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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erzeugen oder Aufweiten einer Erdbohrung im Erdreich, die eine Bohrvorrichtung umfasst, durch die ein über ein Zug- und/oder Druckelement mit mindestens einer hydraulischen Antriebseinheit der Bohreinrichtung verbundenes Bohr- und/oder Aufweitwerkzeug bewegbar ist. Die Bohrvorrichtung ist insbesondere eine Horizontalbohrvorrichtung, durch die eine Bohrung mit Hilfe eines steuerbaren Horizontalbohrverfahrens (Horizontal Directional Drilling) durchführbar ist. Das Zug- und/oder Druckelement kann insbesondere ein Bohrgestänge oder ein Seil sein. Bekannte Horizontalbohrvorrichtungen zum Erzeugen von Erdbohrungen haben hydraulische Antriebe, die über dieselbetriebene oder benzinbetriebene Hydraulikaggregate angetrieben werden. Aufgrund der Schadstoffemission der eingesetzten Diesel- oder Benzinmotoren können diese Hydraulikaggregate nicht mehr überall eingesetzt werden. Insbesondere müssen bereits existierende Abgasvorschriften und zu erwartende verschärfte Abgasvorschriften eingehalten werden. Auch ist die Lärmemission von diesel- oder benzinbetriebenen Baumaschinen und Hydraulikaggregaten erheblich, so dass deren Einsatz teilweise nur zu bestimmten Uhrzeiten möglich ist.
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Aus dem Dokument
DE 10 2015 107 194 A1 ist eine Bohranlage zum Erzeugen oder Aufweiten einer Erdbohrung bekannt, bei der der Vortrieb des Gestänges abhängig vom Drehmoment zur Rotation des Gestänges geregelt wird. Beim Vorschub des Bohrwerkzeugs kann Spülflüssigkeit durch das Bohrgestänge zum Bohrkopf geleitet werden. Weitere Horizontalbohranlagen mit einem Vorschubantrieb zum Antrieb eines ein Bohrwerkzeug tragenden Bohrgestänges, das unter gleichzeitiger Drehung mit Hilfe eines Vorschubantriebs im Erdreich vorgeschoben wird, sind aus den Dokumenten
DE 10 2010 004 287 A1 und
US 6,189,628 B1 bekannt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zum Erzeugen oder Aufweiten einer Erdbohrung im Erdreich anzugeben, durch die beim Betrieb am Einsatzort keine oder nur eine geringe Schadstoffemission und eine geringe Lärmemission erfolgt. Ferner ist eine Baueinheit anzugeben, die eine Hydraulikeinheit mit einer geringen Schadstoffemission am Einsatzort hat.
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Diese Aufgaben werden jeweils durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einer Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 2 sowie eine Baueinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Anordnung nach Anspruch 1 hat eine Hydraulikpumpe, wobei diese Antriebseinheit eine elektrische Antriebseinheit ist. Die Anordnung umfasst einen Akkupack zum Bereitstellen der für die elektrische Antriebseinheit erforderlichen elektrischen Energie. Dadurch kann die zum Betrieb der Bohrvorrichtung erforderliche Energie durch den Akkupack bereitgestellt werden. Hierdurch ist eine einfache Möglichkeit geschaffen, die Bohrvorrichtung ohne Schadstoffausstoß und mit geringer Lärmemission am Einsatzort zu betreiben. Beim Vorhandensein eines Anschlusses an ein Energieversorgungsnetz, wie beispielsweise ein städtisches Stromnetz, kann die für die elektrische Antriebseinheit erforderliche elektrische Energie nicht durch den Akkupack, sondern durch dieses Energieversorgungsnetz bereitgestellt werden. Dies ist insbesondere durch einen Baustromanschluss über ein entsprechendes Stromkabel zum Verbinden des Baustromanschlusses mit der elektrischen Antriebseinheit möglich.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erzeugen oder Aufweiten einer Erdbohrung im Erdreich, die eine Bohrvorrichtung umfasst, durch die ein über ein Zug- und/oder Druckelement mit mindestens einer Antriebseinheit der Bohrvorrichtung verbundenes Bohr- und/oder Aufweitwerkzeug bewegbar ist. Die Antriebseinheit ist eine elektrische Antriebseinheit, ferner umfasst die Anordnung einen Akkupack zum Bereitstellen der für die elektrische Antriebseinheit erforderliche elektrische Energie.
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Die Bohrvorrichtung der Anordnung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2 ist vorzugsweise eine Grubenbohranlage ohne Fahrgestell oder eine Horizontalbohranlage mit Fahrgestellt. Das Zug- und/oder Druckelement ist vorzugsweise ein aus mehreren Gestängeabschnitten zusammengesetztes Gestänge oder ein Seil.
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Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Baueinheit, die eine Hydraulikpumpe zum Fördern von Hydraulikflüssigkeit und eine Antriebseinheit zum Antrieb der Hydraulikpumpe umfasst. Die Antriebseinheit zum Antrieb der Hydraulikpumpe ist eine elektrische Antriebseinheit. Die Baueinheit umfasst ferner einen Akkupack zum Bereitstellen der für die elektrische Antriebseinheit erforderlichen Energie. Hierdurch ist eine einfache und kompakte Anordnung angegeben, durch die auf einfache Weise Hydraulikaggregate zum Betreiben von hydraulischen Antrieben auf Baustellen bereitgestellt werden, wobei am Einsatzort auf der Baustelle keine Schadstoffemission durch die Baueinheit erfolgt. Als Akkupack wird allgemein ein zusammengeschaltetes Paket mehrerer Akkumulatorzellen bezeichnet, das zur praktischen Verwendung durch eine Umhüllung oder ein Gehäuse zusammengehalten und oft durch dieses auch vor äußeren Einflüssen geschützt wird. Vorzugsweise sind Akkupacks austauschbar. Die Verbindung zwischen Antriebseinheit und Akkupack ist insbesondere lösbar, beispielsweise durch einen geeigneten Steckverbinder.
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Der Akkupack ist vorzugsweise ein Wechselakkupack, der gegen einen baugleichen Wechselakkupack austauschbar ist und vorzugsweise über Steckkontakte und/oder Druckkontakte zur Verbindung mit der elektrischen Antriebseinheit verfügt. Alternativ oder zusätzlich kann der Wechselakkupack ein Anschlusskabel zur Verbindung mit der elektrischen Antriebseinheit haben.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Anordnung oder die Baueinheit eine Kopplungseinheit zum wahlweisen Zuführen der durch das Akkupack oder der durch ein Energieversorgungsnetz bereitgestellten elektrischen Energie mit der elektrischen Antriebseinheit hat. Die Kopplungseinheit ist vorzugsweise über ein elektrisches Verbindungskabel, wie ein Baustromkabel, über mindestens einen elektrischen Steckverbinder mit dem Energieversorgungsnetz verbindbar. Hierdurch kann auf einfache Art und Weise eine wahlweise Versorgung mit elektrischer Energie durch das Akkupack oder durch ein vorzugsweise öffentliches Stromversorgungsnetz erfolgen, so dass dann, wenn eine Energieversorgung über ein öffentliches Energieversorgungsnetz am konkreten Einsatzort der Anordnung oder der Baueinheit möglich ist, die von der bzw. den elektrischen Antriebseinheiten benötigte elektrische Energie aus dem öffentlichen Energieversorgungsnetz entnommen werden kann.
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Es ist vorteilhaft, wenn die Anordnung oder die Baueinheit ein Fahrgestellt umfassen, auf dem zumindest der Akkupack angeordnet ist. Das Fahrgestell ist insbesondere mit einem Zugfahrzeug verbindbar. Alternativ oder zusätzlich kann das Fahrgestell einer Antriebseinheit zum Verfahren des Fahrgestells umfassen. Vorzugsweise ist das Fahrgestell durch eine Bedienperson steuerbar, beispielsweise mit Hilfe einer Fernbedienung oder über einen Fahrstand, der am Fahrgestell vorgesehen sein kann. Hierdurch ist ein einfacher Transport des Akkupacks möglich. Insbesondere kann der Akkupack mit Hilfe des Fahrgestells zu einer Ladestation zum Aufladen des Akkupacks verfahren werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Fahrgestell eine elektrische Antriebseinheit zum Verfahren des Fahrgestells hat. Für diese elektrische Antriebseinheit kann der Akkupack die erforderliche elektrische Energie bereitstellen, so dass das Fahrgestell mit Hilfe der elektrischen Energie des Akkupacks verfahren werden kann.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn eine Steuereinheit vorgesehen ist, die abhängig von einer voreingestellten oder durch die Steuereinheit ermittelten Entfernung des Akkupacks zu einer Ladestation zum Laden des Akkupacks, die zum Zurücklegen des Weges erforderliche elektrische Energie ermittelt und eine Abgabe elektrischer Energie zumindest an die elektrische Antriebseinheit zum Antrieb der Hydraulikpumpe und/oder zum elektrischen Antrieb der Bohrvorrichtung stoppt, sobald die im Akkupack gespeicherte elektrische Energie einen Wert unterschreitet, der erforderlich ist, damit der Akkupack mit Hilfe des Fahrgestells zur Ladestation gefahren werden kann.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn druckseitig der Hydraulikpumpe eine Umschalteinheit vorgesehen ist, wobei die Umschalteinheit wahlweise mit einer ersten zur Antriebseinheit führenden Druckleitung und mit einer zweiten zur Antriebseinheit führenden Druckleitung verbindbar ist. Die erste Druckleitung ist dabei vorzugsweise am Akkupack vorbeigeführt. Die zweite Druckleitung ist vorzugsweise mäanderförmig durch den Akkupack geführt oder liegt außen am Akkupack an, so dass der Akkupack zumindest bei Umgebungstemperaturen von < 0° C durch die Hydraulikflüssigkeit erwärmbar ist.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Anordnung oder Baueinheit eine Spülflüssigkeitspumpe zum Fördern von Spülflüssigkeit hat, wobei eine elektrische Antriebseinheit die Spülflüssigkeitspumpe antreibt. Alternativ oder zusätzlich kann die Anordnung einen Ölkühler umfassen, der einen durch eine elektrische Antriebseinheit angetriebenen Lüfter hat. Sowohl die Antriebseinheit der Spülflüssigkeitspumpe als auch die elektrische Antriebseinheit des Lüfters können einfach mit Hilfe des Akkupacks mit elektrischer Energie versorgt werden. Hierdurch ist sowohl ein einfacher Aufbau als auch eine kostengünstige Energieversorgung aller Antriebseinheiten der Anordnung bzw. der Baueinheit möglich.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn zumindest eine der elektrischen Antriebseinheiten ein Gleichstrommotor oder ein über einen Wechselrichter mit dem Akkupack verbundener Wechselstrommotor ist. Der Wechselrichter kann dabei in den Akkupack integriert, auf dem Fahrgestell des Akkupacks oder an der Bohrvorrichtung vorgesehen sein. Als Wechselstrommotor kann insbesondere ein Asynchronmotor eingesetzt werden. Solche Asynchronmotoren sind preisgünstig und haben einen relativ hohen Wirkungsgrad.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Steuereinheit die Drehzahl des Wechselstrommotors durch den Wechselrichter steuert oder dass die Steuereinheit die Drehzahl des Gleichstrommotors steuert. Hierdurch kann auf einfache Art und Weise die Drehzahl und/oder der Vorschub der Bohrvorrichtung bei der Verwendung von elektrischen Antriebseinheiten der Bauvorrichtung gesteuert werden. Alternativ oder zusätzlich kann durch das Einstellen einer geeigneten Drehzahl die Fördermenge der Hydraulikpumpe einfach eingestellt und an den tatsächlichen Bedarf der Bohrvorrichtung angepasst werden. Bei der Einstellung der Drehzahl der Spülflüssigkeitspumpe kann die geförderte Menge Spülflüssigkeit einfach eingestellt werden, so dass eine einfache Steuerung und/oder Regelung der Spülflüssigkeitsmenge möglich ist. Ferner kann die Kühlleistung des Ölkühlers durch das Einstellen einer geeigneten Drehzahl durch die Steuereinheit an die erforderliche Kühlleistung angepasst werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Steuereinheit die Drehzahl der elektrischen Antriebseinheit abhängig von der von der Hydraulikpumpe zu erzeugenden und/oder von der Antriebseinheit benötigten Fördermenge steuert. Alternativ oder zusätzlich ist es vorteilhaft, wenn die Steuereinheit die Drehzahl der elektrischen Antriebseinheit abhängig von der durch die Steuereinheit ermittelten oder voreingestellten Fördermenge Spülflüssigkeit einstellt. Alternativ oder zusätzlich ist es vorteilhaft, wenn die Steuereinheit die Drehzahl der elektrischen Antriebseinheit abhängig von der durch die Steuereinheit ermittelten oder voreingestellten Kühlleistung des Ölkühlers einstellt. Hierdurch ist eine einfache Steuerung der Anordnung bzw. der Baueinheit möglich.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Steuereinheit die Drehzahl der elektrischen Antriebseinheit derart steuert, dass die Drehzahl bei aktiver elektrischer Antriebseinheit eine voreingestellte Mindestdrehzahl nicht unterschreitet. Hierdurch wird ein sicherer Betrieb der Anordnung bzw. der Baueinheit sichergestellt.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn eine Sensoreinheit den von der Hydraulikpumpe erzeugten Druck der Hydraulikflüssigkeit erfasst und einen entsprechenden Messwert an die Steuereinheit überträgt. Die Steuereinheit kann dann den Druck auf einen voreingestellten Solldruck regeln, wobei die Drehzahl der elektrischen Antriebseinheit als Stellgröße dient. Alternativ oder zusätzlich kann eine Sensoreinheit, die von der Spülflüssigkeitspumpe geförderte Fördermenge der Spülflüssigkeit erfassen und ein entsprechender Wert wird an die die Steuereinheit übertragen. Die Steuereinheit kann dann die Fördermenge Spülflüssigkeit auf eine durch die Steuereinheit ermittelte oder eine voreingestellte Sollfördermenge regeln, wobei die Drehzahl der elektrischen Antriebseinheit als Stellgröße dient. Hierdurch ist eine einfache Steuerung der Anordnung bzw. der Baueinheit möglich.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Akkupack ein zusammengeschaltetes Paket mit mehreren Akkumulatorzellen und ein Gehäuse oder eine Umhüllung zum Zusammenhalten der Akkumulatorzellen hat.
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Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, die die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den beigefügten Figuren näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1A eine schematische Darstellung einer Bohranlage zum gesteuerten Bohren einer Pilotbohrung gemäß einer ersten Ausführungsform, mit der eine Durchgangsöffnung im Erdreich erzeugt wird, die nachfolgend mithilfe eines Aufweitwerkzeugs aufweitbar ist;
- 1B einen vergrößerten Ausschnitt der Bohranlage nach 1A, wobei der Bohrkopf zum Erzeugen der Pilotbohrung dargestellt ist;
- 1C eine schematische Darstellung einer Bohranlage zum Aufweiten der mit der Bohranlage nach 1A erzeugten Pilotbohrung mithilfe eines Aufweitwerkzeugs;
- 1D einen vergrößerten Ausschnitt der Bohranlage nach 1C, wobei das Aufweitwerkzeug zum Aufweiten der Pilotbohrung dargestellt ist;
- 2 eine Baueinheit mit einem Akkupack und mit einem Hydraulikaggregat gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 3 eine Baueinheit mit einem Akkupack und mit einem Hydraulikaggregat gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
- 4 eine Bohrvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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In
1A ist eine Bohranlage
10 zum gesteuerten Bohren einer Pilotbohrung gemäß einer ersten Ausführungsform gezeigt. Die Bohranlage
10 arbeitet nach einem Horizontalbohrverfahren, das auch als Horizontal Directional Drilling (HDD) Verfahren bezeichnet wir. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird hierzu eine unter der Handelsbezeichnung Terra-Jet erhältliche Horizontalbohranlage eingesetzt. Eine solche Horizontalbohranlage ist beispielsweise aus dem Dokument
DE 101 15 233 A1 bekannt. Beim HDD-Verfahren wird ein aus mehreren Gestängeabschnitten
13 zusammengesetztes Gestänge
14 mithilfe einer Horizontalbohrvorrichtung
12 an einem Startpunkt
16 mit einem an der Horizontalbohrvorrichtung
12 entfernten Ende des Gestänges
14 angeordneten Bohrkopf
20 in Richtung des Pfeils
P0 in das Erdreich
18 eingebracht.
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Die Horizontalbohrvorrichtung 12 hat eine Pumpe 42, die über einen Schlauch 48 Spülflüssigkeit 46 aus einem Spülflüssigkeitsbehälter 40 ansaugt und mit hohem Druck in das hohle Gestänge 14 fördert. Die Spülflüssigkeit 46 tritt mit hohem Druck am Bohrkopf 20 aus. Durch den hohen Druck und durch Hartmetallzähne des Bohrkopfs 20 wird ein Bohrloch ins Erdreich 18 geschnitten. Als Spülflüssigkeit 46 kann Wasser mit Betonit oder Polymeren eingesetzt werden. Solche Spülflüssigkeiten 46 stabilisieren den Bohrkanal 15, vermindern die Reibung zwischen Bohrgestänge 14 und Erdreich 18 sowie die Reibung zwischen einem in den Bohrkanal einzuziehenden Rohr 26 und dem Erdreich 18. Eine Steuereinheit 50 der Horizontalbohrvorrichtung 12, insbesondere eine speicherprogrammierbare Steuereinheit (SPS), steuert die Pumpe 42 zum Fördern der Spülflüssigkeit 46 durch das Gestänge 14 an. Die Pumpe 42 ist durch die Steuereinheit 50 insbesondere derart ansteuerbar, dass der Volumenstrom der durch die Pumpe 42 geförderten und somit der am Bohr- bzw. Aufweitkopf 20, 24 austretenden Spülflüssigkeit 46 steuerbar ist. Bei anderen Ausführungsformen ist die Baueinheit 100 mit dem Hydraulikaggregat 110 und dem Akkupack 150 in die Horizontalbohrvorrichtung 12 integriert, wobei der Akkupack 150 vorzugsweise austauschbar ist.
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Das Horizontalbohrgerät 12 hat im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen hydraulischen Drehantrieb zum Drehen des Gestänges 14 um dessen Längsachse und einen hydraulischen Vorschubantrieb zum Bewegen des Gestänges entlang seiner Längsachse durch das Erdreich 18 zusammen mit dem an dem vom Vorschubantrieb entfernten Ende des Gestänges 14 mit diesem verbundenen Bohrkopf oder Aufweitkopf. Die hydraulischen Antriebe der Horizontalbohrvorrichtung 12 werden mit Hilfe der Steuereinheit 50 der Horizontalbohrvorrichtung über Ventile angesteuert. Die für die Hydraulikantriebe erforderliche Hydraulikflüssigkeit wird durch ein in eine Baueinheit 100 integriertes Hydraulikaggregat 110 über eine Druckleitung 112 zugeführt. Ferner wird Hydraulikflüssigkeit von den Hydraulikantrieben der Horizontalbohrvorrichtung 12 über eine Rückführleitung 114 zurück zum Hydraulikaggregat 110 geführt. Das Hydraulikaggregat 110 hat eine Pumpe, die durch einen Elektromotor angetrieben wird. Ferner umfasst die Baueinheit 100 einen Akkupack 150, zum Bereitstellen der für die Antriebseinheit des Hydraulikaggregats 110 erforderlichen elektrischen Energie. Der Aufbau und die Funktion der Baueinheit 100 wird in Verbindung mit 2 näher erläutert.
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Der Bohrkopf 20 ist an seinem vorderen Ende asymmetrisch abgeflacht und wird mithilfe des Gestänges 14 zum Erzeugen eines geraden Bohrlochs kontinuierlich gedreht. Bei einer gewünschten seitlichen Bewegung, Aufwärtsbewegung oder Abwärtsbewegung wird der Bohrkopf 20 in einer für diese gewünschte Bewegung geeigneten Position angehalten und nicht weitergedreht, so dass aufgrund der asymmetrisch abgeflachten Form des vorderen Endes des Bohrkopfs 20 eine entsprechende Ablenkbewegung des Bohrkopfs 20 im Erdreich 18 erfolgt. In 1B ist eine Detailansicht des von der Horizontalbohrvorrichtung 12 entfernten Endes des Gestänges 14 zusammen mit dem Bohrkopf 20 gezeigt. Im Bohrkopf 20 ist eine elektronische Sonde angeordnet, die mithilfe eines entsprechenden Ortungsgerätes jederzeit von der Erdoberfläche aus exakt geortet werden kann, so dass die Position des Bohrkopfs 20 im Erdreich 18 jederzeit exakt bestimmbar ist.
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Die Bewegungsbahn des Bohrkopfs 20 und damit der Verlauf des Bohrkanals 15 der Pilotbohrung wird einfach durch kontrolliertes Stoppen der Drehung des Bohrkopfs 20 über das Gestänge 14 gesteuert, so dass die Steuerfläche des Bohrkopfs 20 in eine für die gewünschte Bewegung erforderliche Stellung gebracht wird.
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Nach Erreichen des Zielpunkts 22, der beispielsweise in einer Zielgrube vorgesehen ist, wird der Bohrkopf 20 durch einen Aufweitkopf 24 ersetzt, der beim Zurückziehen des Gestänges 14 die zuvor erzeugte Pilotbohrung aufweitet und gleichzeitig ein HDPE-Rohr 26 einzieht, wie dies in den 1C und 1D gezeigt ist. HDPE-Rohre sind aus High-Density-Polyethylen hergestellt, wobei dieses High-Density-Polyethylen ein thermoplastischer Kunststoff mit hoher Dichte ist, so dass die aus HDPE hergestellten Rohre eine hohe Zähigkeit und Steifigkeit, eine sehr gute chemische Beständigkeit, gute Gleiteigenschaften, geringe Feuchtigkeitsaufnahme, sehr gute Verarbeitungseigenschaften, sehr gut verschweißbar sind und physiologisch unbedenklich sind. Bei anderen Ausführungsformen können auch Rohre 26 aus anderen Materialien, insbesondere aus Metall, eingezogen werden.
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1D zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der in 1C gezeigten Anordnung 10. In diesem Ausschnitt sind das von der Horizontalbohrvorrichtung 12 entfernte Ende des Gestänges 14, der Aufweitkopf 24 und das bereits zum Teil ins Erdreich 18 eingezogene Rohr 26 dargestellt.
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Bei anderen Ausführungsformen ist die Pumpe 42 zusammen mit der Antriebseinheit der Pumpe 42 in der Baueinheit 100 angeordnet. Dann kann anstatt der hydraulischen Antriebseinheit der Pumpe 42 auch eine elektrische Antriebseinheit vorgesehen werden, wobei der Akkupack 150 die für die elektrische Antriebseinheit der Pumpe 42 erforderliche elektrische Energie bereitstellt.
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Bei weiteren Ausführungsformen kann die Horizontalbohreinheit 12 anstatt des hydraulischen Drehantriebs einen elektrischen Drehantrieb und/oder anstatt des hydraulischen Vorschubantriebs einen elektrischen Vorschubantrieb haben. Diese elektrischen Antriebe können dann direkt oder über einen Wechselrichter, der in der Horizontalbohreinheit 12 oder der Baueinheit 100 angeordnet sein kann, mit dem Akkupack verbunden und durch diesen mit elektrischer Energie versorgt werden.
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2 zeigt die Baueinheit 100 mit dem Akkupack 150 und dem Hydraulikaggregat 110 gemäß einer ersten Ausführungsform. Elemente mit gleichem Aufbau und/oder gleicher Funktion haben dieselben Bezugszeichen. Das Hydraulikaggregat 110 umfasst einen Vorratsbehälter 116, einen Ölkühler 118, einen als Antriebseinheit für einen Lüfter des Ölkühlers 118 dienenden Elektromotor 120, eine Hydraulikpumpe 122 und einen als Antriebseinheit für die Hydraulikpumpe 122 dienenden Elektromotor 124. Ferner hat das Hydraulikaggregat 110 mindestens einen Druckanschluss 126 zum Anschluss der Druckleitung 112 sowie mindestens einen Rückleitungsanschluss 128 zum Anschluss der Rückführleitung 114.
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Die Baueinheit 100 hat weiterhin eine Steuereinheit 160, die vorzugsweise über Daten oder Signalkabel mit der Steuereinheit 50 der Bohrvorrichtung 12 verbunden ist. Ferner umfasst die Baueinheit 100 einen Wechselrichter 162 zum Erzeugen einer Wechselspannung aus der durch den Akkupack 150 bereitgestellten Gleichspannung. Hierdurch ist es möglich, die Elektromotore 120, 124 als Wechselstrommotore auszuführen. Weiterhin kann mit Hilfe des Wechselrichters 162 eine gewünschte Drehzahl der Wechselstrommotore 120, 124 eingestellt werden.
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Die Baueinheit 100 hat ein Gehäuse 170, das den Akkupack 150 und Komponenten des Hydraulikaggregats 110 sowie die Steuereinheit 160 und den Wechselrichter 162 umschließt. An der Oberseite des Gehäuses 170 sind Tragösen 180, 182 vorgesehen, über die die Baueinheit 100 insbesondere mit Hilfe eines Krans angehoben werden kann. Ferner umfasst die Baueinheit 100 eine Grundplatte 190, in der Öffnungen 192, 194 vorgesehen sind, in die Gabelzinken eines Flurfördergerätes, insbesondere eines Gabelstaplers oder eines Hubwagens, einführbar sind. Bei anderen Ausführungsformen kann die Baueinheit 100 zusätzlich eine elektrisch angetriebene Spülflüssigkeitspumpe 42 haben, wie sie beim Ausführungsbeispiel nach den 1A bis 1D in der Bohrvorrichtung 12 integriert ist. Bei weiteren Ausführungsformen kann die Baueinheit 100 auch keine Transportösen 180, 182 oder auch keine Öffnungen 192, 194 für ein Flurfördergerät haben. Bei weiteren Ausführungsformen ist das Akkupack 150 der Baueinheit 100 von der Hydraulikeinheit 110 trennbar ausgeführt, so dass das Akkupack 150 einzeln ausgetauscht werden kann.
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Werden als Drehantrieb und Vorschubantrieb sowie als Fahrantrieb für die Bohrvorrichtung 12 Elektromotore verwendet, so kann auf das Hydraulikaggregat 110 ganz verzichtet werden, wobei die Bohrvorrichtung 12 dann über ein Anschlusskabel mit dem Akkupack 150 verbunden wird.
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Bei weiteren Ausführungsformen kann die Hydraulikeinheit 110 Bestandteil der Bohrvorrichtung 12 sein bzw. in diese integriert sein, wobei der Bohrvorrichtung 12 dann die zum Antrieb der elektrischen Antriebseinheit des Hydraulikaggregats 110 erforderlichen elektrischen Energie durch das separat von der Bohrvorrichtung 12 angeordnete Akkupack 150 zugeführt wird.
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3 zeigt eine Baueinheit 200 mit einem Akkupack 150 und eine Hydraulikeinheit 110 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Ferner umfasst die Baueinheit 200 ein Fahrgestell 202 und einen Fahrstand 204. Die Baueinheit 200 ist mit Hilfe des Fahrgestells 202 verfahrbar. Als Antriebseinheit zum Verfahren der Baueinheit 200 dienen Elektromotoren. Die elektrische Energie für diese Antriebsmotore wird durch das Akkupack 150 bereitgestellt. Über den Fahrstand 204 kann eine Bedienperson die Baueinheit 200 verfahren. Insbesondere kann das Akkupack 150 so zu einer Ladestation gefahren werden. Das Fahrgestell 202 hat im vorliegenden Ausführungsbeispiel Kettenantriebe, vorzugsweise Gummikettenantriebe. Bei anderen Ausführungsformen kann das Fahrgestell über Räder verfahren werden. Der Aufbau, die Funktion und die Verbindungsmöglichkeit der Baueinheit 200 mit der Bohrvorrichtung 12 stimmen mit denen der Baueinheit 100 gemäß der ersten Ausführungsform überein.
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Die Baueinheit 200 hat in gleicher Weise wie die Baueinheit 100 eine Steuereinheit 160, die abhängig von einer voreingestellten oder durch die Steuereinheit 160 selbst ermittelten Entfernung des Akkupacks 150 zu einer Ladestation zum Laden des Akkupacks 150 die zum Zurücklegen des Weges erforderliche elektrische Energie ermittelt und eine Abgabe elektrischer Energie zumindest an die elektrische Antriebseinheit 124 zum Antrieb der Hydraulikpumpe 122 stoppt, sobald die im Akkupack 150 gespeicherte elektrische Energie einen Wert unterschreitet, der erforderlich ist, damit der Akkupack 150 noch sicher zu der Ladestation gefahren werden kann.
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Auch kann die Hydraulikeinheit 110 sowohl bei der Baueinheit 100 als auch bei der Baueinheit 200 eine Umschalteinheit umfassen, durch die die geförderte Hydraulikflüssigkeit wahlweise durch eine erste Druckleitung 112 oder durch eine zweite Druckleitung gefördert wird. Die erste Druckleitung 112 ist dabei auf relativ direktem Weg zur Bohrvorrichtung 12 geführt. Die zweite Druckleitung ist mäanderförmig durch den Akkupack 150 geführt oder liegt am Akkupack 150 an, so dass das Akkupack 150 zumindest bei Umgebungstemperaturen von < 0° C durch die Hydraulikflüssigkeit erwärmbar ist.
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Bei anderen Ausführungsformen kann das Hydraulikaggregat 110 Sensoren umfassen, die den in der Druckleitung 112 erzeugten Druck der Hydraulikflüssigkeit erfassen und an eine der Steuereinheiten 50, 160 übertragen. Die Steuereinheit 50, 160 stellt dann die Drehzahl der Antriebseinheit 124 der Hydraulikpumpe 122 derart ein, dass der gewünschte Solldruck erzeugt wird. In gleicher Weise kann durch die Steuereinheit 50, 160 die Fördermenge der Spülmittelpumpe 42 und/oder die Kühlleistung des Ölkühlers 118 eingestellt werden.
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4 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Horizontalbohrvorrichtung 300 zum Herstellen und/oder Aufweiten einer Erdbohrung gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die Bohrvorrichtung 300 umfasst zwei eine Verschiebeeinheit 302 begrenzende Stirnplatten 304, 306, die über Verbindungselemente 308, 310, 312, 314 miteinander verbunden sind. Über diese Verbindungselemente 308 bis 314 ist der Abstand zwischen den Stirnplatten 304, 306 festgelegt. Mit den Verbindungselementen 312, 314 sind Abstützplatten 316 bis 322 verbunden, über die die Bohrvorrichtung 300 in einer Grube oder einem Schacht abgestützt werden kann.
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Die Abstützplatten 316 bis 322 sind aus den durch die Stirnplatten 304, 306 ragenden offenen Enden der Verbindungselemente 314, 312 herausziehbar und über Bolzen 324, 326 in verschiedenen Auszugsstufen mit den Verbindungselementen 312, 314 verbindbar. Die Stirnplatte 304 hat eine Gestängedurchführung 328, durch die ein Gestängeabschnitt des Gestänges 14 hindurchführbar ist. Ferner sind Arretierungshebel 330, 332 gezeigt, durch die ein Gestängeabschnitt des Gestänges 14 wahlweise derart fixiert werden kann, dass er an einer Drehbewegung gehindert wird, so dass der fixierte Gestängeabschnitt mit einem weiteren Gestängeabschnitt verbunden werden kann oder von diesem weiteren Gestängeabschnitt getrennt werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann mithilfe der Klemmhebel 330, 332 eine Verschiebung eines Gestängeabschnitts in Vortriebsrichtung P2 sowie entgegengesetzt der Vortriebsrichtung verhindert werden.
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Mit dem Verbindungselement 314 ist ein Bedienpult 315 verbunden, mit dessen Hilfe die Verschiebeeinheit 302 sowie ein hydraulischer Drehantrieb 334 zum Erzeugen einer Drehbewegung der Gestängeaufnahme 40 angesteuert werden kann. Der Drehantrieb 334 ist fest mit dem Schlitten 38 verbunden. Zur Kraftübertrag zwischen dem Drehantrieb 334 und der Gestängeaufnahme 40 ist eine im Schlittens 38 angeordnete Übertragungskette (nicht dargestellt) vorgesehen.
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Die Verschiebeeinheit 302 hat zwei Zylinderanordnungen 336, 338, die als Vorschubantrieb dienen. Die erste Zylinderanordnung 336 hat einen ersten Zylinder 340 mit einem ersten Zylindergehäuse 342 und einer ersten Kolbenstange 344. Ferner hat die erste Zylinderanordnung 336 einen zweiten Zylinder 346, der ein zweites Zylindergehäuse 348 und eine zweite Kolbenstange 350 hat.
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Die zweite Zylinderanordnung 338 hat einen ersten Zylinder 352 mit einem ersten Zylindergehäuse 354 und einer ersten Kolbenstange 356. Ferner umfasst die zweite Zylinderanordnung 338 einen zweiten Zylinder, der in 4 von anderen Elementen verdeckt ist. Dieser zweite Zylinder hat ein zweites Zylindergehäuse sowie eine zweite Kolbenstange. Ein Ende der Kolbenstangen 344, 356 ist jeweils mit der ersten Stirnplatte 304 über eine Schraubverbindung fest verbunden. Die gegenüberliegenden zweiten Enden der Kolbenstangen 344, 356 sind mit der gegenüberliegenden zweiten Stirnplatte 306 verschraubt, so dass die Kolbenstangen 344, 356 als Führungselemente zum Führen der Verschiebebewegung der Verschiebeeinheit 302 dienen. Die der Stirnplatte 304 zugewandte Seite der Zylindergehäuse 342, 352 sind über eine erste Zwischenplatte 364 verbunden. Mit der Verbindungsplatte 364 ist jeweils ein Ende der Kolbenstangen 350, 362 der zweiten Zylinder 346, 358 über eine Schraubverbindung fest verbunden. Ferner umfasst die Verschiebeeinheit 302 eine zweite Zwischenplatte 366, die an dem der zweiten Stirnplatte 306 zugewandten Ende der Zylindergehäuse 354, 342 der ersten Zylinder 340, 352 der Zylinderanordnungen 336, 338 fest verbunden ist. Ferner sind die den mit der ersten Zwischenplatte 364 fest verbundenen Enden der Kolbenstangen 350, 362 gegenüberliegenden Enden der Kolbenstangen 350, 362 mit der zweiten Zwischenplatte 366 über jeweils eine Schraubverbindung fest verbunden. Dadurch werden bei einer Bewegung der Zylindergehäuse 342, 354 entlang der Kolbenstangen 344, 356 die zweiten Zylinder 346, 358 zusammen mit den Zwischenplatten 364, 366 und dem mit den Zylindergehäusen 348, 360 verbundenen Schlitten 38 in Vortriebsrichtung P2 bzw. in entgegengesetzter Richtung verschoben.
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Der Schlitten 38 kann bei einer durch die zweiten Zylinder 346, 358 erzeugten Verschiebebewegung ebenfalls in Vortriebsrichtung P2 bzw. in entgegengesetzter Richtung verschoben werden.
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Das Bohrgerät ist über mindestens eine Druckleitung 112 und eine Rückflussleitung 114 mit dem Hydraulikaggregat 110 der Baueinheit 100 verbunden. Der Aufbau und die Funktion der Baueinheit 100 sind bereits in Verbindung mit den 1A bis 1D und 2 ausführlich beschrieben worden. Alternativ zur Baueinheit 100 kann die Bohrvorrichtung 300 auch mit der Baueinheit 200 verbunden werden. Werden bei der Bohrvorrichtung 300 anstelle der Hydraulikantriebe elektrische Antriebe eingesetzt, ist dann das Hydraulikaggregat 110 nicht erforderlich. Die für die elektrischen Antriebseinheiten benötigte elektrische Energie kann dann direkt vom Akkupack 150 bereitgestellt werden. Die Vorschubbewegung kann insbesondere durch einen Elektromotor über einen Zahnstangenantrieb erfolgen.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Baueinheiten 100, 300 und/oder die Bohrvorrichtungen 12, 300 eine Kopplungs- und/oder Umschalteinheit zum wahlweisen Verbinden der elektrischen Antriebseinheiten 120, 124 und/oder weiterer elektrischer Antriebseinheiten und/oder Verbraucher mit dem Akkupack 150 oder einem Stromversorgungsnetz haben. Dann ist auch eine Versorgung über ein Stromversorgungsnetzt an Einsatzorten möglich, wo der Zugang zum Stromversorgungsnetz mit vertretbarem Aufwand möglich ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015107194 A1 [0002]
- DE 102010004287 A1 [0002]
- US 6189628 B1 [0002]
- DE 10115233 A1 [0024]
