miteinander ver¬ bunden sind.
2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (9, 10) der Spitzenden (4) und der Muffenenden (3) konisch aus¬ gebildet sind mit einem Konuswinkel in einem Bereich von 0,1° bis 3°, insbeson¬ dere in einem Bereich von 0,3° bis 1,0°.
3. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrenden (3, 4) eine Länge (L) haben, die in einem Bereich von 60% bis 120% des Außendurchmessers (AD) der Rohrelemente (1, 2) liegt.
4. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitzenden (4) an ihrem Außenumfang als Vertiefung wenigstens eine umlaufende Nut (11, 12) aufweisen.
5. Rohrverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Vertiefung mehrere Nuten (11, 12) an einem Spitzende (4) vorgesehen sind, wobei die Nuten (11, 12) über die Länge (L) eines Spitzendes (4) gleichmäßig verteilt sind.
6. Rohrverbindung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Nut (11 ) in einem Abstand (A1 ) von der Stirnseite (5) des Spitz endes (4) angeordnet ist, der zwischen 20% bis 40% der Länge (L) des Spitzen¬ des (4) liegt und insbesondere 30% beträgt.
7. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nut (12) in einem Abstand (A2) von der Stirn¬ seite (5) des Spitzendes (4) zwischen 70% bis 90%, insbesondere in einem Ab¬ stand von 80%, der Länge (L) des Spitzendes (4) angeordnet ist.
8. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuttiefe 30% bis 80%, insbesondere 50%, der mittleren Wandstärke (WS) des Spitzendes (4) beträgt.
9. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutgrund (13, 14) der Nuten (11, 12) gerundet ist.
10. Rohrverbindung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rundungsradius des Nutgrunds (13, 14) 2 mm bis 10 mm, insbesondere 2,5 mm beträgt.
11. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff des Muffenendes (3) zumindest auf einem Umfangsteilbereich formschlüssig in die Nuten (11, 12) des Spitzendes (4) gepresst ist.
12. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrenden (3, 4) in ihrer Länge (L) durch einen Ringkragen (6, 8) begrenzt sind.
13. Vorrichtung zur Herstellung einer Rohrverbindung eines Hüllohrs gemäß den Merkmalen der Patentansprüche 1 bis 12, umfassend a) Mittel zur gegenseitigen Lageorientierung der Rohrenden (3, 4) in einer Verbindungsposition; Ib b) Mittel (17, 20) zum radialen nach innen gerichteten zumindest bereichsweisen Verpressen des Werkstoffs des Muffenendes (3) in Vertiefungen (11, 12) des Spitzendes (4) zur Herstellung einer formschlüssigen zugfesten Verbindung.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (17, 20) zum Verpressen gleichmäßig auf dem Umfang verteilt angeordnet sind, wobei sich Verpresskräfte beim Verpressen gegenseitig aufheben.
15. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 13 oder 14, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass durch die Mittel (17, 20) zum Verpressen Werkstoff des Muffenendes (3) in mehrere Nuten (11,12) gleichzeitig verpressbar ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeich¬ net, dass Mittel zum Drehen der zu verbindenden Rohrelemente (1, 2) zwi¬ schen zwei Verpressvorgängen vorgesehen sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeich¬ net, dass Mittel zum axialen Verlagern der Rohrelemente (1, 2) vorgesehen sind.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Verpressen diametral angeordnete Verpresskeile (20) um¬ fassen, welche mit einer radial außenseitigen Gleitfläche (21) an einer Ge¬ gendruckfläche (22) eines Widerlagerbauteils (23) abgestützt sind und von einem Verpresskolben (24) mit koaxial zur Längsachse (LA) der zwischen den Ver presskeilen (20) angeordneten Rohrelemente verlaufenden Wirkrichtung (F) gegenüber dem Widerlagerbauteil (23) verlagerbar sind, wobei die Kraft des Verpresskolbens (24) in Richtung auf die zu verbindenden Rohrelemente umge¬ lenkt wird.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpress¬ keile (20) in einer Linearführung (34) gehaltert sind.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Verpresskolben (24) ringförmig konfiguriert ist und auf mehrere Verpresskeile (20) gleichzeitig einwirkt. 2 I.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Verpress koiben (24) in einem ringförmigen Zylinder (27) geführt wird, welcher die zu ver¬ bindenden Rohrelemente umgibt.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Verpress kolben (24) auf seiner dem Widerlagerbauteil (23) zugewandten Seite einen Führungsabschnitt (26) aufweist, in welchem von den Verpresskeilen (20) durch¬ setzte Führungstaschen (28) vorgesehen sind.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass ihr Außendurchmesser kleiner ist als das 4fache des Außendurchmessers der miteinander zu verbindenden Rohrelemente.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung der Gegendruckfläche (22) gegenüber der Längsachse (LA) der Rohrbauteile (1) in einem Bereich von 10° bis 20° liegt und insbesondere zwischen 14° und 16° liegt.
Description:
Rohrverbindung und Vorrichtung zur Herstellung einer Rohrverbindung

Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Rohrverbindung eines Hüllrohrs, das beim Schlag- oder Drehschlagbohren von Bohrungen eines Rohrschirms beim Vortrieb eines Tunnels verwendet wird, wobei der Rohrschirm aus einer Mehrzahl sich am Profilumfang in Längsrichtung des Abbaus erstreckenden Bohrungen besteht, in die jeweils eine Mehrzahl von mitein¬ ander zu verbindende Rohrelemente eingezogen sind.

Es ist bekannt, in Lockergesteinsstrecken sowohl das Jetting-Verfahren als auch das Rohrschirmverfahren einzusetzen. Beim Jetting-Verfahren wird vor dem Kalotten- Ausbruch ein "Schirm" im Lockergestein erstellt, der aus einzelnen Säulen besteht. Für diesen Schirm werden dreißig oder mehr leicht nach oben geneigte und dicht aneinander gereihte Löcher von ca. 15 cm Durchmesser gebohrt. Beim Zurückziehen der Bohrrohre wird das Lockergestein unmittelbar mit einem Zementstrahl ausgefüllt, der unter hohem Druck steht. Somit bestehen die Jet-Säulen aus Beton und Zement. Sie schließen sich zu einem tragfähigen "Jet-Schirm", der einerseits die Stabilität des Hohlraums gewährleistet und andererseits die Arbeiter vor niederfallendem Gestein schützt. Das Rohrschirm-Verfahren ist mit dem Jetting-Verfahren vergleichbar. Der Rohrschirm wird vor dem Kalotten-Ausbruch im Lockergestein erstellt. Im Unter¬ schied zum Jet-Schirm besteht der Rohrschirm aus Stahlrohren. Das Rohrschirm- Verfahren wird bei geringer Gebirgsüberdeckung oder beim Tunnelbau nahe unterhalb von Gebäuden, jedenfalls meistens ins bindigen Böden angewendet. Ein Rohr-Schirm und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Rohr-Schirms beim Vortrieb eines Tunnels ist in der DE 200 09 667 U1 beschrieben.

Die AT 408 472 B offenbart ein Verfahren und eine Einrichtung zum Bohren, insbesondere Schlag- oder Drehschlagbohren und Auskleiden von Löchern in Boden oder Gesteinsmaterial, wobei durch eine schlagende und/oder drehende Bewegung einer an einem Bohrgestänge gelagerten Bohrkrone ein Bohrloch gebildet wird und mit der Vortriebsbewegung beim Bohren ein mit der Bohrkrone gekoppeltes und eine Auskleidung bildendes Hüllrohr durch Zugbeaufschlagung der Bohrkrone in axialer Richtung in das Bohrloch eingebracht wird. Nach Abschluss des Bohrvorgangs wird die Bohrkrone wenigstens teilweise gemeinsam mit dem Bohrgestänge aus dem Hüllrohr entfernt. Bei dieser Vorgehensweise kann sich die Bohrkrone relativ zum Hüllrohr drehbar bewegen. Die Verbindung der einzelnen Rohrelemente wird dabei lediglich auf Zug beansprucht. Nach dem Entfernen des Bohrgestänges und dem zentralen Teil der Bohrkrone wird in das Hüllrohr ein Anker eingebracht und/oder eine Verfüllung mit einem erhärtenden Material vorgenommen.

Es ist bekannt, die einzelnen Rohrelemente durch eine Gewindepaarung miteinander zu verbinden. Die Herstellung des Innen- und Außengewindes sowie das Verbinden der Rohrenden vor Ort ist relativ aufwendig und damit kostenintensiv. Bei Hüllrohren, die primär auf Zug beansprucht werden, steht ein derart hoher fertigungstechnischer Aufwand zur Herstellung einer Rohrverbindung in einem ungünstigen Verhältnis zur eigentlichen Funktion des Hüllrohrs.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Rohrverbindung eines Hüllrohrs, das beim Schlag- oder Drehschlagbohren von Bohrungen eines Rohrschirms beim Vortriebs eines Tunnels verwendet wird, aufzuzeigen, die einfach und kostengünstig herstellbar ist, sowie eine Vorrichtung zur Herstellung einer Rohrverbindung anzugeben.

Der erste Teil dieser Aufgabe ist bei einer Rohrverbindung mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Rohrenden der Rohrelemente als Muffenenden und in die Muffenenden eingreifende Spitzenden ausgebildet sind, wobei die Rohrelemente durch eine radial nach innen gerichtete, zumindest be¬ reichsweise Verpressung des Muffenendes in dafür vorgesehene Vertiefungen des Spitzendes formschlüssig zugfest miteinander verbunden sind. Eine solche Verbin¬ dung kann mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Schutzanspruchs 13 hergestellt werden.

Die erfindungsgemäße Rohrverbindung erfordert nicht die Herstellung von aufwendi¬ gen Gewindepaarungen, die grundsätzlich mit hoher Genauigkeit gefertigt werden müssen, um eine einwandfreie Verbindung der Rohrenden zu ermöglichen. Für den vorgesehenen Anwendungsbereich der Hüllrohre ist es vollkommen ausreichend, die einzelnen Rohrelemente zugfest miteinander zu verbinden. Eine Übertragung eines Drehmomentes, wie es Gewindepaarungen ermöglichen, ist bei Hüllrohren nicht zwingend erforderlich. Daher kann diese Funktion bei einer Hüllrohrverbindung entfallen. Das formschlüssige, zugfeste miteinander Verbinden durch plastische Verformung des Muffenendes ist mit einfachen technischen Mitteln vor Ort realisier¬ bar. Es ist fertigungstechnisch lediglich erforderlich, den Außendurchmesser des Spitzendes auf den Innendurchmesser des Muffenendes abzustimmen und am Spitzende geeignete Vertiefungen vorzusehen, um das verpresste Material des Muffenendes aufzunehmen. Die Vertiefungen sind so angeordnet und hinsichtlich ihrer Geometrie derart bemessen, dass eine für den spezifischen Anwendungsfall hinreichende Zugfestigkeit gewährleistet werden kann. Darüber hinaus ist es im Rahmen der erfindungsgemäßen Rohrverbindung selbstverständlich möglich, die Vertiefungen derart zu gestalten, dass eine Drehmomentübertragung möglich ist. Die Vertiefungen könnten zu diesem Zweck Mulden oder Löcher im Spitzende sein, wobei Material des Muffenendes durch lokalisierte plastische Verformung in diese Mulden oder Löcher in der Wandung des Muffenendes eingepresst wird. Grundsätz¬ lich ist es jedoch auch möglich, vollständig um die Umfangsfläche eines Spitzendes verlaufende in einer Radialebene liegende rillenförmige Vertiefungen vorzusehen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Rohrverbindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Vorzugsweise sind die Kontaktflächen der Spitzenden und der Muffenenden konisch ausgebildet und besitzen einen Konuswinkel in einem Bereich von 0,1° bis 3°. Insbesondere besitzen sie einen Konuswinkel von 0,3° bis 1,0°. Bevorzugt beträgt der Konuswinkel 0,5°.

Die Länge der Rohrenden liegt vorzugsweise in einem Bereich von 60 % bis 120 % des Außendurchmessers der Rohrelemente, vorzugsweise zwischen 80 % und 90 %.

Die Spitzenden besitzen an ihrem Außenumfang als Vertiefung wenigstens eine, vorteilhaft mehrere, umlaufende Nuten, die zur Aufnahme des verpressten Materials des Muffenendes dienen. Die Nuten können über die Länge des Spitzendes gleichmäßig verteilt sein, um eine gleichmäßige Kraftübertragung zu ermöglichen. In vorteilhafter Ausgestaltung ist eine erste Nut in einem Abstand von 20 % bis 40 %, insbesondere 30 % von der Stirnseite des Spitzendes angeordnet. Eine weitere Nut ist vorzugsweise in einem Abstand von der Stirnseite des Spitzendes zwischen 70 % und 90 %, insbesondere in einem Abstand von 80 % der Länge des Spitzendes angeordnet.

Die Nuttiefe liegt vorteilhafterweise zwischen 30 % bis 80 %, insbesondere 50 % der mittleren Wandstärke des Spitzendes.

Ein besonders vollflächiges Anliegen des verpressten Materials am Nutgrund wird insbesondere dann erreicht, wenn der Nutgrund der Nuten gerundet ist. Ein Run¬ dungsradius von 2 mm bis 10 mm, insbesondere 2,5 mm hat sich als geeignet erwiesen.

Der Werkstoff des Muffenendes ist zumindest auf einem Umfangsteilbereich formschlüssig in die Nut des Spitzendes gepresst. Vorzugsweise ist der Werkstoff über den gesamten Umfang formschlüssig in die Nuten gepresst. Es kann in bestimmten Anwendungsfälle jedoch ausreichend sein, den Werkstoff des Muffenen¬ des nur auf einem Umfangsteilbereich zu verpressen, wenn bereits eine teilweise Verpressung eine hinreichend kraftschlüssige zugfeste Verbindung ermöglicht. Herstellungstechnisch ist es grundsätzlich günstiger, die Nuten umlaufend zu gestalten, selbst wenn nur ein Teilbereich der Nut zur Kraftübertragung genutzt wird.

Die kraftschlüssige Verbindung wird primär auf Zug beansprucht, wobei selbstver¬ ständlich auch eine Schubbeanspruchung der Rohrverbindung möglich ist. Um die Schubfestigkeit der Rohrverbindung zu erhöhen, können die Rohrenden in ihrer Länge durch einen Ringkragen begrenzt sein, so dass Schubkräfte auch über den Ringkragen in das angrenzende Rohrelement einleitbar sind.

Mit Schutzanspruch 13 wird eine Vorrichtung zur Herstellung der erfindungsgemäßen Rohrverbindung gemäß den Merkmalen der Schutzansprüche 1 bis 12 beansprucht. Diese Vorrichtung umfasst Mittel zur gegenseitigen Lageorientierung der Rohrenden in einer Verbindungsposition sowie Mittel zum radialen nach innen gerichteten, zumindest bereichsweisen Verpressen des Werkstoffs des Muffenendes in Vertie¬ fungen des Spitzendes. Bei Vertiefungen in Form von umlaufenden Nuten ist es grundsätzlich denkbar, dass der Werkstoff durch Einrollen in diese Nuten radial nach innen zu verlagern ist und auf diese Weise eine formschlüssige zugfeste Verbindung hergestellt wird. Es ist allerdings auch möglich, Mittel zum Verpressen vorzusehen, die auf dem Umfang des Rohrelements gleichmäßig verteilt angeordnet sind, wobei sich die radial nach innen gerichteten Verpresskräfte beim Verpressen gegenseitig aufheben. Auf diese Weise kann einer Verformung der Rohrverbindung vorgebeugt werden. Die Mittel zum Verpressen können insbesondere sternförmig aus vorzugs¬ weise drei oder mehr Richtungen gleichzeitig wirken.

Es ist möglich, dass in einem ersten Verpressvorgang Werkstoff des Muffenendes in eine erste Nut verpresst wird und nach dem axialen Verlagern der zu verbindenden Rohrelemente Werkstoff des Muffenendes in eine zweite Nut verpresst wird. Grundsätzlich können die Mittel zum Verpressen aber auch dafür vorgesehen sein, Werkstoff des Muffenendes in mehrere Nuten gleichzeitig zu verpressen.

Bei sternförmig um z.B. 120° oder 90° zueinander versetzt angeordnete Mitteln zum Verpressen wird lediglich ein Umfangsteilbereich des Muffenendes radial verpresst. Durch Drehen der Rohrenden um ihre Längsachse in vorgegebenen Winkelschritten kann ein vollständiges Verpressen des Muffenendes erzielt werden. Hierzu kann die erfindungsgemäße Vorrichtung Mittel zum Drehen der zu verbindenden Rohrele¬ mente zwischen zwei Verpressvorgängen umfassen. Ebenso können Mittel zur axialen Verlagerungen der Rohrelemente vorgesehen sein, wenn mehrere Nuten nacheinander verpresst werden sollen. Die Mittel zur axialen Verlagerung können des Weiteren zur Beschickung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, sowie zur gegenseitigen Positionierung der zu verbindenden Rohrenden vorgesehen sein.

Gegenstand der Schutzansprüche 18 bis 24 ist eine weiterentwickelte Vorrichtung zur Herstellung einer Rohrverbindung. Die Weiterentwicklung ist darin zu sehen, dass die Mittel zum radialen, nach innen gerichteten, zumindest bereichsweisen Verpressen des Werkstoffs diametral angeordnete Verpresskeile sind, welche mit einer radial außenseitigen Gleitfläche an einer Gegendruckfläche eines Widerlager¬ bauteils abgestützt sind und von einem Verpresskolben mit koaxial zur Längsachse der zwischen den Verpressteilen angeordneten Rohrelemente verlaufenden Wirkrichtung gegenüber dem Widerlagerbauteil verlagerbar sind, wobei die Kraft des Verpresskolbens in Richtung auf die zu verbindenden Rohrelemente umgelenkt wird.

Der Vorteil der Verwendung von Presskeilen ist, dass die Vorrichtung erheblich weniger Bauraum in radialer Richtung benötigt als eine Bauform, bei welcher diametral angeordnete Hydraulikzylinder an einem Rahmen abgestützt sind und jeweils radial nach innen gerichtete Pressbewegungen ausführen. Die weiterent¬ wickelte Bauform mit Verpresskeilen ermöglicht, dass der Außendurchmesser der Vorrichtung kleiner als das vierfache des Außendurchmessers der miteinander zu verbindenden Rohrelemente gehalten werden kann. Dies ist insbesondere in Anbetracht des Untertage oder im Tunnelbau nur begrenzt zur Verfügung stehenden Arbeitsraums sehr von Vorteil. Darüber hinaus sind nicht nur Einsparungen hinsicht¬ lich des Bauvolumens, sondern auch des Gesamtgewichts möglich, da bei dieser Bauform durch die Neigung der Gegendruckfläche eine Kraftübersetzung erfolgt, wobei die zur Umformung bereit gestellte Kraft mit dem Kehrwert des Tangens des Neigungswinkels ansteigt. Gleichzeitig wird der Arbeitshub des Presskolbens und Kehrwert des Sinus des Neigungswinkels erhöht. Vorteilhaft ist ein Neigungswinkel zwischen 10° und 20°, insbesondere zwischen 14° und 16°. Konkret wird ein Neigungswinkel von 15° als zweckmäßig angesehen. Bei diesem Neigungswinkel ergeben sich optimale Baugrößenverhältnisse bei hinreichender Umformkraft.

Die Verpresskeile sind vorzugsweise in einer Linearführung gehalten, die in dem Widerlagerbauteil ausgebildet sein kann. Eine solche Linearführung ermöglicht eine exakte und gleichmäßige Verlagerung aller Verpresskeile, die an dem Widerlager¬ bauteil geführt sind.

Der Verpresskolben ist vorzugsweise ringförmig konfiguriert und wirkt auf mehrere Verpresskeile gleichzeitig ein. Hierzu ist der Verpresskolben mit einem ringförmigen Zylinder aufgenommen, welcher die zu verbindenden Rohrelemente umgibt. Ein einziger, entsprechend groß dimensionierter, Verpresskolben gewährleistet einer¬ seits eine gleichmäßige Druckbeaufschlagung aller Verpresskeile und ist fertigungs¬ technisch deutlich einfacher zu realisieren als eine Mehrzahl einzelner Verpresskol¬ ben, die einzeln in entsprechend ausgestalteten Zylindern geführt und abgedichtet werden müssen. Auch steuerungstechnisch hat die Bauform mit nur einem Ver- presskolben Vorteile, da lediglich zwei Anschlüsse für das Hydraulikfluid an dem Zylindergehäuse erforderlich sind.

Der Verpresskolben kann auf seiner dem Widerlagerbauteil zugewandten Seite einen Führungsabschnitt aufweisen, in welchem von den Verpresskeilen durchsetzte Führungstaschen vorgesehen sind. Die Führungstaschen haben die Funktion, die Verpresskeile in axialer Richtung zu führen. Gleichzeitig wird durch die Führung der Verpresskeile im Widerlagerbauteil eine rotatorische Bewegung des Verpresskolbens vermieden. Nach Abschluss des Verpressvorgangs wird der Verpresskolben wieder eingefahren, wobei die Führungstaschen als Mitnehmer für die Verpresskeile dienen. Mittels einer Hinterschneidung in der Linearführung des Widerlagerbauteils sind die Verpresskeile sowohl in axialer als auch radialer Richtung zwangsgeführt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 miteinander zu verbindende Rohrelemente eines Hüllrohrs im Längs¬ schnitt;

Figur 2 die miteinander verbundenen Rohrenden der Figur 1 , ebenfalls im Längsschnitt;

Figur 3 eine Vorrichtung zur Herstellung der Rohrverbindung gemäß Figur 2;

Figur 4 im Längsschnitt eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung der Rohrverbindung und

Figur 5 die Vorrichtung der Figur 4 in der Seitenansicht.

Figur 1 zeigt die Endbereiche zweier Rohrelemente 1 , 2 eines Hüllrohrs, das beim Schlag-oder Drehschlagbohren von Bohrungen eines Rohrschirms beim Vortrieb eines Tunnels verwendet wird. Die Rohrelemente 1 , 2 werden an ihren Rohrenden miteinander verbunden. Hierzu ist das in der Bildebene rechte Rohrende als Muffenende 3 ausgeführt, das auf ein Spitzende 4 des anderen Rohrelements 1 aufsteckbar ist. Das Muffenende 3 und das Spitzende 4 sind in ihrer Länge L - Q -

aufeinander abgestimmt, so dass die Stirnseite 5 des Spitzendes 4 in der Einbaulage an einem inneren Ringkragen 6 des Muffenendes 3 anliegt und die Stirnseite 7 des Muffenendes 3 dem Ringkragen 8 des Spitzendes 4 benachbart ist.

Die einander zugewandten Kontaktflächen 9, 10 des Muffenendes 3 und des Spitzendes 4 sind konisch ausgebildet und besitzen in diesem Ausführungsbeispiel einen Konuswinkel von 0,5°. Die innen liegende Kontaktfläche 10 des Muffenendes 3 ist über ihre gesamte Längserstreckung glatt ausgebildet, während in der Kontakt¬ fläche 9 des Spitzendes 4 zwei umlaufende Nuten 11 , 12 ausgebildet sind. Die Nuten 11 , 12 besitzen den gleichen Querschnitt mit jeweils gerundetem Nutgrund 13, 14. Die Nuttiefe entspricht etwa 50 % der mittleren Wandstärke WS des Spitzendes 4. Die der Stirnseite 5 zugewandte erste Nut 11 ist in einem Abstand A1 von etwa 0,23 x L von der Stirnseite 5 angeordnet. Die zweite Nut 12 ist in einem Abstand A2 von etwa 0,88 x L von der Stirnseite 5 entfernt angeordnet.

Das Verhältnis zwischen der Länge L des Muffenendes 3 bzw. Spitzendes 4 und dem Außendurchmesser AD der Rohrelemente 1 , 2 liegt bei 0,92.

Der Übergangsbereich zwischen der Stirnseite 5 des Spitzendes 4 und der Kontakt¬ fläche 9 ist durch eine umlaufende Fase leicht angeschrägt. Die Fase erleichtert das Einsetzen des Spitzendes 4 in das Muffenende 3.

Figur 2 zeigt, wie das Muffenende 3 mit dem Spitzende 4 verbunden ist. Nach dem axialen Zusammenstecken der Rohrelemente 1 , 2 wird im Bereich der Nuten 11 , 12 Werkstoff des Muffenendes 3 radial nach innen gerichtet in die Nuten 11 , 12 verpresst. Das verpresste Material füllt die Nuten 11 , 12 vollständig aus. Am Außenumfang des Muffenendes 3 entstehen dadurch Einkerbungen im Bereich der Nuten 11, 12. Es entsteht eine zugfeste Verbindung der Rohrelemente 1 , 2, die ein Einziehen der Rohrelemente 1 , 2 als Hüllrohr in eine Bohrung eines Rohrschirms ermöglicht.

Figur 3 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung einer Rohrverbindung gemäß Figur 2 in stark vereinfachter Darstellung. Die Vorrichtung 15 besitzt einen geschlossenen Rahmen 16, in den mittig die zu verbindenden Rohrelemente 1 , 2 eingeführt werden. Zwischen dem Rahmen 16 und den Rohrelementen 1 , 2 wirken Mittel zum Verpres- - y ~

sen 17 des Muffenendes. Die Mittel 17 zum Verpressen sind jeweils um 90° versetzt angeordnet, so dass sich jeweils zwei Mittel 17 zum Verpressen gegenüber liegen. Die eingezeichneten Pfeile P verdeutlichen die Hubrichtung und damit die Wirkrich¬ tung der Mittel 17 zum Verpressen. Die Mittel 17 zum Verpressen werden insbeson¬ dere hydraulisch angetrieben und bewegen ein Presswerkzeug 18 radial auf das Muffenende zu und verpressen in nicht näher dargestellter Weise Werkstoff des Muffenendes in die Nuten des Spitzendes. Die Mittel zum Verpressen 17 sind so angeordnet, dass sich die Verpresskräfte gegenseitig aufheben. Dadurch wird einer unerwünschten Querschnittsverformung der Rohrelemente 1 , 2 entgegen gewirkt. Die Verpresswerkzeuge 18 wirken für sich jeweils nur auf einem kleinen Umfangsbe- reich. Nach einem ersten Verpressen werden die Verpresswerkzeuge 18 zurückge¬ zogen und die Rohrelemente 1 , 2 werden um einen vorgegebenen Winkelbereich um die in die Bildebene hinein ragende Längsachse LA gedreht, so dass ein weiterer Umfangsbereich der Muffenenden verpresst werden kann. Auf diese Weise kann ein Muffenende auf seinem gesamten Umfang formschlüssig in die korrespondierende Nut eingreifen.

Die Ausführungsform der Figur 4 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung 19 zur Herstellung einer Rohrverbindung. Im Unterschied zur Ausführungsform der Figur 3 ist diese Vorrichtung 19 wesentlich kompakter. Dies ist durch die Verwendung von Verpresskeilen 20 möglich, die jeweils diametral gegenüberliegend angeordnet sind. In diesem Ausführungsbeispiel kommen sechs Verpresskeile 20 zum Einsatz (Figur 5). Die Verpresskeile 20 besitzen radial außenseitig jeweils eine Gleitfläche 21 , die mit der Längsachse LA des in die Vorrichtung 19 eingelegten Rohrelements 1 einen Neigungswinkel N von 15° einschließt. Die Gleitfläche 21 gleitet an einer Ge¬ gendruckfläche 22 gleicher Neigung eines Widerlagerbauteils 23 ab, wenn diese von einem Verpresskolben 24 über eine stirnseitige Druckfläche 29 mit Druck beauf¬ schlagt. Die durch den Pfeil F verdeutlichte Wirkrichtung des Verpresskolbens 24 verläuft koaxial bzw. parallel zur Längsachse LA des zwischen den Verpresskeilen 20 angeordneten Rohrelements 1. Der Pfeil U verdeutlicht die Wirkrichtung der Umformkraft, wobei dessen größere Pfeillänge die Kraftübersetzung verdeutlichen soll. In diesem Ausführungsbeispiel befinden sich die Verpresskeile 20 in ihrer äußeren Totlage und stoßen an einen Anschlagring 25 an, der Bestandteil eines einstückig mit dem Verpresskolben 24 ausgebildeten Führungsabschnitts 26 ist. In dem Führungsabschnitt 26 sind mehrere Führungstaschen 28 ausgebildet, die von den einzelnen Verpresskeilen 20 durchsetzt werden. Dadurch wird der Verpresskolben 24 an rotatorischen Bewegungen gehindert und es werden die Verpresskeile geführt.

Der Verpresskolben 24 ist über mehrere Dicht- und Abstreifelemente in dem ringförmigen Zylinder 27 abgedichtet geführt. Zusätzlich ist ein im Querschnitt L- förmig konfigurierter Dichtungsflansch 30 schraubtechnisch an der äußeren Wan¬ dung 31 des Zylinders 27 über stirnseitig eingesetzte Schrauben 32 befestigt. An diesem Dichtungsflansch 30 ist wiederum das Widerlagerbauteil 23 schraubtech¬ nisch befestigt. Die Anordnung der Befestigungsschrauben 33, die das Widerlager¬ bauteil 23 in Längsrichtung durchsetzen, ist in Figur 5 erkennbar. Die Befestigungs¬ schrauben 33 sind jeweils paarweise angeordnet, wobei der Winkel zwischen zwei Schraubenpaaren dem Winkel zwischen den einander benachbarten Verpresskeilen 20 entspricht.

In Figur 5 ist eine Linearführung 34 erkennbar, in welcher die Verpresskeile 20 gegenüber dem Widerlagerbauteil 23 geführt sind. Des Weiteren ist erkennbar, dass die Verpresskeile 20 nicht nur Führungstaschen 28 im Führungsabschnitt 26 durchsetzen, sondern in sich an die Linearführung 34 anschließend Nuten 35 in den Widerlagerbauteilen 23 geführt sind.

In der Darstellung der Figuren 4 und 5 ist lediglich ein einziges Rohrelement 1 aufgenommen. Zum Verpressen werden selbstverständlich die miteinander zu verbindenden Enden zweier Rohrelemente eingefügt und die Verpresskeile 20 einschließlich des Verpresskolbens 24 zurückgefahren. Nach dem Einsetzen der Rohrelemente wird der Verpresskolben 24 hydraulisch beaufschlagt, so dass sich die Verpresskeile 20 radial aufeinander zu bewegen und eine verschleißfest ausgeführte Pressfläche 36 gegen die Rohrelemente gedrängt wird, um diese formschlüssig miteinander zu verbinden. Bezugszeichenaufstellung:

1 - Rohrelement 2- Rohrelement 3- Muffenende v.2 4- Spitzende v.1 5- Stirnseite v.4 6- Ringkragen v.3 7- Stirnseite v.3 8- Ringkragen v.4 9- Kontaktfläche v.4 10- Kontaktfläche v.3 11 - Nut in 4 12- Nut in 4 13- Nutgrund v.11 14- Nutgrund v.12 15- Vorrichtung zur Herstellung einer Rohrverbindung 16- Rahmen v.15 17- Mittel zum Verpressen 18- Verpresswerkzeug 19- Vorrichtung zur Herstellung einer Rohrverbindung 20- Verpresskeile 21 - Gleitfläche 22- Gegendruckfläche 23- Widerlagerbauteil 24- Verpresskolben 25- Anschlagring 26- Führungsabschnitt 27- Zylinder 28- Führungstaschen 29- Druckfläche 30- Dichtungsflansch 31 - Wandung ™ 1 £- *"

32 - Schrauben 33 - Befestigungsschrauben 34 - Linearführung 35 - Nut 36 - Pressfläche

A1 - Abstand zw. 5 und 11 A2 - Abstand zw. 5 und 12 F - Pfeil L - Länge von 3, 4 LA - Längsachse v. 1 , 2 N - Neigungswinkel P - Pfeil U - Pfeil WS - Wandstärke des Spitzendes




 
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