DE112007000179T5 - Lochbohrsystem - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zum Bohren von Löchern, mit:
a. einem mittigen, zylindrischen Dorn mit einem oberen Ende, einem unteren verankernden Ende und einer mittleren, glatten Zylinderaußenfläche dazwischen,
b. einer hohlzylindrischen, runden Antriebswelle, die axial um den Dorn herum angeordnet ist und einen oberen Endbereich mit einer Antriebsmotorkupplung und einem gegenüberliegenden unteren Endbereich,
c. zumindest einem Lager, dass an dem unteren Ende der runden, hohlen Antriebswelle befestigt ist und sich in Rotations- und Längsrichtung in gleitendem Oberflächenkontakt mit dem Dorn befindet, wobei die Antriebswelle frei um den Dorn drehbar und ferner auch in Längsrichtung relativ zum Dorn beweglich ist, und
d. einem hohlen, röhrenförmigen Kernbohrwerkzeug an dem unteren Ende der Antriebswelle, das einen unteren, ringförmigen Schneidrand aufweist,

Description

• Querverweise auf zugehörige Anmeldungen
• Diese Anmeldung beansprucht die Wirkung der in den Vereinigten Staaten eingereichten provisorischen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 60/759,594, eingereicht am 17. Januar 2006, beanspruchend ein Lochbohrsystem, und wer in den Vereinigten Staaten eingereichten Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 11/646,761, eingereicht am 27. Dezember 2006, die ein Lochbohrsystem betrifft, wobei die Anmeldungen durch diese Bezugnahme hier beinhaltet sind.
• Technisches Umfeld
• Diese Erfindung betrifft Werkzeuge, die dafür vorgesehen sind, Löcher in Beton oder andere Materialien zu bohren.
• Stand der Technik
• Löcher werden in Beton seit vielen Jahren unter Verwendung von Bohreinsätzen für Mauerwerk gebohrt. Insbesondere wenn im Durchmesser relativ große Löcher in Beton unter Verwendung eines zylindrischen, ringförmigen Kernbohreinsatz gebohrt werden, konnte das Problem nicht beseitigt werden, dass es gelegentlich schwierig ist, den Bohreinsatz präzise zentriert zu halten um so ein vollständig kreisrundes und ausgerichtetes Loch mit großem Durchmesser in Beton, Fieberglas, Kunststoff oder andere Materialien zu bohren. Dieses Problem tritt auf Grund der Tendenz einer Flanke des Bohrers, vor einer anderen Flanke in Kontakt zu treten auf. Aus diesem Grund neigt der Bohrer zu einem unregelmäßigen seitlichen Auswandern. Der Bohrer neigt eher zum Flattern oder Vibrieren in eine seitliche Richtung als dass er präzise auf der vorgesehen Achse des Bohreinsatzes zentriert ist. Dies führt dazu, dass es schwierig ist, Bohrungen in Beton, insbesondere Bohrungen mit großem Durchmesser, mit einer transportierbaren Ausrichtung zu bohren.
• In dem Versuch, den Bohreinsatz zu stabilisieren, ist ein vorbekanntes System entwickelt worden, dass unter dem Handelsnamen „Core Drill Rig" (Kernbohrvorrichtung) angeboten wird. Dieses Gerät arbeitet ein wenig nach der Art eines angestellten Bohrwerkes. In dem Gegensatz zu dem Bohrwerk kann jedoch neben dem Werkstück beim Bohren im Beton kein stabilisierender Tisch vorhanden sein. Dies liegt daran, dass der Baukörper ausgezogen, in denen ein Loch gebohrt wird, immer viel zu dick und ausgedehnt ist, um sich für die Stabilisierung durch einen Tisch zu eignen, der neben dem Bohrer angeordnet ist.
• Die Kernbohrvorrichtung verwendet einen zylindrischen Bohreinsatz mit einem relativ großen Durchmesser, der an einem Bohrer befestigt ist, welcher wiederum von einer Stütze an einer Seite eines Rahmens gehalten ist. Es ist notwendig, den Rahmen der Kern wo Vorrichtung an der Betonoberfläche zu befestigen oder ihn durch Ansaugen in Position zu halten, um ein Widerlager für den Bohreinsatz zu schaffen, so dass der Bohreinsatz in den Beton eindringen kann. Bei nicht verschraubtem oder anderweitig mit der Betonoberfläche befestigtem Halterahmen für den Bohrer tendiert der Bohrer dazu, von der zu bohrenden Betonoberfläche abzuheben.
• Der Halterahmen ist mit Einschraublöchern und Bolzen ausgestattet, und muss an der Betonwand, in die das Loch mit dem relativ großen Durchmesser gebohrt werden soll, befestigt werden. Um den Rahmen der Kernbohrvorrichtung an Betonboden oder einer Betonwand befestigen zu können, in den oder die das einem mit relativ großem Durchmesser gebohrt werden soll, müssen zunächst Löcher mit relativ kleinem Durchmesser an den Positionen der Bolzen in den Beton gebohrt werden. Nachdem der Rahmen mit der Oberfläche verschraubt ist, ist ein Bohreinsatz mit einer wesentlich größeren Stabilität geschaffen, als es bei Verwendung eines Handbohrgerätes möglich ist. Da die Kernbohrvorrichtung jedoch an die Oberfläche geschraubt werden muss, müssen die Löcher, die zum Befestigen der den Rahmen an der Betonoberfläche haltenden Bolzen benutzt wurden, später verfüllt werden. Ferner ist ein erheblicher Aufwand notwendig, um den Rahmen an die zu bohrende Oberfläche zu schrauben.
• Die Kernbohrvorrichtung kann mit einer Vakuumvorrichtung ausgestattet sein, die einen Sog aufbaut, um den Bohrrahmen an den Betonboden heranzuziehen. Es ist jedoch schwierig, eine hinreichende Druckkraft zu realisieren, um den Rahmen daran zu hindern, von dem Boden abzuheben und das Vakuum aufzulösen, wenn jemand versucht, den Bohrer mit einem hohen Moment und damit einhergehend mit einem hohen Druck zu betreiben. Bei üblichen Vorrichtungen, wie z. B. der Kernbohrvorrichtung, kann andererseits der Bohreinsatz mit großem Durchmesser nur mit einer relativ geringen Geschwindigkeit mit einem hohen Moment betrieben werden, um das gebohrte Loch zylinderförmig mit akzeptablen Toleranzen zu halten.
• Weiterhin sind konventionelle Betonbohrvorrichtungen mit Verwendung eines stabilisierenden Rahmens, wie z. B. der Kernbohrvorrichtung, sehr sperrig, schwer und teuer. Sie können nicht einfach in eine schmale Transportbox verpackt werden. Ferner erfordern sie einen wesentlichen Platzbedarf beim Transport in einem LKW oder einem Arbeitsfahrzeug.
• Eine weitere bekannte Vorrichtung für das Lochbohren ist eine übliche Lochsäge. Diese wird primär für das Schneiden von Löchern in Holz verwendet. Die Lochsägen beinhalten einen Vorbohreinsatz, der im Mittelpunkt eines ringförmigen Sägeblattes angeordnet ist. Der Bohreinsatz ist einfach an einem Bohrfutter angebracht, das von einer Handbohrmaschine angetrieben ist und der Vorbohreinsatz bringt ein kleineres Loch, mit dem die Bearbeitung beginnt ein. Mit zunehmender Tiefe des Bohrprozesses kommt der größere, ringförmige Bohreinsatz in Eingriff. Zu diesem Zeitpunkt dient das kleinere Loch als Führung für die größere Bohrung.
• Obwohl dieses Bohrsystem seit vielen Jahren verbreitet ist ist es für viele Materialien, einschließlich des Betons unbefriedigend. Die gewünschten Merkmale für die Schneidaktion des kleineren Vorbohreinsatzes sind nicht die gleichen wie diejenigen Schneidaktionen der größeren Lochsäge. Substanzen wie Beton ist ein stoßartiger Betrieb für Bohrungen bis ungefähr zu einem Durchmesser von einem Zoll unter Verwendung von Achtmetallschneiden ideal, die so geformt sind, dass sie über die Stoßbewegung ihren Weg durch das Material durch dessen Zerkleinerung bahnen. Diese Bewegung ist nicht praktikabel für den dünnwandige Bohreinsatz mit größerem Durchmesser, den eine Handbohrmaschine in der Praxis hammern und drehen kann. Auch ist eine hohe Drehgeschwindigkeit mehr für den kleinen Vorbohreinsatz geeignet, wobei aber diese Geschwindigkeit die optimale Geschwindigkeit für große Bohreinsätze überschreiten kann, was ein Überhitzen und einen Ausfall des Einsatzes oder ein Schmelzen des zu schneidenden Materiales bedingen kann. Zusätzlich ist der Vorbohrer nicht in einer Orientierung ausgerichtet, die bevor mit dem Bohren des größeren Loches begonnen wird, auf Genauigkeit überprüft werden kann. Ferner bleiben die Führungstoleranzen nicht konstant weil der Vorbohrer dazu neigt, das Vorbohrloch bei fortgesetzter Drehung oval auszubilden und so nicht reguläre Löcher, veränderliche Positionen und eine Fehlausrichtung zu verursachen.
• Offenbarung der Erfindung
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde ein System entwickelt, dass es erlaubt, Bohrungen mit einem vergleichsweise großen Durchmesser in hartes Material wie Beton, Kunststoff oder Fieberglas mit einem hohen Grad der Kontrolle, dass der Bohreinsatz zentriert bleibt, zu bohren, das jedoch die Nachteilte des konventionellen, bekannten Systems nicht aufweist. Insbesondere wird nach der vorliegenden Erfindung zunächst eine Vorbohrung mit einem relativ kleinen Durchmesser in dem Beton an der genauen Mitte eingebracht, an der ein Loch mit einem größeren Durchmesser gebohrt werden soll. Nachdem die Vorbohrung vorgenommen worden ist wird ein Dorn in diese eingesetzt und in dem Loch vorgetrieben. Das tiefere Ende des Dorns wird vorgetrieben und dann fest in der Vorbohrung verankert. Der verbleibende Bereich des Dorns erstreckt sich nach oben und dient als stabilisierender Richtungsweiser für eine Antriebswelle eines hohlen Bohrwerkzeuges mit relativ großem Durchmesser.
• Der hohle Bohreinsatz mit dem großen Durchmesser weist eine mittige, axiale Öffnung zur Aufnahme einer langen, hohlen und zylindrischen Hülse einer Antriebswellenanordnung auf. Diese Hülse ist auf den Dorn aufgesteckt und weist eine untere, hohle Kupplung auf, die innen mit Lagern nahe ihrem unteren Endbereich versehen ist. Eine Kupplung für den Bohrmotor ist an dem oberen Ende der rohrförmigen Hülse vorgesehen und ist mit einer geeigneten Anschlussmöglichkeit für den Anschluss an einen Handbohrmotor ausgestattet. Der Bohrmotor dreht über ein geeignetes Bohrfutter die hohle Antriebswellenanordnung mit hoher Rotationsgeschwindigkeit um den verankerten Dorn. Der Bohrmotor, der mit der Antriebswellenanordnung gekoppelt ist und der die Antriebswellenanordnung dreht, kann einer von der Vielzahl der verschiedenen Kraftquellen sein, die in der Industrie weithin benutzt werden.
• Das hohle, röhrenförmige Kernbohrwerkzeug ist mit der Antriebswellenanordnung gekoppelt und wird um den verankerten Dorn durch die hohle Antriebswellenanordnung mit hoher Geschwindigkeit gedreht. Die Antriebswellenanordnung ist zentriert gehalten und dreht sich in Antriebsdrehrichtung bei koaxialer Ausrichtung relativ zum Dorn. Die internen Lagerhülsen an dem unteren Ende der Antriebswellenanordnung sind in Längsrichtung gleitend und in Dreh richtung gleitend in Kontakt mit dem verankerten Dorn, wobei sie sicherstellen, dass die Antriebswellenanordnung in einer präzisen, koaxialen Ausrichtung mit dem verankerten Dorn bleibt. Weil die Antriebswellenanordnung das röhrenförmige Bohrwerkzeug an ihrem unteren Ende trägt, ist das röhrenförmige Bohrwerkzeug auf die gleiche Weise in einer präzisen koaxialen Ausrichtung mit dem verankerten Dorn gehalten. Wenn das röhrenförmige Bohrwerkzeug den Beton einschneidet, bewegen sich die Lagerhülsen an dem unteren Ende der Antriebswellenanordnung in Längsrichtung längs der äußeren Oberfläche des verankerten Dorns und auch in Rotation relativ hierzu mit einer hohen Geschwindigkeit.
• Durch die Verwendung der hervorragenden Führung, die durch den Dorn und den anliegenden Bohrer geschaffen wird, kann eine Hochgeschwindigkeitsdrehung ohne Vibrationen erreicht werden. Diese Hochgeschwindigkeit ermöglicht die Entwicklung der gleichen oder Mehrleistung durch das System mit geringerem Druck im Vergleich zu demjenigen, der bei einem manuellen Betrieb aufgebracht werden kann.
• Durch den Einsatz des stabilisierenden, verankerten Dorns und der hohlen Antriebswellenanordnung nach der Erfindung kann der Bediener präzise positionieren und eine genaue Bohrung in eine Vielzahl von Materialien unter Verwendung eines handbetätigten, portablen Werkzeuges bohren.
• Weil der Bohrer mit hohen Geschwindigkeiten betrieben wird, ist es teilweise, obwohl nicht notwendig, sehr wünschenswert, Kühlwasser bereitzustellen um sowohl das röhrenförmige Bohrwerkzeug als auch die Lager, die zwischen der Antriebswellenanordnung und dem verankerten Dorn angeordnet sind, zu kühlen und den Betonabrieb, der durch das Bohren anfällt, auszuschwemmen. Die Kupplung an dem unteren Ende der Antriebswellenanordnung ist bevorzugt mit einigen Mitteln zum Zuführen von Wasser an die Schneidzähne des hohlen, röhrenförmigen Bohrwerkzeuges ausgestattet. Bei einigen Ausführungsformen wird das Wasser über eine Wasserumlenkung zur Verfügung gestellt. Weil sich die Antriebswellenanordnung mit relativ hoher Geschwindigkeit dreht, kann das Kühlwasser nach unten in die Mitte der hohlen Antriebswellenanordnung entweder über einen wassergespeisten Bohrmotor oder über eine Vorrichtung zur Wasserumlenkung zur Verfügung gestellt werden, die einen Wasserstrom radial nach innen gegen die Antriebswellenanordnung und nach unten durch seine hohle Mitte leitet. Das Kühlwasser strömt nach unten in den ringförmigen Raum zwischen der inneren Ober fläche der röhrenförmigen Antriebswellenanordnung und der äußeren Fläche des verankerten Dorns und als ein Film zwischen die Lagerhülse und den richtungsweisenden, verankernden Dorn. Unter der Lagerhülse fließt das Wasser in die runde, ringförmige Öffnung, die durch das röhrenförmige Bohrwerkzeug gebohrt wird, um so die Zähne des Bohrwerkzeuges zu kühlen und den Betonabrieb, der auf Grund des Bohrprozesses entsteht, auszuwaschen.
• Im weitesten Sinne kann die vorliegende Erfindung als eine Vorrichtung angesehen werden, die zum Bohren von Löchern in Beton aufweist: Einen mittigen, zylindrischen Dorn mit einem oberen Ende, einer unteren Verankerung und einer mittleren, glatten Zylinderaußenfläche; einer hohlzylindrischen Antriebswelle, die in axialer Richtung zum Dorn angeordnet ist und ein oberes Ende, mit einer Kupplung für einen Antriebsmotor und ein gegenüberliegendes, angetriebenes Ende aufweist; zumindest ein Lager, das an dem angetriebenen Ende der runden, hohlen Antriebswelle angeordnet ist und sich in Drehrichtung und Längsrichtung in gleitendem Oberflächenkontakt mit dem Dorn befindet, wobei die Antriebswelle frei drehbar um den Dorn ist und ferner in Längsrichtung relativ zum Dorn beweglich ist; und einem hohlen, röhrenförmigen Bohrwerkzeug an dem unteren Ende der Antriebswelle, das eine untere, ringförmige, gezackte Kante mit Sägezähnen hieran aufweist.
• Ein weiteres bevorzugtes Merkmal der Erfindung beinhaltet ein System zum lösbaren Befestigen des Dorns an der hohlen Antriebswelle. Dieses Merkmal ist insbesondere beim Bohren von Löchern durch Stahlbetonböden in den oberen Etagen eines mehretagigen Gebäudes vorteilhaft. In einer solchen Anwendung könnte ansonsten der Dorn, zusammen mit dem zylindrischen Block oder „Pfropfen" aus Beton in dem der Dorn eingebettet ist, auf die untere Etage herunterfallen, wenn die Zähne des ringförmigen Bohrwerkzeuges die letzte Schicht des Betonbodens durchstoßen. Der herunterfallende zylindrische Betonblock mit dem darin enthaltenen Dorn wird wenigstes in Schutt zerfallen, auf dem die Arbeiter ausrutschen können. Bedeutender ist jedoch, dass der fallende Betonblock erhebliche Schäden an Objekten in der unteren Etage verursachen könnte. Beim Herunterfallen kann er auch erhebliche Körperverletzungen verursachen oder sogar eine darunter befindliche Person töten.
• Um eine solche gefährliche Situation zu vermeiden, muss der Dorn mit einem lösbaren Kupplungsmechanismus ausgestattet sein, während die hohlzylindrische, ringförmige Antriebswelle mit einer inneren Arretierung versehen ist, die unter ihrem angetriebenen Ende angeordnet ist. Dies führt dazu, dass der Kupplungsmechanismus mit der inneren Arretierung zusammenwirkt, wenn das angetriebene Ende der Antriebswelle relativ zum verankerten Stützende des Domes in Längsrichtung bewegt wird und an einer vorbestimmten Halteposition relativ hierzu ankommt.
• Die Erfindung wird nun mit größerer Detailtreue, insbesondere unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, beschrieben.
• Beschreibung der Zeichnungen
• 1 ist eine Seitenansicht, die den Dorn eines Kernbohrsystems nach der Erfindung in einer Einzelansicht zeigt.
• 2 zeigt in einer Einzelteilansicht die Stabilisierungsscheibe des Dorns.
• 3 ist eine Draufsicht auf die Scheibe des Dorns, die in 2 dargestellt ist.
• 4 ist eine Seitenansicht, die den in einen Betonboden eingebrachten Vorbohrung verankerten Dorn zeigt.
• 5 ist eine Seitenansicht im Schnitt, die die untere Kupplung für das untere Ende der Antriebswelle in einer Einzelteilansicht zeigt.
• 6 ist eine in einer Seitenansicht gezeigte Detailansicht, die die Ausführung einer oberen Kupplung für das obere Ende der Antriebswelle in einer Detailansicht zeigt.
• 7 ist eine Seitenansicht im Schnitt, die die Antriebswellenanordnung zeigt, bei der sich die Kupplungen der 5 und 6 mit der Antriebswelle in Eingriff befinden, die auf dem oberen Ende des Dorns aus 1 angeordnet ist.
• 8 ist eine Seitenansicht, teilweise aufgebrochen, im Schnitt, die das ringförmige Bohrwerkzeug in einer Detailansicht zeigt.
• 9 ist eine Explosionsansicht im Detail, die die Gewindeverbindung und die Lagerhülsen an dem unteren Ende der Antriebswellenanordnung, vorbereitet für den Eigriff mit dem Haltering des röhrenförmigen Bohrwerkzeuges, zeigt.
• 10 ist eine Seitenansicht, die das Kernbohrsystem nach einer Ausgestaltung der Erfindung mit den angebauten Komponenten und im Betrieb zeigt.
• 11 ist eine Seitenansicht als Detailansicht, die eine alternative Gewindeverbindung des oberen Endes der Antriebswelle nach der vorliegenden Erfindung zeigt, dass eine Wasserzufuhr beinhaltet.
• 12 ist eine alternative Ausgestaltung der Verbindung, die in 11 dargestellt ist.
• 13 zeigt eine weitere alternative Ausgestaltung eines nach der vorliegenden Erfindung eingesetzten Dorns.
• 14 ist eine Seitenansicht, die die hohle Antriebswellenanordnung mit daran befestigtem Bohrwerkzeug zeigt, dass auf den Dorn aus 13 abgesenkt ist.
• 15 zeigt das Zurückziehen des Kupplungsmechanismus des Dorns aus der Ausgestaltung nach 14.
• 16 zeigt den Eingriff zwischen der Kupplung und dem Arretierungsmechanismus der Ausgestaltung aus 14.
• 17 ist eine Seitenansicht im Schnitt, die eine alternative Ausgestaltung der Erfindung zeigt, die verschiedenen Arten des Arretierungs- und Kupplungsmechanismus verwendet.
• 18 ist eine Detailansicht als Draufsicht auf die Vorspannfeder und den Arretierungsstift, der in der Ausführungsform nach 17 eingesetzt ist, gezeigt in einer Einzeiteilansicht.
• 19 ist eine Seitenansicht, die den Arretierungs- und Kupplungsmechanismus nach der Ausführungsform nach 17 im Eingriff zeigt und das Zurückziehen eines Betonkerns verdeutlicht, der aus einer Stahlbetondecke herausgeschnitten wurde.
• 20 ist eine Explosionsansicht im Schnitt, die eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeigt.
• 21 ist eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, die den Betrieb der Ausführungsform nach 20 der Erfindung zeigt.
• 22 ist eine vergrößerte Seitenansicht im Detail, teilweise geschnitten, die einen Bereich der Ausführungsform nach 21 zeigt.
• 23 ist eine schematische Draufsicht, die die in 22 dargestellten Betriebskomponenten zeigt.
• Die beste Art für die Durchführung der Erfindung
• Die detaillierte Beschreibung im folgenden in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen soll eine Beschreibung der zur Zeit bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sein und ist nicht vorgesehen, ausschließlich die Formen zu repräsentieren, in der die vorliegende Erfin dung ausgestaltet oder verwendet werden könnte. Die Beschreibung legt die Funktionen und die Folge der einzelnen Schritte zum Aufbau und zum Betrieb der Erfindung mit den dargestellten Ausführungsformen dar. Es soll jedoch klar sein, dass die gleichen oder äquivalenten Funktionen und Schrittfolgen mit unterschiedlichen Ausführungsformen erzielt werden können, die ebenso den Geist und den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung subsumiert werden sollen.
• 10 zeigt ein Kernbohrsystem 10 der Erfindung. Das Kernbohrsystem 10 umfasst einen Dorn 12, einen Verankerungsmechanismus 14 der an dem unteren Ende des Dornes 12 angeordnet ist, eine Stützscheibe 16 für die Stabilisierung des Dornes 12, eine Antriebswellenanordnung 18 und ein hohles, röhrenförmiges Bohrwerkzeug 20. Der Dorn 12, ein langer, massiver Stahlstab, mit einem oberen Eingriffsende 13 mit einem sechseckigen Querschnitt und einem unteren, verankernden Aufnahmeende 24 mit einem Außengewinde. Der Dorn 12 hat eine glatte Zylinderaußenfläche 17, die zwischen seinem oberen Ende 13 und seinem unteren Ende 24 angeordnet ist. Der Durchmesser des unteren Endes 24 des Dornes ist geringer als der Durchmesser der Zylinderaußenfläche 17. Der Dorn 12 ist in eine Einzelteilzeichnung in 1 dargestellt.
• Wie in 4 gezeigt, ist das untere, verankernde Aufnahmeende 24 mit einem Spreizankermechanismus 14 versehen. Der Ankermechanismus 14 ist ein Spreizanker, der eine starre Verbindung zwischen dem zu bohrenden Betonmaterial, bezeichnet mit 22, und dem Dorn 12 herstellt. Der Ankermechanismus 14 in der Zeichnung nach 4 weist radial nach außen hervorspringende Flügel 15 und einen mit einem Innengewinde versehenen Stutzen (Halsbereich) auf, der mit einem, mit einem Außengewinde versehenen unteren, verankerten Stützende 24 des Dornes 12 verschraubt ist. Da das Gewindeende 24 in den Verankerungsmechanismus 14 getrieben ist, werden die unteren Enden der Flügel 15 des Spreizankermechanismus 14 radial nach außen getrieben, wobei der Verankerungsmechanismus 14 in einer Vorbohrung 26 mit einem relativ kleinen Durchmesser sicher gehalten ist, die zuvor in den Beton 22 unter Verwendung einer konventionellen Mauerwerksbohrmaschine für kleine Durchmesser eingebracht wurde.
• Vor dem Einsetzen des unteren Endes 24 des Dornes 12 in den Verankerungsmechanismus 14 wurde die Dornscheibe 16 zwischen den Verankerungsmechanismus 14 und den größeren, nach unten gerichteten Absatz 28 an dem unteren Ende 24 des Dornes 12 angeordnet. Der Absatz 28 ist in 1 dargestellt. Neben dem Absatz 28 ist der Dorn 12 mit einem Absatz 30 versehen, der in seinem Durchmesser etwas größer ist als das mit dem Außengewinde versehene untere Dornende 24, jedoch kleiner in seinem Durchmesser als die mittlere, glatte Zylinderaußenfläche 17. Der Absatz 30 weist eine axiale Länge auf, die genau lang genug ist, um die Absatzscheibe 16 aufzunehmen, die in einer Einzelteilzeichnung in den 2 und 3 wiedergegeben ist.
• Die Absatzscheibe 16 hat eine runde, scheibenförmige Struktur, die eine Dicke von 0,02 Zoll und einen äußeren Durchmesser von 1,750 Zoll aufweisen kann und als ringförmige Stabilisierungsplatte dient. Die Absatzscheibe 16 weist eine kegelstumpfförmige Oberfläche 32 auf, die leicht von dem äußeren Durchmesser der Absatzscheibe 16 bis zu einer flachen, ringförmigen Lagerfläche angeschrägt ist, die einen äußeren Durchmesser von 1,250 Zoll aufweist. Durchmesser der mittigen Öffnung 36 der Absatzplatte 16 kann z. B. 0,625 Zoll betragen.
• Zum Anbringen des Dornes 12 in der Betonschicht 22 wird zunächst mit einem Mauerwerksbohrer die zylindrische Vorbohrung 26 mit kleinerem Durchmesser gebohrt. Der Durchmesser der Bohrung 26 entspricht der Größe des äußeren Durchmessers des Spreizankermechanismus 14 in einem nicht aufgeweiteten Zustand. Der Ankermechanismus 14 wird dann in die Bohrung 26 mit einer Kraft, die gegen deren Wände wirkt, eingesetzt. Es kann evtl. notwendig sein, den Ankermechanismus 14 in die in 4 gezeigte Position einzuschlagen. Anschließend die Absatzscheibe 16 an das untere Ende des Dorns 12 in einer Richtung rechtwinklig hierzu aufgesetzt und über den Ansatz 30 angeordnet. Das mit dem Gewinde versehene untere Ende 24 des Dornes 12 wird dann in den Spreizankermechanismus 14 eingetrieben, durch dessen Spreizflügel 15 nach außen gegen die zylindrische Wand der zylindrischen Vorbohrung 26 nach außen getrieben werden, so dass der Ankermechanismus 14 fest in der Bohrung 26 gehalten ist. Der Dorn 12 kann durch Verwendung eines Schlüssels, der mit dem sechseckigen oberen Ende 13 zusammenwirkt, vorgetrieben werden.
• Der Dorn und die Scheibe werden an den Beton angebracht und der Dorn 12 wird gegen die Scheibe 16 gespannt, die eine beträchtlich breitere Grundplatte aufweist. Der Dorn 12 ist mit einer hinreichenden Spannung eingespannt, so dass eine Verbindung gebildet wird, die einen erheblichen Grad an Widerstandskraft gegen Biegemomente gegen die gewünschte Orientie rung des Dornes 12 relativ zur Betonfläche 22 bietet. Auf diese Weise wird eine steife und sichere Führung für den Kernbohrer in einem Abstand zur bohrenden Oberfläche geschaffen.
• Das untere, mit dem Außengewinde versehene Ende 24 des Dornes 12 wird voltständig in den Ankermechanismus 14 eingetrieben bis der Absatz 28 fest nach unten zur Einspannung der Dornspanne 16 gegen die gegenüberliegende, flache, horizontale Oberseite der Betonfläche 22 eingespannt ist. Der untere Endbereich des Dornes 12 ist dabei fest in den Verankerungsmechanismus 14 gehalten, der wiederum fest in der Bohrung 26 eingespannt ist. Der Bereich des Dorns 12 oberhalb seines unteren Endes 24 bildet dabei eine sehr feste, aufrecht stabilisierende und zentrierende Führung für die Antriebswellenanordnung 18. Der Dorn 12 ist rechtwinklig zur oberen Oberfläche der Betonfläche 22 angeordnet, in den 4 und 7 dargestellt.
• Die Antriebswellenanordnung 18 wird von einer hohlen, röhrenförmigen, zylindrischen runden Antriebswelle 38 gebildet, die eine untere, hohle Bohrwerkzeugkupplung 40 mit einem Außengewinde aufweist die in das untere Ende eingesetzt ist, und die eine mit einem Außengewinde versehene Antriebsmotorkupplung 42 aufweist, die in ihr oberes Ende eingesetzt ist. Die untere Kupplung 40 ist im Schnitt und als Einzelteilzeichnung in 5 dargestellt. Die untere Kupplung 40 weist einen fassförmigen Körper mit einem Außengewinde versehenen Stutzen 43 an seinem unteren Ende auf. Der Stutzen 43 kann mit einem 1¼-12 Klasse 3B Gewinde versehen sein. Oberhalb des Stutzens 43 weist die untere Kupplung 40 einen radial nach außen abgeschrägten Bereich 47 auf, der in einem Antriebswellensitz 44 endet, der einen nach oben gerichteten ringförmigen Absatz 46 bildet. Der Absatz 46 weist einen Durchmesser auf, der etwas größer ist als der äußere Durchmesser der röhrenförmigen Antriebswelle 38, um einen Sitz für das untere Ende der Antriebswelle 38 zu bilden, die hieran angrenzend angesetzt ist, wie in den 7 und 9 dargestellt. Die untere Kupplung 40 ist mit einem Paar von diametral gegenüberliegenden, mit einem Innengewinde versehenen und radial ausgerichteten Befestigungsbohrungen 48 versehen, wie in 5 gezeigt. Die Befestigungsbohrung 48 nehmen mit Außengewinden versehene Einsteckenden des Paars von diametral gegenüberliegenden Scheerstiften 50 auf, wie in 10 dargestellt. Das Innere der unteren Kupplung 40 weist eine glatte zylindrische Wandung 51 über den größten Teil seiner Länge auf, die jedoch an einem Kragen 42 mit reduziertem Durchmesser im Bereich ihres oberen Endes endet. Das glatt ausgebildete Bohrloch 51 durch die untere Kupplung 40 nimmt zumindest ein, bevorzugt je doch ein Paar, von zylindrischen, ringförmigen Ölleitungslagern (Oil Lite Lager) 54 auf. Dies sind runde, hülsenförmige Bronzelager 54, die aus porösem Pulvermaterial gebildet sind und unter Vakuum mit Öl imprägniert wurden, das für die Lebensdauer der Lager 54 ausreicht. Das Paar der Lager 54 ist in den 7 und 10 sichtbar und in einer größeren Einzelansicht in der Explosionsdarstellung der 9 gezeigt. Der innere Durchmesser der Lager 54 passt genau über den äußeren Durchmesser der äußeren zylindrischen Mantelfläche 17 des nach oben gerichteten Wellenbereichs des Dorns 12.
• Der Stutzen 43 der unteren Kupplung 40 ist über ein Gewinde in den mit einem Innengewinde versehenen Absatz 56 einschraubbar, der an das röhrenförmige Bohrwerkzeug 20 angebracht ist, wie in 9 gezeigt. Der Absatz 56 ist nach innen abgeschrägt und weist einen erhöhten, kegelstumpfförmigen Bund 57 an seinem oberen Ende auf. Der Bund 57 ist um eine Strecke von 0,010 Zoll über den abgeschrägten Bereich 57 –, der benachbart und radial nach innen gerichtet zum Bund 57 angeordnet ist, erhaben. Das heißt, der äußere ringförmige Bund 57 zur inneren abgeschrägten Fläche 57 – um eine kleine Strecke erhaben. Der kegelstumpfförmige Bund 57 an der inneren Anlagefläche des Kragens 56 wird vorgesehen, um eine stabilisierende Lagerfläche zu schaffen, die Torsionskräften entgegenwirkt, die in eine vertikale Ebene relativ zur Achse der Ausrichtungen der Antriebswellen 18 wirken.
• Der Kragen 56 ist an der Stelle 59 mit einem Innengewinde versehen, wie in 9 dargestellt. Auf Grund der notwendigen Toleranzen die zwischen den, mit dem Gewinde versehenen Stutzen 43 und dem Innengewinde 59 hinter dem Kragen 56 erforderlich sind, existieren Biegekräfte, die anderenfalls verursachen könnten, dass die Antriebswellenanordnung 18 aus der akkuraten koaxialen Ausrichtung mit dem Kragen 56 heraus gebogen werden. Durch das Vorsehen des erhabenen kegelstumpfförmigen Bundes 57, der sich soweit wie möglich von der Ausrichtungsachse der Antriebswellenanordnung 18 und dem Kragen 56 radial nach außen erstreckt, stellt die vollständige, angezogene Verbindung des Gewindes des Stutzens 43 mit dem Innengewinde 59 zentrierende und ausrichtende Kräfte an dem Übergang zwischen den beiden anliegenden, abgeschrägten Oberflächen 57 und 47 bereit. Das Ergebnis hiervon ist, dass die Antriebswellenanordnung 18 fest an dem Kernbohrwerkzeug 20 angeklemmt ist, so dass die Antriebswellenanordnung 18 und das Kernbohrwerkzeug 20 in fester, nahezu perfekter Ausrichtung gehalten sind. Diese Kräfte korrigieren das „Spiel", das ansonsten zwischen dem männlichen Gewinde des Stutzens 43 und dem weiblichen Gewinde 59 dieser beiden Schlüsselkomponenten, nämlich der unteren Kupplung 40 und dem Kragen 56, auftreten würde.
• Der Kragen 56 beinhaltet einen radialen, ringförmigen Flansch 58, der einen Sitz für die obere Kante des mit einem relativ größeren Durchmesser versehenen, zylindrischen und ringförmigen Bereiches 60 des röhrenförmigen Kernbohrwerkzeuges 20 bildet, wie in 8 dargestellt ist. Das Kernbohrwerkzeug 20 hat einen gegenüberliegenden, ringförmigen unteren Rand 21, der gezackt ausgebildet ist und eine Vielzahl von, mit Industriediamanten versehenen, betonschneidenden Zähnen hierauf aufweist.
• An seinem oberen Endbereich ist die Antriebswellenanordnung 18 mit einem oberen Kupplungselement versehen, das die in 6 und 10 dargestellte Bohrwerkzeugkupplung 42 bilden kann. Das Kupplungselement 42 weist einen hohlzylindrischen Kanal 62 auf, der axial längs seiner Mitte nach unten ausgebildet ist, wie in den 7 und 10 dargestellt. Der Kanal 62 ist dafür vorgesehen, um Wasser von einer konventionellen, wasserbetriebenen Bohrmaschine, die mit ihrer eigenen Kühlwasserzuführung versehen ist (nicht gezeigt) aufzunehmen. Das obere, hohle Ende der oberen Bohrwerkzeugkupplung 42 endet in einer mit einem Außengewinde männlichen Spitz 42 mit einem weiblichen Sockel in der konventionellen wasserbetriebenen Bohrmaschine in Verbindung steht. Die obere Kupplung 42 ist fest verbunden mit dem oberen Endbereich der röhrenförmigen Antriebswelle 38 über ein Paar von diametral gegenüberliegenden Scherstiften 46, die Ankerbereiche aufweisen, die sich in radiale Bohrungen erstrecken, die wiederum in der Wandstruktur der oberen Kupplung 42, wie in den 7 und 10 wiedergegeben, ausgebildet sind.
• Nachdem der Dorn 12 einmal in dem Beton 22 angeordnet wurde, so dass sein oberer Endbereich in der Art einer aufrecht stehenden Führung, wie in 4 wiedergegeben, nach oben erstreckt, wird das männliche Verbindungsstück 64 der oberen Kupplung 42 in den mit dem Innengewinde versehenen weiblichen Sockel der wassergekühlten Bohrmaschine eingeschraubt, während der Stutzen 43 der unteren Kupplung 40 in den Kragen 56 des röhrenförmigen Bohrwerkzeuges, mit dem er fest verbunden ist, wie in 9 gezeigt ist, eingeschraubt. Die Kernbohrvorrichtung 10 wird dann auf den Dorn 12 abgesenkt, wobei die Lager 54 in Kontakt mit der äußeren Fläche 17 des Dornes 12 sind, um eine genaue, koaxiale Ausrichtung der Antriebswelle 38 der Antriebswellenanordnung 18 relativ zum Dorn 12, wie in 10 gezeigt, sicherzustellen.
• Nachdem die Zähne der unteren Kante 21 des röhrenförmigen Kernbohrwerkzeuges 20 die obere Oberfläche der Betonfläche 22 erreicht haben, wird der Bohrmotor in Gang gesetzt, wodurch die vollständige Antriebswellenanordnung 18 um den festen Dorn 12 herum in Rotation versetzt wird. Die dauerhaft geschmierten Lagerhülsen 54 ermöglichen eine Hochgeschwindigkeitsrotation der Antriebswellenanordnung 18 relativ zum Dorn 12. Wenn der äußere Durchmesser des röhrenförmigen Kernbohrwerkzeugs 20 beispielsweise 4 Zoll beträgt, kann die Antriebswellenanordnung 18 mit einer Geschwindigkeit von 6000 U/min betrieben werden. Im Gegensatz dazu kann das gleiche Bohrwerkzeug bei einer konventionellen Kernbohrvorrichtung nur mit einer maximalen Geschwindigkeit von 600 U/min gedreht werden. Die Fähigkeit der vorliegenden Erfindung, das Kernbohrwerkzeug 20 mit hoher Geschwindigkeit zu drehen erlaubt es dem Bediener, dieselbe Leistung mit einer geringeren Torsionsmomentenbelastung aufzubringen. Dies führt dazu, dass die auf die zu schneidende Oberfläche aufgebrachte Kraft geringer ist und die Schneidgeschwindigkeit der eingesetzten Diamantzähne näher an der optimalen Schneidgeschwindigkeit liegt. Dies erlaubt es dem System, so schnell zu schneiden wie eine Bohrvorrichtung von vergleichbarer Leistung.
• Weiterhin sind bei der Kernbohrvorrichtung nach der Erfindung die Lager 54 sehr viel näher an der Oberfläche des Betonmaterials 22 angeordnet, als die Lagerungen einer konventionellen, röhrenförmigen Kernbohrvorrichtung. Durch die Stabilisierung der Antriebswelle 38 näher an der Oberfläche der Betonwand 22 kann eine größere Stabilität und eine genaue Zentrierung des röhrenförmigen Kernbohreinsatzes 20 relativ zum stationären Kern 12 erreicht werden. Die relativ lange Gesamtlänge von etwa 3 Zoll der paarweise angeordneten Lager 54 innerhalb der unteren Kupplung 40 führt zu einer Stabilisierung der Antriebswellenanordnung 18, so dass sie rechtwinklig zur Betonoberfläche 22 bleibt.
• Das Kernbohrsystem 10 nach der Erfindung kann verwendet werden, um Löcher zu bohren, die einen Durchmesser zwischen 3 und 8 Zoll aufweisen. Die Vorbohrung 26 weist bevorzugt einen Durchmesser von etwa einem halben Zoll auf. Nachdem die Antriebswellenanordnung 18 mit der hieran angebrachten Anordnung des röhrenförmigen Kernbohrwerkzeuges 20 auf dem Dorn 12 abgesenkt wurde und relativ hierzu durch die Lager 54 zentriert wurde, wird das Kühl- und Spülwasser angeschaltet und der Motor zum Drehen der Antriebswellenanordnung 18 betätigt. Die Rotation der Kernbohrvorrichtung 20 beginnt, wenn der untere Rand des Kernbohrwerkzeuges 20 genau oberhalb der Oberfläche des zu schneidenden Betons 22 liegt. Das Kernbohrwerkzeug 20 wird dann leicht mit einer Kraft nach unten gedrückt, die hinreichend groß ist, um den Wasserdruck des Kühlwassers, das zwischen dem Dorn 12 und dem Kernbohrwerkzeug 20 eingeschlossen ist, zu überwinden.
• Der Dorn 12 ist ein größengenau gefertigtes Stück aus einem hochfesten Stahl. Der Dorn 12 bildet eine Führung und Achse, um die sich das zylindrische, runde Sägeblatt 60 mit hoher Geschwindigkeit herumdreht. Die Antriebswellenanordnung 18 dient bifunktional zum Ankoppeln der Motorenergie zum Antreiben des Kernbohrwerkzeuges 20 und darüber hinaus zum Führen des Kernbohrwerkzeuges 20 über die Mittel der inneren Lagerhülsen 54, die auf dem Dorn 12 ablaufen. In Abhängigkeit der Tiefe des zu schneidenden Loches mit großem Durchmesser kann es notwendig sein, das Kernbohrwerkzeug 20 zurückzuziehen, den schon geschnittenem Betonkern abzubrechen und dann weiterzubohren und, soweit es bereits geschnitten wurde, das Loch als Führung für den weiteren Bohrprozess zu nutzen.
• Während des Bohrprozesses fließt Kühl- und Ausschwemmwasser von der Wasserzuführung innerhalb des Bohrmotors nach unten durch die zentrale Leitung 62, nach unten durch die hohle Antriebswelle 38 und in den ringförmigen Bereich zwischen der inneren Oberfläche der Antriebswelle 38 und der äußeren Oberfläche 17 des Dornes 12. Das Kühlwasser fließt durch den Kragen am oberen Ende der unteren Kupplung 40 und hinter die Lager 54, was eine hinreichende Durchlässigkeit zum Durchlass der Flüssigkeit schafft. Das Kühlwasser fließt nach unten in den zylindrischen, ringförmigen Freiraum zwischen dem Dorn 12 und der inneren Wandfläche des Bohrwerkzeuges 20 und nach unten in die zylindrische, ringförmige Nut oder den Kanal, der durch die mit den Industriediamanten bestückten Zähne an dem unteren Rand 21 der Kernbohrvorrichtung 20 in dem Beton 22 geschnitten wird. Das Wasser wird unterhalb der unteren schneidenden Zähne des Bohrwerkzeuges 20 nach unten geschwemmt und nach oben zurück entlang der äußeren Oberfläche des Bohrwerkzeuges 20, um das pulverisierte Betonmaterial radial nach außen weg von dem Kernbohrsystem 10 und über die flache Oberseite der Betonwand 22 zu schwemmen.
• Es ist ersichtlich, dass eine Vielzahl von Variationen und Modifikationen der Komponenten des Kernbohrsystems möglich sind. Zum Beispiel ist der besondere Anschluss oder die untere Bohrwerkzeugkupplung 42 für die Benutzung in Verbindung mit einem elektrischen Bohrmotor ausgestaltet, der eine eigene Wasserversorgung aufweist. 11 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Erfindung, bei der die untere Kupplung 142 ein Adapter für ein Bohrfutter ohne Wasserzufuhr ist. Die Kupplung 142 ist mit einer Wasserzufuhr 144 versehen, die einen radialen Eingang 146 aufweist, durch den Wasser radial nach innen gelenkt und dann entlang des Schaftes 148 auf den Adapter 142 gerichtet wird.
• 12 zeigt wiederum eine andere Ausführungsform, bei der ein Anschlusselement 242 für einen Elektroschleifer ebenfalls mit einem Wasserkanal 144 versehen ist, der radiale Wassereinlassöffnungen 146 aufweist. Der Adapter 242 unterscheidet sich von dem Anschlusselement 142 in der Weise, dass das Anschlusselement 142 einen gestuften Absatz mit einem oberen, im Durchmesser größeren Bereich und auch einen engeren, im Durchmesser kleineren Bereich aufweist. Nach der Ausgestaltung aus 12 weist der Absatz 248 des Verbindungselementes 242 durchgängig einen gleichen Durchmesser auf.
• Nachdem der Kern geschnitten wurde, kann der Dorn 12 benutzt werden, um das Entfernen des Betonkerns aus der Betonfläche 42 zu handhaben. Der frisch geschnittene Betonkern kann von dem Dorn 12 entnommen werden, so dass der Dorn wieder verwendbar ist.
• Unterschiedliche Dorne sind verfügbar und können verwendet werden. Zum Beispiel kann ein selbstschneidender Dorn eher verwendet werden, wenn es sich bei dem zu schneidenden Material um Kunststoff handelt als um Beton. Ferner können die Dornanker entweder als Einwegartikel oder auch als wieder verwendbare Strukturen ausgebildet sein. Wieder verwendbare Anker werden bevorzugt verwendet für Ankerlöcher mit größerem Durchmesser.
• Der Bohrmotor, der die Antriebswelle antreibt, kann einer von der Vielzahl der in der Industrie verfügbaren Bohrmotoren sein. Auch können, obwohl Wasser bevorzugt beim Bohrprozess als bevorzugtes Kühlmedium zugeführt wird, andere Flüssigkeiten, wie beispielsweise Öl oder einige andere flüssige Materialien an dessen Stelle verwendet werden.
• Wie vorstehend erklärt beinhaltet ein sehr vorteilhaftes Merkmal der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung freigebbare Kuppeln der hohlen Antriebswelle mit dem Dorn. Die 13 bis 16 zeigen eine solche Ausführungsform, die einen hohlen Dorn 120 verwendet, der freigebbar mit der hohlen Antriebswelle 180 zusammenwirkt. Der hohle Dorn 120 ist in einer Einzelteilansicht in 13 gezeigt und bildet einen Dornraum 122 mit einem runden Innenquerschnitt. Der Dorn 120 ist ein oberes Kupplungsende 123 und ein unteres Ankerende 124 auf, und ein oberer interner Lagervorsprung 127 (16) in einer kurzen Entfernung unterhalb des oberen Verbindungsbereiches 123 angeordnet ist. Der untere interne Lagervorsprung 126 ist oberhalb des ankernden Tragendes 124 angeordnet. Der untere interne Lagervorsprung 126 dient als Begrenzung des Dornhohlraums 122 zwischen einem mittleren, zylindrischen hohlen Innenbereich 128 und einem unteren, zylindrischen hohlen Bereich 130. Der obere Lagerrand 127 begrenzt den mittleren, zylindrischen hohlen Bereich 128 relativ zu einem oberen, zylindrischen hohlen Bereich 129. Der mittlere zylindrische hohle Bereich 128 ist größer in seinem Durchmesser als der untere zylindrische hohle Bereich 130, während der obere hohlzylindrische Bereich 131 im Durchmesser etwas größer ist als der mittlere hohlzylindrische Bereich 128.
• Der sich in Längsrichtung erstreckende Längsschlitz ist diametral durch den Dorn 120 definiert und erstreckt sich in radialer Richtung zwischen der glatten Zylinderaußenfläche 17 hiervon und dem unteren hohlzylindrischen Bereich 130 darin. Der Längsschlitz 132 ist unterhalb des Lagervorsprungs 126 angeordnet.
• Diametral gegenüberliegend sind eine kurze Strecke neben dem oberen Eingriffsende 123 in dem hohlen Horn 120, runde Öffnungen 134 für sich radial erstreckende Arretierungsstifte vorgesehen. Die Öffnungen 134 für die Arretierungsstifte erstrecken sich zwischen der glatten, zylindrischen, mittleren Außenfläche 17 des hohlen Dorns 120 und dem oberen, hohlzylindrischen Bereich 128 hierin.
• Ein Kolben 150 ist vorgesehen, der einen kreisförmigen Querschnitt und einen Absatz 152 aufweist, der den Kolben 150 in einen zylindrischen, oberen Bereich mit vergrößertem Durchmesser 154 und einen zylindrischen, unteren Bereich 156 mit reduziertem Durchmesser unterteilt. Der Kolben 150 ist für die alternierende Hubbewegung innerhalb des Hohlraums 122 des Dorns vorgesehen.
• Ein quer verlaufender Freigabehebel 158 für die Sperre durchdringt diametral den Bereich 156 mit geringerem Durchmesser des Kolbens 150 und den Schlitz 132, um sich radial nach außen hinter die Zylinderaußenfläche 17 zu erstrecken. Der Freigabehebel 158 für die Sperre bildet ein Mittel zum manuellen Bewegen des Kolbens 150 in wechselseitiger Weise innerhalb des Hohlraumes 122 in dem hohlen Dorn 120. Die Lagerkante 126 beschränkt die nach unten gerichtete Bewegung des Absatzes 152 des Kolbens 150 innerhalb des hohlen Dorns 120, während die aufwärts gerichtete Bewegung des Kolbens 150 beschränkt ist, wenn der Lösehebel 158 für die Sperre im oberen Bereich des Längsschlitzes 132 erreicht.
• Ein Kolbenkopf 160 ist an der Oberfläche des Kolbens 150 angeordnet und in einer größeren Detailansicht in den 14 bis 16 dargestellt. Der Kolbenkopf 160 weist einen zylindrischen, ringförmigen oberen Bereich 162 auf, der leicht innerhalb der glatten Wandung des oberen zylindrischen Hohlraumbereichs 129 des Hohlraumes 122 des Dorns beweglich ist. An seinem unteren Bereich ist der Kolbenkopf 160 stutzenartig ausgebildet, um mit diesem Teil seines Bauteils einen unteren, im Durchmesser reduzierten Stutzen 164 zu bilden, in dem die Sperrklinke bewegbar ist.
• Ein Paar von diametral gegenüberliegenden Sperrklinken in Form eines Paares von kleinen Kugeln 166 ist innerhalb des Dorns 120 in diametral gegenüberliegenden, radialen Öffnungen 134 für die Sperrklinke angeordnet. Die Öffnungsweite der gegenüberliegenden, die radialen Sperrklinken aufnehmenden Öffnungen 134 an der äußeren Oberfläche 17 des Dorns 120 sind etwas kleiner in ihrem Durchmesser als die gegenüberliegenden, radialen Öffnungen 134 und die runden Sperrelemente hierin. Konsequenterweise bleiben, auch wenn die radial äußeren Oberflächen der kugelförmigen Sperrklinken 166 radial nach außen hinter den äußeren Durchmesser der glatten, zylindrischen äußeren Oberfläche 17, wie in 13 dargestellt, durchtreten können, die kugelförmigen Sperrklinken 66 in der Struktur des Dorns 120 festgehalten.
• Eine Schraubenfeder 168 ist innerhalb des oberen Hohlbereiches 129 des hohlzylindrischen Raumes 122 innerhalb des Dornes 120 im oberen Bereich des Kolbenkopfes 116 angeordnet. Die Schraubenfeder 168 wird gegen das obere des Kolbenkopfes 160 durch einen ringförmigen Stopfen gedrückt. Die Schraubenfeder 168 drückt dabei den Kolbenkopf 160 und den Kolben 150 in eine nach unten gerichtete Richtung gegen das ankernde Stützende 124 des Dorns 120.
• Diese Anstellfunktion drückt normalerweise den die Sperrklinke aufnehmenden Stutzens aus einer radialen Ausrichtung mit den kugelförmigen Sperrklinken 166 heraus. Als Folge hiervon wird unter normaler Aktivität der Anstellfeder 168 der obere Bereich 162 des Kolbenkopfes 160 die Sperrklinken 166 radial nach außen drücken, so dass ihre äußeren Oberflächen leicht durch die äußere Oberfläche 17 des Dornes 120 radial hindurch treten, wie in 13 dargestellt.
• Die hohlzylindrische Antriebswelle 180 unterscheidet sich in der Konstruktion von der Antriebsweile 18. Insbesondere ist der innere Durchmesser der inneren Wandung 183 des Zwischenbereiches der Antriebswelle 180 oberhalb der unteren Kupplung 40 kleiner als der innere Durchmesser an ihrem unteren Ende. Das untere Ende der Antriebswelle 180 bildet dabei einen internen Sockel 181, an den die untere Kupplung 40 anstellbar ist.
• Da der Durchmesser der unteren Wandfläche 183 jedoch etwas größer ist als der innere Durchmesser des Lagers 54, wird so ein Freiraum für die äußeren Oberflächen der kugelförmigen Klinke 166, wie in 16 gezeigt, geschaffen. Ferner ist ein innerer, radial umlaufender Kanal 182 oberhalb des Sockels 181 mit einem noch größeren Durchmesser ausgebildet, gegen den sich die untere Kupplung 40 abstützt. Der Kanal 142 ist innerhalb der Antriebswelle 180 und unterhalb der Wandoberfläche 183 des inneren Zwischenbereiches der Antriebswelle 180 zwischen dem angetriebenen Ende (nicht sichtbar) und den Lagern 54 angeordnet.
• Während des Betriebes ist die Antriebswelle 180 koaxial zum Dorn 120 angeordnet und in koaxialer Ausrichtung hierzu, wie in 14 dargestellt, abgesenkt. Auf Grund der Kraft der drückenden Feder 168 sind jedoch der Kolbenkopf 160 und der Kolben 150 nach unten gedrückt, so dass der Absatz 152 des Kolben 150 innerhalb des Dorns 120 sich abstützend an der inneren Lagerkante 126 anlegt. Wenn der Kolbenkopf 160 auf diese Weise nach unten gedrückt ist, ist der Aufnahmestutzen 164 für die Sperrklinke innerhalb des Dorns 120 an einem Niveau unterhalb der Sperrklinken 166 angeordnet, dass eine Bewegung der hohlen Antriebswelle 180 nach unten beschränkt ist durch den Anschlag zwischen dem untersten zylindrischen Lager 54 und dem radial nach außen hervorspringenden Bereichen der Sperrklinken 166.
• Wenn die hohle Antriebswelle 188 in die in 14 dargstellte Position abgesenkt ist, löst der Benutzer nach oben den Freigabehebel für die Sperrklinke 158, wobei hierdurch die Feder 168 überlagert wird und der Kolben innerhalb des Hohlraums 122 des Dornes nach oben gedrückt wird, wie es in 15 dargestellt ist. Wenn der Freigabehebel für die Sperrklinke 158 an der oberen Kante des sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitzes 132 anliegt, befindet sich der Stutzen 164 des Kolbenkopfes 160, gegen den die Sperrklinke anstellbar ist, in Längseingriff und in radialer Ausrichtung mit den kugelförmigen Sperrklinken 166. Dies erlaubt es den kugelförmigen Sperrklinken 166, durch die Gewichtskraft der Antriebswelle 180 und des ringförmigen Kernbohrwerkzeuges 20 radial nach innen gedrückt zu werden, welches dann nach unten gegen die Oberfläche des Betons 22, wie in 15 dargestellt, abgesenkt wird.
• Der Bohrmotor wird dann mit dem oberen Ende der Antriebswelle 180 gekoppelt und betrieben, wobei hierdurch die Antriebswelle 180 um den hohlen Dorn 120 herum in Rotation versetzt wird. Wenn das ringförmige Kernbohrwerkzeug 20 nach unten fährt, bewegen sich ebenso die untere Kupplung 40 und das untere Ende der Antriebswelle 180 nach unten, wie es in 15 gezeigt ist. Nachdem die untere Kupplung 40 nach der Ausrichtung mit dem Kolbenkopf 160 nach unten bewegt ist, gibt ihre untere Kante die kugelförmigen Sperrklinken 176, wie in 16 gezeigt, frei. Ohne den von den Lagern 54 innerhalb der unteren Kupplung 40 aufgebrachten Widerstand gegen die kugelförmigen Sperrklinken 166 ist die Kraft der Feder 168 ausreichend, um den Kolbenkopf 160 und den Kolben 150 zurück nach unten zu drücken, wodurch der obere Bereich 162 des Kolbenkopfes 160 in Längskontakt mit den kugelförmigen Sperrklinken 166 gedrückt wird. Dieses Bewegung treibt die kugelförmigen Sperrklinken 166 radial nach außen und in den Spalt, der in dem radialen, kreisförmigen Kanal 182 existiert, der nahe des unteren Endes der hohlzylindrischen Antriebswelle 180 knapp oberhalb der unteren Kupplung 40 ausgebildet ist.
• Weiterhin sind die sich radial erstreckenden Sperrklinken 166 und die innere Mantelfläche 183 der Antriebswelle voneinander beabstandet, wenn das Bohrwerkzeug 20 sich weiter in die Betonfläche 322 absenkt. Wenn dieses auftritt, haben die kugelförmigen Sperrklinken 166, die den eingreifenden Teil des Kupplungsmechanismus auf dieser Ausführungsform bilden, einen hinreichend Abstand relativ zu der inneren Mantelfläche 183, um ein kontinuierliches Abwärtsbewegen der Antriebswelle 180 um den hohlen Dorn 120 herum zu ermöglichen. Diese Abwärtsbewegung hält an, bis sich das ringförmige Bohrwerkzeug 20 vollständig durch die Schicht aus Beton 322 geschnitten hat.
• An diesem Punkt neigt der Dorn 120 zusammen mit dem „Pfropfen" aus Beton, in den es eingebettet ist dazu, nach unten relativ zur Antriebswelle 180 zu fallen. Wenn jedoch einmal der Dorn 120 um einen hinreichenden Weg gerutscht ist, so dass die kugelförmigen Sperrklinken 166 den oberen Rand der unteren Kupplung 40 treffen, ist eine weitere Abwärtsbewegung blockiert. Dies ist gegeben, weil der obere Bereich 162 des Kolbenkopfes 160 einen Durchmesser aufweist, der groß genug ist, dass die kugelförmigen Sperrklinken 166 nicht radial innerhalb der Öffnung 134 mit einem hinreichenden Abstand nach innen gedrückt werden können, um dem inneren Durchmesser des oberen Endes der unteren Kupplung 40 freizugeben. Als Konsequenz hieraus sind die kugelförmigen Sperrklinken 166 in dem inneren, radial und kreisförmig verlaufenden Kanal 182 in der hohlen Antriebswelle 180 gehalten, so dass sie lösbar den Dorn 120 mit der hohlen Antriebswelle 180 koppeln. Der Dorn 120 bleibt im Eingriff mit der hohlen Antriebswelle 180, bis der Freigabehebel 185 für die Sperre wieder bewusst nach oben in den Schlitz 132 gedrückt wird, um die Rückstellfeder 168 zu überwinden und den Stutzen des Kolbenkopfes 164 in Längskontakt mit kugelförmigen Sperrklinken 166 zu bringen. Dies erlaubt es, den Dorn 120 von der Antriebswelle 180 zurückzuziehen.
• Die 17, 18 und 19 zeigen ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der der Dorn 212 als massiver, stangenartiger Dorn 12 ausgebildet ist, jedoch mit einem freigebbaren Sperrmechanismus in Form eines Sperrstutzens 222 mit einem reduzierten Durchmesser ausgestattet ist, der genau unterhalb des sechseckig geformten oberen Endes 13 des Dornes angeordnet ist. Die hohlzylindrische Antriebswelle 280 ist mit einem in radialer Richtung ausgerichteten Sperrstift 282 versehen. Die Antriebswelle 280 weist eine Aufnahmeöffnung für den radialen Sperrstift auf, die an ihrem unteren Ende durch ihre zylindrische Mantelfläche zur Aufnahme des Sperrstiftes 282 ausgebildet ist. In korrespondierender Weise sind ausgerichtete, radiale Öffnungen ebenso in der unteren Kupplung 240 und dem obersten Lager 254 ausgebildet, angeordnet in radialer Richtung innerhalb der Begrenzungen der unteren Kupplung 240.
• Der Sperrstift 282 ist an einer im Wesentlichen hufeisenförmigen Klemmfeder 284, wie in einer Einzelteilzeichnung in 18 wiedergegeben, befestigt und erstreckt sich hiervon radial nach innen. Die Beine 286 der Klemmfeder 284 umgreifen die äußere Oberfläche der Antriebswelle 280, so dass der bogenförmige Bereich 285 der Klemmfeder 284 im Regelfall leicht elastisch deformiert ist wenn die innere Spitze des Sperrstiftes 282 sich radial nach innen erstreckt und in Kontakt mit der zylindrischen Mantelfläche 17 des Dornes 212 gedrückt ist wie in 17 gezeigt. Die Klemmfeder 284 drückt elastisch den Sperrstift 282 radial nach innen und drängt ihn gegen die äußere zylindrische Fläche 17 des Dornes 212.
• Der Sperrstift 282 ist radial innerhalb der in der äußeren Wand der Antriebswelle 280 ausgebildeten, den Sperrstift aufnehmenden Öffnung der Antriebswelle 240 und den hierzu ausgerichteten Öffnungen durch die untere Kupplung 240 und das obere, zylindrische Lager 254 beweglich. Die hohle Antriebswelle 280 ist üblicherweise in Längsrichtung beweglich relativ zum Dorn 212 sowie rotierbar mit einer hohen Drehgeschwindigkeit relativ hierzu. Weil das Bohrwerkzeug 20 mit großem Durchmesser einen ringförmigen Kanal oder eine Nut in die Betonschicht 322 bohrt, wird daher die hohe Antriebswelle 280 in Längsrichtung gegen das untere, verankerte Ende 24 des Dornes 212 bewegt. Nachdem das Bohrwerkzeug 20 vollständig die Dicke der Betonschicht 322 durchschnitten hat, neigt der Dorn 212 und der Betonbrocken 324 innerhalb des Umfanges des Bohrwerkzeuges 20 dazu, vertikal von der in 17 gezeigten Position nach unten zu fallen, frei von der Betonschicht 322. Das Absinken des Dornes 212 und des „Pfropfens" 324 ist jedoch blockiert, wenn der Sperrstutzen 222 in vertikaler Richtung auf das Niveau des Sperrstiftes 282 fällt. Dies tritt auf, wenn eine hinreichend große Relativbewegung zwischen der hohlzylindrischen Antriebswelle 280 und dem Dorn 212 auftritt, um den Sperrstift 282 in Längsrichtung in Kontakt mit dem Sperrstutzen 222 zu bringen. Dies ist der Fall, wenn der Dorn 212 weit genug herunterfällt und der Hub der Feder 284 den Sperrstift 282 radial nach innen in den Eingriff mit dem Sperrstutzen 222 drückt, wobei hierdurch in Längsrichtung der Dorn 212 relativ zur Antriebswelle 280 festgelegt wird.
• Die Antriebswelle 280 kann in vertikaler Richtung angehoben werden und trägt den Dorn 212 und den Beton-„pfropfen” 324 mit sich, wie es in 19 gezeigt ist. Durch das freigebbare Kuppeln des Dornes 212 mit der Antriebswelle 280 kann ein Schaden oder eine Verletzung in der Nähe der Betonschicht 222 vermieden werden. Nachdem die Antriebswelle 280 und der Dorn 212 wie in 19 gezeigt nach oben gehoben wurden, kann der Dorn 212 durch seitliches nach innen drücken gegen die Seiten der Klemmfeder 284 freigegeben werden, aus dem bogenförmigen Bereich 285 der Klemmfeder 284 radial nach außen, weg von dem Dorn 212 verbiegt. Diese Aktion zieht den Sperrstift 282 radial aus dem Eingriff mit dem Sperrstutzen 222.
• Die 20 bis 23 zeigen ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das besonders für die Benutzung in Verbindung mit dem Bohren von Löchern mit großen Durchmessern geeignet ist, bei dem sich das nach oben erstreckende Kupplungsende 413 des Dornes 412 mit einem Außengewinde versehen ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das verankernde Ende 414 des Dornes 420 mit der Betonschicht 322 über Betonbolzen 415 verbunden bzw. verschraubt.
• In der Ausgestaltung nach den 20 bis 23 ist das untere, kuppelnde Ende 482 der hohlen, röhrenförmigen Antriebswelle 480 permanent und fest mit dem röhrenförmigen, runden Kernbohrwerkzeug 420 verbunden. Das obere angetriebene Ende 483 der Antriebswelle 480 weist eine Ausbildung mit einer im Querschnitt sechseckigen äußeren Mantelfläche auf. Eine zylindrische, runde Ölleitungshülse 54 (Oil Lite-Hülse) ist in das untere Ende 481 der hohlen Antriebsweile 480 eingepresst und dient dazu, die Antriebswelle 480 und das Kernbohrwerkzeug 420 in einer genauen koaxialen Ausrichtung relativ zum Dorn 412 zu halten.
• Ein Kraftübertragungsgetriebe 430 ist um das obere Antriebsende 483 der hohlen Antriebswelle 480 angeordnet. Das Getriebe 480 beinhaltet eine Krafteinleitungswelle 491 an seinem Krafteinleitungsende und ist innerhalb der Getriebebox 480 zum drehen und antreiben über einen Hochgeschwindigkeitsmotor 492 befestigt. Der Motor 492 kann einen konventionellen Motor des Tpys sein, der zum drehen von Sägeblättern von Betonsägen verwendet wird und ist mit einer Sägeblattführung 489 ausgestattet. Bei Benutzung mit der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung jedoch ist das Sägeblatt entfernt und stattdessen der Sägeblattmotor 492 mit dem sich aufwärts erstreckendem Ende der Krafteinleitungswelle 491 verbunden, die von dem oberen Ende der Getriebebox 430 hervorspringt.
• Die Getriebebox 430 beinhaltet das Getriebe 493 und 494 und ein Kettenantriebssystem 495, 496. Diese Kraftübertragungselemente reduzieren die Geschwindigkeit und erhöhen das von dem Motor 492 zur Verfügung gestellte Kraftmoment. Das Kettenantriebssystem 495, 496 dreht eine Kraftausgabehülse 497, der eine innere axiale Öffnung mit sechseckigen Querschnitt aufweist. Die Hülse 497 passt leicht über die äußere, im Querschnitt sechseckig ausgebildete Oberfläche des angetriebenen Endes 483 der Antriebswelle 480 um diese somit rotierend anzutreiben.
• Die Hülse 497 dreht sich frei innerhalb der Lager die in der Getriebebox 430 vorgesehen sind, ist jedoch gehalten durch obere und untere Rückhaltevorsprünge 498 und 499, so dass sie innerhalb der Getriebebox 430 gehalten und in Längsrichtung festgelegt ist. Sowohl das obere Ende 483 der Antriebswelle 480 als auch die Kraftausgabehülse 497 weisen in axialer Richtung einen gleich bleibenden Querschnitt auf, so dass eine freie Längsbewegung der Hülse 497 relativ zu der Antriebswelle 480 parallel zur Achse des Dorns 412 möglich ist.
• Am oberen Ende der Antriebswelle 480 ist ein hohles, ringförmiges Stützlager mit einem inneren Durchmesser, der etwas größer als der äußere Durchmesser des mit dem Außengewinde versehenen oberen Endes 413 der Hülse 412 ist, angeordnet. Ein hohler, wasserzuführender Kragen 502 ist unmittelbar oberhalb des Stützlagers 500 angeordnet und weist eine Kühlwassereinlassleitung 504 auf, die zur Einleitung von Kühlwasser hieran angeschlossen ist, was durch den Richtungspfeil 506 gekennzeichnet ist. Das Stützlager 500 erlaubt die relative Drehung des oberen angetriebenen Endes 430 der Antriebswelle 480 relativ zum kühlwasserzuführenden Bund 502. Sofort oberhalb des kühlwasserzuführenden Bundes 502 befindet sich eine Bohrwerkzeugvorschubmutter 508 die über ein Gewinde mit dem oberen, mit dem Gewinde versehenen Ende 413 der Hülse 412 zusammenwirkt. Ein Vorschubkurbelarm 510 ist an der Bohrwerkzeugvorschubmutter 508 angeschweißt und erstreckt sich radial nach außen hiervon. Eine vertikal nach oben erstreckende Kurbelhand 512 erstreckt sich rechtwinklig nach oben von dem radial äußeren Ende des Kurbelarms 510.
• Die Kraftübertragungsgetriebebox 410 ist um die hohlzylindrische, ringförmige Bohrwerkzeugantriebswelle 480 angeordnet und in Längsrichtung zwischen der Bohrwerkzeugvorschubmutter 508 und dem ankernden Stützende 414 des Dorns 412 positioniert. Vor dem Bohren wird zunächst die Grundplatte 414 des Dorns 412 an der oberen Oberfläche der Betonschicht 322 über Betonbolzen 415 befestigt. Das obere angetriebene Ende 483 der Antriebswelle 480 ist über die sechseckige Öffnung in der Hülse 497 eingesetzt, die innerhalb der Getriebebox 480 gehalten ist. Die Antriebswelle 480 mit dem Kernbohrwerkzeug 420 wird starr hierzu befestigt und dann auf den Dorn 412 mit dem hohlen, röhrenförmigen unteren Antriebsende 483 der Antriebswelle 480 abgesenkt, die koaxial um den Dorn 412 angeordnet hierzu beabstandet ist. Das mit dem Gewinde versehende obere Ende 413 des Dorns 412 erstreckt sich dabei durch die Getriebebox 430 und die Antriebswelle 480 und durch das hohle Stützlager 500.
• Der kühlwasserzuliefernde Bund 512 wird dann auf die hervorstehende Spitze des oberen Endes 413 der Hülse 412 abgesenkt und die Bohrvorschubmutter 508 dann auf den oberen Endbereich des oberen Endes 413 des Dorns 412 aufgeschraubt und in Richtung der Dorngrundplatte 414 vorgetrieben bis die Zähne des ringförmigen Sägeblattes des Kernbohrwerkzeuges 420 einen leichten, nach unten gerichteten Druck gegen die obere, angestellte Oberfläche der Betonschicht 322 ausüben.
• Die Krafteinleitungswelle 491 wird dann in den Antriebssockel des Motors 492 eingesetzt, so dass alle Komponenten der Ausführungsform nach den 20 bis 23 miteinander zusammenwirken wie es in den 21 bis 23 dargestellt ist. Der Motor 492 wird dann gestartet, was dazu führt, dass die Krafteinleitungswelle 491 in Rotation versetzt wird und die Hülse 497 mit einer reduzierten Geschwindigkeit und einem erhöhten Moment angetrieben wird. Zur selben Zeit wird das Kühlwasser in dem kühlwasserzuliefernden Bund 502 eingeleitet und fließt nach unten durch die hohle Antriebswelle 480 längs des Dorns 412. Der Kühlwasserfluss wird in Folge der durch die Bohrvorschubmutter 508 gebildeten Barriere nach unten gelenkt. Von dort fließt das Wasser seitlich über die Oberfläche der Betonschicht 322 und nach unten in die von dem ringförmigen Kernbohrwerkzeug 420 gebohrte ringförmige Nut. Das Kühlwasser fließt durch den ringförmigen Kanal, der durch die Zähne des Kernbohrwerkzeuges 420 ausgeformt wird und schwemmt die erzeugten Betonpartikel über die obere Oberfläche der Betonschicht 322 und von dem Dorn 412 weg nach außen.
• Für den Fortschritt des Bohrprozesses dreht der Bediener die Kurbelhandhabe 520 in Drehrichtung um den aufrecht stehenden Dorn 412 herum um die Bohrvorschubmutter 508 langsam in Richtung der Grundplatte 414 des Dorns 412 vorzutreiben. Diese nach unten gerichtete Kraft gegen das ringförmige Stützlager 500 an der Oberseite der Antriebswelle 480 drückt die Zähne des ringförmigen Kernbohrwerkzeuges 420 in die Betonschicht 322 während gleichzeitig eine exakte, koaxiale Ausrichtung der Antriebswelle 480 und des Kernbohrwerkzeuges 420 relativ zum Dorn 412 erhalten bleibt.
• Beim fortschreitenden Bohrprozess treibt der Bediener die Handhabe 512 langsam in Drehrichtung um Dorn 412 herum an um kontinuierlich die Zähne des Kernbohrwerkzeuges 420 nach unten zu drücken, damit sich die Zähne des Bohrwerkzeuges in die Betonschicht 322 eingraben. Weil die Antriebswelle 480 nach unten getrieben wird werden der Motor 492 und die Getriebebox 480 mit ihm zusammen bewegt, obwohl ein gewisses Gleitspiel in Längsrichtung eine Bewegung zwischen dem oberen Antriebsende 483 der Antriebswelle 480 und der Kraftausgabehülse 487 ermöglicht.
• Die Drehungen der Antriebswelle 480 durch die Krafteinleitung von dem Motor 420 wird auf diese Weise aufrecht erhalten um einen kontinuierlichen, nach unten gerichteten Druck auf die Zähne des Bohrwerkzeuges 420 durch den kontinuierlichen Vorschub der Kernbohrvorschubmutter 508 aufrechtzuerhalten. Das Bohren wird fortgesetzt bis der ringförmige Kanal, der durch die rotierenden Zähne des Bohrwerkzeuges 420 gezeugt wird, vollständig die gesamte Seite der Schicht 322 durchschneidet.
• Zweifellos werden eine Vielzahl von anderen Variationen und Modifikationen der Erfindung für diejenigen offensichtlich, die mit Kernbohrsystemen zum Bohren von Löchern in Beton oder anderen Materialien, die bröckeln oder auf andere Weise zum Verschleiß und um die Antriebswelle während des Bohrprozesses neigen, vertraut sind. Demzufolge soll der Umfang der Erfindung nicht auf die speziellen Ausführungsformen, die hier gezeigt und beschrieben sind, beschränkt sein.
• Industrielle Anwendbarkeit
• Die Erfindung kann angewendet werden auf die Entwicklung, die Herstellung und die Verwendung von Werkzeugen die zum Bohren von Löchern in Beton und anderen Materialien vorgesehen sind.
• Zusammenfassung:
• Es wird ein Kernbohrsystem vorgeschlagen, das ein röhrenförmiges Kernbohrwerkzeug (20) zum Bohren in Beton oder anderen Materialien besser stabilisiert und so das Bohren von Löchern mit großem Durchmesser mit einem Handwerkzeug ermöglicht. Die Kernbohrvorrichtung beinhaltet eine hohle Antriebswellenanordnung (38) die über einem stationären Dorn (12) gesteckt ist, der zunächst in einer Vorbohrung in dem Beton oder dem anderen Material installiert und verankert wird. Nachdem der Dorn (12) fest installiert wurde dient er als Richtungsführung die sich starr von der Betonoberfläche weg erstreckt und die Antriebswellenanordnung (38) wird auf dem Dorn (12) abgesenkt. Die Antriebswellenanordnung (38) ist relativ zu dem Dorn (12) durch die lang gestreckten, zylindrischen Lagerhülsen (54) stabilisiert, die aus selbst schmierenden oder flüssigkeitsgetränkten Materialien gebildet sein kann. Der Dorn (12) dient als zentrale Richtungsführung die sicherstellt, dass ein Kernbohrwerkzeug (20) mit einem relativ großen Durchmesser exakt zentriert bleibt relativ zu dem führenden Dorn (12). Dies ermöglicht es für den Bediener, übliches verfügbares Werkzeug zum Drehen des Bohrers zu verwenden und nur den Bohrdruck anzuwenden. Bevorzugt sind eine freigebbare Kupplung und ein Sperrmechanismus vorgesehen, der den Antriebswellenmechanismus (38) lösbar mit dem Dorn (12) verbindet.

Claims (20)

1. Vorrichtung zum Bohren von Löchern, mit: a. einem mittigen, zylindrischen Dorn mit einem oberen Ende, einem unteren verankernden Ende und einer mittleren, glatten Zylinderaußenfläche dazwischen, b. einer hohlzylindrischen, runden Antriebswelle, die axial um den Dorn herum angeordnet ist und einen oberen Endbereich mit einer Antriebsmotorkupplung und einem gegenüberliegenden unteren Endbereich, c. zumindest einem Lager, dass an dem unteren Ende der runden, hohlen Antriebswelle befestigt ist und sich in Rotations- und Längsrichtung in gleitendem Oberflächenkontakt mit dem Dorn befindet, wobei die Antriebswelle frei um den Dorn drehbar und ferner auch in Längsrichtung relativ zum Dorn beweglich ist, und d. einem hohlen, röhrenförmigen Kernbohrwerkzeug an dem unteren Ende der Antriebswelle, das einen unteren, ringförmigen Schneidrand aufweist,
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, die dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen Spreizankermechanismus umfasst, der an dem unteren Ende des Dorns angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Ende des Dorns einen kleineren Durchmesser als die mittlere Zylinderaußenfläche aufweist und ferner eine ringförmige Stabilisierungsplatte umfasst, die um das untere Ende des Dorns herum auf einem zu bohrenden Material und oberhalb des Spreizankermechanismus angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn von einem massiven Stahlstab gebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine untere Bohrwerkzeugkupplung an dem unteren Ende der einer hohlzylindrischen, runden Antriebswelle aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernbohrwerkzeug als ein von der hohlzylindrischen, runden Antriebswelle separates Bauteil und mit einem oberen Rand ausgebildet ist und dass das Kernbohrwerkzeug einen Innendurchmesser aufweist, der größer als der Außendurchmesser der hohlzylindrischen, runden Antriebswelle ist, und ferner mit einem, den oberen Rand starr mit der unteren Bohrwerkzeugkupplung verbindenden Kragen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Bohrwerkzeugkupplung und der Kragen lösbar miteinander verbunden sind und die untere Bohrwerkzeugkupplung mit einem, mit einem Außengewinde versehenen Stutzen ausgebildet ist, der von einem radial nach außen und nach oben abgeschrägten Bereich umgeben ist, und der Kragen einen inneren, angefasten Bereich mit einer Abschrägung mit dem gleichen Winkel wie der nach oben abgeschrägte Bereich der unteren Bohrwerkzeugkupplung aufweist, und der innere angefaste Bereich ein radial außen liegendes kegelstumpfförmiges Band beinhaltet, das sich oberhalb eines radial nach Innen abgeschrägten Bereichs ist, und der Kragen mit einem Innengewinde versehen ist, wobei bei durch Einschrauben in den Kragen befestigter unterer Bohrwerkzeugkupplung der nach oben abgeschrägte Bereich der unteren Bohrwerkzeugkupplung sich in unmittelbarem Kontakt mit dem kegelstumpfförmigen Band des Kragens befindet und sich gegen dieses fixierend abstützt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass er ferner eine obere Bohrwerkzeugkupplung aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Bohrwerkzeugkupplung ein hohles, ringförmiges Bauteil mit einer mittigen, axialen Wasserumlenkung ist, die in Längsrichtung hierdurch ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine Wasserumlenkung aufweist, die radial um die obere Bohrwerkzeugkupplung herum verläuft und dass die Wasserumlenkung einen radialen Einlass aufweist, der in durch die Wandung ausgebildet ist und in Strömungsverbindung mit dem Inneren der runden, hohlzylindrischen Antriebswelle steht.
11. Verfahren zum Bohren in eine Struktur unter Verwendung eines zentralen Dorns mit oberen und unteren Endbereichen mit einer mittleren, glatten Zylinderaußenfläche dazwischen, einer runden, hohlzylindrischen Antriebswelle, die in axialer Richtung um den Dorn herum angeordnet ist und ein oberes und gegenüberliegend ein unteres Ende aufweist und zumindest ein Ringlager aufweist, das in Rotations- und Längsrichtung gleitend in Kontakt mit der mittleren, glatten Zylinderaußenfläche des Dorns steht, und einem hohlen, röhrenförmigen Kernbohrwerkzeug mit einer unteren, ringförmigen Schneidkante, aufweisend die Schritte: a. Bohren einer Vorbohrung in die Struktur, b. Einsetzen des unteren Endes des Dornes in die Vorbohrung und Verankern von ihm hierin, so dass der Dorn starr mit der Struktur verbunden ist und von der Struktur nach außen erstreckt, und c. Versetzen des oberen Endes der hohlen Antriebswelle in Rotation unter gleichzeitiger Anstellung von ihr gegen die Struktur, wobei das Kernbohrwerkzeug, zentriert um den Dorn herum, eine zylindrische, kreisförmige Nut in die Struktur bohrt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, das zusätzlich ein gleichzeitiges Kühlen der Schneidkante des hohlen, röhrenförmigen Kernbohrwerkzeugs während des Antreibens und Anstellens der Antriebswelle umfasst.
13. Verfahren nach Anspruch 11, das zusätzlich das Ausschwemmen der zylindrischen, ringförmigen Nut mit Flüssigkeit während des Antreibens und Anstellens der Antriebswelle umfasst.
14. Verfahren nach Anspruch 11, das zusätzlich das Einleiten von Wasser in das obere Ende der hohlen Antriebswelle hinter dem zumindest einem Lager und das Ableiten des Wassers auf das Kernbohrwerkzeug und weiter runter in und hinter die ringförmige Nut umfasst.
15. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das obere Ende des Dorns mit einer lösbaren Sperre versehen ist und die runde, hohlzylindrische Antriebswelle mit einer inneren Arretierung versehen ist, die oberhalb ihres unteren Endes angeordnet ist, und wobei die Sperre mit der inneren Arretierung in Eingriff kommt, wenn das obere Ende der Antriebswelle in Längsrichtung relativ zum unteren Ende des Domes bewegt wird und die Sperre und die Arretierung in Längsrichtung aufeinander treffen.
16. Vorrichtung zum Bohren von Löchern in Beton, mit a. einem mittigen, zylindrischen Dorn, der ein verankerbares Stützende, ein gegenüberliegendes Eingriffsende und dazwischen eine mittlere, glatte Zylinderaußenfläche aufweist, b. einer hohlzylindrischen Antriebswelle, die koaxial um den Dorn herum angeordnet ist und ein oberes, antreibendes Ende mit einer Antriebsmotorkupplung und einem gegenüberliegenden Abtriebsende aufweist, c. zumindest ein Lager, dass auf dem Abtriebsende der runden, hohlen Antriebswelle befestigt ist und sich rotatorisch und longitudinal in Gleitkontakt mit der Oberfläche des Dorns befindet, wobei die Antriebswelle um den Dorn frei drehbar und in Längsrichtung zum Dorn verschiebbar ist, und d. einem hohlen, röhrenförmigen Kernbohrwerkzeug an dem Abtriebsende der Antriebswelle, das einen ringförmigen, gezahnten Endbereich aufweist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der der Dorn mit einem lösbaren Kopplungsmechanismus versehen ist und die runde, hohlzylindrische Antriebswelle mit einer inneren Arretierung unterhalb ihres antreibenden Endes versehen ist, wobei der Kopplungsmechanismus die innere Arretierung greift, wenn das antreibende Ende der Antriebswelle in Längsrichtung relativ zum verankernden Stützende des Dorns bewegt wird und an der vorgegebenen Greifposition relativ hierzu ankommt.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, bei der der Dorn hohl ist und in seinem Innern einen Dornhohlraum mit kreisförmigen Querschnitt begrenzt, eine oberhalb des verankernden Stützendes des Dorns angeordnete innere Lagerkante den Dornhohlraum in einen oberen zylindrischen Hohlraumabschnitt und einen unteren zylindrischen Hohlraumabschnitt unterteilt, wobei der obere zylindrische Hohlraumabschnitt in seinem Durchmesser grö ßer ist als der untere zylindrischen Hohlraumabschnitt und in Längsrichtung ein längs gestreckter Schlitz in dem Dorn ausgebildet ist, der sich radial zwischen der mittleren, glatten Zylinderaußenfläche hiervon und dem unteren zylindrischen Hohlraumabschnitt hierin erstreckt und unterhalb der Lagerkante angeordnet ist, diametral gegenüberliegend radiale Sperrklinkenöffnungen in dem Dorn ausgebildet sind, die sich von der mittleren, glatten Zylinderaußenfläche hiervon zu dem oberen zylindrischen Hohlraumabschnitt hierin erstrecken, ein Kolben mit einem kreisförmigen Querschnitt und einem Absatz, der den Kolben in einen oberen Bereich mit vergrößertem Durchmesser und einen unteren Bereich mit verringertem Durchmesser unterteilt, und der Kolben zum hin- und herbewegen innerhalb des Dornhohlraums aufgenommen ist, ein Sperrenlösehebel sich radial von dem in seinem Durchmesser reduzierten Bereich des Kolbens durch den sich in Längsrichtung erstreckenden radialen Längsschlitz in dem Dorn erstreckt, ein Kolbenkopf im oberen Bereich des Kolbens angeordnet ist, der einen eine Sperrklinke aufnehmenden Stutzen bildet, ein Paar von diametral gegenüberliegenden Sperrklinken in dem Dorn an den diametral gegenüberliegenden Öffnungen darin, und die Sperrklinken radial verlagerbar sind von reglären Arbeitspositionen, in denen sie sich von der mittleren, glatten Zylinderaußenfläche des Dorns radial nach außen erstrecken und zurückgezogenen Positionen, in denen sie sich in den Aufnahmestutzen des Kolbenkopfes erstrecken, wenn sie radial deckungsgleich hierzu sind, und eine Feder, die den Kolbenkopf und den Kolben gegen das verankerbare Stützende des Dorns vorspannt und den die Sperrklinken aufnehmenden Stutzen außerhalb der radialen Deckungsgleichheit mit den Sperrklinken hält, wobei eine Kraft auf den Sperrklinkenlösehebel in Richtung des Eingriffsendes des Dorns zur Überwindung der Feder den die Sperrklinken aufnehmenden Stutzen des Kolbenkopfes in radiale Deckungsgleichheit mit den Sperrklinken bewegt, wodurch es den Sperrklinken ermöglicht wird, in den die Sperrklinken aufnehmenden Stutzen einzugreifen, und die Arretierung von einem inneren, radialen, ringförmigen Rand in dem Inneren der hohlzylindrischen Antriebswelle zwischen ihrem Antriebsende und dem zumindest einem Lager gebildet ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17, bei der der Sperrmechanismus einen Sperrstutzen an dem Dorn unterhalb des Eingriffsendes hiervon aufweist und die Arretierung einen Sperrstift umfasst und die hohlzylindrische Antriebswelle eine die radiale Sperre aufnehmende Öffnung aufweist, die hierin ausgebildet ist, und der Sperrstift radial beweglich innerhalb der Öffnung zur Ausnahme der Sperre ist, und ferner eine Feder umfasst, die den Sperrstift radial nach innen in Richtung des Domes treibt, wobei die Feder den Sperrstift radial nach innen zum eingriff in den Sperrstutzen drückt, wenn die relative Längsbewegung zwischen der hohlzylindrischen Antriebswelle und dem Dorn den Sperrstift in Längsrichtung in Überdeckung mit dem Sperrstutzen bringt.
20. Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der das Eingriffsende des Dorns mit einem Außengewinde versehen ist und die ferner aufweist eine Bohrwerkzeugvorschubmutter, die radial mit dem mit dem Gewinde versehenen Eingriffsende des Dorns im Eingriff ist und einen Kurbelarm für den Bohrvortrieb, der mit der Bohrwerkzeugvorschubmutter verbunden ist und radial hiervon hervorspringt, und weiter aufweisend eine Kraftübertragungsbox, die die hohlzylindrische Antriebswelle umgibt und in Längsrichtung zwischen der Bohrwerkzeugvorschubmutter und dem verankerbaren Stützende des Dorns angeordnet ist, und die Kraftübertragungsbox mit einer drehbaren Krafteinleitung, geschwindigkeitsreduzierenden Kraftübertragungselementen, die über die Krafteinleitung angetrieben sind, und einer Kraftabgabehülse versehen ist, die von den geschwindigkeitsreduzierenden Kraftübertragungselementen angetrieben ist, wobei die Kraftabgabehülse in Längsrichtung in der Kraftübertragungsbox eingeschlossen und hierin frei drehbar ist und die Kraftabgabehülse mit dem angetriebenen Ende der hohlzylindrischen Antriebswelle im Eingriff ist, um es damit in anzutreiben.