DE20307320U1

DE20307320U1 - Adaptor for linear drive for horizontal boring through earth has a saw toothed profile to support a stepped servo drive

Info

Publication number: DE20307320U1
Application number: DE20307320U
Authority: DE
Original assignee: Tracto Technik GmbH and Co KG
Current assignee: Tracto Technik GmbH and Co KG
Priority date: 2003-05-09
Filing date: 2003-05-09
Publication date: 2003-07-03
Anticipated expiration: 2013-05-10

Abstract

An adaptor for driving and pulling through a horizontal bore through the earth comprises a frame with two sides having a saw toothed profile along the their top edges. A reciprocating servo drive, e.g. a servo cylinder, has cross shafts at each end which locate into the saw toothed profiles. By alternately contracting and expanding the servo cylinder the linear drive is moved step wise along the adaptor frame. This enables the servo drive to operate over longer distances using short strokes. The system is located in access shafts from which the earth bores are cut.

Description

KÖNIG · SZYNKAKING · SZYNKA

DÜSSELDORF · MÜNCHENDÜSSELDORF · MUNICH

PATENTANWALTPATENT ATTORNEY

9. Mai 2003
45 112 K9 May 2003
45 112 K

TRACTO-TECHNIK GmbH
Reiherstraße 2, 57368 LennestadtTRACTO-TECHNIK GmbH
Reiherstrasse 2, 57368 Lennestadt

"Stützadapter"" Support adapter "

Die Erfindung betrifft einen Adapter zum Verbinden eines Antriebs für das horizontale Erdbohren mit einem Widerlager, wie z.B. einer Schachtwand oder einem Gestänge oder einem Werkzeug, wie beispielsweise einem Aufweitkopf.The invention relates to an adapter for connecting a drive for horizontal earth drilling to an abutment, such as a shaft wall or a rod or a tool, such as an expander head.

Derartige Adapter sind als statische Stützrahmen, insbesondere in Gruben und Schächten gebräuchlich und dienen dazu, den Antrieb beim Ziehen oder Schieben von Bohrgestängen oder dergleichen an einem Widerlager, wie beispielsweise der Schachtwand abzustützen.Such adapters are commonly used as static support frames, particularly in pits and shafts, and serve to support the drive when pulling or pushing drill rods or the like on an abutment, such as the shaft wall.

Beim horizontalen Erdbohren werden Werkzeuge durch das Erdreich oder durch bestehende Kanäle mit Hilfe von Zug- oder Schubantrieben bewegt. Die Kraftübertragung erfolgt über Gestänge, Ketten oder Stahlseile. Stahlseile werden mit Winden oder neuerdings auch mit in axialer Richtung wirkender Linearantrieben bewegt, während bei Gestängen auf Linearantriebe zurückgegriffen wird. Derartige Linearantriebe weisen in der Regel hydraulische Hubzylinder auf und werden mit dem Gestänge über Form- oder Reibschluß in Verbindung gebracht. Diese Antriebe sind in der Lage in einem Arbeitsschritt einen Verschiebeweg des Gestänges zu leisten, der demIn horizontal earth drilling, tools are moved through the ground or through existing channels using traction or thrust drives. The power is transmitted via rods, chains or steel cables. Steel cables are moved with winches or, more recently, with linear drives acting in the axial direction, while rods use linear drives. Such linear drives usually have hydraulic lifting cylinders and are connected to the rods via positive or frictional locking. These drives are able to move the rods in a single work step by a distance that corresponds to the

Hubweg der Hubzylinder entspricht. Bei beengten Raumverhältnissen, wie beispielsweise in einem Kanalschacht, ist der maximale Gesamthub auf die Hälfte des Schachtdurchmessers begrenzt. Oftmals stellt die Begrenzung des Verschiebewegs durch den Hubweg des Zylinders eine unerwünschte Beschränkung dar. Dies ist insbesondere beim Bergen von Werkzeugen, wie einem Aufweitwerkzeug, aus einem Kanal der Fall. Das Werkzeug läßt sich aufgrund seiner Dimensionen nur bergen, wenn es möglichst nahe an die hintere Schachtwand herangezogen wird.stroke of the lifting cylinder. In confined spaces, such as in a sewer shaft, the maximum total stroke is limited to half the shaft diameter. The limitation of the displacement path by the stroke of the cylinder often represents an undesirable restriction. This is particularly the case when retrieving tools, such as an expansion tool, from a sewer. Due to its dimensions, the tool can only be retrieved if it is pulled as close as possible to the rear shaft wall.

Aus der DE 103 02 195 ist ein Linearantrieb mit einem flaschenzugartigen Mechanismus bekannt, der es erlaubt, den Hubweg des Zylinders eines Linearantriebs zu vervielfachen.From DE 103 02 195 a linear drive with a pulley-like mechanism is known, which allows the stroke of the cylinder of a linear drive to be multiplied.

In Gruben oder Schächten werden die verwendeten Antriebe in der Regel an der Gruben- oder Schachtwand abgestützt. Die Gruben- oder Schachtwände dienen daher als Widerlager für die auf das Bohrgestänge wirkenden Kräfte. Das Abstützen erfolgt dabei statisch über rahmenartige starre Adapter, die sich bisweilen durch Gewindestangen oder andere Mittel an die Maße der Grube oder des Schachts anpassen lassen. So wird ein Gestänge, beispielsweise aus einem Kanal, in einen Schacht hineingezogen, indem sich ein Zugantrieb mit Hilfe eines - häufig zur Verteilung der Kräfte als Platte mit Verbindungsglied zum Antrieb ausgebildeten - Stützadapters an der Schachtwand abstützt und die Zugkräfte über einen zwischen Antrieb und Gestänge wirkenden Gestängeadapters auf das Gestänge aufbringt.In pits or shafts, the drives used are usually supported on the pit or shaft wall. The pit or shaft walls therefore serve as abutments for the forces acting on the drill rods. The support is provided statically via frame-like rigid adapters, which can sometimes be adapted to the dimensions of the pit or shaft using threaded rods or other means. For example, a rod is pulled into a shaft from a channel by a traction drive supporting itself on the shaft wall with the help of a support adapter - often designed as a plate with a connecting link to the drive to distribute the forces - and applying the tensile forces to the rods via a rod adapter acting between the drive and the rods.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen kostengünstigen Adapter zu schaffen, der es erlaubt, den Hub eines axial wirkenden Antriebs besser zu nutzen.The invention is based on the object of creating a cost-effective adapter which allows the stroke of an axially acting drive to be used more effectively.

Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The problem is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous further developments are the subject matter of the subclaims.

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Der Lösung der Aufgabe liegt der Gedanke zugrunde, einen Adapter so auszugestalten, daß mit diesem ein Werkzeug oder ein Gestänge durch einen Kanal, beispielsweise in einen Schacht mittels eines Linearantriebs gezogen werden kann, indem mehrere Hübe des Linearantriebs zu einer Gesamtbewegung verbunden werden. Dies kann erfindungsgemäß erreicht werden, indem der Linearantrieb an dem Adapter entlangläuft oder indem der Adapter an dem Linearantrieb entlangläuft.The solution to the problem is based on the idea of designing an adapter in such a way that a tool or a rod can be pulled through a channel, for example into a shaft, by means of a linear drive, by combining several strokes of the linear drive into an overall movement. This can be achieved according to the invention by having the linear drive run along the adapter or by having the adapter run along the linear drive.

Der erfindungsgemäße Adapter kann daher zwischen Linearantrieb und Widerlager (z.B. Schachtwand) und/oder Linearantrieb und Gestänge vorgesehen sein. Im ersteren Fall ist der Adapter fixiert, während der Linearantrieb an dem Adapter entlangläuft. Im letzteren Fall läuft der Adapter an dem Linearantrieb entlang, wobei der Linearantrieb beispielsweise an der Schachtwand fixiert ist.The adapter according to the invention can therefore be provided between the linear drive and the abutment (e.g. shaft wall) and/or the linear drive and the rods. In the former case, the adapter is fixed, while the linear drive runs along the adapter. In the latter case, the adapter runs along the linear drive, with the linear drive being fixed, for example, to the shaft wall.

Der erfindungsgemäße Adapter erlaubt es, mehrere Hübe des Linearantriebs auszuführen, ohne den Form- oder Reibschluß der Verbindung des Linearantriebs bei jedem Hub lösen und neu fixieren zu müssen, wie dies bei herkömmlichen Verbindungen zwischen Linearantrieb und Gestänge oder Werkzeug der Fall ist. Der Adapter kann dabei zwischen dem Antrieb und dem Widerlager vorgesehen sein. In diesem Fall bleibt die Verbindung zwischen Linearantrieb und Gestänge oder Werkzeug bei mehreren Hüben bestehen, obwohl das Gestänge oder Werkzeug kontinuierlich schrittweise fortbewegt wird.The adapter according to the invention allows several strokes of the linear drive to be carried out without having to loosen and re-fix the positive or frictional connection of the linear drive with each stroke, as is the case with conventional connections between the linear drive and the rod or tool. The adapter can be provided between the drive and the abutment. In this case, the connection between the linear drive and the rod or tool remains intact for several strokes, although the rod or tool is continuously moved step by step.

Der Adapter kann auch zwischen dem Antrieb und dem Gestänge bzw. Werkzeug vorgesehen sein. In diesem Fall bleibt die Verbindung zwischen Linearantrieb und Widerlager bei mehreren Hüben bestehen, während der Adapter das Gestänge oder das Werkzeug kontinuierlich schrittweise fortbewegt. The adapter can also be installed between the drive and the rod or tool. In this case, the connection between the linear drive and the abutment remains intact for several strokes, while the adapter continuously moves the rod or tool step by step.

Besonders vorteilhaft läßt sich die Erfindung zum Bergen von Bohr- oder Aufweitköpfen einsetzen, da diese oftmals nur einen Angriffspunkt für den Antrieb aufweisen, an dem sie vollständig aus dem Kanal in den Schacht gezogen werden müssen. Der erfindungsgemäße Adapter erlaubt es, eine Strecke mit mehreren Hüben zu überwinden, die größer ist als der Hubweg des Hubzylinders und so mit einem kurzen Zylinder und dem erfindungsgemäßen Adapter einen Aufweitkopf aus einem engen Schacht zu bergen. Vorzugsweise zieht der Hubzylinder sein Gehäuse nach und bewegt sich so schrittweise vorwärts.The invention can be used particularly advantageously for recovering drilling or expanding heads, since these often have only one point of engagement for the drive, at which they must be completely pulled out of the channel into the shaft. The adapter according to the invention makes it possible to overcome a distance with several strokes that is greater than the stroke of the lifting cylinder and thus to recover an expanding head from a narrow shaft using a short cylinder and the adapter according to the invention. The lifting cylinder preferably pulls its housing along and thus moves forward step by step.

Erfindungsgemäß kann ein hydraulischer Zugantrieb in einem Schacht angeordnet und über einen Zahnrahmen an der Schachtwand abgestützt sein. Der Zahnrahmen kann so ausgebildet sein, daß der Zylinder nach jedem Arbeitshub mit dem Gehäuse, das sich an dem Zahnrahmen des Widerlagers abstützt, durch den Leerhub um eine Zahnposition weiterwandert. According to the invention, a hydraulic traction drive can be arranged in a shaft and supported on the shaft wall via a toothed frame. The toothed frame can be designed in such a way that after each working stroke, the cylinder with the housing, which is supported on the toothed frame of the abutment, moves further through the idle stroke by one tooth position.

Der Adapter kann so ausgestaltet sein, daß der Antrieb am Ende der gesamten Bewegungsstrecke automatisch in die Ausgangsposition zurückfährt. Dies kann über elastische Mittel erfolgen, die den Antrieb zurückziehen, wenn dieser das Ende der Bewegungstrecke erreicht und dabei beispielsweise eine Arretierung löst, die ein Zurückziehen des Antriebs während des vorherigen Bewegungsvorgangs verhindert.The adapter can be designed in such a way that the drive automatically returns to the starting position at the end of the entire movement path. This can be done by means of elastic means that retract the drive when it reaches the end of the movement path and in doing so, for example, releases a lock that prevents the drive from being retracted during the previous movement process.

Der Antrieb ist vorzugsweise als Doppelkolbenantrieb ausgebildet. Der Antrieb kann ein zusätzliches Element aufweisen, das das Verbinden mit dem Widerlager oder dem Gestänge in mehreren Abständen erlaubt. Dabei kann es sich um ein teleskopartiges Element oder beispielsweise um mehrere Zughaken unterschiedlicher Länge handeln. Hierdurch wird die Variabilität des Systems weiter erhöht.The drive is preferably designed as a double piston drive. The drive can have an additional element that allows connection to the abutment or the rod at several distances. This can be a telescopic element or, for example, several towing hooks of different lengths. This further increases the variability of the system.

Der Begriff "Werkzeug" im Sinne der Erfindung umfaßt insbesondere jedes beliebige Aufweit-, Schneid-, Berst-, Reinigungs- oder Schabwerkzeug, welches an beliebiger anderer Stelle eines Bohrgerätes oder Gestänges angeordnet sein kann.The term "tool" in the sense of the invention includes in particular any expanding, cutting, bursting, cleaning or scraping tool which can be arranged at any other point on a drilling device or rod.

Der Begriff "Gestänge" erfaßt insbesondere alle Zug- und Schubmittel für das horizontale Erdbohren, wie beispielsweise Rohr-, Stab- und Leitergestänge aber auch Seile, Ketten und Leitungen.The term "rods" includes in particular all pulling and pushing means for horizontal earth drilling, such as pipe, rod and ladder rods but also ropes, chains and cables.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert.In the following, the invention is explained in more detail using an embodiment shown in the drawing.

In der Zeichnung zeigen:In the drawing show:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Adapter mit Sägezahngeometrie; Fig. 1 shows an adapter according to the invention with sawtooth geometry;

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen fixierten Adapter mit einem darauf angeordneten Linearantrieb in einem Schacht, abgestützt an der Schachtwand; Fig. 2 shows a fixed adapter according to the invention with a linear drive arranged thereon in a shaft, supported on the shaft wall;

Fig. 3 einen erfindungsgemäßen laufenden Adapter in einem Schacht angeordnet zwischen Gestänge und Antrieb; Fig. 3 shows a running adapter according to the invention arranged in a shaft between the rod and the drive;

Fig. 4Fig.4

und 5 weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Adapters in der Seitenansicht. and 5 further embodiments of the adapter according to the invention in side view.

Der erfindungsgemäße Adapter 1 besteht aus einem Rahmen 2 mit Längsträgern 4, 6. Die Längsträger 4, 6 weisen ein Sägezahnprofil mit Zähnen 8, 10 auf.The adapter 1 according to the invention consists of a frame 2 with longitudinal beams 4, 6. The longitudinal beams 4, 6 have a sawtooth profile with teeth 8, 10.

Der erfindungsgemäße Adapter kann, wie in Fig. 2 dargestellt, in einem Kanalschacht 12 an der Schachtwand 14 angeordnet werden. Bei dieser Ausführungsform läuft ein Linearantrieb 16, 18 beim Ziehen eines Gestänges 20 durch einen Kanal 22 über den Adapter 1. Hierzu ist der Kolben 16, 18 aufweisende Linearantrieb endseitig jeweils mit Querstangen 23, 24 verbunden, die ihrerseits dem Zahnprofil 8, 10 des Adapters 1 aufliegen. Bei jedem Kontraktionshub der Kolben 16, 18 wandert die Querstange 24 um einige Zähne in Richtung der Orientierung des Zahnprofils 8, 10 auf dem Adapter 1. Die in dem Zahnprofil 8, 10 fixierte Querstange 23 dient dabei als Widerlager. Bei jedem Expansionshub wandert die Querstange 23 zusammen mit dem Antriebsgehäuse 16, 18 entlang des Zahnprofils 8, 10 des Adapters 1. In diesem Falle dient die Querstange 24, die nun entgegen der Ausrichtung des Zahnprofils beaufschlagt wird, als Widerlager. Das Gestänge 20 ist bei dieser Ausführungsform an dem Querträger 23 fixiert, so daß dieses mit jedem Expansionshub des Kolbenantriebs 16, 18 eine bestimmte Strecke durch den Kanal 22 gezogen wird.The adapter according to the invention can, as shown in Fig. 2, be arranged in a channel shaft 12 on the shaft wall 14. In this embodiment, a linear drive 16, 18 runs over the adapter 1 when a rod 20 is pulled through a channel 22. For this purpose, the linear drive having pistons 16, 18 is connected at each end to crossbars 23, 24, which in turn rest on the tooth profile 8, 10 of the adapter 1. With each contraction stroke of the pistons 16, 18, the crossbar 24 moves by a few teeth in the direction of the orientation of the tooth profile 8, 10 on the adapter 1. The crossbar 23 fixed in the tooth profile 8, 10 serves as an abutment. With each expansion stroke, the crossbar 23 moves together with the drive housing 16, 18 along the tooth profile 8, 10 of the adapter 1. In this case, the crossbar 24, which is now acted upon in the opposite direction to the tooth profile, serves as a counterbearing. In this embodiment, the rod 20 is fixed to the cross member 23, so that it is pulled a certain distance through the channel 22 with each expansion stroke of the piston drive 16, 18.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist ein Kolbenantrieb 26, 28 an der Schachtwand angeordnet, so daß bei einem Expansionshub nicht die Antriebseinheit, sondern der Adapter 1 bewegt wird. In diesem Fall ist die mit dem Kolbenantrieb 26, 28 verbundene Querstange 34 auf dem Zahnprofil angeordnet, wobei das Zahnprofil 8, 10 des Adapters 1 so ausgerichtet ist, daß die Querstange 34 bei jedem Expansionshub in dem Zahnprofil fixiert ist und bei jedem Kontraktionshub einige Zähne entlang dem Zahnprofil 8, 10 wandert. Bei diesem Vorgang bewegt sich daher der Adapter 1 entlang dem Antrieb 26, 28 und mit dem Adapter das Gestänge 20, welches an der mit dem Adapter 1 verbundenen Querstange 33 angeordnet ist. Der Adapter kann dabei zur Erleichterung der Bewegung Rollen 36 aufweisen.In the embodiment shown in Fig. 3, a piston drive 26, 28 is arranged on the shaft wall, so that during an expansion stroke, it is not the drive unit but the adapter 1 that is moved. In this case, the crossbar 34 connected to the piston drive 26, 28 is arranged on the tooth profile, the tooth profile 8, 10 of the adapter 1 being aligned such that the crossbar 34 is fixed in the tooth profile during each expansion stroke and a few teeth move along the tooth profile 8, 10 during each contraction stroke. During this process, the adapter 1 therefore moves along the drive 26, 28 and with the adapter the rod 20, which is arranged on the crossbar 33 connected to the adapter 1. The adapter can have rollers 36 to facilitate movement.

In den Fig. 4 sind verschiedenen Ausgestaltungen der Verbindungsmittel zwischen Gestänge 20 und Querstange 23, 33 dargestellt, die wiederum eine zusätzliche Erhöhung der Reichweite des Antriebs 16, 18, 26, 28In Fig. 4, various designs of the connecting means between the rod 20 and the crossbar 23, 33 are shown, which in turn provide an additional increase in the range of the drive 16, 18, 26, 28

ermöglichen. In Fig. 4 ist dabei ein längerer Verbindungsarm 38 und in Fig. 5 ein kürzerer Verbindungsarm 39 mit dem Gestänge 20 verbunden.In Fig. 4, a longer connecting arm 38 and in Fig. 5, a shorter connecting arm 39 are connected to the rod 20.

Claims

1. Adapter for connecting a drive for horizontal earth drilling to an abutment or a rod or tool, characterized by several fixing points ( 10 ) arranged one behind the other for the drive ( 16 , 18 ; 26 , 28 ), wherein the fixing points ( 10 ) subdivide a certain distance between the drive ( 16 , 18 ; 26 , 28 ) and the abutment ( 14 ) into several subsections to be overcome by the drive ( 16 , 18 ; 26 , 28 ).

2. Adapter according to claim 1, characterized by a toothed frame ( 2 ).

3. Adapter according to one of the preceding claims, characterized by a return mechanism for the drive.

4. Adapter or system according to claim 3, characterized in that the return mechanism is designed as an elastic means.

5. Linear drive for moving a tool or rod through a channel, characterized by an adapter ( 1 ) which converts several strokes of the linear drive into a movement of the linear drive composed of several movement sections.

6. System for connecting a linear drive ( 16 , 18 ; 26 , 28 ) located in a sewer shaft to the shaft wall ( 14 ), characterized in that an adapter ( 1 ) is provided between the drive ( 16 , 18 ; 26 , 28 ) and the shaft wall ( 14 ), which adapter allows several strokes of the linear drive to be carried out and a rod ( 20 ) or a tool to be moved in the process, without having to loosen and re-fix the connection of the linear drive ( 16 , 18 ; 26 , 28 ) to the rod ( 20 ) or the tool with each stroke.

7. System for connecting a linear drive located in a sewer shaft to a rod or a tool, characterized in that an adapter ( 1 ) is provided between the drive ( 16 , 18 ; 26 , 28 ) and the rod ( 20 ), which adapter allows several strokes of the linear drive ( 16 , 18 ; 26 , 28 ) to be carried out and the rod ( 20 ) to be moved in the process, without having to loosen and re-fix the connection of the linear drive ( 16 , 18 ; 26 , 28 ) to the rod ( 20 ) with each stroke.

8. System according to claim 6 or 7, characterized in that a connecting arm is provided between the drive ( 16 , 18 ; 26 , 28 ) and the rod ( 20 ) or tool.

9. System according to claim 8, characterized in that between the drive ( 16 , 18 ; 26 , 28 ) and the rod ( 20 ) or tool, several connecting arms ( 38 ; 39 ) of different lengths are provided, which allow the connection to the rod ( 20 ) at different distances.

10. Method for moving a rod or tool through a channel, characterized in that the drive ( 16 , 18 ) changes its position during the advance or between individual advance sections.