DE102011110089B4

DE102011110089B4 - "Spannkette"

Info

Publication number: DE102011110089B4
Application number: DE102011110089.3A
Authority: DE
Inventors: Werner Wurm
Original assignee: PRIME DRILLING GmbH
Current assignee: PRIME DRILLING GmbH
Priority date: 2011-08-12
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2020-08-13
Anticipated expiration: 2031-08-13
Also published as: EP2742202A2; WO2013023755A3; DE102011110089A1; WO2013023755A2; DE202012013547U1

Abstract

Spannkette (1) zum festen Übergreifen eines Vortriebsrohrs (4), wobei die Spannkette (1) schalenförmige, verschwenkbar über Gelenke (2) miteinander verbundene Ringstücke (3) aufweist, die an ihrer innenliegenden Oberfläche mit Haftbelägen (5) versehen sind, die mit der Rohroberfläche in Anlage bringbar sind und wobei die Ringstücke (3) über Gelenke (2) miteinander verbunden sind, die sich zu einem dem Rohrdurchmesser entsprechenden Ring ergänzen, sowie zwischen einander gegenüberliegenden Laschen (8,9,19) angeordnete Mittel (11) zum Spannen und Lösen der Spannkette (1) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Spannen und Lösen der Spannkette (1) aus einem ein Spannen und Lösen der Spannkette (1) ermöglichenden Spannzylinder (11) bestehen, die Spannkette (1) zum Übertragen von Antriebskräften auf das Vortriebsrohr (4) in einem zweiteiligen Gehäuse (15) angeordnet ist, das Gehäuse (15) mit doppeltwirkenden Schub- und Zugzylindem (23) verbunden ist und die Schub- und Zugzylinder (23) mit einem Maschinenbett (27) unverrückbar verbunden sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannkette zum Übertragen von Antriebskräften auf ein Vortriebsrohr.
Vorrichtungen zum Übertragen von Antriebskräften auf Rohrstränge kommen beim Verlegen von Erdleitungen zum Einsatz. Dabei wird von der Startbaugrube oder von der Erdoberfläche aus mit Hilfe eines Bohrkopfs am vorderen Ende eines Bohrgestänges zunächst eine Pilotbohrung verhältnismäßig geringen Querschnitts erzeugt. In einer Zielbaugrube oder auch an der Erdoberfläche wird dann der Bohrkopf am vorderen Ende des Bohrgestänges durch einen Aufweitkopf ersetzt, der sodann mit Hilfe des Gestänges zusammen mit einem Rohrstrang durch die Pilotbohrung gezogen wird. Je nach dem Rohrdurchmesser und insbesondere der Bodenbeschaffenheit sind infolge der notwendigen Erdreichverdrängung mit Hilfe des Aufweitkopfs am vorderen Ende des Gestänges erhebliche Kräfte erforderlich.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2009 054 183 A1 ist eine Zug- und Druckvorrichtung bekannt, bei der auf einem Gestell ein Hubschlitten mit einem Spannelement verfahrbar angeordnet ist. Das Spannelement dient dazu, den Rohrstrang zu erfassen und ein dem Schlittenhub entsprechendes Stück in der einen oder anderen Richtung vorwärts zu bewegen. Um das zu ermöglichen, besitzt das Spannelement ein das Produktrohr umgebendes Kupplungsrohr mit einem Druckmittelschlauch, der zwischen spiralförmig verlaufenden Innenrippen des Kupplungsrohrs angeordnet ist.
Bekannt ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 39 20 567 A1 auch ein Spannelement in Gestalt einer Klemme aus das Rohr umgebenden Schalen, die mit Hilfe einer Schraube zusammengezogen und dabei reibungsschlüssig mit dem Rohr verbunden werden. Des Weiteren beschreibt die US-Patentschrift US 4 842 248 A eine Vorrichtung zum Übertragen der Antriebskraft auf ein Rohr mit zwei einander gegenüberliegenden Klemmbacken mit je einer V-förmigen Ausnehmung zum Erfassen des Vortriebsrohrs auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten.
Schließlich ist aus der deutschen Patentschrift DE 10 2006 062 322 B3 eine Vorrichtung zum Einspressen von Rohren bekannt, bei der ein Schlitten auf Führungsschienen verfahrbar ist. Der Schlitten weist an seinen Enden ein Querhaupt mit jeweils einem Verpreßring auf, mit dessen Hilfe die Preßkraft auf ein in das Erdreich einzupressendes Rohr übertragen wird. Dieser Preßring besteht im wesentlichen aus zwei einander gegenüberliegenden Halbschalen zum formschlüssigen Umgreifen des Rohrstrangs. Die Halbschalen sind durch gegen ihre Stirnflächen geschraubte Halteringe so miteinander verbunden, dass die formschlüssige Verbindung auch bei der Übertragung hoher Kräfte erhalten bleibt.
Mit diesen bekannten Vorrichtungen läßt sich zwar auf einfache Weise ein Rohrstrang grabenlos verlegen. Jedoch sind dabei je nach der Länge der Bohrung, deren Durchmesser und der Bodenbeschaffenheit erhebliche Zug- und Druckkräfte aufzubringen, die unabhängig von der Art des Antriebs auf das Rohr bzw. den Rohrstrang übertragen werden müssen.
Die US 3,880,024 A offenbart ein festes Übergreifen eines Rohres mittels einer Kette, die um das Rohr gespannt werden kann. Sie offenbart nicht, dass eine Spannkette schalenförmige, verschwenkbar miteinander verbundene Ringstücke aufweisen kann und offenbart auch nicht, dass an der innenliegenden Oberfläche der Ringstücke diese mit einem kissenartigen Belag versehen sind, der mit der Rohroberfläche in Anlage bringbar ist.
Die US 4,341,406 A offenbart eine Vorrichtung zum Verbinden von Rohren mittels eines kettenartigen Kragens. Dazu sind die Rohre endseitig mit einem Flansch versehen. In Anlage zueinander befindliche Kragen können von dem Ringstücke aufweisenden Kragen beiderseits umgriffen werden. Der kettenartige Kragen kann über ein Element mit den Flanschen verspannt werden. Das kettenartige Element hintergreift damit die beiden Flansche einer Rohrverbindung, um eine in Längsrichtung der Rohre bzw. der Rohrverbindung wirkende Kraft auf die beiden Flansche aufzubringen. Dazu zeigt diese Druckschrift die Ausbildung eines Formschlusses, in dem die Ringstücke eine Aufnahme aufweisen, die an die Außenabmessungen der beiden aneinander anliegenden Flansche angepasst ist. Diese Druckschrift zeigt nicht, dass über das kettenartige Element eine Kraft in Längsrichtung des Rohres aufbrinbar ist.
Die US 4,336,637 A offenbart eine Spannkette zum festen Übergreifen eines Rohres, wobei die Spannkette schalenförmige, verschwenkbar über Gelenke miteinander verbundene Ringstücke aufweist, die an ihrer innenliegenden Oberfläche mit Haftbelägen versehen sind, die mit der Rohroberfläche in Anlage bringbar sind und die Ringstücke über Gelenke miteinander verbunden sind, die sich zu einem dem Rohrdurchmesser entsprechenden Ring ergänzen, sowie zwischen einander gegenüberliegenden Laschen angeordnete Mittel zum Spannen und Lösen der Spannkette aufweisen.
Nachteilig bei den bekannten Vorrichtungen zum Übertragen von Antriebskräften auf Rohre bzw. Rohrstränge ist ihr hoher baulicher Aufwand und darüber hinaus ihre Beschränkung auf ein verhältnismäßig geringes Spektrum von unterschiedlichen Rohrdurchmessern. Bei einem Durchmesserwechsel ist daher ein erheblicher Montage- und Zeitaufwand erforderlich.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung das Problem zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die bei geringem baulichen Aufwand ein schnelles Anpassen an unterschiedliche Rohrdurchmesser und die Übertragung unterschiedlich hoher Vortriebskräfte erlaubt.
Die Lösung dieses Problems besteht in einer Spannkette aus einzelnen schalenförmigen, jeweils beispielsweise über ein Gelenk verschwenkbar miteinander verbundenen Ringstücken, die sich ohne weiteres alleine oder zu mehreren nebeneinander um ein Vortriebsrohr herumlegen läßt. Dabei brauchen die Enden der Spannkette anschließend lediglich miteinander verbunden zu werden. Um die Vortriebskraft auf die Spannkette übertragen zu können, können zwei der Ringstücke über einen Schub- und Zugzylinder miteinander verbunden sein, der beispielsweise über L-förmige Laschen mit dem jeweils benachbarten Ringstück verbunden ist.
Die Ringstücke können auf ihrer der Rohroberfläche zugekehrten Seite mit Haftkissen beispielsweise nach Art eines Bremsbelages versehen sein.
Vorzugsweise befinden sich die Spannketten in einem zweiteiligen Kettengehäuse, das mit doppelt wirkenden hydraulischen Schub- und Zugzylindem zum Aufbringen der Vortriebs- oder Zugkraft verbunden ist. Um ein Auslenken des Rohrstrangs während des Bohrens aufzufangen, können die Schub- und Zugzylinder in einem Drehgestell gelagert sein, das während des Rohrvortriebs das seitliche Auslenken des Antriebs erlaubt. Um das zu erleichtern, ist das Drehgestell vorzugsweise mit bogenförmigen Kopfenden zwischen komplementären Führungsstücken ausgestattet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen des näheren erläutert.
Dabei zeigen:

1 die perspektivische Darstellung einer offenen Spannkette,
2 die Spannkette nach 1 beim Schließen des Rings,
3 die Spannkette im geschlossenen Zustand,
4 die ein Vortriebsrohr umschließende Spannkette im Betriebszustand,
5 ein Paket aus vier aneinanderliegende Spannketten im Betriebszustand,
6 ein zweiteiliges Spannkettengehäuse mit einem Vortriebsrohr vor dem Zusammenbau,
7 das Spannkettengehäuse der 6 im zusammengebauten Zustand,
8 eine Zug- und Druckvorrichtung mit dem Kettengehäuse und
9 eine Draufsicht auf die Spannvorrichtung mit einem verschwenkbaren Zylindergehäuse.

Die Spannkette 1 besteht aus mehreren jeweils über ein Gelenk 2 miteinander verbundenen Ringstücken 3, deren Anzahl so bemessen ist, dass die Kette ein Vortriebsrohr 4 eng umschließt, wie das in den 4 und 5 dargestellt ist. Um das zu erreichen, sind die einzelnen Ringstücke 3 zumindest auf ihrer Innenseite leicht gekrümmt, so dass sie im Betriebszustand eng an der Rohroberfläche anliegen (4, 5).
Um die Rohroberfläche zu schonen, sind die Ringstücke 3 an ihren innenliegenden Oberflächen mit einem kissenartigen, einen erhöhten Reibungswiderstand aufweisenden Belag 5, beispielsweise einem üblichen Bremsbelag versehen. Die einzelnen Ringstücke 3 besitzen - mit zwei Ausnahmen (2) - dieselben Abmessungen. Bei diesen Ausnahmen handelt es sich um das Ringstück 6, mit doppelter Länge und dem Ringstückbelag 7 auf einer gebogenen Trägerplatte, die mit L-förmigen Laschen 8, 9 bzw. 10 versehen sind und zwischen sich einen hydraulischen Spannzylinder 11 aufnehmen. Der Spannzylinder 11 ist zum einen gelenkig mit der Lasche 10 und seine Kolbenstange 12 ist zum anderen gelenkig mit den beiden L-förmigen Laschen 8, 9 verbunden. Der Spannzylinder 11 ermöglicht so ein Spannen und Lösen der ringförmig geschlossenen Spannkette 1 im Einbauzustand (4).
Je nach dem Bereich der zu übertragenden Kräfte können mehrere Ringstücke, wie in 5 dargestellt im gespannten Zustand bei ausgefahrener Kolbenstange 12 dicht nebeneinander liegen und ein sehr breites Spektrum von Vortriebskräften aufnehmen. Im Betriebszustand umschließt ein aus einem kappenartigen Oberteil 13 und einem komplementären Unterteil 14 bestehendes Gehäuse 15 das Ringstückpaket 16 (6, 7).
Ein U-förmiger Bügel 17 mit zwei Handrädern 18, 19 dient zum Anstellen von jeweils paarweise angeordneten Rollen 20, 21 als Führung für das Vortriebsrohr 4. Das Unterteil 14 des Ringstückgehäuses 15 besitzt eine Tasche 22 für das Ringstückpaket 16, deren Breite sich je nach der Anzahl der Spannkettenringe durch nicht dargestellte Paßstücke verkleinern läßt. Das Gehäuse 15 dient vornehmlich der Kraftübertragung von beispielsweise vier paarweise auf den Seiten des Vortriebsrohrs 4 angeordneten Schub- und Zugzylindern 23. Diese Schub-und Zugzylinder 23 sind jeweils in einem Lagerstück 24 gelagert, das seinerseits mittels Zapfen 25 in den Seitenwangen 26 des Maschinenbetts 27 gelagert ist. Die Kolbenstangen 28 der Schub- und Zugzylinder 23 greifen paarweise gelenkig an jeweils einem Lagerblock 29 auf jeder Seite des Gehäuseoberteils 13 an.
Die nach der Darstellung in 8 freiliegenden und mit dem Maschinenbett 27 unverrückbar verbundenen Schub- und Zugzylinder 23 können nach 9 auch in einem Schwenkrahmen 30 gelagert sein, um bei einem nicht linearen Verlauf der Erdbohrung bzw. des darin befindlichen Vortriebsrohrs 4 etwas seitlich ausweichen zu können. Dazu sind die Schub- und Zugzylinder 23 in Kammern 31, 32 des Schwenkrahmens 30 untergebracht, dessen Stirnflächen 33, 34 bogenförmig verlaufen und in komplementären Lagerstücken 35,36 geführt sind. Diese Lagerstücke liegen unverrückbar an Stützkörpern 37, 38 an.

Claims

Spannkette (1) zum festen Übergreifen eines Vortriebsrohrs (4), wobei die Spannkette (1) schalenförmige, verschwenkbar über Gelenke (2) miteinander verbundene Ringstücke (3) aufweist, die an ihrer innenliegenden Oberfläche mit Haftbelägen (5) versehen sind, die mit der Rohroberfläche in Anlage bringbar sind und wobei die Ringstücke (3) über Gelenke (2) miteinander verbunden sind, die sich zu einem dem Rohrdurchmesser entsprechenden Ring ergänzen, sowie zwischen einander gegenüberliegenden Laschen (8,9,19) angeordnete Mittel (11) zum Spannen und Lösen der Spannkette (1) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Spannen und Lösen der Spannkette (1) aus einem ein Spannen und Lösen der Spannkette (1) ermöglichenden Spannzylinder (11) bestehen, die Spannkette (1) zum Übertragen von Antriebskräften auf das Vortriebsrohr (4) in einem zweiteiligen Gehäuse (15) angeordnet ist, das Gehäuse (15) mit doppeltwirkenden Schub- und Zugzylindem (23) verbunden ist und die Schub- und Zugzylinder (23) mit einem Maschinenbett (27) unverrückbar verbunden sind.
Spannkette (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schub- und Zugzylinder (23) mit einem Schwenkrahmen (30) verbunden sind.
Spannkette (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkrahmen (30) mit bogenförmigen Stirnflächen (33, 34) in komplementären Lagerstücken (35, 36) angeordnet ist, die an Stützkörpern (37, 38) unverrückbar anliegen.
Spannkette (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Spannketten (1) dicht nebeneinander liegen und von dem aus einem kappenartigen Oberteil (13) und einem komplementären Unterteil (14) bestehenden Gehäuse (15) umschlossen werden.
Spannkette (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringstücke (3, 6) an ihren innenliegenden Oberflächen einen kissenartigen, einen erhöhten Reibungswiderstand aufweisenden Haftbelag (5) aufweisen.