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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Gestängekupplung, mit der
sich insbesondere Gestängeschüsse von Schub- oder
Zuggeräten im grabenlosen Leitungsbau miteinander verbinden
lassen.
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Derartige
Geräte dienen zum Herstellen oder auch zum Aufweiten einer
Erdbohrung, zum Ersetzen von Rohrleitungen sowie zum Einziehen von
Produktrohren; sie arbeiten beispielsweise von Schacht zu Schacht
im Erdreich und verwenden ein Gestänge zum Übertragen
von Druck- oder Zugkräften und ggf. von Drehmomenten. Der übliche
Schachtdurchmesser beträgt 1 m. Die Gestängeschüsse
müssen für eine solche Anwendung kürzer
als 1 m und die Zahl der Gestängeschüsse für
eine Bohrung von Schacht zu Schacht oder auch über größere
Instanzen von Grube zu Grube entsprechend hoch sein. Dies erfordert
einen hohen Aufwand beim Verbinden und Lösen der Gestängeschüsse.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei den herkömmlichen
Bohrgestängen ein Krümmungsradius nicht gegeben
oder zumindest begrenzt ist, weil die Gestänge entweder über
feste Schraubkupplungen miteinander verbunden sind oder die Gestängeschüsse
in einer bestimmten Winkelstellung aneinander gesetzt werden, um
dann in eine im wesentlichen gestreckte Betriebslage verschwenkt
zu werden, bevor Zug- oder Schubkräfte aufgebracht werden.
Die Betriebslage begrenzt naturgemäß auch den
Krümmungsradius des Gestänges und begrenzt gleichzeitig
auch die Länge der Gestängeschüsse bei
einer Verwendung in einem Normschacht, dessen lichte Weite sich
praktisch nicht verlängern läßt.
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Hinzu
kommt der Nachteil, daß die Gestängeschüsse
vor Ort, d. h. im Schacht gekuppelt werden müssen, der
sich in aller Regel rechtwinklig zu der Kanalachse erstreckt und
daher außerhalb des vorerwähnten maximalen Anstellwinkels
für eine sichere Verbindung liegt.
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Um
das zeitaufwendige Ansetzen der Gestängeschüsse
zu vermeiden, werden in der Praxis gerne Aufweitköpfe mit
einer Zugkette oder einem Zugseil verwendet. Auf diese Weise ist
zwar unter Verwendung einer Umlenkrolle für die Kette oder
das Seil ein Arbeiten von der Erdoberfläche aus möglich. Während
ein Seil keine Schubkräfte übertragen kann, ist
dies mit einer Schubkette möglich. Jedoch ist die Verwendung
solcher Ketten mit einer Reihe von Nachteilen verbunden. Bei großen
Kräften sind entsprechend schwere Ketten erforderlich,
die mit großen Schwierigkeiten bei der Montage, beim Abrollen
von einer Kettentrommel und insbesondere beim Einbringen in den
aufzuweitenden Kanal verbunden sind. Bei Verwendung einer Winde
sind die zur Verfügung stehenden Kräfte begrenzt
und die Anschaffungspreise hoch.
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Gestänge,
die sich aus einer Winkellage verbinden lassen sind beispielsweise
aus der
DE 196 08 980 bekannt.
Bei diesem Gestänge werden die Enden zweier Gestängeschüsse
unter einem bestimmten Neigungswinkel zunächst zusammengesteckt und
sodann in die 180°-Betriebslage verschwenkt. In ähnlicher
Weise werden die einzelnen Abschnitte des in der
DE 199 18 530 beschriebenen Gestänges
miteinander verbunden. Auch bei dieser Gestängeart ist der
Arbeitswinkel begrenzt und die Herstellung zudem kostenaufwendig.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Gestängekupplung
zu schaffen.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde eine Gestängekupplung
zu schaffen, bei der ein Gestängeschuß axial rotiert
wird, um ein Querelement an dessen Ende mit einer korrespondierenden
Aufnahme in Eingriff zu bringen und dann erst in den Betriebsbereich
verschwenkt wird.
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Dies
ermöglicht beispielsweise eine Kupplung mit einem Querzapfen,
der durch axiale Rotation des Gestängeschusses in ein korrespondierendes Kupplungsmaul
eingesetzt wird. Das Kupplungsmaul kann eine Längsöffnung
aufweisen, in die der Querzapfen vor der Rotation um die Gestängeschußachse
eingesetzt wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
kann der Gestängeschuß dann durch Verschieben
und/oder Verschwenken in seinen endgültigen Betriebsbereich
verschwenkt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
erlaubt es, daß sich der Betriebsbereich über
ein großes Kreissegment erstreckt.
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Der
Querzapfen weist bevorzugt eine Abflachung auf, die stirnseitig
angeordnet sein kann. Aufgrund der Geometrie des Kupplungsmauls
erlaubt die Abflachung dann das Rotieren in der Längsöffnung
und das Verschieben in die Querausnehmung. So läßt
sich der Querzapfen beispielsweise bei rechtwinkliger Stellung der
Gestängeschüsse in die Längsöffnung
einsetzen, auf der Abflachung in der Gestängeschußachse
rotieren und in die Querausnehmung verschieben, um erst dann in
den Betriebsbereich verschwenkt zu werden. Der Zapfen kann aber
auch anders ausgestaltet sein, z. B. so, daß er in einer überstreckten
Lage in die Querausnehmung eingeschoben wird und dadurch in einem
90°-Winkel bereits in der Querausnehmung fixiert ist. Weil
der Zapfen dann in der Querausnehmung über einen weiten
Winkelbereich axial fixiert bleibt, ist eine sichere Längsarretierung
bzw. Kraftübertragung in diesem weiten Arbeitsbereich gewährleistet.
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Die
Fixierung kann auch spielfrei sein. Eine spielfreie Verbindung läßt
sich bei Verwendung eines im Querschnitt kreisförmigen
Zapfens mit entsprechend korrespondierender Ausnehmung besonders gut
verwirklichen.
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Der
Querzapfen ist bevorzugt als in etwa T-förmiges Querelement
ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform läßt
sich das T-förmige Querelement rechtwinklig zur Gestängeachse
in die Längsöffnung des korrespondierenden Kupplungsmauls
einschieben, um 90° rotieren und sodann in der Gestängeschußachse
verschieben und schließlich in den Betriebsbereich verschwenken.
Das Kupplungsmaul kann dazu stirnseitig offen, beispielsweise L-förmig ausgebildet
sein.
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Der
Querzapfen kann aber auch L-förmig ausgebildet sein. Er
kann eine oder mehrere Abflachungen aufweisen, die zu einer oder
mehreren Abflachungen in der Längsöffnung korrespondieren.
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Ein
derartiges Gestänge eignet sich naturgemäß für
Erdbohrungen, Leitungserneurungen oder das Bersten von Schacht zu
Schacht und insbesondere für ein Bedienen aus einer Lage
außerhalb der Kanalachse. Dabei kann nicht nur das Verbinden
von der Erdoberfläche aus erfolgen, sondern auch das Aufbringen
der Zug- oder Schubkräfte. So können die Gestängeschüsse
auch in vertikaler Ebene miteinander verbunden werden. Bei Verwendung
spielfreier Gestängeschüsse führt die
Längenkonstanz des Gestänges dazu, daß nahezu
kein Wegstreckenverlust des Gestänges beim Leerhub des
Zug-/Schubgerätes auftritt.
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Die
Querausnehmung kann auch eine gesonderte Längsarretierung
für den Quersteg des T-förmigen Kupplungsstücks,
beispielsweise eine Querschulter aufweisen, die eine Kraftübertragung vom
Zapfen in den korrespondierenden Gestängeschuß erlaubt.
Die Kraftübertragung kann aber auch über andere
Elemente der Gestängeschußenden erfolgen.
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Um
den Eingriff des Antriebs in das Gestänge zu ermöglichen
und/oder das Gewicht des Gestänges zu verringern, können
die Gestängeschüsse mit Öffnungen oder
Vorsprüngen versehen sein.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Gestänge läßt sich
sowohl eine Schub- als auch eine Zugkraft auf das im Erdkanal befindliche
Werkzeug ausüben. Die Erfindung erlaubt es somit, daß diese
Kräfte außerhalb der Gestängeachse in
das Gestänge eingeleitet werden. Ein Kanal läßt
sich somit von der Erdoberfläche aus aufweiten oder ein
Rohr erneuern, ohne daß das Bedienpersonal Gerüchen
oder Gefahren ausgesetzt wird, wobei sowohl am Ende eines Gestängestrangs
Gestängeschüsse von der Erdoberfläche
aus angesetzt als auch von einem solchen Strang abgenommen werden
können.
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Die
erfindungsgemäße Kupplung kann mit verschiedenen
Gestängearten verwendet werden und auch mit einer Stützeinrichtung
zur Umleitung der Schub- oder Zugkräfte von der Antriebsachse
in die Kanalachse.
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Das
Gestänge kann als Kreisbogensegment beidseitig, d. h. konkav/konkav
oder konkav/konvex, ausgebildet sein, um die Form verschiedener
Stützeinrichtungen abzubilden bzw. in verschiedenen Kurvenrichtungen
betrieben zu werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen des näheren erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
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1 das
vordere Ende eines erfindungsgemäßen Gestängeschusses
mit einer Kupplungshälfte,
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2 das
rückwärtige Ende des Gestängeschusses
nach 1 mit der anderen Kupplungshälfte,
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3 eine
Draufsicht auf das rückwärtige Ende des Gestängeschusses
der 1, 2,
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4 die
Anfangsphase beim Verbinden zweier Gestängeschüsse,
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5 eine
Zwischenphase,
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6 die
Zuordnung beider Gestängeschüsse vor der endgültigen
Verbindung,
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7 die
betriebsbereite Lage der Kupplung,
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8 die
Kupplung bei einer Winkellage der beiden Gestängeschüsse
und
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9 die
Betriebslage der beiden Gestängeschüsse mit der
erfindungsgemäßen Kupplung.
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Die
erfindungsgemäße Gestängekupplung besteht
aus einem T-förmigen Kupplungsstück mit einem
Quersteg 1 mit einer Abflachung 2 und einem Längssteg 3 am
Ende eines Gestängeschusses 4 mit Öffnungen 5 einerseits
und einem Gegenstück 6 am anderen Ende eines vorlaufenden
Gestängeschusses 7 bzw. am nicht dargestellten
rückwärtigen Ende des Gestängeschusses.
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Das
Gegenstück 6 besitzt ein im wesentlichen L-förmiges
Kupplungsmaul 8 sowie eine Querausnehmung 9, mit
einem Boden 10 und einer Lagermulde 11, die zusammen
mit den Seitenwandflächen 12, 13 beiderseits
der Lagermulde 11 als Lager für den Quersteg 1 des
T-förmigen Kupplungsstücks dient. Das Kupplungsmaul 8 ist
in Bezug auf die Querausnehmung 9 bzw. deren Boden 10 so
angeordnet, daß der Quersteg noch in die Arbeitsposition verschoben
werden muß, nachdem er wie folgt einrotiert wurde: Sobald
der Quersteg 1 seine tiefste Eintauchstellung erreicht
hat und demgemäß mit der Abflachung 2 den
Boden 10 berührt, wird der Gestängeschuß 4 aus
der Position gemäß 5 in die Zwischenposition
der 6 um 90° axial rotiert und sodann entlang
der Achse des Gestängeschusses in die Endlage nach 7 geschoben,
was aufgrund der Abflachung 2 möglich ist. In
dieser Lage sind die beiden Gestängeschüsse 4, 7 miteinander
verbunden, sobald sie die 90°-Winkelstellung verlassen,
da die Geometrie des Querstegs 2 ein Verlassen der Querausnehmung
nur zuläßt, wenn sich die Abflachung in der Ebene
des Bodens 10 befindet. Sie lassen sich gegeneinander verschwenken,
beispielsweise aus der Winkellage nach 7, 8 in
eine gestreckte Betriebslage nach 9, in der
die Stirnfläche 14 an der Vorderseite des Gestängeschusses 4 im
wesentlichen spielfrei an den ihr gegenüberliegenden U-förmigen
Stirnflächen 15, 16 des vorderen Gestängeschusses 7 anliegen.
Auf diese Weise ergibt sich zusammen mit der Lagermulde 11 in
dem vorderen Gestängeschuß 7 eine insgesamt
spielfreie Verbindung zwischen den beiden Gestängeschüssen 4, 7 über
einen weiten Bereich von Winkelstellungen.
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Die
erfindungsgemäße Kupplung ist außerordentlich
robust und erlaubt daher eine hohe Zugbelastung ebenso wie eine
hohe Druckbelastung und die Übertragung eines großen
Drehmoments. Hinzu kommt ihre einfache und bedienungsfreundliche Montage
und Demontage sowie ihr großer Arbeitsbereich der, je nach
Orientierung der Abflachung, auf 90° und mehr ausgedehnt
werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19608980 [0005]
- - DE 19918530 [0005]