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Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung für eine Bohrschnecke nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Reinigen einer Bohrschnecke.
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Aus dem Stand der Technik ist bereits eine Vielzahl von Vorrichtungen bekannt, mittels denen eine Bohrung im Erdreich durchgeführt werden kann. So ist es bekannt, dass das Bohren mit unterschiedlich ausgebildeten Bohrschnecken, wie beispielsweise Kellybohrschnecken oder Endlosbohrschnecken oder dergleichen, erfolgen kann. Dabei besteht bei lehmigen und/oder tonigen Bodenverhältnissen das Problem, dass das Bohrgut an der Bohrschnecke haftet und daher eine Reinigung der Bohrschnecke notwendig ist. Zum Reinigen der Bohrschnecke, insbesondere einer Kellybohrschnecke, ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass das anhaftende Bohrgut entweder mit hoher Drehzahl ausgeschleudert oder durch starke Beschleunigung abgeschüttelt wird.
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Das Schleudern weist den Nachteil auf, dass sich das ausgeschleuderte Bohrgut ungerichtet von der Bohrschnecke bewegt und somit in der Nähe der Bohrschnecke befindliche Maschinen beschädigen und/oder in der Nähe der Bohrschnecke befindliche Personen verletzen kann. Das Abschütteln besitzt den Nachteil, dass die zum Reinigen benötigten hohen Beschleunigungen durch Schläge im Antriebsstrang erzeugt werden müssen, was die Lärmbelastung erhöht und die Lebensdauer der Antriebskomponenten verkürzt.
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Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Reinigungsvorrichtung vorzusehen, die wenigstens die oben genannten Nachteile nicht aufweist. Ferner besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zum Reinigen einer Bohrschnecke vorzusehen, dass wenigstens die oben genannten Nachteile nicht aufweist.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 und das Verfahren nach Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß ist eine Reinigungsvorrichtung für eine Bohrschnecke, vorzugsweise für ein Kellybohrgerät mit Bohrschnecke, vorgesehen. Die Reinigungsvorrichtung weist wenigstens eine Reinigungseinrichtung und ein Haltemittel zum Halten der Reinigungseinrichtung auf. Die Reinigungsvorrichtung ist derart ausgebildet, dass die Reinigungseinrichtung zum Reinigen der Bohrschnecke aus einer Ausgangsstellung in eine Reinigungsstellung und umgekehrt bewegbar ist. Dabei befindet sich die Reinigungseinrichtung in der Ausgangsstellung außerhalb eines Gewindegangs der Bohrschnecke. Dagegen ragt die Reinigungseinrichtung in der Reinigungsstellung wenigstens teilweise in den Gewindegang der Bohrschnecke.
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Die Reinigungsvorrichtung weist den Vorteil auf, dass zum Reinigen der Bohrschnecke die Reinigungseinrichtung lediglich aus der Ausgangsstellung in die Reinigungsstellung überführt werden muss. Dadurch kann sichergestellt werden, dass zum Reinigen der Bohrschnecke diese nicht mehr stark beschleunigt oder mit hohen Drehzahlen betrieben werden muss. Im Ergebnis verringert sich durch das Vorsehen der zuvor genannten Reinigungsvorrichtung der Verschleiß der Antriebskomponenten und die Lebensdauer der Antriebskomponenten wird erhöht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Reinigen der Bohrschnecke ohne eine bzw. mit einer geringen Lärmbelastung erfolgen kann.
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Die eingesetzte Bohrschnecke kann eine Endlosbohrschnecke sein. Besonders bevorzugt kann die eingesetzte Bohrschnecke eine Kellybohrschnecke sein. Eine Kellybohrschnecke ist Bestandteil einer Vorrichtung, die neben der Kellybohrschnecke unter anderem eine, insbesondere teleskopierbare, Kellystange aufweist, die mit der Kellybohrschnecke verbunden ist.
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In einer bevorzugten Ausführung kann die Reinigungseinrichtung klappbar ausgebildet sein. Die Reinigungseinrichtung kann eine Platte sein, die derart bewegt wird, dass sie in den Gewindegang der Bohrschnecke ragt. Die Platte kann im Querschnitt gebogen ausgebildet sein. Insbesondere kann die Reinigungseinrichtung wenigstens teilweise einem Räumschild entsprechen. Ferner kann die Reinigungseinrichtung mit einem Stellmotor verbunden sein, der die Bewegung der Reinigungseinrichtung veranlaßt und/oder steuert. Ferner kann ein Federmittel vorgesehen sein, das die Reinigungseinrichtung nach einer Bewegung wieder in die Ausgangsstellung zurückbewegt. Natürlich ist es auch möglich, dass auf ein Federmittel verzichtet wird und die Reinigungseinrichtung lediglich mit dem Stellmotor verbunden ist, der die Reinigungseinrichtung aus der Ausgangsstellung in die Reinigungsstellung und umgekehrt überführt.
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Das Haltemittel kann ein Halterohr sein, das die Bohrschnecke wenigstens teilweise umschließt. Das Halterohr kann an der Umfangsseite eine Aussparung aufweisen. Die Reinigungseinrichtung kann in der Ausgangsstellung wenigstens teilweise außerhalb der Aussparung vorgesehen sein. Zum Reinigen der Bohrschnecke dringt die Reinigungseinrichtung durch die Aussparung in den Gewindegang der Bohrschnecke ein. Während des Reinigungsvorgangs dringt das durch die Reinigungseinrichtung abgeschabte Bohrgut durch die Aussparung des Haltemittels aus und kann mittels Hilfsgeräten von dort entfernt werden. Das Halterohr kann mit einem Bohrrohr, das ebenfalls die Bohrschnecke wenigstens teilweise umschließt verbunden sein. Insbesondere kann das Halterohrs an seinen beiden sich gegenüberliegenden Enden jeweils Befestigungsflansche aufweisen, die mit einem Bohrrohr oder anderen Bauteilen, insbesondere lösbar, verbunden werden können. Im Ergebnis ist ein Befestigen oder Lösen der Reinigungsvorrichtung auf einfache Weise möglich.
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Das Anordnen des Halterohrs am Bohrrohr bietet den Vorteil, dass die Bohrschnecke, insbesondere die Kellybohrschnecke, nicht komplett aus dem Halterohr oder Bohrrohr gehoben werden muss, um die Bohrschnecke zu reinigen. Somit kann der Reinigungsvorgang der Bohrschnecke schnell durchgeführt werden, da ein Einfädeln der Bohrschnecke nach dem Reinigungsvorgang nicht mehr notwendig ist. Ferner muss zum Reinigen der Bohrschnecke ein Oberwagen des Baggers nicht mehr gedreht werden, was den Reinigungsvorgang ebenfalls verkürzt. Ein schnellerer Reinigungsvorgang erhöht wiederum die Produktivität des Bohrvorgangs. Ein weiterer Vorteil des Anordnens des Halterohrs am Bohrrohr besteht darin, dass das Bohrrohr durch einen Bagger, insbesondere einen Bohrbagger, weiter in den Erdboden eingebracht werden, ohne das Halterohr vom Bohrrohr zu trennen.
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Alternativ oder zusätzlich kann das Haltemittel ein Halter sein, der an einem Abschnitt, insbesondere einen dem Erdboden nahen Abschnitt, eines Mäklers angeordnet ist. In diesem Fall kann die Reinigungseinrichtung zwischen Vorschubseilen ein- und ausgefahren werden.
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In einer bevorzugten Ausführung können mehrere Reinigungseinrichtungen am Haltemittel in Richtung der Wendel der Bohrschnecke versetzt zueinander angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich können die Reinigungseinrichtungen in Umfangsrichtung des Haltemittels versetzt zueinander angeordnet sein. Die einzelnen Reinigungseinrichtungen können am gleichen oder an unterschiedlichen Haltemitteln angeordnet sein. Die einzelnen Reinigungseinrichtungen können derart ausgebildet sein, dass diese unterschiedlich tief in den Gewindegang der Bohrschnecke ragen. Somit ist es möglich, dass durch eine erste Reinigungseinrichtung eine erste Schicht des auf der Bohrschnecke vorgesehenen Bohrguts und durch die zweite Reinigungseinrichtung eine zweite Schicht des Bohrguts abgetragen wird.
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Alternativ oder zusätzlich können die Reinigungseinrichtungen gleichzeitig oder nacheinander von der Ausgangsstellung in die Reinigungsstellung und umgekehrt bewegt werden. Ferner ist es möglich, dass die Reinigungseinrichtung in der Reinigungsstellung innerhalb eines vorgegebenen Bereichs bewegt wird. Der Bereich, innerhalb dem die Bewegung der Reinigungseinrichtung erfolgt, wird derart gewählt, dass sichergestellt ist, dass die Reinigungseinrichtung während des gesamten Reinigungsvorgangs in den Gewindegang ragt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vor einem Bohrvorgang durch die Bohrschnecke eine Ausgangsposition der Bohrschnecke ermittelt werden. Diese Position kann abgelegt bzw. abgespeichert werden. Die Ausgangsposition der Bohrschnecke entspricht einer Stellung der Bohrschnecke in der die Reinigungseinrichtung in einen obersten Abschnitt des Gewindes, insbesondere des Gewindegangs eindringen kann. Dabei entspricht der oberste Abschnitt des Gewindes einem von einer Bohrspitze der Bohrschnecke entfernten Ende des Gewindes. Dabei werden die Lage der Bohrschnecke, insbesondere in Längsrichtung, und deren Drehwinkel abgelegt bzw. gespeichert. Natürlich können noch weitere Werte als die zuvor genannten ermittelt und abgespeichert werden. Die Ausgangsposition der Bohrschnecke kann mehrmals ermittelt werden. So kann beispielsweise bei einem Absenken des Bohrrohrs und des damit befestigten Haltemittels eine erneute Bestimmung der Ausgangsposition der Bohrschnecke durch die Steuerung berechnet werden.
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Nach einem Bohrvorgang kann die Bohrschnecke in die Ausgangsposition bewegt werden. Insbesondere kann die Bohrschnecke translatorisch und rotatorisch in die Ausgangsposition bewegt werden. Da die Ausgangsposition vorzugsweise abgelegt bzw. abgespeichert ist, kann die Bohrschnecke nach dem Bohrvorgang automatisch in die Ausgangsposition bewegt werden, wodurch sich der Bedienaufwand verringert. Ausgehend von der Ausgangsposition kann die Bohrschnecke während des Reinigungsvorgangs rotatorisch und translatorisch in eine Richtung weg von dem Erdboden bewegt werden. Die rotatorische und translatorische Bewegung der Schnecke erfolgt derart, dass die Reinigungseinrichtung nicht gegen das Gewinde der Bohrschnecke stößt. Das exakte Abfahren der Schneckengeometrie führt während des Reinigungsvorgangs zu einem definierten und schnellen Entleeren der Schnecke.
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Die Bewegung der Reinigungseinrichtung und/oder der Bohrschnecke kann wenigstens teilweise durch eine Steuervorrichtung gesteuert werden. Eine derartige Steuerung ist möglich, da die Ausgangsposition der Bohrschnecke und damit ein oberer Endpunkt der Bohrschnecke bekannt ist. Ferner ist ein Tiefenpunkt der Bohrschnecke bekannt, so dass alle Informationen für eine automatisierte Bewegung der Bohrschnecke vorliegen. Im Ergebnis kann der Reinigungsvorgang automatisiert werden, wodurch Bedienungsfehler durch den Benutzer vermieden werden. Natürlich ist es auch möglich, dass die Bewegung der Reinigungseinrichtung und/oder der Bohrschnecke wenigstens teilweise durch den Benutzer gesteuert wird.
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Die Erfindung betrifft auch die Bohrschnecke mit der zuvor beschriebenen Reinigungsvorrichtung. Die Bohrschnecke kann in einem Bagger, insbesondere einem Bohrbagger, vorgesehen sein. Ferner kann die zuvor beschriebene Reinigungsvorrichtung in dem Bagger, insbesondere einem Bohrbagger, vorgesehen sein.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
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Dabei zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung eines Bohrbaggers mit der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung,
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2 eine vergrößerte Darstellung der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung, bei der sich die Reinigungseinrichtung in dem Ausgangszustand befindet,
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3 eine vergrößerte Darstellung der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung, bei der sich die Reinigungseinrichtung in einem Reinigungszustand befindet.
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In 1 ist ein Bohrbagger 1 dargestellt, der eine Fahrvorrichtung 2 und eine Bohrvorrichtung 4 aufweist. Die Fahrvorrichtung 2 weist unter anderem ein Trägergerät 20, einen Mäkler 21, der mit dem Trägergerät 20 gekoppelt ist, und ein Längsneigungsverstellmittel in Form einer Hydraulikvorrichtung 22 auf, mittels der die Neigung des Mäklers 21 bezüglich des Trägergeräts 20 verstellt werden kann. Ferner ist in der Fahrvorrichtung 2 ein Arbeitsgerät 23 vorgesehen, das entlang des Mäklers 21 verfahrbar ist.
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Die Bohrvorrichtung 4 dient zum Erzeugen eines Lochs in einem Erdboden 3 und weist eine, insbesondere teleskopierbare, Kellystange 40 auf, die an ihrem einen Ende mit einer Kellybohrschnecke 42 verbunden ist. Dabei ist Kellybohrschnecke in Längsrichtung gesehen kürzer ausgebildet als die Kellystange 40. An ihrem anderen Ende ist die Kellystange 40 über ein Seil mit einer an der Fahrvorrichtung 2 angebrachten Seilwinde verbunden. Die Kellystange 40 wird durch einen Bohrantrieb 44 geführt und erstreckt sich durch einen Bohrflansch 43. Der Bohrantrieb 44 ist mit dem Bohrflansch 43 und dem Arbeitsgerät 23 der Fahrvorrichtung 2 verbunden. Die Kellybohrschnecke 42 erstreckt sich durch ein Bohrrohr 41. Zwischen dem dargestellten Bohrrohr 41 und dem Bohrflansch 43 ist eine Reinigungsvorrichtung 5 angeordnet.
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Wie aus 2 ersichtlich ist, weist die Reinigungsvorrichtung 5 ein Haltemittel 50 in Form eines Halterohrs auf, das zum Halten einer Reinigungseinrichtung 52 dient. Die Reinigungseinrichtung 52 dient zum Abschaben des auf der Kellybohrschraube 42 anhaftenden Bohrguts und somit zum Reinigen der Kellybohrschnecke 42. In dem Haltemittel 50 ist eine Aussparung 51 vorgesehen, über die das abgeschabte Bohrgut aus dem Haltemittel 50 abgeführt wird. Ferner weist das Haltemittel 50 einen Befestigungsflansch 53 auf, über den das Haltemittel 50 mit dem in 1 gezeigten Bohrflansch 43 lösbar verbunden werden kann. Das Haltemittel 50 ist mit seinem von dem Befestigungsflansch 53 entfernten Ende auf das Bohrrohr 41 aufgesetzt und mit diesem lösbar verbunden.
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Die Reinigungseinrichtung 52 ist um eine Drehachse 54 drehbar ausgebildet. Insbesondere ist ein erster Schenkel 521 der Reinigungseinrichtung 52 mit einem Lagerabschnitt 55 des Haltemittels 50 derart gekoppelt, dass sich der erste Schenkel 521 und damit die Reinigungseinrichtung 52 um den Lagerabschnitt 55 drehen können. Der Lagerabschnitt 55 erstreckt sich quer vom Haltemittel 50.
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In 2 wird ein Zustand der Reinigungsvorrichtung 5 gezeigt, bei der sich die Reinigungseinrichtung im Ausgangszustand befindet. Im Ausgangszustand befindet sich ein zweiter Schenkel 520 der Reinigungsvorrichtung 52 außerhalb des Haltemittels 50 und damit außerhalb des Gewindegangs der Kellybohrschnecke 42.
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Dagegen wird in 3 eine Zustand der Reinigungsvorrichtung 5 gezeigt, bei der sich die Reinigungseinrichtung 5 wenigstens teilweise innerhalb des Haltemittels 50 befindet. Dazu wird die Reinigungseinrichtung 52 aus der in 2 gezeigten Ausgangstellung in die in 3 gezeigte Reinigungsstellung umgeklappt. In der Reinigungsstellung ragt der zweite Schenkel 520 der Reinigungsvorrichtung 52 durch die Aussparung 51 in den Gewindegang der Kellybohrschnecke 42. Ferner wird in 3 die Lage der Kellybohrschnecke 42 in einer Ausgangsposition gezeigt. In der Ausgangsposition ist die Kellybohrschnecke 42 derart angeordnet, dass die Reinigungseinrichtung 52 in den von der Bohrspitze der Kellybohrschnecke 42 am weitesten entfernten Bereich des Gewindegangs eindringen kann bzw. ein oberes Wendelende der Bohrschnecke wird so positioniert, dass die Reinigungsvorrichtung 52 aus der Ausgangsstellung in die Reinigungsstellung umklappen kann.
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Es wird angemerkt, dass die zuvor genannte Reinigungsvorrichtung 5 auch in Bohrbaggern 1 eingesetzt werden kann, die nicht eine Kellybohrschraube 42, sondern beispielsweise eine Endlosbohrschnecke aufweisen.
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Im Folgenden wird das Verfahren zum Reinigen der Bohrschnecke beschrieben. Auch wenn die Beschreibung unter Zuhilfenahme der Bezugszeichen erfolgt, ist das Verfahren nicht auf die in den 1 bis 3 dargestellte Ausführungsform, insbesondere einen Bohrbagger mit einer Kellybohrschnecke 42, beschränkt.
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Die Bohrschneckengeometrie, insbesondere die Steigung des Gewindes der Bohrschnecke und/oder die Länge der Bohrschnecke, wird über beispielsweise ein Eingabemittel einer Steuerung des Bohrbaggers zugeführt. Natürlich können noch weitere als die zuvor genannten Werte der Steuerung zugeführt werden. Anschießend wird das Haltemittel 50 auf das Bohrrohr 41 gesetzt und mit diesem verbunden. Des Weiteren wird überprüft, ob sich die Reinigungseinrichtung 52 in der Ausgangsstellung befindet. Falls nicht, wird diese in die Ausgangsstellung überführt.
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Anschließend wird die Bohrschnecke in das Haltemittel 50 eingeführt. Dabei dringt die Bohrschnecke derart in das Haltemittel 50 und das Bohrrohr 41 ein, dass ein oberer Abschnitt der Bohrschnecke so in einer Ausgangsposition positioniert ist, dass die Reinigungseinrichtung 52 in die Reinigungsstellung bewegt, insbesondere eingeklappt, werden kann. Bei dem oberen Abschnitt der Bohrschnecke handelt es sich um den zum Bohrflansch 43 zugewandten Abschnitt der Bohrschnecke bzw. der von der Bohrspitze am weitesten entfernte Bereich des Gewindes. Die Ausgangsposition der Bohrschnecke wird abgelegt bzw. gespeichert. Insbesondere wird die Lage des oberen Abschnitts bezogen auf die Längsrichtung der Bewegung der Bohrschnecke und/oder der Verdrehwinkel der Bohrschnecke gespeichert.
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Nach einem Speichern der zuvor genannten Werte wird die Bohrschnecke abgesenkt und der Bohrvorgang durchgeführt. Während des Bohrvorgangs füllt sich die Bohrschnecke mit Bohrgut. Sobald die Bohrschnecke mit Bohrgut gefüllt ist, bewegt sich diese, insbesondere translatorisch und rotatorisch, in die Ausgangsposition. Die Bewegung der Bohrschnecke in die Ausgangsposition kann automatisch erfolgen. Die Reinigungseinrichtung 52 kann vor oder nach dem Erreichen der Ausgangsposition in die Reinigungsstellung bewegt werden.
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Ausgehend von der Ausgangsposition beginnt die Entleerung und damit Reinigung der Bohrschnecke. Dazu wird die Bohrschnecke in eine Richtung weg von dem Boden 3 translatorisch bewegt. Gleichzeitig wird die Bohrschnecke gedreht, so dass bei der Bewegung der Bohrschnecke die Gewindegeometrie abgebildet wird. Bei der Bewegung der Bohrschnecke in eine Richtung weg von dem Erdboden 3 tritt das durch die Reinigungseinrichtung 52 abgeschabte Bohrgut über die Aussparung 51 aus dem Haltemittel 50 und kann von dort abgeführt werden. Die gereinigte Bohrschnecke kann nach der Reinigung abgesenkt werden, um den Bohrvorgang fortzusetzen.
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Nach einer bestimmten Anzahl von Bohrvorgängen muss das Bohrrohr 42 weiter abgesenkt werden. Dazu wird der Bohrantrieb 44 mittels eines Druckrohrs 43 mit dem Bohrrohr 42 verbunden, so dass sich das Bohrrohr 42 dreht und in den Boden gedrückt wird. Zudem kann der Steuerung mitgeteilt werden, dass der Bohrantrieb 44 mit dem Bohrrohr 42 verbunden ist. Somit kann die neue Position der Reinigungseinrichtung 52 beispielsweise durch eine erneute Bestimmung der Ausgangsposition der Bohrschnecke ermittelt werden.
