DE10125861C1 - Rückzugsvorrichtung und Verfahren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zum Bewegen von Werkzeugen oder Langkörpern durch ein Erdloch mit einem Antrieb für den Vortrieb des Werkzeugs oder des Langkörpers und einer von dem Antrieb räumlich getrennten Rückzugsvorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rückzugsvorrichtung und deren Verwendung zum Erdbohren, sowie zum Einziehen 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 oder eines schlagenden Antriebs auf den unterir­ disch zu bewegenden Körper auszuüben. 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 erlaubt zwar einen Betrieb in zwei Richtungen, zwingt im wesentlichen aber zu einer vorgegebenen Positionierung des Gestängean­ triebs. Ein solcher Antrieb, der in der Regel hydraulisch oder pneumatisch ausgestaltet ist, kann somit entweder in einer dafür vorgesehenen Ziel- oder Startgrube im Ausgangs- oder Eingangsbereich des Erdkanals angeordnet sein oder oberirdisch so angeordnet werden, daß das Gestänge in die Achse der Erdbohrung nach einer bestimmten Krümmung eintritt, die 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 Startgrube oder Zielgrube positionieren zu müssen oder ohne diesen im Biegeradius des aus dem Erdreich heraustretenden Gestänges anzuordnen, lässt aber keinen Betrieb in zwei Richtungen zu, da mit dem Seil nicht geschoben werden kann.

Eines der wesentlichen Ziele bei der Weiterentwicklung der horizontalen Vortriebstechnik besteht darin, Vortriebssysteme und Verfahren zu schaffen, die es erlauben, auch problematische Erdstoffsituationen zu bewältigen. Der Einsatz von Seilantrieben ist aufgrund der festgelegten Richtung nicht für schwierige Böden bevorzugt, in denen das Werkzeug oder das Rohr stecken bleiben kann. Eine bedeutsame Entwicklung ist in diesem Zusammenhang die umsteuerbare Erdrakete, die es erlaubt, die Erdrakete durch Richtungs­ umkehr des Antriebs aus einer festgefahrenen Situation zu befreien, wie dies sonst nur mit einem Gestänge möglich ist. Eine solche umsteuerbare Rakete ist jedoch kostenaufwendig und daher nicht in jedem Falle erwünscht. Des weiteren sind Kombinationen von Erdraketen und Gestängeantrieben bekannt. Dies ist jedoch ebenso wie das zusätzliche verwenden einer Seil­ winde, um das Werkzeug zurückzuziehen in der Praxis sehr aufwendig.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das es erlaubt, auf einfache Art und Weise einen Zug am hinteren Ende eines Vortriebskörpers oder eines Langkörpers aufzubringen, sowie eine entsprechendes Zugsystem zu schaffen.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, neben dem Antrieb des Vor­ triebskörpers oder des Langkörpers eine zusätzliche Rückzugsvorrichtung, insbesondere einen Kontraktionsschlauch nach Art der EP 0 161 750 B1 vorzusehen, der sich durch Druckluftbeaufschlagung verkürzt und dadurch einen Zug auf ein Verbindungsmittel, wie beispielsweise ein Seil, ausübt. Die Erfindung kann aber auch mit vergleichbaren anderen Antrieben eingesetzt werden, um entweder einen Zug in die dem Vortrieb entgegengesetzte Richtung erst zu ermöglichen oder bei einem Schub/Zugantrieb oder einer umsteuerbaren Erdrakete eine unterstützende Funktion zu erfüllen. Die Vor­ richtung kann über ein Seil mit einem Rohr- oder Werkzeugadapter an dem Langkörper oder Kopf des Vortriebsgeräts befestigt werden und eine Um­ lenkrolle aufweisen, die eine Kraftumleitung beispielsweise von der Vertika­ len in die Horizontale erlaubt, so daß ein stehender Einsatz in einer Start- oder Zielgrube möglich ist.

Der Begriff "Seil" steht dabei stellvertretend für sämtliche flexible Zugmittel, die sich erfindungsgemäß einsetzen lassen, während der Begriff "Rohr" für sämtliche geeigneten Langkörper steht. Unter dem Begriff "Werkzeug" sind Bohr-, Berst- und Aufweitköpfe als auch Reinigungs- oder Fräsköpfe zu ver­ stehen.

Erfindungsgemäß kann zum Beispiel die in der EP 0 161 750 B1 beschrie­ bene Vorrichtung hinter einem Produktrohr oder sonstigen Vortriebskörper als Rückzugsvorrichtung vorgesehen sein, die ein Ziehen des Vortriebskör­ pers, des Langkörpers - oder auch das Lösen einer Spannplatte für Kurz­ rohre - in die dem Vortrieb entgegengesetzte Richtung erlaubt.

Besonders vorteilhaft läßt sich die Erfindung zum Einziehen von Kurzrohren einsetzen. So kann die Spannplatte oder ein ähnliches Spannelement an dem Produktrohr angeordnet sein und mittels des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung von dem eingezogenen Rohrende abgezogen werden, um das Einsetzen des nächsten Rohrab­ schnitts vorzubereiten. Dies vermeidet ein Herausziehen der Spannplatte aus dem Produktrohr per Hand. So läßt sich das Produktrohr schrittweise einziehen, ohne daß es einer manuellen Tätigkeit, z. B. zum Lösen der Spannplatte in einem Schacht eines Mannlochs, bedarf.

Die beschriebene Rückzugsvorrichtung kann folglich besonders vorteilhaft beim Einziehen von Rohren in bestehende Abwasserkanäle eingesetzt wer­ den. In diesen Fällen läßt es sich nämlich vermeiden, daß im Bereich des engen und schmutzbelasteten Kanalschachtes schwierige manuelle Arbeiten durchgeführt werden müssen, wobei z. B. in dem Startschacht ein Lösen und Aufsetzen neuer Rohrabschnitte automatisiert werden kann. Des weiteren läßt sich ein Arbeiten in dem Zielschacht gänzlich vermeiden, da erfindungs­ gemäß eine Seilzugvorrichtung über eine oder mehrere Umlenkrollen oberir­ disch betrieben werden kann. Die Kombination der erfindungsgemäßen Vor­ richtung mit einem automatisierten Antrieb erlaubt es somit, von einer Steue­ rungsposition aus den gesamten Vorgang des Einziehens eines Neurohres einschließlich schrittweisen Anfügens von Rohrabschnitten zu steuern.

Alternativ läßt sich die Rückzugvorrichtung zum Reinigen von Rohren durch Hin- und Herbewegen eines Werkzeugs einsetzen. Hierzu wird anstatt eines Berst- oder Aufweitkopfes ein Zugkopf mit Reinigungselementen, wie bei­ spielsweise Bürsten oder Schabelementen, verwendet. Mit einer bevorzug­ ten Ausführungsform der Rückzugsvorrichtung, wie beispielsweise dem beschriebenen Kontraktionsschlauch, läßt sich ein besonders effektives Rei­ nigen von Kanälen durchführen, indem die Hin- und Herbewegung des Rei­ nigungskopfes durch wechselweises Ziehen mit Hilfe eines Seilantriebs an der Bohrkopfspitze und mit Hilfe des Kontraktionsschlauches am Bohr­ kopfende durchgeführt wird.

Dieses Hin- und Herbewegen läßt sich neben dem beschriebenen Reinigen von Kanalrohren auch für andere Arten von Bohrvorgängen wie beispiels­ weise das Aufweiten einer Pilotbohrung oder das Einziehen von Rohren ein­ setzen. Sowohl beim Reinigen als auch beim Aufweiten besteht ein Vorteil darin, daß beim Rückhub des Kopfes der Abraum aus dem Rohr bzw. aus der Bohrung nach außen transportiert wird. Dieser Effekt kann durch Klappelemente, die vorzugsweise am Bohrkopf befestigt sind und beim Vor­ wärtshub einklappen, während sie beim Rückwärtshub ausklappen und Erd­ reich abtransportieren, verstärkt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels des näheren erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Rückzugsvorrichtung und

Fig. 2 einen Linearantrieb zum Einsatz mit der Vorrichtung der Fig. 1.

Fig. 1 zeigt die Verwendung einer Rückzugsvorrichtung in Form eines verti­ kal in einem Schacht 100 angeordneten Kontraktionsschlauchs 200 mit einer Umlenkrolle 220. Dieser wird mit dem Linearantrieb 1 (Fig. 2) zum Einzug 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 an dem bereits im Erd­ reich befindlichen Rohrabschnitt 46 fixiert werden.

Der Kontraktionsschlauch eignet sich in einer analogen Anordnung auch zum Einsatz mit Reinigungs- und Fräswerkzeugen im Erdkanal. Hierbei kann wechselweise ein Zug von dem linearen Antrieb über das Seil 36 in eine Richtung und von dem Kontraktionsschlauch über das Seil 36 in entgegen­ gesetzter Richtung auf einen Reinigungs- oder Fräskopf aufgebracht werden, so daß dieser die Kanalwandung 40 im Wege einer Hin- und Her­ bewegung bearbeitet.

In Fig. 2 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. 2 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 wird und mittels eines Spannfutters 8 mit dem Wagen 4 verbunden und über eine Muffe 10 in das Erdreich eingebracht oder aus dem Erdreich her­ ausgezogen wird. Dieser Linearantrieb ist erfindungsgemäß so ausgestaltet, daß er neben der Verwendung für den Zug und Schub von Gestängeschüs­ sen 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. 2 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 Spannseil 26 kann durch das Rohr hindurchgeführt und am hinteren Ende des Rohres befestigt sein, um mit dem Kontraktionsschlauch in Wech­ selwirkung zu treten. Hierzu ist am hinteren Ende des Rohres 46 eine Spannplatte 48 angeordnet, auf die die Zugkraft des Seils 26 in einer Rich­ tung übertragen wird und das Seil 240 in die entgegengesetzte Richtung wirken kann.

Claims (7)

1. System zum Bewegen von Werkzeugen oder Langkörpern durch ein Erdloch (40) mit einem Antrieb (1) für den Vortrieb des Werkzeugs oder Langkörpers (46) und einer von dem Antrieb (1) räumlich getrennten Rückzugsvorrichtung (200).

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rück­ zugsvorrichtung als Kontraktionsschlauch (200) ausgebildet ist.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rück­ zugsvorrichtung eine Umlenkrolle für ein Rückzugsseil (240) aufweist.

4. System nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückzugsvorrichtung (200) in der Vertikalen angeordnet ist.

5. Verfahren zum Bewegen eines Vortriebskörpers oder eines Langkörpers in einer horziontalen Erdöffnung mit Hilfe eines vorwärtsgerichteten Antriebs, gekennzeichnet durch Verwendung eines zusätzlichen räum­ lich getrennten Antriebs (200) für eine Rückwärtsbewegung des Vor­ triebskörpers (46).

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Rückwärtsbewegung ein Kontraktionsschlauch (200) verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug einer Hin- und Herbewegung durch wechselweisen Betrieb des vorwärtsgerichteten Antriebs (1) und der Rückzugsvorrichtung (200) ausgesetzt wird.