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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Niederbringen einer verrohrten Tiefbohrung zur
Herstellung einer verrohrten Pfahlgründung, bei der ein dünnwandiges Bohrrohr grossen Durchmes- sers verwendet wird. Die bisher bekannten Anlagen dieser Art erfüllen zwar ihren Zweck, sind aber in mancher Hinsicht zu aufwendig oder nur für begrenzte Bohrlochtiefen oder Bohrrohrdurch- messer anwendbar.
Ein bekanntes Verfahren arbeitet mit einer Vibrationsramme, die je nach ihrer Grössenordnung von einer fahrbaren Lademaschine oder einem fahrbaren Kran an das einzutreibende Bohrrohr ange- schlossen werden muss. Das Bohrloch wird von einem besonderen Bohrgerät gebohrt.
Fernerhin ist das Bohren mittels Bohrgestänge und Bohrkopf gebräuchlich, der durch einen
Greifer ausgetauscht werden kann oder mit ihm kombiniert ist. Bei grösseren Bohrlochtiefen muss das Bohrgestänge stückweise verlängert werden. Zum Einsetzen der Bohrrohre ist ein zweites fahr- bares Gerät mit hebe- und senkbaren Greifarmen erforderlich, das die Bohrrohre durch Abwärts- steuern der Greifarme in den Boden eintreibt. Hiebei kann keine grössere Kraft aufgewendet wer- den, als das Gewicht des zweiten Fahrzeuges ausmacht, so dass eine grössere Verrohrungslänge nicht erreichbar ist. Anderseits sind Schrägbohrungen leicht zu verwirklichen, da der Bohrkopf zur Führung des Bohrgestänges, der sogenannten Kellystange, ebenso leicht schräg gestellt wer- den kann wie die Greif- und Eintreibvorrichtung an dem zweiten Fahrzeug.
Andere Erdbohranlagen insbesondere für Pfahlgründungen grossen Durchmessers kommen mit einem einzigen fahrbaren Kran in Spezialausführung aus, mit dem sowohl gebohrt, verrohrt oder gemeisselt werden kann. An dem Bohrmast ist ein Bohrtisch angeordnet, der sowohl zum Drehen einer Bohrstange mit Bohrwerkzeug als auch zum Hin- und Herdrehen des einzutreibenden Bohr- rohres eingerichtet ist. Statt über Bohrstangen zu bohren, kann mit dem Kran auch ein Bohrgreifer oder ein Meissel bedient werden, um das Erdloch zu bohren und den Aushub auszutragen. Der
Meissel wird benutzt, wenn man auf hartes Gestein stösst. Die Arbeitsweise mit Meissel verursacht grosse Erschütterungen, die von der Umwelt als belästigend empfunden werden. Als Bohrwerkzeuge werden ausser dem Bohrgreifer und dem Meissel auch Schneckenbohrer, Bohreimer oder Schlammbüchsen benutzt.
Zur Durchführung von Schrägbohrungen muss der Bohrmast schräg gestellt werden, womit der fahrbare Kran zu einem ausgesprochen aufwendigen Spezialfahrzeug wird (AT-PS Nr. 265145).
In den letzten Jahren sind Bohranlagen der bezeichneten Art hinsichtlich des Niederbringens der Bohrrohre durch die Verwendung hydraulischer Verrohrungsmaschinen oder Drehschwingen weiterentwickelt worden. Erdbohranlagen mit Drehschwingen zeigt die AT-PS Nr. 273823. Diese Drehschwingen sind in der Praxis meist als Anbaugeräte für das Kranfahrzeug konzipiert und stellen in jedem Fall ein aufwendiges Aggregat dar.
Die Spannschellen einer hydraulischen Verrohrungsmaschine können auch über doppelt beaufschlagbare Hydraulikzylinder auf dem Erdreich abgestützt sein, um auch zum Ziehen des in das Erdreich niedergebrachten Bohrrohres oder zur Erhöhung des Bohrdruckes verwendet zu werden, wenn mittels eines in das Bohrloch absenkbaren Bohrgerätes gebohrt wird, das an dem Bohrrohr mittels einer Klemmvorrichtung zur Abstützung des Drehmoments des Antriebsmotors für das Bohrwerkzeug festlegbar ist (DE-PS Nr. 1171848). Solche Innenbohrgeräte sind auch durch die DE-PS Nr. 842932 und DE-OS 2234611 bekanntgeworden.
Sie werden über ein Tragseil in das Bohrloch eingelassen und mittels einer schaltbaren Klemmvorrichtung am Bohrrohr festgelegt, die über einen begrenzten Hub axial, aber undrehbar an dem den Antriebsmotor und das Bohrwerkzeug tragenden Gehäuse geführt ist, wobei die Energie- und Steuerleitungen von oben in das Bohrgerät eingeführt sind. Das Innenbohrgerät nach der FR-PS Nr. 2. 034. 182 ist insoweit nicht als betriebssicher anzusehen, als die Drehbewegung für die Schnecke von einem zentralen Antrieb ausgeht, der Kolbendichtungsringe umfasst, die unter Rotation arbeiten.
Für Bohrarbeiten in hartem Gestein wurde eine Drehbohrkrone mit einem doppel-flügelförmigen Meisselträger entwickelt, der mit diametral angeordneten, ebenfalls mit Bohrmeisseln besetzten Schwenkflügeln versehen ist, die in einer durch Anschlag begrenzten radial nach aussen geschwungenen Arbeitslage mit ihren Meisseln den Meisselträger freischneiden und bei Umkehr der Drehrichtung in ihre innere Ruhelage zurückschwingen (DE-PS Nr. 2242724). Eine derartige Drehbohrkrone ermöglicht es, ein Bohrloch mit grösserem Durchmesser als demjenigen des Bohrrohres zu bohren.
Zum Bohren von gegenüber dem Bohrrohr grösseren Bohrlöchern sind auch Spezialgeräte in der Art
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von Bohrgreifern bekannt, die aber nur für weiches Erdreich verwendbar sind und dazu dienen. das Ende des Bohrloches kegelförmig zu erweitern, um den herzustellenden Betonpfahl am unteren Ende besser abzustützen und zu verankern.
Zum Stand der Technik ist ferner zu erwähnen, dass besondere Rohrziehmaschinen mit einer heb-und senkbaren hydraulisch betätigbaren Spannschelle bekannt sind (DE-AS 1259811).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte Vorrichtung zum Niederbringen einer verrohrten Tiefbohrung zur Herstellung von verrohrten Pfahlgründungen bereit zu stellen. Die neue Vorrichtung besteht zum Teil aus konventionellen Aggregaten, wie sie eingangs bei der Darstellung des Standes der Technik erläutert und unter Anpassungen und Abänderungen ausgewählt wurden.
Im einzelnen besteht die Erfindung darin, dass innerhalb des Bohrrohres ein Innenbohrgerät angeordnet ist, dass das Innenbohrgerät mittels Klemmvorrichtung gegenüber Verdrehung des Innenbohrgerätes um die geometrische Achse des Bohrrohres kraftschlüssig innen an dem Bohrrohr festlegbar ist, dass das Bohrrohr an einer am Erdboden aufgestellten Rohrziehmaschine festlegbar ist, deren Spannschellen aussen am Bohrrohr kraftschlüssig angreifen, dass die Spannschellen mittels senkrechter doppelt beaufschlagter Zylinder relativ zum Maschinenrahmen der Rohrziehmaschine heb-und senkbar sind, dass die Rohrziehmaschine mittels Verankerungsbolzen bzw.
Verankerungsrohren gegen Verdrehung um eine vertikale Achse gegenüber dem Erdboden gesichert ist. dass das Innenbohrgerät an seiner bergseitigen Seite einen Schneckenbohrer trägt, dass der Schneckenbohrer an seiner bergseitigen Seite eine Drehbohrkrone trägt, dass die Drehbohrkrone Schwenkflügel als Meisselträger aufweist, dass die Schwenkflügel die Aussenfläche des Bohrrohres überragen, dass die Schwenkflügel geneigte Rückstelleisten aufweisen, auf die beim Hochziehen des Innenbohrgerätes durch den Druck des darüber befindlichen gelockerten Erdbodenmaterials ein Drehmoment zum Rückschwenken der Schwenkflügel ausgeübt wird, dass der Antriebsmotor des Schneckenbohrers an dem dem bergseitigen Ende des Schneckenbohrers abgewandten Ende des Schneckenbohrers angeordnet ist,
dass der Antriebsmotor für den Schneckenbohrer in einem Gehäuse des Innenbohrgerätes gelagert ist und dass das Gehäuse mittels zweier Hubzylinder in Richtung der geometrischen Achse des Bohrrohres gegenüber jenem Konstruktionsteil des Innenbohrgerätes. der die Klemmvorrichtung des
Innenbohrgerätes trägt, verstellbar ist.
Die ausgewählten bekannten Aggregate aus der Erdbohrtechnik werden somit im Rahmen der Erfindung derartig eingesetzt und betätigt. dass das Bohrrohr unter Gewichtsbelastung im gebohrten Erdloch nachrutscht.
Da das Bohrloch im Durchmesser so gross gebohrt werden soll. dass das Bohrrohr unter Gewichtsbelastung nachrutscht, ist die bei den bisherigen Verrohrungsverfahren gegebene Zwangsführung des Bohrrohres im Erdreich nicht mehr zuverlässig gesichert. Aus diesem Grund wird das Bohrrohr beim Nachrutschen an der Rohrziehmaschine geführt, beispielsweise indem die Spannoder Ziehschelle nur so weit geöffnet wird, dass das Bohrrohr axial freigegeben, aber noch geführt ist.
Bei der Vorrichtung gemäss der Erfindung findet als Bohrwerkzeug ein Schneckenbohrer mit einer vorgeordneten Drehbohrkrone Anwendung, wie sie hinsichtlich der geneigten Rückstelleisten an den diametralen Schwenkflügeln der Bohrkrone weiterentwickelt wurde, um sicherzustellen, dass beim Hochziehen des Bohrgerätes samt Aushub die Schwenkflügel durch Anschlag an dem unteren Stirnende des Bohrrohres zurückschwenken. Die bekannte Rohrziehmaschine wurde dahingehend abgeändert, dass die Spann- oder Ziehschelle aussen am Bohrrohr kraftschlüssig angreifen sowie hebund senkbar an den senkrechten Hubzylindern parallelgeführt ist, damit das nachrutschende Bohrrohr über die geführte Spannschelle definiert geführt ist und in dem erweiterten Bohrloch nicht verläuft.
Ferner sind Verankerungsbolzen vorgesehen, um die Rohrziehmaschine gegenüber dem Erdreich undrehbar festzulegen, um das Drehmoment des Antriebsmotors des Bohrgerätes über das Bohrrohr und die Rohrziehmaschine letztlich am Erdreich abzustützen.
Da die Hubzylinder der Rohrziehmaschine doppelt beaufschlagbar sind, besteht die Möglichkeit, die gelöste Spannschelle hochzufahren, mit dem Bohrrohr zu verspannen und durch Einziehen der Hubzylinder den Maschinenrahmen vom Erdreich anzulüften, so dass das gesamte Gewicht der Rohrziehmaschine - ohne dass sie ihre Zwangsführung gegenüber dem Erdreich verliert - gewichtsmässig dem Bohrrohr aufzuschalten.
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Was die Merkmale des Innenbohrgerätes angeht, so dienen diese dazu, das Bohrwerkzeug mit einem zusätzlichen Bohrdruck aus den beiden Hubzylindern zu beaufschlagen, der sich über das Gewicht des Bohrrohres und der Rohrziehmaschine abstützt. Durch die Trennung der beiden
Hubzylinder vom zentralen Drehantrieb werden die Nachteile des Innenbohrgerätes nach der bereits behandelten FR-PS Nr. 2. 034. 182 vermieden.
Schrägbohrungen können in einfacher Weise dadurch ausgeführt werden, dass die Spann- oder
Ziehschelle der Rohrziehmaschine schwenkbar am Maschinenrahmen angeordnet wird.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Niederbringen einer verrohrten Tiefbohrung gemäss der Erfindung dargestellt, u. zw. zeigen Fig. 1 die Gesamtanlage mit einem in ein Bohrrohr abgesenktes Innenbohrgerät mit einer Drehbohrkrone für hartes Gestein,
Fig. 2 eine Teildarstellung nach Fig. 1 mit einer ausgetauschten Drehbohrkrone für weiches Erd- reich, Fig. 3 bis 5 die Erdbohr- und Verrohrungsanlage nach Fig. 1 ohne den Kran zur Darstellung von verschiedenen Verfahrensschritten, Fig. 6 das Innenbohrgerät in vergrösserter Darstellung in
Seitenansicht, Fig. 7 einen Querschnitt nach der Linie VII-VII in Fig. 6, Fig. 8 eine vergrösserte
Darstellung des Schneckenbohrers und der diesem vorgeordneten Drehbohrkrone entsprechend Fig. 6 im axialen Schnitt durch das letzte Bohrrohr, Fig.
9 eine Ansicht der Drehbohrkrone von unten in Pfeilrichtung"X"in Fig. 8. Fig. 10 einen Schnitt nach der Linie X-X in Fig. 9. Fig. 11 einen losen Schwenkflügel ohne Rundschaftmeissel in Draufsicht, Fig. 12 einen Schnitt nach Linie XII-XII in Fig. 11, Fig. 13 einen Schnitt nach der Linie XIII-XIII in Fig. 11, Fig. 14 einen Teil der Grund- platte im Bereich der Aufnahme eines Schwenkflügels. Fig. 15 eine Rohrziehmaschine in Seitenan- sicht, und Fig. 16 die Rohrziehmaschine in Draufsicht.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besteht aus einem Kran --K--, einem in das Bohrrohr - 3-- abgelassenen Innenbohrgerät --10-- mit Schneckenbohrer --2-- und Drehbohrkrone --20-- sowie aus einer Rohrziehmaschine --40--. Das Innenbohrgerät-10-ist über ein Krangeschirr --4-- an das Tragseil --5-- des Krans angeschlossen. In das Innenbohrgerät --10-- sind von oben Energie- und Steuerleitungen --6-- eingeführt, die von einer Trommel --7-- des Krans --K-- ablaufen. Die
Energie- und Steuerleitungen --6-- sind letztlich in einen Verteiler --8-- eingeführt.
Bevor auf das an Hand von Fig. 3 bis 5 verdeutlichte Arbeitsverfahren eingegangen wird, werden die im Ausführungsbeispiel benutzten einzelnen Aggregate wie folgt näher beschrieben :
In Fig. 6 erkennt man das in ein Bohrrohr --3-- niedergebrachte Innenbohrgerät --10-- mit
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--3-- passenden Stahlzylinder -11--,te-lla-- ein Krangeschirr-4-- zum Anschluss des Tragkabels --5-- des Krans --K-- oder einer Winde trägt. Am unteren Ende geht der Stahl zylinder --11-- in einen verjüngten Gehäuseteil -ils-- über, der einen Getriebemotor --14-- als Antrieb des Schneckenbohrers --2-- aufnimmt.
Der Schneckenbohrer --2-- ist an einen Drehzapfen --16-- des Antriebsmotors --14-- angeschlossen.
Am oberen Bereich des Stahlzylinders --11-- ist eine Klemmvorrichtung --18-- über einen Arbeitshub-H-axial beweglich, aber undrehbar geführt. Hiezu ist der Stahlzylinder --11-- im Bereich der Klemmvorrichtung --18-- und deren Arbeitshubs --H-- zum Durchlass von zwei diametralen Klemmbacken-18a und 18b-- mit Aussparungen --109 und 110-- versehen, zwischen denen diametrale Wandteile --11c-- stehenbleiben. Die beiden Klemmbacken --18a, 18b-- sind auf je einer Schwenkachse -111-- schwenkbar gelagert und mittels je eines hydraulischen Klemmzylinders - nach aussen und zurück nach innen steuerbar.
Die Schwenkachsen --111-- erstrecken sich zwischen zwei im Abstand voneinander angeordneten Tragplatten --113 und 114--. die die tragenden Elemente der Klemmvorrichtung --18-- sind. Wie am besten aus Fig. 7 ersichtlich ist. trägt die untere Tragplatte --114-- die Klemmzylinder --112--. Beide Tragplatten --113, 114-- sind hingegen mit korrespondierenden Ausnehmungen versehen, in die ein rechteckiger Innenbehälter --115-- ein- gesetzt ist, an dessen vier Wandteilen die Tragplatten angeschweisst sind. Der Innenbehälter - dient zur Aufnahme von zwei aus Motor und Druckpumpe bestehenden Pumpenaggregaten - 116 und 117--.
Das Pumpenaggregat liefert das Drucköl für die Hubzylinder --118. 119--, wogegen das andere Aggregat --117-- die Klemmzylinder --12-- versorgt. Der Innenbehälter --115-- hat einen unteren Behälterteil --115a--, der das Drucköl für beide Pumpenaggregate aufnimmt. Wenn bei Anwendung des Spülverfahrens zum Austragen des Aushubs beim Bohren keine hochspannungsführenden elektrischen Leitungen in das Innenbohrgerät-10-geführt sein dürfen,
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werden die Pumpenaggregate --116 und 117-- sowie die Ventilsteuerungen in dem Verteiler --8-- des Krans (Fig. l) angeordnet, womit die Energieleitungen Drucköl führen und Steuerleitungen ent- fallen.
Ausserhalb des Innenbehälters --115-- sind innerhalb des Stahlzylinders parallel zum Bohrloch angeordnete, doppelt beaufschlagbare Hubzylinder --118 und 119-- vorgesehen, die oben an die untere Tragplatte --114-- der Klemmvorrichtung --18-- und unten an den Stahlzylinder - bzw. dessen Gehäuseteil --11b-- angeschlossen sind. Damit sind diese Hubzylinder --118,
119-- zwischen der axial beweglichen Klemmvorrichtung --18-- und dem den Antriebsmotor --14-- aufnehmenden und den Schneckenbohrer --2-- tragenden Gehäuseteil -11b-- wirksam und vermögen die Klemmvorrichtung über deren Arbeitshub --H-- hin und her zu bewegen.
Das Stützmoment des Antriebsmotors --14-- muss beim Bohren über die Klemmvorrichtung --18-- vom BOhrrohr --3-- aufgenommen werden, das beim Bohren stillsteht und von der Spann- schelle der Rohrziehmaschine --40-- festgehalten wird. Daher besteht zwischen der Klemmvorrich- tung --18-- und dem Stahlzylinder --11-- eine Drehsicherung, die mindestens in der Drehrichtung des Stützmoments des Antriebsmotors --14-- wirksam ist.
Eine derartige Drehsicherung besteht aus zwei diametralen Stützwinkeln --120--, die zwischen den Tragplatten-113. 114-verlaufen, und diametralen Leisten-121-. die an der Innenwandung des Stahlzylinders --11-- befestigt sind und gegen die die Stützwinkel --120-- anschlagen, wenn bei auswärts gesteuerten Klemmbacken - -18a. 18b-- und damit am Bohrrohr --3-- fixierter Klemmvorrichtung --18-- der Antriebsmo- tor --14-- für den Schneckenbohrer --2-- eingeschaltet wird und dessen Stützmoment den Stahl- zylinder --11-- zu drehen versucht. In Fig. 6 ist der Stahlzylinder --11-- am oberen Rand teil- weise weggebrochen, um die in Fig. 7 untenliegenden Stützwinkel --120-- mit Anschlagsleiste -- sichtbar zu machen.
Es versteht sich. dass statt der Stützwinkel --120-- auch U-förmige
Führungen vorgesehen werden können, die eine Drehsicherung in beiden möglichen relativen Dreh- richtungen des Stahlzylinders --11-- gegenüber der Klemmvorrichtung --18-- bewirken.
In Fig. 8 erkennt man die letzten Gänge des Schneckenbohrers --2--, der in seinem letzten
Gang durch einen eingefügten zweiten halben Schraubengang --2a-- zweigängig ausgeführt ist.
Der Schneckenbohrer mit der am unteren Ende angeordneten Drehbohrkrone --20-- ist in Arbeits- stellung befindlich dargestellt, was durch das letzte Senkrohr --3-- angedeutet ist.
Die Drehbohrkrone --20-- umfasst zunächst einen doppelflügelförmigen Meisselträger --24--
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ter Weise mit Rundschaftmeisseln --25-- besetzt sind. Der Meisselträger --24-- ist von unten an einer Grundplatte --28-- befestigt. die in nicht näher dargestellter Weise drehfest und lösbar mit der Schnecke verbunden ist und ebenfalls eine doppelflügelförmige Gestalt hat. wie in Fig. 9 durch eine von dem Umriss ausgehende Schraffur angedeutet ist. Wie in Fig. 10 für den einen Flügel --24c-- des Meisselträgers dargestellt ist, ist die zugehörige Schraubenfläche --2a-- am Auslauf mit der Grundplatte --26-- verschweisst und setzt sich in eine schräge Aufnahmeschneide - dieses Meisselträgerflügels fort.
Ebenso setzt sich die Schraubenfläche --2-- mit ihrem letzten Gang über die Grundplatte --26-- in eine schräge Aufnahmeschneide des Flügels --24b-fort. Die in Fig. 10 ohne Rundschaftmeissel dargestellte Aufnahmeschneide --24c'-- ist einheitlich mit einer zum Meisselträger --24-- gehörenden Tragplatte --27-- mit der die Grundplatte --26-nahezu übereinstimmend mit deren doppel-flügelartiger Gestalt unterlegt ist. Der Meisselträger
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--27-- istGrundplatte --26-- im Bereich des Bolzens --29--, der von unten durch die Tragplatte --27-- sowie die Grundplatte --26-- hindurchgesteckt wird und durch einen gabelförmigen Riegel --210-- gesichert wird, der in eine eingestochene Eindrehung des Bolzens --29-- eingreift.
In gleicher Weise wird der Bolzen --28-- durch einen gabelförmigen Riegel --211-- gesichert. Da die Grundplatte - mit der Schneckenachse drehfest verbunden ist, übertragen die beiden Bolzen --28 und 29-- das Drehmoment auf den doppel-flügelartigen Meisselträger --24--.
Die nicht von den Flügeln --24b und 24c-- des Meisselträgers --24-- in Anspruch genommenen Bereiche der doppel-flügelartigen Grundplatte --26-- tragen diametral angeordnete Schwenkflügel
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austauschbar gehaltert sind.
Die ebenfalls mit Rundschaftmeisseln besetzten Schwenkflügel --212, 213-- erstrecken sich von ihren Schwenkachsen-214, 215-aus in Drehrichtung der Drehbohrkrone, die durch den Pfeil -- angedeutet ist. Auf Grund des Widerstandes, den die Rundschaftmeissel beim Drehen der
Drehbohrkrone am Erdreich oder an der Gesteinsformation finden, schwenken die Drehflügel --212,
213-nach auswärts und haben damit eine in bezug auf den Meisselträger --24-- freischneidende
Wirkung. In Fig. 9 ist lediglich der Schwenkflügel --113-- nach aussen ausgeschwungen, so dass sein äusserster Rundschaftmeissel --25'-- einen Bohrkreis --220-- beschreibt. Der Schwenkflügel --212-- ist in rückgestellter Lage dargestellt.
Sowohl die ausgeschwungene Lage des Schwenkflügels --213-- als auch die rückgeschwungene
Lage des Schwenkflügels --212-- sind durch Anschläge begrenzt. Fig. 11 in Verbindung mit Fig. 12 zeigt, dass beispielsweise der Schwenkflügel --213-- ausser einer Bohrung --221-- zur Aufnahme der Schwenkachse --215--, die auch eine Bohrung --223-- in der Grundplatte --26-- (und selbst- verständlich auch in der Tragplatte 27) durchgreift, eine aussermittige Bohrung --222-- aufweist, durch die ein Anschlagbolzen gesteckt werden kann, der bis in einen bogenförmigen Schlitz --224-- der Grundplatte --28-- eingreift. Der Verstellweg dieses nicht dargestellten Anschlagbolzens innerhalb des bogenförmigen Schlitzes --224-- bestimmt den Schwenkbereich des Schwenkflügels - 213-.
An den radial aussenliegenden Seitenflächen sind an den Schwenkflügeln --212, 213-- keil- förmige Rückstelleisten --225, 228-- angeformet, die innerhalb des äussersten Bohrkreises --220-- liegen und daher beim Bohren selbst nicht stören. Die aus dem Schnitt nach Fig. 13 ersichtliche Rückstelleiste-226-- hat eine in Bohrrichtung --227-- radial ansteigende Seitenfläche --226'--.
Die Bohrrichtung -227-- ist in Verbindung mit Fig. 13 deshalb nach oben gerichtet, weil der in
Fig. 11 dargestellte Schwenkflügel --213-- in der Ansicht von unten, d. h. in Pfeilrichtung"X"nach 'Fig. 8, dargestellt ist.
Für den Schwenkflügel --212-- in Fig.8 verläuft daher dessen geneigte Sei- tenwandung-225'-umgekehrt. Diese geneigten Seitenwandungen --225' und 226'-- bzw. die sie bildenden Rückstelleisten --25, 226-- haben die Wirkung, dass beim Zurückziehen des Schnecken- bohrers --2- und der daran befestigten Drehbohrkrone --20-- des gelöste Erdreich oder Gestein einen Druck auf die Oberflächen --225' und 226'-- ausübt mit der Folge, dass radial nach innen gerichtete Kraftkomponenten als Rückstellimpulse für die Schwenkflügel --212 und 213-- erzeugt werden.
Hiedurch wird sichergestellt, und entsprechend ist auch die Schwenklagenbegrenzung für die Schwenkflügel ausgelegt, dass die Schwenkflügel beim Hochziehen der Bohrvorrichtung - mit Sicherheit bis innerhalb des Innendurchmessers des Bohrrohres --3-- zurückschwenken, wie in Fig. 9 für den Schwenkflügel --212-- dargestellt ist.
Zurückkommend auf Fig. 8 ist zu bemerken, dass die Schwenkflügel-212, 213-mit ihren
Schwenkbolzen-214, 215-unterhalb der von der Grundplatte --26-- ausgehenden Schraubengänge - 2 bzw. 2a-- gelagert sind, also in keilförmigen Räumen, die sich leicht durch Erdreich und gelöste Gesteinsbrocken zusetzen können. Um die Schwenklagerungen für die Schwenkflügel leichtgängig zu halten, sind diese keilförmigen Räume zwischen den Schraubengängen und der Grundplatte im Bereich der Schwenklagerungen der Schwenkflügel durch keilförmige, sich axial und kreisbogenförmig erstreckende Blechwände --229 und 230-- gegen den Eintritt von Erdreich oder Gesteinsbrocken geschützt.
In Fig. 8 sieht man auf die Aussenfläche der Blechwand-229--, wogegen die Blechwand --230-- in Ansicht auf die nach innen gerichtete Fläche erkennbar ist.
Die wesentlichsten Teile der in Fig. 15 und 16 dargestellten Rohrziehmaschine --40-- sind eine Spannschelle --41-- sowie ein bodenseitiger Maschinenrahmen-42-. Die Spannschelle - besteht im Ausführungsbeispiel aus vier Segmenten --41a, 41b, 41c und 41d--, die durch zwei Spannzylinder-43 und 44-- in bekannter Weise betätigt werden. Die Spannzylinder-43 und 44-sind an Zuglasche-45 und 46-- befestigt, die an die Segmente --41a und 41c-- gelenkig angeschlossen sind, wogegen beispielsweise die Kolbenstange --48-- des Zylinders --4-- an die Laschen --47-- des Segments --41b-- angeschlossen ist. Entsprechendes gilt auch für den Zylin-
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der --43-- im Bezug auf die Segmente --41c und 41d--.
Indem die Kolbenstange --48-- aus dem
Spannzylinder --44-- ausgefahren wird, schwenkt das Segment --41a-- unter der Zugkraft der Zug- laschen --46-- im Gegenuhrzeigersinn und das Segment --41b-- unter der Druckkraft der Kolben- stange --48-- im Uhrzeigersinn um die Schwenkachsen --49 und 50--. Da in gleicher Weise unter ! der Wirkung des Spannzylinders --43-- und der Zuglaschen --45-- sowie der hiefür nicht sichtba- ren Laschen --47-- das Segment --41c-- im Gegenuhrzeigersinn und das Segment --41d-- im Uhr- zeigersinn verschwenkt wird, kann auf diese Weise ein in die Öffnung der Spannschelle --41-- eingesetztes Bohrrohr verklemmt werden.
Die Schwenkachsen für alle Spannsegmente werden von senkrechtstehenden Hubzylindern I --49 und 50-gebildet, die axial an der Spannschelle --41-- festgelegt sind. Kolbenstangen - 413 und 414-- sind nach unten ausfahrbar und mit dem Maschinenrahmen --42-- verbunden. Durch
Ausfahren der Kolbenstangen --413, 414-- kann ein mit der Spannschelle --41-- verklemmtes Bohr- rohr schrittweise aus dem Erdreich herausgezogen werden.
Der Maschinenrahmen --42-- ist als ein einheitlicher Bauteil ausgebildet mit einem Hydrau- , likaggregat --416--, einem Ölbehälter, von dem der Abschlussdeckel --17-- erkennbar ist, mit nicht dargestellten Ventilsteuerungen und Druckleitungen zur Versorgung der Hubzylinder --411, 412-- sowie der Spannzylinder --43, 44-- der Spannschelle --41-- sowie mit einem Schaltpult --418--.
Die gesamte Druckerzeugungsanlage einschliesslich der Steuerung wird also von dem Maschinenrah- men --42-- getragen bzw. aufgenommen, so dass lediglich eine elektrische Energieleitung zu der Rohrziehmaschine führt.
In Fig. 15 erkennt man zur Betätigung des Spannzylinders --43-- zwei biegsame Leitungen - -419, 420--, die bei --421-- an den Ausgang von Druckleitungen anschliessbar sind, die in dem
Maschinenrahmen --42-- fest verlegt sind. Ein entsprechendes Paar von biegsamen Druckleitungen führt auch zu dem Spannzylinder --44--.
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-42-- ist- 42-- drei Lagerböcke --424-- für eine Schwenkachse --425--, die durch drei Stege --426-- des Druckschuhes --422-- hindurchgesteckt ist. Hiedurch ist die Drehbeweglichkeit des Druckschuhes - -422-- gegenüber dem Maschinenrahmen --42-- gegeben. Der Druckschuh --423-- auf der andern Seite des Maschinenrahmens --42-- trägt ebenfalls drei Stege --426--, durch die eine Schwenkachse - hindurchgesteckt ist.
An diese Schwenkachse --427-- sind zwei Schrägstellzylinder - angeschlossen, die sich über eine obere Achse --429-- gelenkig an dem Maschinenrahmen - abstützen. Werden die Schrägstellzylinder --428-- betätigt, kann der Maschinenrahmen - zusammen mit der Spannschelle --41-- um die Achse --425-- geschwenkt werden, um schräg in das Erdreich eingeführte Bohrrohre zu ziehen oder einzuführen.
Das Schaltpult --418-- hat drei Betätigungshebel --430, 431 und 432-- zur voneinander unabhängigen Betätigung der Spannzylinder --43, 44--, der Hubzylinder-411. 412-sowie der Schrägstellzylinder --428--. Die Hubzylinder --411, 412-- sind doppelt beaufschlagbar, um die Rohrziehmaschine nicht nur zum Ziehen von Rohren, sondern auch zur Erhöhung einer nach unten gerichteten, an dem Bohrrohr angreifenden Gewichtskraft zu verwenden.
Wenn nämlich die Spannschelle --41-- im gelösten Zustand durch Ausfahren der Kolbenstangen --413, 414-- angehoben und dann mit dem Senkrohr verklemmt wird, kann man durch umgekehrtes Betätigen der Hubzylinder --411, 412-- die mit dem Maschinenrahmen --42-- zugfest verbundenen Kolbenstangen --413, 414-- einfahren, wodurch der gesamte Maschinenrahmen --42-- vom Erdboden abgehoben wird und seine Masse dem Bohrrohr zuzurechnen ist.
Die Druckschuhe --222, 223-- sind mit senkrechten Führungen --51-- versehen, durch die hindurch Verankerungsbolzen --52-- in das Erdreich eingetrieben werden können (Fig. l), die primär die Aufgabe haben, die Rohrziehmaschine-40-gegenüber dem Erdreich gegen Drehen zu sichern.
Die Verankerungsbolzen --52-- mit ihren Führungen --51-- können aber auch die Aufgabe übernehmen, das Bohrrohr --3-- bei angezogener Spannschelle --41-- axial zu führen, wenn der Ma- schinenrahmen-42-bei hoch angesetzter Spannschelle zur Erhöhung der Gewichtsbelastung des Bohrrohres vom Erdboden abgehoben wird. Diese Führung ist unerlässlich, da das Bohrloch mit Übermass gebohrt wird und das Bohrrohr im Bohrloch selbst nicht exakt geführt ist. Die Führun-
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gen -51-- müssen am Maschinenrahmen -42-- angeordnet sein, wenn Schrägbohrungen ausgeführt und verrohrt werden sollen.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Anlage wird nunmehr an Hand von Fig. 3 bis 5 erläutert.
Fig. 3 zeigt eine Anfangsposition, bei der das Innenbohrgerät --10-- über das Tragkabel --5-soweit in das Bohrrohr-3-eingelassen ist, bis die Drehbohrkrone --20-- des Schneckenbohrers - im Grunde des Bohrloches aufstösst. Die Hubzylinder --118, 119-- sind eingefahren, so dass die Klemmvorrichtung --18-- relativ zu dem Gehäuse --11-- des Bohrgerätes in unterer Position ist. Daraufhin werden die Klemmzylinder-112- (Fig. 7) betätigt und somit das Innenbohrgerät --10-- am Senkrohr --3-- gegen Drehen gesichert. Das Bohrrohr --3-- selbst ist über die festge-
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undrehbar festgelegt ist.
Nachdem der Antriebsmotor --14-- des Innenbohrgerätes --10-- eingeschaltet wurde, bohrt die Drehbohrkrone --20-- eine Bohrlochteillänge von maximal L (Fig. 4), die dem Verstell- hub --H- (Fig. 3) zwischen dem Gehäuse --11-- des Bohrgerätes --10-- und der festgelegten Klemm- vorrichtung --18-- entspricht. Bei diesem Bohrvorgang schwenken die Schwenkflügel --212, 213-- der Drehbohrkrone -20-- nach aussen (Fig. 9) und erweitern das Bohrloch auf den Bohrkreis - 220--, der deutlich mehrere Zentimeter grösser ist als der Aussendurchmesser des Bohrrohres --3--. Dieses erweiterte Bohrloch ist aus Fig. 4 zu ersehen.
Beim Bohren wurden die Hubzylinder --118, 119-ausgefahren, so dass unter einem zusätzlichen aktiven Bohrdruck aus diesen Hubzylin- dern gebohrt wurde. Die Reaktionskraft des Bohrdruckes wird von dem Gewicht des Innenbohrge- rates-10-, des Senkrohres-3-sowie der am Bohrrohr festgelegten Rohrziehmaschine --40-- aufgenommen, wozu die doppelt beaufschlagbaren Hubzylinder --49, 50-- (Fig. 15) hydraulisch ver- riegelt sind oder die Spannschelle --41-- in hochgesteuerter Position und Endlage der Hubzylinder am Bohrrohr festgelegt ist.
Nach dem Bohren einer Bohrteillänge beginnt ein Verrohrungsschritt. Zunächst wird das In- nenbohrgerät -10- hochgezogen. Hiebei stossen die Rückstelleisten --25, 226-- (Fig.9) der Schwenkflügel --212, 213-- der Drehbohrkrone --20-- an der unteren Stirnfläche des Bohrrohres --3-- an und werden hiedurch nach innen zurückgeschwenkt, was dadurch unterstützt werden kann, dass die Drehrichtung --218-- der Bohrkrone --20-- umgekehrt wird. Ist nach diesem nicht dargestellten
Vorgang die Drehbohrkrone --20-- bis innerhalb des Bohrrohres --3-- zurückgezogen worden. wird die Spannscnelle --41-- der Rohrziehmaschine --40-- soweit gelockert, dass das Bohrrohr --3-- ab- wärts zu rutschen beginnt.
Hiebei kann das Innenbohrgerät --10-- über die Klemmvorrichtung - noch mit dem Bohrrohr --3-- bei hydraulisch verriegelten Hubzylindern --118, 119-- und losem Tragseil --5-- verspannt sein. um durch sein Eigengewicht das Nachrutschen des Bohr- rohres -3-- zu fördern. Das Bohrrohr --3-- rutscht um die gebohrte Bohrteillänge L nach. wie
Fig. 5 zeigt. Aus Fig. 5 ist im übrigen wieder die Anfangskonstellation des Innenbohrgerätes - vor einem neuen Bohrschritt dargestellt, d. h. mit eingezogenen Hubzylindern --118,
119--, bei welcher Lage die Klemmvorrichtung -18-- zur erneuten drehfesten Sicherung gegenüber dem Senkrohr betätigt wird.
Beim Bohren in hartem Gestein mittels der mit Rundmeisseln besetzten Drehbohrkrone - nach Fig. 8 bis 13 ist nicht damit zu rechnen, dass beim Bohren weiches Erdreich nachrutscht. Das im Durchmesser gegenüber dem Bohrrohr erweiterte Bohrloch bleibt also mit diesem vergrössertem Durchmesser bestehen, so dass das Bohrrohr --3-- auf seiner unter Umständen grossen Länge, die durch Aneinandersetzen von einzelnen Rohrschüssen erhalten wird. im Bohrloch keine besondere Führung hat. Aus diesem Grund wird beim Nachrutschen des Bohrrohres die Spann- schelle --41- der Rohrziehmaschine nur soweit gelockert, dass das Bohrrohr --3-- wohl zu rutschen beginnt, an den entsprechend hoch ausgeführten Spannbacken der Spannschelle jedoch noch eine axiale Führung findet.
Ferner ist zu beachten, dass beim Bohren in weichem Erdreich mittels der Drehbohrkrone --21-- nach Fig.2 Erdreich in das Bohrloch nachrutschen kann. Es empfiehlt sich dann, bei einem Bohrschritt den gesamten Verstellhub --H-- des Innenbohrgerätes --10-- nicht voll auszunutzen, sondern nur mit kleineren Bohrteillängen als das Mass L zu bohren und das Bohrrohr --3-- häufiger und in kleineren Schritten nachrutschen zu lassen.
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In Fig. 5 ist die Möglichkeit dargestellt, zur Erhöhung der Gewichtsbelastung des Bohrrohres - beim Nachrutschen das gesamte Gewicht der Rohrziehmaschine --40-- an das Bohrrohr - zu hängen. Sollte bei geöffneter Spannschelle --41-- das Senkrohr nicht nachrutschen, wird die Spannschelle hochgefahren, am Bohrrohr festgeklemmt und der Maschinenrahmen --42-- der Rohri ziehmaschine durch Einziehen der Kolbenstangen-413, 414- (Fig. 15) um das Mass A vom Erdbo- den gehoben.
Bei dieser Verfahrensweise wird das Bohrrohr beim Nachrutschen über die in das
Erdreich eingetriebenen Verankerungsbolzen --52-- und deren Führungen --51-- axial geführt. Die
Führungen --51-- sind zweckmässig am Maschinenrahmen --42-- anzubringen. wenn durch Schräg- stellen des Maschinenrahmens --42-- mittels der Schrägstellzylinder-428- (Fig. 15, 16) schrägliegende Erdbohrungen ausgeführt werden sollen. Nachdem mit dem Nachrutschen des Bohrrohres - die Rohrziehmaschine-40-- wieder auf dem Erdboden aufliegt. kann mit einem neuen Bohr- schritt gemäss Fig. 3 begonnen werden.
Es versteht sich. dass von Zeit zu Zeit vor einem Bohrschritt das Innenbohrgerät --10-- aus dem Bohrrohr --3-- völlig herausgehoben wird, um den auf den Schneckengängen des Schneckenboh- rers --2-- liegenden Aushub abzuwerfen oder abzustreifen. Die Vorteile des neuen Bohrsystems ge- genüber dem mannigfaltigen Stand der Technik sind bedeutend :
Es ist kein schwerer Kran in Spezialausführung mehr erforderlich, da der Kran lediglich für das Eigengewicht der Rohrziehmaschine oder des Innenbohrgerätes ausgelegt zu werden braucht, je nachdem, welches Aggregat das Schwerere ist. Dieser Kran wird selbstverständlich auch für das Eigengewicht eines Rohrschusses ausreichend sein.
Praktisch ist jeder Autokran oder Bagger verwendbar, jedoch empfiehlt sich ein kleiner Spezialkran, der nicht einmal fahrbar zu sein braucht, da er von jedem LKW an Ort und Stelle geschleppt werden kann.
Es ist keine Verrohrungsmaschine mehr erforderlich, da das Bohrrohr ohne Drehbewegung nachzurutschen vermag. Der Einsatz einer an das Bohrrohr angesetzten kleineren Drehschwinge kann beim Verrohren in weichem Erdreich vorteilhaft sein, wenn bei langen Bohrlängen das Erd- reich in der erweiterten Bohrung nachrutscht und das Bohrrohr allein nicht mehr durch Ge- wichtsbelastung nachrutscht. Hier könnte die Drehschwingung einer Drehschwinge unterstützend wirken.
Hinsichtlich der Tiefe der Erdbohrungen bestehen keine Einschränkungen, da sie lediglich durch die Länge des Tragseils und der Energieleitung bestimmt wird. Auch entfällt das Verlängern von Bohrgestängen.
Mit dem Wegfall der Verrohrungsmaschine hängt es zusammen, das zwischen dem Kran oder
Bagger und dem Bohrrohr keine Verbindung mehr erforderlich ist. womit der Platzbedarf sich ver- ringert.
Zur Herstellung von Schrägbohrungen bedarf es keiner Zusatzeinrichtungen, da lediglich die Spannschelle der Rohrziehmaschine mit ihrem Maschinenrahmen schräggestellt zu werden braucht.
Diese Schrägstellung ist in jeder Richtung einfach dadurch möglich, dass die Rohrziehmaschine entsprechend positioniert wird.
An betriebsmässigen Vorteilen besteht der wesentlichste Fortschritt darin, dass absolut-auch in Fels - erschütterungsfrei gearbeitet werden kann. da Greifer und Meissel entfallen. Auch die mit dem Verschleiss dieser Teile zusammenhängenden Kosten werden eingespart.
Eine erhebliche Leistungssteigerung ist dadurch zu erzielen, dass der Kran für schnelle Geschwindigkeiten ausgelegt werden kann, da er geringere Gewichte zu bewegen braucht als bisher.
Durch einfachen Austausch der Drehbohrkrone für hartes Gestein gegen eine solche für weiches Erdreich kann die Bohranlage leicht den Bodenverhältnissen angepasst werden.
Bei Verwendung luftdichter Rohrverbindungen können Wasserschichten ohne Schwierigkeiten durchfahren werden. Man kann trocken betonieren.
Das neue Bohrsystem verringert auch die Betriebskosten, da der bei allen bekannten Systemen unvermeidliche hohe Verschleiss der Rohrverbindungen und der Rohre bei hartem Boden und langen Pfählen dadurch entfällt, dass an den Bohrrohren weder grosse Drehmomente, Zugkräfte. Schlagkräfte, Vibrationskräfte noch exzentrische Kräfte und Momente einer Verrohrungsmaschine angreifen. Die Rohrverbindungen werden nur zur Übertragung des Drehmoments des Innenbohrgerätes und des Eigengewichts der Rohre beansprucht, was sich auch auf die Rohrkupplungen vereinfachend auswirken kann.