DE10125869C2 - Seilzugvorrichtung und Verfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Einziehen von Langkörpern oder Werkzeugen 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 im wesent­ lichen zu einer vorgegebenen Positionierung des Gestängeantriebs. Ein sol­ cher Antrieb, der 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, der jedoch durch die Starrheit des Gestänges begrenzt ist.

Alternativ lassen sich Langkörper oder Werkzeuge 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 müs­ sen oder ohne diesen im Biegeradius des aus dem Erdreich heraustreten­ den Gestänges anzuordnen.

Häufig ist die beispielsweise zum Einziehen eines Rohres aufgrund der Mantelreibung erforderliche Zugkraft hoch. Dies erfordert starke Antriebsag­ gregate und birgt darüber hinaus bei bestimmten Materialien die Gefahr einer Überdehnung des Rohres.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, welches es erlaubt, die Verwendung von Seilen in Erdkanälen zu verbes­ sern und eine entsprechende Vorrichtung bereitzustellen.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Verwendung einer Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke besteht darin, mindestens zwei Seile zum Einziehen der Langkörper oder Werkzeuge einzusetzen, wobei die Seile axial in unterschiedlichen Bereichen fixiert werden. So kann ein Seil im Kopfbereich und ein zweites Seil im hinteren Bereich eines Roh­ res fixiert sein. Der Begriff "Seil" steht dabei stellvertretend für sämtliche fle­ xiblen Zugmittel, die sich erfindungsgemäß einsetzen lassen, während der Begriff "Rohr" für sämtliche geeignete Langkörper steht. Unter dem Begriff "Werkzeug" sind Bohr-, Berst- und Aufweitköpfe als auch Reinigungs- oder Fräsköpfe zu verstehen. Die Erfindung läßt sich aber auch mit anderen Vor­ triebskörpern wie Bohrköpfen, Backreamern oder Erdraketen einsetzen.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Seile unabhän­ gig antreibbar oder entkoppelbar. Sie lassen sich in diesem Fall beson­ ders gut dazu einsetzen, sowohl einen Zug am vorderen Ende des Langkör­ pers bzw. Vortriebskopfes mit dem ersten Seil und einen Druck am hinteren Ende des Rohres durch den Zug des zweiten Seils aufzubringen. Letztere Verfahrensweise ist insbesondere für das Verlegen von Kurzrohren geeig­ net. Hierzu werden die jeweiligen Rohrabschnitte auf das hintere Ende des Produktrohres aufgesteckt und mit Hilfe des an einer Spannplatte fixierten "Schub"-Seils miteinander verspannt und in die Erdbohrung eingezogen. Aus der DE 44 27 119 A1 und aus der DE 196 08 056 A1 sind Vorrichtungen zum Verbinden von Rohrabschnitten bekannt, die jedoch sämtlich mittels einer hinter dem Produktrohr angeordneten Zugvorrichtung arbeiten.

Als Seilantrieb lassen sich die aus dem Stande der Technik bekannten Antriebe oder Seilwinden einsetzen, indem zusätzlich zu dem einen bekannten Antrieb mindestens ein weiterer Antrieb vorgesehen wird, der das zweite oder weitere Seil antreibt. Des weiteren lässt sich die Erfindung auch mit einer Ausgleichsvorrichtung betreiben, die eine gleichmäßige Verteilung der auf die Seile ausgeübten Zugkraft gewährleistet.

Ein bevorzugter Antrieb weist erfindungsgemäß mindestens zwei der Zug­ elementgruppen auf, wie sie in der DE 100 11 994 A1 beschrieben sind, die jeweils unabhängig voneinander eine Zugkraft auf das jeweilige Seil aus­ üben können. Auch diese Ausführungsform kann durch eine entsprechende Steuereinrichtung mit einem einzigen Antrieb oder mit Hilfe von mindestens zwei unabhängigen Antrieben verwirklicht sein.

Mit der beschriebenen Ausführungsform läßt sich eine Vortriebskraft beson­ ders wirkungsvoll auf unterirdische Vortriebskörper übertragen. So läßt sich beispielsweise ein am Vortriebskopf befestigtes Zugseil mit 15 t und ein am hinteren Rohrende befestigtes "Schub"-Seil mit 5 t beaufschlagen, so daß eine Gesamtvortriebskraft von 20 t entsteht. Die Herstellung der beschriebe­ nen Vorrichtung erfordert dabei einen Bruchteil derjenigen Kosten, die für eine herkömmliche Seilwinde mit einer Zugkraft von 20 t aufzubringen sind.

Eines der Seile lässt sich auch zur Messung der beispielsweise auf das Pro­ duktrohr wirkenden Zugkraft einsetzen, um eine Überdehnung des Rohres zu vermeiden.

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

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Seilzugvorrichtung,

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

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

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 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. 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 Rückzugvorrichtung einsetzen.

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 (6)

1. Verfahren zum Einziehen von Längkörpern oder eines Werkzeuges in einen Erdkanal mittels eines Seils (36), gekennzeichnet durch Verwen­ dung eines weiteren Seils (26), wobei über die Seile die Zugkraft in axial unterschiedlichen Bereichen aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung zweier entkoppelbarer oder ungekoppelter Seile (26, 36).

3. Verfahren Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Seil (36) zum Einziehen eines Werkzeugs und ein weiteres Seil (26) zum Einziehen eines Langkörpers (46) verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß über die Seile (26, 36) die Zugkraft im vorderen und hinteren Bereich des Langkörpers (46) aufgebracht wird.

5. Seilzugvorrichtung zum Einziehen von Längkörpern oder eines Werk­ zeuges in einen Erdkanal, gekennzeichnet durch eine Seilzugein­ richtung mit mindestens zwei unabhängigen Seilantrieben zum entkop­ pelten Ziehen der Seile (26, 36).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Seil (26) mit einer Zugkraftmesseinheit verbunden ist.