DE102022001318A1 - Method and device for pulling a cable into a pipeline laid in a borehole in the ground. - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Einziehen eines Kabels (1) in eine in einem Bohrloch (8) in einem Erdreich (2) verlegte Rohrleitung (3), wobei in die Rohrleitung (3) ein flüssiges Medium (4) und ein Zugmittel (5) eingebracht werden und an dem Kabel (1) am vorderen Ende das Zugmittel (5) und achsparallel entlang des Kabels (1) mindestens ein Auftriebskörper (6) befestigt werden und das Kabel (1) mit dem Auftriebskörper (6) mittels des Zugmittels (5) von einer Zugvorrichtung (7) in die Rohrleitung (3) eingezogen wird, wobei das System aus Kabel (1) und Auftriebskörper (6) im flüssigen Medium (4) innerhalb der Rohrleitung (3) so ausgelegt ist, dass das längenbezogene Gewicht des Kabels (1) in dem flüssigen Medium (4) durch den Auftriebskörper (6) kompensiert wird.Method for pulling a cable (1) into a pipeline (3) laid in a borehole (8) in the ground (2), a liquid medium (4) and a traction means (5) being introduced into the pipeline (3) and on the cable (1) at the front end, the traction means (5) and at least one buoyancy body (6) are attached axially parallel along the cable (1) and the cable (1) with the buoyancy body (6) by means of the traction means (5) from one Pulling device (7) is pulled into the pipeline (3), the system consisting of cable (1) and buoyancy body (6) in the liquid medium (4) within the pipeline (3) being designed in such a way that the length-related weight of the cable (1 ) in the liquid medium (4) is compensated by the buoyancy body (6).
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und dabei einsetzbare Vorrichtungen zum Einziehen eines Kabels in eine in einem Bohrloch in einem Erdreich verlegte Rohrleitung.The present invention relates to a method and devices that can be used for pulling a cable into a pipeline laid in a borehole in the ground.
Stand der TechnikState of the art
Die Verlegung von Kabeln - insbesondere Energiekabeln - wird heute zu Tage in ökologisch sensiblen Bereichen bevorzugt unter Nutzung der steuerbaren Horizontalbohrtechnik (HDD = Horizontal Directional Drilling) realisiert. Dabei wird im Erdreich zunächst ein Bohrloch erstellt, dann wird in dieses Bohrloch eine Rohrleitung eingezogen und anschließend wird in diese, in der Regel luftgefüllte Rohrleitung, ein Kabel eingezogen. Diese Verfahrensweise hat sich weltweit bewährt und wird dementsprechend häufig eingesetzt, um die Geländeoberfläche im Trassenbereich zu schonen.Today, the laying of cables - especially energy cables - in ecologically sensitive areas is preferably carried out using controllable horizontal drilling technology (HDD = Horizontal Directional Drilling). First, a borehole is created in the ground, then a pipeline is pulled into this borehole and then a cable is pulled into this, usually air-filled pipeline. This procedure has proven itself worldwide and is therefore often used to protect the terrain surface in the route area.
Die im beschriebenen Verfahren maximalen Verlegelängen liegen zur Zeit bei ca. 1.500 m. Dies ist u.a. darin begründet, dass die zulässige Zugkraftbelastung der Kabel bei ca. 150 - 250 kN liegt und diese Kraft aufgrund der beim Einziehvorgang des Kabels in die Rohrleitung entstehenden Reibung bereits nach ca. 1.000 - 1.500 m Länge erreicht wird. Die Rohrleitungen weisen in der Regel einen Durchmesser von ca. 600 - 1.000 mm auf und die Bohrlöcher einen solchen von ca. 900 mm bis 1.200 mm.The maximum laying lengths in the process described are currently around 1,500 m. This is due, among other things, to the fact that the permissible tensile force load on the cable is around 150 - 250 kN and this force is already due to the friction that occurs when the cable is pulled into the pipeline is reached after a length of approx. 1,000 - 1,500 m. The pipes usually have a diameter of approx. 600 - 1,000 mm and the boreholes have a diameter of approx. 900 mm to 1,200 mm.
Die Kabel werden aufgewickelt auf großen Trommeln zur Baustelle transportiert und dann während des Einziehvorgangs in die Rohrleitung abgespult. Als Zugmittel werden in der Regel Stahlseile und als Zugvorrichtungen Winden genutzt.The cables are transported to the construction site wound up on large drums and then unwound into the pipeline during the pulling process. Steel cables are usually used as traction means and winches are used as traction devices.
Nachteile des Stands der TechnikDisadvantages of the prior art
Die Belastbarkeit des Kabels während des Einziehvorgangs in die Rohrleitung begrenzt beim Stand der Technik signifikant die Einsatzmöglichkeiten des beschriebenen Verfahrens, so dass viele aus ökologischer Sicht sinnvolle Geländebereiche einer Kabeltrasse mit Längen von mehr als ca. 1.500 m nicht grabenlos im beschriebenen Verfahren und damit ohne Beeinträchtigung der Geländeoberfläche bewältigt werden können, sondern in der Regel mittels schwerer Baumaschinen und tiefer Gräben und entsprechend großem „ökologischen Fußabdruck“ realisiert werden müssen.The load capacity of the cable during the pulling process into the pipeline significantly limits the possible uses of the method described in the state of the art, so that many areas of a cable route that make sense from an ecological point of view with lengths of more than approx. 1,500 m cannot be trenchless in the method described and therefore without impairment of the terrain surface, but generally have to be realized using heavy construction machinery and deep trenches and a correspondingly large “ecological footprint”.
Technische AufgabeTechnical task
Der vorliegenden Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, die maximal möglichen Verlegelängen von Kabeln signifikant gegenüber dem Stand der Technik zu steigern.The present invention is based on the technical task of significantly increasing the maximum possible laying lengths of cables compared to the prior art.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist bevorzugt für die Verlegung von Energiekabeln im Durchmesserbereich von ca. 100 mm bis ca. 200 mm mit einem längenbezogenen Gewicht von ca. 20 kg/m bis ca. 60 kg/m ausgelegt. Diese Spanne deckt die meisten der heute zu Tage verwendeten Kabeltypen im Energiebereich ab.The method according to the invention is preferably designed for the laying of energy cables with a diameter range of approximately 100 mm to approximately 200 mm with a length-related weight of approximately 20 kg/m to approximately 60 kg/m. This range covers most of the cable types used today in the energy sector.
Lösung der technischen AufgabeSolution to the technical problem
Die zulässige Zugkraft eines Kabels im Verhältnis zu dessen Eigengewicht lässt sich bei der Kabelherstellung nur in engen Grenzen steigern, da eine höhere zulässige Zugkraft immer mit einer Zunahme an Gewicht verbunden ist, so dass eine technische mögliche Zugkraftsteigerung (z.B. durch zusätzliche Armierung oder zusätzliche Zuglitzen im Kabel) in der Regel von der durch das dann höhere Gewicht und der daraus resultierenden höheren Reibungskraft beim Einziehvorgang wieder „verbraucht“ wird. Demzufolge lässt sich die Verlegelänge für ein Kabel nur steigern, indem das Gewicht des Kabels während des eigentlichen Einziehvorgangs in die Rohrleitung verringert wird.The permissible tensile force of a cable in relation to its own weight can only be increased within narrow limits during cable production, since a higher permissible tensile force is always associated with an increase in weight, so that a technically possible increase in tensile force (e.g. through additional reinforcement or additional tensile strands in the Cable) is usually “consumed” again due to the higher weight and the resulting higher frictional force during the pulling-in process. As a result, the laying length for a cable can only be increased by reducing the weight of the cable during the actual pulling process into the pipeline.
Diese technische Aufgabe wird gelöst, indem zum einen das Kabel in eine flüssigkeitsgefüllte (d.h. nicht luftgefüllte) Rohrleitung eingezogen wird, wodurch sich das effektive Reibungsgewicht bereits um das vom Kabel verdrängte Volumengewicht der Flüssigkeit verringert. Zum anderen wird an dem Kabel mindestens ein Auftriebskörper montiert, der so dimensioniert wird, dass er den restlichen Abtrieb (= negativer Auftrieb) des Kabels in der Flüssigkeit signifikant vermindert bzw. komplett kompensiert.This technical problem is solved by, on the one hand, pulling the cable into a liquid-filled (i.e. not air-filled) pipeline, whereby the effective friction weight is reduced by the volumetric weight of the liquid displaced by the cable. On the other hand, at least one buoyancy body is mounted on the cable, which is dimensioned such that it significantly reduces or completely compensates for the remaining downforce (= negative buoyancy) of the cable in the liquid.
Um eindeutige Rahmenbedingungen für die Auslegung der Dimensionen und Beschaffenheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtungen zu schaffen, ist es erforderlich, dass es sich bei dem flüssigen Medium um eine homogene, in ihrem Volumengewicht genau definierte Flüssigkeit handelt. Nur so ist es möglich, den effektiven Auf- bzw. Abtrieb des Kabels genau vorherberechnen zu können. In einem bevorzugten Ausführungsfall handelt es sich bei der Flüssigkeit um frisches Wasser und nicht z.B. um Bohrflüssigkeit oder Salzwasser, da bei beiden genannten Alternativen das Raumgewicht nicht ausreichend homogen und konstant festgelegt werden kann.In order to create clear framework conditions for the design of the dimensions and characteristics of the devices according to the invention, it is necessary that the liquid medium is a homogeneous liquid whose volume weight is precisely defined. This is the only way to accurately calculate the effective up or down force of the cable. In a preferred embodiment, the liquid is fresh water and not, for example, drilling fluid or salt water, since in both alternatives mentioned the density cannot be set sufficiently homogeneously and constantly.
Bei dem Auftriebskörper handelt es sich in einem bevorzugten Anwendungsfall um einen rohrförmigen Körper aus thermoplastischem Material (z.B. PE) mit verschlossenen Enden. Dieser wird mittels spezieller Rohrschellen an dem Kabel befestigt.In a preferred application, the buoyancy body is a tube shaped body made of thermoplastic material (e.g. PE) with closed ends. This is attached to the cable using special pipe clamps.
Wird der Auftriebskörper in mehrere kleinere Einheiten aufgeteilt, so kann durch die Anpassung des Abstands der Auftriebskörper entlang dem Kabel theoretisch eine kabelspezifische (d.h. insbesondere gewichtsspezifische) Anpassung dergestalt erfolgen, dass der resultierende Auftrieb des Kabels während des Einziehvorgangs auf Null reduziert wird. Ebenso ist es dann möglich, je nach projektspezifischen Anforderungen einen geringen Auf- oder Abtrieb des Kabels während des Einzugs ins Rohr zu erreichen.If the buoyancy body is divided into several smaller units, then by adjusting the distance between the buoyancy bodies along the cable, a cable-specific (i.e. in particular weight-specific) adjustment can theoretically be made in such a way that the resulting buoyancy of the cable is reduced to zero during the pulling-in process. Depending on the project-specific requirements, it is also possible to achieve a small amount of up or down force for the cable as it is pulled into the pipe.
In einem weiteren bevorzugten Anwendungsfall bestehen die Auftriebskörper aus mindestens zwei nebeneinander und parallel zur Kabelachse angeordneten rohrförmigen Elementen, wobei die mindestens zwei rohrförmigen Elemente über mindestens eine Rohrschelle mit dem Kabel verbunden werden.In a further preferred application, the buoyancy bodies consist of at least two tubular elements arranged next to one another and parallel to the cable axis, the at least two tubular elements being connected to the cable via at least one pipe clamp.
Die Montage der Auftriebskörper an das Kabel erfolgt in einem bevorzugten Anwendungsfall direkt während des Einziehvorgangs des Kabels in die Rohrleitung, wobei sich der Montageplatz zwischen Kabeltrommel und Rohrleitung befindet.In a preferred application, the buoyancy bodies are mounted on the cable directly during the pulling process of the cable into the pipeline, with the assembly location being between the cable drum and the pipeline.
Optional kann nach dem vollständigen Einzug des Kabels in die Rohrleitung die Rohrleitung aus dem Bohrloch herausgezogen werden. Dies kann z.B. vorteilhaft sein, wenn die Rohrleitung nicht aus einem thermoplastischen Werkstoff, sondern aus Stahl hergestellt ist, da der Stahl einen elektromagnetischen Einfluss auf das Kabel während der Betriebsphase ausüben könnte.Optionally, after the cable has been completely pulled into the pipeline, the pipeline can be pulled out of the borehole. This can be advantageous, for example, if the pipeline is not made of a thermoplastic material but of steel, as the steel could have an electromagnetic influence on the cable during the operating phase.
Vorteil der ErfindungAdvantage of the invention
Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass ein bewährtes, grabenloses Verlegeverfahren für Kabel nunmehr auf Längenbereiche ausgedehnt werden kann, die aktuell nach dem Stand der Technik nicht bewältigt werden können. Dadurch wird es möglich, ein ökologisch optimales Verfahren auch in sensiblen Oberflächenbereichen einzusetzen, die heute zu Tage noch in offener Bauweise und deshalb mit erheblicher Umweltbelastung gequert werden müssen.The advantage of the invention can be seen in the fact that a proven, trenchless laying method for cables can now be extended to length ranges that cannot currently be managed with the state of the art. This makes it possible to use an ecologically optimal process even in sensitive surface areas, which today still have to be crossed in open construction and therefore with considerable environmental impact.
Zeichnungendrawings
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie dabei einsetzbare Vorrichtungen werden in den
In
Zwischen der Kabeltrommel 12 und dem Ende der Rohrleitung 3 befindet sich ein Montageplatz 11, auf dem zuerst Rohrschellen 9 und anschließend Auftriebskörper 6 an dem Kabel 1 angebracht werden.Between the
Wird nun das Kabel 1 von der Zugvorrichtung 7 in Pfeilrichtung in die Rohrleitung 3 eingezogen, so taucht der Verbund aus Kabel 1, Auftriebskörper 6 und Rohrschellen 9 in das flüssige Medium 4 innerhalb der Rohrleitung 3 ein und erfährt dort - je nach projektspezifischer Auslegung - keinen oder nur sehr geringen Auf- oder Abtrieb. Dadurch werden die Reibungskräfte zwischen Auftriebskörper 6 und Rohrleitung 3 bzw. zwischen Kabel 1 und Rohrleitung 3 minimiert.If the
In
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Beispielhaft sind in
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- KabelCable
- 22
- Erdreichsoil
- 33
- Rohrleitungpipeline
- 44
- Flüssiges MediumLiquid medium
- 55
- Zugmitteltraction means
- 66
- AuftriebskörperBuoyancy body
- 77
- ZugvorrichtungTraction device
- 88th
- Bohrlochborehole
- 99
- Rohrschellepipe clamp
- 1010
- Röhrenförmiges ElementTubular element
- 1111
- MontageplatzAssembly location
- 1212
- KabeltrommelCable drum
- 1313
- Bohrflüssigkeitdrilling fluid
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022001318.5A DE102022001318A1 (en) | 2022-04-19 | 2022-04-19 | Method and device for pulling a cable into a pipeline laid in a borehole in the ground. |
Applications Claiming Priority (1)
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DE102022001318.5A DE102022001318A1 (en) | 2022-04-19 | 2022-04-19 | Method and device for pulling a cable into a pipeline laid in a borehole in the ground. |
Publications (1)
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DE102022001318A1 true DE102022001318A1 (en) | 2023-10-19 |
Family
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Family Applications (1)
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DE102022001318.5A Pending DE102022001318A1 (en) | 2022-04-19 | 2022-04-19 | Method and device for pulling a cable into a pipeline laid in a borehole in the ground. |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102022001318A1 (en) |
-
2022
- 2022-04-19 DE DE102022001318.5A patent/DE102022001318A1/en active Pending
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