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Die Erfindung betrifft einen Antrieb einer Erdbohrvorrichtung zum schiebenden oder ziehenden Einbringen eines Bohrstrangs, ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebs einer Erdbohrvorrichtung zum Eintreiben eines Bohrstrangs in schiebender oder ziehender Arbeitsrichtung in das Erdreich und eine Verwendung eines Antriebs einer Erdbohrvorrichtung zum schiebenden oder ziehenden Einbringen eines Bohrstrangs.
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Es ist bekannt, einen Antrieb einer Erdbohrvorrichtung zum schiebenden oder ziehenden Einbringen eines Bohrstrangs zu verwenden, bei der ein Schub-Zug-Antrieb über Kupplungsmittel an Vorsprüngen oder in Ausnehmungen eines Bohrstrangs mit einem Werkzeug am Ende angreift. Beispielsweise ist in
DE 196 08 980 C2 eine Bohrvorrichtung beschrieben, die aus einer Lafette mit einer Hydraulik-Kolben-Zylinder-Einheit besteht, die einen Schlitten linear hin und her bewegt. Der Schlitten ist mit einer Klinke verbunden, die beim Vorschub des Schlittens hinter eine Sprosse eines Leitergestänges, welches Teil eines Bohrstrangs ist, greift und so das Leitergestänge mit dem Bohrkopf entsprechend dem Hub der Hydraulik-Kolben-Zylinder-Einheit in Bohrrichtung vorwärts bewegt. Am Ende des Hubs löst sich die Klinke automatisch von der Sprosse und der Schlitten fährt in seine Ausgangsposition zurück. Aufgrund der hohen Kräfte, ist die Hydraulik-Kolben-Zylinder-Einheit fest mit dem Schlitten und einem Rahmen an der Lafette verbunden.
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Als Hydraulik-Kolben-Zylinder-Einheit bzw. Linearantrieb wird in der
DE 198 49 611 C1 beschrieben, einen doppelt wirkenden Hydraulikzylinder zu verwenden. Dabei können die beiden Zylinderräume mit einer Druckquelle über je eine Hydraulikleitung mit einem 4/3-Wegeventil verbunden sein, zwischen die ein Wechselventil mit einem den jeweils aktuellen Druck messenden Manometer geschaltet ist, das über ein Steuergerät beim Erreichen des maximalen Drucks das 4/3-Wegeventil schaltet und dabei die eine oder die andere Hydraulikleitung mit der Druckquelle verbindet.
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Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Möglichkeit für einen Antrieb einer Erdbohrvorrichtung, ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebs einer Erdbohrvorrichtung und einer Verwendung eines Antriebs einer Erdbohrvorrichtung zu schaffen, mit dem bzw. der ein Bohrstrang preisgünstig, insbesondere ohne aufwendige Druckregelmaßnahmen, in einer einfachen Ausgestaltung, insbesondere mit kleinem Bauraum, und/oder effizient, insbesondere mit voller zur Verfügung stehender Kraft, in beiden Richtungen bewegt werden kann.
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Es wurde erfindungsgemäß erkannt, gegen ein bestehendes Vorurteil zu handeln. In Abkehr zu der herrschenden Meinung, welche ein festes Verbinden der Hydraulik-Kolben-Zylinder-Einheit bzw. Hydraulikzylinder allgemein als zwingend notwendig ansah, wurde erkannt, dass eine zumindest einseitig lösbare Verbindung eines Hydraulikzylinders zwischen Rahmen und Schlitten der Erdbohrvorrichtung möglich ist. Hierdurch kann ein Hydraulikzylinder in zwei unterschiedlichen Arbeitsrichtungen lösbar zwischen dem Rahmen und dem Schlitten angeordnet werden. Es wurde erkannt, dass ein Hydraulikzylinder sogar im Bereich einer Erdbohrvorrichtung, die harschen Bedingungen ausgesetzt ist, hinsichtlich seiner Arbeitsrichtung einfach gedreht werden kann, ohne feste, d.h. insbesondere stoffschlüssige Verbindungen, zu lösen. Insbesondere wurde erkannt, dass bei einer Anordnung des Hydraulikzylinders zwischen Rahmen und Schlitten nach einem Drehen des Hydraulikzylinders quer zur Längsrichtung desselben jeweils für die Arbeitsbewegung beim Schieben sowie bei der Arbeitsbewegung beim Ziehen immer ein und dieselbe Seite des Hydraulikzylinders, insbesondere die Kolbenseite, mit Druck beaufschlagt werden kann. So stehen, insbesondere bei Verwendung eines Differenzialzylinders, für die Arbeitsbewegung bzw. Arbeitsrichtung hohe Kräfte zur Verfügung (Kolbenfläche) und für den Leerhub hohe Geschwindigkeiten (durch möglichst kleine Kolbenringflächen bzw. Kolbenstange mit großem Durchmesser). Eine hohe Kraft zum Bewegen des Bohrstrangs und eine hohe Verfahrgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders, insbesondere im Leerhub, kann erreicht werden. Ferner kann durch die lösbare Verbindung des Hydraulikzylinders mit dem Schlitten und/oder dem Rahmen ein einfacher Transport erreicht werden. Zudem kann ermöglicht werden, eine einfache Montage vor Ort, auch in einer kleinen Baugrube, vorzunehmen. Auch können aufwendige Einstellarbeiten entfallen. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass bei einem Hydraulikzylinder, der ein Zylinderrohr und eine Kolbenstange aufweist, der Zylinder bzw. das Zylinderrohr des Hydraulikzylinders immer mit dem Schlitten verbunden bleibt und die Kolbenstange in den beiden Arbeitsrichtungen an zwei unterschiedlichen Bereichen des Rahmens lösbar befestigt werden kann. Es ergibt sich für den Anwender ein deutlicher Mehrnutzen, da die erreichbaren Vorteile bisher nicht erzielt werden konnten. Die Einfachheit des Aufbaus, des Transports, der Montage, der Einstellung und/oder die Effizienz der Arbeitsweise hinsichtlich der beiden Arbeitsrichtungen kann zu einer erhöhten Effizienz führen.
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Die Erfindung schafft einen Antrieb einer Erdbohrvorrichtung zum schiebenden oder ziehenden Einbringen eines Bohrstrangs mit einem Rahmen und einem gegenüber dem Rahmen relativ hin und her bewegbaren Schlitten, wobei mindestens ein Hydraulikzylinder zwischen Rahmen und Schlitten zum Bewegen des Schlittens angeordnet ist. Der Hydraulikzylinder lässt sich in zwei unterschiedlichen Arbeitsrichtungen lösbar zwischen dem Rahmen und dem Schlitten anordnen.
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Der Begriff „Bohrstrang“ umfasst im Sinne der Beschreibung einen ein Erdbohrwerkzeug und ein Gestänge aufweisenden Strang, der zum Einbringen einer Erdbohrung durch das Erdreich mittels einer Erdbohrvorrichtung bzw. einer Antriebsvorrichtung bewegt werden kann.
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Der Begriff „Gestänge“ umfasst im Sinne der Beschreibung nicht nur ausschließlich starre, einzelne miteinander unmittelbar oder mittelbar verbundene Gestängeschüsse aufweisende Gestänge, sondern insbesondere sämtliche Kraftübertragungselemente, die bei einer Erdbohrvorrichtung eingesetzt werden können. Starre Gestängeschüsse, die insbesondere mittels einer Steckverbindung verbunden werden können, sind bevorzugt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann eine Steckverbindung zwischen zwei benachbarten Gestängeschüssen ausgebildet werden, die mittels eines quer zur Längsachse der Gestängeschüsse eingeschobenen Bolzens gesichert ist.
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Der Begriff „Gestängeschuss“ im Sinne der Beschreibung umfasst ein sich entlang einer Längsachse erstreckendes Element, welches Teil des Gestänges bzw. eines Bohrstrangs zum Erdbohren ist. Der Gestängeschuss kann als vorderseitig im Bohrstrang angeordnetes Element mit zugeordneter Funktion (Sendergehäuse o. ä.) ausgebildet sein oder als ein (lediglich mechanisch) den Bohrstrang als Gestängeschuss verlängerndes Element ausgebildet sein. Der Gestängeschuss kann mechanische Kanäle, beispielsweise für Bohrfluid, elektrische Leitungen, elektrische Elemente und/oder elektronische Elemente umfassen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Gestängeschuss im Sinne der Beschreibung einen Außendurchmesser von 25 mm bis 65 mm aufweisen, bevorzugt 30 mm bis 60 mm, bevorzugt 35 mm bis 55 mm, bevorzugt 40 mm bis 50 mm. In einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Gestängeschuss im Sinne der Beschreibung eine Gesamtlänge von 450 mm bis 650 mm aufweisen, bevorzugt 500 mm bis 600 mm, bevorzugt 520 mm bis 580 mm. In einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Gestängeschuss im Sinne der Beschreibung eine Nutzlänge aufweisen, die insbesondere der Länge der, insbesondere endseitig vorgesehenen, Verbindungselemente, beispielsweise bei einer Steckverbindung eine Länge der Verbindungsbuchse und/oder des Verbindungssteckers, Rechnung trägt. Die Nutzlänge kann sich aus der Gesamtlänge verringert um die Länge des bzw. der Verbindungselemente ergeben und 400 mm bis 600 mm, bevorzugt 450 mm bis 550 mm, bevorzugt 475 mm bis 525 mm, betragen. In einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Gestängeschuss im Sinne der Beschreibung eine Nut zum Eingreifen eines Eingriffselements zum Bewegen des Bohrstrangs, beispielsweise eine (Sperr-)Klinke, aufweisen, die einen Außendurchmesser von 15 mm bis 55 mm aufweisen kann, bevorzugt 20 mm bis 50 mm, bevorzugt 25 mm bis 45 mm, bevorzugt 30 mm bis 40 mm. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die Gesamtlänge des Gestängeschusses 550 mm und der Außendurchmesser des Gestängeschusses 45 mm betragen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die Nutzlänge des Gestängeschusses 500 mm betragen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann der Außendurchmesser einer Nut zum Eingreifen eines Eingriffselements zum Bewegen des Bohrstrangs einen Außendurchmesser von 35 mm aufweisen. Bei den genannten Werten für den Außendurchmesser des Gestängeschusses, der (Gesamtlänge des Gestängeschusses, der Nutzlänge des Gestängeschusses und des Außendurchmessers einer Nut am Gestängeschuss handelt es sich um keine die entsprechenden Abmessungen beschränkenden Werte; es ist hervorzuheben, dass eine Anpassung an die äußeren Gegebenheiten, insbesondere Größe der Baugrube bzw. des Schachts für die Anordnung der Erdbohrvorrichtung und/oder die Beschaffenheit des Erdreichs, erfolgen kann, um eine Erdbohrung effizient durchzuführen.
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Der Begriff „Erdbohrwerkzeug“ umfasst einen am vorderseitigen Ende des Bohrstrangs angeordneten Bohrkopf, bei dem bewegliche Teile vorgesehen sein können. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das Bohrwerkzeug eine unbewegliche bzw. starre oder weitestgehend unbewegliche bzw. starre Außenkontur aufweist.
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Der Begriff „Erdbohrvorrichtung“ umfasst im Sinne der Beschreibung jedwede Vorrichtung, die insbesondere einen Gestängeschüsse aufweisenden Bohrstrang in einem bestehenden oder zu erstellenden Kanal im Erdreich bewegen kann, um eine Bohrung, insbesondere eine Horizontalbohrung, zu erstellen oder aufzuweiten oder um Leitungen oder andere lange Körper in das Erdreich einzuziehen. Eine Erdbohrvorrichtung kann dabei einen einen Bohrstrang ziehend und/oder drückend antreibenden Antrieb bzw. Antriebsvorrichtung umfassen. Es kann zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, dass der Antrieb den Bohrstrang in einem gewissen Winkelbereich um die Längsachse des Bohrstrangs drehen kann. Ein rotatorischer Antrieb ist möglich, wobei auch eine Hin- und Herbewegung in Form einer Drehbewegung in beiden Drehrichtungen um die Längsachse des Bohrstrangs in einem gewissen Winkelbereich (ein sogenannter „Paddel“-Betrieb) möglich ist.
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Der Begriff „Horizontalbohrung“ (horizontal drilling) im Sinne der Beschreibung umfasst insbesondere jede Art von bestehenden oder zu erstellenden, vorzugsweise horizontalen, Kanälen in einem Körper, insbesondere Erdkanäle einschließlich Erdbohrungen, Felsbohrungen oder Erdleitungen sowie unterirdische oder oberirdische Rohrleitungen und Wasserkanäle, die sich durch Einsatz einer entsprechenden Erdbohrvorrichtung herstellen oder einziehen lassen.
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Der Begriff „Rahmen“ umfasst im Sinne der Beschreibung ein Bauelement einer Erdbohrvorrichtung, welches in einer Baugrube oder einem Schacht, insbesondere einem Kanalschacht, angeordnet sein kann, um eine Führung für ein Hin- und Herbewegen eines Schlittens relativ zum Rahmen zu ermöglichen. Mittels des Rahmens kann die Erdbohrvorrichtung in einer Baugrube, einem Schacht oder auf dem Erdreich stehend abgestützt werden. Der Rahmen kann eine Führung bzw. eine Bahn für das Hin- und Herbewegen des Schlittens definieren. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Rahmen eine rechteckförmige Grundfläche auf. Der Rahmen kann eine Länge in der Längserstreckung der Hydraulikzylinder aufweisen, die bevorzugt 550 mm bis 1050 mm, weiter bevorzugt 600 mm bis 1000 mm, weiter bevorzugt 650 mm bis 950 mm, weiter bevorzugt 700 mm bis 900 mm, weiter bevorzugt 750 mm bis 900 mm, weiter bevorzugt 800 mm bis 900 mm, beträgt. Der Rahmen kann eine Länge quer zur Längserstreckung der Hydraulikzylinder aufweisen, die bevorzugt 350 mm bis 600 mm, weiter bevorzugt 350 mm bis 550 mm, weiter bevorzugt 350 mm bis 500 mm, weiter bevorzugt 400 mm bis 500 mm, weiter bevorzugt 450 mm bis 500 mm, beträgt. Die genannten Maße können sich auf die Grundfläche beziehen, wobei neben dem Rahmen, insbesondere in Erstreckung quer zur Längsrichtung des Hydraulikzylinders ein Führungsrohr für die Abstützung des Rahmens in der Baugrube oder dem Schacht vorgesehen sein kann, aus dem Abstützelemente ausgefahren und in Anlage zur Baugrube oder dem Schacht gebracht werden können.
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Der Begriff „Schlitten“ im Sinne der Beschreibung umfasst ein Element der Erdbohrvorrichtung, welches ein Eingriffselement zum Ineingriffbringen mit dem Bohrstrang aufweist und welches relativ zum Rahmen hin und her bewegbar ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Hydraulikzylinder formschlüssig mit dem Schlitten und/oder dem Rahmen in den beiden unterschiedlichen Richtungen mittels eines Einlegens oder Einsetzens des Hydraulikzylinders in Aufnahmen am Schlitten und/oder Rahmen verbindbar. Hierdurch kann der Hydraulikzylinder einfach vom Rahmen bzw. Schlitten gelöst werden, sofern dies erforderlich ist. Die Wirkrichtung des Hydraulikzylinders kann umgekehrt bzw. umgedreht werden. Zusätzlich ermöglicht ein einfaches Einlegen bzw. Einsetzen des Hydraulikzylinders eine einfache Demontage bzw. einen einfachen Transport des Antriebs. Sofern der Hydraulikzylinder aus einer Aufnahme gehoben werden kann, so müssen insbesondere keine stoffschlüssigen Verbindungen zwischen Rahmen und Hydraulikzylinder bzw. Schlitten und Hydraulikzylinder gelöst werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verbindung des Hydraulikzylinders sowohl am Rahmen als auch am Schlitten einfach lösbar und wahlweise verbindbar. Sofern ein Lösen und Verbinden für Schlitten oder Rahmen beschrieben wird, so kann diese Beschreibung auch für das jeweils andere Verbinden mit dem Hydraulikzylinder verwendet werden. Es ist jedoch auch möglich, dass der Hydraulikzylinder derart am Schlitten befestigt ist, dass ein einfaches Lösen, insbesondere in Form eines Herausnehmens oder Hochhebens des Hydraulikzylinders, nicht möglich ist; beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Hydraulikzylinder am Schlitten fest um einen Drehpunkt schwenkbar angebracht sein kann, sodass insbesondere der Zylinder bzw. das Zylinderrohr des Hydraulikzylinders mit dem Schlitten verbunden bleibt und die Kolbenstange an einem anderen Bereich des Rahmens lösbar befestigt wird. Besonders bevorzugt kann das Zylinderrohr in beiden Arbeitsrichtungen des Antriebs im Bereich des Schlittens angeordnet bzw. lösbar verbunden sein; die Kolbenstange des Hydraulikzylinders kann in beiden Arbeitsrichtungen mit dem Rahmen lösbar verbunden sein, wobei die Kolbenstange in einer Arbeitsrichtung mit einem Abschnitt des Rahmens verbunden sein kann, der näher beabstandet zur Erdbohrung ist, und in der anderen Arbeitsrichtung mit einem Abschnitt des Rahmens verbunden sein kann, der weiter weg beabstandet zur Erdbohrung ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Hydraulikzylinder eine Kolbenstange und ein Zylinderrohr auf, wobei die Kolbenstange und/oder das Zylinderrohr
ein (a) erstes Eingriffselement oder
eine (b) Aufnahme für ein zweites Eingriffselement und
der Schlitten und/oder der Rahmen
eine (a) Aufnahme für das erste Eingriffselement oder
das (b) zweite Eingriffselement aufweisen.
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Mittels der beschriebenen Ausgestaltung ist ein Formschluss möglich, der den Hydraulikzylinder gegenüber dem Schlitten und/oder dem Rahmen fixiert. Aufgrund der in einer Richtung wirkenden bzw. vom Hydraulikzylinder ausgeübten Kraft kann eine Anordnung hinsichtlich des Formschlusses erreicht werden, die einfach ausgestaltet ist und dennoch eine sichere Fixierung ermöglicht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Eingriffselement und/oder das zweite Eingriffselement eine zwischen zwei Begrenzungsflächen ausgebildete Nut, wobei die Nut, die Aufnahme und die Begrenzungsflächen derart aneinander angepasst sind, dass ein Formschluss in Längsrichtung der Kolbenstange und/oder des Zylinderrohrs erreichbar ist. Hierdurch ist eine einfache geometrische Ausgestaltung der Elemente zum Ineingriffbringen von Hydraulikzylinder und Rahmen und/oder Hydraulikzylinder und Schlitten möglich. Die Ausbildung einer Nut mit entsprechenden Begrenzungsflächen sowie einem Eingriffselement, das an die Nut angepasst ist, liefert eine konstruktiv einfache Möglichkeit zur Ausgestaltung des Antriebs.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist an dem Schlitten eine an den Zylinder bzw. das Zylinderrohr angepasste Aufnahme vorhanden. Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Abmessung bzw. Länge der Aufnahme mit der Länge des Zylinders bzw. Zylinderrohrs oder dem Abstand zweier struktureller Elemente am Zylinder bzw. Zylinderrohr, insbesondere Anschläge, im Wesentlichen übereinstimmt, so dass der Zylinder bzw. das Zylinderrohr einfach in die Aufnahme am Schlitten eingelegt werden kann, um eine lösbare Verbindung des Hydraulikzylinders mit dem Schlitten auszubilden. Es kann vorgesehen sein, dass die Aufnahme am Schlitten zwei strukturelle Elemente, insbesondere in Form zweier Vorsprünge, aufweist, die in Längsrichtung des Hydraulikzylinders beabstandet sind und je eine Fläche aufweisen. Die beiden Flächen können insbesondere einander zugewandt sein. Die beiden Flächen können bei eingelegtem Zylinderrohr mit zwei Anschlägen am Zylinderrohr derart zusammenwirken, dass jede der Flächen gleichzeitig an einem Anschlag des Zylinderrohrs anliegt, wodurch eine Fixierung des Schlittens zum Zylinderrohr in beiden Bewegungsrichtungen des Hydraulikzylinders möglich sein kann. Es kann zudem oder alternativ vorgesehen sein, dass am Rahmen mindestens eine, bevorzugt zwei, Aufnahmen vorgesehen sein können, die an ein strukturelles Element der Kolbenstange angepasst sind, so dass das strukturelle Element am Rahmen eingesetzt bzw. eingelegt werden kann, um die Verbindung der Kolbenstange bzw. des Hydraulikzylinders mit dem Rahmen auszubilden. Es kann vorgesehen sein, dass am Rahmen mindestens eine stirnseitige Aufnahme ausgebildet ist, in die ein strukturelles Element der Kolbenstange eingesetzt werden kann. Bevorzugt können zwei stirnseitige Aufnahmen, die an Stirnseiten ausgebildet sind, die einander gegenüberliegen, vorgesehen sein. Die Anordnung zweier Aufnahmen an gegenüberliegenden Stirnseiten ist bevorzugt derart, dass die Verbindungslinie der beiden Aufnahmen längs der beiden Arbeitsrichtungen verläuft. Durch die Ausbildung einer Aufnahme an einer Stirnseite des Rahmens kann die komplette Länge des Rahmens für die Anordnung des Hydraulikzylinders verwendet werden.
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An den gegebenenfalls vorgesehenen strukturellen Elementen des Zylinderrohrs, die für eine Fixierung in der Aufnahme des Schlittens vorgesehen sein können, kann ein Griff ausgebildet sein, der den Transport und die Handhabung des Hydraulikzylinders vereinfachen kann. Beispielsweise kann der Griff als ein die in Längsrichtung voneinander beabstandeten Anschläge am Zylinderrohr verbindendes Element ausgebildet sein. Die Planung, Konstruktion und Herstellung kann vereinfacht werden. Der Griff kann sich parallel zum Zylinderrohr beabstandet von diesem erstrecken.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Hydraulikzylinder ein Differenzialzylinder, was eine preisgünstige Möglichkeit bietet. Zudem bietet ein Differenzialzylinder die Möglichkeit, dass aufwendige Druckregelmaßnahmen entfallen können. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann ein Hydraulikzylinder gewählt werden, dessen Durchmesser der Kolbenstange groß im Verhältnis zur Kolbenfläche ist, da die Kolbenringfläche dann klein ausfallen kann. Der Hydraulikzylinder kann eine Länge von 400 mm bis 650 mm, bevorzugt 450 mm bis 600 mm, bevorzugt 500 mm bis 600 mm, bevorzugt 500 mm bis 550 mm, aufweisen. Der Hydraulikzylinder kann einen Kolbendurchmesser von 50 mm bis 120 mm, bevorzugt 50 mm bis 100 mm, insbesondere 70 mm, aufweisen. Der Hydraulikzylinder kann einen Hub im Bereich von 200 mm bis 350 mm, bevorzugt 200 mm bis 300 mm, weiter bevorzugt 250 mm bis 300 mm, insbesondere von 270 mm, aufweisen. Der Kolbenstangendurchmesser des Hydraulikzylinders kann im Bereich von 25 mm bis 60 mm, bevorzugt 25 mm bis 50 mm, aufweisen. Es ist möglich, dass das Verhältnis zwischen Kolbendurchmesser und Kolbenstangendurchmesser derart ist, dass bei im Wesentlichen gleichem Ölstrom für die beiden Richtungen der Bewegung die Geschwindigkeit bei Beaufschlagung der Kolbenringfläche (Leerhub) etwa doppelt so hoch ist wie bei Beaufschlagung der Kolbenfläche für den Arbeitshub.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei Hydraulikzylinder vorgesehen, die symmetrisch zueinander zum Rahmen und/oder Schlitten angeordnet sind. Hierdurch kann die Kraft symmetrisch zwischen Schlitten und Rahmen wirken. Eine stabile und gleichmäßige Entfaltung der Kraft ist möglich.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Eingriffselement, beispielsweise in Form einer Sperrklinke, an dem Schlitten drehbar angeordnet. Eine Sperrklinke kann eine einfache Ausgestaltung eines Eingriffselements bieten, mit dem der Bohrstrang in Eingriff gebracht und auf den Bohrstrang eine Kraft aufgeprägt werden kann. Zum Ineingriffbringen mit dem Bohrstrang können Gestängeschüsse verwendet werden, die eine oder mehrere an der äußeren Oberfläche ausgebildete Ausnehmungen bzw. Nuten aufweisen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist an dem Zylinderrohr ein Element einer Steck- oder Schraubverbindung zum Anschluss einer Hydraulikleitung ausgebildet. Durch eine derartige Ausgestaltung kann ein Transport bzw. eine Demontage des Antriebs vereinfacht werden, indem beispielsweise neben einer Demontage des Hydraulikzylinders vom Schlitten und/oder Rahmen auch Zuführungsleitungen für den Anschluss einer Hydraulikleitung an das Zylinderrohr demontiert werden können.
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Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebs einer Erdbohrvorrichtung zum Eintreiben eines Bohrstrangs in schiebender oder ziehender Arbeitsrichtung in das Erdreich mit einem Rahmen, einem gegenüber dem Rahmen relativ hin und her bewegbaren Schlitten, und mindestens einem Hydraulikzylinder zwischen Rahmen und Schlitten zum Bewegen des Schlittens relativ zum Rahmen. Der Hydraulikzylinder wird für eine Umkehr der Arbeitsrichtung vom Rahmen und/oder Schlitten gelöst und quer zu seiner Längsachse gedreht. Bevorzugt kann das Zylinderrohr auch nach der Drehung des Hydraulikzylinders im Bereich des Schlittens verbleiben bzw. dort wieder angeordnet werden, und die Kolbenstange des Hydraulikzylinders kann in beiden Stellungen mit dem Rahmen verbunden sein, wobei die Kolbenstange in einer Arbeitsrichtung mit einem Abschnitt des Rahmens verbunden ist, der näher beabstandet zur Erdbohrung ist, und in einer anderen Arbeitsrichtung mit einem Abschnitt des Rahmens, der weiter weg beabstandet von der Erdbohrung ist.
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Die Erfindung schafft auch eine Verwendung eines Antriebs eine Erdbohrvorrichtung zum schiebenden oder ziehenden Einbringen eines Bohrstrangs mit einem Rahmen und einem gegenüber dem Rahmen relativ hin und her bewegbaren Schlitten. Zwischen Rahmen und Schlitten ist zum Bewegen des Schlittens ein Hydraulikzylinder angeordnet. Es wird eine lösbare wahlweise Verbindung des Hydraulikzylinders verwendet, um die Arbeitsrichtung des Antriebs zu ändern.
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Die Ausführungen zu den einzelnen Aspekten der Erfindung, wie sie in Bezug auf den Antrieb, das Verfahren und die Verwendung beschrieben werden, sind als einander ergänzende Ausführungen zu verstehen. Ausführungen zu einem Aspekt gelten auch für die Ausführung für einen der anderen Aspekte.
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Die vorstehenden Ausführungen stellen ebenso wie die nachfolgende Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen keinen Verzicht auf bestimmte Ausführungsformen oder Merkmale dar.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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In den Zeichnungen zeigt:
- 1 eine Erdbohrvorrichtung mit einem Bohrstrang und einem Antrieb in einer Seitenansicht in teilweise geschnittener schematischer Darstellung;
- 2 einen Antrieb in einer ersten Arbeitsrichtung einer Erdbohrvorrichtung in isometrischen Darstellung;
- 3 den Antrieb der 2 mit geänderter Arbeitsrichtung in isometrischer Darstellung; und
- 4 eine vergrößerte Ansicht eines Teilbereichs des Antriebs der 2 und 3 von oben.
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1 zeigt in einer Seitenansicht und in einer teilweise geschnittenen schematischen Darstellung eine Erdbohrvorrichtung 2, welche in eine Startbaugrube 3 eingesetzt ist. Mittels der Erdbohrvorrichtung 2 kann ein Bohrstrang 5 mit einem vorderseitig angeordneten Erdbohrwerkzeug in Form eines Bohrkopfs 6 in das Erdreich 8 eingebracht werden. Im Bohrstrang 5 ist hinter dem Bohrkopf 6 eine Senderaufnahme 7 angeordnet.
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Das schiebende bzw. ziehende Einbringen des Bohrstrangs 5 erfolgt mittels zweier Hydraulikzylinder 1, die eine Sperrklinke 10 hin und her bewegen. Die Sperrklinke 10 ist an einem Schlitten 12 befestigt. Die Sperrklinke 10 ist am Schlitten 12 für eine Änderung der Arbeitsrichtung drehbar befestigt. Der Schlitten kann sich relativ zu einem Rahmen 25, welcher an den Stirnseiten eine vordere Rahmenplatte 20 und eine hintere Rahmenplatte 14 aufweist, mittels einer Betätigung der Hydraulikzylinder 1 bewegen. Am Rahmen 25 ist jeweils an der vorderen Rahmenplatte 20 und an der hinteren Rahmenplatte 14 ein Fixpunkt für die lösbare Befestigung des Hydraulikzylinders 1 vorgesehen.
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Zum Bewegen des Bohrstrangs 5 schiebt sich die Sperrklinke 10 in der in 1 und 2 gezeigten Stellung während des Zurückfahrens (Leerhub) aus einer Nut 9 des Bohrstrangs 5 heraus und fällt beim Erreichen einer weiteren Nut 9 in diese hinein, sodass die Hydraulikzylinder 1 den Bohrstrang 5 in der Arbeitsstellung, wie es die 2 schematisch zeigt, weiter vorschieben können.
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Für eine ziehende, in 3 dargestellte Arbeitsrichtung der Hydraulikzylinder werden diese quer zu ihrer Längsrichtung gedreht. Dabei ist es möglich, dass die Zylinder- bzw. Kolbenseite des Hydraulikzylinders 1 mit der größeren Kraft für den Arbeitshub (weiter) zur Verfügung steht und (immer) die Kolbenstangenseite für einen schnellen Rückhub.
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Während 2 für ein schiebendes Einbringen des Bohrstrangs 5 die Anordnung der Hydraulikzylinder 1 gegenüber Schlitten 12 und Rahmen 25 zeigt, zeigt 3 eine ziehende Arbeitsrichtung, wobei sowohl in der 2 als auch in der 3 die Stellung der Hydraulikzylinder 1 jeweils nach Abschluss des Arbeitshubes (Zylinder ausgefahren) dargestellt ist.
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In 2 sind die beiden Hydraulikzylinder 1 mit ihren Kolbenstangen 4 in Nuten 13 einer hinteren Rahmenplatte 14 eingehangen. Die Kolbenstangen weisen ihrerseits jeweils eine Ausnehmung bzw. Nut 27 auf, die an die Dicke der Rahmenplatte 14 und 20 angepasst ist. Die Nut 13 in den Rahmenplatten 14, 20 ist ihrerseits an den Durchmessser der Kolbenstange 4 im Bereich der Nut 27 angepasst. Die Rahmenplatte 14 bildet den Fixpunkt für den Vortrieb bzw. die schiebende Arbeitsrichtung, wie sie beispielsweise für eine Pilotbohrung verwendet werden kann.
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Die Zylinderrohre 11 der Hydraulikzylinder 1 sind zum einen über eine Nut 15, zum anderen über einen Anschlag 16 in Vorsprünge 17 des Schlittens 12 eingehangen, wie es in 4, die eine Ansicht des Antriebs der 2 und 3 von oben in einer Vergrößerung zeigt, dargestellt ist. Am Zylinderrohr 11 ist je ein Anschlag 16 für einen Vorsprung 17 vorgesehen. Das Zylinderrohr 11 ist zwischen den Vorsprüngen 17 mittels der Anschläge 16 am Zylinderrohr 11 fixiert. Die Anschläge 16 fixieren das Zylinderrohr 11 zwischen den Vorsprüngen 17 in den beiden Arbeitsrichtungen des Hydraulikzylinders 1. Zwischen den Anschlägen 16 ist für eine Handhabung des Zylinderrohrs 11 bzw. des Hydraulikzylinders 1 ein Griff ausgebildet, mittels dessen der Hydraulikzylinder 1 aus dem Schitten 12 und aus der Nut 13 gehoben werden kann.
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In den 2 bis 4 sind am Rahmen 25 Führungsrohre 50 angeordnet, die sich parallel zur Arbeitsrichtung der Erdbohrvorrichtung 2 bzw. der Bewegungsrichtung des Schlittens 12 erstrecken. In den Führungsrohren 50 können ausfahrbare Stützelemente, die nicht dargestellt sind, angeordnet sein, mittels derer der Rahmen 25 in der Baugrube oder dem Schacht abgestützt werden kann.
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Werden nun die Kolbenseiten der Hydraulikzylinder 1 über die Hydraulik-Steckkupplungen 18 mit Druck beaufschlagt, fährt der Schlitten 12 in der in 2 gezeigten Darstellung nach links, wie es der Pfeil in 2 schematisch angibt, sodass der Schlitten 12 in der in 2 dargestellten Ausführungsform nach links fährt. Die Sperrklinke 10 greift in eine Nut 9 des Bohrstrangs 5 ein und schiebt diesen vor. Anschließend erfolgt der Leerhub, indem mittels der Hydraulik-Steckkupplungen 26 der Kolbenringraum der Hydraulikzylinder 1 mit Druck beaufschlagt wird. Dieser Leerhub erfolgt mit hoher Geschwindigkeit, insbesondere dann, wenn der Durchmesser der Kolbenstangen 4 groß gewählt ist und somit die Kolbenringflächen sehr klein ausfallen. Während des Leerhubs fährt die Sperrklinke 10 über eine Anschrägung 19 aus einer Nut 9 des Bohrstrangs 5 heraus, um gegen Beendigung eines Leerhubs wieder in eine weitere Nut 9 des Bohrstrangs 5 einzuschwenken, um einen weiteren Arbeitshub und damit den weiteren Vortrieb auszuführen. Sobald der Bohrkopf 6 beispielsweise in einer nicht dargestellten Zielbaugrube angelangt ist, kann der Bohrkopf 6 gegen ein nicht dargestelltes Werkzeug zum Einziehen von Leitungen aller Art ausgetauscht werden.
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Zum ziehenden Antrieb des Bohrstrangs 5 wird der Antrieb in die in 3 dargestellte Konfiguration gebracht.
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Im Unterschied zu der 2 wurden die Hydraulikzylinder 1 um 180° quer zu ihren Längsachsen gedreht. Dazu werden die Hydraulikzylinder 1 angehoben und die Kolbenstangen 4 mit ihren Nuten 13 in die vordere Rahmenplatte 20 und das Zylinderrohr 11 in den Schlitten 12 eingehangen. Für die ziehende Arbeitsrichtung ist die vordere Rahmenplatte 20 nun der Fixpunkt für den Rückzug. Die Sperrklinke 10 wird umgelegt, sodass sie in einer entgegengesetzten Richtung zur Wirkung kommen kann. Bei Druckbeaufschlagung der Kolben seitens der Hydraulikzylinder 1 greift die Sperrklinke 10 wiederum in eine Nut des Bohrstrangs 5 ein und schiebt diesen in der gezeigten Darstellung nach rechts, wodurch eine nicht dargestellte Leitung in die bereits erstellte Pilotbohrung eingezogen werden kann.
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Wie schon hinsichtlich der 2 beschrieben ist, wiederholen sich die Schritte des Arbeitshubs und des Leerhubs, beispielsweise bis die einzuziehende Leitung in der Startbaugrube 3 angelangt ist. Mittels der in 3 dargestellten Konfiguration der Erdbohrvorrichtung 2 erfolgt der Arbeitshub mit hoher Kraft durch Druckbeaufschlagung der Kolbenseite und der Leerhub mit hoher Geschwindigkeit durch Druckbeaufschlagung der Kolbenringseite.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19608980 C2 [0002]
- DE 19849611 C1 [0003]
