-
Bohrgreifer mit drehender Bohrbewegung zum Herstellen von Erdbohrungen
Die Erfindung betrifft einen Bohrgreifer mit drehender Bohrbewegung zum Herstellen
von Erdbohrungen, der am unteren Ende des Bohrgestänges ein Gehäuse besitzt, in
dem eine Steuervorrichtung zum Ausschwenken von am Gehäuse angelenkten Schaufeln
durch eine Relativbewegung des Bohrgestänges gegenüber den Schaufeln in Längsführung
verschiebbar ist. Bei einem solchen Bohrgreifer muß man nicht nur die Drehbewegung,
sondern auch die Stellung der Schaufeln steuern können, die vorzugsweise in der
Arbeitsstellung festgelegt werden soll.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen,
welche diese Steuer- und Regelvorgänge mit einfachen und wirtschaftlichen Mitteln
auszuführen gestattet, die möglichst wenig Einzelteile aufweisen und dennoch die
Funktion der Einrichtung sichern.
-
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die am Gehäuse
oder an der Steuervorrichtung angebrachten Längsführungen eine seitliche, zur Einstellung
der Schaufeln in eine Zwischenlage zwischen Öffnungs- und Schließstellung dienende
Rastenausnehmung aufweisen, in welche einer von an der Steuervorrichtung oder am
Gehäuse vorgesehenen Nocken eingreift, wenn das im Gehäusedeckel axial verschiebbare
und drehbare Bohrgestänge, das mit der Steuervorrichtung fest verbunden ist, zuerst
von der Öffnungsstellung der Schaufeln im Bohrsinn des Greifers etwas gedreht und
dann nach oben verschoben wird, bis der betreffende Nocken an der Rastenausnehmung
anliegt.
-
Es ist zwar bereits ein Bohrgerät bekanntgeworden, das ebenfalls ein
Gehäuse mit einem Deckel aufweist, durch den das untere Ende eines Gestänges hindurchgreift
und demgegenüber dieses Gestänge bewegbar ist. Auch ist hier im Gehäuse die Steuervorrichtung
mit ihren wesentlichen Teilen untergebracht. Indessen sind nicht sämtliche Teile
geschützt im Gehäuse angeordnet, sondern befinden sich wichtige Teile wie Hebel
und Stege ganz oder zum Teil außerhalb des Gehäuses. Dieser funktionswichtige Nachteil
ist bei der Erfindung nicht gegeben. Gerade bei Bohrgreifern für Erdarbeiten ist
es aber wichtig, daß sämtlich bewegten Teile nach innen verlegt werden. Auch sind
bei dieser Ausführung an Stelle von Schaufeln Schneiden verwendet, wobei die Beanspruchungen
und Aufgaben beider Werkzeuge verschieden sind, so daß es sich bei der bekannten
Ausführung nicht um einen Bohrgreifer im eigentlichen Sinne handelt. Vor allem aber
läßt diese bekannte Ausführung eine Anordnung vermissen, bei welcher die Längsführungen
gleichzeitig als zuverlässige Sicherung der Steuervorrichtung in den jeweiligen
Arbeitslagen dienen, wobei beliebig viel derartige Arbeitslagen vorgesehen werden
können. Die bekannte Ausführung kennt nur zwei Grenzlagen, nämlich die obere und
die untere, was allenfalls für einen Bohrer mit Schneiden genügen mag, nicht aber
für einen Bohrgreifer gemäß der Erfindung, der zumindest in einer Zwischenstellung
festgelegt werden muß. Auch geschieht die Betätigung der bekannten Steuervorrichtung
über Gewinde und Mutter, wobei eine größere Anzahl von Umdrehungen des Gestänges
erforderlich ist, um einen bestimmten Hub zu vollführen. Dies mag wiederum für ein
Bohrgerät ausreichen, nicht aber für die Betätigung eines Bohrgreifers, bei dem
es auf eine möglichst schnelle Durchführung der Arbeitsgänge ankommt. Diese kann
am zuverlässigsten und schnellsten durch eine Längsverschiebung des Gestänges erreicht
werden, wie dies bei der Erfindung vorgesehen ist. Gleichzeitig bringt der Fortfall
des Gewindes bei der bekannten Auführung den Vorteil für den Erfindungsgegenstand,
daß die Längsverschiebungsanordnung einfacher, leichter und billiger herzustellen
sowie betriebssicherer ist und eine größere Unempfindlichkeit gegen Verschmutzung
aufweist als ein Gewinde, das im Erdreich selbst arbeitet. Hinzu kommt noch, daß
bei der bekannten Vorrichtung das Gehäuse über Ring und Ringnut mit dem Gestänge
verbunden ist. Beide Teile sind verhältnismäßig schwer, und die Verbindungsstelle
liegt außen, ist also wiederum der Verschmutzung ausgesetzt, so daß auch hier ein
starker Verschleiß unvermeidlich ist. Demgegenüber liegt beim Erfindungsgegenstand
die Verbindung innerhalb des Gehäuses und ist geschützt.
Die Erfindung
ist an Hand eines in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels erläutert.
Hierbei zeigt F i g. 1 ein vertikaler Axialschnitt eines Werkzeugs gemäß der Erfindung,
bei dem die Bewegung der Schaufeln durch einen Flaschenzug gesteuert wird; F i g.
2 ist im vergrößerten Maßstab eine Ansicht des Querschnittes gemäß der Linie 11-1I
der F i g. l ; F i g. 3 zeigt ein Schema in Verbindung zwischen dem Werkzeugkörper
und dem Steuerorgan der Schaufeln, und F i g. 4 ist eine schematische Ansicht in
der Ebene der Schaufeln, gesehen vom Innern des Werkzeuges, wobei die Linie 1-1
der Schnittebene der F i g. 1 entspricht.
-
In dem gezeichneten Beispiel wird die Steuerung der Schaufeln in an
sich bekannter Weise durch einen Flaschenzug vorgenommen, dessen bewegliche Rollen
auf einem Konstruktionsteil angeordnet sind, dessen axiale Verschiebung den Grad
der Schaufelöffnung regelt. Die Verwendung eines solchen Steuerungssystems ist vorteilhaft,
weil sie einfach und wirkungsvoll ist.
-
Der Bohrgreifer besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 1, an dessen
unterem Rande innen drei Schaufeln 2 an einem Punkt gelenkt sind, der ihrer Schneidkante
benachbart ist, so daß in der offenen Stellung die Öffnung der Schaufeln sich fortschreitend
in Richtung auf ihre Schneidkante hin vergrößert. An ihren Schneidkanten sind die
Schaufeln mit Schneiden 2c versehen.
-
Jede Schaufel 2 besitzt einen Arm 3, von denen die F i g. 1 der Einfachheit
halber nur einen zeigt. Jeder Arm 3 ist in einem am Gehäuse 1 befindlichen Zapfen
4 gelenkig gelagert. Die Arme 3 sind bei 6 mit einer Lasche 5 gelenkig verbunden,
die bei 7 an einen Absatz eines Mittelstückes 8 angelenkt ist. Dieses Mittelstück
8 ist von einem Bolzen 9 durchsetzt, dessen Mutter 10 das Mittelstück 8 hält und
dessen Kopf 11 in einem Rohrstück 12 sitzt, das mit dem Flaschenzug verbunden ist.
Das Rohrstück 12 ist durch die Mitte eines im Gehäuse 1 befestigten Bodens 13 geführt,
der den Raum zur Aufnahme des Flaschenzuges nach unten zu abschließt. Im Gehäuseinneren
befindet sich ein Scheibe 14 und ein Rohrstück 15, dessen innerer Durchmesser dem
Querschnitt des hohlen Gestänges 16 entspricht. Das unter Ende dieses Gestänge ragt
in das Rohrstück 15 hinein und während sein anderes Ende sich über einem Gehäusedeckel
17 hinaus erstreckt. Dieses Gestänge 16 ist um ; seine Achse drehbar. Die Geräteteile
12, 14, 15 bilden die Steuervorrichtung der Schaufeln und sind im Gehäuse 1 axial
verschiebbar sowie am Gestänge 16 befestigt. Der Flanschzug besteht aus drei beweglichen
Rollen 18, 20, 22, die an der Steuervorrichtung gelagert sind und aus zwei festen
Rollen 19, 21, die am Deckel 17 gelagert sind. Ein Seil 23, dessen
eines Ende bei 24 am Deckel 17 befestigt ist, läuft nacheinander über diese
Rollen und durch das Hohlgestänge 16 unter Benutzung der Steuervorrichtung nach
oben. Ein Schäke125 verhindert ein Verdrehen während der Drehbewegung des Bohrgreifers.
Die Scheibe 14 weist an ihrem Umfang drei Nocken 26 auf, von denen jede in eine
Längsführung 27 eingreift, die an der Innenwand des Gehäuses 1 befestigt ist. Das
Gestänge 16 dreht über die Scheibe 14 die Nocken 26 und die Längsführungen 27 des
Gehäuses 1 mit den Schaufeln 2, deren Öffnungsgrad sich nach der Stellung der Nocken
in den Längsführungen richtet. Seitliche Rastenausnehmungen 27b in den Längsführungen
dienen der Festlegung verschiedener Schaufelstellungen. Die F i g. 1 zeigt schematisch
die Bohrstellung 2 a und die Entleerungsstellung 2b in strichpunktierten Linien.
-
Das Gestänge 16 kann sich in einer im Deckel 17 gelagerten Buchse
28 verschieben, wobei es und die mit ihm verbundenen Teile 12, 14, 15 sich frei
in dieser Buchse und in Mittelteil 8 drehen können. Die Drehung erfolgt durch einen
Drehtisch 29, der eine nicht kreisförmige Öffnung von der Stärke des Gestänges besitzt,
das sich im Tisch 29 verschieben, nicht aber drehen kann.
-
Das Gehäuse hat als Aufhängevorrichtungen einen Hohlschaft 30, der
dem Gestänge 16 eine teleskopartige, nach unten begrenzte Axialbewegung ermöglicht.
Die Buchse 28 ist im Deckel 17 durch einen auf ihm befestigten Ring 31 gehalten.
Der Hohlschaft 30 ist mit einem Flansch 32 versehen, der Öffnungen 33 zum Aufhängen
des Gehäuses mittels Seile aufweist. Kautschukpuffer 34, 35 sind unter dem Flansch
32 bzw. auf dem Deckel 17 vorgesehen, um Stöße gegen den Tisch 29 zu dämpfen. Der
Schaft 30 ruht auf der Buchse 28 bis zu dem Augenblick, wo die Bohrung so tief geführt
ist, daß der Puffering 34 auf dem Tisch 29 aufliegt. Am Tisch sind Ringe 36 über
Ketten angehängt, in die das Gehäuse mittels der Haken 37 eingehängt werden kann.
-
Um eine rationelle, schnelle und wirkungsvolle Arbeit zu erreichen,
müssen die Schaufeln zum Heraufschaffen der Bohrtrümmer und zum schnellen und vollständigen
Ausräumen nicht nur vollkommen geschlossen und anschließend ganz geöffnet werden
können, sondern sie müssen auch in Zwischenstellungen bei der Bohrarbeit gehalten
werden können. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, die Schaufeln in einer nicht ganz
geöffneten Stellung halten zu können, um ein leichtes Hinabbringen in das bereits
ausgehobene Loch zu ermöglichen, z. B. im Inneren eines Rohres, das in den Boden
nach Maßgabe des Tieferdringens des Bohrschachtes hinabgelassen wird.
-
Während des Bohrens dreht sich das Werkzeug im Uhrzeigersinn (Vorwärtsgang).
Wenn das Fahrzeug gefüllt ist und die Schaufeln unter der Wirkung einer Zugkraft
im Seil 23 wieder geschlossen sind, wie in Fi g. 1 die voll ausgezogenen Linien
zeigen, befinden, sich die Nocken 26 in der Stellung A (F i g. 3). Bei weiterem
Anziehen des Seiles wird das Gerät angehoben, da die Schaufeln 2 sich gegeneinandergelegt
haben. Das Gerät wird dann durch das Gehäuse 1 gestützt, das mittels der Haken 37
an den Ringen 36 aufgehängt wird, wobei das Seil 23 gelockert wird, so daß
die Teile 12, 14, 15 und das Gestänge 16 sich unter der Wirkung ihres Gewichtes
senken, bis die Scheibe 14 auf den Boden 13 trifft. Dies entspricht der größten
Schaufelöffnung 2 b und der Stellung B
der Nocken 26. Auf diese Weise
ist eine leichte und vollständige Leerung des Gerätes möglich. Man schließt dann
die Schaufeln teilweise, um das Gerät in das Bohrloch hinablassen zu können. Dies
entspricht der Stellung D. Dank der Rastenausnehmung kann diese Stellung automatisch
erreicht und während des Herablassens eingehalten werden. Der Maschinist erteilt
dem Gestänge 16 zuerst eine leichte Drehbewegung nach vorwärts, so daß die Nocken
nach C gelangen. Man hebt dann das Gerät durch Zug am
Seil
23 und führt so die Nocken nach D. Das Gerät wird dann aus den Ringen gehakt
und mit Hilfe des Seiles 23 auf den Schachtboden niedergelassen. Hier können die
Schaufeln in dieser Stellung durch eine Rastenausnehmung verriegelt werden, die
rechts von D und der Höhe der Nocken entsprechend vorgesehen ist. Es ist aber vorteilhafter
die Schaufeln für das Bohren weiterhin leicht zu öffnen und so den Boden unter der
Unterkante eines Rohres auszuhöhlen, um dessen Absinken zu erleichtern. Dies wird
erreicht, indem die Längsführungen etwas tiefer zur Aufnahme der Nocken in der Stellung
E entsprechend der Schaufelstellung 2a mit Rastenausnehmungen vorgesehen werden.
Die Nocken werden in diese Stellung durch eine leichte Drehbewegung nach vorwärts
gebracht, wobei die Verstellung durch die schräge Verbindung der Ausnehmungen erleichtert
wird. Bei Fortsetzen der Drehung können sich die Schaufeln weder öffnen noch schließen,
und die richtige Arbeitsstellung ist während des Bohrens gesichert, bis der Greifer
gefüllt ist, Um das Eindringen in den Boden zu erleichtern, können spiralförmige
Rippen 38 auf einer gewissen Länge der Schaufeln im Anschluß an die Schneiden 2c
vorgesehen werden. Erteilt man dann dem Gestänge 16 eine Drehbewegung nach rückwärts,
so werden die Nocken in die Stellung F geführt, wobei durch Ziehen am Seil 23 zuerst
die Schaufeln geschlossen (Stellung A) und anschließend das Gerät zwecks Leerung
angehoben wird.
-
Die erfindungsgemäße Konstruktion erlaubt es dank des Leerlaufs durch
eine einfache Drehbewegung des Gestänges 16 in dem einen oder anderen Sinne die
Nocken von links nach rechts oder umgekehrt zu bewegen.
-
Zum Schluß des Bohrvorganges können die Nocken, wenn sie sich in der
Stellung E befinden, unter der Wirkung des Druckes, der auf die Schaufeln während
des Bohrens ausgeübt wird, um sie in den Boden eindringen zu lassen, auf die Unterkante
der Längsführung 27 einen starken Druck ausüben, oder es können auch die Nocken
beim Bohren oben anschlagen, wenn man auf Steine oder sehr harte Schichten stößt,
die die Schaufeln zudrücken wollen. In diesen Fällen erfolgt die Entriegelung der
Nocken von E nach F ohne Schwierigkeit, denn trotz des Anpressens ist während der
Drehbewegung des Gestänges 16 in umgekehrter Drehrichtung eine Mitnahme des Gerätes
nicht zu fürchten, da der Widerstand, der durch die im Boden festgehaltenen Schaufeln
2 entsteht, größer als die Reibung der Nocken 26 ist. Diese Sicherheit wird dank
der Tatsache erreicht, daß die Drehung des Gerätes mittelbar aus dem Innern heraus
unter Vermittlung des axialbeweglichen Teils für die Steuerung der Schaufeln hervorgerufen
wird; jenes Teil sichert also gleichzeitig die Drehung und die Öffnung der Schaufeln.
-
Dieses Ergebnis kann nicht erreicht werden, wenn die Drehung des Gerätes
durch unmittelbare Einwirkung auf das Gehäuse 1 hervorgerufen wird. In diesem Falle
stünde nur das Beharrungsvermögen der beweglichen Teile 12,14 zur Verschiebung der
Nocken 26 von links nach rechts und umgekehrt in den Längsführungen 27 zur Verfügung,
und selbst dieses Beharrungsvermögen würde durch verschiedene Reibungswiderstände
vermindert sein. Eine Verschiebung der Nocken 26 von D nach E wäre schon unsicher,
die von E nach F würde häufig unmöglich sein. Das Gerät bliebe mit offenen Schaufeln
im Rohr oder sogar unter dem Rohr hängen und könnte nicht herausgezogen werden:
auch wären Beschädigungen zu befürchten und es müßte die Bohrarbeit unterbrochen
werden.
-
Die Übertragung der Bohrleistung findet über die Nocken 26 und die
Längsführungen 27 in der Nähe der Schaufeln statt. Dies vermindert die Beanspruchung
des Gehäuses 1, das im Kraftweg liegt.