DE19749007C2 - Vorrichtung zum Verbinden eines Nachziehrohres mit einem Ziehgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ver­ binden eines Nachziehrohrs bzw. Rohrstrangs mit einem Ziehgerät, beispielsweise einem Rammbohrgerät oder einem Ziehkopf, mit dessen Hilfe sich das Nachziehrohr ins Erdreich oder auch in eine dort befindliche Pilotbohrung einziehen läßt.

Beim grabenlosen Verlegen von Rohrleitungen mit Hilfe eines Rammbohrgeräts und beim Aufweiten einer Pilotboh­ rung mit Hilfe eines Zieh-, Verdrängungs-, Berst- oder Räumkopfes geht das Bestreben dahin, gleichzeitig mit dem Erstellen der Erdbohrung bzw. dem Aufweiten einer Pilotbohrung ein neues Produktrohr einzuziehen. Dasselbe gilt für das zerstörende Ersetzen von Erdleitungen, bei dem ein Altrohr beispielsweise mit Hilfe des Messerkopfes eines Rammbohrgeräts zerstört und die Bruchstücke seitlich in das Erdreich gedrückt werden, um den freien Querschnitt der Erdleitung so weit zu ver­ größern, daß sich ein Nachziehrohr gleichen oder auch größeren Durchmessers als das Altrohr mit möglichst geringer Außenwandreibung einziehen läßt.

Üblicherweise ist das Neurohr direkt mit dem die Erdboh­ rung herstellenden oder aufweitenden Gerät verbunden, um ein Einstürzen der Erdbohrung im Bereich zwischen dem Ziehgerät und dem Neurohr zu verhindern. Dies geschieht zumeist mit Hilfe von Schnapp- oder Schraubverbindungen.

Bei allen Verfahren unterliegt das Nachziehrohr in Abhängigkeit von seiner Länge und der Beschaffenheit der Bohrungswandung jedoch hohen Reibungskräften, die auch dann noch erheblich sind, wenn beim Einziehen des Neu­ rohrs eine schmierende Suspension, beispielsweise eine Bentonit/Wasser-Suspension zur Verwendung kommt. Weitere Belastungen des Neurohrs treten beim dynamischen Einzie­ hen mit Hilfe eines Rammbohrgerätes auf, dessen Ramm­ schläge ungedämpft auf das Nachzieh- bzw. Neurohr wirken können.

Die zuvor geschilderten Belastungen stellen hohe Anfor­ derungen an die Verbindung zwischen dem Ziehgerät und dem Neurohr, das üblicherweise aus Kunststoff, bei­ spielsweise PEHD besteht.

Es sind zwar eine Reihe von Rohrverbindungen bekannt; diese werden jedoch den hohen Belastungen beim Einziehen ins Erdreich mit Rohrlängen über 100 m und Rohrdurchmes­ sern von beispielsweise 100 bis 900 mm nicht gerecht.

So ist aus der europäischen Patentschrift 0 086 567 eine Rohrverbindung zur Verwendung mit einem Rammbohrgerät beim zerstörenden Ersetzen erdverlegter Rohrleitungen mit Hilfe eines konischen Aufweitkopfes bekannt. Diese Rohrverbindung dient dazu, das mit einem Innengewinde versehene Neurohr mit einem das Rammbohrgerät mit Abstand umgebenden Mantelrohr ebenfalls mit einem Innen­ gewinde zu verbinden. Dies geschieht mit Hilfe zweier, jeweils an ihren beiden Enden mit einem Gewinde versehe­ ner Zwischenstücke und erfordert ein zeitaufwendiges Verschrauben der vier miteinander zu verbindenden Teile.

Bei Kunststoffrohren ergeben sich aber alleine schon deswegen Probleme, weil die infragekommenden Kunststoffe einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen. Die daraus resultierenden Wärmedehnungen machen ein Schrau­ ben je nach Außentemperatur schwierig.

Des weiteren beschreibt die schweizerische Patentschrift 684 546 eine Rohrverbindung, bei der das vordere Rohren­ de einen geringeren Durchmesser aufweist und dort mit einer Ringnut für einen Dichtungsring versehen ist. Die­ ses Rohrende greift in das rückwärtige Ende des vorauf­ gehenden Rohres ein, wobei der Dichtungsring in eine Innenringnut einschnappt und auf diese Weise die beiden Rohre miteinander verkeilt. Da der Dichtungsring jedoch aus einem verhältnismäßig weichen Werkstoff besteht, lassen sich mit dieser Rohrverbindung nur geringe Zug­ kräfte übertragen. Dennoch ist die Verbindung so fest, daß es schwierig ist, sie in einer zumeist engen Bau­ grube oder einem engen Schacht zu lösen.

Des weiteren sind aus der britischen Offenlegungsschrift 2 090 931 und der US-Patentschrift 5 360 242 Rohrverbin­ dungen bekannt, bei denen hinter mindestens eine Außen­ schulter am Anschlußende eines Rohrs mindestens eine innenliegende Verriegelungsrippe am Anschlußende des benachbarten Rohrs greift und das Anschlußende mit der Verriegelungsrippe zwischen der Außenschulter und einer weiteren Schulter am selben Anschlußende eingespannt ist. Dies bringt wegen der Wärmedehnung der für solche Rohre infragekommenden Kunststoffe erhebliche Schwierig­ keiten beim Herstellen der Rohrverbindung mit sich.

Von diesem Stand der Technik ausgehend, liegt der Erfin­ dung das Problem zugrunde, eine wenig aufwendige, aber stabile Verbindung zu schaffen, mit der sich ein Nach­ ziehrohr an einem Ziehgerät befestigen läßt und die ins­ besondere in der Lage ist, große Zugkräfte auch beim dynamischen Bohren oder Aufweiten einer Pilotbohrung zu übertragen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einer Vorrichtung mit einer Adapterhülse für den Übergang vom Ziehgerät zum Nachziehrohr sowie einem Nachziehrohr, dessen Anschlußende mit der Adapterhülse verriegelt ist. Die Verriegelung bringt die Adapterhülse und das Nachzieh­ rohr in eine feste, vorzugsweise lösbare Verbindung.

Im einzelnen kann das Anschlußende des Nachzieh- bzw. Neurohrs mit mindestens einer Nut und die Adapterhülse mit mindestens einer komplementären Rippe versehen sein oder umgekehrt. Die vorzugsweise mehreren Rippen greifen in die Nuten ein und werden dort so verriegelt, daß die Verbindung allen Anforderungen des rauhen Betriebs beim Rohreinziehen gewachsen ist.

Das Verriegeln geschieht vorzugsweise mit Hilfe einer Verriegelungshülse, welche die Verbindung von Adapter und Nachziehrohr in radialer Richtung innen oder außen abstützt.

Eine andere Verbindung besteht darin, daß das Anschluß­ ende und die Adapterhülse mit einander gegenüberliegen­ den Nuten versehen sind, in die sich vorzugsweise lösba­ re Verriegelungsstäbe einschieben lassen, mit deren Hilfe die Adapterhülse und das Nachziehrohr miteinander verriegelt werden. Die Verriegelungsstäbe können eine Einführungsschräge und/oder ein Zugauge besitzen, um deren Einbringen in die Nuten und das Herausziehen zu erleichtern. Die Stäbe können auch in der Vortriebsrich­ tung eine größere Anlagefläche besitzen als in der Gegenrichtung. Um diese Art von Verbindung zu stabili­ sieren, kann sich im Anschlußende des Nachziehrohrs eine Stützhülse befinden, zwischen der und der Adapterhülse das vordere Rohrende dann eingespannt ist.

Die Stützhülse besitzt vorzugsweise einen Kragen, der zwischen die Stirnseite des Nachziehrohrs und eine kom­ plementäre Innenschulter der Adapterhülse eingreift. Der Außendurchmesser des Rohres in der Adapterhülse ist vor­ zugsweise gleich dem Außendurchmesser des einzuziehenden Rohres. Der oder die Verriegelungsstäbe bestehen aus einem elastischen Material und haben vorzugsweise einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt.

Das Nachziehrohr kann über eine Elektroschweißmuffe mit dem Anschlußrohr verbunden sein. Eine solche Muffe ist in der deutschen Offenlegungsschrift 197 18 790 beschrieben, deren Inhalt als Bestandteil vorliegender Beschreibung gelten soll. Generell eignet sich zum Ver­ binden der Rohre oder Rohrabschnitte auch ein Stumpf­ schweißen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispielen des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Rammbohrgerät mit einer Verbindung zum Nachziehrohr mit einer Verriegelungshülse,

Fig. 2 eine Stirnansicht des Nachziehrohrs der Fig. 1,

Fig. 3 ein Rammbohrgerät mit einer Verbindung zum Nachziehrohr mit Verriegelungsstäben,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 3 und

Fig. 5 ein Ziehgerät in Gestalt eines Backreamers mit einer Verbindung zum Nachziehrohr.

Das Rammbohrgerät 1 besitzt am vorderen Ende eine Auf­ nahme 2 zum Befestigen eines Zugseils und am vorderen oder - wie dargestellt - am rückwärtigen Ende eine koni­ sche Schulter 3, an der über eine komplementäre Innen­ fläche 4 eine Adapterhülse 5 anliegt. Die Adapterhülse 5 besitzt eine Außenverzahnung in Gestalt von im Quer­ schnitt sägezahnförmigen Rippen 6, die in entsprechend konturierte Nuten 7 der Innenverzahnung eines Nachzieh­ rohrs 8 in Gestalt eines Rohrstrangs aus miteinander verschweißten Einzelrohren eingreift. Dieser Eingriff läßt sich ohne weiteres herstellen, weil das An­ schlußende 9 des Nachziehrohrs 8 in Längsrichtung mit Längsschlitzen 10 versehen ist (Fig. 2). Auf diese Weise lassen sich die zwischen jeweils zwei Schlitzen 10 befindlichen Streifen der Rohrwandung beim Aufschieben des vorderen Rohrendes 9 über die Sägezahnrippen 6 der Adapterhülse 5 leicht nach außen biegen. In der in Fig. 1 dargestellten Lage nimmt das vordere Ende (Anschlußende) des Nachziehrohrs wieder seinen ursprüng­ lichen Durchmesser ein; es wird unter Verwendung einer Verriegelungshülse 11, deren Innendurchmesser um ein geringes Maß größer ist als der Außendurchmesser des Nachziehrohrs, mit der Adapterhülse 5 verriegelt. Dies geschieht in der Weise, daß die Verriegelungshülse 11 vom vorderen Ende her auf die Adapterhülse geschoben wird, bis ihr Innenbund 12 an der Stirnfläche 13 des Nachziehrohrs anliegt.

Die beiden Hülsen 5,11 ergänzen sich mit ihren Konusflä­ chen 14, 15 zu einem Konus 16, mit dessen Hilfe das das Rammbohrgerät 1 umgebende Erdreich derart aufgeweitet wird, daß sich das Nachziehrohr 8 ohne allzu große Man­ telreibung in das Erdreich einziehen läßt. Dies gewähr­ leistet der im Vergleich zum Außendurchmesser des Nach­ zieh- bzw. Neurohrs 8 größere Außendurchmesser der Ver­ riegelungshülse 11, der den notwendigen Freiraum zum Einziehen des Rohrs 8 schafft.

Das Rammbohrgerät 1 wird in üblicher Weise über eine Schlauchleitung 17 mit Druckluft oder einem vorderen Antriebsmedium versorgt. In der Schlauchleitung befindet sich ein Schockventil 18. Das Gerät läßt sich mit Hilfe eines an der Aufnahme 2 angreifenden Zugseils durch das Rohr 8 bis in die in Fig. 1 dargestellte Lage in der Adapterhülse 5 einziehen.

Das Anschlußende 9 des Rohrs 8 kann auch umlaufende Außennuten 19 mit rechteckigem Querschnitt aufweisen, denen komplementäre Innennuten 20 einer Adapterhülse 21 gegenüberliegen. Die Adapterhülse 21 besitzt eine Innen­ schulter 22 mit einer winklig zur Rohrachse verlaufenden Fläche, die so geneigt ist, daß sich zwischen die Stirn­ fläche 23 des Rohrs 8 und der Schulter 22 der Kragen 24 einer Stützhülse 25 einfügen läßt.

Die Adapterhülse 21 besitzt einen größeren Durchmesser als der Rohrstrang 8, um die Rohrwandreibung gering zu halten, und - wie die Adapterhülse 5 - eine Innen- bzw. Schrägfläche 4, die an der konischen Schulter 3 des Rammbohrgeräts 1 anliegt. Des weiteren ist die Adapter­ hülse in Vortriebsrichtung konisch ausgebildet und mit achsparallelen Messern 26 zum Zerstören eines erdverleg­ ten Altrohrs besetzt. Des weiteren ist die Adapterhülse mit einer Einführungsschräge 30 und das Anschlußende 9 mit einem Einführkonus 31 versehen, um das Einfädeln des Anschlußendes in die Adapterhülse zu erleichtern. Sie ist zudem mit mindestens einem Dichtungsring 32 verse­ hen, der ein Eindringen von Schmutz oder Bohrflüssigkeit in das Rohrinnere verhindert.

Beim Herstellen der Verbindung wird zunächst das Anschlußende 9 des Rohrstrangs 8 zusammen mit der bereits positionierten Stützhülse 25 in die Adapterhülse 21 eingeschoben, bis der Kragen 24 zwischen der Stirnfläche 23 des Rohrs und der Schulter 22 der Adapterhülse 21 liegt. In vielen Fällen, speziell dann, wenn dickwandige bzw. hinreichend biegefeste Rohre einge­ zogen werden, kann die Stützhülse 25 entfallen. In einigen Fällen kann es auch sinnvoll sein, wenn das Anschlußrohr dickwandiger ist als das Nach­ ziehrohr. In dieser Lage fluchten die beiderseitigen Ringnuten 19, 20 im An­ schlußende 9 und der Adapterhülse 21, so daß sie jeweils einen geschlos­ senen Ringkanal mit quadratischem Querschnitt bilden. In die beiden Ring­ kanäle werden sodann durch jeweils einen zur Außenfläche der Adapter­ hülse führenden Kanal 29 flexible Verriegelungsstäbe 28 beispielsweise aus Stahl oder Kunststoff in die Ringkanäle eingeschoben. Die Flexibilität der Verriegelungsstäbe 28 sollte gerade eben dafür ausreichen, daß sie sich entsprechend dem Verlauf der Ringkanäle krümmen können. Die Verriege­ lungsstäbe besitzen daher eine genügend hohe Verformungsbeständigkeit, um das Anschlußende 9 und die Adapterhülse 21 auch bei sehr hohen Zug­ kräften sicher miteinander zu verriegeln. Vorzugsweise sind die Ein­ schuböffnungen für die Verriegelungsstäbe mit Deckeln verschlossen.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ist das Anschlußende 9 des Nach­ ziehrohrs in der aus den Fig. 3, 4 ersichtlichen Weise über zwei Verriege­ lungsstäbe 28 mit einer Adapterhülse 33 verbunden. Die Adapterhülse be­ sitzt ein Anschlußauge 34, das mit Hilfe eines Steckbolzens 35 mit dem rückwärtigen Ende eines als Aufweitwerkzeug dienenden Backreamers 36 verbunden ist. Der Backreamer ist mit Räumwerkzeugen 37 versehen und drehbar gelagert; er wird mit Hilfe eines an seinem vorderen Ende angrei­ fenden Drehgestänges 38 in Rotation versetzt.

Ein besonderer Vorteil der dargestellten Verbindungen besteht darin, daß sie sich ohne weiteres herstellen und sehr leicht wieder lösen lassen. Dazu brauchen bei der Verbindung gemäß Fig. 1 bis 5 lediglich die Adapterhülse 9 nach vorne (nach links in Fig. 1) verschoben zu werden oder bei der Ver­ bindung gemäß Fig. 2 bis 5 die beiden Verriegelungsstäbe 28 aus ihren Ringkanälen 19, 20 herausgezogen zu werden. Schraubarbeiten sind dabei nicht erforderlich. Dabei kann zwischen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem Aufweitwerkzeug ein Wirbel vorgesehen sein, der das Drehen der Kanalöffnung in die für ein Herausziehen der Verriegelungsstäbe gewünschte Position erlaubt.

Die Erfindung ermöglicht auch die Wiederverwendung des Anschlußendes, das lediglich mit Hilfe einer Säge von dem im Erdreich verlegten Rohrstrang abgetrennt zu werden braucht; es läßt sich alsdann mit einem neuen Rohr­ strang verschweißen. Demzufolge braucht nicht bei jedem Rohrstrang das Anschlußende mit einer Verzahnung (Fig. 1) oder mit innenliegenden Rillen (Fig. 3) versehen zu werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Ziehgerät 1 nach dem Lösen der Ver­ bindung durch das Nachziehrohr zurückgezogen wird, um aus der Startgrube bzw. der Startposition entnommen zu werden. Dies erlaubt erheblich kleinere Zielgruben vorzusehen, aus denen nur das Aufweitwerkzeug entnommen werden muß.

Insgesamt ergibt sich so eine kostengünstige ebenso leicht herstellbare wie lösbare Verbindung mit langer Lebensdauer und der Fähigkeit, hohe Zug­ kräfte zu übertragen.

Claims (17)

1. Vorrichtung zum Verbinden eines Nachziehrohrs (8) mit einem Zieh­ gerät (2) mit

• 1. einer Adapterhülse (5, 21)
• 2. einem Nachziehrohr (8) mit einem Anschlußende (9) und
• 3. einer formschlüssigen Verriegelung (6, 7, 12; 19, 20, 21, 28)

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußende (9) mit Nuten (7) und die Adap­ terhülse (5) mit komplementären Rippen (6) versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (6) und die Nuten (7) von einer Ver­ riegelungshülse (12) in Eingriff gehalten werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußende (9) und die Adapterhülse (21) mit einander gegenüberliegenden Nuten (19, 20) verse­ hen sind und sich in den Nuten Verriegelungsstäbe (28) befinden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch elastische Verriegelungsstäbe (28).

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch lösbare Verriegelungsstäbe (28).

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Adap­ ter-Verriegelungsstäbe (28) eine Einführungsschräge und/oder ein Zugauge aufweisen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche der Verriegelungsstäbe (28) in der Vortriebsrichtung größer als die Anlagefläche in der Gegenrichtung ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch eine im Anschlußende (9) des Nachziehrohrs (8) befindliche Stützhülse (25).

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kragen (24) der Stützhülse (25) zwischen die Stirnseite (23) des Nachziehrohrs (8) und eine kom­ plementäre Innenschulter (22) der Adapterhülse (21) greift.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Adapterhülse (5; 21) und die Verriegelungshülse (11) in Vortriebsrichtung konisch ausgebildet sind.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Adapterhülse (21) mit einer Einführungsschräge (30) und das Anschlußende (9) mit einem Einführkonus (31) verse­ hen ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußende (9) des Nachziehrohrs (8) mit einer Elektroschweißmuffe ver­ sehen ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußende (9) des Nachziehrohres mit Langschlitzen (10) versehen ist.

15. Verfahren zum Verbinden eines Nachziehrohrs mit einem Ziehgerät, dadurch gekennzeichnet, daß eine Adapterhülse formschlüssig mit dem Ziehgerät verbunden und mit dem Nachziehrohr verriegelt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Adapterhülse und das Nachziehrohr durch Auf­ schieben einer Verriegelungshülse koaxial miteinander verriegelt werden.

17. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Adapterhülse und das Nachziehrohr durch tan­ gentiales Einschieben eines Verriegelungsstabes koa­ xial miteinander verriegelt werden.