CH682163A5 - Borehole drilling rod supporting structure - Google Patents

Description

  
 



  Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einer Vorrichtung zum Halten, Führen und Vorantreiben von Bohrstangen und Mess-Sonden im wesentlichen umfassend ein weitgehendst oberhalb einer Geländeoberfläche angeordnetes Tragwerk, sowie Antriebsmittel zum Vorantreiben oder Zurückziehen der Stangen und Sonden in den oder aus dem Untergrund; mit einer Schlagwerkeinrichtung für eine solche Vorrichtung, mit einem Verfahren gemäss dem Oberbegriff nach Anspruch 15, mit einem Lastkraftwagen mit einer solchen Vorrichtung, sowie mit einer Verwendung dieser Vorrichtung. 



  Bohr- oder Mess-Sonden, resp. die zum Führen dieser Sonden ins Erdreich notwendigen Bohrstangen, sowie Führungsteile werden durch Antriebsmittel wie hydraulische Druck- oder Zugzylinder, Fallvorrichtungen, wie z.B. einem sogenannten Fallhammer, oder Rotationsmechanismen ins Erdreich getrieben. Sowohl diese Antriebsmechanismen wie auch die entsprechenden Führungsorgane sind in oder an einem Gerüst oder Tragwerk oberhalb der Geländeoberfläche resp. des Erdreiches im wesentlichen über dem entsprechenden Bohrloch angeordnet. 



  Insbesondere bei nichtstationären Bohr- oder Mess-Sondieranlagen, die z.B. leicht montierbar sein müssen oder auf einem Lastkraftwagen montiert sind, besteht das Problem der leichten Zugänglichkeit zum Bohrloch resp. des  Freilegens des Arbeitsraumes am Bohrloch zum Auswechseln oder Montieren von Bohrstangen, Führungsteilen etc. bei fortschreitendem Eindringen der Sonden ins Erdreich. 



  Insbesondere bei Bohrgeräten mit hydraulischen, kontinuierlichen Vortreibeinrichtungen und/oder Schlagwerken besteht dieses Problem der Zugänglichkeit, da die entsprechenden Gerüste oder Tragwerke schwer und unförmig sind. Die Lösung besteht heute darin, dass der Vortreib- oder Schlagmechanismus durch entsprechende Hebevorrichtungen vom Arbeitsraum abgehoben oder weggeschwenkt wird. Aber eben diese Hebevorrichtungen führen infolge des grossen Gewichtes der wegzuschwenkenden Vorrichtungen zusätzlich dazu, dass das ganze Gerüst, resp. Tragwerk noch schwerfälliger und unförmiger wird, so dass das Gerüst beispielsweise kaum auf einem Lastkraftwagen Platz finden kann, resp. vor jeder Weiterfahrt des LKW's demoniert werden muss. Auch wird durch das Wegschwenken des Vortreib- resp.

  Fallmechanismus der Vortrieb der Bohrstangen, resp. der Bohrvorgang unnötig lange unterbrochen, was vor allem bei Mess-Sondierungen sehr unerwünscht ist, da diese innerhalb kurzer Zeitspannen ausführbar sein sollten. Weiter beinhaltet das Abheben resp. Wegschwenken der Antriebsmittel zusammen mit dem Fallhammer resp. Rammbär ein grosses Gefahrenmoment in sich, da grosse Gewichte mit relativ instabilen, nicht fest montierten Gerüst- oder Tragwerkteilen abzuheben, resp. wegzuschwenken sind. 



  Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zu schaffen, mittels welcher der Arbeitsraum im Bereich des Bohrloches rasch und einfach freigemacht werden kann, damit Bohrstangen ausgewechselt oder weitere Führungsteile montiert werden können und das weitere Vorantreiben von Bohr- oder Mess-Sonden, resp. der neu auf gesetzten Führungsteile ohne langen Arbeitsunterbruch weitergeführt werden kann. 



  Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mittels einer Vorrichtung gemäss dem Wortlaut nach Anspruch 1 gelöst. 



  Die orstfeste Partie weist dabei vorzugsweise mindestens eine resp. zwei Gleit- oder Führungsschienen auf, an oder auf welchen die verschiebbare Partie derart verschiebbar angeordnet ist, dass die Antriebsmittel in einem Arbeitsraum im Bereich oberhalb des Bohrloches oder ausserhalb dieses Bereiches, resp. des Arbeitsraumes angeordnet werden können. Das Verschieben zwischen den beiden genannten Positionen erfolgt vorzugsweise mittels hydraulisch oder mechanisch betätigbaren Verschiebemitteln, wie beispielsweise mittels hydraulischen Zylindern. 



  Weiter wird vorgeschlagen, dass die verschiebbare Partie mindestens zwei Vertikalträger umfasst mit mindestens einem im Bereich der oberen Enden der Vertikalträger, diese verbindenden Querträger, wobei die Vertikalträger entlang der Gleitschienen im wesentlichen senkrecht auf diesen  stehend, verschiebbar angeordnet sind. Die Vertikalträger bilden damit zusammen mit dem Querträger ein torrahmenartiges Gebilde; welches auf der ortsfesten Partie entlang der Gleit- oder Führungsschienen in den resp. aus dem Arbeitsraum verschiebbar ist. 



  Dieses verschiebbare, torrahmenähnliche Gebilde umfasst die Antriebsmittel, welche aus je an den oder in den Vertikalträgern, aus diesen aus den oberen Enden ausfahrbaren, hydraulischen oder mechanisch betätigbaren zylinderartigen Gleitelementen bestehen, welche ihrerseits an den oberen Enden mittels einem weiteren Querträger verbunden sind. An diesem weiteren Querträger befestigt, mittig zwischen den Gleitelementen resp. den Vertikalträgern angeordnet, ist ein Treibklotz, resp. Fallhammer oder Rammbär, welcher sich im wesentlichen von der Mitte des weiteren Querträgers parallel zu den Gleitelementen resp. den Vertikalträgern längs ausgedehnt erstreckt, und gleitend durch eine Führungsöffnung mittig durch den einen Querträger hindurch verläuft. 



  Die zylindrischen Gleitelemente, wobei vorzugsweise deren zwei vorgesehen sind, werden mittels in oder an den Vertikalträgern angeordneten, hydraulischen Zylindern ausgefahren, resp. in die Vertikalträger zurückgezogen. Diese Zylinder weisen vorzugsweise je eine Druck- resp. Zugkraft auf von bis zu 20 Tonnen, was insgesamt 40 l  DEG  Druck- resp. Zugkraft ergibt. 



  Durch die Betätigung dieser hydraulischen Zylinder erfolgt das Vorantreiben der Bohr- oder Mess-Sonden in bekannter Manier, wie beispielsweise im Schweizer Patent Nr. 465 512 umfassend beschrieben. Beim Ausfahren der hydraulischen Zylinder wird der weitere Querträger mit dem Treibklotz resp. Fallhammer oder Rammbar in die Höhe nach oben gestossen, wodurch beispielsweise das Einsetzen  eines weiteren Führungsteiles möglich wird. Beim Zurückziehen der hydraulischen Zylinder wird entsprechend der weitere Querträger zusammen mit dem Treibklotz resp. Fallhammer oder Rammbär nach unten gedrückt und die Bohr- resp. Mess-Sonde weiter ins Erdreich getrieben. Das Vorantreiben der Mess- oder Bohrsonde im Erdreich erfolgt dabei im wesentlichen kontinuierlich, wobei die an den hydraulischen Zylindern wirkende Kraft, je nach Beschaffenheit des Untergrundes, gewählt wird. 



   Damit am weiteren Querträger ein Treibklotz resp. Fallhammer oder Rammbär je nach Erfordernissen eingesetzt resp. ausgewechselt werden kann, ist dieser vorzugsweise lösbar mit dem weiteren Querträger verbunden. 



  Wie oben erwähnt, erstreckt sich der Treibklotz, Fallhammer oder Rammbär vorzugsweise durch eine Führungsöffnung, welche mittig im einen Querträger angeordnet ist, um damit eine ausreichende Führung des Fallhammers sicherzustellen. Um eine möglichst niedrige Gleitreibung in dieser Führungsöffnung sicherzustellen, und damit um Materialabrieb am Treibklotz, Fallhammer oder Rammbär zu vermeiden, wird weiter vorgeschlagen, dass in der Führungsöffnung im einen Querträger mindestens eine Gleitschicht angeordnet ist, welche aus einem hochabriebfesten Kunststoff mit hoher Temperaturfestigkeit besteht. Vorzugsweise wird dafür ein Polyamid, wie beispielsweise Polyamid 6 oder 66 oder ein Polyäthylenterreftalat (PETP) verwendet, wobei selbstverständlich auch irgendein anderer Kunststoff oder ein anderes Material verwendet werden kann, das hohe Verschleissfestigkeit bei Abrieb aufweist. 



  Falls ein weiteres, kontinuierliches Vorantreiben der Bohr- resp. Mess-Sonde mittels der hydraulischen Zylinder in den Vertikalträgern nicht mehr möglich ist, beispielsweise da der Untergrund zu starken Widerstand leistet,  wird die Sonde, wie im Schweizer Patent Nr. 465 512 beschrieben, anschliessend sogenannt dynamisch vorangetrieben, indem der Fallhammer resp. Rammbär schlagartig gegen das oberste Führungsteil getrieben wird. Für dieses schlagartige Betätigen des Fallhammers; resp. Rammbärs umfasst die Vorrichtung vorzugsweise eine Schlagwerkeinrichtung, welche mindestens an zwei entgegengesetzten Seiten des Fallhammers, resp. Rammbärs je eine rollenartige, je eine im wesentlichen horizontale Drehachse aufweisende Walze aufweist, mit zwei sich in Längsrichtung resp.

  Drehachsrichtung der Walze erstreckenden Oberflächenabschnitten mit unterschiedlichem Radius; wobei der grössere Radius des einen Oberflächenabschnittes derart ausgebildet ist, dass die Walze satt und rollreibend am Rammbär resp. Fallhammer angreift und bei Rotation der Walze diesen nach oben resp. unten bewegt. Der kleinere Radius des anderen Oberflächenabschnittes ist derart ausgebildet, dass der Fallhammer resp. Rammbär die Walzenoberfläche nicht berührt. Bei Rotation der rollenartigen Walzen derart, dass sie sich innerhalb dem, dem Rammbär resp. Fallhammer zugewandten Umfangssegment nach oben bewegen, wird der Rammbär resp. Fallhammer immer dann nach oben bewegt, wenn die Walzen diesen mit demjenigen Oberflächenabschnitt berühren, welcher den grösseren Radius aufweist.

  Bei fortschreitender Rotation wird der Oberflächenabschnitt mit grösserem Radius durch den Oberflächenabschnitt mit kleinerem Radius abgelöst, womit der Fallhammer, resp. Rammbär nicht mehr durch die Walze berührt wird und entlang derselben nach unten fällt. Aufgrund des hohen Gewichtes des Fallhammers oder Rammbärs von bis zu 1 Tonne und einer Fallhöhe von 1 Meter oder mehr entsteht beim Auftreffen des Fallhammers resp. Rammbärs auf dem obersten Führungsteil eine entsprechend hohe Schlagkraft, mittels welcher die Mess- resp. Bohrsonde ins Erdreich vorangetrieben wird. 



  Die für die erfindungsgemässe Vorrichtung geeignete Schlagwerkeinrichtung eignet sich grundsätzlich für alle Geräte, wo ein dem Fallhammer oder Rammbär ähnlicher Gegenstand für die geschilderten Schlagvorgänge nach oben zu treiben ist. Vorzugsweise weist eine derartige Schlagwerkeinrichtung mindestens zwei Walzen auf, die symmetrisch in bezug zum Fallhammer resp. Rammbär angeordnet ausgebildet sind, resp. symmetrisch zu diesem rotieren. 



  Die Hub- resp. Fallhöhe des Fallhammers, resp. Rammbärs kann durch die Grösse des Umfangssegmentes des Oberflächenabschnittes mit dem grösseren Radius, resp. die Kontaktstrecke bei Rotation der Walze eingestellt werden, und die Hub- resp. Fallfrequenz kann durch die Rotationsgeschwindigkeit der Walzen eingestellt werden. 



  Anstelle einer Walze mit zwei Oberflächenabschnitten unterschiedlichen Radius kann auch eine Walze gewählt werden, welche aus einem gleichmässigen, rollenartigen Körper mit gleichbleibendem Radius gefertigt ist. Die Oberfläche mit grösserem Radius wird dann derart erzeugt, indem eine der Oberfläche des rollenartigen Körpers angepasste, gekrümmte Platte angeordnet wird, welche sich vorzugsweise entlang der Länge des rollenartigen Körpers und über ein Kreissegment in Umfangrichtung erstreckt, um so die Oberfläche mit grösserem Radius zu bilden. Die gekrümmte Platte kann wieder lösbar mit Befestigungsmitteln, wie beispielsweise mit Schrauben oder Stiften an der Rolle befestigt werden. 



  Die Oberfläche dieser gekrümmten Platte ist vorzugsweise aufgerauht oder perforiert, um eine bessere Haftung am Fallhammer resp. Rammbär zu gewährleisten. 



  Die erfindungsgemässen beschriebenen Vorrichtungen eignen sich insbesondere für die Montage aut einem Lastkraftwagen (LKW), wobei der Arbeitsraum im Bereich des Bohrloches im wesentlichen nahezu im Bereich des Schwerpunktes des LKW's anzuordnen ist, und wobei das Gewicht des LKW's zusammen mit derienigen der Vorrichtung in etwa der maximal zulässigen Druck- oder Zugkraft der hydraulischen Zylinder für das Vorantreiben der Bohrstangen entsprechen sollte. Falls die Zug- resp. Druckkraft der hydraulischen Zylinder grösser ist als das Gesamtgewicht, können gravierende Beschädigungen am LKW entstehen. Allerdings kann durch ausgefahrene seitliche hydraulische Stützen, durch Anbringen von Keilen oder durch grössere Belastrung der Ladebrücke bis zur maximal zulässigen Belastung des LKW's die zulässige Druck- resp. Zugkraft der Zylinder weiter gesteigert werden. 



  Weiter vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Halten, Führen und Vorantreiben von Bohrstangen und Mess-Sonden mittels einer vorab beschriebenen, erfindungsgemässen Vorrichtung. Beim Bohren, Messen, resp. Vorantreiben der Stangen, der Sonde resp. der Führungsteile wird die verschiebbare Partie des Gerüstes resp. Tragwerkes der erfindungsgemässen Vorrichtung im Arbeitsraum im Bereich oberhalb des Bohrloches angeordnet, um mittels der Antriebsmittel das Vorantreiben zu bewerkstelligen. Beim Auswechseln oder Montieren weiterer Führungsteile resp. Bohrstangen wird die verschiebbare Partie auf der ortsfesten Partie derart entlang der Gleit- resp. Führungsschienen verschoben, dass der Arbeitsraum oberhalb des Bohrloches zur Ausführung der erwähnten Tätigkeiten frei wird. 



   Die vorab beschriebenen, erfindungsgemässen Vorrichtungen eignen sich insbesondere für die Ausführung von Mess-Son dierungen oder Probebohrungen zum Erfassen eines Untergrundes. 



  Der eigentliche Bohr- resp. Sondiervorgang ist ausführlich im Schweizer Patent Nr. 465 512 beschrieben, in welchem auch die für die Messung notwendigen Messinstrumente resp. Verfahren eingehend beschrieben sind, sowie auch die für das Betätigen der hydraulischen Zylinder resp. des Fallhammers notwendigen Antriebsaggregate, wie beispielsweise Kompressoren, Antriebsmotoren, usw. 



  Die oben beschriebenen, erfindungsgemässen Vorrichtungen eignen sich für irgendwelche Bohr- oder Vortriebsvorgänge, wo eine Bohrstange ins Erdreich oder einen Untergrund zu treiben oder voranzutreiben ist. 



  Die Erfindung wird nun anschliessend anhand von Beispielen und unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Dabei zeigen: 
 
   Fig. 1 in Frontperspektive eine erfindungsgemässe Vorrichtung, 
   Fig. 2 die erfindungsgemässe Vorrichtung von vorne, 
   Fig. 3 die erfindungsgemässe Vorrichtung von der Seite mit ausgefahrenem Fallhammer, 
   Fig. 4 die erfindungsgemässe Vorrichtung in Seitenansicht mit freiem Arbeitsraum, 
   Fig. 5 die erfindungsgemässe Vorrichtung in Seitenansicht mit eingezogenem Fallhammer, 
   Fig. 6 die Schlagwerkeinrichtung in Perspektive  von unten gesehen, und 
   Fig. 7 einen Längsschnitt durch die Schlagwerkeinrichtung schematisch dargestellt. 
 



  Fig. 1 zeigt in Perspektive von vorne gesehen eine erfindungsgemässe Vorrichtung. 



  Auf einem ortsfesten Tragrahmen, bestehend aus Querstreben 1 und seitlichen Gleitschienen 2 sind vier Vertikalträger 3 angeordnet, wobei je zwei Träger 3 quasi eine gemeinsame Stütze bilden. Die Querträger 3 sind an ihren oberen Enden durch eine Querstrebe 4 miteinander verbunden. 



  Die Vertikalträger 3 sind einerseits seitlich auf den Gleitschienen 2 abgestützt und anderseits auf Führungsschienen 6 angeordnet, entlang welchen sie bewegbar gelagert sind. In der in Fig. 1 gezeigten Position befinden sich die Vertikalträger in der sogenannten Arbeitsstellen, d.h. im Bereich des Arbeitsraumes über dem Bohrloch. 



  In je zwei Vertikalträgern 3 mittig angeordnet ist je ein hydraulisch betätigbarer Zylinder 19, welcher je oben ausfahrbar ein zylinderartiges Gleitelement 9 aufweist, wobei die beiden Gleitelemente ihrerseits an den oberen Enden durch eine weitere Querstrebe 5 verbunden sind. Mittig in dieser Querstrebe 5 in einer \ffnung 18 ist ein Fallhammer oder Fallbär 11 angeordnet, welcher sich abwärts durch eine Führungsöffnung 16 in der einen Querstrebe 4 hindurch erstreckt. Der Fallhammer 11 ist in der weiteren Querstrebe 5 mittels zweier Bolzen 10 fest angeordnet. 



  Der Vollständigkeit halber schematisch dargestellt ist ein hydraulisches Antriebssystem 13, welches seitlich zur  erfindungsgemässen Vorrichtung angeordnet ist. Das hydraulische Antriebssystem umfasst eine Kontrolltafel/Steuerung mit entsprechenden Manometern 14, sowie Steuergriffen 15, zum Antreiben und Steuern der verschiedenen Antriebsmitteln resp. hydraulischer Zylinder in der erfindungsgemässen Vorrichtung. Auf die Steuerung resp. die Antriebe der diversen Antriebsmittel an der erfindungsgemässen Vorrichtung gemäss Fig. 1 wird verzichtet, da sie ja aus dem Schweizer Patent 465 512 bestens bekannt sind. 



  Beim Bohrvorgang, resp. dem Mess-Sondieren werden nun Bohrstangen resp. Führungsteile 20 mittels dem Treibklotz resp. Fallhammer 12 kontinuierlich ins Erdreich getrieben, indem der Fallhammer 11 durch Zurückziehen der Querstrebe 5 mittels der hydraulischen Zylinder 19 nach unten gedrückt wird. Sobald ein Segment der Führungsteile 20 derart ins Erdreich eingedrückt worden ist, dass die weitere Querstrebe 5 auf der einen Querstrebe 4 zu liegen kommt, wird der Fallhammer 11 etwas nach oben ausgelenkt, und der verschiebbare Teil der erfindungsgemässen Vorrichtung entlang der Führungsschienen 6 nach hinten verschoben, und zwar derart, dass die Vertikalträger 3 an der hinteren Querstrebe 1 anliegen.

  Nun ist der Arbeitsraum über dem Bohrloch, resp. über dem oberen Ende des obersten Führungsteiles 20 frei, so dass ein weiteres Führungsteil 20 resp. eine weitere Bohrstange aufgesetzt., resp. montiert werden kann. Diese Montage ist ein sehr sicherer Vorgang, da die Vorantriebsmittel (d.h. die hydraulischen Zylinder 19) und der Fallhammer 11 nicht, wie bis anhin, mittels einer kranähnlichen Vorrichtung abgehoben werden müssen, resp. weggeschwenkt werden müssen. Sobald die neue Bohrstange resp. das neue Führungsteil 20 aufgesetzt ist, wird die verschiebbare Partie der Vorrichtung wieder nach vorne in den Arbeitsraum über dem Bohrloch gefahren, wobei der Fallhammer 11 derart nach  oben auszulenken ist, dass dessen unteres Ende etwas oberhalb dem oberen Ende des obersten Führungsteiles 20 zu liegen kommt. Nun kann der Bohrvorgang fortgesetzt werden. 



  In Fig. 2 ist die erfindungsgemässe Vorrichtung von vorne schematisch dargestellt. In Ergänzung zu Fig. 1 sind weiter Betätigungsmittel angedeutet, welche für die Verschiebung des verschiebbaren Teils der Vorrichtung verantwortlich sind. Diese bestehen aus hydraulischen Zylindern 7, welche mittig je ein bewegliches, ausfahrbares Teil 8 umfassen, für die Hin- und Herbewegung des Vertikalträger 3 entlang der Führungsschiene 6. Ebenfalls dargestellt ist in Fig. 2 eine Schlagwerkeinrichtung 12, auf welche später unter Bezug auf die Fig. 6 und 7 eingegangen wird. 



  Die Vorrichtung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, ist beispielsweise auf einem LKW angeordnet, welcher nur andeutungsweise durch die Referenzzahl 41 charakterisiert ist. Mittig auf einer Ladebrücke 41a des LKW's 41 erstreckt sich durch eine lochartige \ffnung 43 das oberste Führungsteil 20 der Bohrvorrichtung, die sich durch das Bohrloch 44 ins Erdreich erstreckt. 



  In Fig. 3 ist die erfindungsgemässe Vorrichtung von der Seite dargestellt, wobei der Fallhammer 11 im wesentlichen in oben ausgefahrener Position dargestellt ist. Wiederum ist die Vorrichtung auf einem LKW 41 angeordnet, wobei in Seitenansicht, beispielsweise schematisch dargestellt, ein Rad 42 des LKW's sichtbar ist. 



   Falls nun die Bohrung derart weit fortgeschritten ist, dass ein neues Führungsteil 20 aufzusetzen ist, wird, wie in Fig. 4 dargestellt, der verschiebbare Teil nach hinten, resp. nach links entlang der Gleitschienen 2 resp.  der Führungsschienen 6 verschoben. Damit ist nun der Arbeitsraum über dem Bohrloch 44 frei, so dass ein neues Führungselement 20 leicht zugänglich aufgesetzt werden kann. Beim erneuten Verschieben der verschiebbaren Partie der erfindungsgemässen Vorrichtung, muss, wie in Fig. 4 dargestellt, der Fallhammer 11 vollständig nach oben ausgefahren werden, damit dessen unteres Ende oberhalb des oberen Endes der obersten Führungsstange 20 zu liegen kommt. 



  Falls nun die Bohrung resp. Mess-Sondierung abgeschlossen ist, wird der Fallhammer 11, wie in Fig. 5 dargestellt, vollständig nach unten gezogen, womit die erfindungsgemässe Vorrichtung relativ kompakt ist und einen relativ tiefen Schwerpunkt aufweist. Auf diese Art und Weise ist es möglich, die erfindungsgemässe Vorrichtung, resp. das Gerüst oder Tragwerk für die Mess-Sondierung mit einem LKW zu transportieren, ohne dass dieses demontiert werden muss. Entsprechend ist es also möglich, beim in Positionbringen einer erfindungsgemässen Vorrichtung, sofort mit der Messbohrung resp. Bodensondierung zu beginnen. Analog kann nach Beendigung der Sondierung resp. Bohrung der LKW den Standort verlassen, ohne dass zeitaufwendige Montage- resp. Demontagearbeiten auszuführen sind. 



  Durch die dargestellte nach unten gezogene Position weist die Vorrichtung einerseits eine stark reduzierte Höhe auf, womit ein LKW aufgrund höchst zugelassener Höhe problemlos auf Strassen zirkulieren kann und auch ist der Schwerpunkt bevorzugt relativ tief. 



  In den Fig. 6 und 7 ist nun weiter die erfindungsgemäss beschriebene Schlagwerkeinrichtung dargestellt. 



  Fig. 6 zeigt von unten in Perspektive die erfindungsgemässe Schlagwerkeinrichtung, bestehend aus zwei Walzen  30, welche um eine Achse 31 rotieren. Zueinander symmetrisch sind auf den beiden Walzen 30 je eine gekrümmte Platte 32 angeordnet, welche sich je über ein gleiches Kreissegment der Walze 30 erstrecken. Die gekrümmten Platten 32 sind mittels Schrauben 33 an den Walzen 30 befestigt. Die Schlagwerkeinrichtung 12 gemäss Fig. 6 ist im Bereich des einen Querträgers 4 derart angeordnet, dass je eine Walze 30 an einer entgegengesetzten Seite der Führungsöffnung 16 im Querträger 4 zu liegen kommt. Ebenfalls in Fig. 6 sichtbar ist eine Gleitschicht 16a, auf welcher gleitend der Fallhammer 11 anzuordnen ist, wobei dieser aus Gründen der Übersichtlichkeit in Fig. 6 nicht eingesetzt ist. 



  In Fig. 7 ist die Schlagwerkvorrichtung im Längsschnitt schematisch dargestellt, wobei sie wiederum im Bereich der Führungsöffnung 16 der Querstrebe 4 angeordnet sind. Auf den beiden seitlichen Walzen 30 mit einem Radius R2 sind die beiden gekrümmten Platten 32 angeordnet, welche zusammen mit dem Walzenradius einen grösseren Radius R1 ergeben. 



  Die Funktionsweise der erfindungsgemässen, automatischen Schlagwerkvorrichtung 12 ist die folgende: 



  Bei Rotation der Walzen 30 in Pfeilrichtung wird der Fallhammer 11 nach oben getrieben, solange er in Kontakt ist mit der Oberfläche der gekrümmten Platten 32. Sobald die Rotation der Walzen 30 soweit fortgeschritten ist, dass die Partie der Walze 30 mit dem Radius R2 gegen den Fallhammer 11 gerichtet ist, so fällt dieser zwischen den beiden Walzen 30 hindurch auf die obere Oberfläche des obersten Führungsteiles 20 hinunter. Sobald die Platte 32 wieder in Kontakt mit der Oberfläche des Fallhammers 11 kommt, wird dieser wieder nach oben getrieben. Durch die Grösse der gekrümmten Platte 32, sowie die Rotationsge schwindigkeit der Walze 20 kann sowohl die Fallhöhe wie auch die Fallfrequenz des Fallhammers 11 eingestellt werden. 



   Das automatische Schlagwerk wird immer dann betrieben, wenn ein kontinuierliches Vorantreiben der Bohr- resp. Mess-Sonde im Untergrund nicht mehr möglich ist, beispielsweise infolge zu starken Gegendruckes durch den Untergrund. 



  Die in den Fig. 1-7 dargestellten, erfindungsgemässen Vorrichtungen und Einrichtungen können in x-beliebiger Art und Weise abgeändert und modifiziert werden, wesentlich dabei ist, dass der Antriebsmechanismus für das Vorantreiben der Bohr- oder Mess-Sonde im Untergrund derart verschiebbar angeordnet ist, dass der Arbeitsraum über dem Bohrloch jederzeit zugänglich gemacht werden kann, beispielsweise für das Auswechseln oder Montieren von Bohrstangen und Führungsteilen. 

Claims (16)

1. Vorrichtung zum Halten, Führen und Vorantreiben von Bohrstangen (20) und Mess-Sonden im wesentlichen umfassend ein weitgehendst oberhalb einer Geländeoberfläche angeordnetes Tragwerk, sowie Antriebsmittel zum Vorantreiben oder Zurückziehen der Stangen und Sonden in den oder aus dem Untergrund, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragwerk eine in bezug auf das Bohrloch ortsfeste Partie (1, 2, 6) umfasst, sowie eine die Antriebsmittel beinhaltende und tragende verschiebbare Partie (3, 4), welche auf oder an der ortsfesten Partie in bezug auf das Bohrloch verschiebbar angeordnet ist.

2.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ortsfeste Partie mindestens eine, vorzugsweise zwei Gleitschiene(n) und Führungsschiene(n) (2, 6) umfasst, an welchen die verschiebbare Partie derart verschiebbar angeordnet ist, dass die Antriebsmittel in einem Arbeitsraum im Bereich oberhalb des Bohrloches oder ausserhalb dieses Bereiches, resp. des Arbeitsraumes angeordnet werden können.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass hydraulische oder mechanisch betätigbare Verschiebemittel (7, 8) vorgesehen sind, für das Bewegen der verschiebbaren Partie.

4.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiebbare Partie mindestens zwei Vertikalträger (3) umfasst mit mindestens einem im Bereich der oberen Enden der Vertikalträger, diese verbindenden Querträger (4), wobei die Vertikalträger entlang der Gleitschienen (2, 6) im wesentlichen senkrecht auf diesen stehend, verschiebbar angeordnet sind.

5.

Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass je an den oder in den Vertikalträgern (3) aus diesen aus den oberen Enden ausfahrbare, hydraulisch oder mechanisch betätigbare, zylinderartige Gleitelemente (9) vorgesehen sind, welche an ihren oberen Enden mittels eines weiteren Querträgers (5) verbunden sind, wobei am weiteren Querträger befestigt mittig zwischen den Gleitelementen, resp. den Vertikalträgern ein Fallhammer (11) angeordnet ist, welcher sich im wesentlichen vom weiteren Querträger (5) parallel zu den Gleitelementen resp. den Vertikalträgern längs ausgedehnt und gleitend durch eine Führungsöffnung (16) mittig durch den einen Querträger (4) hindurch erstreckt.

6.

Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrischen Gleitelemente (9) mittels in oder an den Vertikalträgern angeordneten, hydraulischen Zylindern (19) aus den Vertikalträgern (3) ausfahrbar resp. in die Vertikalträger (3) zurückziehbar sind, wobei die Zylinder eine Druck- resp. Zugkraft von je bis zu 20 Tonnen aufweisen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Fallhammer (11) wieder lösbar mit dem weiteren Querträger (5) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Führungsöffnung (16) im einen Querträger (4) mindestens eine Gleitschicht (16a) aus einem hochabriebfesten Kunststoff mit hoher Temperaturbeständigkeit angeordnet ist, wobei es sich bei diesem Kunststoff vorzugsweise aus einem Polyamid oder Polyäthylenterreftalat handelt.

9.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5-8, umfassend eine Schlagwerkeinrichtung (12) mit mindestens zwei an entgegengesetzten Seiten des Fallhammers angeordneten, je eine rollenartige und eine horizontale Drehachse aufweisenden Walzen (30), mit zwei sich in Längsrichtung, d.h. Drehachsrichtung der Walze erstreckenden Oberflächenabschnitten mit unterschiedlichem Radius, wobei der grössere Radius (R1) derart ausgebildet ist, dass die Walze satt und rollreibend am Fallhammer (11) angreift und bei Rotation diesen nach oben resp. unten bewegt, und der kleinere Radius (R2) derart ist, dass der Fallhammer (11) die Walzenoberfläche nicht berührt.

10.

Schlagwerkeinrichtung für eine Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch mindestens zwei an entgegengesetzten Seiten des Fallhammers (11) angeordneten, je eine rollenartige und eine horizontale Drehachse aufweisende Walzen (30) mit zwei sich in Längsrichtung, d.h. Drehachsrichtung der Walzen erstreckenden Oberflächenabschnitten mit unterschiedlichem Radius, wobei der grössere Radius (R1) derart ausgebildet ist, dass die Walzen satt und rollreibend am Fallhammer (11) angreifen und bei Rotation diesen nach oben, resp. unten bewegen, und der kleinere Radius (R2) derart ist, dass der Fallhammer (11) die Walzenoberflächen nicht berührt wobei die Walzen symmetrisch in bezug zum Fallhammer (11) angeordnet und ausgebildet sind, d.h. symmetrisch zu diesem rotierend gelagert sind.

11. Schlagwerkeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hub- resp.

Fallhöhe des Fallhammers durch das Umfangssegment des Oberflächenabschnittes mit dem grösseren Radius resp. die Kontaktstrecke bei Rotation der Walzen einstellbar ist, sowie die Hub- resp. Fallfrequenz durch die Rotationsgeschwindigkeit der Walzen.

12. Schlagwerkeinrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen aus einem gleichmässigen, rollenartigen Körper mit gleichbleibendem Radius (R2) bestehen, sowie aus einer der Oberfläche des rollenartigen Körpers (30) angepassten, gekrümmten Platte (32), welche sich vorzugsweise entlang der Länge des rollenartigen Körpers in Achsrichtung und über ein Kreissegment in Umfangrichtung erstreckt zur Bildung des Oberflächenabschnittes mit dem grösseren Radius (R1), wobei die Platte mit wieder lösbaren Befestigungsmitteln (33) mit dem rollenartigen Körper verbunden ist.

13.

Schlagwerkeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattenoberfläche aufgerauht oder perforiert ist.

14. Lastkraftwagen mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-9, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum im Bereich des Bohrloches im wesentlichen nahezu im Bereich des Schwerpunktes des Lastkraftwagens angeordnet ist, und dass das Gewicht des Lastkraftwagens zusammen mit der Vorrichtung in etwa der maximal zulässigen Druck- oder Zugkraft der hydraulischen Zylinder für das Vorantreiben der Bohrstangen und Mess-Sonden entspricht.

15.

Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bohren, Messen und Vorantreiben der Stangen und Sonden (20) die verschiebbare Partie (3, 4) des Tragwerkes im Arbeitsraum im Bereich oberhalb des Bohrloches angeordnet wird, um mittels der Antriebsmittel (5, 9, 10, 11, 12, 16, 19) auf der verschiebbaren Partie angeordnet, das Vorantreiben zu bewerkstelligen, und dass für das Auswechseln oder Montieren weiterer Bohrstangen (20) die verschiebbare Partie auf einer ortsfesten Partie (1, 2, 6) des Gerüstes derart verschoben wird, dass der Arbeitsraum oberhalb des Bohrloches zum Ausführen der erwähnten Tätigkeiten frei wird.

16. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9 für das Ausführen von Mess-Sondierungen oder Probebohrungen zum Erfassen eines Untergrundes.