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Die Erfindung betrifft einen Spannkopf einer Erdbohranlage mit einem Spannmechanismus für ein Bohrgestänge.
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Die Erfindung betrifft weiterhin auch eine Erdbohranlage umfassend einen Antriebskopf mit einer angetriebenen Bohrwelle und einen solchen Spannkopf.
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Spannköpfe, die in Verbindung mit einer solchen Erdbohranlage zum Einsatz kommen, umfassen in einer möglichen Ausführung eine Hohlwelle, in die hinein ein Bohrgestänge führbar ist und die mit ihrem oberen Ende mit der rotierbaren Bohrwelle eines Antriebskopfes einer Erdbohranlage drehfest verbindbar ist.
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Weiterhin umfasst ein solcher Spannkopf des Standes der Technik eine Hülse, die koaxial auf der Hohlwelle axial verschieblich zu dieser angeordnet ist und wenigstens einen sich erweiternden Endbereich, insbesondere nach unten erweiternden, insbesondere kegelförmig erweiternden Endbereich aufweist und wenigstens zwei radial zur Hohlwelle verschiebliche Spannbacken, die in der Hohlwelle und/oder an der Hülse gelagert sind und jeweils an ihrem radial außen liegenden Ende eine mit dem sich erweiternden Endbereich zusammenwirkende Anlauffläche aufweisen, wobei durch ein Schieben des Endbereichs der Hülse über die Spannbacken diese radial in die Hohlwelle drückbar sind, insbesondere so, dass durch ein Zusammenwirken zwischen Spannbacken und einem eingeführten Bohrgestänge ein Drehmoment auf das Bohrgestänge übertragbar ist.
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Weiterhin weist einen Spannkopf ein Drehlager auf, welches die Hülse umgibt und mit einem seiner Lagerringe drehfest mit der Hülse verbunden ist und mit einem anderen seiner Lagerringe an einem Ende/Endbereich wenigstens eines Linearantriebs befestigt ist, mit dem die Hülse axial relativ zu Hohlwelle verschiebbar ist.
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Insbesondere wird hier unter dem Ende/Endbereich des Linearantriebs nicht zwingend das geometrische, auf die extremale Länge des Linearantriebs bezogene Ende verstanden, sondern zumindest ein funktionales Ende, d. h. die beiden Enden eines Linearantriebs sind solche Bereiche, zwischen ein Linearantrieb eine Längenänderung bewirkt.
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Ein solches Drehlager, welches die Hülse umgibt, ist derart angeordnet, dass die Ebene, in welcher ein jeweiliger Lagerring angeordnet ist, senkrecht zur Drehachse des Spannkopfes orientiert ist.
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Ein solcher Spannkopf ist beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2008 012 729 A1 desselben Anmelders bekannt.
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Spannköpfe dieser Art werden üblicherweise eingesetzt, um ein in Erdreich eingebohrtes Bohrgestänge leichter heben zu können, was dadurch erfolgen kann, dass mittels einer Axialverschiebung der beweglichen Hülse die Spannbacken des hier beschriebenen Spannmechanismus in das Innere der Hohlwelle und auf das äußere eines in der Hohlwelle angeordneten Bohrgestänges bewegt werden, so dass die Innenseiten der Spannbacken mit der äußeren Umfangsfläche des Bohrgestänges in Wirkschluss kommen, beispielsweise einen Kraft-, Reib- und/oder Formschluss erzeugen und so durch Rotation des Spannkopfes das Bohrgestänge mitrotiert werden kann.
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Neben dem hier beschriebenen Spannmechanismus zur Übertragung eines Drehmomentes auf das Bohrgestänge kann ein solcher Spannkopf auch noch einen weiteren Spannmechanismus aufweisen, mit welchem die zusätzlichen Spannbacken dieses weiteren Spannmechanismus an eine Schulter eines Bohrgestänges angestellt werden können, an welcher sich der Durchmesser des Bohrgestänge nach oben hin erweitert.
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So kann mit einem solchen zusätzlichen Spannmechanismus auf einfache Art und Weise eine hebende Kraft ausgeübt werden, wohingegen durch den zuvor beschriebenen ersten Mechanismus die Rotation des Bohrgestänges bewirkt wird. Die Ausbildung eines solchen zweiten Spannmechanismus ist für die hier vorliegende Erfindung nicht zwingend notwendig.
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Im Stand der Technik ist es bislang bekannt, über eine geschraubte Flanschverbindung die von einem Antriebskopf angetriebene Bohrwelle mit dem bislang bekannten Spannkopf über eine Vielzahl von Schrauben zu verbinden und so durch Rotation der Bohrwelle das daran angeschlossene weitere Bohrgestänge sowie auch die Hohlwelle und die darauf koaxial angeordnete Hülse zu rotieren.
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Über das eingangs genannte Drehlager ist der wenigstens eine einseitig hieran angeschlossene Linearantrieb von dieser Rotation entkoppelt und gemäß der bisherigen Ausführung des Standes der Technik mit seiner anderen Seite fest mit dem Antriebskopf, insbesondere dem äußeren nicht rotierten Gehäuse dieses Antriebskopfes verbunden.
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So kann durch eine Längenverstellung dieses wenigstens einen linearen Antriebes, zum Beispiel eines Zylinder-Kolben-Aggregates mit hydraulischer Wirkweise, die mit der Hohlwelle mitrotierte Hülse in axialer Richtung verschoben werden, wofür die dafür benötigte Kraft mittels des wenigstens einen Linearantriebes zwischen Antriebskopf und dem eingangs genannten Drehlager wirkt.
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Bei diesen Spannköpfen der bekannten Art umschließt die Hohlwelle einen koaxial liegenden Bolzen oder ein koaxial liegendes Rohrstück welches ein äußeres Gewinde aufweist, um mit dem jeweiligen oberen Ende von Bohrgestängeabschnitten mit korrespondierendem Innengewinde verbunden werden zu können.
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Ein solches Gewinde ist bei den üblichen Bohrmaßnahmen einem hohen Verschleiß ausgesetzt, so dass dieses regelmäßig überprüft und gegebenenfalls ausgewechselt werden muss. Hierfür ist es im Stand der Technik bislang notwendig, die sowohl drehfeste als auch in axialer Richtung feste Verbindung zwischen der Bohrwelle und der Hohlwelle des Spannkopfes am vorgenannten Flansch zu lösen, wofür eine Vielzahl von Schrauben entfernt werden muss, in dem äußeren Flanschkragen, die um die Drehachse herum angeordnet sind. Des Weiteren war es im Stand der Technik bislang immer notwendig, auch die Linearantriebe zum Verschieben der Hülse, welche am Antriebskopf befestigt sind von diesem zu lösen, um so den Spannkopf vom Antriebskopf zu entfernen und Zugang zu dem Gewinde zu erhalten, welches auch als Schonstück bezeichnet wird.
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Hinsichtlich eines solchen Wartungsfalls sind demnach die bislang im Stand der Technik bekannten Spannköpfe arbeitsintensiv, wodurch viel Zeit auf der Baustelle durch solche Wartungsarbeiten verbraucht wird.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung einen Spannkopf der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass eine leichtere und vor allem schnellere Demontage des Spannkopfes vom Antriebskopf ermöglicht wird, um so auf einfache und schnelle Art und Weise den Zugang zu dem Gewinde zu erhalten, um dieses prüfen und gegebenenfalls austauschen zu können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das obere Hohlwellenende des Spannkopfes einen Kupplungsbereich aufweist, mit dem ein Kupplungselement oder ein Kupplungsbereich einer Bohrwelle drehfest und in axialer Richtung beweglich verkuppelbar ist. Weiterhin wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass in einem axialen Abstand zur Hülse die Hohlwelle von einem weiteren Drehlager umgeben ist, dass mit zumindest einem seiner Lagerringe drehfest mit der Hohlwelle verbunden ist und mit zumindest einem anderen Lagerring sowohl an dem anderen Ende des vorgenannten wenigstens einen Linearantriebs befestigt ist als auch über wenigstens ein Befestigungsmittel an einem Antriebskopf einer Erdbohranlage befestigbar und so der Spannkopf in axialer Richtung relativ zu dem Antriebskopf festlegbar ist.
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Der Vorteil der Erfindung ist hier im wesentlichen darin zu sehen, dass die kuppelnde Verbindung zwischen der angetriebenen Bohrwelle eines Antriebskopfes und der Hohlwelle gegenüber dem Stand der Technik keine axialer Festlegung der Spannkopfes relativ zum Antriebskopf bewirkt, sondern durch das Zusammenwirken der beiden Kupplungsbereiche bzw. des Kupplungsbereichs und dem Kupplungselement an der Bohrwelle nur eine drehfeste Verbindung zwischen Bohrwelle und Hohlwelle des Spannkopfes bewirkt wird, die jedoch eine einfache axiale Verschiebung zwischen Antriebskopf und Spannkopf weiterhin ermöglicht.
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Es muss daher bei einer solchen Verbindung für Wartungsarbeiten an dem Gewindestück welches innerhalb des Spannkopfes liegt, nicht mehr wie bislang im Stand der Technik eine Vielzahl von Schrauben an dem Verbindungsflansch zwischen Bohrwelle und Spannkopf gelöst werden, da ein solcher Verbindungsflansch und dessen Vielzahl von Schraubverbindungen vollständig entfällt.
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Die von den Linearantrieben ausgeübte Kraft zur axialen Verschiebung der Hülse findet bei der Erfindung ihr Gegenlager nicht mehr unmittelbar an der jeweiligen Anlenkstelle zwischen Linearantrieb und Antriebskopf, wie es im Stand der Technik üblich war, sondern vielmehr nun am Drehlager, welches in einem oberen Bereich des Spannkopfes die Hohlwelle umgibt.
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Erfindung gemäß ist demnach jeder der vorgesehenen Linearantriebe endseitig jeweils an einem unteren und einem oberen Drehlager angelenkt, die in axialem Abstand am Spannkopf angeordnet sind, einerseits verschieblichen Hülse und andererseits an der Hohlwelle. Durch eine Längenänderung des wenigstens einen, bevorzugt der mehreren Linearantriebe wird demnach der Abstand zwischen diesen beiden Drehlagern geändert und somit die Hülse auf der Hohlwelle verschoben.
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Ein erfindungsgemäßer Spannkopf bildet demnach eine Einheit, bei welcher die axiale Verschiebung der Hülse auf der Hohlwelle selbst dann möglich ist, wenn der Spannkopf nicht am Antriebskopf montiert ist. Dies war hingegen am Stand der Technik nicht möglich, da sich dort die Linieantriebe mit einem ihrer Enden am Antriebskopf unmittelbar abstützten.
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Erfindungsgemäß erfolgt eine Abstützung der Linearantriebe nun nicht mehr unmittelbar am Antriebskopf, sondern nur mittelbar mittels des zwischen Linearantrieb und Antriebskopf in der Kraft-Wirkungs-Kette auf der Hülse angeordneten Drehlagers. Hierfür ist erfindungsgemäß derjenige wenigstens eine Lagerring des Drehlagers, welcher eine Anlenkstelle für das eine Ende jedes Linearantriebes im oberen Bereich der Hülse bildet, gleichzeitig auch mittels des wenigstens einen eingangs genannten Befestigungsmittels am Antriebskopf befestigbar.
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Beispielsweise kann es hier vorgesehen sein, eine gleichmäßige Winkelteilung mehrerer Befestigungsmittel zwischen diesem Ring des Drehlagers und dem Antriebskopf vorzusehen, bevorzugter Weise von wenigstens drei Befestigungsmitteln, besonders bevorzugt von einer Anzahl von Befestigungsmitteln, die der Anzahl der Linearantriebe entspricht, insbesondere wobei es weiterhin vorgesehen sein kann, dass jedes der Befestigungsmittel in linearer Richtung fluchtend ist mit einem Linearantrieb.
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Erfindungsgemäß wird erst durch das wenigstens eine Befestigungmittel bevorzugt die mehreren in gleicher Winkelteilung um die Hohlwelle bzw. um das Drehlager der Hohlwelle angeordneten Befestigungsmittel der Spannkopf relativ zum Antriebskopf in seiner axialen Position festgelegt.
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Durch die Befestigung des Spannkopfes am Antriebskopf mittels der zwischen dem Drehlager und dem Antriebskopf angeordneten Befestigungsmittel wird demnach ein Teil des Spannkopfes, der einen Lagerring des oberen Drehlagers, einen Lagerring des unteren Drehlagers und die dazwischen angeordneten Linearantriebe umfasst, bei einer Rotation bezogen auf den Antriebskopf bzw. dessen äußeren Gehäuses drehfest gehalten, wohingegen die Bohrwelle aufgrund ihrer drehfest gekoppelten Verbindung zusammen mit der Hohlwelle und der darauf verschieblichen Hülse rotiert.
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Auf besonders einfache Art und Weise kann nun erfindungsgemäß eine Wartung des Gewindestücks stattfinden, da zu diesem Zweck lediglich die Befestigungsmittel zwischen Antriebskopf und dem Drehlager im Bereich des oberen Endes der Hohlwelle gelöst werden muss, so dass sodann der Spannkopf aufgrund seiner axialen Beweglichkeit in der gekuppelten Verbindung zwischen Bohrwelle und Hohlwelle in axialer Richtung relativ zum Antriebskopf verschoben werden kann, ohne dass es einer weiteren Lösung von sonstigen Schraubverbindungen bedarf.
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Ein besonders einfaches Lösen der axialen Position zwischen Spannkopf und einem Antriebskopf durch die Befestigungsmittel ist dann möglich, wenn ein solches Befestigungsmittel als ein Spannschloss ausgebildet ist, welches üblicherweise derart aufgebaut ist, dass eine rotierbare Hülse mit zwei endseitigen gegensinnig orientierten Innengewinden Gewindestangen aufnimmt die an ihrem jeweiligen Ende eine Öse aufweisen, die durch diese Enden mittels eines Bolzens an einer jeweiligen Anlenkstelle sowohl am Antriebskopf als auch am Drehlager des0 Spannkopfes befestigbar sind.
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Beispielsweise kann es hier vorgesehen sein, dass bei der axialen Positionierung eines Spannkopfes durch das Spannen der als Befestigungsmittel eingesetzten Spannschlösser oder aber auch durch Zugstangen der Spannkopf in Richtung Antriebskopf in einen Anschlag gezogen wird, so dass ab Kontaktierung dieses Anschlages die axiale Position festgelegt ist. Ein solcher Anschlag kann zum Beispiel ausgebildet sein an der Bohrwelle des Antriebskopfes und mit dem Kupplungsbereich der Hohlwelle zusammenwirken.
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In einer Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass der Kupplungsbereich der Hohlwelle an dem oberen Ende dadurch ausgebildet ist, dass in der einem Antriebskopf zuweisenden Stirnfläche der Hohlwelle eine von einer runden Querschnittsform abweichende Ausnehmung angeordnet ist, welche bevorzugt die Drehachse der Hohlwelle umfasst, d. h. dass diese innerhalb der Ausnehmung angeordnet ist, wobei dieser von der runden Querschnittsform abweichende Querschnitt der Ausnehmung zum Zweck, eine formschlüssige Verbindung mit einer Bohrwelle zu erzielen, korrespondierend ausgebildet ist mit einem in gleicher Weise von der runden Querschnittsform abweichenden Querschnitt der Bohrwelle in einem Bereich, welcher zum Zusammenwirken mit dem Kupplungsbereich der Hohlwelle vorgesehen ist.
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In besonders bevorzugter Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, den von der runden Querschnittsform abweichenden Querschnitt sowohl der Ausnehmung an der Hohlwelle als auch des Abschnittes der Bohrwelle mehreckig auszugestalten oder zumindest so, dass dieser wenigstens eine Abflachung in einer ansonsten runden Querschnittsform aufweist.
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Durch diese zueinander korrespondierenden Querschnittsformen wird bewirkt, dass durch das Einstecken der Bohrwelle in die Ausnehmung lediglich eine drehfeste Verbindung erfolgt, diese Verbindung jedoch in axialer Richtung beweglich ist, zumindest beweglich über die Länge des an der Bohrwelle vorgesehenen Kupplungsbereiches mit dem von der runden Querschnittsform abweichenden Querschnitt.
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Hier kann es beispielsweise vorgesehen seien, dass an der Bohrwelle oberhalb eines solchen zu Kupplungszwecken vorgesehenen Kupplungsbereiches mit von der runden Querschnittsform abweichenden Querschnitt ein Anschlag angeordnet ist, gegen den die Stirnfläche der Hohlwelle mit der korrespondierenden Ausnehmung herangezogen wird bei der axialen Festlegung des Spannkopfes mittels der Befestigungsmittel, insbesondere der bevorzugt eingesetzten Spannschlösser. Es kann ebenso vorgesehen sein, dass das obere Hohlwellenende stirnseitig zur Ausbildung eines Kupplungsbereiches mehrere zur Drehachse der Hohlwelle radial beanstandete in axialer Richtung offene Steckausnehmungen aufweist, in die ein zur Hohlwelle separates, von einer Bohrwelle antreibbares Verbindungselement mit vorspringenden Steckelementen einsteckbar ist.
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Die drehfeste Verbindung zwischen Bohrwelle eines Antriebskopfes und der Hohlwelle des erfindungsgemäßen Spannkopfes erfolgt bei dieser Ausführung demnach mittelbar über das hier beschriebene Verbindungselement.
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Es kann in einer konstruktiv alternativen Ausführung auch vorgesehen sein, dass das obere Hohlwellenende stirnseitig zur Ausbildung eines Kupplungsbereiches mehrere zur Drehachse der Hohlwelle radial beanstandete in axialer Richtung vorstehende Steckelemente aufweist, auf die ein zur Hohlwelle separates, von einer Bohrwelle antreibbares Verbindungselement mit korrespondierenden Ausnehmungen aufschiebbar ist.
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Wesentlich ist hier bei diesen beiden alternativen Ausführungen lediglich, dass die kuppelnde Verbindung zwischen Verbindungselement und oberem Ende der Hohlwelle wiederum drehfest, jedoch in axialer Richtung beweglich ist, was durch das Ineinanderfügen von Steckelementen und korrespondierenden Ausnehmungen erzielt wird.
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Bei beiden vorgenannten alternativen Ausführungsformen kann es vorgesehen sein, dass das genannte Verbindungselement in einer möglichen Ausführungsform an einer Bohrwelle des Antriebskopfes ortsfest befestigbar ist bzw. befestigt ist.
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In einer anderen Ausführung kann es auch vorgesehen sein, dass das vorbeschriebene Verbindungselement eine in axialer Richtung durchgehende, insbesondere mittige Ausnehmung aufweist, die wiederum wie bei der ersten beschriebenen Ausführungsform zu einem von der runden Querschnittsreform abweichenden Querschnitt einer Bohrwelle korrespondierend ausgebildet ist, zu deren formschlüssigen, drehfesten und ebenso axial beweglichen Aufnahme.
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Es wird demnach bei der Ausführungsform, die ein Verbindungselement vorsieht, eine zweifach kuppelnde Verbindung zwischen Bohrwelle und Hohlwelle des Spannkopfes realisiert, wobei jede dieser beiden kuppelnden Verbindungen drehfest jedoch axial beweglich ist.
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Eine Weiterbildung der Ausführungsformen, die ein separates Verbindungselement vorsehen, kann darin bestehen, dass an dem Verbindungselement ein Rohr- oder Bolzenabschnitt mit einem äußeren Gewinde, insbesondere einem konischen Gewinde angeordnet ist zur Aufnahme von Bohrgestängen. Auf diese Art und Weise kann beispielsweise ein verschlissenes Gewinde auf einfachste Art ausgetauscht werden, da das das Gewinde tragende Verbindungselement sowohl zum Spannkopf als auch zum Antriebskopf ein separates loses Element darstellt, welches problemlos in der kuppelnden Verbindung zwischen Bohrwelle und erfindungsgemäßem Spannkopf ersetzt werden kann.
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In einer anderen Ausführungsform kann es auch vorgesehen sein, dass der Spannkopf einen separaten Gewindeflansch umfasst mit einem Rohr- oder Bolzenabschnitt, der ein äußeres Gewinde, insbesondere ein konisches Gewinde aufweist zur Aufnahme von Bohrgestängen, wobei der Gewindeflansch in Bereich zwischen der oberen Hohlwellenstirnseite und dem vorbeschriebenen Verbindungselement einlegbar ist, welches sodann selbst kein Gewinde aufweist, insbesondere wobei der Gewindeflanksch von den Steckelementen des Verbindungselementes oder des Hohlwellenendes durchdrungen ist.
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Ein solcher Gewindeflansch kann beispielsweise durch eine bevorzugt kreisrunde Platte gebildet werden, welche durchgehende Bohrungen aufweist, die mit vorbeschriebenen stiftförmigen Steckelementen fluchten, so dass diese Steckelemente diese Platte durchdringen können, wobei die Platte an ihrem in den Spannkopf weisenden Bereich den vorbeschriebenen Rohr- bzw. Bolzenabschnitt mit Gewinde trägt.
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Auch bei dieser Ausführung ist ein leichtes und schnelles Austauschen eines eventuell verschlissenen Gewindes ermöglicht.
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Insbesondere bei einer Ausführungsform, bei der die Linearantriebe zur Verschiebung der Hülse als hydraulische Zylinder-Kolben-Aggregate ausgebildet sind, kann es vorgesehen sein, dass die Gelenkverbindungen in denen die jeweiligen Enden jedes dieser Linearantriebe an den beiden Drehlagern befestigt sind, zueinander parallel orientierte Drehachsen aufweisen.
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Eine andere Ausführungsform kann vorsehen, diese Drehachsen, in denen obere und untere Enden der Linearantriebe an den beiden Drehlagern befestigt sind, mit zueinander senkrecht orientiert auszuführen. Insbesondere letztgenannte Ausführung erweist sich hinsichtlich der wirkenden Drehmomente bei der Rotation eines Bohrgestänges mittels der Hohlwelle als stabiler.
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Erfindungsgemäß ergibt sich mit einem Spannkopf der vorbeschriebenen Art insgesamt eine Erdbohranlage mit einem Antriebskopf zum Antrieb einer Bohrwelle und einem Spannkopf zum Spannen eines Bohrgestänge, bei dem die Bohrwelle mit dem Spannkopf kuppelnd verbindbar bzw. verbunden ist, wobei diese kuppelnde Verbindung erfindungsgemäß lediglich drehfest jedoch axial beweglich ist und die Axialbewegung zwischen Spannkopf und Antriebskopf ausschließlich durch wenigstens ein sich zwischen Antriebskopf und oberen Drehlager des Spannkopfes erstreckendes Befestigungsmittel unterbunden ist.
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Aufgrund der Tatsache, dass hier die axiale Festlegung des Spannkopfes relativ zum Antriebskopf lediglich über das wenigstens eine, bevorzugt die mehreren Befestigungsmittel erfolgt, bedarf es demnach im Wartungsfall zum Zweck der Entfernung der Spannkopfes vom Antriebskopf lediglich der Auflösung der Verbindung an diesem Befestigungsmittel, nicht mehr jedoch nach dem Stand der Technik das Lösen einer Flanschverbindung zwischen Bohrwelle und Hohlwelle mit einer Vielzahl von Schrauben.
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Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der einzigen Figur beschrieben.
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Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Spannkopfes 1 umfassend eine Hohlwelle 2 mit einer auf der Hohlwelle 2 koaxial verschieblichen Hülse 3, die an ihrem unteren Ende einen sich erweiternden, insbesondere konisch erweiternden Bereich 3A aufweist.
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Mittels der Hülse 3 können Spannbacken 4, die in radialer Richtung durch Ausnehmungen 2A durch die Hohlwelle 2 in dessen Inneres eingreifen, in Radialrichtung verschoben werden, wofür die Hülse 3 mit ihrem erweiternden Ende 3A über die äußeren Anlaufschrägen 4a der Spannbacken 4 geschoben wird, wodurch die Flächen 4B am inneren Ende einer jeder Spannbacke 4 auf den äußeren Umfang eines in der Hülse liegende Bohrgestänges 5 gedrückt werden können. Hierdurch entsteht ein Wirkschluss zwischen den Spannbacken 4 und dem Bohrgestänge 5, so dass das Bohrgestänge 5 über diesen so realisierten Spannmechanismus in Rotation versetzt werden kann.
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Erfindungsgemäß ist es bei der gezeigten Ausführungsform des Spannkopfes 1 vorgesehen, dass im oberen Endbereich der Hohlwelle 2 ein Drehlager 6 angeordnet ist, das mit wenigstens einem inneren Lagerring 6A drehfest mit der Hohlwelle 2 verbunden ist und mit einem äußeren Lagerring 6B eine Verbindung aufweist sowohl zu einem Ende wenigstens eines Linearantriebs 7 als auch über ein Befestigungsmittel 8 zum Antriebskopf 9.
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Die Hülse 3 umgebend ist ein weiteres Drehlager 10 vorgesehen, welches mit wenigstens einem Lagerring 10A drehfest mit der Hülse verbunden ist und mit einem anderen Lagerring 10B eine Verbindung aufweist zu einem anderen Endbereich eines jeden Linearantriebs 7, so dass durch eine Längenänderung eines jeden linearen Antriebs 7 zwischen dessen beiden Anlenkstellen 7A und 7B der Abstand zwischen den Drehlagern 6 und 10 zehn in axialer Richtung verstellbar ist, was eine axiale Verschiebung der Hülse 3 bewirkt.
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In der hier dargestellten Ausführungsform weist die dem Antriebskopf 9 zuweisende Stirnfläche 2A der Hohlwelle 2 in einem radialen Abstand zur Drehachse 11 mehrere Ausnehmungen 12 auf, die korrespondierend ausgebildet sind mit fluchtend angeordneten Stiften bzw. Steckelementen 13 eines Verbindungselementes 14, das im Wesentlichen als eine Platte konstruiert ist, welche in Richtung zur Hohlwellenstirnseite vorspringende Stifte 13 aufweist.
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Durch diese Konstruktion wird bewirkt, dass durch ein Einstecken des Verbindungselementes 14 bzw. von dessen Stiften 13 in die korrespondierend ausgestalteten Ausnehmungen 12 eine drehfeste Verbindung zwischen diesem Verbindungselement 14 und der Hohlwelle 2 realisiert wird, wobei diese Verbindung jedoch in axialer Richtung nicht ortsfest gelegt ist, sondern in axialer Richtung problemlos gelöst werden kann.
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Die hier beschriebene Ausführungsform sieht es weiterhin vor, dass das Verbindungselement 14 eine innere Ausnehmung 14A aufweist, die durch das Verbindungselement 14 bevorzugt mittig hindurchreicht und deren innerer Rand die Drehachse 11 der Hohlwelle 2 umschließt.
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Die Ausnehmmung 14A ist im vorliegenden Fall mit einem Querschnitt versehen, der von einer kreisrunden Form abweicht, beispielsweise als Mehrkant, insbesondere als Sechskant ausgebildet ist.
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Die Bohrwelle 15 des Antriebskopfes 9 kann ihr bevorzugter Weise einen Kupplungsbereich 15A aufweisen, dessen Außenquerschnitt zum innenquerschnitt des Verbindungselementes 14 korrespondierend ausgebildet ist, so dass die Bohrwelle 15 mit diesen Kupplungsbereich 15A formschlüssig in axialer Richtung in die Ausnehmung 14A eingeschoben werden kann und sich hierdurch eine drehfeste Verbindung zwischen Bohrwelle 15 und Verbindungselement 14 ergibt, die jedoch in axialer Richtung beweglich ist.
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Durch die so hergestellte formschlüssige Verbindung zwischen Hohlwelle 2, Verbindungselement 14 und Bohrwelle 15 wird demnach die Möglichkeit geschaffen, ein Drehmoment von der Bohrwelle 15 auf der Hohlwelle 2 zu übertragen, wobei gleichzeitig die jederzeitige Lösung dieser gekoppelten Verbindung in axialer Richtung gegeben ist.
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Die Position des erfindungsgemäßen Spannkopf es 1 relativ zum Antriebskopf 9 wird mit dieser erfindungsgemäßen Ausführung ausschließlich erzielt durch die Befestigung des Drehlagers 6 bzw. dessen äußeren Ring 6B an dem Antriebskopf mittels der hier bevorzugter Weise als Spannschloss ausgebildeten Befestigungsmittel 8, von denen in den Figur lediglich eines gezeigt ist, jedoch mehrere bevorzugt in gleichmäßiger Winkelverteilung vorgesehen sein können.
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Es kann weiterhin ein Übergangsbereich von der Bohrwelle 15 zum Kupplungsbereich 15A eine Anschlagschulter 15B ausbilden, gegen die die obere Stirnfläche des Verbindungselementes 14 nach dessen gekoppelter Verbindung mit der Hohlwelle 2 durch das Spannen der Spannschlösser 8 gezogen werden kann, so dass nach Spannen der Spannschlösser dieser Anschlag die axiale Position des erfindungsgemäßen Spannkopfes relativ zum Antriebskopf 9 definiert.
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Die hier gezeigte Ausführungsform zeigt weiterhin, dass das untere Ende der Bohrwelle 15 ein Gewindestück 15C aufweist, welches vorgesehen ist, mit dem Gewinde 5A am oberen Ende des Bohrgestänges 5A verbunden zu werden.
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Um nun bei Kontrollen überprüfen zu können, ob das Gewinde 15C bei den Bohrvorgängen Schaden genommen hat, bedarf es bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannkopfes lediglich des Lösens der Spannschlösser 8, wonach beispielsweise deren Bolzen 8A entfernt werden können, um so den erfindungsgemäßen Spannkopf als gesamte Einheit vom Antriebskopf 9 entfernen zu können und Zugang zum Gewinde 15C zu erhalten.
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Bei dieser Ausführungsform bleiben die Linieantriebe 7 in ihren Anlenkstellen 7A und 7B vollständig montiert im Gegensatz zu den bisherigen Spannköpfen des Standes der Technik, bei denen es nötig war, die obere Anlenkstelle vom Antriebskopf 9 zu lösen.
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Des Weiteren entfällt bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform jegliche geschraubte Verbindung zwischen Bohrwelle und Hohlwelle, da bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform die Drehmomentübertragung zwischen Bohrwelle und Hohlwelle lediglich durch eine in axialer Richtung frei bewegliche, gesteckte, bevorzugt formschlüssige Kupplung erfolgt.
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Nicht gezeigt, jedoch sehr wohl realisierbar ist eine Ausführungsform, bei welcher das Gewinde 15C nicht unmittelbar an der Bohrwelle 15 angeordnet ist, sondern in ähnlicher Weise wie das Verbindungselement 14 an einem separaten Gewindeflansch angeordnet ist, der in den hier gezeigten Zwischenraum zwischen Verbindungselement 14 und oberer Stirnfläche 2A der Hohlwelle 2 einlegbar ist und hierbei von den Stiften 13 des Verbindungselementes 14 durchdrungen und somit in gleicher Weise drehfest mit der Hohlwelle 2 verbunden wird, wie das Verbindungsmittel 14 selbst.
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Ebenfalls nicht gezeigt jedoch in analoger Weise realisierbar ist eine Ausführungsform, bei der nicht die Stirnseite 2A der Hohlwelle 2 Ausnehmungen und das Verbindungselement 14 Stifte 13 aufweist, sondern umgekehrt die Stirnseite 2A der Hohlwelle nach oben stehende Stifte und das Verbindungselement 14 korrespondierende Ausnehmungen aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008012729 A1 [0008]
