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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Drehen eines in das Erdreich einzubringenden Rohres um die Längsachse des Rohrs, ein Hebeelement mit mindestens einer derartigen Vorrichtung und ein Verfahren zum Drehen eines in das Erdreich einzubringenden Rohres in die Längsachse des Rohrs.
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Es sind Vorrichtungen bekannt, mit denen rohrförmige Gestänge in das Erdreich eingebracht werden, die aus einzelnen Gestängeabschnitten bestehen. Die Gestängeabschnitte können endseitig ein Gewinde aufweisen und über die Vorrichtung miteinander verbunden werden. Die Vorrichtung kann einen drehbaren Dorn zum Eingriff in einen Hohlraum des Gestängeabschnitts aufweisen, um einen der Gestängeabschnitte um die Längsachse zu drehen. Es kann auch vorgesehen sein, dass die äußere Form eines Gestängeabschnitts an einen Mitnehmer eines Drehantriebs angepasst ist. Der Gestängeabschnitt kann mittels des in Eingriff mit dem Gestängeabschnitt stehenden Mitnehmers gedreht werden.
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Nachteilig dabei ist, dass der Drehantrieb und/oder die Gestängeabschnitte eine jeweils an das angetriebene Element des Drehantriebs speziell angepasste Form aufweisen müssen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung, ein Hebeelement mit mindestens einer derartigen Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, mit dem ein vereinfachtes Drehen eines in das Erdreich einzubringenden Rohres um die Längsachse des Rohres möglich ist, wobei zudem eine Flexibilität bei der Verwendung zu drehender Rohre im Hinblick auf den Durchmesser möglich ist.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der nebengeordneten Ansprüche gelöst.
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Kerngedanke der Erfindung ist es, eine variable umfangsseitige Fixierung am Außenumfang eines Rohres mit einem Reibelement vorzunehmen, wobei über das dem Rohr anliegende Reibelement dem Rohr eine Drehbewegung um seine Längsachse aufgeprägt wird. Eine zwischen Reibelement und Rohr vorliegende Reibung wird genutzt, um das Rohr entgegen der Bewegung des Reibelements in Rotation zu versetzen.
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Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung zum Drehen eines in das Erdreich einzubringenden Rohres um die Längsachse des Rohrs ein Widerlager und mindestens ein Reibelement auf. Das Reibelement ist in Richtung auf das Widerlager bewegbar, um das Rohr zwischen Widerlager und dem mindestens einen Reibelement zu fixieren. Die Fixierung ist derart, dass das zwischen Widerlager und Reibelement fixierte Rohr gedreht werden kann, wenn das Reibelement, das mit einem Antrieb zum Bewegen des mindestens einen Reibelements in Verbindung steht, gedreht werden kann.
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Der Begriff „Rohr” erfasst erfindungsgemäß ein in das Erdreich zu verlegendes Rohr mit einem zumindest an einem Ende ausgebildeten Gewinde und einen Durchmesser von 50 mm bis 700 mm, insbesondere 90 mm bis 530 mm. Vorzugsweise weist das Rohr an beiden Enden ein Gewinde auf. Vorzugsweise ist an einem Ende das Gewinde als Außengewinde gestaltet und an dem anderen Ende als Innengewinde gestaltet, sofern das Rohr an beiden Enden ein Gewinde aufweist. Bei dem Rohr kann es sich um ein Produktrohr oder Futterrohr handeln. Das Rohr kann Teil einer Rohrleitung für Flüssigkeiten, Gase oder rieselförmige Festkörper sein.
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Der Begriff „Reibelement” erfasst im Sinne der Erfindung ein Element, das mindestens einen bewegbaren Punkt aufweist, der in Anlage zur Außenfläche bzw. Außenumfang des Rohrs bringbar ist und mittels (Haft-)Reibung eine Kraft in Bewegungsrichtung des Punkts auf das Rohr ausübt. Das Reibelement kann in Anlage zum Rohr beim Fixieren gebracht werden und durch Bewegen des Reibelements mit dem in Anlage mit dem Rohr stehenden Punkt bewegt werden. Das Reibelement rutscht vorzugsweise nicht über den Außenumfang des Rohrs, sondern das Rohr kann eine Kraft aufnehmen, um gedreht zu werden. Das Reibelement kann drehbar gelagert sein.
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Der Begriff „Widerlager” erfasst im Sinne der Erfindung mehrere Punkte, gegen die der Außenumfang des Rohrs mittels des Reibelements gedrückt werden kann und die beweglich sind. Vorzugsweise liegen die Punkte im Wesentlichen in einer Ebene mit dem Punkt am Reibelement, der am Außenumfang des Rohrs anliegt. Bevorzugt bildet das Widerlager flächenhafte Abschnitte, die bewegbar sind. Die flächenhaften Abschnitte können bewegbar gelagert sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Widerlager zwei fest zueinander angeordnete drehbar gelagerte Widerlagerrollen auf, die insbesondere eine nicht deckungsgleiche Achse haben. Die zwei fest zueinander angeordneten Widerlagerrollen sind mit ihren Achsen beabstandet zueinander angeordnet, so dass die Widerlagerrollen versetzt am Außenumfang des Rohrs in Anlage zu diesem gebracht werden können. Es kann vorgesehen sein, dass jeder der Widerlagerrollen eine oder mehrere zusätzliche Widerlagerrollen, die eine identische Drehachse zu der ersten jeweiligen Widerlagerrolle haben, zugeordnet ist. Hierdurch kann ein einfacher Aufbau erreicht werden. Durch das Vorsehen mehrerer Rollen auf einer Achse können mehrere Rollen parallel zur Längsrichtung des Rohrs angeordnet sein, um das Aufbringen von Drehmomenten auf das Rohr quer zur Längsrichtung zu verhindern und die Fläche der Auflage bzw. Anlage des Widerlagers am Rohr zu erhöhen. Das Widerlager kann auch als Band ausgestaltet sein.
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Vorzugsweise weisen die Widerlagerrollen eine zur Längsachse des Rohrs im Wesentlichen parallel verlaufende Drehachse auf, so dass eine einfache Konstruktion möglich ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Reibelement als mindestens eine Rolle ausgestaltet, die an dem zu drehenden Rohr am Außenumfang abrollen kann und das Rohr dabei antreibt. Hierdurch ist eine einfache Konstruktion und eine einfache Ausgestaltung möglich. Ein Reibelement kann auch mehrere Rollen hintereinander aufweisen, die im Wesentlichen dieselbe Drehachse haben. Das Reibelement kann auch als Band ausgestaltet sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind mehrere Reibelemente vorgesehen, um die Fixierung und/oder die Aufprägung der Drehbewegung des Rohres zu verbessern.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das mindestens eine Reibelement gegenüber dem Widerlager symmetrisch angeordnet. Bei dem Vorsehen mehrerer Reibelemente können diese symmetrisch gegenüber dem Widerlager angeordnet sein. Hierdurch kann ein unerwünschtes Drehmoment auf das Rohr verhindert werden. Das Rohr wird gleichmäßig, d. h. symmetrisch, gegen das Widerlager gedrückt. Beim Vorsehen mehrerer Reibelemente kann jedem Reibelement ein Antrieb für eine Bewegung des Reibelements, insbesondere eines Drehantriebs für eine Rolle, die das Reibelement aufweist bzw. aus dieser besteht, zugeordnet sein.
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Vorzugsweise weist das Reibelement eine mit einem Elastomer versehene bewegliche Fläche auf. Hierdurch kann die Reibung zwischen den Reibelement und dem Rohr verbessert werden, um eine verbessere Kraftübertragung zu erreichen. Das Reibelement kann mit dem Elastomer beschichtet sein oder einen Teilabschnitt aufweisen, der das Elastomer aufweist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Reibelement gegenüber dem Widerlager mittels eines Schwenkzylinders verschwenkbar, wodurch eine einfache Ausgestaltung und auch eine simple Übertragung von hohen Kräften möglich ist.
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In einer Ausführungsform ist mindestens eine, vorzugsweise zwei, Vorrichtung an einem Tragelement angeordnet, wobei die mindestens eine Vorrichtung verschieblich mittels des Tragelements ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine erfindungsgemäße Vorrichtung an einem Hebeelement angeordnet. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Vorrichtung im Raum bewegt werden kann. Insbesondere kann das Hebeelement ein Kran bzw. Teil eines Krans sein.
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Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Drehen eines in das Erdreich einzubringenden Rohres um die Längsachse des Rohrs. Das Rohr wird mittels mindestens eines Reibelements mit einem Abschnitt des Außenumfangs in Richtung auf ein Widerlager gedrückt und das Rohr wird zwischen Widerlager und dem mindestens einen Reibelement fixiert, wobei das Rohr durch einen Antrieb, der das mindestens eine Reibelement in Drehung versetzt, gedreht wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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In den Zeichnungen zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer an einem Tragelement angeordneten erfindungsgemäßen Vorrichtung von einer Stirnseite in teilweise geschnittener Darstellung mit einem Rohr;
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2 eine schematische Darstellung der Vorrichtung gemäß 1 mit einem in der Vorrichtung geklemmten Rohr;
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3 eine schematische Darstellung der Vorrichtung gemäß 1 mit einem geklemmten Rohr mit einem gegenüber 2 kleineren Durchmesser;
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4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung an einem Kran mit in das Erdreich einzubringenden Rohren in einer Seitenansicht;
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5 die Vorrichtung mit Kran und Rohren gemäß 4 in einer isometrischen Darstellung;
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6 eine schematische Detailansicht der an einem Kran angeordneten Vorrichtung von der Seite;
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7 eine schematische Detaildarstellung der an einem Kran angeordneten Vorrichtung in isometrischer Darstellung und
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8 eine schematische Darstellung der Vorrichtung mit einem Rohr und einem Tragelement in isometrischer Darstellung.
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1 zeigt eine Vorrichtung mit einem Rohr 1 in einer Stirnansicht der Vorrichtung, die an einem Tragelement T befestigt ist. An einer Grundplatte 2 ist ein Widerlager 3 in Form zweier Widerlagerrollen 4 befestigt. Die Widerlagerrollen 4 sind drehbar um eine Drehachse 5 ausgestaltet. An der Grundplatte 2 sind gegenüber der Grundplatte 2 verschwenkbare Arme 6 angelenkt. An den Armen 6 ist jeweils ein Reibelement 7 drehbar gelagert. Das Reibelement 7 ist als Rolle ausgestaltet, die mittels eines am Arm 6 befestigten Drehantriebs 8 gedreht werden kann. Das als Rolle ausgestaltete Reibelement 7 weist eine Drehachse 9 auf, die parallel zu den Drehachsen 5 der Widerlagerrollen 4 verläuft.
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In einer geöffneten Stellung kann ein Rohr 1 zwischen die Arme 6 gebracht werden, indem beispielsweise die Vorrichtung auf das Rohr 1 abgesenkt wird.
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In 2 ist gezeigt, dass die beiden Arme 6 in eine geschlossene Stellung verschwenkt wurden. Die als Rollen ausgestalteten Reibelemente 7 wurden in Richtung auf das Widerlager 3 mittels des am Arm 6 angreifenden Schwenkzylinders 10 verschwenkt. Ein Ende des Schwenkzylinders 10 ist am Arm 6 angelenkt und das andere Ende an der Grundplatte 2.
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Das Rohr 1 ist zwischen den Rollen und dem Widerlager 3 fixiert. Wenn die Rollen gedreht werden, so laufen diese auf den Außenumfang des Rohrs 1 ab und versetzen das Rohr 1 um die Längsachse des Rohrs 1 in Rotation. Das Rohr 1 versetzt seinerseits die Widerlagerrollen 4 des Widerlagers 3 in Drehung.
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In 3 ist das Klemmen eines Rohrs 1 mit einem gegenüber dem in 2 gezeigten Rohr kleineren Durchmesser gezeigt. Auch ein kleinerer Durchmesser kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gedreht werden. Eine Anpassung ist nicht erforderlich.
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In 4 bis 7 ist eine Ausführungsform dargestellt, in der zwei Vorrichtungen beabstandet zueinander in Längsrichtung eines Rohres an einem Tragelement T angeordnet sind. Die beiden Vorrichtungen sind an jeweils einem Ende des Tragelements T befestigt. Das Tragelement T kann mittels eines Krans 11 gegriffen und bewegt werden. Der Kran 11 weist Anschlusselemente für die hydraulischen und/oder elektrischen Elemente für die Vorrichtung auf.
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Eine Greifeinheit des Krans 11 greift ein Führungsrohr 12, in dem ein Trägerrohr 13 in längsaxialer Richtung linear beweglich gelagert ist. Die beiden Vorrichtungen sind endseitig mit dem Trägerrohr 13 verbunden. Zur Bewegung des Trägerrohrs 13 ist an dem Führungsrohr 12 ein Ende eines als Hydraulikzylinder ausgestalteten Positionszylinders 14 angelenkt. Das andere Ende des Positionszylinders 14 ist am Trägerrohr 13 angelenkt, so dass ein Einfahren des Positionszylinders 14 bewirkt, dass das Ende des Trägerrohrs 13, mit dem der Positionszylinder 14 verbunden ist, auf das Führungsrohr 12 zu bewegt wird in längsaxialer Richtung. Ein Ausfahren des Positionszylinders 14 bewirkt eine entgegengesetzte Bewegungsrichtung. Durch den Positionszylinder 14 können die beiden Vorrichtungen, die an den Enden des Trägerrohrs 13 befestigt sind, linear bewegt werden, wobei die lineare Bewegung an die Drehung des Rohrs 1 angepasst sein kann.
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Mittels des Krans 11 kann das Tragelement T mit den zwei Vorrichtungen gegriffen werden, indem die Reibelemente 7 auf das Widerlager 3 verschwenkt werden und das Rohr 1 fixiert ist. Mittels des Krans 11 kann das Rohr 1 in die Bohrachse einer in den 4 und 5 gezeigten Lafette 15 geführt werden. Die als Rollen ausgestalteten Reibelemente 7 werden mittels der Drehantriebe 8 angetrieben und das Rohr 1 mit dem schon im Erdreich befindlichen Rohr verschraubt. Nach dem Verschrauben öffnen die Schwenkzylinder 10 und der Kran 11 fährt in die Ausgangsposition (1) zurück. Das Rohr 1 kann abgebohrt werden und gleichzeitig wird ein weiteres Rohr 1 von dem Kran 11 mittels der beiden am Tragelement T angeordneten Vorrichtungen aufgenommen.
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8 zeigt eine Ausführungsform mit zwei an einem Tragelement T befestigten Vorrichtungen für ein Rohr 1 mit einem gegenüber dem in 6 dargestellten Rohr 1 kleineren Durchmesser.
