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WO2003004823A1 - Seilzugvorrichtung zum einziehen von rohren - Google Patents

Seilzugvorrichtung zum einziehen von rohren Download PDF

Info

Publication number
WO2003004823A1
WO2003004823A1 PCT/EP2002/005378 EP0205378W WO03004823A1 WO 2003004823 A1 WO2003004823 A1 WO 2003004823A1 EP 0205378 W EP0205378 W EP 0205378W WO 03004823 A1 WO03004823 A1 WO 03004823A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rope
pulling
cable
drive
tool
Prior art date
Application number
PCT/EP2002/005378
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Franz-Josef Püttmann
Original Assignee
Tracto-Technik Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE2001125848 external-priority patent/DE10125848C2/de
Priority claimed from DE2001125869 external-priority patent/DE10125869C2/de
Priority claimed from DE2001125861 external-priority patent/DE10125861C1/de
Application filed by Tracto-Technik Gmbh filed Critical Tracto-Technik Gmbh
Priority to GB0327266A priority Critical patent/GB2391601A/en
Publication of WO2003004823A1 publication Critical patent/WO2003004823A1/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/18—Appliances for use in repairing pipes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/08—Apparatus for feeding the rods or cables; Apparatus for increasing or decreasing the pressure on the drilling tool; Apparatus for counterbalancing the weight of the rods
    • E21B19/084—Apparatus for feeding the rods or cables; Apparatus for increasing or decreasing the pressure on the drilling tool; Apparatus for counterbalancing the weight of the rods with flexible drawing means, e.g. cables
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/28—Enlarging drilled holes, e.g. by counterboring
    • E21B7/30—Enlarging drilled holes, e.g. by counterboring without earth removal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/16—Devices for covering leaks in pipes or hoses, e.g. hose-menders
    • F16L55/162—Devices for covering leaks in pipes or hoses, e.g. hose-menders from inside the pipe
    • F16L55/165—Devices for covering leaks in pipes or hoses, e.g. hose-menders from inside the pipe a pipe or flexible liner being inserted in the damaged section
    • F16L55/1658—Devices for covering leaks in pipes or hoses, e.g. hose-menders from inside the pipe a pipe or flexible liner being inserted in the damaged section the old pipe being ruptured prior to insertion of a new pipe

Definitions

  • the invention relates to a device and method for introducing long bodies and / or tools into an earth environment and claims the priority of German patent applications 101 25 848.8, 101 25 861.5 and 101 25 869.0, to which reference is made in terms of content.
  • inflexible pull or push rods For pulling jacking bodies, in particular long bodies such as product pipes, into an earth channel, it is known to exert a pulling or pushing force with the aid of a linkage on the body to be moved underground.
  • an existing earth hole, an existing old pipe, or a burst or broken old pipe is to be regarded as an earth channel.
  • the use of inflexible pull or push rods essentially requires a predetermined positioning of the rod drive.
  • Such a drive which is usually designed hydraulically or pneumatically, can either be arranged in a designated target or launch pit in the exit or entrance area of the earth channel or can be arranged above ground so that the linkage into the axis of the earth hole after a certain curvature occurs, which is limited by the rigidity of the boom.
  • the use of inflexible pull or push rods allows operation in two directions gene, however, retains the disadvantage of the essentially predetermined positioning of the boom attachment.
  • the object of the invention is to create a method with which devices for introducing long bodies or tools can be used more flexibly.
  • the invention has for its object to provide a method with which a linear drive for moving drill rods can be used in an advantageous manner for pulling long bodies or drilling or expanding tools into an earth channel.
  • the invention is based on the idea of providing, instead of a device which is designed only for one type of movement of the tube, the use of a plurality of movement means for a long body (tube) and / or a tool. This is done by providing at least two connecting means for moving means of long bodies or tools.
  • the plurality of connecting means and the associated flexibility in the use of the device can be provided in that the device has means for converting the connecting means from one moving means, for example a linkage, to another moving means, for example a cable pull.
  • the device is preferably always equipped with two connecting means for moving means of long bodies or tools.
  • a conventional linear drive which is generally used for a linkage drive, can be used for use with a cable pulling device or can be designed such that use or a modification of the linear drive can be used as a cable pulling device allowed for pulling long bodies or drilling or expanding tools into an earth channel.
  • An earth channel is to be understood as any type of borehole to be expanded, including a pilot borehole, a pipe that has been laid, including a pipe that is to be burst, burst or split.
  • Tools, or drilling or expanding tools are to be understood to mean all drilling, cutting, milling or striking tools or different types of broaches or other propelling bodies, including cleaning heads.
  • the term "rope” stands for all flexible traction devices that can be used according to the invention. However, the invention can also be used with other propulsion bodies such as drill heads, back readers or earth missiles.
  • a conventional pushing / pulling device as described for example in DE 41 03 196 A1, as a combination device with a cable pulling device of the type described in DE 100 11 994 A1 is advantageous.
  • the linkage or push drive is either designed so that the pulling elements for the rope can be connected to the linear drive later or are already provided on the linear drive in addition to the linkage or pushing device.
  • such a combination device can be implemented with any type of hydraulic or pneumatic linear drive.
  • the invention makes it possible to use a single device, depending on the need, both to bring in or pull rod sections into the ground, and to use a rope or other traction means for underground horizontal propulsion. Two devices were previously required for this.
  • the drive according to the invention can be used in a pit in a conventional manner using linkage sections to be connected or if space is insufficient - such as when used in a sewer with manhole and shaft - above ground or as in described in DE 100 11 994 A1, are used vertically for horizontal propulsion. All that is required is to insert a rope into the pulling elements already provided on the device, or first to insert the pulling elements into connecting means provided for this purpose. When pulling with a rope, the pulling or pushing elements for the linkage can then be idle.
  • the invention can also be used parallel to the linkage drive. It can be used with a tensile measuring device, in particular for parallel measurement of the tensile force acting on the long body.
  • the provision of two connecting means for moving means for long bodies or tools also offers the advantage of being able to use at least two ropes for pulling in the long bodies or tools, the ropes being fixed in different areas.
  • a rope can be fixed in the head area and a second rope in the rear area of a pipe.
  • a drive can be used for several types of insertion of the long body or tool, which means a more flexible use of the device according to the invention.
  • the ropes can be driven or decoupled independently.
  • they can be used particularly well to apply both a pull on the front end of the long body or jacking head with the first rope and a pressure on the rear end of the pipe by pulling the second rope.
  • the latter procedure is particularly suitable for laying short pipes.
  • the respective pipe sections on the rear end of the Product pipe plugged on and clamped together with the help of the "push" cable fixed to a clamping plate and pulled into the earth hole.
  • Devices for connecting pipe sections are known from DE 44 27 119 A1 and from DE 196 08 056 A1, but they all work by means of a pulling device arranged behind the product pipe.
  • the drives or cable winches known from the prior art can be used as the cable drive in that, in addition to the one known drive, at least one further drive is provided which drives the second or further cable. Furthermore, the invention can also be operated with a compensation device which ensures a uniform distribution of the tensile force exerted on the ropes.
  • a preferred drive has at least two of the tension element groups as described in DE 100 11 994 A1, which can each independently exert a tension force on the respective rope.
  • This embodiment can also be implemented by a corresponding control device with a single drive or with the aid of at least two independent drives.
  • a driving force can be transmitted particularly effectively to underground driving bodies.
  • a traction rope attached to the jacking head can be loaded with 15 t and a "push" rope attached to the rear pipe end with 5 t, so that a total jacking force of 20 t is generated.
  • the manufacture of the device described requires a fraction of the costs that are to be incurred for a conventional winch with a pulling force of 20 l.
  • One of the ropes can also be used to measure the tensile force exerted on the product pipe, for example, in order to avoid overstretching the pipe.
  • the provision of a plurality of connecting means for moving means of long bodies or tools also makes it possible to provide, in addition to driving the propelling body or the long body, an additional retraction device, in particular a contraction hose according to the type of EP 0 161 750 B1, which shortens due to pressurized air and thereby a pull on one Lanyards, such as a rope.
  • the invention can also be used with comparable other drives in order to either enable a train in the direction opposite to the advance or to perform a supporting function in the case of a push / pull drive or a reversible earth rocket.
  • the device can be attached to the long body or head of the tunneling device by means of a rope with a pipe or tool adapter and can have a deflection roller that allows a diversion of force, for example from the vertical to the horizontal, so that it can be used standing in a starting or target pit is.
  • the device described in EP 0 161 750 B1 can be provided behind a product pipe or other jacking body as a retraction device, which pulls the jacking body, the long body - or also loosens a clamping plate for short pipes - into the opposite direction of jacking Direction allowed.
  • the invention can be used particularly advantageously for pulling in short pipes.
  • the clamping plate or a similar clamping element can be arranged on the product pipe and can be pulled off from the drawn-in pipe end by means of the method or the device according to the invention in order to prepare for the insertion of the next pipe section. This avoids pulling the clamping plate out of the product tube by hand.
  • the product pipe can be drawn in step by step without any manual activity, for example for loosening the clamping plate in a manhole hole.
  • the retraction device described can therefore be used particularly advantageously when pulling pipes into existing sewers.
  • the retraction device can be used to clean pipes by moving a tool back and forth.
  • a pulling head with cleaning elements such as brushes or scraping elements, is used instead of a bursting or expanding head.
  • a particularly effective cleaning of channels can be carried out by the reciprocating movement of the cleaning head by alternating pulling with the aid of a cable drive at the tip of the drill head and with the help of the contraction hose at the end of the drill head ,
  • this back and forth movement can also be used for other types of drilling operations, such as, for example, widening a pilot hole or pulling in pipes. Both when cleaning and when widening, there is an advantage that the overburden is transported out of the pipe or from the bore when the head is lifted back. This effect can be achieved by folding elements, which are preferably attached to the drill head and fold in the forward stroke, while they fold out during the reverse stroke and remove soil, are reinforced.
  • Fiq.2a. b the device of FIG. 1 in use on the manhole
  • Fig. 3 shows the device of Fig. 1 in use with a retraction device.
  • FIG. 1 shows a linear drive 1 with a frame 2, a carriage 4 arranged on the frame and a hydraulic drive 6.
  • the carriage 4 can be moved back and forth on the frame with the aid of the hydraulic drive 6.
  • the device shown in FIG. 1 is used in its basic configuration for the horizontal advance of long bodies and drilling tools with the aid of a pull / push rod which is inserted into the frame 2 and connected to the carriage 4 by means of a chuck 8 and via a sleeve 10 into the Soil is brought in or pulled out of the soil.
  • This linear drive is designed according to the invention such that it is also provided for the cable pull in addition to being used for pulling and pushing rod sections.
  • the frame 2 is designed in such a way that the components described below can be subsequently connected to it, so that the linear drive after the conversion has the embodiment shown in FIG. 1 for pulling ropes.
  • the components can also be provided on the frame from the outset.
  • the base frame is provided with rope clamps 20, 22, 30, 32 for pulling and holding two independently operating tensioning ropes 26, 36.
  • additional deflection rollers 28, 38 can be provided.
  • the clamping jaw 30 is connected to the hydraulic drive of the base frame 2 and is arranged in a linearly movable manner on the carriage 4, while the clamping jaw 20 is connected to the base frame via an additional linear drive 24.
  • the clamping jaws 20 and 30 By moving the clamping jaws 20 and 30 back and forth, a certain rope section of the rope 26 or 36 is overcome in the forward stroke and the rope 26 or 36 is retracted during the retraction movement due to the static friction emanating from the clamping jaws 20, 30.
  • the stationary clamping jaws 22, 32 serve to fix the rope during the forward stroke of the movable clamping jaws 20, 30 and thus to cause a directed movement of the rope 26, 36.
  • the rope 36 can preferably be used as a pull rope for a jacking body 42 located in the hole 40 (see FIG. 2a), in which a hose 44 is drawn in in the form shown in FIG. 2a.
  • the cable 26 can be connected as a tension cable to the pipe or hose located in the jacking head and at the same time connected to a tensile force measuring unit (not shown) on the base frame of the linear drive in order to avoid overstretching of the pipe to be pulled in due to the static friction of the hole in the ground.
  • the tensioning cable 26 can, however, also be passed through the tube and fastened to the rear end of the tube in order to support the underground propulsion of the tube (see FIG. 2b). This is at the rear end of the Tube 46 a clamping plate 48 is arranged, to which the tensile force of the cable 26 is transmitted.
  • the driving force applied in this way to the jacking body or the pipe to be drawn in can only be achieved with powerful and cost-intensive cable winches without the device according to the invention.
  • a retraction device can be used to release the clamping plate 48.
  • FIG. 3 shows the use of such a retraction device in the form of a contraction hose 200 arranged vertically in a shaft 100 with a deflection roller 220.
  • This is used with the linear drive 1 to pull in a tube 46 consisting of short tube sections.
  • the contraction hose 200 is connected to a compressed air source (not shown) and has fibers arranged in a diamond shape which, when exposed to compressed air due to radial expansion, lead to a contraction in length of the hose.
  • the contraction tube 200 is connected via a cable 240 to the tensioning plate 48, with which the individual tube sections 46 can be pulled into one another.
  • the contraction hose 200 is actuated so that the contraction plate 48 is pulled off the rear pipe section 46 via the cable 240.
  • a new pipe section can then be easily placed and fixed with the help of a pulling cable 36 in the pipe section 46 already in the ground.
  • the contraction hose is also suitable for use with cleaning and milling tools in the earth channel.
  • a pull can alternately be applied from the linear drive via the cable 36 in one direction and from the contraction hose via the cable 36 in the opposite direction to a cleaning or milling head, so that the latter moves the channel wall 40 back and forth Float worked.

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Abstract

Der Erfingung liegt der Gedanke zugrunde, anstelle einer Vorrichtung, die nur auf eine Art der Bewegung des Rohres ausgerichtet ist, den Einsatz mehrerer Bewegungsmittel für einen Langkörper (Rohr) und/oder ein Werkzeug vorzusehen. Dies erfolgt durch das Vorsehen von mindestens zwei Verbindungsmittel für Bewegungsmittel von Langkörpern oder Werkzeugen. Dabei können die mehreren Verbindungsmittel und die damit verbundene Flexibilität des Einsatzes der Vorrichtung dadurch bereitgestellt werden, dass die Vorrichtung Mittel zum Umbau der Verbindungsmittel von einem Bewegungsmittel, beispielsweise einem Gestänge, auf ein anderes Bewegungsmittel, beispielsweise einen Seilzug, aufweist. Vorzugsweise ist die Vorrichtung jedoch stets mit zwei Verbindungsmitteln für Bewegungsmittel von Langkörpern oder Werkzeugen ausgestattet.

Description

SEILZUGVORRICHTUNG ZUM EINZIEHEN VON ROHREN
Die Erfindung betrifft einen Vorrichtung und Verfahren zum Einbringen von Langkörpern und/oder Werkzeugen in eine Erdumgebung und nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldungen 101 25 848.8, 101 25 861.5 und 101 25 869.0 in Anspruch, auf die inhaltlich Bezug genommen wird.
Zum Einziehen von Vortriebskörpern, insbesondere von Langkörpern wie Produktrohren in einen Erdkanal, ist es bekannt, eine Zug- oder Schubkraft mit Hilfe eines Gestänges auf den unterirdisch zu bewegenden Körper auszuüben. Als Erdkanal ist beispielsweise eine vorhandene Erdbohrung, ein vorhandenes Altrohr oder ein geborstenes oder zerteiltes Altrohr anzusehen. Der Einsatz von nicht flexiblen Zug- oder Schubgestängen zwingt im wesentlichen zu einer vorgegebenen Positionierung des Gestängeantriebs. Ein solcher Antrieb, der in der Regel hydraulisch oder pneumatisch ausgestaltet ist, kann somit entweder in einer dafür vorgesehenen Ziel- oder Startgrube im Ausgangs- oder Eingangsbereich des Erdkanals angeordnet sein oder oberirdisch so angeordnet werden, daß das Gestänge in die Achse der Erdbohrung nach einer bestimmten Krümmung eintritt, der jedoch durch die Starrheit des Gestänges begrenzt ist. Der Einsatz von nicht flexiblen Zug- oder Schubgestängen erlaubt zwar einen Betrieb in zwei Richtun- gen, behält jedoch den Nachteil der im wesentlichen vorgegebenen Positionierung des Gestängeantirebs bei.
Alternativ lassen sich Langkörper oder Bohrwerkzeuge unter bestimmten Umständen mit Hilfe einer Seilzugvorrichtung in eine Erdöffnung einziehen. Hierzu sind verschiedene Seilwinden, wie auch neuerdings eine hydraulische Seilzugvorrichtung bekannt, wie sie in der DE 100 11 994 A1 beschrieben ist. Diese erlaubt es, die Vorteile eines hydraulischen Linearantriebs zu nutzen, ohne diesen in einer Start- oder Zielgrube positionieren zu müssen oder ohne diesen im Biegeradius des aus dem Erdreich heraustretenden Gestänges anzuordnen, lässt aber keinen Betrieb in zwei Richtungen zu, da mit dem Seil nicht geschoben werden kann.
Häufig ist die beispielsweise zum Einziehen eines Rohres aufgrund der Mantelreibung erforderliche Zugkraft hoch. Dies erfordert starke Antriebsaggregate und birgt darüber hinaus bei bestimmten Materialien die Gefahr einer Überdehnung des Rohres.
Eines der wesentlichen Ziele bei der Weiterentwicklung der horizontalen Vortriebstechnik besteht darin, Vortriebssysteme und Verfahren zu schaffen, die es erlauben, auch problematische Erdstoffsituationen zu bewältigen. Der
Einsatz von Seilantrieben ist aufgrund der festgelegten Richtung nicht für schwierige Böden bevorzugt, in denen das Werkzeug oder das Rohr stecken bleiben kann. Eine bedeutsame Entwicklung ist in diesem Zusam- menhang die umsteuerbare Erdrakete, die es erlaubt, die Erdrakete durch
Richtungsumkehr des Antriebs aus einer festgefahrenen Situation zu befreien, wie dies sonst nur mit einem Gestänge möglich ist. Eine solche umsteuerbare Rakete ist jedoch kostenaufwendig und daher nicht in jedem
Falle erwünscht. Des weiteren sind Kombinationen von Erdraketen und Gestängeantrieben bekannt. Dies ist jedoch ebenso wie das zusätzliche verwenden einer Seilwinde, um das Werkzeug zurückzuziehen in der Praxis sehr aufwendig. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem Vorrichtungen zum Einbringen von Langkörpern oder Werkzeugen flexibler eingesetzt werden können. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem ein Linearantrieb zum Bewegen von Bohrgestängen in vorteilhafter Weise zum Einziehen von Langkörpern oder Bohr- oder Aufweitwerkzeugen in einen Erdkanal eingesetzt werden kann. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, entsprechende Vorrichtungen zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, anstelle einer Vorrichtung, die nur auf eine Art der Bewegung des Rohres ausgerichtet ist, den Einsatz mehrerer Bewegungsmittel für einen Langkörper (Rohr) und/oder ein Werkzeug vorzusehen. Dies erfolgt durch das Vorsehen von mindestens zwei Verbindungsmittel für Bewegungsmittel von Langkörpern oder Werkzeugen. Dabei können die mehreren Verbindungsmittel und die damit verbundene Flexibilität des Einsatzes der Vorrichtung dadurch bereitgestellt werden, daß die Vorrichtung Mittel zum Umbau der Verbindungsmittel von einem Bewegungsmittel, beispielsweise einem Gestänge, auf ein anderes Bewegungsmittel, beispielsweise einen Seilzug, aufweist. Vorzugsweise ist die Vorrichtung jedoch stets mit zwei Verbindungsmitteln für Bewegungsmittel von Langkörpern oder Werkzeugen ausgestattet.
Insbesondere kann ein herkömmlicher Linearantrieb, der in der Regel für einen Gestängeantrieb genutzt wird, für den Einsatz mit einer Seilzugein- richtung verwendet werden bzw. derart auszugestalten sein, daß ein Einsatz oder ein Umbau des Linearantriebs die Verwendung als Seilzugvorrichtung zum Einziehen von Langkörpern oder Bohr- oder Aufweitwerkzeugen in einen Erdkanal erlaubt.
Als Langkörper kommen jegliche Art von Leitungen, Gestängen oder Roh- ren einschließlich Lang- und Kurzrohre in Betracht. Als Erdkanal ist jegliche Art von aufzuweitender Bohrung einschließlich einer Pilotbohrung, ein verlegtes Rohr einschließlich eines zu berstenden oder geborstenen oder zu zerteilenden Rohres zu verstehen. Als Werkzeugen, bzw. Bohr- oder Aufweitwerkzeug sind sämtliche Bohr-, Schneid-, Fräs- oder Schlagwerkzeuge oder verschiedene Arten von Räumern oder andere Vortriebskörper zu verstehen, also auch Reinigungsköpfe. Der Begriff "Seil" steht dabei stellvertretend für sämtliche flexiblen Zugmittel, die sich erfindungsgemäß einsetzen lassen. Die Erfindung läßt sich aber auch mit anderen Vortriebskörpern wie Bohrköpfen, Backreamern oder Erdraketen einsetzen.
Insbesondere ist die Verwendung eines herkömmlichen Schub-/Zuggerätes, wie es beispielsweise in der DE 41 03 196 A1 beschrieben ist als Kombinationsgerät mit einer Seilzugvorrichtung der Art, wie sie in der DE 100 11 994 A1 beschrieben ist, vorteilhaft. Dabei ist der Gestängezug- bzw. Schuban- trieb entweder so ausgestaltet, daß die Zugelemente für das Seil nachträglich mit dem Linearantrieb verbunden werden können oder bereits neben der Gestängezug- bzw. -Schubeinrichtung an dem Linearantrieb vorgesehen sind. Prinzipiell ist ein solches Kombinationsgerät mit jeder Art von hydraulischem oder pneumatischem Linearantrieb verwirklichbar.
Die Erfindung erlaubt es, mit einem einzigen Gerät, je nach Bedarf, sowohl Gestängeschüsse in das Erdreich einzubringen oder aus dem Erdreich herauszuziehen, als auch ein Seil oder anderes Zugmittel für den unterirdischen Horizontalvortrieb einzusetzen. Hierfür waren bislang zwei Geräte erforderlich. So kann je nach Anforderung der Baustelle, beispielsweise bei ausreichenden Platzverhältnissen, der erfindungsgemäße Antrieb in einer Grube in herkömmlicher Weise unter Verwendung von zu verbindenden Gestängeschüssen oder bei mangelndem Platzbedarf - wie beispielsweise beim Einsatz in einem Abwasserkanal mit Mannloch und Schacht - oberirdisch oder, wie in der DE 100 11 994 A1 beschrieben, vertikal für den Horizontalvortrieb eingesetzt werden. Dabei muß lediglich ein Seil in die bereits an dem Gerät vorgesehenen Zugelemente eingelegt oder zunächst die Zugelemente in hierfür vorgesehene Verbindungsmittel eingesetzt werden. Beim Ziehen mittels Seil können sich die Zug- bzw. Schubelemente für das Gestänge dann im Leerlauf befinden.
Die Erfindung läßt sich auch parallel zum Gestängeantrieb einsetzen. Sie kann mit einer Zugmeßvorrichtung, insbesondere zum parallelen Messen der auf den Langkörper wirkenden Zugkraft verwendet werden.
Das Vorsehen zweier Verbindungsmittel für Bewegungsmittel für Langkörper oder Werkzeuge bietet zudem den Vorteil, mindestens zwei Seile zum Einziehen der Langkörper oder Werkzeuge einzusetzen zu können, wobei die Seile in unterschiedlichen Bereichen fixiert werden. So kann ein Seil im Kopfbereich und ein zweites Seil im hinteren Bereich eines Rohres fixiert sein. Dadurch kann durch einen Antrieb für mehrere Arten des Einbringens des Langkörpers oder Werkzeugs eingesetzt werden, was einen flexibleren Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung bedeutet.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Seile unabhängig antreibbar oder entkoppelbar. Sie lassen sie sich in diesem Fall besonders gut dazu einsetzen, sowohl einen Zug am vorderen Ende des Langkörpers bzw. Vortriebskopfes mit dem ersten Seil und einen Druck am hinteren Ende des Rohres durch den Zug des zweiten Seils aufzubringen. Letztere Verfahrensweise ist insbesondere für das Verlegen von Kurzrohren geeignet. Hierzu werden die jeweiligen Rohrabschnitte auf das hintere Ende des Produktrohres aufgesteckt und mit Hilfe des an einer Spannplatte fixierten "Schub"-Seils miteinander verspannt und in die Erdbohrung eingezogen. Aus der DE 44 27 119 A1 und aus der DE 196 08 056 A1 sind Vorrichtungen zum Verbinden von Rohrabschnitten bekannt, die jedoch sämtlich mit- tels einer hinter dem Produktrohr angeordneten Zugvorrichtung arbeiten.
Als Seilantrieb lassen sich die aus dem Stande der Technik bekannten Antriebe oder Seilwinden einsetzen, indem zusätzlich zu dem einen bekannten Antrieb mindestens ein weiterer Antrieb vorgesehen wird, der das zweite oder weitere Seil antreibt. Des weiteren lässt sich die Erfindung auch mit einer Ausgleichsvorrichtung betreiben, die eine gleichmäßige Verteilung der auf die Seile ausgeübten Zugkraft gewährleistet.
Ein bevorzugter Antrieb weist erfindungsgemäß mindestens zwei der Zug- elementgruppen auf, wie sie in der DE 100 11 994 A1 beschrieben sind, die jeweils unabhängig voneinander eine Zugkraft auf das jeweilige Seil ausüben können. Auch diese Ausführungsform kann durch eine entsprechende Steuereinrichtung mit einem einzigen Antrieb oder mit Hilfe von mindestens zwei unabhängigen Antrieben verwirklicht sein.
Mit der beschriebenen Ausführungsform läßt sich eine Vortriebskraft besonders wirkungsvoll auf unterirdische Vortriebskörper übertragen. So läßt sich beispielsweise ein am Vortriebskopf befestigtes Zugseil mit 15 t und ein am hinteren Rohrende befestigtes "Schub"-Seil mit 5 t beaufschlagen, so daß eine Gesamtvortriebskraft von 20 t entsteht. Die Herstellung der beschriebenen Vorrichtung erfordert dabei einen Bruchteil derjenigen Kosten, die für eine herkömmliche Seilwinde mit einer Zugkraft von 20 1 aufzubringen sind.
Eines der Seile lässt sich auch zur Messung der beispielsweise auf das Pro- duktrohr wirkenden Zugkraft einsetzen, um eine Überdehnung des Rohres zu vermeiden. Das Vorsehen mehrerer Verbindungsmittel für Bewegungsmittel von Langkörpern oder Werkzeugen ermöglicht es zudem, neben dem Antrieb des Vortriebskörpers oder des Langkörpers eine zusätzliche Rückzugsvorrichtung, insbesondere einen Kontraktionsschlauch nach Art der EP 0 161 750 B1 vorzusehen, der sich durch Druckluftbeaufschlagung verkürzt und dadurch einen Zug auf ein Verbindungsmittel, wie beispielsweise ein Seil, ausübt. Die Erfindung kann aber auch mit vergleichbaren anderen Antrieben eingesetzt werden, um entweder einen Zug in die dem Vortrieb entgegengesetzte Richtung erst zu ermöglichen oder bei einem Schub/Zugantrieb oder einer umsteuerbaren Erdrakete eine unterstützende Funktion zu erfüllen. Die Vorrichtung kann über ein Seil mit einem Rohr- oder Werkzeugadapter an dem Langkörper oder Kopf des Vortriebsgeräts befestigt werden und eine Umlenkrolle aufweisen, die eine Kraftumleitung beispielsweise von der Vertikalen in die Horizontale erlaubt, so daß ein stehender Einsatz in einer Start- oder Zielgrube möglich ist.
Erfindungsgemäß kann zum Beispiel die in der EP 0 161 750 B1 beschriebene Vorrichtung hinter einem Produktrohr oder sonstigen Vortriebskörper als Rückzugsvorrichtung vorgesehen sein, die ein Ziehen des Vortriebskör- pers, des Langkörpers - oder auch das Lösen einer Spannplatte für Kurzrohre - in die dem Vortrieb entgegengesetzte Richtung erlaubt.
Besonders vorteilhaft läßt sich die Erfindung zum Einziehen von Kurzrohren einsetzen. So kann die Spannplatte oder ein ähnliches Spannelement an dem Produktrohr angeordnet sein und mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung von dem eingezogenen Rohrende abgezogen werden, um das Einsetzen des nächsten Rohrabschnitts vorzubereiten. Dies vermeidet ein Herausziehen der Spannplatte aus dem Produktrohr per Hand. So läßt sich das Produktrohr schrittweise einziehen, ohne daß es einer manuellen Tätigkeit, z.B. zum Lösen der Spannplatte in einem Schacht eines Mannlochs, bedarf. Die beschriebene Rückzugsvorrichtung kann folglich besonders vorteilhaft beim Einziehen von Rohren in bestehende Abwasserkanäle eingesetzt werden. In diesen Fällen läßt es sich nämlich vermeiden, daß im Bereich des engen und schmutzbelasteten Kanalschachtes schwierige manuelle Arbei- ten durchgeführt werden müssen, wobei z.B. in dem Startschacht ein Lösen und Aufsetzen neuer Rohrabschnitte automatisiert werden kann. Des weiteren läßt sich ein Arbeiten in dem Zielschacht gänzlich vermeiden, da erfindungsgemäß eine Seilzugvorrichtung über eine oder mehrere Umlenkrollen oberirdisch betrieben werden kann. Die Kombination der erfindungsgemä- ßen Vorrichtung mit einem automatisierten Antrieb erlaubt es somit, von einer Steuerungsposition aus den gesamten Vorgang des Einziehens eines Neurohres einschließlich schrittweisen Anfügens von Rohrabschnitten zu steuern.
Alternativ läßt sich die Rückzugvorrichtung zum Reinigen von Rohren durch Hin- und Herbewegen eines Werkzeugs einsetzen. Hierzu wird anstatt eines Berst- oder Aufweitkopfes ein Zugkopf mit Reinigungselementen, wie beispielsweise Bürsten oder Schabelementen, verwendet. Mit einer bevorzugten Ausführungsform der Rückzugsvorrichtung, wie beispielsweise dem beschriebenen Kontraktionsschlauch, läßt sich ein besonders effektives Reinigen von Kanälen durchführen, indem die Hin- und Herbewegung des Reinigungskopfes durch wechselweises Ziehen mit Hilfe eines Seilantriebs an der Bohrkopfspitze und mit Hilfe des Kontraktionsschlauches am Bohrkopfende durchgeführt wird.
Dieses Hin- und Herbewegen läßt sich neben dem beschriebenen Reinigen von Kanalrohren auch für andere Arten von Bohrvorgängen wie beispielsweise das Aufweiten einer Pilotbohrung oder das Einziehen von Rohren einsetzen. Sowohl beim Reinigen als auch beim Aufweiten besteht ein Vorteil darin, daß beim Rückhub des Kopfes der Abraum aus dem Rohr bzw. aus der Bohrung nach außen transportiert wird. Dieser Effekt kann durch Klappelemente, die vorzugsweise am Bohrkopf befestigt sind und beim Vor- wärtshub einklappen, während sie beim Rückwärtshub ausklappen und Erdreich abtransportieren, verstärkt werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen des näheren erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Fiq.1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
Fiq.2a. b die Vorrichtung der Fig. 1 im Einsatz am Mannloch und
Fig. 3 die Vorrichtung der Fig. 1 im Einsatz mit einer Rückzugsvorrichtung.
In Fig. 1 ist ein Linearantrieb 1 mit einem Rahmen 2, einem auf dem Rahmen angeordneten Wagen 4 und einem Hydraulikantrieb 6 dargestellt. Der Wagen 4 läßt sich mit Hilfe des Hydraulikantriebs 6 auf dem Rahmen hin- und herbewegen. Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung dient in ihrer Grund- ausstattung zum horizontalen Vortrieb von Langkörpern und Bohrwerkzeugen mit Hilfe eines Zug/Schubgestänges, welches in den Rahmen 2 eingelegt und mittels eines Spannfutters 8 mit dem Wagen 4 verbunden und über eine Muffe 10 in das Erdreich eingebracht oder aus dem Erdreich herausgezogen wird. Dieser Linearantrieb ist erfindungsgemäß so ausgestaltet, daß er neben der Verwendung für den Zug und Schub von Gestängeschüssen auch für den Seilzug vorgesehen ist.
Der Rahmen 2 ist zu diesem Zweck so ausgebildet, daß die nachfolgend beschriebenen Bauteile nachträglich mit diesem verbunden werden können, so daß der Linearantrieb nach dem Umbau die in Fig. 1 dargestellte Ausführung zum Ziehen von Seilen aufweist. Die Bauteile können aber auch von vornherein an dem Rahmen vorgesehen sein. Der Grundrahmen wird hierzu mit Seilklemmen 20, 22, 30, 32 zum Ziehen und zum Halten zweier unabhängig voneinander betriebener Spannseile 26, 36 versehen. Je nach Anordnung des Linearantriebs 1 an der Erdoberfläche in der Vertikalen in der Ziel- oder Startgrube oder in der Horizontalen auf der Ebene des Erdlochs können zusätzlich Umlenkrollen 28, 38 vorgesehen sein.
Zum unabhängigen Betrieb der Spannseile 26, 36 ist die Klemmbacke 30 mit dem Hydraulikantrieb des Grundrahmens 2 verbunden und linear beweglich auf dem Wagen 4 angeordnet, während die Klemmbacke 20 über einen zusätzlichen Linearantrieb 24 mit dem Grundrahmen verbunden ist. Durch Hin- und Herbewegen der Klemmbacken 20 bzw. 30 wird jeweils im Vorwärtshub ein bestimmter Seilabschnitt des Seils 26 bzw. 36 überwunden und das Seil 26 bzw. 36 bei der Rückzugsbewegung aufgrund der von den Klemmbacken 20, 30 ausgehenden Haftreibung zurückgezogen. Die stationären Klemmbacken 22, 32 dienen dazu, das Seil beim Vorwärtshub der beweglichen Klemmbacken 20, 30 zu fixieren und so eine gerichtete Bewegung des Seils 26, 36 zu bewirken.
Das Seil 36 läßt sich vorzugsweise als Zugseil für einen im Erdloch 40 befindlichen Vortriebskörper 42 (siehe Fig. 2a) einsetzen, bei dem in der in Fig. 2a dargestellten Form ein Schlauch 44 eingezogen wird. Das Seil 26 läßt sich als Spannseil mit dem in dem Vortriebskopf befindlichen Rohr oder Schlauch verbinden und gleichzeitig mit einer Zugkraftmeßeinheit (nicht dargestellt) am Grundrahmen des Linearantriebs verbinden, um eine Überdehnung des einzuziehenden Rohres aufgrund der Haftreibung des Erdlochs zu vermeiden.
Das Spannseil 26 kann aber auch durch das Rohr hindurchgeführt und am hinteren Ende des Rohres befestigt sein, um den unterirdischen Vortrieb des Rohres zu unterstützen (siehe Fig. 2b). Hierzu ist am hinteren Ende des Rohres 46 eine Spannplatte 48 angeordnet, auf die die Zugkraft des Seils 26 übertragen wird. Die auf diese Art auf den Vortriebskörper bzw. das einzuziehende Rohr aufgebrachte Vortriebskraft ist ohne die erfindungsgemäße Vorrichtung nur mit leistungsstarken und kostenintensiven Seilwinden zu erreichen.
Zum Lösen der Spannplatte 48 läßt sich eine Rückzugsvorrichtung einsetzen.
Fig. 3 zeigt die Verwendung einer solchen Rückzugsvorrichtung in Form eines vertikal in einem Schacht 100 angeordneten Kontraktionsschlauchs 200 mit einer Umlenkrolle 220. Dieser wird mit dem Linearantrieb 1 zum Einzug eines aus Kurzrohrabschnitten bestehenden Rohres 46 eingesetzt. Der Kontraktionsschlauch 200 ist mit einer Druckluftquelle (nicht dargestellt) ver- bunden und weist in Rautenform angeordnete Fasern auf, die bei einer Beaufschlagung des Schlauches mit Druckluft aufgrund einer Radialausdehnung zu einer Längenkontraktion des Schlauches führen. Der Kontraktionsschlauch 200 ist über ein Seil 240 mit der Spannplatte 48 verbunden, mit der sich die einzelnen Rohrabschnitte 46 ineinander ziehen lassen. Zum Einfügen eines neuen Rohrabschnitts wird der Kontraktionsschlauch 200 betätigt, so daß die Kontraktionsplatte 48 über das Seil 240 von dem hinteren Rohrabschnitt 46 abgezogen wird. So kann dann ohne weiteres ein neuer Rohrabschnitt aufgesetzt und mit Hilfe eines Zugseils 36 in dem bereits im Erdreich befindlichen Rohrabschnitt 46 fixiert werden.
Der Kontraktionsschlauch eignet sich in einer analogen Anordnung auch zum Einsatz mit Reinigungs- und Fräswerkzeugen im Erdkanal. Hierbei kann wechselweise ein Zug von dem linearen Antrieb über das Seil 36 in eine Richtung und von dem Kontraktionsschlauch über das Seil 36 in entge- gengesetzter Richtung auf einen Reinigungs- oder Fräskopf aufgebracht werden, so daß dieser die Kanalwandung 40 im Wege einer Hin- und Herbewegung bearbeitet.

Claims

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Bewegen von Rohren, gekennzeichnet durch mindestens zwei Verbindungsmittel für Bewegungsmittel von Längskörpern und/oder Werkzeugen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch einen Linearantrieb zum Bewegen von Bohrgestängen und Mittel zum Umbauen des Gestängeantriebs in einen Seilantrieb.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Linearantrieb für das Erdbohren, der sowohl zum Bewegen von Bohrgestängen als auch zum Bewegen eines Seils (26; 36) ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei Bewegungsmittel für Längskörper und/oder Werkzeuge.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Linearantrieb (1 ) zum Bewegen von Bohrgestängen und eine zusätzliche Einrichtung (20, 22; 30, 32) zum Ziehen eines Seils
(26; 36).
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4 zum Einziehen von Längskörpern oder eines Werkzeuges in einen Erdkanal mittels Seilzug, gekenn- zeichnet durch zwei Seilantriebe.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Seilzugeinrichtung mit mindestens zwei unabhängigen Seilantrieben zum entkoppelten Ziehen der Seile (26, 36).
8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch Klemmbacken (20, 22; 30, 32) zum Übertragen der Zugkraft auf das Seil (26; 36).
9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Seil (26) mit einer Zugkraftmessung verbunden ist.
10. System zum Bewegen von Werkzeugen oder Langkörpern durch ein Erdloch (40) mit einem Antrieb (1 ) für den Vortrieb des Werkzeugs oder
Langkörpers (46) und einer von dem Antrieb (1 ) räumlich getrennten Rückzugsvorrichtung (200).
11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rück- zugsvorrichtung als Kontraktionsschlauch (200) ausgebildet ist.
12. System mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Rückzugsvorrichtung (200) an der der Seilzugvorrichtung (1 ) gegenüberliegenden Erdlochöffnung (100).
13. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückzugsvorrichtung eine Umlenkrolle für ein Rückzugsseil (240) aufweist.
14. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückzugsvorrichtung (200) in der Vertikalen angeordnet ist.
15. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Kontraktionsschlauch (200).
16. Verfahren zum Einziehen von Langkörpern und/oder eines Werkzeuges in einen Erdkanal gekennzeichnet durch Verwendung mehrerer Bewegungsmittel.
17. Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch Verwendung zweier Seile (26,36) zum Einziehen des Langkörpers oder des Werkzeugs.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, gekennzeichnet durch die Ver- wendung zweier entkoppelbarer oder ungekoppelter Seile (26,36).
19. Verfahren einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Seil (36) zum Einziehen eines Werkzeugs und ein weiteres Seil (26) zum Einziehen eines Langkörpers (46) verwendet wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Langkörper (46) oder das Werkzeug mit einem Seil (36), welches in dem vorderen Bereich des Langkörpers fixiert ist, eingezogen wird und mit einem weiteren Seil (26), das in dem hinteren Bereich des Langkörpers fixiert ist, in die Bohrung eingezogen wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein Seil (26) zur Messung der Zugkraft verwendet wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21 , gekennzeichnet durch
- Befestigen einer Seilzugeinrichtung (20, 22; 30, 32) auf einem Linearantrieb (1 ) für Bohrgestänge,
- Befestigen eines Seils an dem einzuziehenden Objekt, - Einlegen des Seils in die Seilzugvorrichtung
- Einziehen des einzuziehenden Objekts mit Hilfe des Linearantriebs (1 ) über das Seil (26; 36) und - gleichzeitige Bewegen des einzuziehenden Objekts mittel eines Gestänges.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22 zum Bewegen eines Vortriebskörpers oder eines Langkörpers in einer horizontalen Erdöffnung mit Hilfe eines vorwärtsgerichteten Antriebs, gekennzeichnet durch Verwendung eines zusätzlichen räumlich getrennten Antriebs (200) für eine Rückwärtsbewegung des Vortriebskörpers (46).
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß für die Rückwärtsbewegung ein Kontraktionsschlauch (200) verwendet wird.
25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug einer Hin- und Herbewegung durch wechselweisen Betrieb des vorwärtsgerichteten Antriebs (1 ) und der Rückzugsvorrichtung (200) ausgesetzt wird.
26. Verfahren zum Einziehen von Leitungen oder Bohrwerkzeugen in horizontale Erdlöcher, gekennzeichnet durch
- Befestigen einer Seilzugeinrichtung (20, 22; 30, 32) auf einem Linearantrieb (1 ) für Bohrgestänge,
- Befestigen eines Seils an dem einzuziehenden Objekt,
- Einlegen des Seils in die Seilzugvorrichtung und - Einziehen des einzuziehenden Objekts mit Hilfe des Linearantriebs
(1 ) über das Seil (26; 36).
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugkraft des Langkörpers (46) gemessen wird.
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