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Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Einbringen eines Neurohres aus Kunststoff in ein Altrohr einer bestehenden Rohrleitung. Bei dem Verfahren wird zwischen einem Vortriebselement und dem Neurohr eine schubfeste Verbindung hergestellt und das Vortriebselement zusammen mit dem Neurohr von einer Startöffnung ausgehend durch das Altrohr zu einer Zielposition vorgetrieben. Die Vorrichtung umfasst ein Vortriebselement und mindestens ein Verbindungselement zur Herstellung einer schubfesten Verbindung zwischen dem Vortriebselement und dem Neurohr.
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Mit dem Einbringen eines Neurohres in ein bestehendes Altrohr kann eine Rohrleitung ausgebessert werden, ohne dass das Altrohr aus dem Erdreich entfernt werden muss. Auf diese Weise ist eine grabenlose Sanierung möglich. Defekte Rohrleitungen, insbesondere im Bereich der Hausanschlüsse, stellen ein erhebliches Umweltrisiko dar, weshalb Rohrleitungen regelmäßig überwacht und saniert werden müssen.
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Aus der
DE 10 2005 045 050 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, wobei für die Durchführung des Verfahrens eine Zielgrube zwingend ist. Das Vortriebselement umfasst ein Adapterelement, das mittels einer Spreizvorrichtung mit der Innenwand des zu verlegenden Neurohres verklemmt. Das Adapterelement wird über ein Zugelement, beispielsweise ein Seil, eine Kette oder ein Gestänge von der Zielgrube aus zu ihr hin gezogen. Zusammen mit dem Adapterelement wird auch das daran verklemmte Neurohr in die bereits bestehende Erdbohrung oder auch in das bestehende Altrohr eingezogen. Somit ist es notwendig, neben der Startöffnung zum Einbringen der neuen Rohrleitung eine Zielöffnung mit Zugang zur Erdbohrung bzw. zum Altrohr zur Bedienung der Zugelemente vorzusehen.
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Aus der
DE 101 33 484 B4 ist eine Vorrichtung bekannt, mit der ein selbstgetriebenes Schlaggerät, z. B. eine Erdrakete, durch eine vorhandene Rohrleitung bewegbar ist.
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Mittels eines Vortriebsadapters, der das Schlaggerät umfasst, kann sich das Schlaggerät mittels Reibelementen, z. B. Rollen, durch die Rohrleitung, z. B. zur Überwachung, zur Reinigung oder zum Einziehen von Seilen bewegen. Das Einziehen neuer Rohrleitungen ist in dieser Druckschrift nicht angesprochen.
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Aus der
DE 2630891 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei der mittels eines mit einem Aufweitkonus versehenen Erdverdrängungshammers ein Neurohr in das Erdreich eingezogen wird. Bei dem offenbarten Verfahren wird der Erdverdrängungshammer nach dem Einziehen auf Rückwärtsbetrieb umgeschaltet und in die Startgrube zurückgeholt. Der Aufweitungskonus verbleibt dabei im Erdreich. Das eingebrachte Neurohr wird für Injektionen verwendet und dient also nicht zur Erstellung oder Sanierung eines Kanalsystems. Dabei ist das Problem angesprochen, dass auf Grund der Reibung zwischen dem als Nachziehrohr ausgebildeten Neurohr und dem umgebenden Erdreich der Erdverdrängungshammer das Neurohr nicht aus eigener Kraft nachziehen kann, weshalb an dem in die Startöffnung hineinragenden Ende des Neurohres mittels einer gesonderten Vorrichtung noch eine Schubkraft aufgebracht wird. Diese Schubkraft muss zudem ausgeübt werden, damit eine spezielle Verbindungstechnik zwischen Erdverdrängungshammer und dem Neurohr greift. Ohne diese zusätzliche Schubkraft ist die Verbindung zwischen Erdverdrängungshammer und Neurohr nicht vorhanden, womit gewährleistet ist, dass mit Abschalten der Schubkraft der Erdverdrängungshammer durch das Neurohr hindurch zurückgeholt werden kann. Auf Grund der zusätzlich notwendigen Schubkraft ist dieses Verfahren aufwändig.
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Aus der
DE 3139614 C2 ist eine Vorrichtung zum Stoßen eines unterirdischen Rohres bekannt, bei dem ein Schlaggerät am hinteren Ende des einzubringenden Rohres einwirkt und das Rohr einschiebt. Gemäß diesem Stand der Technik ist das Schlaggerät nicht für den Durchlauf durch ein bestehendes Altrohr vorgesehen. Vielmehr wird das Schlaggerät in der Startgrube zum Nachdrücken des einzubringenden Rohres vorgesehen.
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Aus der
US 2007/0212169 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einbringen eines unterirdischen Rohres für die Injektionstechnik bekannt. Dabei wird ein Erdverdrängungshammer mittels eines zum Teil konusförmigen Verbindungselements über eine Schraubverbindung mit dem einzuziehenden Neurohr verbunden. Nach Einbringen des Neurohres wird der Erdverdrängungshammer durch das Neurohr zurückgezogen, wobei das konusförmige Verbindungselement im Erdreich verbleibt. Eine Installierung des Neurohres in einem Altrohr zur Sanierung einer Rohrleitung ist nicht offenbart. Zudem ist der Erdverdrängungshammer allein nach vorne wirkend formschlüssig mit dem Nachziehrohr verbunden. Damit wird der nach der Vortriebsbewegung gegebene Rückschlag des Erdverdrängungshammers nicht aufgefangen, womit seine Wirksamkeit erheblich reduziert ist.
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Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die es ermöglichen, ohne Zielgrube ein Neurohr aus Kunststoff in ein vorhandenes Altrohr einzuziehen.
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Dieses technische Problem wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art mit dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1 gelöst. Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird das technische Problem durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 2 gelöst.
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Vorteilhafte Ausbildungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen 3 bis 10.
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Da die gesamte Operation von der Startöffnung aus, die sich zum Beispiel in einem Hausanschlussschacht eines Kellers befindet, durchführbar ist, kann auf eine Zielgrube verzichtet werden, was zu einer erheblichen Zeit- und Kosteneinsparung führen kann. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei der Sanierung von Hausanschlüssen.
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Der Zielbereich für das Einziehen des Neurohres kann dabei ein nicht mehr sanierungsbedürftiger Bereich der bestehenden Rohrleitung sein oder aber eine weitere Rohrleitung, in die das zu sanierende Altrohr mündet, zum Beispiel ein Abwasserkanal.
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Beim Einziehen eines Neurohres aus Kunststoff führt die dem Kunststoff eigene Elastizität im Zusammenhang mit der Verwendung eines Schlaggerätes beim Vortrieb zu Problemen, wenn das Neurohr einen Bereich erhöhten Widerstandes passieren muss, zum Beispiel eine Enge im Bereich einer Schadstelle. Der erhöhte Widerstand kann dazu führen, dass sich das Neurohr bei einem Vortriebsschlag des Schlaggerätes zwischen Schlaggerät und der Engstelle lediglich längt und anschließend das Schlaggerät auf Grund der Elastizität des Neurohres wieder in die ursprüngliche Position zurückholt. Auf diese Weise würde ein Vortrieb verhindert. Das Eingreifen des Führungskopfes in das Altrohr wirkt diesem Mechanismus entgegen. Das Eingreifen verhindert weitgehend das Zusammenziehen des gelängten Neurohres, so dass im Neurohr zwischen Engstelle und vorderem Ende eine Längsspannung verbleibt. Beim nachfolgenden Vortriebsschlag des Schlaggerätes wird die Längsspannung weiter erhöht, bis der Widerstand an der Engstelle überwunden wird.
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Der den Eingriff bewirkende Führungskopf muss zugfest mit dem Neurohr verbunden sein, wobei diese Verbindung mittelbar oder unmittelbar sein kann. Bei einer mittelbaren Verbindung kann zum Beispiel der Führungskopf zug- und schubfest am Schlaggerät angeordnet sein, soweit das Schlaggerät wiederum zug- und schubfest mit dem einzuziehenden Neurohr verbunden ist. Die Verbindung zwischen Führungskopf und Schlaggerät kann über eine Schraubverbindung gegeben sein. Das Schlaggerät ist – zum Beispiel über eine Zuführleitung für eine pneumatische Betätigung des Schlaggerätes – um seine Längsachse drehbar. Durch eine derartige Drehung kann die Schraubverbindung zum Führungskopf gelöst werden.
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Der Führungskopf kann auch unmittelbar zugfest und/oder druckfest am Neurohr angeordnet sein. Die zug- und/oder schubfeste Verbindung kann z. B. durch eine enge Passung zwischen Führungskopf und Neurohr erzeugt werden. Die Lösung des Führungskopfes vom Neurohr erfolgt dann durch Herausschlagen aus der engen Passung mittels des vom Neurohr entkoppelten Schlaggeräts.
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Der Eingriff in das Altrohr kann über einen oder mehrere konzentrisch zum Führungskopf angeordnete flexible Ringe gegeben sein, die aus Gummi oder Kunststoff bestehen können. Der Durchmesser der flexiblen Ringe übersteigt den Innendurchmesser des Altrohres. Beim Einschieben des Führungskopfes in das Altrohr werden somit die Gummiringe so gebogen, dass sie einem weiteren Vorschieben in Vortriebsrichtung einen deutlich geringeren Widerstand entgegensetzen als einer Rückwärtsbewegung.
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Ein solches Verkeilen kann auch durch andere Geometrien erzeugt werden, zum Beispiel durch mindestens zwei einzelne, bevorzugt aus Gummi oder einem geeigneten Kunststoff bestehende und aus dem Umfang des Führungskopfes vorstehende Eingreifelemente. Diese Eingreifelemente können steg- oder rippenartig sein und vorzugsweise in Form von Längsrippen vorliegen.
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Es kann vorteilhaft sein, wenn die Oberfläche der Eingreifelemente auf ihrer der Innenwand des Altrohres zugewandten Oberfläche eine Sägezahnstruktur aufweist. Dabei können die Sägezähne so ausgerichtet sein, dass ihre Spitzen in Rückwärtsrichtung geneigt sind und somit einer Rückwärtsbewegung des Führungskopfes wesentlich stärker entgegenwirken als einer Vorschubbewegung.
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Denkbar wäre auch eine Variante mit federnd und schwenkbar angelenkten im Wesentlichen starren Eingriffsarmen, die mittels Federkraft gegen das Altrohr gedrückt werden und die sich bei einer Rückwärtsbewegung im Altrohr verhaken oder verkeilen.
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Des Weiteren kann es vorteilhaft sein, einen pneumatisch oder hydraulisch expandierbaren oder reduzierbaren Führungskopf vorzusehen. Im expandierten Zustand drückt der Führungskopf die mindestens eine Eingriffeinheit gegen die Innenwand des Altrohres und verkeilt sich so im Falle einer Rückwärtsbewegung mit dem Altrohr. Die oben beschriebenen Varianten für die mindestens eine Eingriffeinheit können sowohl bei einem starren als auch bei dem expandierbaren Führungskopf vorgesehen werden.
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Ein Führungskopf kann unabhängig von der Gestaltung seines in das Altrohr eingreifenden Vorderstückes in einem für das Neurohr vorgesehen Fixierungsstück pneumatisch oder hydraulisch expandierbar ausgeführt werden. So kann eine zug- und/oder schubfeste Verbindung zwischen Führungskopf und Neurohr bewirkt werden, indem sich der Führungskopf im Fixierungsstück im expandierten Zustand an die Innenwand des Neurohres andrückt. Die Lösung des Führungskopfes vom Neurohr kann dann durch pneumatisch oder hydraulisch bewirkte Reduzierung des Durchmessers des Fixierungsstückes erfolgen.
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Im Falle eines (auch) im vorderen, für den Eingriff in das Altrohr vorgesehenen expandierbaren Teils des Führungskopfes kann dieser nach Erreichen der Zielposition reduziert und durch das Neurohr hindurch zurück in die Startposition gezogen werden. Der Führungskopf könnte dann dauerhaft an der Erdrakete fixiert sein. Alternativ kann aber auch der expandierbare Führungskopf lösbar, z. B. durch ein Gewinde, an der Erdrakete fixiert werden. Eine lösbare Fixierung ist alternativ durch eine enge Passung erreichbar, z. B. indem sich der Führungskopf bei expandiertem Fixierungsstück auf eine geeignete Umfangsfläche der Erdrakete presst.
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Im Falle eines nicht expandierbaren bzw. reduzierbaren Führungskopfes kann dieser nicht durch das Neurohr zurück in die Startöffnung geholt werden. Stattdessen kann der meist kostenträchtige Führungskopf zum Beispiel über das bestehende Rohrsystem, in welches das sanierte Rohr mündet, herausgespült werden. Hierfür ist es vorteilhaft, den Führungskopf schwimmbar auszubilden. Alternativ kann der Führungskopf auch aktiv mittels weiterer Gerätschaften, zum Beispiel einem Kanalroboter, herausgeholt werden.
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Das Verbindungselement zwischen dem Schlaggerät und dem Neurohr ist vorteilhaft ein hydraulisch oder pneumatisch bedienbares Packerelement, mit dem ohne weiteres eine für die vorgesehene Belastung hinreichende zug- und schubfeste Verbindung kraftschlüssig hergestellt werden kann. Alternativ können auch Keilelemente vorgesehen werden, die für eine rein schubfeste Verbindung sorgen. In diesem Fall muss der Führungskopf anderweitig, z. B. wie oben beschrieben, zugfest mit dem Neurohr verbunden werden. Eine solche Keilverbindung kann durch einfaches Zurückziehen des selbstgetriebenen Schlaggerätes gelöst werden.
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Beispielhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der Vorrichtung sind im Folgenden anhand von Figuren beschrieben.
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Es zeigt schematisch
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1: ausschnittsweise eine Erdrakete mit Führungskopf an einem von einem Altrohr umgebenen Neurohr,
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2: die Erdrakete mit Führungskopf gemäß 1 im Zielbereich,
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3: eine Erdrakete mit expandierbarem Führungskopf in einem vom Altrohr umgebenen Neurohr und
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4: ein expandierbarer Führungskopf im Querschnitt.
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1 zeigt schematisch im Längsschnitt zwei Schüsse, 2 und 3 eines Altrohrs 1, in das zu Sanierungszwecken ein Neurohr 4 aus Kunststoff eingezogen werden soll. Mit dem Neurohr 4 ist mittels eines pneumatisch oder hydraulisch expandierbaren Packers 5 eine Erdrakete 6 (auch Erdverdrängungshammer genannt) kraftschlüssig schub- und zugfest verbindbar. In 1 ist der Packer 5 nicht vollständig expandiert dargestellt. Die Druckluft oder die Hydraulikflüssigkeit für den Packer 5 wird über eine Zuleitung 7 zugeführt. Bei vollständig expandiertem Packer 5 presst sich dieser mit seinem gesamten äußeren Umfang 9 gegen die Innenseite des Neurohres 4 und mit seinem inneren Umfang gegen die Erdrakete 6. Stoppelemente 8 wirken einer Relativbewegung zwischen der Erdrakete 6 und dem Packer 5 entgegen.
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An seinem vorderen Ende weist die Erdrakete 6 ein Übergangselement 10 mit einem Kopfgewinde 11 auf. Mittels des Kopfgewindes 11 ist an der Erdrakete 6 ein Führungskopf 12 schub- und zugfest angeordnet. Der Führungskopf 12 ist zudem auf dem Neurohr 4 mit einer umlaufenden Kante 13 abgestützt, so dass das die Vorderkante des Neurohrs 4 geschützt ist.
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Am Führungskopf 12 sind konzentrisch zur Längsrichtung parallel zueinander zwei umlaufende elastische Eingriffringe 14 aus Gummi oder Kunststoff angeordnet. Der Außenradius der Eingriffringe 14 übersteigt den Außenradius des Neurohrs 4 und auch den Innenradius des Altrohres 1, so dass die Eingriffringe 14 gegen die Innenseite des Altrohres 1 drückend gekrümmt sind. Durch die Bewegung der Erdrakete 6 in Vortriebsrichtung sind die Eingriffringe 14 entgegengesetzt zur Vortriebsrichtung gekrümmt, also rückwärts geneigt. Die Krümmung der Eingriffringe 14 bewirkt ein Verkeilen des Führungskopfes 12 im Altrohr 1 und wirkt so einer Rückwärtsbewegung entgegen.
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Die Hemmung einer Rückwärtsbewegung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn es im Altrohr 1 zum Beispiel in einem beschädigten Bereich zu einer den weiteren Vorschub des Neurohres 4 behindernden Engstelle kommt. Weist nämlich das Neurohr 4 eine Elastizität auf, wie dies bei Kunststoffrohren in der Regel gegeben ist, kann es beim Vortriebsschlag der Erdrakete 6 zu einer Längung des zwischen der hier nicht gezeigten Engstelle und dem vorderen Ende des Neurohres 4 gegebenen Abschnitts kommen, ohne dass das Neurohr 4 an der Engstelle weiterrutscht. Ohne die Eingriffsringe 14 würde das Neurohr 4 auf Grund seiner Elastizität entspannen, auf seine ursprüngliche Länge zurückgehen und dabei die Erdrakete 6 mitnehmen. Ein Vortrieb würde so nicht erreicht.
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Die Eingriffringe 14 verhindern hingegen durch ihren Eingriff in das Altrohr 1 die Rückwärtsbewegung der Erdrakete 6 und damit des vorderen Endes des Neurohres 4. Bleibt das Neurohr 4 zunächst in der Engstelle hängen, verbleibt zwischen der Engstelle und dem vorderen Ende im Neurohr 4 eine Spannung und damit eine Vorspannkraft. Beim nächsten Schlag der Erdrakete 6 addieren sich somit die aus dem Impuls der Erdrakete 6 resultierende Vortriebskraft und die im Neurohr 4 gespeicherte Vorspannkraft, bis das Neurohr 4 die nicht dargestellte Engstelle weiter passieren kann.
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2 zeigt die Position der Erdrakete 6 im Zielbereich. Das Altrohr 1 mündet in ein dazu quer verlaufendes Kanalrohr 15. In dieser Zielposition kann der Packer 5 entspannt werden, so dass die kraftschlüssige Verbindung zwischen Neurohr 4 und Packer 5 aufgehoben wird. Über eine hier nicht dargestellte Zuleitung zur Erdrakete 6 kann die Erdrakete 6 um ihre Längsachse gedreht werden. Da der Führungskopf 12 im Neurohr 4 eingreift, vollzieht die Erdrakete 6 auch eine Drehbewegung relativ zum Führungskopf 12, so dass auf diese Weise das über das Kopfgewinde 11 an der Erdrakete 6 fixierte Kopfstück 12 von der Erdrakete 6 gelöst wird. Nach der Trennung der Erdrakete 6 vom Führungskopf 12 kann der Führungskopf 12 in das Kanalrohr 15 – z. B. durch die Erdrakete 6 – gestoßen werden. Mittels Spülung durch Wasser oder auch durch hier nicht dargestellte besondere Gerätschaften kann der Führungskopf 12 zu einer geeigneten Entnahmestelle, z. B. einem hier nicht dargestellten Kanaleinstiegschacht, weiter bewegt werden. Die Erdrakete 6 sowie der Packer 5 können durch das Neurohr 4 zu einer hier nicht dargestellten Startöffnung, zum Beispiel einer Startgrube, zurückgezogen werden.
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3 zeigt eine Variante mit einem mittels Druckluft oder einer Hydraulikflüssigkeit expandierbaren Führungskopf 16. 4 zeigt einen Querschnitt durch den expandierbaren Führungskopf 16, der an seinem äußeren Umfang in Längsrichtung rippenförmig verlaufende Eingreifelemente 17 aufweist. Die Oberflächenstruktur der Eingreifelemente 17 ist sägezahnförmig, wobei die Sägezähne 18 rückwärtig, also entgegen der Vortriebsrichtung orientiert sind.
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Eine hier nicht dargestellte Zuleitung versorgt den expandierbaren Führungskopf 16 mit Druckluft oder einer Hydraulikflüssigkeit, die für die Expansion in die Expansionskammer 19 eingepresst wird. Im expandierten Zustand presst sich der Führungskopf 16 mit seinen Eingreifelementen 17 an die Innenwand des Altrohres 1, in 3 an den dargestellten vorderen Schuss 2. Bei geeignetem Druck im Führungskopf 16 und geeigneter Geometrie bewirkt das Eingreifen ein Verkeilen des Führungskopfes 16 im Altrohr 1 und verhindert so bei einem in Längsrichtung vorgespannten Neurohr 4 dessen vollständiges Entspannen. Somit übernehmen die Eingreifelemente 17 des expandierbaren Führungskopfs 16 die Funktion der Eingriffringe 14 gemäß der Variante der 1 und 2.
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Der Führungskopf 16 weist ein Fixierungsstück 20 auf, das sich bei expandiertem Führungskopf an die Innenwand des Neurohres 4 presst. Hierdurch kann bei Bedarf eine zugfeste und/oder schubfeste Verbindung zwischen Neurohr 4 und Führungskopf 16 erreicht werden. Gleichzeitig presst sich das Fixierungsstück 20 des Führungskopfes 16 an die Außenseite eines Übergangsstückes 21 der Erdrakete 6, wodurch eine Verbindung zwischen Führungskopf 16 und Erdrakete 6 erreicht wird, die ebenfalls zugfest und/oder schubfest sein kann. Das Übergangsstück 21 kann hierfür eine bereichsweise leicht konische oder gekrümmte Oberflächenform aufweisen, um die Zug- bzw. Schubfestigkeit zu erhöhen. Selbstverständlich ist es auch möglich, bei einem expandierbaren Führungskopf 16 die Verbindung zur Erdrakete 6 mittels eines Gewindes auszuführen, wie es in den 1 und 2 mit der Referenz 11 gezeigt ist.
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Befindet sich die Erdrakete 6 in der Zielposition, können sowohl der Packer 5 als auch der expandierbare Führungskopf 16 entspannt werden. Der expandierbare Führungskopf 16 und der Packer fallen zusammen und können mit der Erdrakete 6 durch das Neurohr 4 zurück zum Ausgangspunkt gezogen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Altrohr
- 2
- Schuss
- 3
- Schuss
- 4
- Neurohr
- 5
- Packer
- 6
- Erdrakete
- 7
- Hydraulikzuleitung
- 8
- Stoppelemente
- 9
- äußerer Umfang des Packers
- 10
- Übergangselement
- 11
- Kopfgewinde
- 12
- Führungskopf
- 13
- umlaufende Kante
- 14
- Eingriffring
- 15
- Kanalrohr
- 16
- expandierbarer Führungskopf
- 17
- Eingreifelement
- 18
- Sägezahn
- 19
- Expansionskammer
- 20
- Fixierungsstück
- 21
- Übergangsstück
