EP0155540A1

EP0155540A1 - Nach dem Bodenentnahmeprinzip arbeitende Einrichtung zum unterirdischen Vorpressen von Rohren

Info

Publication number: EP0155540A1
Application number: EP85102008A
Authority: EP
Inventors: Carl B. Bosse; Fritz Wehling
Original assignee: Witte Bohrtechnik GmbH
Current assignee: WICEMA BOHRTECHNIK GmbH
Priority date: 1984-03-07
Filing date: 1985-02-23
Publication date: 1985-09-25
Also published as: ATE27034T1; DE3408246C2; DE3408246A1; DE3560162D1; EP0155540B1

Abstract

Bei dieser Einrichtung zum unterirdischen Vorpressen von Rohren ist im Kopfende des zusammen mit der Rohrtour von der Startgrube aus mit einem Preßgestänge vorgetriebenen Abstützrohres (1) ein mit einem eigenen Antrieb (12) versehener Schneidkranz (5, 6) drehbar gelagert. In der Rohrtour und dem Abstützrohr (1) befindet sich die Förderschnecke (2), die kopfendig ein Bohrwerkzeug (4) trägt. Der Schneidkranz (5, 6) umgibt das Bohrwerkzeug (4) abständig. Ein wesentlicher Teil des manchmal erforderlichen hohen Drehmomentes kann nun über den Schneidkranz und seinen Antrieb aufgebracht werden und belastet nicht mehr den langen Förderschneckenstrang.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine nach dem Prinzip der Bodenentnahme arbeitende Einrichtung zum unterirdischen Vorpressen von Rohren zur Herstellung eines unterirdischen Rohrvortriebs. Derartige Einrichtungen beinhalten ein Abstützrohr, in dem sowie in den an das A_bstützrohr im Laufe des Vortriebes angekuppelten zu verlegenden Produktrohren eine Förderschnecke gelagert ist, deren Kopf ein Bohrwerkzeug trägt.
Bei derartigen bekannten Einrichtung bohrt das Bohrwerkzeug das Erdreich an der Ortsbrust des Vortriebes auf und das aufgebohrte Material wird von der Förderschnecke zur Startgrube gefödert. Mit dem üblichen Preßgestänge wird das Abstützrohr nach und nach von der Startgrube aus vorgedrückt--und es werden an das Abstützrohr im Laufe des Vortriebes nach und nach die Produktenrohre zur Bildung der Rohrtour angehängt. Nach diesem Prinzip arbeitende Einrichtungen arbeiten üblicherweise im Bohrungsbereich von 300-500 mm. Es kann sich um ungesteuerte Einrichtungen handeln, aber auch um gesteuerte Einrichtungen. Bei letzteren ist der vordere Bereich des Abstützrohres zwecks Steuerung der Vorpreßrichtung mehrfach schwenkbeweglich am Abstützrohr im übrigen gelagert. Diesem sogenannten Steuerkopf ist dabei dann eine Steuereinrichtung zugeordnet, die von der Startgrube aus betätigt werden kann. Die Steuereinrichtung selbst kann beispielsweise aus einer Einrichtung zur Erzeugung eines durch die Rohrtour gelenkten Richtstrahles, einer Zielscheibe im vorderen Bereich des Abstützrohres und einer Einrichtung zur Auswertung der Zielscheibe bestehen.
Bei den bekannten Einrichtungen der gattungsgemäßen Art treten Probleme dann auf, wenn in besonders festem, womöglich noch mit eingelagerten Felsstücken bestückten Erdreich gearbeitet werden muß. Hierbei ist es nämlich äußerst schwierig, die dann für das Aufbohren der Ortsbrust erforderlichen hohen Drehmomente über den nach entsprechend weitem Vortrieb beträchtlich langen gesamten Förderschneckenstrang nach vorne zu bringen, den ja systemimmanent Dimensionierungsgrenzen gesetzt sind. Ferner kann es geschehen, daß sich das Bohrwerkzeug festfrißt, es andererseits aber, da die Förderschnecke nur in einer Drehrichtung arbeiten darf, nicht durch Drehrichtungsumkehr zum Freischneiden gebracht werden kann und unter Umständen die Gefahr besteht, daß bei festsitzendem Bohrwerkzeug samt Förderschnecke nun das Abstützrohr selbst zu drehen und zu rollen beginnt, welche Gefahr besonders dann gegeben ist, wenn noch nicht viel Produktenrohre angehängt sind oder wenn die Anhängung der Produktenrohre, wie es beispielsweise bei Betonrohren häufig der Fall ist, keine Ankupplung in Verdrehrichtung beinhaltet. Abgesehen davon, daß ein solches Verdrehen des Abstützrohres die Zielgenauigkeit der Bohrung beeinträchtigen kann, wird insbesondere bei steuerbaren Einrichtungen hierdurch die Zielsteuerung insgesamt unmöglich. Die im Abstützrohr angebrachte Zielscheibe muß ja im Hinblick auf die Förderschnecke außerzenfrisch sitzen und wandert von daher bei einer Verdrehung des Abstützrohres aus dem Richtstrahl heraus.
Der vorliegenden Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die ein einwandfreies, ziel^genaues Vortreiben der Rohre auch bei schwierigen, hohe Drehmomente erfordernden Bodenverhältnissen gewährleistet.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht ihren. Wesen nach darin, daß im Kopfende des Abstützrohres, das von der Förderschnecke getragene Bohrwerkzeug abständig umgebend, ein mit einem eigenen Antrieb versehener Schneidkranz drehbar gelagert ist.
Die für das Schneiden der Ortsbrust manchmal erforderlichen hohen Drehmomente brauchen nun nicht mehr über den gesamten, manchmal recht langen Förderstreckenstrang nach vorn gebracht zu werden. Ein wesentlicher Teil der erforderlichen Drehmomente kann vielmehr gesondert dazu vom Antrieb des Schneidkranzes aufgebracht werden. Hohe Drehmomente für einen erhebliche Bereiche der Ortsbrust bearbeitenden Schneidkranz lassen sich auch dann besonders zuverlässig und ohne Beeinträchtigung der Einrichtung und gegebenenfalls ihrer Steuerungim übrigen dann aufbringen, wenn, wie gemäß einer bevorzuaten Ausführungsform vorgesehen, der Antrieb für den Schneidkranz im Kopfbereich des Abstützrohres untergebracht ist, wozu bei den hier in Betracht kommenden Rohrdurchrnesserbereichen ausreichend Raum zur Verfügung steht.
Der Schneidkranz mit seinem eigenen Antrieb ist ferner in sehr vorteilhafter Weise in seiner Drehrichtung unabhangig von der vorgegebenen einen Drehrichtung der Förderschnecke und damit des von der Förderschnecke getragenen Bohrwerkzeuges. Diese Unabhängigkeit ergibt zahlreiche Möglichkeiten, den Bohrvorgang insgesamt zu verbessern, ein Festfressen der Bearbeitungswerkzeuge insgesamt zu vermeiden und damit insbesondere auch Dreh- und Rollbewegungen des Abstützrohres bei festsitzenden Werkzeugen zu verhindern. Als besonders zweckmäßig hat es sich dabei erwiesen, den Schneidkranz gegenläufig zu dem von der Förderschnecke getragenen Bohrwerkzeug anzutreiben. Die hierdurch gebildete Relativbewegung zwischen beiden Werkzeugen führt zu einem erleichterten, leistungsstärkeren Aufbohren der Ortsbrust und trägt auch mit dazu bei, daß insbesondere das Bohrwerkzeug auf der Förderschnecke, das ja quasi von dem Schneidkranz umgeben ist, sich nicht mehr festfrißt.
Gemäß einr weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist der Schneidkranz reversierbar angetrieLen. Sollte es doch noch einmal bei besonders schwierigen Verhältnissen, beispielsweise beim Arbeiten im Felsen, zu einem Festfressen des Schneidkranzes kommen, kann man ihn durch eine Umsteuerung seiner Antriebsrichtung zum Freischneiden bringen.
Der Schneidkranz bietet auch die Möglichkeit, die Ortsbrust großflächig zu bearbeiten. Dabei ist gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung vorzusehen, die Schneiden auf dem Schneidkranz sich bis hin zum Außendurchmesser des Abstützrohres erstrecken zu lassen. Dies gewährleistet, daß tatsächlich die gesamte Querschnittsfläche der vorzutreibenden Rohre freigeschnitten wird und dies ist für das Vortreiben der Rohre durch das Preßgestänge bei Bodenverhältnissen mit eingelagerten Felsstücken oder überhaupt bei Bohrungen im Fels sehr wichtig.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen einer derartigen Einrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Einrichtung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
Die Zeichnung zeigt einen Teillängsschnitt einer Einrichtung gemäß der Erfindung mit Darstellung des Kopfbereiches des Abstützrohres und der mit dem Bohrwerkzeug versehenen Förderschnecke.
Die nach dem Bodenentnahmeprinzip arbeitende Einrichtung zum unterirdischen Vorpressen von Rohren beinhaltet ein Abstützrohr 1, dessen hier interessierender vorderer Bereich in der Zeichnung gezeigt ist. In dem Abstützrohr 1 ist der vordere Bereich einer Förderschnecke 2 angeordnet, die in einem Hüllrohr 3 angeordnet ist, das seinerseits in dem Abstützrohr 1 angeordnet ist. An das Abstützrohr 1 werden beim Vorpressen der Rohre in üblicher Weise zunächst ein erstes Produktenrohr angekuppelt und dann dieses bei entsprechendem Vortrieb das nächste Produktenrohr usw.. Das Vortreiben der Rohrtour einschließlich des Abstützrohres 1 erfolgt in der üblichen Weise von der Startgrube aus mit einem Preßgestänge. Falls es sich um eine steuerbare Einrichtung zum unterirdischen Vorpressen handelt, ist der dargestellte vordere Bereich des Abstützrohres 1 mehrfach schwenkbeweglich am Rest des Abstützrohres angelenkt und bildet damit einen Steuerkopf, der über eine Steuereinrichtung sowie eine Betätigungseinrichtung zielgenau in der gewünschten Vortriebsrichtung zu steuern ist.
An dem Kopfende der Förderschnecke 2 ist ferner zum Auf bohren der Ortsbrust ein Bohrwerkzeug befestigt, das durch die Drehung der Förderschnecke 2 in einer vorgegebenen Richtung rotierend antreibbar ist. Das erforderliche-Drehmoment für das Bohrwerkzeug 2 wird vom Antrieb der Förderschnecke 2 aufgebracht und über den Förderschnekkenstrang übertragen. Die Förderschnecke 2 ist in der üblichen Weise aus einzelnen Stücken zusammengesetzt, die je nach Länge des jeweiligen Vortriebes entsprechend aneinandergekuppelt werden.
Im Kopfende des Abstützrohres 2 ist nun ein Schneidkranz 5 drehbar gelagert, der stirnseitig mit Schneiden 6 bestückt ist, wobei die Schneiden 6 mittels Schrauben 7 auswechselbar an dem Schneidkranz 5 befestigt sind. Der Schneidkranz 5 selbst ist mittels Schrauben 8 an einem Innenzahnkörper 9 befestigt, der über ein Wälzlager 10 im Kopfende des Abstützrohres 1 drehbar gelagert ist und dessen Innenverzahnung mit den Ritzeln 11 beispielsweise zweier Hydraulikmotore 12 in Eingriff steht.Die Hydraulikmotore 12 sind an Flanschen des Abstützrohrs 1 in dessen Kopfbereich befestigt. Die Hydraulikmotore werden über entsprechende Zuführungsleitungen, die innen und außen an der Rohrtour und dem Abstützrohr 1 mitgeführt werden, von der Startgrubeaus betätigt und gesteuert.
Die Schneiden 6 des Schneidkranzes 5 sind zweckmäßig so ausgestaltet, daß sich ihre an der Ortsbrust schneidende Zahnung bis hin zum Außendurchmesser des Abstützrohres 1 erstreckt. Zweckmäßig ist dabei diese Zahnung auch noch auf dem Außenmantel der Schneiden 6 vorgesehen, so daß dank dieser Ausgestaltung die gesamte Querschnittsfläche der einzupressenden Produktrohre und des Abstützrohres 1 an der Ortsbrust freigeschnitten werden und somit deren Vorpressen problemlos selbst bei im Erdreich eingelagerten Felsstücken oder bei Bohrarbeiten im Fels möglich ist.
Die Schneiden 6 sind konzentrisch abständig zu dem Bohrwerkzeug 4 an der Förderschnecke 2 angeordnet. Sie definieren ferner einen sich zur Mittellängsachse der Einrichtung hin verjüngenden inneren Einlaufke^gel 13. Dieser Einlaufkegel 13 setzt sich an der inneren kandbegrenzung des Schneidkranzes 5 fort und ist auch hier noch mit einer Zahnung versehen. Der Schneidkranz 5 weist ferner einen das Vorderende der Schnecke 2 umgebenden inneren und nach hinten weisenden Hüllrohrstutzen 14 auf, der in seinem hinteren Bereich gegen einen Flansch des Abstützrohres 1 abgestützt und abgedichtet ist. Der Schneidkranz 5 ist ferner über eine Ringdichtung-15 gegen den Außenring des Wälzlagers 10 abgedichtet.
Die DrEhrichtung der Förderschnecke 2 ist dadurch vorgegeben,daß es ihre Aufgabe ist, den von dem Bohrwerkzeug 4 und den Schneiden 6 des Schneidkranzes 5 aus der Ortsbrust gebohrten bzw. geschnittenen Boden zur Startgrube zu fördern. Das Bohrwerkzeug 4 hat zwangsnotwendig eben diese Drehrichtung. über die räumlich in unmittelbarer Nähe des Schneidkranzes 5 angeordneten Hydraulikmotore 12 können nicht nur hohe Drehmomente, und zwar unabhängig von der Förderschnecke 2 und dem Bohrwerkzeug 4, aufgebracht werden, darüberhinaus ist die Anordnung so getroffen, daß normalerweise der Schneidkranz 5 mit den Schneiden 6 gegenläufig zu dem Bohrwerkzeug 4 dreht. Hierdurch ergibt sich eine verstärkte Relativbewegung zwischen diesen E_Earbeitun^gswerkzeugen, die das Aufreißen des Erdreiches an der Ortsbrut erleichtert und auch mit dazu beiträgt, daß sich die Werkzeuge nicht festfressen. lnsbesondere ein Festfressen des Bohrwerkzeuges 4 ist bei dieser Ausgestaltung praktisch nicht mehr zu erwarten. Der Antrieb für den Schneidkranz 5 samt Schneiden 6 ist darüberhinaus als Reversierantrieb ausgebildet, so daß, sollte sich insbesondere beim Bohren im Fels der Schneidkranz 5 mit den Schneiden 6 doch einmal noch festfressen, eine Umsteuerung der Drehrichtung möglich ist, was dann umgehend zu einem Freischneiden der Schneiden 6 führt. Insbesondere läßt sich hierdurch auch mit sehr großer Sicherheit vermeiden, daß bei stehenden, weil festgefressenen Bearbeitungswerkzeugen sich das Abstützrohr 1 verdreht, unkontrollierte Rollbeviegungen vollführt und damit seine Zielrichtung verliert, oder aber hierdurch bei einer steuerbaren Vorpresseinrichtung die Steuerung funktionsunfähig wird, etwa dadurch, daß eine dieser Steuereinrichtung zueigene und im Abstützrohr 1 außermittig angeordnete Zielscheibe aus dem sie beaufschlagenden Richtstrahl herauswandert. Eine bei Beginn oes Festfressens etwa bereits erfolgte kleine Verdrehung des Abstützrohres 1 wird durch die Umkehrung der Drehrichtung des Schneidkranzes 5 mit seinen Schneiden 6 wieder ausgeglichen und rückgängig gemacht.

Claims

1. Nach dem Prinzip der Bodenentnahme arbeitende Einrichtung zum unterirdischen Vorpressen von Rohren, mit einem Abstützrohr und einer darin angeordneten Förderschnecke, deren Kopf ein Bohrwerkzeug trägt, dadurch gekennzeichnet, daß im Kopfende des Abstützrohres (1), das von der Förderschnecke (2) getragene Bohrwerkzeug (4) abständig umgebend, ein mit einem eigenen Antrieb (12) versehener Schneidkranz (5, 6) drehbar gelagert ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkranz (5, 6) gegenläufig zur Drehrichtung des von der Förderschnecke (2) getragenen Bohrwerkzeuges (4) antreibbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkranz (5, 6) reversierbar antreibbar ist.

4. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkranz (5) mit Schneiden (6) versehen ist, deren Zahnung sich hin bis zum Außendurchmesser des Abstützrohres (1) erstreckt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zahnungen der Schneiden (6) über deren Stirnflächen sowie deren Außenmantel und einen inneren, das Ende der Forderschnecke (2) und das dort befindliche Bohrwerkzeug (4) abständig umgebenden Einlaufkegel (13) erstrecken.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Einlaufkegel (13) zur Mittellängsachse nach innen hin an dem Schneidkranz (₅) fortsetzt.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiden (6) auswechselbar an dem Schneidkranz (5) befestigt sind.

8. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkranz (5) einen rückwärtigen Hüllrohrstutzen (14) aufweist, der abgedichtet in dem Abstützrohr (1) gelagert ist und der das vordere Ende der Förderschnecke (2) umgibt.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eigene Antrieb des Schneidkranzes (5, 6) aus ein oder mehreren, im Kopfbereich des Abstützrohres (1) vorgesehenen Hydraulikmotoren (12) gebildet ist.

10. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkranz (5) an einem Innenzahnteil (9) befestigt ist, das mittels einem Wälzlager (10) im Kopfende des Abstützrohres (1) gelagert ist und dessen Innenverzahnung mit Ritzeln (11) in Eingriff steht, die durch im Abstützrohr (1) befestigte Hydraulikmotore (12) antreibbar sind.