DE19513181A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ziehen eines im Erdreich verlegten oder zu verlegenden Rohres - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.

Aus der DE 37 33 463 C1 ist ein Verfahren zum Aus­ wechseln im Erdreich verlegter Rohre bekannt, bei dem im Bereich zwischen einer Einziehbaugrube und einer Zielbaugrube ein altes Rohr entfernt und ein neues Rohr an dessen Stelle eingezogen werden. Hierbei wer­ den durch eine gemeinsame Ziehvorrichtung das alte Rohr zur Zielbaugrube gezogen und in dieser zerbro­ chen und das neue Rohr dem alten Rohr folgend aus der Einziehbaugrube bis zur Zielbaugrube hin gezogen. Die Ziehvorrichtung greift am in Ziehrichtung hinteren Ende des neuen Rohres an, wobei das alte und das neue Rohr an den aneinandergrenzenden Enden über einen die zwischen ihnen auftretenden Kräfte übertragenen Adapter formschlüssig miteinander verbunden werden. Ein Zugelement wie eine aus mehreren durch Schraub­ kupplungen miteinander verbundenen kurzen Einzelstan­ gen bestehende Zugstange wird durch die beiden Rohre geschoben und mit dem hinteren Ende des neuen Rohres einerseits und der Ziehvorrichtung andererseits in Eingriff gebracht. Die Zugstange wird dann zusammen mit den beiden Rohren schrittweise zur Zielbaugrube hin gezogen, wobei die Ziehvorrichtung bei jedem Schritt einen Vorwärtshub, bei dem die volle Zugkraft auf die Zugstange einwirkt, und einen Rückwärtshub, bei dem die Zugstange entlastet ist, ausführt. Wenn jedoch lange Rohre oder aus mehreren Rohren zusammen­ gesetzte Rohrleitungen ausgewechselt werden, können erhebliche Zugkräfte erforderlich sein. Bei diesen kann die elastische Dehnung des Zugelements beim Vor­ wärtshub so groß sein, daß diese einem erheblichen Teil, gegebenenfalls deutlich mehr als der Länge der Hublänge entspricht. Da bei jedem Schritt das Zugele­ ment belastet und entlastet wird, das heißt elastisch gedehnt wird und sich anschließend wieder um dieselbe Strecke zusammenzieht, entspricht der tatsächliche Vorschub der Rohre bei einem Schritt der Hublänge der Ziehvorrichtung abzüglich der jeweiligen elastischen Dehnung. Hierdurch kann der Vorschub der Rohre bei einem Schritt erheblich geringer als die Hublänge der Ziehvorrichtung sein, so daß der Wirkungsgrad der Ziehvorrichtung entsprechend herabgesetzt wird.

Es ist demgemäß die Aufgabe der vorliegenden Erfin­ dung, ein Verfahren zum Ziehen eines im Erdreich ver­ legten und/oder eines im Erdreich zu verlegenden Roh­ res zu einer unterhalb der Erdoberfläche liegenden, von dieser aus zugänglichen Grube hin, in welcher eine mit einem Zugelement in Eingriff stehende Zieh­ vorrichtung angeordnet ist, wobei das Zugelement durch das Rohr hindurchgeführt ist und hinter dessen in Ziehrichtung hinterem Ende an diesem angreift und mit dem Rohr von der Ziehvorrichtung schrittweise zur Grube hin gezogen wird, derart, daß die Ziehvorrich­ tung bei jedem Schritt einen Vorwärts- und einen Rückwärtshub ausführt, anzugeben, bei dem der Vor­ schub des Rohres bei einem Schritt der vollen Hublän­ ge der Ziehvorrichtung entspricht, so daß selbst bei hohen Zugkräften eine Herabsetzung des Wirkungsgrades nicht auftritt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Merkmal gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungs­ gemäßen Verfahrens und bevorzugte Vorrichtungen zu dessen Durchführung ergeben sich aus den Unteransprü­ chen.

Dadurch, daß das Zugelement während des Rückwärtshu­ bes unter einer Spannung gehalten wird, die seiner elastischen Dehnung während des Vorwärtshubes ent­ spricht, wird das Zugelement ständig im Zustand der elastischen Dehnung gehalten, so daß der Wechsel von Dehnung und Zusammenziehung bei jedem Schritt ent­ fällt. Da sich die Ziehvorrichtung an der zur Zieh­ strecke weisenden, ein Widerlager bildenden Wand der Grube abstützt, die bei einem ständigen Wechsel von Be- und Entlastung durch Lockerung des Erdreichs de­ stabilisiert werden kann, hat das erfindungsgemäße Verfahren auch den Vorteil, daß das Widerlager durch die Dauerbeanspruchung besser stabilisiert wird.

Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einem elastisch dehnbaren Zugelement, das durch das Rohr hindurchgeführt ist und an dessen in Zieh­ richtung hinterem Ende mit diesem in in Ziehrichtung wirkendem Eingriff ist, und einer in der Grube ange­ ordneten Ziehvorrichtung, die mit dem in Ziehrichtung vorderen Ende des Zugelements in in Ziehrichtung wir­ kendem Eingriff ist, wobei die Ziehvorrichtung eine schrittweise arbeitende Vorrichtung mit einem Vor­ wärts- und einem Rückwärtshub ist, ist vorzugsweise derart ausgebildet, daß das Zugelement in vorgegebe­ nen Abständen mit Rastgliedern versehen ist und daß die Ziehvorrichtung mit einem Zugglied, das während des Vorwärtshubes mit einem der Rastglieder in Ein­ griff ist, und einem Halteglied, das während des Rückwärtshubes mit einem der Rastglieder in Eingriff ist, versehen ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Ziehvorrichtung,

Fig. 2 eine Ansicht der Zieh- oder Haltega­ bel,

Fig. 3 die Ziehgabel und den Spaltkegel mit ihrer Führung für die Hubbewegung in der Draufsicht, und

Fig. 4 das Abdrehprisma für die Entkopplung der einzelnen Stangenelemente der Zugstange.

Die in Fig. 1 gezeigte Ziehvorrichtung befindet sich in einer sogenannten Zielbaugrube, von der nur die das Widerlager beim Ziehvorgang bildende Erdwand 1 dargestellt ist. In dieser Erdwand 1 mündet ein Durchgang durch das Erdreich, in welchem ein heraus­ zuziehendes Rohr 2 aufgenommen ist, von dem in Fig. 1 nur die obere Hälfte wiedergegeben ist. Durch das Rohr 2 ist eine Zugstange 3 geführt, die beispiels­ weise mittels einer Ankerplatte hinter das in Zieh­ richtung hintere Ende des Rohres 2 greift, so daß zur Zielbaugrube gerichtete Zugkräfte von der Zugstange 3 auf das Rohr 2 übertragen werden. Das Rohr 2 kann aus einem herauszuziehenden und einem nachfolgenden ein­ zuziehenden Rohr bestehen, die über einen Adapter in der Weise miteinander gekoppelt sind, daß die Zug­ kräfte über das einzuziehende neue Rohr auch auf das herauszuziehende alte Rohr übertragen werden.

Die Zugstange 3 ist aus einer größeren Anzahl kurzer Stangenelemente gebildet, die durch nicht gezeigte Koppelmuffen, die auf die aneinanderstoßenden Enden jeweils zweier benachbarter Stangenelemente aufge­ schraubt werden, miteinander verbunden sind. Die Zugstange 3 trägt weiterhin in vorgegebenen gegensei­ tigen Abständen Haltemuffen 4, mit deren Hilfe beim Vorwärtshub das Rohr 2 um die Hublänge aus dem Erd­ reich herausgezogen wird und beim Rückwärtshub die Zugstange 3 unter der durch deren elastische Dehnung bewirkten Spannung gehalten wird.

Die Ziehvorrichtung weist einen starren Rahmen 5 auf, an dessen der Erdwand 1 zugewandten Seite sich eine Brillenplatte 6 befindet. An einer auf diese aufge­ setzte Verstärkungsplatte 7 ist eine Zentriervorrich­ tung für das Rohr 2 mit einer oberen Klemmzange 8 und einer unteren Klemmzange 9 angebracht. Die beiden Klemmzangen 8 und 9 sind senkrecht in der Weise ver­ schiebbar, daß zunächst die obere Klemmzange herun­ tergefahren wird, bis sie sich in einem Abstand ent­ sprechend dem halben Durchmesser des Rohres 2 ober­ halb der Mittellinie der Ziehvorrichtung befindet. Anschließend wird die untere Klemmzange 9 nach oben gefahren, bis das Rohr 2 fest eingeklemmt ist. Dieses ist nun genau zentriert, so daß der nachfolgend be­ schriebene Spaltkegel 10 genau in dieses eingefahren werden kann, ohne gegen die vordere Bruchkante des Rohres 2 zu stoßen.

Der Spaltkegel 10, dessen untere Hälfte in Fig. 1 im Schnitt dargestellt ist, weist eine mittlere axiale Bohrung auf, durch die die Zugstange 3 mit den aufge­ setzten Koppelmuffen und Haltemuffen 4 hindurchge­ führt wird. Der Spaltkegel 10 ist in Ziehrichtung auf zwei Führungsschienen 11 verschiebbar gelagert und wird durch einen nicht gezeigten Antrieb bei einem Vorwärtshub mit der Zugstange 3 und dem Rohr 2 um eine Hublänge in Ziehrichtung bewegt und bei einem Rückwärtshub gegenüber der stillstehenden Zugstange 3 und dem Rohr 2 um eine Hublänge entgegen der Zieh­ richtung bewegt, wobei er in das offene Bruchende des zentrierten Rohres 2 einfährt und dieses weiter spal­ tet.

Mit dem Spaltkegel 10 ist eine Ziehgabel 12 fest ver­ bunden, so daß diese die gleichen Bewegungen in bzw. entgegen der Ziehrichtung ausführt wie der Spaltkegel 10. Die Ziehgabel 12 ist in Fig. 2 in der Vorderan­ sicht gezeigt. Sie weist zwei feststehende Schenkel 13 auf, zwischen denen eine Platte vorzugsweise hy­ draulisch auf- und abwärtsbewegbar gelagert ist. An ihrer Unterseite ist die Platte 14 mit einem Ein­ schnitt 15 versehen, dessen Größe so gewählt ist, daß er die Zugstange 3 aufnehmen kann, nicht jedoch die Haltemuffen 4. In ihrer oberen Stellung befindet sich daher die Platte 14 so oberhalb der Zugstange 3, daß zwischen diesen eine freie Bewegung in bzw. entgegen der Ziehrichtung erfolgen kann, die nicht durch die Haltemuffen 4 beeinträchtigt wird, während die Platte 14 in ihrer unteren Stellung über die Zustange 3 greift und zwischen die Haltemuffen 4 gelangt, so daß eine Bewegung zwischen diesen in bzw. entgegen der Ziehrichtung durch den Eingriff zwischen der Platte 14 und den Haltemuffen 4 beschränkt ist.

An einer Platte 16, die den Rahmen 5 am in Ziehrich­ tung vorderen Ende abschließt, ist eine Haltegabel 17 fest angebracht, die den gleichen Aufbau wie die Ziehgabel 12 hat mit der Ausnahme, daß die Platte der Haltegabel 17 zwar ebenfalls auf- und abwärtsbewegbar ist, die Haltegabel 17 selbst jedoch in bzw. entgegen der Ziehrichtung nicht verschoben werden kann. Auf der in bezug auf die Haltegabel 17 entgegengesetzten Seite der Platte 16 ist an dieser eine Abdrehvorrich­ tung 18 befestigt, die ein konzentrisch zur Zugstange 3 angeordnetes, drehbar antreibbares Abdrehprisma 19 trägt. Dieses ist in Fig. 4 in der Vorderansicht dar­ gestellt. Das Abdrehprisma 19 weist einen mittleren Durchgang 20 auf, durch den die Zugstange 3 selbst und auch die auf dieser befestigten Haltemuffen 4 hindurchtreten können. Die die einzelnen Stangenele­ mente der Zugstange 3 verbindenden Koppelmuffen haben eine Sechskant-Außenfläche und die Wand des Durch­ gangs 20 ist in Form der Innenwand eines Sechskant- Ringschlüssels ausgebildet, so daß die Koppelmuffen zwar bei richtiger Drehstellung in das Abdrehprisma 19 eingeschoben, jedoch nur in einem Winkel von maxi­ mal 30° gegenüber diesem verdreht werden können. Bei einem Ziehvorgang wird die vorderste Koppelmuffe der Zugstange 3 zum Abdrehprisma 19 hingefahren und, wenn sich die Flanken von Koppelmuffe und Abdrehprisma 19 nicht decken, das Abdrehprisma 19 leicht gedreht, bis die Koppelmuffe in dieses eintreten kann. Dieser Vor­ gang wird dadurch erleichtert, daß ein Spiel von 30° zwischen ihnen besteht. Wenn die Koppelmuffe voll­ ständig in das Abdrehprisma 19 eingetreten ist, wird der Ziehvorgang unterbrochen oder er ist so abge­ stimmt, daß der Vorwärtshub gerade beendet ist, und dann wird durch Drehen des Abdrehprismas 19 die Kop­ pelmuffe von den beiden Enden der Stangenelemente abgeschraubt, so daß das vorderste Stangenelement von der Zugstange 3 getrennt wird. Es ist möglich, die Haltemuffen 4 und die Koppelmuffen zu kombinieren, das heißt zumindest einen Teil der Haltemuffen 4 auch zum Verbinden der einzelnen Stabelemente zu verwen­ den, wobei diese Haltemuffen eine sechskant-Außenflä­ che haben müssen.

Dieser automatische Abdrehvorgang ist aus Sicher­ heitsgründen empfehlenswert, da sich während des ge­ samten Ziehvorganges in der Zielbaugrube kein Perso­ nal aufhalten sollte. Da die Zugstange 3 auch während des Rückwärtshubes der Ziehvorrichtung unter Spannung gehalten wird, ist die Unfallgefahr bei einem manuel­ len Abdrehen der Stangenelemente zu groß.

Der Ziehvorgang läuft in folgender Weise ab: Nachdem die Zugstange 3 durch das Rohr 2 geschoben und mit dem Rohrende in Eingriff gebracht wurde, wird die Ziehgabel 12 mit dem Spaltkegel 10 in ihre in Zieh­ richtung hintere Stellung (die ausgezogene Stellung in Fig. 1) gebracht, wobei die Platte 14 der Ziehga­ bel 12 in der angehobenen Stellung ist. Die Platte 14 wird dann abgesenkt und die Ziehgabel 12 führt mit dem Spaltkegel 10 einen Vorwärtshub aus, so daß diese in die in Fig. 1 strichpunktiert angedeutete Stellung gelangen. Dabei stößt die Platte 14 gegen die vor ihr liegende Haltemuffe 4, so daß über diese die Zugstan­ ge 3 und das Rohr 2 entsprechend weit aus dem Erd­ reich herausgezogen werden. Die Abstände zwischen den Haltemuffen 4 sind derart, daß die bisher in der obe­ ren Stellung befindliche und nun heruntergelassene Platte der Haltegabel 17 direkt hinter die vorherge­ hende Haltemuffe 4 greift. Die Platte 14 der Ziehga­ bel 12 kann nun angehoben werden, ohne daß die ela­ stisch gedehnte, jetzt von der Haltegabel 17 gehalte­ ne Zugstange 3 sich zusammenziehen kann. Die Ziehga­ bel 12 und der Spaltkegel 10 werden dann wieder in ihre hintere Stellung gefahren, wobei der Spaltkegel 10 in das zentrierte Rohr 2 eintaucht und dieses spaltet. Die Platte 14 der Ziehgabel 12 wird wieder heruntergefahren, wobei sie spätestens vor dem zwei­ ten Vorwärtshub und unmittelbar hinter einer Halte­ muffe 4 gelangt, so daß der Vorwärtshub voll ausge­ nutzt werden kann. Wenn die Platte 14 der Ziehgabel 12 heruntergefahren ist und die Zugstange 3 hält, kann die Platte der Haltegabel 17 hochgefahren werden und anschließend der nächste Vorwärtshub durchgeführt werden. Auf diese Weise wird der Zugstab 3 nur am Anfang des Ziehvorganges einmal elastisch gedehnt und die elastische Dehnung während des gesamten Ziehvor­ ganges aufrechterhalten. Die einzelnen Abdrehvorgänge durch das Abdrehprisma 19 und das zentrische Einklem­ men des Rohres 2 durch die Klemmzangen 8 und 9 werden mit den einzelnen Ziehschritten zeitlich koordiniert.

Die Verschiebung der Ziehgabel 12 und des Spaltkegels 10 in und entgegen der Ziehrichtung erfolgt vorzugs­ weise mittels eines hydraulischen Antriebs, bei dem eine verstellbare Hydraulikpumpe mit einem lastabhän­ gigen Förderstrom verwendet wird. Dies erlaubt höhere Antriebsgeschwindigkeiten bei geringeren Belastungen, das heißt insbesondere bei dem nahezu lastfreien Rückwärtshub sowie auch beim Vorwärtshub, nachdem das Rohr 2 in Bewegung geraten ist, da die Reibung dann wesentlich geringer ist als beim Anziehen des still­ stehenden Rohres 2.

Claims (15)

1. Verfahren zum Ziehen eines im Erdreich verlegten und/oder eines im Erdreich zu verlegenden Rohres zu einer unterhalb der Erdoberfläche liegenden, von dieser aus zugänglichen Grube hin, in wel­ cher eine mit einem Zugelement in Eingriff ste­ hende Ziehvorrichtung angeordnet ist, wobei das Zugelement durch das Rohr hindurchgeführt ist und hinter dessen in Ziehrichtung hinterem Ende an diesem angreift und mit dem Rohr von der Ziehvorrichtung schrittweise zur Grube hin gezo­ gen wird, derart, daß die Ziehvorrichtung bei jedem Schritt einen Vorwärts- und einen Rück­ wärtshub ausführt, dadurch gekennzeichnete daß das Zugelement (3) während des Rückwärtshu­ bes unter einer Spannung gehalten wird, die sei­ ner elastischen Dehnung während des Vorwärtshu­ bes entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das in der Ziehvorrichtung befindliche Ende des Zugelements (3) nach Beendigung des Vorwärtshubes in Ziehrichtung gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Rohr (2) in die Grube ge­ zogen und nach Eintritt in die Grube gespalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Rohr (2) nach dem Eintritt in die Grube und vor dem Spalten zentriert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ziehvorrichtung den Vorwärts- und Rückwärtshub mit einer von der Belastung abhängigen Geschwindigkeit durchführt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß das Zugelement eine aus einzelnen Abschnitten zusammengesetzte Zug­ stange (3) ist, wobei die Abschnitte durch Schraubmuffen miteinander verbunden sind, und daß die Abschnitte jeweils nach Verlassen der Ziehvorrichtung durch automatisches Abdrehen der schraubmuffen von der Zugstange (3) getrennt werden.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einem elastisch dehnbaren Zugelement, das durch das Rohr hin­ durchgeführt ist und an dessen in Ziehrichtung hinterem Ende mit diesem in in Ziehrichtung wir­ kendem Eingriff ist, einer in der Grube angeord­ neten Ziehvorrichtung, die mit dem in Ziehrich­ tung vorderen Ende des Zugelements in in Zieh­ richtung wirkendem Eingriff ist, wobei die Zieh­ vorrichtung eine schrittweise arbeitende Vor­ richtung mit einem Vorwärts- und einem Rück­ wärtshub ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugelement (3) in vorgegebenen Abständen mit Rastgliedern (4) versehen ist und daß die Ziehvorrichtung mit einem Zugglied (12), das während des Vorwärtshubes mit einem der Rast­ glieder (4) in Eingriff ist, und einem Halte­ glied (17), das während des Rückwärtshubes mit einem der Rastglieder (4) in Eingriff ist, ver­ sehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Zugglied (12) mit einer den Vorwärts- und Rückwärtshub bewirkenden Antriebs­ vorrichtung verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Zugglied (12) in Ziehrichtung mit einem Spaltkegel (10) starr gekoppelt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die den Vorwärts- und Rück­ wärtshub bewirkende Antriebsvorrichtung eine Hydraulikpumpe ist, deren Förderstrom lastabhän­ gig einstellbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteglied (17) in Ziehrichtung fest angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugglied (12) und das Halteglied (17) gabelförmig ausgebildet und in vertikaler Richtung bewegbar sind, wobei sie im Eingriffszustand mit den Rastgliedern (4) zwischen diesen über das Zugelement (3) greifen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziehvorrichtung auf der Rohreintrittsseite eine Zentriervorrich­ tung mit vertikal bewegbaren Klemmzangen (8, 9) oberhalb und unterhalb des Rohres (2) aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Klemmzangen (8, 9) definierte Einstellpositionen aufweisen.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugelement eine aus einzelnen, durch Schraubmuffen miteinander verbundenen Stangenabschnitten bestehende Zug­ stange (3) ist und daß am in Ziehrichtung vor­ deren Ende der Ziehvorrichtung eine Abdrehvor­ richtung (18) mit einem in Drehrichtung antreib­ baren Abdrehprisma (19) vorgesehen ist, durch das eine in das Abdrehprisma (19) eingeführte schraubmuffe von den angrenzenden Stangenab­ schnitten drehbar ist.