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Die Erfindung betrifft ein Bohrrohr zum Einsatz beim Erstellen einer Bohrung in einem Boden von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt entlang einer vorgegebenen Bohrlinie, insbesondere zum oberflächennahen Verlegen von Erdkabeln oder Erdleitungen im Boden, wobei die Bohrung mittels einer Bohrvorrichtung mit einem Bohrwerkzeug zum Lösen des Bodens beim Vorschieben der Bohrrohre aufgefahren wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Bewegen wenigstens eines Bohrrohrs in ein Bohrloch hinein oder aus diesem hinaus, insbesondere beim oberflächennahen Erstellen einer Bohrung in einem Boden von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt und/oder beim Einbringen einer Rohrleitung oder Erdleitung oder eines Erdkabels in den Boden von einem Start- zu einem Zielpunkt oder entgegengesetzt, mit wenigstens einer Basis, mit wenigstens einem Widerlager, mit wenigstens einem Aktuator zum Bewegen des wenigstens einen Bohrrohrs, der mit der Basis wirkverbunden ist, mit einem Übertragungselement, das mit dem Aktuator wirkverbunden ist, zum Übertragen der durch den wenigstens einen Aktuator hervorgerufenen Bewegung auf das wenigstens eine Bohrrohr, sowie ein System und ein Verfahren zum Erstellen einer Bohrung von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt im Boden entlang einer vorgegebenen Bohrlinie insbesondere zum oberflächennahen Verlegen von Erdkabeln oder Erdleitungen im Boden, wobei die Bohrung mittels einer Bohrvorrichtung mit einem Bohrwerkzeug zum Lösen des Bodens durch Vorschieben von Bohrrohren aufgefahren wird.
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Bei der Errichtung eines Stromnetzes beispielsweise bei der Erstellung einer 380 kV-Leitung ist es neben der Erstellung von Überlandleitungen auch notwendig, diese Leitungen im Boden zu verlegen.
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Bei einer oberflächennahen Verlegung von Erdkabeln, Erdleitungen und auch Rohrleitungen (wie beispielsweise Pipelines) kommt die offene Grabenbauweise zum Einsatz. Dies führt zum Teil zu erheblichen Eingriffen entlang der Trasse und ist mit einem nicht zu unterschätzenden Aufwand beim Grabenaushub und bei der Grabenwiederverfüllung verbunden. Für die Erstellung einer 380 kV Kabeltrasse sind beispielsweise zwei Grabenprofile mit jeweils 5,5 m Breite und 2,15 m Tiefe zu erstellen Als besonders aufwendig hat sich die Trennung der einzelnen Bodenschichten herausgestellt, die mehrere getrennte Mieten erforderlich macht. Dies ist notwendig, um bei der späteren Rückverfüllung des Grabens die Bodenqualität wieder in den ursprünglichen Zustand zurückzuversetzen. Des Weiteren ist während der Bauarbeiten eine Baubedarfsfläche von ca. 40 m freizuhalten während nach dem Abschluss der Bauarbeiten ein Kabelschutzstreifen von ca. 23 m zugänglich gehalten werden muss. Diese Eingriffe während der Bauphase und die Auswirkungen nach Abschluss der Arbeiten im Rahmen der offenen Verlegung begründen die Notwendigkeit der Entwicklung einer bedarfsgerechten unterirdischen Verlegemethode.
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Um weiterhin die Eingriffe in die Natur während der Bauphase und die Errichtungskosten gering zu halten, ist es notwendig große Haltungslängen zu erreichen. Hierbei sind Haltungslängen von bis zu 1500 m oder mehr anzustreben. Problematisch bei der oberflächennahen Verlegung ist die geringe Überdeckung der Leitung und ggf. auch der geringe Abstand der einzelnen Bohrungen zueinander (beides beispielsweise u.U. jeweils lediglich 2 bis 6 m). Der Durchmesser der hier zu verlegenden Leitungen bewegt sich in einem Bereich kleiner 500 mm, oft auch kleiner 300 mm.
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Es stehen bereits grabenlose Bohrverfahren aus dem Pipelinebau zur Verfügung. (Microtunneling, HDD) allerdings ist es nicht ohne weiteres bisher möglich, mit diesen Verfahren die notwendigen Parameter abzudecken.
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So existieren bereits Bohrverfahren, die den gewünschten Durchmesserbereich verlegen können, allerdings sind diese Verfahren aus technischen Gründen auf wesentlich kürzere Streckenlängen limitiert, was insbesondere an der Zufuhr mit Bohrflüssigkeit liegt. Hierbei handelt es sich beispielsweise um die Microtunnelbohrtechnik bis 300 mm. Für eine Haltungslänge von bis zu mehr als 1,5 km müsste derzeit noch auf eine Microtunnelbohrtechnik mit einem Durchmesser von ca. 1000 mm zurückgegriffen werden. Allerdings erhöhen sich der Platzbedarf der Baustelleneinrichtung und die Kosten mit zunehmendem Durchmesser signifikant. Daher war diese Technik bisher nicht wirtschaftlich einsetzbar. Weiterhin sind Rohrleitungen der Microtunnelbohrtechnik nur gesteckt, so dass nur Druck- aber keine Zugkräfte übertragen werden können.
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Mit dem Horizontal Directional Drilling (HDD)-Verfahren wäre eine Verlegung bezüglich der Anforderungen für den Durchmesser und die Streckenlänge denkbar. Dieses Verfahren kommt bereits speziell bei der Unterquerung von Flussläufen oder Straßen zum Einsatz. Bei diesem Verfahren wird zunächst eine Pilotbohrung unter Verwendung eines rotierenden Bohrkopfes und Bohrgestänges vom Startpunkt in Richtung Zielpunkt erstellt. Die Lagegenauigkeit wird dabei durch ein Vermessungssystem sichergestellt, welches hinter dem Bohrkopf angebracht ist. Das abgebaute Material wird mit einer Bentonitsuspension zu Tage gefördert. Die Bentonitsuspension wird durch das Bohrgestänge direkt zu den am Bohrkopf angebrachten Düsen gepumpt. Die Suspension vermischt sich mit dem gelösten Boden und fließt durch den Ringraum zwischen Bohrgestänge und Boden zum Startpunkt zurück. Für einen sauberen Austrag des gelösten Bodens sind allerdings hohe Spülungsdrücke erforderlich. Um einen unerwünschten Spülungsaustritt an der Oberfläche zu verhindern, sind beim HDD-Verfahren aber in diesem Fall Verlegetiefen und damit Überdeckungen von mehr als 30m erforderlich. Die Bohrrohre des Pilotbohrstrangs sind miteinander über eine kraftschlüssige Verbindung miteinandergekoppelt, indem die Bohrrohre miteinander über einen Schraubgewindeanschluss direkt verschraubt sind. Hierrüber findet auch die Verbindung mit dem Antrieb des sogenannten HDD-Riggs statt. Das Verschrauben der Bohrstrangelemente erfordert entsprechend Rüstzeit.
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Durch Entwicklungen im Bereich Bohrtechnik und Pumptechnik im Hinblick auf die Versorgung der Bohrvorrichtung mit Antriebs- und Spülflüssigkeit ist es möglich geworden, die 1000 mm Durchmesserbarriere für den Einsatz beispielsweise von Microtunnelingverfahren zu überwinden. Allerdings ist das sukzessive Einbauen von Bohrrohren problematisch im Hinblick auf das regelmäßige Verlängern der Versorgungsleitungen für die Bohrvorrichtung und den Bohrkleinabtransport. Dieses bringt bei Verlegelängen von bis zu oder mehr als 1500 m erhebliche Leistungseinbußen durch Rüstzeiten mit sich.
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Weiterhin ist es im Hinblick auf das Verlegen von oberflächennahen Leitungen notwendig, nach bzw. bei dem Erstellen der Bohrung eine Rohrleitung, insbesondere vorteilhafter Weise aus Kunststoff (andere Materialien wie Polymerbeton, GFK oder dgl. sind auch möglich) in den Boden einzubringen, um in diese dann die Leitung zu verlegen. Hierbei ist problematisch, dass es nicht ohne weiteres möglich ist, die Bohrung direkt mit dem Einbringen von Kunststoffrohren in den Boden zu erstellen, da das Kunststoffrohr insbesondere bei großen Verlegelängen nicht geeignet ist, die notwendigen Kräfte beschädigungsfrei zu übertragen. Es ist daher notwendig, Bohrrohre zu verwenden, die geeignet sind, die notwendigen Kräfte bereitzustellen, die für das Bohren benötigt werden. Auch hier ist wieder das zuvor beschriebene sukzessive Einbringen problematisch.
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Nach dem Erreichen des Zielpunktes wird die Bohrvorrichtung entfernt. Weiterhin werden die verlegten Bohrrohre wieder ausgebaut und das Kunststoffrohr wird zeitgleich oder zeitversetzt in den Boden eingebracht. Es ist dabei notwendig, Zugkräfte auf die und über die Bohrrohre zu übertragen und entsprechend nach Ausbau eines Bohrrohrs aus dem Bohrloch, diese vom Bohrstrang zu trennen, um sie entsprechend wieder verwenden zu können.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, die vorgenannten Nachteile zu überwinden, insbesondere die Rüstzeiten zu verringern und Zugkräfte übertragbar im Bohrstrang zu machen.
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Gelöst wird diese Aufgabe hinsichtlich des Bohrrohres dadurch, dass das Bohrrohr an seinen Enden jeweils wenigstens einen Anschlussabschnitt zum zugfesten lösbaren Verbinden mit einem weiteren Element eines Bohrstrangs aufweist, dass das Bohrrohr wenigstens Element zum Herstellen einer zugfesten Verbindung mit einem korrespondierenden Element einer Vorschubeinrichtung zum Vorschieben und/oder Zurückziehen des Bohrrohrs in das Bohrloch aufweist, und dass eine Außenwandung des Bohrrohres einstückig ausgeführt ist.
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Es hat sich überraschen gezeigt, dass mit einem solchen Bohrrohr auf einfache Weise ein zugfester Bohrstrang bereitgestellt werden kann, das zum Vorschieben und/oder Zurückziehen ausgelegt ist.
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Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Verbindung über die jeweiligen Anschlussabschnitte des Bohrrohres mit einem weiteren Element des Bohrstrangs in Form einer formschlüssigen und/oder einer kraftschlüssigen Verbindung erfolgt. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Bohrrohr an seinem ersten Ende einen ersten Anschlussabschnitt und an seinem gegenüberliegenden zweiten Ende einen zum ersten Anschlussabschnitt korrespondierenden zweiten Anschlussabschnitt aufweist.
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Dabei ist vorteilhaft, dass der erste Anschlussabschnitt und der zweite korrespondierenden Anschlussabschnitt im montierten Zustand eine Flanschverbindung bilden, die Verbindungselemente und/oder Bohrungen zur Anbringung einer Bolzenverbindung aufweist. Auf diese Weise lässt sich einfach und kostengünstig eine zugfeste Verbindung zwischen den Bohrrohren bereitstellen.
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Alternativ ist vorteilhaft, dass der erste Anschlussabschnitt und der zweite korrespondierenden Anschlussabschnitt eine zugfeste Steckmuffenverbindung bilden, wobei ein Anschlussabschnitt ein Spitzende und der andere Anschlussabschnitt eine dazu korrespondierende Muffe ist, die jeweils in der sich gegenüberliegenden Oberfläche wenigstens eine korrespondierende Vertiefung aufweisen, die im zusammengesetzten Zustand einen Nut bilden, in die wenigstens ein Scherelement zum Herstellen der zugfest haltenden Verbindung einsetzbar ist. Auf hier ist es auf einfache Weise möglich, auf einfache Weise eine zugfeste Verbindung zwischen den Bohrrohren bereitzustellen. Überraschender Weise hat sich gezeigt, dass eine solche Verbindung auch bei Bohrrohren einsetzbar ist.
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Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem Element zum Herstellen einer zugfesten Verbindung mit dem korrespondierenden Element der Vorschubeinrichtung um eine Vertiefung in der Außenwandung des Bohrrohrs handelt. Hierdurch wird es auf einfache Weise möglich, ein Bewegen des Bohrrohrs über eine Bewegungsvorrichtung wie beispielsweise einen Pressenrahmen, mit einer erheblichen Rüstzeitreduzierung zugfest zu ermöglichen.
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Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Vertiefung mit einer Abdeckung versehbar ist. Dieses ist vorteilhaft, um ein Verklemmen von Steinen und dergleichen in der Vertiefung im Boden zu vermeiden.
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Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem Element zum Herstellen einer zugfesten Verbindung mit dem korrespondierenden Element der Vorschubeinrichtung um ein Element einer zugfesten Steckmuffenverbindung handelt. Hierdurch wird es auf einfache Weise möglich, ein Bewegen des Bohrrohrs über eine Bewegungsvorrichtung wie beispielsweise einen Pressenrahmen, mit einer erheblichen Rüstzeitreduzierung zugfest zu ermöglichen.
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Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Bohrrohr wenigstens einen in der Außenwandung und/oder im Innenraum des Bohrrohrs an der Außenwandung angeordneten parallel entlang der Außenwandung verlaufenden Leitungsabschnitt aufweist, wobei der wenigstens eine Leitungsabschnitt an seinen Enden jeweils ein Verbindungselement zum Herstellen eine Verbindung zwischen Leitungsabschnitten miteinander verbundener Bohrrohre oder Elemente des Bohrstrangs aufweist. Die Leitungen dienen beispielsweise zum Transport von Bentonit, als Treibleitung für den Antrieb einer Pumpe, als Speiseleitung für den Abtransport von Bohrklein, für das Einbringen von Elektroleitungen, als Hochdruckleitung oder als Förderleitung für das Gemisch aus Spülflüssigkeit und Bohrklein/gelöstem Boden. Die Leitungen weisen beispielsweise ein Steckmuffensystem mit ggf. Dichtungen auf, so dass sich die Leitungen ineinander stecken lassen. Hierdurch lassen sich die Rüstzeiten beim Vorsehen der Versorgungsleitungen erheblich reduzieren.
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Vorteilhafter Weise weisen die erfindungsgemäßen Bohrrohre ein Länge von mehr als 8m auf. Dieses reduziert die Rüstzeiten ebenfalls erheblich.
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Eine weitere Lösung der Erfindung sieht hinsichtlich der Vorrichtung vor, dass ein gegenüber der Basis bewegbares und mit dem Übertragungselement wirkverbundenes Führungselement vorgesehen ist, dass das Übertragungselement wenigstens ein Formschlusselement zur Übertragung der Bewegung aufweist, das so ausgeführt ist, dass eine zugfeste lösbare Verbindung zwischen Übertragungselement und Bohrrohr besteht.
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Auf diese Weise ist es einfach möglich, auf einen Bohrstrang unter anderem bestehend aus Bohrrohren, insbesondere wie zuvor beschrieben, Zugkräfte auf den Bohrstrang zu übertragen und
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Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem wenigstens einen Aktuator um einen Hydraulikzylinder und/oder einen Zahnstangenantrieb handelt. Hierbei handelt es sich um vorteilhaft einfache Aktuatoren, die wartungsarm in der Lage sind, die erforderlichen Kräfte bereitzustellen.
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Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Formschlusselement wenigstens ein Eingriffselement aufweist, das durch einen Eingriff in einen Eingriffsabschnitt des Bohrrohrs, bevorzugt an dessen Außenwandung, die zugfeste lösbare Verbindung bereitstellt. Vorteilhaft ist dabei, dass das wenigstens eine Eingriffselement so ausgeführt ist, das es das Bohrrohr umgreift, wobei bevorzugt das Formschlusselement wenigstens zwei Eingriffselemente aufweist, die besonders bevorzugt horizontal und/oder vertikal im Formschlusselement bewegbar angeordnet sind. Hierdurch lässt sich auf einfache Weise eine rüstzeitarme lösbare Verbindung zur Kraftübertragung bereitzustellen. Insbesondere durch ein horizontales/vertikales Bewegen der Eingriffselemente lässt sich erheblich Rüstzeit einsparen.
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Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das wenigstens eine Eingriffselement ein zu einem Anschlussabschnitt des Bohrrohres korrespondierender Anschlussabschnitt ist. Vorteilhaft ist dabei, dass die Anschlussabschnitte eine zugfeste Steckmuffenverbindung bilden, wobei das Eingriffselement entweder ein Spitzende oder eine zum Spitzende korrespondierende Muffe ist, die jeweils in den sich gegenüberliegenden Oberflächen wenigstens eine korrespondierende Vertiefung aufweisen, die im zusammengesetzten Zustand einen Nut bilden, in die wenigstens ein Scherelement zum Herstellen der zugfest haltenden Verbindung einsetzbar ist. Hierdurch lässt sich auf einfache Weise eine rüstzeitarme lösbare Verbindung zur Kraftübertragung bereitzustellen. Insbesondere durch das Einbringen bzw. Entnehmen des wenigstens einen Scherelements lässt sich erheblich Rüstzeit einsparen.
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Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass eine Anfahrdichtung, bevorzugt in Verbindung mit der Basis, vorgesehen ist.
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Eine weitere Lösung der Erfindung sieht hinsichtlich des Systems vor, dass es sich bei den Bohrrohren um die zuvor beschriebenen Bohrrohre handelt, und dass eine zuvor beschriebene Vorschubvorrichtung zum Bewegen der Bohrvorrichtung über das Vorschieben des Bohrstrangs vorgesehen ist.
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Eine weitere Lösung der Erfindung sieht hinsichtlich des Verfahrens vor, dass die zuvor beschriebenen Bohrrohre verwendet werden, die zu einem Bohrstrang montiert mittels einer zuvor beschriebenen Vorschubvorrichtung im Bohrloch bewegt werden.
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Die zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Lösungen sind nicht auf das oberflächennahe Verlegen von Rohrleitungen, Erdkabeln oder Erdleitungen im Boden beschränkt. Vielmehr stellt sich die oben genannte Aufgabe ebenfalls beim klassischen Microtunneling mit größerem Durchmesser beispielsweise mit Betonrohren einsetzbar.
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Auch hier lassen sich durch die erfindungsgemäßen Lösungen die Rüstzeiten reduzieren und die Problematik von Versorgungsleitungsverlängerung und Einbau der Vorschubrohre im Bohrbereich im Hinblick auf Installationen und Versorgungsleitungen im Wesentlichen beseitigen.
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Weiterhin kann es sich bei dem Bohrrohr gleichzeitig auch um ein Produktrohr handeln, dass als solches im Boden verbleibt und nicht wieder zum Einziehen des Produktrohrs aus dem Boden entfernt werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1A, 1B eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Bohrrohrs,
- 2A einen ersten Anschlussabschnitt eines erfindungsgemäßen Bohrrohrs,
- 2B einen zweiten Anschlussabschnitt eines erfindungsgemäßen Bohrrohrs,
- 2C der Anschlussabschnitt zu 2A ohne Abdeckung,
- 2D eine Seitenansicht zu 2C,
- 3A der Verbindungsabschnitt zweier miteinander verbundener erfindungsgemäßer Bohrrohre,
- 3B eine Schnittansicht zu 3A,
- 4A eine räumliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bewegen eines Bohrrohrs in einer ersten Position,
- 4B eine räumliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bewegen eines Bohrrohrs in einer zweiten Position,
- 5A eine räumliche Ansicht analog 4A mit erfindungsgemäßen Bohrrohr,
- 5B eine räumliche Ansicht analog 4B mit erfindungsgemäßem Bohrrohr
- 5C eine Draufsicht zu 5A,
- 5D eine Draufsicht zu 5B,
- 6A eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Übertragungselements der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Eingriffselementen in einer ersten Position,
- 6B eine analoge Ansicht zu 6A mit erfindungsgemäßen Eingriffselementen in einer zweiten Position,
- 7 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems in räumlicher Ansicht nach Beendigung des Bohrvorgangs,
- 8 eine schematische Darstellung in räumlicher Ansicht zu Beginn des Einziehens der Leitung, und
- 9 eine Schnittansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform zweier miteinander verbundener erfindungsgemäßer Bohrrohre in zweiter Ausführungsform.
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1A, 1B zeigen in Seitenansicht ein erfindungsgemäßes Bohrrohr 10. Das Bohrrohr 10 weist an seinem ersten Ende einen ersten Anschlussabschnitt 11 und an seinem gegenüberliegenden zweiten Ende einen zweiten Anschlussabschnitt 12 auf, wobei der erste Anschlussabschnitt 11 mit dem zweiten Anschlussabschnitt 12 insofern korrespondiert, als dass diese miteinander verbunden bzw. ineinander gesteckt werden können. Der erste Anschlussabschnitt 11 und der zweite Anschlussabschnitt 12 sind dabei so vorgesehen, dass sie in einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform eine Flanschverbindung bilden, wobei der erste Anschlussabschnitt 11 einen Trägerabschnitt 13 aufweist, in dem Bohrungen 14 vorgesehen sind. Hinter dem Trägerabschnitt 13 ist eine Vertiefung 15 in der Außenwand 16 des Bohrrohrs 10 vorgesehen. (Siehe 2A bis 2D). Korrespondierend zu den Bohrungen 14 sind in der Vertiefung 15 Aussparungen 17 vorgesehen. Weiterhin sind im Trägerabschnitt 13 Bohrungen 18 vorgesehen, die so ausgelegt sind, dass Zentrierstifte 19, die am zweiten Anschlussabschnitt 12 vorgesehen sind, in diese eingreifen können.
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Der zweite Anschlussabschnitt 12 weist ebenfalls ein Trägerelement 20 auf, an dem entweder Bolzen 21 fest angeordnet sind, oder indem Bohrungen 31 vorgesehen sind, die ein Gewinde beinhalten, in die lose Bolzen 21 die in die Aussparungen 17 durch die Bohrungen 14 in die Gewindebohrungen 31 im Trägerabschnitt 20 eingeschraubt werden.
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Die Vertiefung 15 kann mit einer Abdeckung 22 verschlossen werden. Die Abdeckung 22 wird dabei in der Vertiefung 15 beispielsweise mittels Schrauben befestigt. Die Abdeckung dient dabei dazu, dass sich keine Gegenstände in der Vertiefung 15 oder in den Aussparungen 17 sammeln können, während das Bohrrohr 10 sich im Bohrloch bewegt.
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Im Inneren des Bohrrohrs 10 sind mehrere Leitungen fest angeordnet. Es handelt sich dabei um eine Förderleitung 23 zum Abfördern von gelöstem Boden oder Bohrklein in Verbindung mit Bohrspülung /Bohr-/ Bentonitsuspension, eine Verpressleitung 24, mit der beispielsweise eine Bentonitsuspension zum Einbringen als Schmiermittel zwischen Bohrrohren und Bohrlochwand eingebracht wird, eine Treibleitung 25, mit der beispielsweise Treibflüssigkeit zur Bohrvorrichtung transportiert wird, um eine gegebenenfalls dort vorhandene Strahlpumpe (nicht dargestellt) anzutreiben, eine Speiseleitung 26, mit der beispielsweise eine Bentonitsuspension zum Bohrkopf transportiert wird, mit dem dann das Bohrklein bzw. der gelöste Boden aus dem Bohrloch abtransportiert wird und die Ortsbrust vor dem Bohrwerkzeug gestützt wird, sowie ein Kanal 27, in dem beispielsweise Hochdruckleitungen für die Bedüsung der Schneidwerkzeuge oder Elektroleitungen zur Energieversorgung für die Bohrvorrichtung vorgesehen werden.
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Die Leitungen werden über ein Steckmuffensystem verbunden, wobei hier der erste Anschlussabschnitt 11 Spitzenden 28 aufweist, die mit Dichtungen versehen sind, wohingegen der zweite Anschlussabschnitt 12 Muffen 29 aufweist, in die die Spitzenden 28 der Leitungen 23-26 und gegebenenfalls 27 eingreifen. Dieses ist beispielsweise aus 3B ersichtlich.
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3A und 3B zeigen ein erstes Bohrrohr 10, das mit einem zweiten Bohr 10' über eine Flanschverbindung 30 verbunden ist. Der erste Anschlussabschnitt 11 des ersten Bohrrohrs 10 ist dabei mit dem zweiten Anschlussabschnitt 12 des Bohrrohrs 10' verbunden. Der Trägerabschnitt 13 und der Trägerabschnitt 20 berühren sich dabei. Die Bolzen 21 sind durch die Bohrungen 14 in die Gewindebohrungen 31 eingeschraubt. Hierfür werden die Bolzen 21 in die Aussparungen 17 eingesetzt und in die Bohrungen 14 des Trägerabschnitts 13 des ersten Anschlussabschnitts 11 eingesetzt.
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Zum Verbinden des ersten Anschlussabschnitts 11 mit dem zweiten Anschlussabschnitt 12 werden die Bohrrohre 10, 10' so zueinander angeordnet, dass die Zentrierstifte 19 in die korrespondierenden Bohrungen 18 eingesetzt werden können. In diesem Fall sollten auch die Spitzenden 28 der Leitungen 23-27 mit den Muffen 29 der Leitungen 23-26 bzw. 27 korrespondieren. Anschließend werden die Bohrrohre 10, 10' gegeneinander geschoben, sodass die Spitzenden 28 in den Muffe 29 einrasten. Anschließend werden die Bolzen 21 in die Aussparungen 17 eingeführt und in die Bohrungen 14 geschoben. Die Bolzen 21 werden dann in die Gewindebohrungen 31 des Trägerabschnitts 20 des zweiten Anschlussabschnitts 12 eingeschraubt.
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Das Lösen des Bohrrohrs 11' vom Bohrrohr 10 erfolgt dann durch Herausschrauben der Bolzen 21 aus den Gewindebohrungen 31 und der Entnahme der Bolzen 21 aus den Aussparungen 17. Im Anschluss kann das Bohrrohr 10' vom Bohrstrang entfernt werden, wobei sich die Spitzenden 28 der Leitungen 23-26 bzw. 27 von den Muffe 29 der Leitungen 23-26 bzw. 27 trennen.
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4A und 4B zeigen eine räumliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 40 zum Bewegen wenigstens eines Bohrrohrs in ein Bohrloch hinein oder aus diesem heraus, insbesondere beim oberflächennahen Erstellen einer Bohrung in einem Boden 100 von einem Startpunkt 101 zu einem Zielpunkt 102 und/oder beim Einbringen einer Rohrleitung, Erdleitung oder eines Erdkabels 105 in den Boden 101 von einem Start- 101 zu einem Zielpunkt 102 oder entgegengesetzt. Diese wird nachfolgend als Pressenrahmen 40 bezeichnet. Der Pressenrahmen 40 weist eine Basis 41 auf, die einen rahmenförmigen Aufbau aufweist. Auf der Basis 41 sind Schienen 42 vorgesehen, auf denen Führungselemente 43 vorgesehen sind, die auf den Schienen 42 verfahrbar sind. An den Führungselementen 43 ist das Übertragungselement 44 angeordnet.
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Direkt bzw. wirkverbunden mit der Basis 41 ist ein Widerlager 45 an dem Widerlager 45 angeordnet. Damit sind zwei Aktoren 46, die hier als Doppelhubzylinder 47 ausgeführt sind, verbunden. Ein Doppelhubzylinder 47 weist zwei Hydraulikzylinder 48 auf, die über eine Platte 49 miteinander verbunden sind. Die Zylinder 48 sind hier vorliegend als Teleskopzylinder ausgeführt. Die Platte 49 ist ebenfalls mit einem Führungselement 43 verbunden, sodass damit die Platte 49 auf den Schienen 42 verfahrbar und geführt ist. Die Doppelhubzylinder 47 sind dabei so ausgelegt, dass sie im voll ausgefahrenen Zustand das Übertragungselement 44 im Wesentlichen bis zum vorderen Ende der Basis 41 auf der gegenüberliegenden Seite vom Widerlager 45 verfahren können.
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An der Basis 41 sind Auflager 50 vorgesehen, auf denen ein Bohrrohr 10 oder ein anderes Element des Bohrstrangs ablegbar sind. Die Auflager 50 sind vertikal aufgerichtet, wenn ein Bohrrohr 10 auf diesem platziert werden soll. Während des Bewegens des Übertragungselements 44 in Bezug auf die Basis 41 werden die Auflagen 50 horizontal weggeklappt. (Siehe 4B).
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5A bis 5D zeigen ein Bohrrohr 10, das mit seinem zweiten Anschlussabschnitt 12 in Richtung der Bohrung zeigt. Hier wäre an dem dem Bohrloch zugewandten Ende der Basis 41 auch eine Anfahrdichtung (nicht dargestellt) vorgesehen. Der erste Anschlussabschnitt 11 bzw. dessen Vertiefung 15 geht mit einem Eingriffelement 53 des Übertragungselements 44 eine formschlüssige Verbindung ein, indem das Eingriffelement 53 in die Vertiefung eingreift, um ein Bewegen des Bohrrohres 10 zu ermöglichen.
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Das Übertragungselement 44 weist eine Anschlussplatte 51 auf, an der die Doppelzylinder 47 angreifen. Das Übertragungselement 44 weist eine Öffnung 52 auf, in die das Bohrrohr 10 eingebracht wird. Weiterhin ist ein Formschlusselement vorgesehen, dass vorliegend zwei Eingriffelemente 53 aufweist. Die Eingriffelemente 53 sind mit jeweils einem Hydraulikzylinder 54 verbunden, die horizontal ausgerichtet sind. Die Eingriffelemente 53 sind in Bezug auf das Übertragungselement 44 horizontal beweglich vorgesehen. Hier erfolgt bevorzugt die Bewegung durch die Hydraulikzylinder 54. Die Eingriffelemente 53 können von einer offenen Position (6A) in eine geschlossene Eingriffsposition (6B) bewegt werden. In der hier gezeigten Eingriffsposition greifen die Eingriffelemente 53 in die Vertiefungen 15 des Bohrrohres 10 ein und erzeugen damit eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Bohrrohr 10 und dem Pressenrahmen 40. Über die Aktoren 46 kann das Übertragungselement 44 entlang der Schienen 42 hin zum Bohrloch oder weg von diesem bewegt werden. Durch die formschlüssige Verbindung der Eingriffelemente 53 mit der Vertiefung 15 können sowohl Druck- als auch Zugkräfte aufgebracht werden, sodass das Bohrrohr 10 aus dem Bohrloch heraus oder in dieses hinein bewegt werden kann. Alternativ können die Eingriffelemente 53 auch aus mehreren Elementen bestehen, die räumlich bewegt werden, bzw. bei zwei Eingriffselementen 53 ist auch eine vertikale Bewegung alternativ möglich.
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Auf der Rückseite des Übertragungselements 44 sind Anschlüsse 55 für die Leitungen 23 - 26 bzw. 27 vorgesehen, die als Schnellverbinder mit den Leitungen 23 - 26 bzw. 27 fungieren. Im Hinblick auf den Kanal 27 kann es notwendig sein, händisch Schläuche oder Leitungen in ein neues zu verbindendes Bohrrohr vor dem Verbinden einzubringen und diese mit den Schläuchen bzw. Leitungen des vorherigen Bohrrohrs 10' im Kanal 27 zu koppeln. Hierbei ist auch möglich, um Kopplungen möglichst gering zu halten, indem diese Leitungen bzw. Schläuche länger als ein Bohrrohr 10 ausgeführt sind.
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7 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Systems in einer räumlichen Darstellung. Dabei ist im Boden 100 eine Startgrube 101 vorgesehen, von der aus eine Bohrung (nicht dargestellt) zu einer Zielgrube 102 erstellt wird. In der Startgrube 101 ist ein Pressenrahmen 40 vorgesehen. Der Abstand zwischen einer Startgrube 101 und einer Zielgrube 102 kann dabei bis zu 1500 m und mehr betragen. In 7 ist zu sehen, wie eine Bohrvorrichtung 103 in der Zielgrube 102 angekommen ist. Die Bohrvorrichtung 103 wird dann anschließend vom Bohrstrang gelöst und aus der Zielgrube 102 entfernt. Am ersten Bohrrohr 10 des Bohrstrangs wird ein Adapter 104 angeordnet, der mit einem zu verlegenden Schutzrohr 105 oder, falls dieses nicht notwendig ist, direkt mit der Erdleitung oder dem Erdkabel verbunden wird. In der Startgrube wird in dieser Ausführungsform der Pressenrahmen 40 so umgedreht, dass sich das Widerlager 45 beim Bohrlochansatzpunkt (nicht dargestellt) befindet und hier abstützt. Alternativ ist es auch möglich, dass der Pressenrahmen 40 so ausgelegt ist, dass die notwendigen Kräfte sowohl in Ausfahrrichtung der Hydraulikzylinder 48 als auch in Einziehrichtung der Hydraulikzylinder 48 zur Verfügung stehen, sodass der Pressenrahmen nicht gedreht werden muss.
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Beim Erstellen der Bohrung werden einzelne Bohrrohre 10 oder auch mehrere bereits miteinander verbundene Bohrrohre mit dem Bohrstrang verbunden und werden in den Boden 100 durch den Pressenrahmen 40 eingeschoben. Das Ausbauen der Bohrrohre 10 erfolgt derart, dass diese durch den Pressenrahmen 40 aus dem Bohrloch herausgezogen werden. Ist ein Bohrrohr 10 vollständig herausgezogen, wird es vom Bohrstrang beispielsweise wie zuvor beschrieben getrennt und entfernt. Alternativ können auch mehrere zu einem Bohrstrangabschnitt verbundene Bohrrohre demontiert werden.
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Beim Herausziehen der Bohrrohre wird gleichzeitig das Schutzrohr 105 bzw. die Erdleitung oder das Erdkabel direkt in das Bohrloch im Boden 100 eingebracht.
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Alternativ zur Flanschverbindung 30 ist eine zugfeste Steckmuffenverbindung 32 zum Verbinden zweier Bohrrohre 10, 10' in 9 gezeigt. Die zugfeste Steckmuffenverbindung 32 weist dabei ein Spitzende 33 und eine Muffe 34 auf. Diese sind in 9 verbunden dargestellt. Das Spitzende 33 weist eine Verbindungsfläche 35 und die Muffe 34 weist eine Verbindungsfläche 36 auf. In der Verbindungsfläche 35 ist wenigstens eine Vertiefung 37 und in der Verbindungsfläche 36 ist ebenfalls korrespondierend wenigstens eine Vertiefung 38 vorgesehen. Wird das Spitzende 33 in die Muffe 34 eingeschoben, berühren sich die Verbindungsflächen 35, 36 und die Vertiefungen 37, 38 bilden eine Nut 39. In der Nut 39 ist zum Herstellen der zugfesten Verbindung ein Scherelement 60 eingesetzt. Alternativ können mehrere Nuten 39 und Scherelemente 60 vorgesehen sein. Zusätzlich ist es falls erforderlich möglich, zwischen den Verbindungsflächen 35, 36 wenigstens eine Dichtung 61 vorzusehen. Im Inneren der Bohrrohre 10, 10' mit zugfester Steckmuffenverbindung 32 können ebenfalls fest angeordnete Leitungen/Kanäle 23 - 27 entsprechend vorgesehen werden.
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Je nachdem, welcher Anschlussabschnitt 11, 12 mit dem Übertragungselement 44 verbunden werden soll, sieht eine alternative Ausführungsform im Zusammenhang mit dem Pressenrahmen 40 vor, dass als Übertragungselement 44 bzw. dessen Eingriffelement 53 entweder ein Spitzende 33 oder eine Muffe 34 zur Herstellung einer zugfesten Steckmuffenverbindung 32 vorgesehen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10,10'
- Bohrrohr
- 11
- erster Anschlussabschnitt
- 12
- zweiter Anschlussabschnitt
- 13
- Trägerabschnitt
- 14
- Bohrung
- 15
- Vertiefung
- 16
- Außenwand
- 17
- Aussparung
- 18
- Bohrung
- 19
- Zentrierstift
- 20
- Trägerabschnitt
- 21
- Bolzen
- 22
- Abdeckung
- 23
- Förderleitung
- 24
- Verpressleitung
- 25
- Treibleitung
- 26
- Speiseleitung
- 27
- Kanal
- 28
- Spitzende
- 29
- Muffe
- 30
- Flanschverbindung
- 31
- Gewindebohrung
- 32
- zugfeste Steckmuffenverbindung
- 33
- Spitzende
- 34
- Muffe
- 35
- Verbindungsfläche
- 36
- Verbindungsfläche
- 37
- Vertiefung
- 38
- Vertiefung
- 39
- Nut
- 40
- Vorrichtung/Pressenrahmen
- 41
- Basis
- 42
- Schiene
- 43
- Führungselement
- 44
- Übertragungselement
- 45
- Widerlager
- 46
- Aktor
- 47
- Doppelhubzylinder
- 48
- Zylinder
- 49
- Platte
- 50
- Auflager
- 51
- Anschlussplatte
- 52
- Öffnung
- 53
- Eingriffelement
- 54
- Hydraulikzylinder
- 55
- Anschluss
- 60
- Scherelement
- 100
- Boden
- 101
- Startgrube
- 102
- Zielgrube
- 103
- Bohrvorrichtung
- 104
- Adapter
- 105
- Schutzrohr/Erdkabel/Erdleitung
