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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Einbringen eines Rohrs ins Erdreich.
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Mit derartigen Vorrichtungen läßt sich ein Produktrohr in das Erdreich einpressen. Beispielsweise kann nach dem Einbringen einer Pilotbohrung der Bohrkopf des Bohrgestänges entfernt und anschließend das Bohrgestänge mit einem Aufweitkopf verbunden werden. Der Aufweitkopf kann auch mit einem Produktrohr verbunden sein, das mit Hilfe des Pilotbohrgestänges in das Erdreich eingebracht wird. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass keine Pilotbohrung eingebracht wird, sondern das Produktrohr mit einem angetriebenen Bohrkopf in das Erdreich eingeschoben wird.
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Nachteilig ist bei den bekannten Bohrvorrichtungen nicht flexibel unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich des Einbringens des Rohres berücksichtigen zu können.
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Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, ein Einbringen des Rohrs ins Erdreich mit einfachen Mitteln zu erreichen, welches ein flexibles Reagieren auf Anforderungen hinsichtlich des Einbringens des Rohrs ermöglicht.
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Dieses Problem löst die Erfindung dadurch, dass das einzubringende Rohr mit einer Geschwindigkeit ins Erdreich eingebracht wird, die höher ist als die Geschwindigkeit des Bohrkopfs.
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Die Vorrichtung kann einen Antrieb für den Bohrkopf und einen Antrieb für das einzubringende Rohr aufweisen. Beispielsweise kann das Rohr mittels eines schiebenden Antriebs ins Erdreich eingebracht werden und der Bohrkopf mittels eines separaten davon getrennten weiteren Antriebs. Dieser Antrieb kann ziehend oder schiebend sein.
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Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Steuerung für den Antrieb des Rohrs, der insbesondere schiebend sein kann, und den Vortrieb des Bohrkopfs auf. Die Steuerung kann derart ausgestaltet sein, dass diese den Antrieb und den Vortrieb mit einstellbaren Geschwindigkeiten steuert. Hierdurch kann die Flexibilität beim Einbringen des Rohres weiter erhöht werden. Erfindungsgemäß ist von dem Begriff Steuerung die Möglichkeit der Einstellung der Geschwindigkeit des Rohrs und/oder des Bohrkopfs umfasst. Die Steuerung für den Antrieb des Rohrs und den Vortrieb des Bohrkopfs kann körperlich räumlich in einer Steuerung ausgebildet sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der Antrieb des Rohrs und der Vortrieb des Bohrkopfs in zwei körperlich unterschiedlichen Steuerungen vorliegt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Bohrkopf ein der Einbringrichtung entgegengesetzt orientiertes Bördelwerkzeug für das einzubringende Rohr auf. Durch die zwei unterschiedlichen Geschwindigkeiten für das Schieben des Rohrs und den Antrieb des Bohrkopfs ist es möglich, den Bohrkopf mit einer Geschwindigkeit in das Erdreich einzubringen, die gegenüber der Geschwindigkeit, mit der das einzubringende Rohr in das Erdreich eingebracht wird, niedriger ist. Dadurch kann ein Bördeln des einzubringenden Rohres an dem Bördelwerkzeug, das rückseitig am Bohrkopf angeordnet ist, erfolgen. Ein Bördeln des Rohrs kann vereinfacht durchgeführt werden. Über die Steuerung der Relativgeschwindigkeit des Rohrs und des Bohrkopfs kann zudem das Maß des Bördelns eingestellt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Innere des einzubringenden Rohrs geführt werden, um ein seitliches Ausknickens zu vermeiden. Die Führung kann über das Bohrgestänge im Falle eines schiebenden Antriebes des Bohrkopfs realisiert werden. Beispielsweise kann das einzubringende Rohr mit seiner Innenwandung zumindest abschnittsweise an einem Führungsbereich des Bohrkopfs und/oder des Bohrgestänges anliegen. Beim Einbringen des Rohrs kann die Anlage als Führung für das Rohr dienen. Die Führung kann abschnittsweise entlang des Umfangs des Inneren des einzubringenden Rohrs vorgesehen sein, oder sich in einem Abschnitt um den ganzen Umfang des Inneren des einzubringenden Rohrs erstrecken. Unter "Führung wird erfindungsgemäß verstanden, dass das Rohr an dieser Führung anliegt, wobei eine Relativbewegung zwischen Führung und Rohr nicht ausgeschlossen ist.
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Die Führung kann als Gleitfläche ausgebildet sein.
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Unter dem Begriff Bördeln wird erfindungsgemäß der Vorgang umfasst, bei dem ein Rohrende aufgebogen wird. Das Aufbiegen des Rohrendes kann dazu führen, dass das aufgebogene Rohrende in Richtung des Rohrs zurückgebogen wird und sich über das Rohr erstreckt. Beispielsweise kann durch das Bördeln ein zweiwandiges Produktrohr beim Einbringen des Rohrs erzeugt werden. Der Begriff Bördelwerkzeug umfasst erfindungsgemäß einen Anschlag für das Rohr mit einer bogenförmigen Umlenkfläche, die entgegengesetzt zur Einbringvorrichtung weist bzw. ausgerichtet ist. Die zumindest abschnittsweise entlang des Umfangs des Rohrs ausgebildete Umlenkfläche weist einen Einlaufbereich für das Rohr und einen Auslaufbereich für das gebördelte Rohr auf. Liegen sich Einlaufbereich und Auslaufbereich gegenüber, so kann das Rohr in Richtung auf sich selbst umgebördelt werden. Das Umbördeln kann bevorzugt derart erfolgen, dass das einzubringende Rohr nach außen und auf das einzubringende Rohr umgebördelt wird. Vereinfacht ausgedrückt, kann das einzubringende Rohr in Richtung auf das Bördelwerkzeug geschoben werden, welches sich mit einer geringeren Geschwindigkeit als das einzubringende Rohr im Erdreich bewegt. Das Rohr trifft im Einlaufbereich auf die Umlenkfläche und wird – der Umlenkfläche folgend – umgebördelt. Danach tritt das umgebördelte Rohr aus dem Auslaufbereich aus. Auf diese Weise kann beim Einbringen eines einwandig ausgestalteten Rohrs ein mittels des Umbördelns erzeugtes zweiwandiges Rohr erzeugt werden, das während des Einbringverfahrens erzeugt wird.
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Bevorzugt ist das Bördelwerkzeug lösbar mit dem Bohrkopf verbunden, um das Bördelwerkzeug einfach austauschen zu können. Wartung und geänderte Anforderungen können vereinfacht durchgeführt bzw. darauf reagiert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Bördelwerkzeug randseitig am Bohrkopf lösbar befestigt, beispielsweise über Formschluss und/oder Reibschluss. Es kann vorgesehen sein, dass das Bördelwerkzeug beim Betrieb des Bohrkopfs über einen am Bohrkopf ausgebildeten Mitnehmer mit in das Erdreich eingebracht wird, wobei der Mitnehmer als Anschlagselement am Umfang des Bohrkopfs ausgebildet ist. Beispielsweise kann das Bördelwerkzeug einen Innenumfang aufweisen, der an den Außenumfang des Bohrkopfs zumindest teilweise angepasst ist und von vorne auf den Bohrkopf aufgeschoben werden, wobei das Anschlagselement das Aufschieben des Bördelwerkzeugs begrenzt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Bohrkopf einen Räumer auf. Der Räumer kann mit einem Wirbel verbunden sein, der gezogen oder geschoben werden kann. Der Wirbel erlaubt ein Drehen des Räumers. Der Bohrkopf kann dabei drehend und/oder drückend angetrieben werden. Eine Pilotbohrung kann auf den Durchmesser des Produktrohrs aufgeweitet und das abgebaute Erdreich abgefordert werden.
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Bevorzugt ist der Außenumfang des Räumers an den Umfang des Auslaufbereichs des Bördelwerkzeugs angepasst, so dass das umgebördelte Rohr mit der umgebördelten Wandung im Wesentlichen am Erdreich anliegt. Über eine Anpassung des Außenumfangs des Räumers bzw. den Durchmesser des Räumbereichs kann eine Bohrung im Erdreich erzeugt werden, die auf den Durchmesser eines umgebördelten Rohrs abgestimmt ist. Es kann in einem Arbeitsgang geräumt und das Rohr ins Erdreich eingebracht werden, wobei das eingebrachte, umgebördelte Rohr an der Bohrlochwand anliegt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung zur Abförderung von Erdreich eine Abförderungseinrichtung auf.
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Vorzugsweise erstreckt sich die Abförderungseinrichtung durch das einzubringende Rohr. Im Sinne der Erfindung bedeutet dies, dass das abgebaute Erdreich über das Innere des einzubringenden Rohrs abgefordert wird. Die Abförderung kann mittels Druckluft, Druckwasser oder eine Förderschnecke erfolgen.
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Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Einbringen eines Rohrs ins Erdreich.
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Ferner wird beschrieben, ein Bördelwerkzeug an einem Bohrkopf zum Einbringen eines Rohrs ins Erdreich zu verwenden, um das einzubringende Rohr umzubördeln, und insbesondere zumindest teilweise zweiwandig auszugestalten.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von einem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Einbringen eines Rohrs ins Erdreich in einer Seitenansicht mit teilweise geschnittener Darstellung beim schiebenden Einbringen eines Bohrkopfs;
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2 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts der 1;
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3 eine (Teil-)Schnittdarstellung einer Vorrichtung zum Einbringen eines Rohrs ins Erdreich gemäß 1 mit einem einzubringenden Rohr von der Seite;
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4 eine isometrische Darstellung eines Ausschnitts von 3;
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5 eine schematische Teilansicht einer Vorrichtung zum Einbringen eines Rohrs ins Erdreich in einer Seitenansicht beim ziehenden Einbringen eines Bohrkopfs;
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6 eine (Teil-)Schnittdarstellung einer Vorrichtung zum Einbringen eines Rohrs ins Erdreich gemäß 5 mit einem einzubringenden Rohr von der Seite;
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7 eine isometrische Darstellung eines Ausschnitts von 6; und
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8 eine Ansicht auf die Vorrichtung gemäß 4 und 7 von hinten in einer Schnittdarstellung.
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1 zeigt eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einbringen eines Rohrs 1 ins Erdreich. Die Vorrichtung weist einen Antrieb zum Schieben eines Rohrs 1 in das Erdreich auf.
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In der vergrößerten Darstellung in 2 ist zu erkennen, dass die Vorrichtung ferner einen Bohrkopf 2 aufweist. Der Bohrkopf 2 ist über einen weiteren Antrieb in das Erdreich einbringbar. Im Falle der 1 bis 4 ist ein schiebender Antrieb des Bohrkopfs 2 vorgesehen, und im Falle der 5 bis 7 ist der Antrieb für den Bohrkopf 2 als ziehender Antrieb ausgestaltet. Ferner ist eine (nicht dargestellte) Abförderungseinrichtung zu Abförderung von Erdreich vorgesehen.
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Zur Steuerung des schiebenden Antriebs des Rohrs 1 und für den Vortrieb des Bohrkopfs 2 ist eine Steuerung 3 vorgesehen, die derart ausgestaltet ist, dass der Antrieb und der Vortrieb mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten erfolgen kann. Bei dem in 1 dargestellten schiebenden Antrieb des Bohrkopfs In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Wirbel 9 bzw. ein Drehgelenk vorhanden. Der Bohrkopf 2 wird über ein Bohrgestänge 8 schiebend in das Erdreich eingebracht. Das Bohrgestänge 8 kann zumindest abschnittsweise als innere Führung des einzubringenden Rohrs 1 genutzt werden, um sein seitliches Ausknicken zu vermeiden.
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Der Bohrkopf 2 weist einen rotatorisch antreibbaren Räumer 4 und einen Wirbel 9 auf. Am Bohrkopf 2 ist ein Bördelwerkzeug 5 angeordnet, das entgegengesetzt zur Einbringvorrichtung des Rohrs 1 orientiert ist. Mit dem Bördelwerkzeug 5 kann das einzubringende Rohr 1 umgebördelt werden.
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Das Bördelwerkzeug 5 weist einen Einlaufbereich 6 für das einzubringende Rohr 1 und einen Auslaufbereich 7 für das umgebördelte Rohr 1 auf.
