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Vorrichtung zum Trennen von Brunnenrohren, insbesondere zum Entwässern
eines Kohlefeldes Beim Tagebau von Kohle od. dgl. wird vor dem Abbau der Deckschichten
und der Kohle selbst die Grube zunächst in der Weise entwässert, daß in ein Bohrloch
mit Durchbrechungen versehene Stahlrohre von etwa 8 mm Wandstärke und durchschnittlich
600 oder 800 mm Durchmesser eingelassen werden, in denen eine Pumpe und/oder die
Pumpenrohre für die Entwässerung des Grubenfeldes angeordnet sind. Diese Brunnenrohre
verursachen Schwierigkeiten beim Abbau des Feldes durch Bagger od. dgl., weil mit
dem Abtragen des Erdreiches oder der Kohle die aus dem Boden ragenden Rohre den
Abbaubetrieb hindern. Die Rohre müssen daher jeweils stückweise abgetrennt werden.
Das könnte beispielsweise durch autogenes Trennschneiden von Hand geschehen, sobald
die Rohre ein gewisses Stück aus dem Erdreich herausragen. Das bringt aber keine
große Hilfe, da selbst aus dem Erdreich herausragende Rohrstümpfe den Abbau hindern,
und ist zudem gefährlich, da die beim Abbau steilen Böschungen in der Regel nicht
standfest sind. Nach dem Abtrennen eines Teilstückes wird der Brunnen oben durch
einen Deckel, Stopfen od. dgl. abgedeckt, damit er nicht durch Erdreich zugesetzt
wird.
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Es ist bereits bekannt, zum Trennen von Rohren in Tiefbohrlöchern
einen die Schneidvorrichtung enthaltenden zylinderförmigen Behälter an einem Kabel
hängend in das Bohrloch bis zur Schneidstelle herabzulassen und diesen durch in
verschiedenen Höhenlagen aus dem Gehäuse bewegte, an der Rohrinnenwandung sich abstützende
Arme zu befestigen. Die von einem Elektromotor mit mittiger Welle angetriebene Schneidvorrichtung
erfährt dabei neben der Rotation in der Rohrachse einen Vorschub in radialer Richtung.
Der Schneidstahl wird durch ein Kegelradgetriebe radial nach außen bewegt und läßt
sich nur zum Abtrennen von Rohren aus metallischen Werkstoffen verwenden. Aber auch
dabei treten Schwierigkeiten auf, weil selbst Rohre aus Stahl zufolge eines Gebirgsdruckes
im Laufe der Zeit stark verformt werden und dadurch bei dem vielfachen Umlaufen
des Schneidstahls bei einem unrunden Rohr verschiedene Spandicken erhalten werden.
Auch verschleißt selbst beim Schneiden von Stahlrohren der Schneidstahl sehr stark,
sobald er nach dem Durchtrennen des Rohres mit dem das Rohr umgebenden Gebirge oder
einer Hinterfüllung, die aus Steinen besteht, in Verbindung kommt.
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Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Schneidvorrichtung zum
Trennen von Brunnenrohren zu schaffen, die frei von den vorbeschriebenen Nachteilen
ist und insbesondere die Tatsache berücksichtigt, daß zum Entwässern eines Kohlefeldes
nicht Rohre aus Stahl, sondern aus Werkstoffen, z. B. Asbestzement. hergestellt
werden, die abbaggerbar sind. Um dies zu erreichen, wird bei einer Vorrichtung zum
Trennen von Rohren, insbesondere zum Entwässern eines Köhlefeldes, bei der ein die
Schneidvorrichtung enthaltender zylinderförmiger Behälter an einem Kabel od. dgl.
hängend in das Bohrloch bis zur Schneidstelle herabgelassen und durch zwei in verschiedenen
Höhenlagen befindliche, aus dem Gehäuse bewegte Arme, die sich an der Rohrinnenwand
abstützen, gehalten wird und wobei die durch einen Elektromotor angetriebene Schneidvorrichtung
neben einer Rotation um die Längsachse einen Vorschub in radialer Richtung erhält,
erfindungsgemäß vorgeschlagen. daß der Vorschubanirieb einen Getriebemotor enthält,
der über ein zweistufiges Stirnradvorgelege eine exzentrisch im Bereich nahe der
Innenwandung des Schutzmantels geführte Vorschubwelle antreibt und, über den Feststellantrieb
hinausreichend, den im Zustellaggregat außermittig gelagerten Antriebsmotor mit
der Trennscheibe in Richtung zur Brunnenrohrwandung dreht. Durch den Vorschlag der
Anwendung einer mit hoher Drehzahl rotierenden Trennscheibe, die zum Trennen eines
Rohres nur einen einzigen Umlauf entlang der Rohrwandung unternimmt, wird ein freies
Trennen des Rohres erreicht, ohne daß sich
Spannungen im Rohr oder
Verformungen, die vom Gebirgsdruck erhalten werden, auf das Schneiden auswirken
können.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Trennen von Rohren sind
in dem Baukörper in der Reihenfolge von oben nach unten angeordnet die Aufhängevorrichtung,
der Vorschubantrieb, der Feststellantrieb, der Zustellantrieb und der Antrieb des
Trennwerkzeuges in Gestalt einer Trennschleifscheibe, wobei der Vorschubantrieb,
der Feststellantrieb sowie der Zustellantrieb von einem Schutzgehäuse umgeben sind.
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Der Feststellantrieb innerhalb des diesen umgebenden Schutzmantels
besteht vorteilhaft aus einem frei gelagerten Verstellgerät, vorzugsweise aus einem
Elektromotor mit hohler, als Mutter ausgebildeter Läuferwelle. Der Boden des Verstellgerätes
und die Läuferwelle gehen in Führungshülsen über, die axiale und vorzugsweise vom
oberen und unteren Abschlußdeckel des Gehäuses ausgehende Führungszapfen umgreifen,
und an den Führungshülsen sind radiale abstehende Laschen angebracht, in denen nach
außen durch den Mantel ragende Stützarme angelenkt sind, wobei die Stützarme mit
Zapfen versehen sind, die in radial und schräg nach innen etwa zur Mitte hin gerichtete
Führungsschlitze gleiten.
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Zum Aufhängen des Trennschleifgerätes mündet das elastische Tragorgan,
vorzugsweise in Gestalt eines elektrischen Kabels mit zugfester Umflechtung, in
einem Leitungsstutzen, an dem es auch befestigt ist. Der Leitungsstutzen ist weiterhin
mit einem Bolzen gelenkig mit einer Aufhängung für die nachfolgenden Aggregate verbunden
und mit einer mehrpoligen Gerätesteckverbindung versehen, in die von oben die mit
dem Stahlseil verbundenen elektrischen Leitungen eingesteckt, von unten die Leitungen
für sämtliche im Trennschleifgerät eingebauten Motoren und Endschalter eingeführt
sind.
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Zum Festklemmen des Schleifgerätes in der Rohrwandung sind am oberen
und unteren Ende des Feststellgerätes je drei um 120° versetzte Stützarme angeordnet,
die zweckmäßig an ihren äußeren zur Rohrwandung gerichteten -Flächen gehärtete und
auswechselbare Spitzen aufweisen.
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Die Zustelleinrichtung besteht aus einem Getriebemotor mit einem zweistufigen
Stirnradvorgelege und einem Sonnenrad, welches in ein Zahnrad eingreift, das am
Ende der außermittig gelagerten Welle für die Zustellung verkeilt ist, und diese
Welle ist an ihrem unteren Ende mit einem waagerechten Support versehen, an dem
der Antriebsmotor mit der Trennscheibe radial verschiebbar befestigt ist.
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Die von dem Vorschubmotor ausgehende Antriebswelle greift innerhalb
des Zustellgehäuses in einen Zahnkranz ein, der mit dem zentrisch gelagerten Innenkäfig
verbunden ist, wobei der beim Vorschub rotierende Innenkäfig die exzentrisch gelagerte
Zustellwelle mit .dem radial abstehenden Support und der Motoraufhängung aufnimmt.
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Die Steuerung des Vorschubs und Zustellens erfolgt über eine an der
Zustellwelle angebrachte Kurvenscheibe in Verbindung mit elektrischen Schaltern.
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Zum Schutze des Antriebsmotors und insbesondere der Trennscheibe beim
Einführen in das Brunnenrohr ist der Antriebsmotor zweckmäßig durch einen Schutzbügel
abgedeckt, und weiterhin sind an dem unteren Teil des Gehäuses für den Zustellantrieb
kurz oberhalb der Trennscheibe vorzugsweise drei in einem Winkel um 120' versetzte
Führungs- und Schutzrollen radial nach außen verschiebbar befestigt: Als zweckmäßig
hat sich weiterhin herausgestellt, die Trennscheibe zwischen Zustellvorrichtung
und hängendem Antriebsmotor anzuordnen.
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Das Trennschneiden von Brunnenrohren mit Hilfe der vorgenannten Vorrichtung
erfolgt dann in der Weise, daß nach dem Absenken des Arbeitsgerätes auf die Teufe,
meistens 10 m, zunächst die Feststellvorrichtung betätigt, nach vollendeter Feststellung
der Stromkreis für die Zustellung freigegeben und nach erfolgter Zustellung und
deren automatischer Abschaltung der Vorschub eingeleitet und durchgeführt, dann
der Vorschub aus- und die Zustellung wieder eingeschaltet und nach dem Trennen des
Rohres die Trennscheibe zur Geräteachse zurückgeführt wird.
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Die erfindungsgemäß in das Brunnenrohr eingelassene Trennvorrichtung
hängt zweckmäßig an einem fahrbaren Windenbock, der mit einem schwenkbaren Dreibein
versehen ist, von dem sich zwei Beine auf dem Erdboden abstützen.
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Die Erfindung sei an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert
und beschränkt sich nicht auf die gezeigten Ausführungsformen. Es zeigt Fig. 1 einen
fahrbaren Windenbock mit dem in einem Dreibein eingehangenen Trennschleifgerät zum
Trennen von Brunnenrohren, Fig.2 das nach Fig. 1 dargestellte Trennschleifgerät
in Seitenansicht in vergrößerter Darstellung, Fig. 3 den Vorschubantrieb und einen
Teil der Feststelleinrichtung im Schnitt und Seitenansicht in vergrößerter Darstellung,
Fig.4 den Zustellantrieb mit dem überlagerten Vorschubantrieb und die Aufhängung
des Motors mit der Trennscheibe in Seitenansicht und im Schnitt in vergrößerter
Darstellung, Fig. 5 die Kurvenscheibe zum Ein- und Ausschalten des-Vorschubs und
der Zustellung in Oberansicht. Aus Fig. 1 ist das Trennschleifgerät 10 aus einem
zusammenhängenden zylindrischen Baukörper zu ersehen, der etwa eine Länge von 5
m bei einem Durchmesser von 40 cm aufweist. Das Trennschleifgerät hängt in einem
Dreibock an einem elastischen Tragorgan 12 in Gestalt eines elektrischen Kabels
13 mit zugfester Umflechtung.
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Nach Fig. 2 besteht das Trennschleifgerät in der Reihenfolge von oben
nach unten aus der Aufhängevorrichtung 14, dem Vorschubantrieb 15, dem Feststellantrieb
16, dem Zustellantrieb 17 und dem Antrieb 18 für die Trennschleifscheibe 19. Der
Vorschubantrieb 1.5, der Feststellantrieb 16 und der Zustellantrieb 17 sind von
einem Gehäuse 37 umgeben. Zum Aufhängen des Trennschleifgerätes 10 mündet das zugfeste
Kabel 12, 13 in einen Leitungsstutzen 20 ein und ist mit diesem durch bekannte Mittel,
beispielsweise Klemmschrauben od. dgl., verbunden. An dem Stutzen 20 ist durch einen
Bolzen 21 die Aufhängung 14 gelenkig befestigt und mit einer mehrpoligen Gerätesteckverbindung
22 versehen, in die von oben die elektrischen Kabel 13 eingesteckt, von unten
die im einzelnen nicht dargestellten elektrischen Leitungen für sämtliche im Trennschleifgerät
eingebauten Motoren und Endschalter eingeführt sind.
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Innerhalb des mit der Aufhängung 14 durch Schrauben od. dgl. verbundenen
Gehäuses ist der Vor-Schubmotor 23 angeordnet, der, wie insbesondere aus Fig. 4
zu ersehen ist, über ein zweistufiges Stirnradvorgelege 24, 25 eine exzentrische,
im Bereich nahe der Innenwandung des Schutzmantels 26 des Gehäuses
für
den Feststellantrieb 16 geführten Vorschubwelle 27 antreibt und, über den Feststellantrieb
16 hinausreichend, den im Zustellaggregat 17 außermittig gelagerten Antriebsmotor
18 mit der Trennscheibe 19 in Richtung zur Brunnenrohrwandung dreht. Dieser Antrieb
wird an Hand der Fig. 4 noch näher erläutert werden.
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Der Feststellantrieb 16 nach Fig. 2 besteht aus einem frei gelagerten
Verstellgerät 28, vorzugsweise aus einem Elektromotor mit hohler, als Mutter ausgebildeter
Läuferwelle 29. Vom Boden 30 des Verstellgerätes 28 und der Läuferwelle 29 gehen
Führungshülsen 31 und 32 aus, die axiale und vorzugsweise vom oberen und unteren
Absehlußdeckel33 und 34 des Gehäuses ausgehende Zapfen 35 und 36 umgreifen. An den
Führungshülsen 31 und 32 sind radial abstehende Laschen 37 angebracht, in denen
nach außen durch den Mantel 26 ragende Stützarme 38 angelenkt sind, wobei die Stützarme
38 mit Zapfen 39 versehen sind, die in radial und schräg nach innen etwa zum Verstellgerät
hin gerichteten Führungsschlitzen 40 gleiten. Die am oberen und unteren Ende des
Feststellgerätes 16 angeordneten Stützarme 38 sind jeweils um l20° versetzt. Die
Stützarme 38 sind an ihren äußeren, zur Rohrwandung gerichteten Flächen mit gehärteten
und leicht auswechselbaren Spitzen 41 versehen.
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Nach Fig. 4 besteht die Zustelleinrichtung 17 aus einem Getriebemotor
42, der über ein zweistufiges Stirnradvorgelege 43 und 44 und ein Sonnenrad 45 in
das Zahnrad 46 eingreift, das am Ende der außermittig gelagerten Welle 47 für die
Zustellung verkeilt ist. Die Welle 47 ist an ihrem unteren Ende mit einem waagerechten
Support 48 versehen, an dem der Antriebsmotor 18 mit der Trennscheibe 19 über einen
Bügel 20 hängend und radial verschiebbar befestigt ist. Die radial verschiebbare
Befestigung durch Schrauben 50 ist vorgesehen, um mit nur einem Gerät Brunnenrohre
verschiedenen Durchmessers trennen zu können. In gleicher Weise werden auch die
Spitzen 41 in verschiedener Länge auswechselbar angeordnet. Die von dem in Fig.
2 dargestellten Vorschubmotor 23 ausgehende Antriebswelle 27 greift innerhalb des
Zustellgehäuses 17 in einen Zahnkranz 51 ein, der mit dem zentrisch durch die Lager
52 und 53 gelagerten Innenkäfig 54 verbunden ist. Der rotierende Innenkäfig 54 nimmt
zugleich die exzentrisch gelagerte Zustellwelle 47 mit dem radial abstehenden Support
48 und die Motoraufhängung 49 auf. Die Zustellwelle 47 ist mit einer Nockenscheibe
55 versehen, die über einen elektrischen Schalter 56 die Arbeitsabläufe steuert.
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Die Kurvenscheibe 55, im einzelnen dargestellt in Fig. 5, wirkt mit
einem Endschalter 56 zusammen, der am Umfang der Kurvenscheibe durch Federkraft
od. dgl. anliegt. Der Endschalter 56 ist als Rolle ausgebildet und an einer Stange
57 befestigt, die mit einem bekannten Dreiwegeschalter zusammenwirkt.
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In der in Fig.5 gezeichneten Stellung liegt der Schalter 56 an dem
Scheitelpunkt des Nockens 58 an, und dies bedeutet, daß die Zustellung und der Vorschub
ausgeschaltet sind. Bei einer Drehung der Nokkenscheibe in angegebener Pfeilrichtung
59 rollt der Schalter 56 am äußeren Umfang 60 des Nockens ab und schaltet damit
die Zustellung ein. Nach einer Drehung des Nockens von etwa 160' gelangt
der Schalter in eine Vertiefung 61, und damit wird die Zustellung aus- und der Vorschub
eingeschaltet. Der Vorschub bleibt über einen Winkelbetrag von etwa 20° eingeschaltet.
Anschließend wird der Schalter aus der Vertiefung 61 wieder abgehoben, wodurch der
Vorschub ausgeschaltet wird, und liegt wieder am Normalumfang der Nockenscheibe
60 a an, und dies bedeutet, daß die Zustellbewegung wieder eingeschaltet ist. Nach
einer Umdrehung der Nockenscheibe um restliche 180° über den Sektor 60a wird durch
den Nocken 58 auch die Zustellbewegung wieder ausgeschaltet.
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Zum Anschluß des Endschalters 56 sowie zur Stromversorgung des Hauptmotors
18 sind, wie aus Fig. 4 hervorgeht, im Inneren des Käfigs zwei ineinandergeschachtelte
Gruppen von Schleifringen 62, und 63 angeordnet.
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Der Arbeitsablauf der Trennvorrichtung ist folgender: Zur Inbetriebsetzung
des Gerätes wird nach demAbsenken auf die gewünschte Teufe zunächst der Feststellantrieb
eingeschaltet. Dieser läuft so lange, bis der auf etwa 500 kg Axialkraft eingestellte
Endschalter 56 abschaltet. Dann ist das Gerät durch die Keilhebel 38 mit insgesamt
etwa 3 t Radialkraft gerade und zentrisch im Brunnenrohr festgespannt. In dieser
Lage hat sich die noch in Nullstellung stehende Schleifscheibe bis auf etwa 20 mm
der Rohrwand genähert. Dann kann der Hauptmotor 18 eingeschaltet werden, und gleichzeitig
wird die Verriegelung des Zustellantriebs 17 freigegeben. Durch Betätigung dieses
Antriebs dreht nun die exzentrisch zur Geräte-und damit zur Brunnenrohrachse gelagerte
Supportkurbel 48 die Schleifscheibe 19 in einem solchen Winkel gegen den noch gehäusefesten
Käfig, daß sie etwa 30 mm tief in die Rohrwand einsticht. Jetzt schaltet der durch
die Kurvenscheibe 55 gesteuerte Endschalter 56, 57 den Zustellantrieb aus und danach
den Vorschubantrieb ein. Nun dreht sich der Käfig mit dem Support gegenüber dem
Gehäuse. Dadurch wird die Schleifscheibe an der Rohrwandung entlanggeführt. Gleichzeitig
vergrößert die beschriebene Umlaufgetriebewirkung den Relativdrehwinkel zwischen
Kurbel 47 und Käfig ständig, bis er bei 180° ein Maximum des Zustellweges bewirkt.
Die Übersetzung im Umlaufgetriebe ist so bemessen, daß der Käfig bis zu diesem Zeitpunkt
eine volle Drehung gegenüber dem Gehäuse ausgeführt hat. Die Schleifscheibe wäre
jetzt etwa 50 mm tief in die Rohrwand eingedrungen, wenn nicht das Schleifen einen
stetigen Durchmesserverlust zur Folge hätte. Um diesen Verlust auf ein Mindestmaß
zu beschränken, wird die Eindringtiefe durch den beschriebenen Mechanismus allmählich
erhöht. Der Endschalter schaltet nun den Vorschubantrieb wieder ab und den Zustellantrieb
wieder ein. Die weitere Drehung der Supportkurbel zieht jetzt die Schleifscheibe
so weit aus dem Eingriff, bis die durch den Endschalter festgelegte Nullstellung
wieder erreicht ist. Dann wird auch der Zustellantrieb automatisch stillgesetzt.
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Die verschiedenen Stellungen des Schleifsupportes 4.8 und des Feststellantriebes
28, 38 werden am Schaltpult durch Lampen angezeigt. Die Leistungsaufnahme des Antriebes
kann durch Strommesser überwacht werden, denn sofern der Hauptmotor 1.8 während
des Schleifens dauernd seine beträchtlich über der Leerlaufleistung liegende Nennleistung
aufgenommen hat, dann wurde das Rohr mit Sicherheit durchgetrennt.
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Nach dem Ausschalten des Hauptmotors 18 kann der Feststellantrieb
28, 38 gelöst und das Gerät wieder nach oben gezogen werden. Nach Einbau einer
neuen
Trennschleifscheibe 19 ist es wieder einsatzbereit.
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Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß der Antriebsmotor 18 für die Trennschleifscheibe
19 durch einen Bügel 63 abgedeckt ist. Zum weiteren Schutz des Antriebsmotors und
der Trennscheibe, insbesondere beim Einfahren in den Brunnenschacht, sind am unteren
Teil des Gehäuses 1.7 für den Zustellantrieb drei in einem Winkel um 120° versetzte
Führungs- oder Stützrollen 62 für die Trennscheibe 19 radial nach außen verschiebbar
befestigt. Bei größerem Rohrdurchmesser werden diese Führungsrollen entsprechend
radial nach außen verschoben, was durch die Wahl eines anderen Flansches größerer
Länge geschehen kann. Auch werden dann die gehärteten Spitzen 41 der Feststelleinrichtung
16 gegen längere ausgetauscht. Durch die Anordnung der Trennscheibe 19 oberhalb
des Motors 18 innerhalb der U-förmigen Aufhängung ist diese weiterhin ausreichend
geschützt.
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Nach Fig.1 wird die Vorrichtung zum Trennschneiden von einem fahrbaren
Windenbock mit einem schwenkbaren und in der Höhe einstellbaren Dreibein 64, das
sich mit zwei Beinen am Böden abstützt, in den Brunnen hinabgelassen.