Wer mit abrasiven Medien und rotierenden Elementen – gleich in welchem Lagewinkel – zu tun hat, für den ist eine „Billigdrehdurchführung“ ganz sicher nicht das richtige, um effiziente Standzeiten zu erreichen. Der Beitrag beschreibt die Anwendung einer Drehdurchführung beim Horizontalbohren im Straßenbau. Die größte Herausforderung dabei ist es, die starke abrasive Wirkung von Bentonit lebensdauerverlängernd für die Dichtflächen zu gestalten.
Der Autor Jörn Jacobs, Fachjournalist (DJV), IHW Marketing erstellte den Beitrag für die Deublin GmbH, Hofheim
Anbetracht heutiger Verkehrsdichten ist es vielfach nicht angebracht, Straßen aufzureißen und Gräben auszubaggern, um Kabel, Gas- oder Hauswasserleitungen zu verlegen, vor allen Dingen, wenn es „quer zur Fahrbahn“ sein muss. Für diese Aufgabenstellung hat sich eine wesentlich effizientere Technologie bewährt: Die Horizontalbohrtechnik. Sie bringt fast keine Behinderungen mit sich. In technischer Anlehnung an den Tiefbohrbereich und ausgehend von der Erdoberfläche oder einer sogenannten „Startgrube“, werden besondere Sensor- und Bohrköpfe genutzt, die sich mittels Hochdruck dreidimensional steuerbar durch das Erdreich bohren. So gelingt es, Geraden, Kurven und Anstiege auf 200 m Länge bis 5 cm genau zu bohren, wobei die möglichen Durchmesser der Bohrung inzwischen einiges über 200 mm liegen können. Um zu verhindern, dass das Bohrloch hinter dem Bohrkopf einfach wieder zusammenfällt, wird über das Bohrgestänge eine umweltneutrale Bohrsuspension als Bentonit/Wassergemisch eingebracht. Die Besonderheit der Suspension ist, dass sie unter Druck nahezu fließfähig wie Wasser ist, beim Abfall des Druckes jedoch hochviskos wird. Dadurch wird ein Nachrutschen von Erdmaterial verhindert, wobei grobes Bodenmaterial in die Umgebung des Tunnels umgelagert und verfestigt, der feinkörnige Anteil von der Bohrsuspension in die Startgrube transportiert wird. Um die Bohrsuspension einzubringen, bedarf es einer Schnittstelle zwischen den Versorgungsleitungen und dem sich drehenden Bohrgestänge. Diese Schnittstelle wird mittels Drehdurchführung realisiert. Sie befindet sich normalerweise zwischen Bohrantrieb und Bohrgestänge auf dem fahrbaren Tragwagen, auf dem die einzelnen Teile des Gestänges während des Vortriebes nachrückend zusammengesetzt werden.
Drei Aufgaben werden der Drehdurchführung zuteil:
- 1. die gute und dauerhafte Abdichtung zwischen stehendem und rotierendem Part darzustellen
- 2. den Hochdruck der Bohrung und der Suspensions-Einbringung (bis 400bar) abzufedern
- 3. das Datenkabel für den Sensorkopf mit durchzuführen.
Während die Aufgaben zu 2 und 3 einer Drehdurchführung hinsichtlich Standzeit kaum Probleme bereiten, stellt die Bohrsuspension durch die starke abrasive Wirkung des Bentonits einen Lebensdauer-begrenzenden Faktor für die Dichtflächen jedweder Drehdurchführung dar.
Herausforderung Dichtung
Als sogenannte „druckentlastete Gleitringdichtung“ liegen bei einer Drehdurchführung die Dichtflächen mit einer definierten Kraft aneinander und sollen von kleinsten Mengen des Mediums (hier: Wasser) geschmiert werden. Der Fachmann spricht davon, dass winzige Tröpfchen „über die Dichtfläche“ wandern und ein echtes Reiben der Dichtflächen verhindern. Bentonit allerdings weist eine mineralische Beschaffenheit auf, insofern wird nicht nur Wasser als ein „schmierfähiges“ Medium die Dichtflächen benetzen, sondern auch feinste mineralische Partikel. Das frisst die Dichtflächen regelrecht herunter, wenn nicht konstruktiv gegengesteuert wird. Man vergleiche den Effekt, wenn man seine Haut sehr fest mit einem Sand/Wassergemisch abreiben würde, um eine Vorstellung von „Abrasion“ zu haben.
Qualitätshersteller wie Deublin nutzen mit eigener Forschung, Entwicklung, Konstruktion und Fertigung für solche Aufgabenstellungen die neuesten Ergebnisse der Materialtests und die Erfahrung vieler Applikationen mit abrasiven Medien. So schaffen sie Lösungen mit maximal erreichbarer Standzeit, denn je länger die Drehdurchführung ihren Dienst im Bohrgerät versehen kann, umso kosteneffizienter stellt es sich für seinen Betreiber dar.
Der Hersteller setzt beispielsweise Dichtflächen aus stark abrasions- und korrosionsbeständigen Materialpaarungen und spezielle Federn ein. Zudem werden die Leistungsparameter der Drehdurchführung besonders auf die Anwendung und das Medium abgestimmt.
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