WO2013023755A2 - Spannkette - Google Patents

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    • 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
    • E21B19/086—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 a fluid-actuated cylinder

Definitions

  • the invention relates to a tensioning chain for transmitting driving forces to a jacking pipe.
  • Devices for transferring drive forces to pipelines are used when laying underground lines.
  • a target pit or on the ground surface of the drill head is then replaced at the front end of the drill string by an expander, which is then pulled by means of the linkage together with a pipe string through the pilot hole.
  • considerable forces are required due to the necessary soil displacement with the help of the expansion head at the front end of the boom.
  • German Offenlegungsschrift 10 2009 054 183 discloses a pulling and pushing device in which a lifting carriage with a tensioning element is movably arranged on a frame.
  • the tensioning element serves to grasp the pipe string and to move forward a piece corresponding to the carriage stroke in one or the other direction.
  • the clamping element has a coupling tube surrounding the product tube with a pressure medium hose which is arranged between spirally extending inner ribs of the coupling tube.
  • German Patent 10 2006 062 322 a device for pressing tubes is known in which a carriage is movable on guide rails.
  • the carriage has at its ends a crosshead, each with an injection ring, with the aid of which the pressing force is transmitted to a pipe to be pressed into the ground.
  • This press ring consists essentially of two opposite half shells for positive engagement of the tubing.
  • the half-shells are connected to each other by bolted against their end faces retaining rings that the positive connection is maintained even during the transmission of high forces.
  • a disadvantage of the known devices for transmitting drive forces to pipes or pipe strands is their high structural complexity and beyond their limitation to a relatively small range of different pipe diameters. In a diameter change, therefore, a considerable installation and time is required.
  • the invention is based on the problem to provide a device that allows a quick adjustment to different pipe diameters and the transmission of different high propulsive forces with low structural complexity.
  • the solution to this problem consists in a tensioning chain of individual shell-shaped, in each case, for example, via a joint pivotally interconnected ring pieces, which can be easily around alone or to several adjacent to a jacking pipe.
  • the ends of the tensioning chain then only need to be connected to each other.
  • two of the ring pieces can be connected to each other via a clamping cylinder, which is connected for example via L-shaped tabs with the respective adjacent ring piece.
  • the ring pieces can be provided on their the tube surface facing side with adhesive pad, for example, in the manner of a brake pad.
  • the tensioning chains are in a two-piece chain case connected to double acting hydraulic push and pull cylinders for applying the propulsion or pulling force.
  • the push and pull cylinders can be mounted in a bogie, which allows the lateral deflection of the drive during pipe jacking.
  • the bogie is preferably equipped with arcuate head ends between complementary guide pieces.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an open tensioning chain
  • FIG. 2 shows the tensioning chain according to FIG. 1 when closing the ring
  • FIG. 3 shows the tensioning chain in the closed state
  • FIG. 6 shows a two-part tensioning chain housing with a jacking pipe before assembly
  • FIG. 7 shows the tensioning chain housing of FIG. 6 in the assembled state
  • Fig. 8 is a pulling and pushing device with the chain case
  • Fig. 9 is a plan view of the clamping device with a pivotable cylinder housing.
  • the tensioning chain 1 consists of several interconnected via a joint 2 ring pieces 3, the number of which is such that the chain closely surrounds a jacking pipe 4, as shown in FIGS. 4 and 5.
  • the individual ring pieces 3 are slightly curved, at least on their inside, so that, in the operating state, they rest closely against the pipe surface (FIGS. 4, 5).
  • the ring pieces 3 are provided on their inner surfaces with a pad-like, an increased frictional resistance coating 5, for example, a conventional brake pad.
  • the individual ring pieces 3 have - with two exceptions (Fig. 2) - the same dimensions. These exceptions are the ring piece 6, with double length and the ring piece covering 7 on a curved support plate, which are provided with L-shaped tabs 8, 9 and 10 respectively and receive a hydraulic clamping cylinder 11 between them.
  • the clamping cylinder 1 1 is on the one hand articulated with the tab 10 and its piston rod 12 is connected to the other articulated with the two L-shaped tabs 8, 9.
  • the clamping cylinder 1 1 thus allows a tensioning and loosening of the annular closed clamping chain 1 in the installed state (Fig. 4).
  • a plurality of ring pieces as shown in Fig. 5 in the tensioned state with extended piston rod 12 close together and record a very wide range of propulsive forces.
  • a housing 15 consisting of a cap-like upper part 13 and a complementary lower part 14 surrounds the annular piece package 16 (FIG. 6, FIG.
  • a U-shaped bracket 17 with two hand wheels 18, 19 is used to hire each paired rollers 20, 21 as a guide for the jacking pipe 4.
  • the lower part 14 of the ring piece housing 15 has a pocket 22 for the ring piece package 16, the width of which depending on the number of tension rings can be reduced by fitting pieces, not shown.
  • the housing 15 serves primarily to transmit power, for example, four pairs of thrust and pull cylinders 23 arranged in pairs on the sides of the propulsion tube 4. These thrust and tension cylinders are each mounted in a bearing piece 24, which in turn is mounted in the side cheeks 26 of the machine bed 27 by means of pins 25 is.
  • the piston rods 28 of the push and pull cylinders 23 engage in pairs hinged to a respective bearing block 29 on each side of the upper housing part 13.
  • the exposed as shown in Fig. 8 and immovably connected to the machine bed 27 push and pull cylinder 23 may be stored in Fig. 9 in a swing frame 30 to a non-linear course of the earth hole or the propulsion tube 4 located therein to be able to avoid something laterally.
  • the push and pull cylinders 23 are housed in chambers 31, 32 of the swing frame 30, the end faces 33, 34 extend arcuately and are guided in complementary bearing pieces 35, 36. These bearing pieces are immovable to support bodies 37, 38 at.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannkette zum Übertragen von Antriebskräften auf ein Vortriebsrohr aus schalenförmigen, jeweils über ein Gelenk verschwenkbar miteinander verbundenen Ringstücken.

Description

"Spannkette"
Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannkette zum Übertragen von Antriebskräften auf ein Vortriebsrohr.
Vorrichtungen zum Übertragen von Antriebskräften auf Rohrstränge kommen beim Verlegen von Erdleitungen zum Einsatz. Dabei wird von der Startbaugrube oder von der Erdoberfläche aus mit Hilfe eines Bohrkopfs am vorderen Ende eines Bohrgestänges zunächst eine Pilotbohrung verhältnismäßig geringen Querschnitts erzeugt. In einer Zielbaugrube oder auch an der Erdoberfläche wird dann der Bohrkopf am vorderen Ende des Bohrgestänges durch einen Aufweitkopf ersetzt, der sodann mit Hilfe des Gestänges zusammen mit einem Rohrstrang durch die Pilotbohrung gezogen wird. Je nach dem Rohrdurchmesser und insbesondere der Bodenbeschaffenheit sind infolge der notwendigen Erdreichverdrängung mit Hilfe des Aufweitkopfs am vorderen Ende des Gestänges erhebliche Kräfte erforderlich.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 10 2009 054 183 ist eine Zug- und Druckvorrichtung bekannt, bei der auf einem Gestell ein Hubschlitten mit einem Spannelement verfahrbar angeordnet ist. Das Spannelement dient dazu, den Rohrstrang zu erfassen und ein dem Schlittenhub entsprechendes Stück in der einen oder anderen Richtung vorwärts zu bewegen. Um das zu ermöglichen, besitzt das Spannelement ein das Produktrohr umgebendes Kupplungsrohr mit einem Druckmittelschlauch, der zwischen spiralförmig verlaufenden Innenrippen des Kupplungsrohrs angeordnet ist.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Bekannt ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 39 20 567 auch ein Spannelement in Gestalt einer Klemme aus das Rohr umgebenden Schalen, die mit Hilfe einer Schraube zusammengezogen und dabei reibungsschlüssig mit dem Rohr verbunden werden. Des Weiteren beschreibt die US-Patentschrift 4 842 248 eine Vorrichtung zum Übertragen der Antriebskraft auf ein Rohr mit zwei einander gegenüberliegenden Klemmbacken mit je einer V-förmigen Ausnehmung zum Erfassen des Vortriebsrohrs auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten.
Schließlich ist aus der deutschen Patentschrift 10 2006 062 322 eine Vorrichtung zum Einspressen von Rohren bekannt, bei der ein Schlitten auf Führungsschienen verfahrbar ist. Der Schlitten weist an seinen Enden ein Querhaupt mit jeweils einem Verpreß- ring auf, mit dessen Hilfe die Preßkraft auf ein in das Erdreich einzupressendes Rohr übertragen wird. Dieser Preßring besteht im wesentlichen aus zwei einander gegenüberliegenden Halbschalen zum formschlüssigen Umgreifen des Rohrstrangs. Die Halbschalen sind durch gegen ihre Stirnflächen geschraubte Halteringe so miteinander verbunden, dass die formschlüssige Verbindung auch bei der Übertragung hoher Kräfte erhalten bleibt.
Mit den bekannten Vorrichtung läßt sich zwar auf einfache Weise ein Rohrstrang grabenlos verlegen. Jedoch sind dabei je nach der Länge der Bohrung, deren Durchmesser und der Bodenbeschaffenheit erhebliche Zug- und Druckkräfte aufzubringen, die unabhängig von der Art des Antriebs auf das Rohr bzw. den Rohrstrang übertragen werden müssen.
Nachteilig bei den bekannten Vorrichtungen zum Übertragen von Antriebskräften auf Rohre bzw. Rohrstränge ist ihr hoher baulicher Aufwand und darüber hinaus ihre Beschränkung auf ein verhältnismäßig geringes Spektrum von unterschiedlichen Rohrdurchmessern. Bei einem Durchmesserwechsel ist daher ein erheblicher Montage- und Zeitaufwand erforderlich.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung das Problem zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die bei geringem baulichen Aufwand ein schnelles Anpassen an unterschiedliche Rohrdurchmesser und die Übertragung unterschiedlich hoher Vortriebskräfte erlaubt.
Die Lösung dieses Problems besteht in einer Spannkette aus einzelnen schalenförmigen, jeweils beispielsweise über ein Gelenk verschwenkbar miteinander verbundenen Ringstücken, die sich ohne weiteres alleine oder zu mehreren nebeneinander um ein Vortriebsrohr herumlegen läßt. Dabei brauchen die Enden der Spannkette anschließend lediglich miteinander verbunden zu werden. Um die Vortriebskraft auf die Spann- kette übertragen zu können, können zwei der Ringstücke über einen Spannzylinder miteinander verbunden sein, der beispielsweise über L-förmige Laschen mit dem jeweils benachbarten Ringstück verbunden ist.
Die Ringstücke können auf ihrer der Rohroberfläche zugekehrten Seite mit Haftkissen beispielsweise nach Art eines Bremsbelages versehen sein.
Vorzugsweise befinden sich die Spannketten in einem zweiteiligen Kettengehäuse, das mit doppelt wirkenden hydraulischen Schub- und Zugzylindern zum Aufbringen der Vortriebs- oder Zugkraft verbunden ist. Um ein Auslenken des Rohrstrangs während des Bohrens aufzufangen, können die Schub- und Zugzylinder in einem Drehgestell gelagert sein, das während des Rohrvortriebs das seitliche Auslenken des Antriebs erlaubt. Um das zu erleichtern, ist das Drehgestell vorzugsweise mit bogenförmigen Kopfenden zwischen komplementären Führungsstücken ausgestattet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen des näheren erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 die perspektivische Darstellung einer offenen Spannkette, Fig. 2 die Spannkette nach Fig. 1 beim Schließen des Rings, Fig. 3 die Spannkette im geschlossenen Zustand,
Fig. 4 die ein Vortriebsrohr umschließende Spannkette im Betriebszustand,
Fig. 5 ein Paket aus vier aneinanderliegende Spannketten im Betriebszustand,
Fig. 6 ein zweiteiliges Spannkettengehäuse mit einem Vortriebsrohr vor dem Zusammenbau,
Fig. 7 das Spannkettengehäuse der Fig. 6 im zusammengebauten Zustand,
Fig. 8 eine Zug- und Druckvorrichtung mit dem Kettengehäuse und
Fig. 9 eine Draufsicht auf die Spannvorrichtung mit einem verschwenkbaren Zylindergehäuse. Die Spannkette 1 besteht aus mehreren jeweils über ein Gelenk 2 miteinander verbundenen Ringstücken 3, deren Anzahl so bemessen ist, dass die Kette ein Vortriebsrohr 4 eng umschließt, wie das in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist. Um das zu erreichen, sind die einzelnen Ringstücke 3 zumindest auf ihrer Innenseite leicht gekrümmt, so dass sie im Betriebszustand eng an der Rohroberfläche anliegen (Fig. 4, 5).
Um die Rohroberfläche zu schonen, sind die Ringstücke 3 an ihren innenliegenden Oberflächen mit einem kissenartigen, einen erhöhten Reibungswiderstand aufweisenden Belag 5, beispielsweise einem üblichen Bremsbelag versehen. Die einzelnen Ringstücke 3 besitzen - mit zwei Ausnahmen (Fig. 2) - dieselben Abmessungen. Bei diesen Ausnahmen handelt es sich um das Ringstück 6, mit doppelter Länge und dem Ringstückbelag 7 auf einer gebogenen Trägerplatte, die mit L-förmigen Laschen 8, 9 bzw. 10 versehen sind und zwischen sich einen hydraulischen Spannzylinder 11 aufnehmen. Der Spannzylinder 1 1 ist zum einen gelenkig mit der Lasche 10 und seine Kolbenstange 12 ist zum anderen gelenkig mit den beiden L-förmigen Laschen 8, 9 verbunden. Der Spannzylinder 1 1 ermöglicht so ein Spannen und Lösen der ringförmig geschlossenen Spannkette 1 im Einbauzustand (Fig. 4).
Je nach dem Bereich der zu übertragenden Kräfte können mehrere Ringstücke, wie in Fig. 5 dargestellt im gespannten Zustand bei ausgefahrener Kolbenstange 12 dicht nebeneinander liegen und ein sehr breites Spektrum von Vortriebskräften aufnehmen. Im Betriebszustand umschließt ein aus einem kappenartigen Oberteil 13 und einem komplementären Unterteil 14 bestehendes Gehäuse 15 das Ringstückpaket 16 (Fig. 6,
7)·
Ein U-förmiger Bügel 17 mit zwei Handrädern 18, 19 dient zum Anstellen von jeweils paarweise angeordneten Rollen 20, 21 als Führung für das Vortriebsrohr 4. Das Unterteil 14 des Ringstückgehäuses 15 besitzt eine Tasche 22 für das Ringstückpaket 16, deren Breite sich je nach der Anzahl der Spannkettenringe durch nicht dargestellte Paßstücke verkleinern läßt. Das Gehäuse 15 dient vornehmlich der Kraftübertragung von beispielsweise vier paarweise auf den Seiten des Vortriebsrohrs 4 angeordneten Schub- und Zugzylindern 23. Diese Schub- und Zugzylinder sind jeweils in einem Lagerstück 24 gelagert, das seinerseits mittels Zapfen 25 in den Seitenwangen 26 des Maschinenbetts 27 gelagert ist. Die Kolbenstangen 28 der Schub- und Zugzylinder 23 greifen paarweise gelenkig an jeweils einem Lagerblock 29 auf jeder Seite des Gehäuseoberteils 13 an.
Die nach der Darstellung in Fig. 8 freiliegenden und mit dem Maschinenbett 27 unverrückbar verbundenen Schub- und Zugzylinder 23 können nach Fig. 9 auch in einem Schwenkrahmen 30 gelagert sein, um bei einem nicht linearen Verlauf der Erdbohrung bzw. des darin befindlichen Vortriebsrohrs 4 etwas seitlich ausweichen zu können. Dazu sind die Schub- und Zugzylinder 23 in Kammern 31 , 32 des Schwenkrahmens 30 untergebracht, dessen Stirnflächen 33, 34 bogenförmig verlaufen und in komplementären Lagerstücken 35, 36 geführt sind. Diese Lagerstücke liegen unverrückbar an Stützkörpern 37, 38 an.

Claims

Patentansprüche:
1. Spannkette zum Übertragen von Antriebskräften auf ein Vortriebsrohr (4) aus schalenförmigen, verschwenkbar miteinander verbundenen Ringstücken (3).
2. Spannkette nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ringstücke (3) über ein Gelenk (2) miteinander verbunden sind.
3. Spannkette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ringstücke (3) zu einem dem Rohrdurchmesser entsprechenden Ring ergänzen.
4. Spannkette nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ringstück (6) und ein Ringstückbelag (7) über einen Spannzylinder (11) miteinander verbunden sind.
5. Spannkette nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannzylinder (11) zwischen einander gegenüberliegenden Laschen (8, 9; 10) angeordnet ist.
6. Spannkette nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringstücke (3. 6) zur Rohroberfläche hin jeweils mit einem Haftbelag (5; 7) belegt sind.
7. Spannkette nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein zweiteiliges Kettengehäuse (15).
8. Spannkette nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kettengehäuse (15) mit doppelt wirkenden Schub- und Zugzylindern (23) verbunden ist.
9. Spannkette nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schub- und Zugzylinder (23) mit einem Schwenkrahmen (30) verbunden sind.
10. Spannkette nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkrahmen (30) mit bogenförmigen Stirnflächen (33, 34) in komplementäre Lagerstücken (35, 36) angeordnet sind.
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