WO2003012248A2 - Rohrzufürung - Google Patents

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    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16L1/028—Laying or reclaiming pipes on land, e.g. above the ground in the ground
    • F16L1/036—Laying or reclaiming pipes on land, e.g. above the ground in the ground the pipes being composed of sections of short length
    • 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
    • E21B19/14—Racks, ramps, troughs or bins, for holding the lengths of rod singly or connected; Handling between storage place and borehole
    • E21B19/15—Racking of rods in horizontal position; Handling between horizontal and vertical position
    • E21B19/155—Handling between horizontal and vertical position
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • 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
    • E21B7/20—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes

Definitions

  • the invention relates to a device for introducing pipe sections into the axis of an underground pipe route and a corresponding method.
  • Such a pipe route can be in the form of an already existing sewer into which a new pipe is to be drawn in, or also in the form of an earth hole to be created or expanded.
  • the route axis runs parallel to the surface of the earth and does not intersect the surface. Special measures are therefore required to access the route axis. In the case of earth drilling, this is done by excavating sufficiently dimensioned pits, inserting them into the jacking aggregates, drill pipes and new pipe sections to be pulled in and inserting them into the earth from the level of the pipe route.
  • the length of the aforementioned bodies is limited by the width of the pit.
  • the invention is based on the problem of creating a device for introducing a pipe section into an underground pipe route, which avoids a high level of work and, in certain circumstances, an unpleasant smell for the operating personnel.
  • Another object of the invention is to provide a corresponding method.
  • the invention is based on the idea of loading an elevator-like device with the individual pipe sections, moving the pipe sections with the aid of this device into the pipe route axis and automatically connecting them in the pipe route axis to a traction head or the end of the pipe run already laid.
  • the device according to the invention has a support for the pipe sections (pipe section support) which can be moved vertically into the pipe route axis.
  • Pipe route axis in the sense of this invention is the axis of any existing pipeline, pilot drilling or planned drilling route.
  • the pipe section support is preferably designed as an arm running on a rail, which can be pivoted to be suitable for pipe sections that are longer than the diameter of the manhole. Such pipe sections are then placed on the surface of the arm and moved in an inclined position into the pipe route axis. It is particularly advantageous if the pipe section support or the rail has a pulling and / or pushing device which allows the pipe section located on the pipe section support to be moved into the pipe route and / or also to exert a pushing force on the entire pipe. In this way, a fully automated extension of the pipe located in the pipe route can take place in a particularly simple manner.
  • Pipe sections according to DE 200 17 639 U1 are preferably used for this purpose, which have sawtooth-shaped pipe ends and can be pushed into one another automatically in the pipe route using the devices according to the invention.
  • the pulling or pushing device is preferably designed as a pressure medium cylinder arranged on the arm.
  • the arm preferably has a maximum length of 60 cm, in particular if it is not designed to be pivotable.
  • the pipe section support is preferably mounted in the guide rail with rollers, which allow a simple movement between the two end points in the pipe route on the one hand and on the surface of the earth on the other hand.
  • Particularly advantageous for automation is the use of a camera in the area of the pipe route opening, which allows the process of inserting a pipe section into the pipe route axis, in particular the coupling to the rear end of the pipe already laid or a traction head, to be monitored.
  • the device described can be used with a winch or another cable pulling device, the pulling force being exerted on the new pipe to be extended via a pulling head arranged in the pipe route and preferably via a spaced manhole.
  • a pulling device which engages the pipe section inner walls of two pipes to be connected positive, non-positive or frictional connection with the inner tube wall moves the two tube sections towards one another by self-contraction.
  • Such a device is preferably designed with segment disks, which are expanded and moved towards each other in both pipe sections via a spreading nipple to produce the connection to the pipe section inner wall, until the pipe sections are connected to one another.
  • Fig. 1 shows the device according to the invention for introducing the pipe sections
  • Fig. 2 shows the device of Fig. 1 with a preferred embodiment for connecting the pipe sections.
  • a new pipe 10 is laid with a pulling device 4 via a rope 6 and a pulling head 8.
  • the new pipe 10 consists of individual pipe sections 12 and is extended by connecting the individual pipe sections in the pipe route 3 via the manhole 2.
  • the pipe sections 12 are loaded with an elevator-like device 14 via the manhole 2 into the pipe route axis R. moved.
  • a pipe section 12 is placed on an arm 16 of the elevator device 14.
  • the arm 16 is designed to be pivotable and allows the tube section 12 to be first introduced into the manhole 2 tapered in the opening area with a pivoting movement, in order then to use the full manhole diameter.
  • the pipe section 12 is moved through the manhole 2 by moving the arm 16 on a rail 18.
  • the arm 16 is connected to the rail 18 via rollers in order to enable the pipe sections 12 to be transported with little friction.
  • the pipe section 12 is moved into the pipe route axis 3 with the aid of a hydraulic cylinder 20, which is connected to a pressure medium source via a hydraulic hose 22.
  • the hydraulic cylinder 20 can also be used to exert a pushing force when the tube is pulled in.
  • the hydraulic cylinder has segment disks 24, 26 located opposite one another at the end, which are mounted on expanding nipples 28, 30 and, when the hydraulic cylinder is contracted, already has a frictional connection with the inner wall of the pipe section 12 and the inner wall of the pipe 10 produce connected pipe section.
  • the cylinder is pulled further together, it moves the two pipe sections towards one another until they form a connection with one another.
  • the connection can be achieved via corresponding sawtooth-like end sections of the pipe ends.
  • connection process can be monitored via a camera 32 arranged in the region of the pipe route axis.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einbringen eines Rohrabschnitts in eine unterirdisch verlaufende Rohrtrasse mit einem die Erdoberfläche mit der Rohrtrasse verbindenden Rohrtransportsystem, das einen von der Erdoberfläche in die Rohrebene hinein wesentlichen vertikal verfahrbaren Rohrabschnittsträger und eine Einrichtung zum Verfahren des Rohrabschnitts in der Rohrtrasse aufweist und ein entsprechendes Verfahren.

Description

"Rohrzuführunα"
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einbringen von Rohrabschnitten in die Achse einer unterirdisch verlaufenden Rohrtrasse und ein entsprechendes Verfahren.
Eine solche Rohrtrasse kann in Form eines bereits bestehenden Abwasserkanals vorliegen, in den ein Neurohr eingezogen werden soll oder auch in Form einer zu erstellenden oder aufzuweitenden Erdbohrung.
Beim Horizontalbohren und Leitungsarbeiten besteht im Gegensatz zum Vertikalbohren grundsätzlich das Problem, daß die Trassenachse parallel zur Erdoberfläche verläuft und die Erdoberfläche nicht schneidet. Für den Zugang zur Trassenachse sind daher besondere Maßnahmen erforderlich. Beim Erdbohren erfolgt dies, indem ausreichend dimensionierte Gruben ausgehoben werden, in die Vortriebsaggregate, Bohrgestänge und neu einzuziehende Rohrabschnitte eingebracht und von der Ebene der Rohrtrasse aus in die Erde eingeführt werden. Die Länge der vorgenannten Körper ist allerdings durch die Breite der Grube begrenzt.
Aus der DE 195 11 732 C2 ist es bekannt, die Bohrmittel bzw. das neu einzuziehende Rohr von der Erdoberfläche aus durch das Erdreich in die Rohrtrasse einzubringen. Eine solche Vorgehensweise ist jedoch, je nach den Gegebenheiten der Baustelle, nicht immer möglich oder erwünscht. Insbesondere im städtischen Bereich müssen Neurohre in schon bestehende Abwasserkanäle eingebracht werden, wobei der Zugang in der Regel über die ebenfalls bestehenden Mannlöcher erfolgt. Da die Mannlöcher einen äußerst geringen Durchmesser aufweisen und der Durchmesser die Länge der einzubringenden Rohrabschnitte begrenzt, sind längere Rohre nur unter Verwendung einer erheblichen Anzahl von Kurzrohrabschnitten, die dann einzeln in die Kanalebene eingebracht werden, einsetzbar. Das Einbringen der Rohrabschnitte in die Kanalebene erfolgt in der Regel manuell, so daß sich für das Bedienpersonal, neben den ohnehin bestehenden Geruchsbelastungen, eine große körperliche Anstrengung ergibt.
Der Erfindung liegt nun das Problem zugrunde, eine Vorrichtung zum Einbringen eines Rohrabschnitts in eine unterirdisch verlaufende Rohrtrasse zu schaffen, die einen hohen Arbeitsaufwand und eine unter bestimmten Umständen gegebene Geruchsbelästigung des Bedienpersonals vermeidet.
Der Erfindung liegt des weiteren die Aufgabe zugrunde, ein entsprechendes Verfahren bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine aufzugartige Vorrichtung mit den einzelnen Rohrabschnitten zu beladen, die Rohrabschnitte mit Hilfe dieser Vorrichtung in die Rohrtrassenachse zu verfahren und in der Rohrtrassenachse automatisch mit einem Zugkopf oder dem Ende des bereits verlegten Rohrstranges zu verbinden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen Träger für die Rohrabschnitte (Rohrabschnittsträger) auf, der vertikal in die Rohrtrassenachse verfahrbar ist. Rohrtrassenachse im Sinne dieser Erfindung ist die Achse jeglicher bestehender Rohrleitungen, Pilotbohrungen oder geplanter Bohr- trassen.
Der Rohrabschnittsträger ist vorzugsweise als an einer Schiene verlaufender Arm ausgebildet, der schwenkbar gelagert sein kann, um auch für Rohrabschnitte geeignet zu sein, die länger sind als der Durchmesser des Mannlochs. Solche Rohrabschnitte werden dann an der Erdoberfläche auf den Arm aufgesetzt und in schräger Stellung in die Rohrtrassenachse hineinverfahren. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Rohrabschnittsträger oder die Schiene eine Zug- und/oder Schubeinrichtung aufweist, die es erlaubt, den auf dem Rohrabschnittsträger befindlichen Rohrabschnitt in die Rohrtrasse hineinzuverfahren und/oder darüber hinaus auch eine Schubkraft auf das gesamte Rohr auszuüben. Dadurch kann auf besonders einfache Weise eine voll automatisierte Verlängerung des in der Rohrtrasse befindlichen Rohres erfolgen. Vorzugsweise werden hierfür Rohrabschnitte gemäß der DE 200 17 639 U1 eingesetzt, die sägezahnförmige Rohrenden aufweisen und sich mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtungen in der Rohrtrasse automatisiert ineinander schieben lassen. Die Zug- oder Schubeinrichtung ist vorzugsweise als an dem Arm angeordneter Druckmittelzylinder ausgebildet. Der Arm weist vorzugsweise, insbesondere wenn er nicht schwenkbar ausgebildet ist, eine maximale Länge von 60 cm auf.
Vorzugsweise ist der Rohrabschnittsträger mit Rollen in der Führungsschiene gelagert, die ein einfaches Verfahren zwischen den beiden Endpunkten in der Rohrtrasse einerseits und an der Erdoberfläche andererseits erlauben.
Besonders vorteilhaft für die Automatisierung ist die Verwendung einer Kamera im Bereich der Rohrtrassenöffnung, die es erlaubt, den Vorgang des Einbringens eines Rohrabschnitts in die Rohrtrassenachse, insbesondere des Ankoppeins an das hintere Ende des bereits verlegten Rohres oder eines Zugkopfes, zu überwachen.
Die beschriebene Vorrichtung kann mit einer Winde oder einer anderen Seilzugvorrichtung verwendet werden, wobei die Zugkraft über einen in der Rohrtrasse angeordneten Zugkopf auf das zu verlängernde Neurohr und vorzugsweise über ein beabstandetes Mannloch ausgeübt wird. Insbesondere bei der Verwendung von Rohrabschnitten gemäß der DE 200 17 639 U1 , aber auch bei der Verwendung von anderen Steckverbindungssystemen ist es von besonderem Vorteil, die zu verbindenden Rohrabschnitte über eine an den Rohrabschnittsinnenwandungen zweier zu verbindender Rohre angreifende Zugvorrichtung zu verbinden, die nach Herstellen einer form-, kraft- oder reibschlüssigen Verbindung mit der Rohrinnenwandung die beiden Rohrabschnitte durch Selbstkontraktion aufeinander zubewegt. Eine solche Vorrichtung ist vorzugsweise mit Segmentscheiben ausgebildet, die zur Herstellung der Verbindung zur Rohrabschnittsinnenwandung über einen Spreiznippel jeweils in beiden Rohrabschnitten aufgespreizt und aufeinander zubewegt werden, bis die Rohrabschnitte miteinander verbunden sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einbringen der Rohrabschnitte und
Fig. 2 die Vorrichtung der Fig. 1 mit einer bevorzugten Ausführungsform zum Verbinden der Rohrabschnitte.
In eine zwischen zwei Mannlöchern 1 , 2 verlaufende Rohrtrasse 3 wird mit einer Zugvorrichtung 4 über ein Seil 6 und einen Zugkopf 8 ein Neurohr 10 verlegt.
Das Neurohr 10 besteht aus einzelnen Rohrabschnitten 12 und wird durch Verbinden der einzelnen Rohrabschnitte in der Rohrtrasse 3 über das Mannloch 2 verlängert. Die Rohrabschnitte 12 werden mit einer aufzugartigen Vorrichtung 14 über das Mannloch 2 in die Rohrtrassenachse R be- wegt. Zu diesem Zweck wird ein Rohrabschnitt 12 auf einen Arm 16 der Aufzugsvorrichtung 14 aufgesetzt. Der Arm 16 ist schwenkbar ausgestaltet und erlaubt es, den Rohrabschnitt 12 zunächst mit einer Schwenkbewegung in das im Öffnungsbereich verjüngte Mannloch 2 einzubringen, um dann den vollen Mannlochdurchmesser zu nutzen.
Der Rohrabschnitt 12 wird durch Verfahren des Arms 16 an einer Schiene 18 durch das Mannloch 2 bewegt. Der Arm 16 ist mit der Schiene 18 über Rollen verbunden, um einen reibungsarmen Transport der Rohrabschnitte 12 zu ermöglichen.
Bei Erreichen der Rohrtrassenachse R kommt der Arm 16 zum Stehen, so daß sich der Rohrabschnitt 12 in kolinearer Anordnung mit dem bereits eingezogenen Rohr 10 befindet.
Wie in Fig. 2 erkennbar, wird der Rohrabschnitt 12 in einer bevorzugten Ausführungsform mit Hilfe eines Hydraulikzylinders 20, der über einen Hydraulikschlauch 22 mit einer Druckmittelquelle verbunden ist, in die Rohrtrassenachse 3 hineinverfahren. Der Hydraulikzylinder 20 kann auch genutzt werden, um beim Einziehen des Rohres eine Schubkraft auszuüben. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel weist der Hydraulikzylinder sich endsei- tig gegenüberliegende Segmentscheiben 24, 26 auf, die auf Spreiznippeln 28, 30 gelagert sind und beim Zusammenziehen des Hydraulikzylinders eine reibschlüssige Verbindung mit der Innenwandung des Rohrabschnitts 12 einerseits und der Innenwandung des mit dem Rohr 10 bereits verbundenen Rohrabschnitts herstellen. Beim weiteren Zusammenziehen des Zylinders bewegt dieser die beiden Rohrabschnitte aufeinander zu, bis diese eine Verbindung miteinander eingehen. Die Verbindung kann über korrespondierende sägezahnartige Endabschnitte der Rohrenden erreicht werden.
Der Verbindungsvorgang kann über eine im Bereich der Rohrtrassenachse angeordnete Kamera 32 überwacht werden. Mit der beschriebenen Vorrichtung läßt sich das Einbringen von Rohrabschnitten und Verlängern eines Neurohrs so weit automatisieren, daß eine Präsenz von Bedienpersonal im Bereich der Rohrtrassenachse überflüssig wird und die Verlängerung des einzuziehenden Rohres mit großer Geschwindigkeit und geringem Kraftaufwand erreicht werden kann.

Claims

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Einbringen eines Rohrabschnitts (12) in eine unterirdisch verlaufende Rohrtrasse (3) mit einem die Erdoberfläche mit der Rohrtrasse verbindenden Rohrtransportsystem (14, 16, 18), daß einen von der Erdoberfläche in die Rohrebene hinein im wesentlichen vertikal verfahrbaren Rohrabschnittsträger und eine Einrichtung zum Verfahren des Rohrabschnitts (12) in der Rohrtrasse (3) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrabschnittsträger einen Arm (16) zur Aufnahme des Rohrabschnitts (12) aufweist.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrtransportsystem eine Schiene (18) aufweist, an der der Rohrabschnittsträger (12) verfahrbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrabschnittsträger (12) schwenkbar gelagert ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrabschnittsträger (12) oder die Schiene (18) eine Horizontalschub- und/oder -zugeinrichtung (20, 22, 24, 26, 28) aufweist, um den Rohrabschnitt in die Rohrtrasse einzuschieben.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen hydraulischen Zug- und/oder Schubzylinder (20).
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrabschnittsträger (12) eine Länge von maximal 60 cm aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrabschnittsträger (12) mit Rollen in der Führungsschiene (18) gelagert ist.
9. System mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kamera (32) im Bereich der Rohr- trassenöffnung.
10. System mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Seilzugvorrichtung (4) zum Einziehen des Rohres (10) in die Rohrtrasse (3).
11. Vorrichtung zum Einbringen eines Rohrabschnitts in eine unterirdisch verlaufende Rohrtrasse mit einer Horizontalschub- oder -zugeinrichtung, gekennzeichnet durch sich gegenüberliegend angeordnete Mittel zum Herstellen einer Verbindung mit der Innenwandung zweier kolinear angeordneter Rohrabschnitte (12) und einer die Mittel verbindenden Schub- oder Zugeinrichtung (4) zum aufeinander zubewegen und verbinden der Rohrabschnitte.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , gekennzeichnet durch an der Rohrabschnittsinnenwandung anlegbare über mindestens einen Spreiznippel (28, 30) spreizbare Segmentscheiben (24, 26), die bei einer Relativverschiebung des Spreiznippels eine reibschlüssige Verbindung zu der Rohrinnenwandung ausbilden.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch sich gegenüberliegende Segementscheiben (24, 26) mit Spreiznippeln (28, 30) , wobei die Spreiznippel, die gegeneinander verfahrbar angeordnet sind, um beim Verfahren in einem ersten Schritt einen Reibschluß zwischen zwei korrespondierenden Rohrenden herzustellen und in einem zweiten Schritt die Rohrenden aufeinander zu zubewegen.
14. Verfahren zum Einbringen eines Rohrabschnitts in eine unterirdisch verlaufende Rohrtrasse, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
Aufbringen eines Rohrabschnitts (12) auf einen Träger; Verfahren des Trägers in die Achse R der Rohrtrasse (3); Verschieben des Rohrabschnitts (12) in die Rohrtrasse (3) oder in einen bereits in der Rohrtrasse (3) liegenden Rohrabschnitt (10).
15. Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch die Verwendung einer der in den Vorrichtungsansprüchen angegebenen Vorrichtungsmerkmale.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, gekennzeichnet durch die Verwendung von Rohrabschnitten mit selbstrastenden Endabschnitten.
17. Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch die Verwendung von Rohrenden mit Rastelementen.
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