DE10125848C2 - Kombinationsantrieb und Verfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kombinationsantrieb und ein Verfahren zum Ein­ ziehen von Langkörpern oder eines Bohr- oder Aufweitwerkzeuges in einen Erdkanal.

Zum Einziehen von Vortriebskörpern, insbesondere von Langkörpern wie Produktrohren in einen Erdkanal ist es bekannt, eine Zug- oder Schubkraft mit Hilfe eines Gestänges auf den unterirdisch zu bewegenden Körper aus­ zuüben. Als Erdkanal ist beispielsweise eine vorhandene Erdbohrung, ein vorhandenes Altrohr oder ein geborstenes oder zerteiltes Altrohr anzusehen. Der Einsatz von nicht flexiblen Zug- oder Schubgestängen zwingt zu einer vorgegebenen Positionierung des Gestängeantriebs. Ein solcher Antrieb, der in der Regel hydraulisch oder pneumatisch ausgestaltet ist, kann somit ent­ weder in einer dafür vorgesehenen Ziel- oder Startgrube im Ausgangs- oder Eingangsbereich des Erdkanals angeordnet sein oder oberirdisch so ange­ ordnet werden, daß das Gestänge in die Achse der Erdbohrung nach einer bestimmten Krümmung eintritt, der jedoch durch die Starrheit des Gestänges begrenzt ist.

Alternativ lassen sich Langkörper oder Bohrwerkzeuge unter bestimmten Umständen mit Hilfe einer Seilzugvorrichtung in eine Erdöffnung einziehen.

Hierzu sind verschiedene Seilwinden, wie auch neuerdings eine hydraulische Seilzugvorrichtung bekannt, wie sie in der DE 100 11 994 A1 beschrieben ist. Diese erlaubt es, die Vorteile eines hydraulischen Linearantriebs zu nut­ zen, ohne diesen in einer Start- oder Zielgrube positionieren zu müssen oder ohne diesen im Biegeradius des aus dem Erdreich heraustretenden Gestän­ ges anzuordnen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem ein Linearantrieb zum Bewegen von Bohrgestängen in vorteilhafter Weise zum Einziehen von Langkörpern oder Bohr- oder Aufweitwerkzeugen in einen Erdkanal eingesetzt werden kann, und eine entsprechende Vor­ richtung zur Verfügung zu stellen.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, einen herkömmlichen Linearan­ trieb für den Einsatz mit einer Seilzugeinrichtung zu verwenden bzw. derart auszugestalten, daß ein Einsatz oder ein Umbau des Linearantriebs die Verwendung als Seilzugvorrichtung zum Einziehen von Langkörpern oder Bohr- oder Aufweitwerkzeugen in einen Erdkanal erlaubt.

Dabei kommen als Langkörper jegliche Art von Leitungen, Gestängen oder Rohren einschließlich Lang- und Kurzrohre in Betracht. Als Erdkanal ist jeg­ liche Art von aufzuweitender Bohrung einschließlich einer Pilotbohrung, ein verlegtes Rohr einschließlich eines zu berstenden oder geborstenen oder zu zerteilenden Rohres zu verstehen. Als Bohr- oder Aufweitwerkzeug sind sämtliche Bohr-, Schneid-, Fräs- oder Schlagwerkzeuge oder verschiedene Arten von Räumern oder andere Vortriebskörper zu verstehen. Der Begriff "Seil" steht für jegliche Art von flexiblem Zugelement.

Insbesondere ist die Verwendung eines herkömmlichen Schub-/Zuggerätes, wie es beispielsweise in der DE 41 03 196 A1 beschrieben ist als Kombinati­ onsgerät mit einer Seilzugvorrichtung der Art, wie sie in der DE 100 11 994 A1 beschrieben ist, vorteilhaft. Dabei ist der Gestängezug- bzw. Schuban­ trieb entweder so ausgestaltet, daß die Zugelemente für das Seil nachträg­ lich mit dem Linearantrieb verbunden werden können oder bereits neben der Gestängezug- bzw. -schubeinrichtung an dem Linearantrieb vorgesehen sind. Prinzipiell ist ein solches Kombinationsgerät mit jeder Art von hydrauli­ schem oder pneumatischem Linearantrieb verwirklichbar.

Die Erfindung erlaubt es, mit einem einzigen Gerät, je nach Bedarf, sowohl Gestängeschüsse in das Erdreich einzubringen oder aus dem Erdreich her­ auszuziehen, als auch ein Seil oder anderes Zugmittel für den unterirdischen Horizontalvortrieb einzusetzen. Hierfür waren bislang zwei Geräte erforder­ lich.

So kann je nach Anforderung der Baustelle, beispielsweise bei ausreichen­ den Platzverhältnissen, der erfindungsgemäße Antrieb in einer Grube in her­ kömmlicher Weise unter Verwendung von zu verbindenden Gestängeschüs­ sen oder bei mangelndem Platzbedarf - wie beispielsweise beim Einsatz in einem Abwasserkanal mit Mannloch und Schacht - oberirdisch oder, wie in der DE 100 11 994 beschrieben, vertikal für den Horizontalvortrieb einge­ setzt werden. Dabei muß lediglich ein Seil in die bereits an dem Gerät vor­ gesehenen Zugelemente eingelegt oder zunächst die Zugelemente in hierfür vorgesehene Verbindungsmittel eingesetzt werden. Beim Ziehen mittels Seil können sich die Zug- bzw. Schubelemente für das Gestänge dann im Leer­ lauf befinden.

Die Erfindung läßt sich auch parallel zum Gestängeantrieb einsetzen. Sie kann mit einer Zugmeßvorrichtung, insbesondere zum parallelen Messen der auf den Langkörper wirkenden Zugkraft verwendet werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 das erfindungsgemäße Kombinationsgerät mit Seilzugvorrich­ tung,

Fig. 2a, b das Gerät der Fig. 1 im Einsatz am Mannloch und

Fig. 3 das Gerät der Fig. 1 im Einsatz mit einer Rückzugsvorrichtung.

In Fig. 1 ist ein Linearantrieb 1 mit einem Rahmen 2, einem auf dem Rah­ men angeordneten Wagen 4 und einem Hydraulikantrieb 6 dargestellt. Der Wagen 4 läßt sich mit Hilfe des Hydraulikantriebs 6 auf dem Rahmen hin- und herbewegen. Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung dient in ihrer Grund­ ausstattung zum horizontalen Vortrieb von Langkörpern und Bohrwerkzeu­ gen mit Hilfe eines Zug/Schubgestänges, welches in den Rahmen 2 einge­ legt und mittels eines Spannfutters 8 mit dem Wagen 4 verbunden und über eine Muffe 10 in das Erdreich eingebracht oder aus dem Erdreich herausge­ zogen wird. Dieser Linearantrieb ist erfindungsgemäß so ausgestaltet, daß er neben der Verwendung für den Zug und Schub von Gestängeschüssen auch für den Seilzug vorgesehen ist.

Der Rahmen 2 ist zu diesem Zweck so ausgebildet, daß die nachfolgend beschriebenen Bauteile nachträglich mit diesem verbunden werden können, so daß der Linearantrieb nach dem Umbau die in Fig. 1 dargestellte Ausfüh­ rung zum Ziehen von Seilen aufweist. Die Bauteile können aber auch von vornherein an dem Rahmen vorgesehen sein.

Der Grundrahmen wird hierzu mit Seilklemmen 20, 22, 30, 32 zum Ziehen und zum Halten zweier unabhängig voneinander betriebener Spannseile 26, 36 versehen. Je nach Anordnung des Linearantriebs 1 an der Erdoberfläche in der Vertikalen in der Ziel- oder Startgrube oder in der Horizontalen auf der Ebene des Erdlochs können zusätzlich Umlenkrollen 28, 38 vorgesehen sein.

Zum unabhängigen Betrieb der Spannseile 26, 36 ist die Klemmbacke 30 mit dem Hydraulikantrieb des Grundrahmens 2 verbunden und linear beweglich auf dem Wagen 4 angeordnet, während die Klemmbacke 20 über einen zusätzlichen Linearantrieb 24 mit dem Grundrahmen verbunden ist. Durch Hin- und Herbewegen der Klemmbacken 20 bzw. 30 wird jeweils im Vor­ wärtshub ein bestimmter Seilabschnitt des Seils 26 bzw. 36 überwunden und das Seil 26 bzw. 36 bei der Rückzugsbewegung aufgrund der von den Klemmbacken 20, 30 ausgehenden Haftreibung zurückgezogen. Die statio­ nären Klemmbacken 22, 32 dienen dazu, das Seil beim Vorwärtshub der beweglichen Klemmbacken 20, 30 zu fixieren und so eine gerichtete Bewe­ gung des Seils 26, 36 zu bewirken.

Das Seil 36 läßt sich vorzugsweise als Zugseil für einen im Erdloch 40 befindlichen Vortriebskörper 42 (siehe Fig. 2a) einsetzen, bei dem in der in Fig. 2a dargestellten Form ein Schlauch 44 eingezogen wird. Das Seil 26 läßt sich als Spannseil mit dem in dem Vortriebskopf befindlichen Rohr oder Schlauch verbinden und gleichzeitig mit einer Zugkraftmeßeinheit (nicht dar­ gestellt) am Grundrahmen des Linearantriebs verbinden, um eine Überdeh­ nung des einzuziehenden Rohres aufgrund der Haftreibung des Erdlochs zu vermeiden.

Das Spannseil 26 kann aber auch durch das Rohr hindurchgeführt und am hinteren Ende des Rohres befestigt sein, um den unterirdischen Vortrieb des Rohres zu unterstützen (siehe Fig. 2b). Hierzu ist am hinteren Ende des Rohres 46 eine Spannplatte 48 angeordnet, auf die die Zugkraft des Seils 26 übertragen wird. Die auf diese Art auf den Vortriebskörper bzw. das einzu­ ziehende Rohr aufgebrachte Vortriebskraft ist ohne die erfindungsgemäße Vorrichtung nur mit leistungsstarken und kostenintensiven Seilwinden zu erreichen.

Zum Lösen der Spannplatte 48 läßt sich eine Rückzugsvorrichtung einset­ zen.

Fig. 3 zeigt die Verwendung einer solchen Rückzugsvorrichtung in Form eines vertikal in einem Schacht 100 angeordneten Kontraktionsschlauchs 200 mit einer Umlenkrolle 220. Dieser wird mit dem Linearantrieb 1 zum Ein­ zug eines aus Kurzrohrabschnitten bestehenden Rohres 46 eingesetzt. Der Kontraktionsschlauch 200 ist mit einer Druckluftquelle (nicht dargestellt) ver­ bunden und weist in Rautenform angeordnete Fasern auf, die bei einer Beaufschlagung des Schlauches mit Druckluft aufgrund einer Radialausdeh­ nung zu einer Längenkontraktion des Schlauches führen. Der Kontraktions­ schlauch 200 ist über ein Seil 240 mit der Spannplatte 48 verbunden, mit der sich die einzelnen Rohrabschnitte 46 ineinander ziehen lassen. Zum Einfü­ gen eines neuen Rohrabschnitts wird der Kontraktionsschlauch 200 betätigt, so daß die Kontraktionsplatte 48 über das Seil 240 von dem hinteren Rohr­ abschnitt 46 abgezogen wird. So kann dann ohne weiteres ein neuer Rohr­ abschnitt aufgesetzt und mit Hilfe eines Zugseils 36 in dem bereits im Erd­ reich befindlichen Rohrabschnitt 46 fixiert werden.

Claims (5)

1. Linearantrieb für das Erdbohren, dadurch gekennzeichnet, daß dieser sowohl zum Bewegen von Bohrgestängen als auch zum Bewegen eines Seils (26; 36) ausgebildet ist oder Mittel zum Umbauen des Gestänge­ antriebs in einen Seilantrieb aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Klemmbacken (20, 22; 30, 32) zum Übertragen der Zugkraft auf das Seil (26; 36).

3. Vorrichtung zum Einziehen eines Langkörpers nach Anspruch 1 oder 2 mit Hilfe eines Linearantriebs, dadurch gekennzeichnet, daß ein Seil (26) mit einer Zugkraftmessung verbunden ist.

4. Verfahren zum Einziehen von Leitungen oder Bohrwerkzeugen in hori­ zontale Erdlöcher, gekennzeichnet durch
Befestigen einer Seilzugeinrichtung (20, 22; 30, 32) auf einem Linearantrieb (1) für Bohrgestänge,
Befestigen eines Seils an dem einzuziehenden Objekt,
Einlegen des Seils in die Seilzugvorrichtung und
Einziehen des einzuziehenden Objekts mit Hilfe des Linearantriebs (1) über das Seil (26; 36).

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lang­ körper oder das Werkzeug gleichzeitig mittels Gestänge bewegt werden.