DE10145603B4

DE10145603B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Kanalaufweiten oder -zerstören

Info

Publication number: DE10145603B4
Application number: DE10145603A
Authority: DE
Inventors: Frank Dipl.-Ing. Hofmann
Original assignee: Tracto Technik GmbH and Co KG
Current assignee: Tracto Technik GmbH and Co KG
Priority date: 2001-09-15
Filing date: 2001-09-15
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2021-09-16
Also published as: DE10145603A1

Abstract

Vorrichtung zum Kanalaufweiten oder -zerstören, insbesondere zum Zerstören und/oder Ersetzen von Rohrleitungen, mit einem Zug- oder Schubantrieb, einem Schub-/oder Zuggestänge und einem Vortriebswerkzeug (2), wobei der Antrieb geeignet ist, ein Drehmoment auf das Vortriebswerkzeug (2) auszuüben, gekennzeichnet durch durch das Drehmoment angetriebene mechanische Mittel zum Umsetzen des Drehmoments in eine Radialkraft zum Zerstören oder Aufweiten des Kanals.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kanalaufweiten oder -zerstören insbesondere zum Zerstören und/oder Ersetzen von Rohrleitungen, mit einem Zug- oder Schubantrieb, einem Schub-/oder Zuggestänge und einem Vortriebswerkzeug.

Beim Erdbohren in Kanälen, insbesondere in Rohrleitungen ist es bekannt, die Altleitung durch Aufweit- oder Berstwerkzeuge zu zerstören und hinter dem Werkzeug eine Neuleitung in das Erdreich einzuziehen. Der Vortrieb des Werkzeugs erfolgt in der Regel mit Hilfe eines Zug- oder Schubgestänges, über welches ein statischer Druck auf das beispielsweise einen gegenüber der Altleitung größeren Durchmesser aufweisenden Berstwerkzeugs ausgeübt wird. Auf diese Weise wird das Altrohr statisch mit Hilfe des Berstwerkzeugs geborsten, wobei das Schub- oder Zuggestänge schrittweise abgebaut oder verlängert wird. Für den statischen Vortrieb wird in der Regel ein hydraulischer Antrieb verwendet, der in seiner Schubkraft nach der für das Zerstören der Altleitung aufzubringenden Kraft ausgewählt wird.

In der Praxis treten Probleme beim Zerstören der Altleitung insbesondere im Bereich von Muffen oder Reparaturstellen auf, bei denen die Rohrleitungen einen größeren Wandmaterialdurchmesser aufweisen und somit ohne einen Antrieb, der zur Zerstörung des Altrohres prinzipiell geeignet und ausreichend ist, nur schwer bis überhaupt nicht überwunden werden können. Diese Probleme ergeben sich insbesondere bei duktilen Gußrohren.

Zur Überwindung dieses Problems wurden verschiedene Schlagantriebe mit dem statischen Antrieb kombiniert, um in Bereichen nicht ausreichender Schubkraft zusätzlich eine dynamische Schlagkraft zum Überwinden bei spielsweise von Muffen oder Reparaturstellen bereitzustellen. Derartige Schlagaggregate weisen jedoch üblicherweise einen hydraulischen oder pneumatischen Antrieb auf und sind damit kostenaufwendig. Aus der US-Patentschrift 5 782 311 ist ein Schlagantrieb bekannt, bei dem das Drehmoment eines statischen Antriebs eingesetzt wird, um einen Schlagkolben über eine Rampe gegen eine Feder vorzuspannen und so einen pulsierenden Schlag ohne Einsatz eines hydraulischen oder pneumatischen Aggregats zu erreichen. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß ein derartiger Antrieb keine ausreichende Schlagwirkung erzeugt und darüber hinaus eine erhebliche Wärmeentwicklung und einen übermäßigen Verschleiß aufweist.

Aus der EP 0 094 694 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der eine auf die Altrohrwandung wirkende Radialkraft durch Verschwenkung zweier in einem Bohrwerkzeug angeordneter Messer in einer durch die Bohrachse verlaufende Ebene erzeugt wird, indem durch Axialverschiebung eines in dem Bohrwerkzeug verschiebbar gelagerten Schubbolzens entlang zweier sich rampenartig zu den Lagerungspunkten der Messer hin verjüngenden Rückseiten der Messer eine Radialkraft erzeugt wird, die ein Ausschwenken der Messer bewirkt.

Aus DE 24 31 113 A1 ist eine Vorrichtung zum Einsetzen eines Ankers bekannt, die einen Bohrkopf mit zwei schwenkbar an dem Bohrkopf befestigten Messern aufweist. Die Messer sind derart ausgestaltet und mit dem Bohrkopf verbunden, daß sie je nach Rotationsrichtung des Bohrkopfs an dem Bohrkopf anliegen oder in einem Winkel von 90° vom Bohrkopf abstehen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Bohrwerkzeug und Verfahren zu schaffen.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, das über den üblicherweise beim statischen Antriebsaggregat vorhandenen Drehantrieb erzeugte Drehmoment zur Erzeugung einer Radialkraft zu nutzen, mit welcher der Kanal bzw. die Rohrleitung gesprengt werden kann.

Der Begriff "Kanal" im Sinne der vorliegenden Erfindung erfaßt jede Art von Erdbohrung oder Erdleitung oder Rohrleitung, die sich durch Einsatz eines entsprechenden Werkzeugs aufweiten, zerstören oder aufschneiden läßt.

Der Begriff "Vortriebswerkzeug" im Sinne dieser Erfindung umfaßt jedes beliebige Aufweit-, Schneid-, Berst- oder Schabwerkzeug, welches als Bohrkopf, Backreamer oder als Werkzeug an beliebiger anderer Stelle eines Bohrgerätes angeordnet sein kann. Der Begriff "Messer" im Sinne dieser Erfindung ist nicht auf Schneidwerkzeuge beschränkt, sondern umfaßt jegliche Art von Spreng-, Schab- oder Schneidwerkzeug, die geeignet sind, eine Radialkraft in die Kanalinnenwandung einzuleiten.

Die Erzeugung der Radialkraft erfolgt durch Umleitung des Drehmoments, so daß eine Krafteinleitung vorzugsweise im 90°-Winkel zur Vortriebsrichtung senkrecht in die Altrohrwandung erreicht werden kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Radialkraft durch ein oder mehrere Messer in die Rohrleitungswand eingeleitet, wobei die Umwandlung des Drehmoments in die Radialkraft über einen rotierbaren Exzenter erfolgt. Bei der Verwendung von zwei oder mehreren Messern werden diese wechselweise durch den Exzenter mit der erzeugten Radialkraft beaufschlagt.

Erfindungsgemäß können dabei zwei sich gegenüberliegende Messer vorgesehen sein, die schräge Konturen aufweisen und wechselweise durch den Exzenter mit der Radialkraft beaufschlagt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt durch die Geräteachse;
2 die Vorrichtung der 1 mit Sägezahnprofil und
3 die Vorrichtung der 1 mit Schneidprofil.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 besteht aus einem Berstwerkzeug 2 mit einem Gestängeadapter 4, welcher Bohrungen 6 für ein Bohrmedium aufweist. Das Berstwerkzeug 2 weist einen Aufweitkonus 8 auf, mit dem die Altleitung beim statischen Vortrieb geborsten wird. An der dem Gestängeadapter 4 gegenüberliegenden Seite des Berstwerkzeugs 2 ist ein Rohradapter 10 angeordnet, der mit einem Neurohr 11 verbunden ist.
Der Gestängeadapter 4 verläuft zentral durch das Aufweitwerkzeug 2 auf der Gestängeachse und geht in eine Welle 12 über, die jeweils gestängeadapterseitig und neurohradapterseitig auf Kugellagern 14 und 16 gelagert ist. Zwischen den Kugellagern 14, 16 ist ein exzentrischer Abschnitt nach Art einer Kurbelwelle 18 vorgesehen. Auf der Kurbelwelle 18 sind zwei Pleuel 20, 22 angeordnet, die ihrerseits mit Messern 24, 26 verbunden sind.
Die Messer 24, 26 sind radial verschiebbar in dem Aufweitwerkzeug 2 derart angeordnet, daß eine Drehung der Welle 12 über den Gestängeadapter 4 und das Bohrgestänge (nicht dargestellt) zu einer Auf- und Abbewegung der Pleuel 20, 22 und damit der Messer 24, 26 führt, während das Aufweitwerkzeug, das Gestänge und das Neurohr stabil auf der Gestänge- bzw. Kanalachse verbleiben.
Trifft das Aufweitwerkzeug nun auf einen Rohrabschnitt, dessen Überwindung mit den Mitteln des statischen Antriebs Probleme bereitet, wird das Gestänge in Drehung versetzt, woraufhin die Messer 24, 26 wechselweise aus der Hüllfläche des Aufweitwerkzeugs hervortreten und beim weiteren statischen Vortrieb des Aufweitwerkzeugs zu einer Zerstörung bzw. zu einem Zerschneiden des Kanals bzw. Altrohres auch in besonders problematischen Bereichen von Rohrübergängen, Muffen oder Reparaturstellen führen.
Wie in 2 dargestellt, können die Schneiden auch ein Sägezahnprofil aufweisen.
Aus 3 ergibt sich, daß die Messer – je nach Gelegenheit – einen großen oder kleinen Angriffswinkel α aufweisen können. Die in 3 dargestellte Ausführungsform weist einen großen Winkel α auf, der nur wenig unter 90° liegt.
Durch die erfindungsgemäße Umleitung des Drehmomentes in eine Radialkraft wird das Problem der Überwindung problematischer Rohrabschnitte mit einer besonders kostengünstigen und in ihrer Bauweise einfachen Vorrichtung gelöst, die keine zusätzlichen hydraulischen und pneumatischen Einrichtungen erfordert.

Claims

Vorrichtung zum Kanalaufweiten oder -zerstören, insbesondere zum Zerstören und/oder Ersetzen von Rohrleitungen, mit einem Zug- oder Schubantrieb, einem Schub-/oder Zuggestänge und einem Vortriebswerkzeug (2), wobei der Antrieb geeignet ist, ein Drehmoment auf das Vortriebswerkzeug (2) auszuüben, gekennzeichnet durch durch das Drehmoment angetriebene mechanische Mittel zum Umsetzen des Drehmoments in eine Radialkraft zum Zerstören oder Aufweiten des Kanals.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens ein Messer (24) zum Einleiten der Radialkraft in die Kanalwandung.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen mittels des Bohrgestänges rotierbaren Exzenter (18) zum Verfahren des Messers (24) oder der Messer (24, 26).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch zwei sich gegenüberliegende Messer (24, 26).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine schräge Kontur der Messer (24, 26).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Krafteinleitung in den Kanal bzw. die Rohrleitung in einem 90°-Winkel.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Messer (24, 26) ein Schneidprofil aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Messer (24, 26) ein Sägezahnprofil aufweist.
Verfahren zum Kanalaufweiten oder -zerstören einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8 gekennzeichnet durch intermittierendes radiales Einleiten einer Schneid- oder Sprengkraft über ein Messer (24, 26).