DE102005045050A1

DE102005045050A1 - Rohreinzugsadapter mit Dichtkissen

Info

Publication number: DE102005045050A1
Application number: DE200510045050
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. Wurm; Joachim Schmidt
Original assignee: Tracto Technik GmbH and Co KG
Current assignee: Tracto Technik GmbH and Co KG
Priority date: 2005-09-21
Filing date: 2005-09-21
Publication date: 2007-03-22

Abstract

Vorrichtung zum Einziehen von Rohrleitungen in Erdbohrungen mit einem Adapterelement, das eine zug- und/oder schubfeste Verbindung der Vorrichtung mit der Rohrleitung ermöglicht, und einem in seinen Querschnittsabmessungen veränderbaren Dichtkissen, das mit dem Adapterelement verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verwendung beim Einziehen von Rohrleitungen in Erdbohrungen.

Beim grabenlosen Verlegen von Rohrleitungen werden horizontale Pilotbohrungen erstellt, in die nachträglich mittels eines Zugelements, beispielsweise eines Seils, einer Kette oder eines Gestänges in Verbindung mit einer in der Regel außerhalb der Pilotbohrung positionierten Zugvorrichtung ein Neurohr eingezogen wird.

Hierbei kommen häufig sogenannte Rohreinzugsadapter zur Anwendung, die dazu dienen, das Zugelement mit dem neu einzuziehenden Rohr zu verbinden. In der Regel basiert die Verbindung zwischen den neuen Rohrleitungen und dem Rohreinzugsadapter auf Kraftschluß.

Insbesondere bei neuen Rohrleitungen, die für eine Trinkwasserversorgung vorgesehen sind, übernehmen die Rohreinzugsadapter häufig zusätzlich eine Dichtfunktion. Dabei sollen diese das in Bewegungsrichtung vordere offene Ende der Rohrleitung so verschließen, daß ein Eindringen von Schmutz und Flüssigkeit wirksam verhindert wird. Hierzu sind aus dem Stand der Technik eine Reihe von Rohreinzugsadaptern bekannt, die die Dichtfunktion auf verschiedene konstruktive Möglichkeiten realisieren.

Bei der konstruktiv einfachsten Möglichkeit wird ein Abschnitt des Rohreinzugsadapters, der sich innerhalb der Rohrleitung befindet, mit einem klassischen O-Dichtring versehen, der den Spalt zwischen Rohreinzugsadapter und Innenwand der Rohrleitung abdichtet. Derart abdichtende Rohreinzugsadapter weisen jedoch das Problem auf, daß O-Ringe, zum Erzielen einer ausreichenden Dichtwirkung in Radialrichtung gestaucht werden müssen. Folglich ist es bereits beim Einsetzen eines solchen mit einem O-Ring versehenen Rohreinzugsadapters in die Öffnung der Rohrleitungen notwendig, den O-Ring zu verformen. Weiterhin müssen die Passungen zwischen dem Rohreinzugsadapter, dem O-Ring sowie der Innenwand der Rohrleitungen in ausreichend engen Toleranzen ausgeführt sein, um die gewünschte Dichtwirkung zu erzielen. Ferner ist es notwendig, für jeden Nenndurchmesser von Rohrleitungen einen entsprechenden Rohreinzugsadapter bereit zu halten.

Hiervon ausgehend wurden Rohreinzugsadapter entwickelt, bei denen die Möglichkeit besteht, den Außendurchmesser des Dichtrings nachträglich, d. h. nach dem Einführen des Adapters in die Rohrleitung auszudehnen. Diese Systeme zeigen deutliche Vorteile hinsichtlich der Handhabung des Adapters. Weiterhin sind keine besonderen Anforderungen hinsichtlich der Toleranzen erforderlich. Auch ist es hiermit möglich, durch eine entsprechende Konstruktion mehr als einen Rohrleitungs-Nenndurchmesser in einem, wenn auch geringen, Durchmesserbereich abzudecken. Dennoch weisen auch diese verbesserten Rohreinzugsadapter keine Kompatibilität zu einer Vielzahl von Rohrdurchmessern auf. Weiterhin sind solche Adapter häufig konstruktiv aufwendig ausgeführt, um eine nachträgliche Außendurchmesservergrößerung des Dichtrings zu erlauben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen weiterentwickelten Rohreinzugsadapter bereit zu stellen, der zumindest hinsichtlich eines Nachteiles aus dem Stand der Technik verbessert ist.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der nebengeordneten Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Kern der Erfindung sieht eine Vorrichtung zum Einziehen von Rohrleitungen in Erdbohrungen vor, bei der Adapterelement, über das die Vorrichtung mit der Rohrleitung verbunden werden kann und mit einem in seinen Querschnittsabmessungen veränderbarer (expandierbaren) Dichtkissen – vorzugsweise zug- und/oder schubfest – gekoppelt wird.

Unter Rohrleitungen werden insbesondere querschnittsunabhängig sämtliche hohle Langkörper verstanden. Diese sollen hinsichtlich der Werkstoffauswahl nicht eingeschränkt sein. Vorzugsweise kommen jedoch Kunststoff , Metall- oder Duktilgußrohrleitungen zum Einsatz.

Unter Erdbohrungen sollen zusätzlich zu Bohrungen im Erdreich auch sämtliche lang gestreckte Öffnungen in Materialanhäufungen, beispielsweise Schüttgutbohrungen verstanden werden. Auch besteht die Möglichkeit, Reparaturleitungen (sogenannte Liner) mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in bereits existierende Rohrleitungen, die unter- oder oberirdisch verlegt sein können, zu Reparaturzwecken einzuziehen. In diesem Fall stellen die Altleitungen Erdbohrungen im Sinne der Erfindung dar.

Unter Dichtkissen wird erfindungsgemäß insbesondere ein Element verstanden, das ein im wesentlichen abgeschlossenes inneres Volumen definiert und bei dem zumindest eine Außenabmessung, insbesondere jedoch die Querschnittabmessungen durch Befüllen des Innenvolumens veränderbar sind. Der Querschnitt des Dichtkissens orientiert sich vorzugsweise an dem Querschnitt der abzudichtenden Rohrleitung, kann jedoch auch hiervon abweichen. Er ist folglich vorzugsweise rund oder oval.

Die erfindungsgemäße Verwendung eines Dichtkissens zur Erzielung der Abdichtung der Rohrleitungen gegenüber der Umgebung ermöglicht eine einfache Montage des Rohreinzugsadapters, da die für die Dichtung erforderliche Pressung des Dichtelements mit der Rohrinnenwand erst nachträglich durch das Aufpumpen des Dichtkissens erzielt wird. Durch die vorzugsweise zug- und/oder schubfeste, d. h. insbesondere mechanische Anbindung des Dichtkissens an das Adapterelement ist es möglich, die gesamte Vorrichtung in einem einzelnen Arbeitsschritt in die Rohrleitungen einzusetzen. Auch kann durch die mechanische Kopplung des Dichtkissens an das Adapterelement ein Verrutschen des Dichtkissens in der Rohrleitung und folglich eine erschwerte Demontage vermieden werden.

Vorzugsweise weist das Adapterelement eine zug- und/oder druckkraftbetätigte Spreizvorrichtung auf, die sich zumindest teilweise innerhalb der Rohrleitungen befindet. Die zug- und/oder druckkraftbetätigte Spreizvorrichtungen kann darauf beruhen, eine über das Zugelement (Seil, Kette, Zuggestänge) auf das Adapterelement ausgeübte Längskraft radial umzulenken, um ein oder mehrere Spreizelemente gegen die Rohrinnenwand zu drücken. Solche selbsttätigen Spreizvorrichtungen zeichnen sich durch eine einfache Montage sowie durch ihre Selbstverstärkung auf, da ansteigende Zugkräfte zu einer verstärkten Klemmung des Adapterelements innerhalb der Rohrleitung führen.

Neben diesen selbsttätigen, auf einer auf die Vorrichtung ausgeübten Zug- oder Druckkraft beruhenden Vorrichtung können beliebige Adapterelemente zur Verwendung kommen, die eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen der Vorrichtung und der Rohrleitung ermöglichen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Spreizvorrichtung eine Zugstange auf, die in zumindest einem Abschnitt eine konische Mantelfläche besitzt, wobei die Zugstange durch eine zug- und/oder druckkraftverursachte Relativbewegung zu einem oder mehreren Spreizelementen diesen/deren radiales Auslenken bewirkt.

Weiterhin weist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorzugsweise ein Adapterelement mit einem Adapterkopf auf, der das in Bewegungsrichtung vordere Ende der Rohrleitung verschließt. Dieser Adapterkopf kann eine beliebige Form besitzen. Vorzugsweise ist er jedoch konisch ausgeführt, wobei sich sein Durchmesser in Bewegungsrichtung verjüngt. Eine solche Form des Adapterkopfs kann wirksam ein Hängenbleiben der Vorrichtung an einem Widerstand innerhalb der Erdbohrung verhindern.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Adapterkopf eine längsaxiale Bohrung auf, in der die Zugstange des Adapterelements beweglich geführt ist, wobei sich der konische Abschnitt der Zugstange auf der Seite des Adapterkopfs befindet, die an das Innenvolumen der Rohrleitungen angrenzt und die Zugstange weiterhin auf der anderen Seite des Adapterkopfs ein Verbindungselement zum Verbinden mit einem Zug-/Schubelement, d. h. beispielsweise einem Seil, einer Kette oder eines Zug- /Schubgestänges aufweist. Weiterhin sind die Spreizelemente vorzugsweise an dem Adapterkopf angelenkt.

Eine solche Ausführungsform des Adapterelements ermöglicht eine konstruktiv einfache und robuste Ausführung eines Adapterelements mit Spreizvorrichtung.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Zugstange hohl ausgeführt sein. Diese kann somit dazu verwendet werden, ein Fluid zu dem Dichtkissen zu- oder von diesem abzuführen. Folglich wird die mechanische Verbindung zwischen dem Dichtkissen und dem Adapterelement hierbei erfindungsgemäß für die Zufuhr des Fluids verwendet.

Da sich die Zugstange vorzugsweise durch das Adapterelement in die Umgebung erstreckt, ist es möglich, auf einfache Weise eine Veränderung des Dichtkissens (Volumen- bzw. Querschnittsvergrößerung) auch im montiertem Zustand der Vorrichtung zu erzielen.

Vorzugsweise weist die Zugstange weiterhin ein Ventil zum bedarfsweisen Öffnen oder Verschließen des Hohlraums der Zugstange auf. Mit dem Ventil kann der Druck innerhalb des Dichtkissens und folglich dessen Außenabmessungen verändert und festgelegt werden. Alternativ kann das Ventil auch ein Bauteil des Dichtkissens selbst sein. Vorteilhafterweise ist das Ventil jedoch in einem Abschnitt der Zugstange angeordnet, der auch im montierten Zustand der Vorrichtung leicht zugänglich ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die mechanische Verbindung zwischen dem Adapterelement und dem Dichtkissen lösbar ausgeführt. Dadurch ist es möglich, auf einfache Weise beliebige Ausführungsformen von Dichtkissen mit beliebigen Ausführungsformen von Adapterelementen zu verbinden. Auch ermöglicht dies ein schnelles und einfaches Auswechseln defekter Bauteile.

Um eine einfache, sichere und lösbare Verbindung zwischen dem Dichtkissen und dem Adapterelement zu erzielen, können vorzugsweise Schraub- und/oder Bajonettverschlüsse eingesetzt werden. Es sind jedoch beliebige andere Arten von Kupplungen möglich.

Die Erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich auch für das Abdichten einer in die Rohrleitung eingebrachten Flüssigkeit (so genanntes Fluten der Rohrleitung).

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigt:
1: eine erfindungsgemäße Vorrichtung im montierten Zustand in einem Längsschnitt und
2: einen vergrößerten Ausschnitt aus der 1.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, nachfolgend Rohreinzugsadapter genannt, weist ein Adapterelement 1 auf, das sich teilweise, nämlich mit einer zu dem Adapterelement gehörenden Spreizvorrichtung 2 innerhalb der einzuziehenden Rohrleitung 6 befindet. An die Spreizvorrichtung des Adapterelements schließt sich ein vollständig innerhalb der Rohrleitung angeordnetes Dichtkissen 3 an, das über eine mechanische Kupplung 4 mit dem Adapterelement 1 verbunden ist.
Das Adapterelement 1 weist einen Adapterkopf 5 auf, der die in Bewegungsrichtung vordere Öffnung der Rohrleitung 6 vollständig verschließt.
In einer zentrischen Bohrung des Adapterkopfs 5 ist eine Zugstange 7 beweglich geführt, die an ihrem hinteren, d. h. innerhalb der Rohrleitung 6 befindlichen Ende einen Abschnitt 8 mit konischer Mantelfläche aufweist.
Am gegenüberliegenden Ende der Zugstange 7 ist eine Öse 9 zur Befestigung eines Zugelements (nicht dargestellt), beispielsweise eines Seils, einer Kette oder eines Gestänges vorgesehen.
An dem Adapterkopf 1 sind weiterhin insgesamt vier Spreizelemente 10 angeordnet, die über eine Kontaktfläche in direktem Kontakt mit dem konischen Abschnitt 8 des Zuggestänges 7 stehen.
Wird die Zugstange 7 in Bewegungsrichtung (d.h. in der Zeichnung nach rechts) mit einer Zugkraft belastet, führt dies zu einer Relativbewegung der Zugstange 7 innerhalb der Bohrung des Adapterkopfes 5 und folglich auch zu einer Relativbewegung des konischen Abschnitts 8 zu den Spreizelementen 10, wodurch diese radial ausgelenkt und gegen die Innenwand der Rohrleitung 6 gedrückt werden. Um eine feste Verbindung des Adapterelements 1 mit der Rohrleitung 6 zu erzielen, weisen die Spreizelemente 10 an dem mit der Rohrleitung 6 in Kontakt kommenden Abschnitt Zähne auf.
Die Spreizelemente 10 können beispielsweise über Gelenke (nicht dargestellt) mit dem Adapterkopf 5 verbunden sein. Alternativ kann die radiale Auslenkung der Spreizelemente 10 auch durch eine entsprechende Elastizität ihres Materials erreicht werden. Dies hat den Vorteil, daß die elastischen Rückstellkräfte der radial ausgelenkten Spreizelemente 10 zu einer Rückstellung der verschiebbaren Zugstange 7 in die Ausgangslage führen. Dadurch kann die Demontage der Vorrichtung vereinfacht werden.
Der Adapterkopf 5 weist weiterhin noch eine Zentrierhülse 11 auf, anhand derer der Adapterkopf 5 und die Rohrleitung 6 exakt zueinander positioniert werden. Diese verhindert zusätzlich ein Eindringen von Schmutz und Flüssigkeit in das Rohrinnere.
Eine vollständige Abdichtung des Innenraums der Rohrleitung 6 wird durch das Dichtkissen 3 erzielt. Dieses Dichtkissen 3 ist über eine lösbare, im geschlossenen Zustand zug- und schubfeste Kupplung 4 mit der Zugstange 7 des Adapterelements 1 verbunden. Sowohl die Kupplung 4 als auch die Zugstange 7 weisen eine Längsbohrung auf, die dazu dienen, das Dichtkissen 3 von außen über die Zugstange 7 mit einem Druckmedium, beispielsweise Luft zu befüllen.
Zur Regulierung des Drucks innerhalb des Dichtkissens 3 ist am vorderen Ende der Zugstange ein Ventil 12 angeordnet. Während des Betriebs kann dieses Ventil durch eine Schutzkappe 13 vor dem Eindringen von Flüssigkeit und Schmutz geschützt werden.
Das Dichtkissen 3 ist in der dargestellten Ausführungsform in Form eines Zylinders ausgeführt. Durch diese Form kann eine große Dichtfläche zwischen Dichtkissen 3 und Rohrinnenwand erzielt werden. Prinzipiell sind beliebige Formen für das Dichtkissen möglich, da durch den bevorzugten Einsatz eines hoch elastischen Werkstoffs für die Wand des Dichtkissens sich dieses selbständig an den Querschnitt der Rohrleitung anpaßt. Insbesondere können auch kugel- oder raumelliptische Dichtkissen zur Verwendung kommen.

Claims

Vorrichtung zum Einziehen einer Rohrleitung in eine Erdbohrung mit einem Adapterelement (1), das eine zug- und/oder schubfeste Verbindung der Vorrichtung mit der Rohrleitung (6) ermöglicht und einem in seinen Querschnittsabmessungen veränderbaren Dichtkissen (3), das mit dem Adapterelement (1) verbunden ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Adapterelement (1) eine zug- und/oder druckkraftbetätigte Spreizvorrichtung (2) aufweist, die sich zumindest teilweise innerhalb der Rohrleitung (6) befindet.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Zugstange (7), die in zumindest einem Abschnitt (8) eine konische Mantelfläche aufweist, die durch eine zug- und/oder druckkraftverursachte Relativbewegung einen oder mehrere angrenzende Spreizelemente (10) radial auslenkt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Adapterkopf (5) des Adapterelements (1), der das in Bewegungsrichtung vordere Ende der Rohrleitung (6) verschließt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapterkopf (5) eine längsaxiale Bohrung aufweist, in der die Zugstange (7) beweglich geführt ist, wobei der Abschnitt (8) der Zugstange (7) mit der konischen Mantelfläche sich auf der Seite des Adapterkopfs (5) befindet, die an das Innenvolumen der Rohrleitung angrenzt und die Zugstange (7) auf der anderen Seite des Adapterkopfs (5) ein Verbindungselement zum Verbinden mit einem Zug-/Schubelement aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Spreizelemente (10) an dem Adapterkopf (5) angelenkt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange (7) hohl ausgeführt ist und eine Zufuhr eines flüssigen und/oder gasförmigen Mediums zu dem Dichtkissen (3) ermöglicht.
Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange (7) ein Ventil (12) zum bedarfsweisen Öffnen oder Verschließen des Hohlraums der Zugstange (7) aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der Zugstange (7) und dem Dichtkissen (3) lösbar ausgeführt ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Verbindung zwischen der Zugstange (7) und dem Dichtkissen (3), die als Schraub- und/oder Bajonettverschluß ausgeführt ist.
Verfahren zum Einziehen einer Rohrleitung in eine Erdbohrung, wobei ein mit einer zug- oder schubkraftbelasteter Adapter mit der Rohrleitung verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einführen des Adapters ein mit dem Adapter verbundenes, expandierbares Dichtkissen in das Rohr eingesetzt wird.