DE10065532C1 - Vorrichtung und Verfahren zum Austauschen von Leitungen - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Austauschen von Leitungen

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum grabenlosen Austauschen von Leitungen mit einem ringförmigen Überbohrkopf und einem Antrieb zur Rotation eines am Überbohrkopf angeordneten Frontmoduls.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum grabenlosen Austauschen von Leitungen mit Hilfe eines ringförmigen Überbohrkopfes, der über die Leitung bewegt und im Erdreich vorgetrieben wird.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der DE 33 31 291 C2 bekannt. Darin ist eine offene rohrförmige Bohrvorrichtung beschrieben, die beispiels­ weise auf ein unterirdisches Kabel aufgesetzt und längs des Kabels durch die Schneidkraft von Hochdruckdüsen unterirdisch vorgetrieben wird. Da­ durch entsteht ein Ringraum um das Kabel, der das Entfernen des Kabels aus dem Erdreich erleichtert bzw. ermöglicht. Das Gerät wird von einem Bohrgestänge geführt und damit unselbständig fortbewegt.
Demgegenüber ist aus der DE 195 04 484 C1 eine offene rohrförmige Bohr­ vorrichtung bekannt, die mittels eines Gestänges durch das Erdreich getrie­ ben wird.
In der Regel werden derartige Geräte mit einer Spüleinrichtung betrieben, die aus am Kopf des rohrförmigen Vortriebskörpers angeordneten Düsen besteht, welche mit einem Spülmedium beaufschlagt werden.
Mit den genannten Vorrichtungen werden gute Ergebnisse erzielt, wenn im Erdreich keine größeren Hindernisse zu überwinden sind, sondern die frei­ zulegende Leitung im wesentlichen abzweigungs-, muffen- oder schellenfrei ist und im Erdreich keine Steine, Rohrscherben oder Abdecksteine zu über­ winden sind.
In der Praxis sind die genannten Hindernisse jedoch häufig anzutreffen und stellen für die beschriebenen Bohrvorrichtungen unüberwindbare Hinder­ nisse dar.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Bohrvorrichtung und ein Bohrver­ fahren zu schaffen, welches den Einsatzbereich bekannter Bohrvorrichtun­ gen erweitert und in der Lage ist, bestimmte im Erdreich vorliegende Hinder­ nisse, die nahezu immer zu erwarten sind, zu überwinden.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch den Gegenstand der unabhän­ gigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Un­ teransprüche.
Die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung besitzt einen rohrförmigen Bohrkör­ per (im folgenden Überbohrkopf) und ist so ausgestaltet, daß etwaige im Erdreich vorliegende Hindernisse von dem freizulegenden Rohr oder der freizulegenden Leitung abgetrennt oder zerstört werden, indem der Über­ bohrkopf mindestens in seinem vorderen Bereich (im folgenden Frontmodul) eine Rotation ausführt.
Vorzugsweise wird der Überbohrkopf über ein Schubgestänge im Erdreich vorangetrieben. Er ist dabei so ausgebildet, daß der Übergangsbereich zu dem Gestänge durch eine schwachstellenfreie Geometrie gekennzeichnet ist.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Frontmodul dreh­ bar auf dem Überbohrkopf gelagert und mit einem Turbinenantrieb versehen. Dabei kann an dem Frontmodul ein Turbinenrad angeordnet sein, dahinter können weitere gegenläufig angeordnete Turbinenräder folgen und ein am Korpus des Überbohrkopfes angeordneter Düseneinsatz, welcher vorzugs­ weise über das Gestänge mit Flüssigkeit versorgt wird, um die Turbinenräder anzutreiben. Der Düseneinsatz kann variierbar sein, um unterschiedlichen Drehmoment- und Rotationsgeschwindigkeitsanforderungen gerecht zu wer­ den. Des weiteren kann zwischen dem Düseneinsatz und dem ersten Turbi­ nenrad ein Lenkelement, zum Beispiel in Form eines Lenkbleches, angeord­ net sein, welches je nach Ausrichtung den Düsenstrahl in die eine oder andere Richtung ablenkt und so eine Rotation des Frontmoduls in der einen oder anderen Richtung bewirkt. Das Lenkblech kann so ausgebildet sein, daß es auf Spülungsstöße reagiert und so ein Umsteuern der Rotationsrich­ tung erlaubt.
Die Turbine ist vorzugsweise als Freistrahlturbine, beispielsweise vom modi­ fizierten Pelton-Typ wie beim Turbinenbohren im Tiefbohrbereich üblich oder als Schrägzahnkranz eines Getriebeelementes, dem orthogonal ein Gegenzahnrad mit ansitzender Turbine vorgebaut ist, ausgebildet. In letzte­ rem Fall wird die Antriebskraft für das Frontmodul von einem fest installierten Turbinenrad erzeugt.
Stirnseitig kann der Überbohrkopf mit Werkzeugen, wie beispielsweise Hartmetallstiften, Hartmetallplatten, Rundschaftmeißeln, Industriediamanten, Verschleißschutzschweißbahnen mit Grit, Austragsrillen oder Querkerben zum Schneiden oder Fräsen bzw. Abtrennen von Hindernissen, besetzt sein.
Der Überbohrkopf kann des weiteren stirnseitig angeordnete Düsen zum Freispülen des Erdreichs und zum Kühlen des Bohrkopfes aufweisen. Diese können als in einem bestimmten Winkel angeordnete Hochdruckdüsen aus­ gebildet sein.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert:
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Überbohrkopf mit Frontmodul auf einer Altleitung;
Fig. 2 den Überbohrkopf der Fig. 1 beim Abtrennen einer Abzweigung;
Fig. 3 den Überbohrkopf der Fig. 1 beim Abtragen einer Muffe und
Fig. 4 eine Darstellung des Antriebs des Frontmoduls.
Der Überbohrkopf 1 ist in den Fig. 1 bis 3 auf einem Altrohr 2 dargestellt und über eine Schraubverbindung 4 mit einem längs des Altrohrs verlaufenden Schubgestänge 6 verbunden.
Der Überbohrkopf weist einen Korpus 8 und ein Frontmodul 10 auf, welches drehbar über ein Lager 12 mit dem Korpus 8 verbunden ist. Der Übergang zwischen Korpus 8 und Bohrgestänge 6 ist durch eine schwachstellenfreie Geometrie gekennzeichnet.
Das Frontmodul 10 weist stirnseitig Hochdruckdüsen 14 und/oder Schneid­ werkzeuge aus Hartmetall oder PCD mit unterschiedlichen Geometrien auf.
Das Frontmodul 10 wird über einen Antrieb in Rotation versetzt. Der Antrieb besteht aus mindestens einer korpusseitig an der Innenseite des Frontmo­ duls angeordneten Freistrahlturbine 18, der mehrere gegenläufige Turbinen­ räder nachgeschaltet sein können, auf die ein endseitig eines im Bohrge­ stänge und im Korpus verlaufenden Medienkanals 20 angeordneter Düsen­ einsatz 22 zur Freistrahlbildung ausgerichtet ist. Der Düsenstrahl trifft zu­ nächst auf ein verstellbares Lenkblech 24 und dann, je nach Stellung des Lenkblechs, auf die entsprechende Seite der Front-Turbinenschaufeln der Freistrahlturbine 18 im Frontmodul.
Beim Vortrieb wird das Frontmodul 10 mit Hilfe des Antriebs über das im Medienkanal 20 verlaufende Druckmedium in Rotation gesetzt, so daß Hin­ dernisse, wie Hausanschlüsse (siehe Fig. 2) oder Muffen (siehe Fig. 3), mit Hilfe der stirnseitig am Frontmodul 10 angeordneten Werkzeuge 16 beseitigt werden können.
Das Frontmodul 10 ist in einer übergreifenden Passung, die ein Lager 12 aufnimmt, mit dem Korpus 8 verbunden.
Bei einer anderen Ausführungsform ist in dem Frontmodul 10 ein Schräg­ zahnkranz eines Getriebeelementes vorgesehen, dem orthogonal ein Ge­ genzahnkranz mit ansitzender Turbine in dem Korpus 8 vorgebaut ist. Das in dem Korpus fest installierte erste Turbinenrad (oder weitere Turbinenräder) erzeugt somit ein Drehmoment, welches auf das Frontmodul mittels des Ge­ triebes übertragen wird.

Claims (17)

1. Vorrichtung zum grabenlosen Austauschen von Leitungen mit einem ringförmigen Überbohrkopf (1), gekennzeichnet durch einen Antrieb (18, 20, 22) zur Rotation des Überbohrkopfes (1) oder eines Teils des Überbohrkopfes (10).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein drehbares Frontmodul (10).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Schubgestängeanschluß.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeich­ net durch ein kontinuierliche schwachstellenfreie Geometrie des An­ schlußbereichs für den Schubgestängeanschluß, die eine gleichmäßige Krafteinleitung in den Überbohrkopf (1) erlaubt.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Überbohrkopf (1) als Ringspülkopf ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeich­ net durch einen Turbinenantrieb (18, 20, 22) für die Rotation des Front­ moduls (10).
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeich­ net durch einen Turbinenantrieb (18, 20, 22) und einem auf das Turbi­ nenrad (18) gerichteten Düseneinsatz (22).
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeich­ net durch einen Turbinenantrieb (18, 20, 22) mit mindestens einem Turbinenrad (18) mit mehreren gegenläufigen Turbinenrädern und einem auf das erste Turbinenrad gerichteten Düseneinsatz (22).
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeich­ net durch eine Abfolge von gegenläufigen Bohrturbinenrädern von Tur­ binenbohrköpfen der Tiefbohrtechnik.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeich­ net durch einen variierbaren Düseneinsatz (22).
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeich­ net durch ein zwischen dem Düseneinsatz (22) und dem Turbinen­ rad/den Turbinenrädern (18) angeordnetes Lenkelement (24).
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeich­ net durch eine Freistrahlturbine (18, 20, 22).
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeich­ net durch eine Pelton-Turbine (18, 20, 22).
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeich­ net durch einen am Korpus des Überbohrkopfes (1) angeordneten Zahnkranz eines Getriebeelementes, dem orthogonal ein Gegenzahn­ kranz mit ansitzender Turbine vorgebaut ist.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß stirnseitig Werkzeuge (16) zum Abtrennen oder Zer­ stören von Widerständen angeordnet sind.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeich­ net durch einen Düsenbesatz (14) im vorderen Bereich des Überbohrkopfes (1) zum Freispülen des Erdreichs und/oder Kühlen des Bohr­ kopfes.
17. Verfahren zum grabenlosen Austauschen von Leitungen mit einem ringförmigen Überbohrkopf, der auf die Leitung geschoben und vorge­ trieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf oder ein Teil des Bohrkopfes rotiert wird.
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