DE202012007532U1

DE202012007532U1 - Pressvorrichtung zum Einbringen von Rohrsträngen ins Erdreich

Info

Publication number: DE202012007532U1
Application number: DE202012007532U
Authority: DE
Original assignee: PRIME DRILLING GmbH
Current assignee: PRIME DRILLING GmbH
Priority date: 2012-04-04
Filing date: 2012-04-04
Publication date: 2012-09-11
Anticipated expiration: 2022-04-05
Also published as: DE102012006770A1

Abstract

Pressvorrichtung zum Einbringen von Rohrsträngen ins Erdreich mit einer durch ein Gegenlager (21, 27) abgestützten Lafette (19) und einem auf der Lafette verfahrbaren angetriebenen Greifring (20), dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager die Vortriebskraft in Höhe der Vortriebsachse aufnimmt und die Rohrachse (2) mit der Vortriebsachse zusammenfällt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pressvorrichtung zum Einbringen von Rohrsträngen ins Erdreich mit einer Lafette und einem darauf verfahrbaren angetriebenen Greifkopf.
Derartige Vorrichtungen dienen dazu, Rohrstränge kontinuierlich oder diskontinuierlich in das Erdreich einzubringen, wobei zunächst mit Hilfe einer Bohr- bzw. Pressvorrichtung durch seitliches Verdrängen des Erdreichs mit Hilfe eines Bohrkopfs am vorderen Ende eines Bohrgestänges eine Bohrung mit angemessenem Querschnitt geschaffen wird. Diese Bohrung kann sodann mit Hilfe eines weiteren Bohrkopfs aufgeweitet werden, der sich am vorderen Ende eines schrittweise in die Bohrung eingetriebenen Produktrohrstrangs befindet.
Auf diese Weise läßt sich mit hoher Leistung auf bewährte Weise grabenlos ein Produktrohrstrang verlegen. Jedoch sind dabei je nach der Länge der Bohrung, deren Durchmesser und der Bodenbeschaffenheit erhebliche Zug- und Druckkräfte aufzubringen, die von der Pressvorrichtung und deren Fundament aufgefangen werden müssen. Dabei treten zunächst je nach Bodenbeschaffenheit und Rohrdurchmesser in der Horizontalen erhebliche Vorschubkräfte auf, deren Komponenten über die Pressvorrichtung in der Horizontalen und der Vertikalen aufgefangen werden müssen. Dies geschieht üblicherweise über den Rahmen der Pressvorrichtung ins Erdreich und gegebenenfalls auch ein Gegenlager zur Aufnahme der Horizontalkräfte.
Dieses Gegenlager nimmt die horizontale Kraftkomponente im Bereich der verlängerten Rohrachse auf, während die vertikale Komponente der Vortriebskraft durch den Abstand der Rohrachse vom Maschinenbett oder einer Lagerplatte auf dem Untergrund bestimmt wird. Dieser Abstand bestimmt naturgemäß die Größe der in der Horizontalen und der Vertikalen aufzunehmenden Kräfte, die bei herkömmlichen Bohrgeräten in der Vertikalen ganz erheblich sind.
Infolge des Abstandes der Achse des Rohrs in der Pressvorrichtung von der Vortriebsachse wird das Maschinengestell an seiner sich in Pressrichtung erstreckenden Vorderseite mit einer vom Abstand der Vortriebsachse von der Rohrachse abhängigen Kraft angehoben und an der Hinterkante des Maschinengestells mit einer entsprechenden Kraft gegen den Boden gedrückt. Demzufolge sind bei herkömmlichen Pressvorrichtungen im Bereich der Vorderkante Verankerungen erforderlich, die das Anheben der Vorderkante verhindern. Hinzu kommt die Notwendigkeit eines entsprechenden Fundaments im Bereich der Hinterkante des Maschinengestells.
Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, die in der Vertikalen aufzufangende Kraftkomponente möglichst weitgehend oder auch ganz zu vermeiden.
Die Lösung dieses Problems beruht auf dem Gedanken, die Pressvorrichtung möglichst nahe der Achse des Vorpressrohrs, idealerweise in Höhe der Rohrachse anzutreiben, um so im Idealfall nur die Vorschubkraft unter Ausschaltung einer vertikalen Kraftkomponente zur Gänze auffangen zu müssen.
Im einzelnen besteht die Erfindung in einer Pressvorrichtung mit einer durch ein Gegenlager fixierten Lafette, auf der ein angetriebener Greifring zum Erfassen eines Rohrstrangs verfahrbar angeordnet ist. Das Gegenlager nimmt die Vortriebskraft rechtwinklig in Höhe der Vortriebsachse auf, und die Rohrachse fällt vorzugsweise mit der Vortriebsachse zusammen. Das Gegenlager reicht vorzugsweise mindestens bis zur Höhe der Achse des Vortriebsrohrs und nimmt die Vortriebskraft demgemäß vorzugsweise vollständig, d. h. möglichst ohne eine senkrecht zur Rohrachse wirkende Kraftkomponente auf. Dabei kann die Lafette mit dem Gegenlager um ein in Pressrichtung vorne angeordnetes Lager in der Vertikalen verschwenkbar angeordnet sein, um Vortriebsrohre nicht nur horizontal, wie im Falle der Durchquerung eines Damms oder einer anderen Bodenerhebung, sondern auch mit einer gewissen Neigung von beispielsweise 1 bis 3° gegenüber der Erdoberfläche in das Erdreich oder in eine bereits vorhandene Bohrung einzubringen.
Die Lafette kann an dem Gegenlager lose anliegen oder auch mit dem Gegenlager fest verbunden sein. In jedem Falle stehen die Lafette und das Gegenlager in L-förmiger Wirkverbindung. Der konstruktiven Beschaffenheit der Wirkverbindung im einzelnen kommt keine entscheidende Bedeutung zu. Jedoch sollte das Gegenlager die Vortriebskraft möglichst großflächig auffangen.
Allen möglichen Varianten ist das eine gemeinsam, dass das Gegenlager einen möglichst hohen Anteil der Vortriebskraft, vorzugsweise die gesamte Vortriebskraft rechtwinklig aufnimmt und verteilt, um vertikale Kraftkomponenten zu vermeiden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen des näheren erläutert, die einerseits eine herkömmliche Vorrichtung und andererseits Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Vorrichtungen darstellen. In den Zeichnungen zeigt:
1 die perspektivische Darstellung einer herkömmlichen Pressvorrichtung,
2 die Pressvorrichtung nach 1 in einer Seitenansicht,
3 die perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Pressvorrichtung,
4 eine Seitenansicht der Pressvorrichtung nach 3
5 einen Senkrechtschnitt nach der Linie V-V in 4
6 einen Senkrechtschnitt nach der Linie VI-VI in 4
7 eine erfindungsgemäße Pressvorrichtung zum Schrägeinpressen von Rohren und
8 einen Schnitt durch die Rohrachse.
Eine herkömmliche Vorrichtung zum Einpressen eines Rohrstücks oder Rohrstrangs 1 mit seiner Längsachse 2 besteht nach 1 im Wesentlichen aus zwei dreieckigen Stützwangen 3, 4 und paarweise auf beiden Seiten des Rohrstrangs 1 verschwenkbar angeordneten Zug-/Druck-Zylindern 5, 6, deren Kolbenstangen 7, 8 gelenkig mit je einem Kupplungsstück 9 eines Greifrings 10 verbunden sind. Die Zug-/Druck-Zylinder 5, 6 sind in Schwenklagern 11 gelagert, die ein Verschwenken und damit ein Schrägstellen des Greifrings 10 mit dem Vortriebsrohr 1 in den Lagern 12, 13 erlauben. Die Stützwangen 3, 4 sind über Verankerungsstücke 14, 15 und je eine Spundbohlenwand 16, 17 tief im Boden verankert bzw. abgestützt.
Die Darstellung in 2 veranschaulicht für Geräte der in 1 dargestellten Art, welche Kräfte beim Vorpressen eines Rohrstrangs 1 wirksam sind. Das ist zum einen die von den Stützwangen 3, 4 bzw. den Lagern 12, 13 aufgenommene Vorschubkraft, die an den vorderen Enden der Stützwangen 3, 4 als Hubkraftkomponente Fv und an deren hinteren Enden als Andruckkraftkomponente Fh wirksam ist. Um ein Anheben der Vorrichtung zu vermeiden, sind dort die Verankerungsstücke 14 mit der Spundbohlenwand 16 verbunden, während die Spundbohlenwand 17 im Bereich der Hinterkanten über die Verankerungsstücke 15 die dort wirksame Andruckkraftkomponente Fh aufnimmt.
Die bei einem Vorschub von 500 t und einem Abstand der Rohrachse 2 vom Untergrund von 1.900 mm wirksamen Kräfte bei einer Längsabmessung des Maschinenrahmens von 6.000 mm sind nominell gleich und betragen jeweils 158 t. Die Konstruktion der Vorrichtung muss der je nach der Höhe der Vorschubkraft unterschiedlichen Beanspruchung gewachsen sein.
Eine derartig hohe Beanspruchung vermeidet die Erfindung dadurch, dass sie einen auf ortsfesten Zahnschienen 18 einer Rollenlafette 19 verfahrbaren Greifkopf 20 verwendet und die Lafette sich an einem Gegenlager 21 abstützt (3, 4). Der Greifkopf 20 erfasst das Vortriebsrohr 1 an seinem Umfang und ist mit einem Antrieb verbunden, der aus mehreren jeweils in Reihe hinter dem Greifkopf 20 angeordneten Antriebsmotoren 22 besteht. Die Motorwellen tragen Ritzel 23, die jeweils zwischen seitliche Zähne 24 der Schienen 18 eingreifen.
Das Gegenlager 21 im Bereich bzw. bis zur Höhe der Längsachse 2 des Rohrstrangs 1 nimmt die Vortriebskraft flächig auf. Die Folge davon ist, dass die Pressvorrichtung die Vortriebskraft völlig unabhängig vom Untergrund mit Hilfe der L-förmigen Anordnung aus den Zahnschienen 18 und dem Gegenlager 21 vollständig aufnehmen kann, und zwar unabhängig davon, ob die Längsachse 2 des Vortriebsrohrs 1 nun horizontal (3 bis 6) oder geneigt zur Horizontalen (7, 8) verläuft.
Dies jedoch mit der Besonderheit, dass das Gegenlager 21 die Vortriebskraft rechtwinklig in Höhe der Längsachse 2 aufnimmt und die Rohrachse mit der Längsachse zusammenfällt. Mit anderen Worten, die Mittellinien 25 der Ritzel 23 schneiden sich mit der Längsachse 2 des Rohrstrangs 1. Dies hat zur Folge, dass keine vertikale Kraftkomponente auftritt und das Gegenlager 21 mit seiner Fläche die Vortriebskraft im Idealfall vollständig aufnimmt. Ist der Idealfall – aus welchen Gründen auch immer – nicht ganz gegeben, so ist jedoch die vertikale Kraftkomponente um so kleiner, je geringer der Anstellwinkel bzw. die Rohrneigung gegenüber der Horizontalen ist.
Bei der Pressvorrichtung nach 7 handelt es sich um eine Vorrichtung zum Einbringen von mit einem Anstellwinkel α zur Horizontalen verlaufenden Rohrsträngen 1 ins Erdreich. Diese Vorrichtung benutzt wie die Vorrichtung nach 3 bis 6 eine Pressvorrichtung, die jedoch einen Schwenkrahmen 26 besitzt. Dieser ist zusammen mit einem Gegenlager 27 etwa L-förmig angeordnet. Der Schwenkrahmen 26 ist am vorderen Ende über Gelenke 28 verschwenkbar mit einem Grundrahmen 29 verbunden. Der Schwenkrahmen 26 ist des Weiteren an seinem vorderen und an seinem hinteren Ende mit jeweils einer verschwenkbaren Linearführung 30 und im hinteren Bereich auf beiden Seiten mit Hubstützen 31 versehen, mit deren Hilfe sich der Anstellwinkel α des Schwenkrahmens 26 mit dem Rohrstrang 1 für eine Schrägbohrung verstellen und fixieren läßt.
Die 7 und 8 veranschaulichen den universellen Einsatz der Pressvorrichtung auf unterschiedlichen Unterkonstruktionen. Da hier die Längsachse 2 des Rohrstrangs 1 eine Neigung und damit einen Abstand zum Grundrahmen 29 aufweist, erzeugt die Vorschubkraft sowohl eine horizontale Kraft Fa auf das Gegenlager 27 als auch die vertikalen Kräfte Fv und Fh auf den Grundrahmen 29.
Die Kraftkomponenten Fv und Fh in 8 zeigen die Belastung des Grundrahmens 29 im Vergleich zu der Belastung der Stützwangen 3, 4 in den 1, 2. Diese Belastung ergibt sich aus

a) dem Abstand der Vortriebsachse 2 vom Grundrahmen 29 oder der Rollenlafette 19 mit ihrer Neigung von null Grad,
b) dem Abstand der Auflagepunkte des Grundrahmens 29 vorne und hinten
c) aus dem Anstellwinkel α zwischen der Vortriebsachse 2 und dem Grundrahmen 29.

Im Gegensatz zu der aus 2 ersichtlichen Situation befindet sich jedoch nach der Erfindung das Gegenlager 21 in L-förmiger Anordnung mit dem Grundrahmen 29 und der Vortriebsachse 2; es nimmt die Vortriebskraft auf und entlastet insoweit den Grundrahmen 29. Daraus folgt, dass die vorerwähnten Bedingungen gemäß a) und gemäß b) entfallen. Somit wirken die auftretenden bzw. aufzufangenden Kräfte allein auf das Gegenlager 21 und bestimmen so dessen Auslegung.
Das hat zur Folge, dass sich die bei der Vorrichtung nach 2 auftretenden Kräfte Fv und Fh im Beispielsfall von jeweils etwa 158 t bei der erfindungsgemäßen Pressvorrichtung auf nur etwa 28 t verringern.
Der Vergleich der beiden Belastungen macht die Bedeutung des erfindungsgemäßen Zusammenfallens von Rohrachse und Vortriebsachse deutlich.

Claims

Pressvorrichtung zum Einbringen von Rohrsträngen ins Erdreich mit einer durch ein Gegenlager (21, 27) abgestützten Lafette (19) und einem auf der Lafette verfahrbaren angetriebenen Greifring (20), dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager die Vortriebskraft in Höhe der Vortriebsachse aufnimmt und die Rohrachse (2) mit der Vortriebsachse zusammenfällt.
Pressvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager (21, 27) von der Lafette (19) aus mindestens bis zur Höhe der Rohrachse (2) reicht.
Pressvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lafette (19) und das Gegenlager (21, 27) L-förmig angeordnet sind.
Pressvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lafette (19) um in Pressrichtung vorne angeordnete Gelenke (28) verschwenkbar angeordnet ist.