Bentonithandbuch

Ringspaltschmierung für den Rohrvortrieb

Steffen Praetorius, Britta Schößer

• Verlag: Ernst & Sohn
• Jahr: 2016
• ISBN drucken: 9783433031360
• eBook-ISBN: 9783433606575
• Auflage: 1
• Thema: Technik & Maschinenbau
• Thema: Bauingenieurwesen

Der Rohrvortrieb ist ein Bauverfahren zur grabenloser Verlegung von Leitungen. Ein erfolgreicher Vortrieb erfordert eine geringe Mantelreibung zwischen Baugrund und Vortriebsrohr. Dies wird über eine Bentonitschmierung erreicht. Das im Ringspalt eingebrachte Bentonit erfüllt hierbei mehrere Aufgaben. Zunächst stabilisiert es den Ringspalt durch Stützung des Untergrunds und soll damit den direkten Kontakt Untergrund zu Vortriebsrohr vermeiden. Zusätzlich verringert es als Schmiermittel die Reibung zwischen Untergrund und Rohrstrang.
Dieses Handbuch behandelt nahezu alle Aspekte der Ringraumschmierung. Angefangen von den für die Schmierung maßgeblichen Untergrundbedingungen, über die Eigenschaften des Bentonits bis hin zu den technischen Aspekten. Dabei sind zu nennen die Handhabung des Messequipments, der richtige Einsatz der Mischausrüstung und der Quelltanks, Details über den Einsatz des automatischen Bentonitschmiersystems sowie Berechnungen und Vorschlagswerte über Bentonitverbrauchsmengen in Abhängigkeit von Untergrund und Vortriebsmaschinengröße.

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Grundlagen

1.1 Grundlagen und technische Ausführung von Bentonitschmiersystemen¹⁾

Grundsätzlich werden zwei Arten von Bentonitschmiersystemen unterschieden:

1. – Intervallgesteuerte Bentonitschmiersysteme, bei denen die Ansteuerung der Ventile in einer definierten Reihenfolge erfolgt.
2. – Volumenkontrollierte Bentonitschmiersysteme (seit 2014), bei denen die Ansteuerung der Ventile nach festgelegtem Bedarf entlang der Trasse erfolgt; alternativ ist auch hier eine Ansteuerung der Ventile in einer definierten Reihenfolge möglich.

Beide Systeme existieren als in den Steuercontainer integrierte oder als „Stand-Alone“-Version.

Allgemein setzt sich ein Schmiersystem aus den in Bild 1-1 gezeigten Teilen zusammen. Die erste Station im Schmierkreislauf ist der Mischbehälter, in dem die Bentonitsuspension dispergiert wird, bevor sie in den Vorratsbehälter gepumpt wird. Die Bentonitpumpe versorgt die einzelnen Schmierstationen in der Vortriebsmaschine und im Rohrstrang.

Bild 1-1 Prinzipieller Aufbau der Bentonitschmierung im Standardsystem Herrenknecht
1: Steuerungseinheit;
2: Mischbehälter;
3: Vorratsbehälter;
4: Vortriebsmaschine;
5: Schmierring;
6: Vortriebsrohr;
7: Schmierstation;
8: Injektionsstutzen;
9: Bentonitpumpe;
10: Druckluftzuführung;
11: Steuerkabel;
12: Bentonitzufuhr

Bei einem intervallgesteuerten Bentonitschmiersystem werden die Schmierzyklen je nach Strategie des Maschinenfahrers eingesetzt. Eine Schmierstation (siehe Bild 1-2) besteht aus mehreren Injektionsstutzen. Der Schmierzyklus fährt diese nacheinander an (z.B. Ventil 1 – Ventil 2 – Ventil 3); somit ist zu jedem Zeitpunkt immer nur ein Ventil bzw. ein Injektionsstutzen geöffnet. Anschließend wird die nächste Schmierstation angesteuert.

Generell unterscheidet man zwischen dem Normalzyklus und dem Extrazyklus. Der Normalzyklus dient der Schmierung des gesamten Vortriebs. Der Extrazyklus erlaubt demgegenüber eine zusätzliche Steuerung von separat ausgewählten Schmierstationen mithilfe der zugehörigen Ventile bzw. Injektionsstutzen. Über den Extrazyklus kann ein größeres Schmiermittelvolumen an der Maschine ausgebracht werden. Zusätzlich gibt jede Schmierstation eine Rückmeldung an die Steuereinheit, wodurch überprüft werden kann, ob die einzelne Schmierstation auch tatsächlich angeschlossen ist.

Bei einem volumenkontrollierten System wird die Vortriebstrasse in Abschnitte von je 1 m Länge unterteilt. Jedem dieser Abschnitte wird eine dem Baugrund gemäß gewählte Soll-Verpressmenge an Bentonit zugeordnet. Das Schmiersystem sorgt automatisch dafür, dass die angeschlossenen Schmierstationen diese Sollwerte an den entsprechenden Vortriebsabschnitten auffüllen. Die einzelnen Komponenten des Schmiersystems sind bei beiden Systemen grundsätzlich gleich; sie sollen im Folgenden eingehender beschrieben werden.

1.1.1 Steuerungseinheit

Die Steuereinheit wird im Container oder als „Stand-Alone“-Einheit neben dem Startschacht aufgestellt. Von hier aus steuert der Maschinenführer den Vortrieb und den Schmierzyklus. Prinzipiell kann der Maschinenführer jedes Ventil im gesamten Vortrieb einzeln anwählen. Der (maximale) Pumpendruck wird direkt an der Pumpe eingestellt.

Im intervallgesteuerten Betrieb erlaubt die Steuereinheit zwei unterschiedliche Vorwahlmöglichkeiten für die Ventileinstellung. Die erste Möglichkeit wird als „Vorwahl Menge“ bezeichnet. Hierbei wird eine definierte Bentonitmenge vorgegeben, die durch jedes Ventil geleitet werden soll. Sobald die angegebene Menge erreicht ist, schließt das Ventil und das nächste Ventil wird angesteuert. Die Öffnungszeit des Ventils ergibt sich in diesem Fall aus der Durchflussgeschwindigkeit der Bentonitsuspension, daher wird für diese Steuerungsvariante eine Durchfluss- und Druckmesseinheit benötigt, die direkt an der Steuereinheit angeschlossen wird. Sie hat die Aufgabe, die Durchflussmenge zu erfassen und an die Steuerungseinheit weiterzugeben. Zu diesem Zweck wird häufig ein magnetisch-induktiver Durchflussmesser (MID) eingesetzt. Er beruht darauf, dass das Messgut durch ein Magnetfeld hindurch strömt und dabei eine Spannung induziert, die mittels zweier Elektroden erfasst wird.

Die zweite Möglichkeit der Ventilansteuerung wird als „Vorwahl Zeit“ bezeichnet. Sie erlaubt es, die Ventile für einen definierten Zeitraum zu öffnen. Dabei ist es unerh...

Inhaltsverzeichnis

• Cover
• Table of Contents
• Title
• Copyright
• Dedication
• Danksagung
• Vorwort
• Liste der verwendeten Symbole
• 1 Grundlagen
• 2 Bentonit und Bentonitsuspensionen
• 3 Additive
• 4 Fachgerechte Herstellung von Bentonitsuspensionen
• 5 Eigenschaften der Suspension und verwendete Messverfahren
• 6 Baugrund und Grundwasser
• 7 Bentonitsuspensionen zur Ringspaltschmierung
• 8 Schmiertechnik
• 9 Berichtswesen
• 10 Listen der erforderlichen Verpressmengen
• Literatur
• End User License Agreement