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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fixieren eines Gegenstands
an einem Untergrund sowie eine Erdbohrvorrichtung, die eine oder
mehrere solcher Vorrichtungen umfasst.
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Aus
dem Stand der Technik ist es bekannt, Erdbohrvorrichtungen und insbesondere
Horizontalbohrvorrichtungen, mit denen Bohrungen ausgehend von der
Erdoberfläche
oder einer hierfür
ausgehobenen Startgrube schräg
oder in horizontaler Richtung in das Erdreich eingebracht werden, über Ankerelemente
an dem Untergrund zu fixieren, so dass die für das Herstellen der Erdbohrung
erforderlichen Kräften sicher
abgestützt
werden können.
Da eine Horizontalbohrvorrichtung zum Herstellen der Erdbohrungen häufig in
unbefestigtem Gelände
positioniert werden muss, stellt deren Sicherung an dem Untergrund
eine besondere Herausforderung dar.
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Bekannt
ist, Horizontalbohrvorrichtungen mittels Schraubankern zu fixieren,
die in vorzugsweise weiches und plastisch verformbares Erdreich
eingeschraubt werden. Bei der Befestigung einer Horizontalbohrvorrichtung
mittels Schraubankern hat es sich als problematisch herausgestellt,
wenn diese beim Einschrauben auf ein Hindernis, wie zum Beispiel
größere Steine,
auftreffen. Das Hindernis verhindert, dass der Schraubanker vollständig in
den Boden eindringt. Vielmehr dreht der weiter rotierend angetriebene
Schraubanker auf der Stelle, wobei das umgebende Erdreich aufgelockert
und durch das Gewinde des Schraubankers zur Oberfläche gefördert wird.
Hierdurch ist eine gute Verankerung der Horizontalbohranlage im
Erdreich nicht mehr möglich. Bei
festen Böden
ist ein Schraubanker aus den genannten Gründen kaum einsetzbar.
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Insbesondere,
um eine Horizontalbohrvorrichtung in festen Böden zu fixieren, ist es bekannt, Erdnägel einzusetzen.
Diese werden regelmäßig mittels
pneumatischen oder hydraulischen Schlaggeräten in das Erdreich getrieben.
Diese Schlaggeräte
erfordern jedoch hohe Investitionskosten.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine verbesserte Vorrichtung zum Fixieren eines Gegenstands, insbesondere
einer Erdbohrvorrichtung, an einem Untergrund anzugeben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
soll insbesondere ein sicheres Fixieren des Gegenstands in unterschiedlichen
Böden ermöglichen
und kostengünstig
sein.
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Diese
Aufgabe wird durch die Gegenstände der
unabhängigen
Patentansprüche
gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Patentansprüche und
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
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Der
Kern der Erfindung sieht vor, eine Vorrichtung und insbesondere
eine Erdbohrvorrichtung an einem Untergrund zu fixieren, indem ein
an dem Gegenstand befestigbares Ankerelement, das rohrförmig ausgebildet
ist, in den Untergrund getrieben wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
ist dafür
zusätzlich
mit einem Antrieb zum Eintreiben des Ankerelements in den Untergrund
versehen.
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Unter „rohrförmig ausgebildet” wird erfindungsgemäß verstanden,
dass das Ankerelement einen durch einen Mantel, der vorzugsweise
einen kreisförmigen
Querschnitt aufweist, gebildeten Grundkörper aufweist, der zumindest
an demjenigen Ende, das in das Erdreich eingetrieben wird, offen ausgebildet
ist, so dass Teile des Untergrunds beim Eintreiben des Ankerelements
in den Untergrund auch in den durch den Mantel des Ankerelements
gebildeten Hohlraum eindringen können.
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Als „Untergrund” wird erfindungsgemäß nicht lediglich
nur eine Auflage verstanden, die unterhalb des zu fixierenden Gegenstands
angeordnet ist, sondern diese kann beliebig relativ zu dem Gegenstand angeordnet
sein. Beispielsweise kann die Vorrichtung auch zum Fixieren eines
Gegenstandes an einer (vertikalen) Wand vorgesehen sein.
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Durch
die erfindungsgemäße rohrförmige Ausbildung
des Ankerelements kann sowohl eine hohe Schneidwirkung beim Eintreiben
des Ankerelements in den Untergrund als auch eine große Kontaktfläche zwischen
dem Ankerelement und dem Untergrund erreicht werden, die für eine sichere
Fixierung des Gegenstands an dem Untergrund sorgt.
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Für ein besonders
effektives Eintreiben des Ankerelements in den Untergrund kann weiterhin vorgesehen
sein, diese schiebend und rotierend in den Untergrund zu treiben.
Vorrichtungsseitig kann hierfür
vorgesehen sein, dass der Antrieb einen Vorschub- und einen Drehantrieb
umfasst; diese können als
separate oder kombinierte Antriebseinheiten ausgeführt sein.
Zur Ausbildung des Vorschub- und/oder des Drehantriebs eignen sich – insbesondere
bei einer Verwendung der Vorrichtung zum Fixieren einer Erdbohrvorrichtung – hydraulische
und/oder pneumatische Antriebe (z. B. Hydraulikzylinder), die bei kompakten
Abmessungen hohe Schubkräfte
und Drehmomente erzeugen können.
Zudem arbeiten Bohrantriebe solcher Erdbohrvorrichtungen regelmäßig auch
hydraulisch oder pneumatisch, so dass für den Antrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung
auf eine bereits vorhandene hydraulische oder pneumatische Antriebsquelle
zurückgegriffen
werden kann.
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Zur
weiteren Verbesserung der Schneidwirkung des Ankerelements kann
vorgesehen sein, dieses stirnseitig, d. h. an dem in Antriebsrichtung
vorderen Ende des rohrförmi gen
Ankerelements, mit Schneidelementen zu versehen. Diese Schneidelemente
könnten
aus Gründen
des Verschleißschutzes als
Hartmetallelemente ausgeführt
sein.
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Da
die Schneidelemente erheblichem Verschleiß ausgesetzt sein können, kann
weiterhin vorgesehen sein, diese auswechselbar auszugestalten. Das
Auswechseln der Schneidelemente kann erfindungsgemäß einzeln
erfolgen. Alternativ ist es auch möglich, die Schneidelemente
als Bestandteil einer Bohrkrone vorzusehen, die auswechselbar mit
dem rohrförmigen
Ankerelement verbunden wird. Durch eine solche Bohrkrone kann das
Auswechseln selbst erheblich beschleunigt werden.
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In
einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, in dem Mantel des rohrförmigen Ankerelements
eine oder mehrere Öffnungen
vorzusehen, durch die ein Bohrkern, d. h. das Material des Untergrunds,
das beim Eintreiben des rohrförmigen
Ankerelements in den durch den Mantel gebildeten Hohlraum eindringt, nach
dem Herausziehen des Ankerelements entfernt werden kann.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein rohrförmiges Ankerelement, das eine
Kupplung zum Anschluss an einen Antrieb einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
aufweist.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
eignet sich insbesondere zum Fixieren einer Erdbohrvorrichtung und
insbesondere einer Horizontalbohrvorrichtung an einem Untergrund
und insbesondere an einem unbefestigten Untergrund. Die Erfindung
betrifft daher zudem eine Erdbohrvorrichtung mit einer oder mehreren
erfindungsgemäßen Vorrichtungen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. In
der Zeichnung zeigt
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1 ein
erfindungsgemäßes, rohrförmiges Ankerelement
zur Verwendung zum Fixieren einer Horizontalbohrvorrichtung an einem
unbefestigten Untergrund in einer isolierten Darstellung; und
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2 eine
Horizontalbohrvorrichtung mit zwei erfindungsgemäßen Ankerelementen.
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In
der 1 ist ein erfindungsgemäßes rohrförmiges Ankerelement 1 dargestellt,
mit dem eine Horizontalbohrvorrichtung (vgl. 2) an einem
unbefestigten Untergrund fixiert werden kann. Das rohrförmige Ankerelement
weist einen zylindrischen Mantel 2 auf, der an einem Ende
offen ist. Dieses offene Ende des zylindrischen Mantels 2 bildet
eine ringförmige
Schneidkante 3 aus, die für eine gute Schneidwirkung
beim Eintreiben des Ankerelements in das Erdreich sorgt.
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Zum
Eintreiben des Ankerelements in das Erdreich wird dieses mit einem
Antrieb (vgl. 2) verbunden, über den
Schub- und Zugkräfte
sowie ein Drehmoment auf das Ankerelement 1 übertragen werden
können.
Zur Anbindung des Ankerelements 1 an den Antrieb dient
ein entsprechendes Kupplungselement 4, mit dem der zylindrische
Mantel 2 an demjenigen Ende, das der Schneidkante 3 gegenüberliegt,
verschlossen ist. Das Kupplungselement 4 weist einen Nocken 5 auf, über den
das Drehmoment auf das Ankerelement 1 übertragen wird.
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Das
Ankerelement 1 ist stirnseitig mit einer Mehrzahl von Schneidelementen 6 versehen,
die die Schneidwirkung beim Eintreiben des Ankerelements in den
Untergrund verbessern sollen. Aus Gründen des Verschleißschutzes
sind die Schneidelemente 6 als Hartmetallelemente ausgeführt.
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In
dem Mantel 2 des Ankerelements 1 sind zudem eine
Mehrzahl von Öffnungen 7 vorgesehen, durch
die das nach dem Herausziehen des Ankerelements 1 aus dem
Untergrund verbleibende Material des Untergrunds einfach gelöst und aus
dem Mantel 2 des Ankerelements 1 herausgedrückt werden kann.
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Die 2 zeigt
eine Horizontalbohrvorrichtung 8 mit zwei erfindungsgemäßen Ankerelementen.
Der grundsätzliche
Aufbau der Horizontalbohrvorrichtung ist aus dem Stand der Technik
bekannt. Mittels der Horizontalbohrvorrichtung wird ein Bohrgestänge (nicht
dargestellt) in leicht geneigter Richtung schräg in das Erdreich eingetrieben.
Hierbei werden erhebliche Schubkräfte aufgebracht, die von der
Horizontalbohrvorrichtung an dem Untergrund abgestützt werden
müssen.
In der Regel ist hierfür die
Reibung zwischen dem Untergrund und dem Raupenfahrwerk der Horizontalbohrvorrichtung
nicht ausreichend, so dass diese zusätzlich über Ankerelemente, die in das
Erdreich getrieben werden, fixiert werden muss. In der Horizontalbohrvorrichtung
gemäß der 2 kommen
erfindungsgemäße Ankerelemente 1 zum
Einsatz, deren Aufbau bereits anhand der 1 beschrieben
wurde. Die Ankerelemente 1 sind in einem an der Vorderseite
der Horizontalbohrvorrichtung angeordneten Stützrahmen 9 beweglich gelagert,
so dass diese in der Lagerung sowohl rotiert als auch in deren Längsrichtung
verschoben werden können.
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Das
Rotieren sowie das Verschieben der Ankerelemente 1 erfolgt über einen
kombinierten Rotations-/Linearantrieb 10. Dieser ist an
einer senkrechten Stützsäule 11 abgestützt, die
wiederum auf einer Schiene 12 horizontal verschiebbar ist.
Dies ermöglicht,
den einzelnen Rotations-/Linearantrieb 10 zum Eintreiben
der Ankerelemente 1 in das Erdreich bzw. auch zum nachfolgenden
Herausziehen zu verwenden.