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Lafette für eine Gesteins-Kernbohrmaschine Die Erfindung betrifft
eine Lafette für eine Gesteins-Kernbohrmaschine mit darauf gelagerten
hy-
draulischen Motoren zum Antreiben und Hin- und Herverschieben der Bohrmaschine
entlang zwei Längsträgem der an ihrem vorderen Ende ein Führungslager für das Bohrgestänge
aufweisenden Lafette.
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Solche Lafetten, die sowohl einen motorischen Drehantrieb als auch
einen motorischen Bohrvorschub aufweisen, dienen bekanntlich zum Tragen von Bohrvorrichtungen
zum Tief-bohren, die ein vielfaches Aneinanderfügen einzelner Bohrstangen zu einem
Bohrgestänge mit einem wirksamen Bohrkopf erforderlich machen. Infolgedessen bestehen
solche bekannten Lafetten aus verhältnismäßig schweren, starr zusammenhängenden
Konstruktionen, die nur dort angewendet werden können, wo die Lafette mit Transportfahrzeugen
und motorischen Hubvorrichtungen auf einem entsprechend eingeebneten Untergrund
sicher installiert werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den vorgenannten Mangel
zu vermeiden und insbesondere eine solche Lafettenkonstruktion zum Tiefbohren zu
schaff-en, die auch in einem mehr oder weniger unwegsamen Gelände, wo keine Fahrbahnen
und eingeebneten Auflagerstellen zur Verfügung stehen, angewendet werden kann.
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Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die gemeinsame Anwendung
nachstehender Merkmale gelöst: a) Die Lafette besteht in an sich bekannter Leichtbauweise
aus zwei Längsrohren und daran leicht abnehmbar festgelegten sowie längsverschiebbaren
Querträgern, wobei der hydraulische Drehantrieb des Bohrers auf einem die verschiebbaren
Querträger verbindenden Schlitten gelagert und der Schlitten über einen an der Lafette
gelagerten Kolben-Zylinder-Antrieb hy-
draulisch antreibbar ist;
b) die Lafette ist um die gemeinsame Querachse zweier an sich bekannter,
je mit dem vorderen Ende eines ihrer Längsrohre verbundener und im Gestein
festlegbarer Haltedorneschwenkbar und auf dem Gestein über zwei in ihrem hinteren
Bereich angreifende und einzeln teleskopisch längeneinstellbare Stützen abstützbar.
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Eine solche Lafettenkonstruktion befreit das Tiefbohren von schwerfälligen
Hilfmitteln, da es nunmehr möglich ist, die Hilfsmittel als leicht transportierbare
Einzelaggregate oder Einzelteile an die Bohrstelle zu tragen und dort zusammenzusetzen,
ohne daß vorher etwa eine Fundamentierung oder Einebnung des Untergrundes an der
Bohrstelle erforderlich wäre. Die erfindungsgemäße schwenkbare Verankerung ermöglicht
es nämlich, die Lafette in einem großen Winkelbereich gegenüber dem Aufstellungsgrund
zu schwenken und in der gewünschten Winkelstellung über die längeneinstellbaren
Stützen festzulegen.
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Ausgestaltungen der Erfindung betreffen unterschiedliche konstruktive
Einzelheiten der erfindungsgemäßen Lafette.
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Gestelle für Bohrvorrichtungen sind zwar bereits in zahlreichen Konstruktionen
bekannt, wobei es beispielsweise auch bekannt ist, zwei Längsträger eines Gestells
im Gestein starr zu verankern oder das Gestell an einem im Gestein festlegbaren
Dorn oder aber auch an einem auf den Boden auflegbaren Stützgest#II schwenkbar zu
lagern. Alle diese Gestelle dienen jedoch lediglich für einfache Handbohrvorrichtungen
und insbesondere für Preßlufthämmer, wobei die Notwendigkeit einer nachträglichen
Einführung weiterer Bohrstangen eines längeren Bohrgestänges entfällt. Demgemäß
handelt es sich lediglich um sehr einfache und zumeist aus nur sehr wenigen Teilen
bestehende Gestelle, die den erfindungsgemäßen
Vorschlag eines
leicht zerlegbaren Lafettengestells nicht nahelegen konnten.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht.
Es zeigt Fig. 1 eine an einer erfindungsgemäßen Lafette angeordnete Gesteins-Kernbohnnaschine
in einer zugleich die verschiedenen hydraulischen Antriebe schematisch und die Lafette
perspektivisch darstellenden Seitenansicht, Fig. 2 einen einen Schlitten der Lafette
gemäß Fig. 1 veranschaulichenden Teilausschnitt der Fig. 1 (bei vom
Schlitten abgenommenem Drehantrieb der Bohrspindel -sowie bei entferntem Endlager
für die Bohrspindel), F i g. 3 einen Längsschnitt nach der Linie
3-3 der F i g. 2 (in gegenüber F i g. 2 etwas vergrößertem
Maßstab und in einer das Zurückziehen einer Bohrstange veranschaulichenden Stellung),
F i g. 4 eine der F i g. 3 entsprechende SchnittdarsteRung, die jedoch
das einem Zurückziehen einer Bohrstange vorausgehende Vorschieben des Schlittens
zeigt, wobei dieser lediglich entlang dem Bohrgestänge gleitet, Die dargestellte
LafetteF besteht in Leichtbauweise aus zwei Längsrohren 5, die über an ihnen
in nachstehend noch näher beschriebener Weise lösbar festgelegte Querträger
6, 7 und 8 miteinander verbunden sind. Gemäß dem Ausführungsbeispiel
ist jedes Längsrohr aus zwei Rohrstücken zusammengesetzt, die jeweils durch eine
übliche Schraubverbindung 9 fest miteinander verbunden werden können.
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Der am vorderen Ende der Längsrohre 5 angeordnete Querträger
6 ist als Winkeleisen ausgebildet, während die im hinteren Bereich der Längsrohre
5
befindlichen weiteren Querträger 7 und 8, von denen der Querträger
8 am hinteren Ende der Längsrohre 5
angeordnet ist, gemäß dem Ausführungsbeispiel
als Flachbänder ausgebildet sind. Zur lösbaren Festlegung der Querträger
6, 7 und 8 dienen U-förmige Klammern 10, die die zugeordneten
Längsrohre 5
umfassen und die zugeordneten Querträger mit ihren beiden Schenkelenden
durchsetzen, wobei die Festlegung durch auf die Schenkelenden aufschraubbare Muttern
11 erfolgt. Somit ist eine leichte Zusammensetzbarkeit und eine leichte Wiederzerlegbarkeit
des beschriebenen Gestells der Lafette F gewährleistet.
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In dem zwischen den Querträgern 6 und 7 befindlichen
Bereich ist auf den Längsrohren 5 ein Schlitten 12 längsverschiebbar gelagert,
der aus zwei weiteren, über eine Mittelplatte 13 verbundenen Querträgern
14 besteht, die an ihren beiden Enden über je ein Lager 15 auf den
zugeordneten Längsrohren 5
verschiebbar gelagert sind. Die beispielsweise
als Gleitlager ausgebildeten Lager 15 sind gemäß dem Ausführungsbeispiel
an die Querträger 14 angeschraubt. Die Bewegungslänge des Schlittens 12 ist der
Länge der Bohrstangen angepaßt und ermöglicht deren in der Bohrtechnik übliche Einfügung
in den Bohrarbeitsgang.
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Der Schlitten 12 trägt die eigentliche Bohrvorrichtung, die am bohrerseitigen
Ende aus einer Diamantkrone, 33 und einem von dieser ausgehenden Keinrohr
34 besteht, an das wiederum Bohrstangen 35 in der benötigten Zahl anschließen.
Zum Antrieb des damit gegebenen Bohrgestänges dient eine Antriebsspindel
16 für das Kernbohren üblicher hohler Ausführung, um Wasser zum Bohrkopf
zuführen zu können. Gestängeseitig ist die Antriebsspindel 16 in einem Lager
17 gelagert, während sie andererseits von einem hydraulischen Motor
18 ausgeht, der von einer Bedienungsperson im Sinne der Einhaltung einer
gewünschten Antriebsdrehzahl der Antriebsspindel 16 gesteuert werden kann.
Im übrigen ist die Antriebsspindel 16 über einen üblichen Spülkopf 19
an
eine Wasserzuleitung 20 angeschlossen, die zumindest über einen Teil ihrer Länge
flexibel ausgebildet ist, um sich der Verschiebung des Schlittens 12 anpassen zu
können. Die Wasserzuleitung 20 ist an eine Pumpe 21 angeschlossen, die das Wasser
durch eine Leitung 22 ansaugt. Die Pumpe 21 ist nicht auf der Lafette F gelagert,
sondern ist entsprechend den üblichen Betriebsvorschriften an einer geeigneten Stelle
aufgestellt.
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Das Lager 17 und der Motor 18, die die Antriebsspindel
16 tragen, sind auf einer Grundplatte 23 angeordnet, die ihrerseits
beispielsweise mittels Schrauben 24 auf der Mittelplatte 13 des Schlittens
12 abnehmbar festgelegt ist. Die Grundplatte 23 kann daher mitsamt der Antriebsspindel
16, dem Lager 17
und dem Motor 18 vom Schlitten 12 abgenommen
werden.
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Der hydraulische Motor 18 ist durch ein übliches hydraulisches
System antreibbar, das für die Zufuhr einer Druckflüssigkeit eine zumindest teilweise
flexible Leitung 25 aufweist, die sich der Schlittenverschiebung anpassen
kann. Die Leitung 25 ist an eine motorbetriebene Pumpe 26 angeschlossen,
die die zum Druckantrieb des Motors 18 dienende Flüssigkeit über eine Leitung
27 aus einem Tank 28 ansaugt. An den Tank 28 ist außerdem eine vom Motor18
zurückführende Rückleitung29 angeschlossen. Ferner ist zwischen den Leitungen25
und 29 noch eine Kurzschlußleitung 10 vorgesehen, die durch ein Ventil
31 abschließbar ist. Schließlich ist an die Leitung 25 noch ein Druckmeßgerät
32 angeschlossen.
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Wenn das Ventil 31 geöffnet ist, wird das Wasser oder die andere
Flüssigkeit des Antriebssystems durch die Kurzschlußleitung 30 und die Rückleitung
29 unmittelbar in den Tank zurückgepumpt. Wird das Ventil 31 jedoch
nur teilweise geschlossen, so kann dadurch die auf den Antriebsmotor 18 einwirkende
Antriebskraft entsprechend gesteuert werden, was jedoch bekannt ist und keinen Gegenstand
der vorliegenden Erfindung bildet.
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Die auch untereinander mit üblichen Schraubverbindungen verbundenen
Bohrstangen 35 sind antriebsseitig über eine gleiche Schraubverbindung
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an die Antriebsspindel 16 angesetzt. Das Bohren eines Loches erfolgt
in üblicher Weise, indem zunächst mit einer einzigen Bohrstange 35 angefangen
wird, die das Kernrohr 34 nebst Diamantkrone 33
mit der Antriebsspindel
16 verbindet. Mit fortschreitender Bohrlochtiefe werden dann weitere Bohrstangen
35 zwischen das Kernrohr 34 und die Antriebsspindel 16 eingesetzt.
Das Einfügen der Bohrstangen 35 erfolgt von Hand und läßt sich bequem durchführen.
Die Bedienungsperson löst die Verbindung mit der Antriebsspindel 16 lediglich
dann, wenn sich der Schlitten 12 am vorderen Ende der Lafette F befindet, woraufhin
der Schlitten 12 so weit zurückgezogen wird, bis die nächste Bohrstange
35 in herkömmlicher Weise eingesetzt werden kann.
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Wie aus F i g. 1 weiterhin ersichtlich ist, weist der vordere
Querträger 6 in seiner Mitte ein Lager 37
auf, in welchem zunächst
das Kernrohr 34 und beim weiteren Vortreiben des Bohrloches das Bohrgestänge
35
geführt wird. Durch diese Führung während des Bohrvorganges werden Vibrationen des
Bohrgestänges vorteilhaft vermieden.
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Der Vorschub des Schlittens 12 und damit der ganzen Bohrvorrichtung
erfolgt von einem an den beiden hinteren Querträgern 7 und 8 der Lafette
F an den Stellen 41 und 40 festgelegten hydraulischen Zylinder 38 her über
einen darin verschiebbaren doppeltwirkenden Kolben, der über seine Kolbenstange
39 und einen Gabelkopf 42 mit dem Schlitten 12 gekuppelt ist. An die beiden
Enden des Zylinders 38 ist je eine Leitung 43 bzw. 44 zur Zuführung
einer Druckflüssigkeit angeschlossen. Beide Leitun-Clen 43, 44 gehen von einem Vierwegeventil
45 aus, das über eine Druckleitung 47 an eine über einen (nicht dargestellten) Motor
antreibbare Pumpe 48 angeschlossen ist. Die Pumpe 48 erhält ihre Flüssigkeit über
eine Ansaugleitung 49 von einem Tank 50
her. An die Druckleitung 47 ist ein
Druckventil 51
und pumpenseitig desselben eine IC-urzschlußleitung
52 angeschlossen, die zum Tank 50 zurückführt und mit einem einstellbaren
Nadelventil 53 versehen ist. Eine vom Vierwegeventil 45 ausgehende Rückleitung
54 ist an die Kurzschlußleitung 52 austrittsseitig des Nadelventils
53 angeschlossen, so daß der dem Tank 50 zugekehrte Teil der Kurzschlußleitung
52 zugleich einen Teil der normalen Rücklaufleitung bildet.
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Die Arbeitsweise des beschriebenen hydraulischen Vorschubantriebes
ist ganz ähnlich wie der Drehantrieb des Motors 18. Durch Einstellen des
Nadelventils 53 kann in jeder beliebigen Stellung des Schlittens 121 der
gewünschte Druck eingestellt werden. Jedoch sollte das Ventil während der Bohrerarbeit
möglichst nie ganz geschlossen sein, um die Bohrkrone vor einer Beschädigung oder
Zerstörung zu bewahren.
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Durch Betätigen eines am Vierwegeventil 45 befindlichen Handgriffs
46 kann ein Vorschieben des Schlittens 12 bewirkt werden, was einem entsprechenden
Vorschub der Bohrkrone in das Gestein entspricht. Der Schlitten 12 kann durch eine
entsprechende Ventilbetätigung aber auch jederzeit zurückgezogen werden, was besonders
vorteilhaft ist, um ein Ablaufen des Bohrschlammes zu erleichtern. Beim Zurückziehen
der Bohrkrone spült das Wasser den Bohrschlamm schnell weg, wodurch das weitere
Bohren erleichtert wird. Beim Bohren tiefer Löcher kann das Ventil so reguliert
werden, daß der Vorschubdruck im Sinne eines Ausgleichs des auf die Bohrkrone einwirkenden
Bohrstangengewichts vermindert wird. über das Nadelventil 53 und das Vierwegeventil
45 ergeben sich überdies vielseitige und genaue Regelmöglichkeiten.
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Die beschriebene Lafette F kann an ihrem vorderen Ende über zwei Haltedorne
59 am Gestein 55
schwenkbar verankert werden, wozu jeder der im Abstand
der beiden Rohrstangen 5 angeordneten Haltedorne 59 über eine Gelenkgabel
56 nebst anschließendem Gewindezapfen 57 und Gegenmuttern
58 mit der zugeordneten und an ihrem vorderen Ende mit einer entsprechenden
Gewindebohrung versehenen Rohrstange 5 längeneinstellbar und zugleich schwenkbar
verbunden ist.
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Die Haltedorne 59 entsprechen einer üblichen Ausführung, bei
der der Dorn in dem ihn aufnehmenden Verankerungsloch durch Aufweitung fest verankert
werden kann. Überdies trägt die Anwendung von zwei Haltedoinen 59 dazu bei,
Vibrationen oder Verschiebungen der Lafette F beim Bohren auszuschließen. Das Bohren
läßt sich deshalb einfach und sicher durchführen, wozu eine einzige Bedienungsperson
ausreicht. Die Schwenkbarkeit der Lafette ermöglicht nicht nur eine beliebige Einstellung
der Bohrrichtung, sondern gewünschtenfalls auch ein seitliches Wegeschwenken der
Lafette F wenn diese den Vorbereitungen an einer Bohrstelle hinderlich im Wege stehen
sollte. Wenn die Bohrvorrichtung an einer Stelle eingesetzt wird, an der kein Muttergestein
vorhanden ist, können die Haltedome 59 auch durch andere Ankerbolzen oder
sonstige Befestigungselemente ersetzt werden, beispielsweise zur Festlegung an einer
Holzunterlage oder an einem zu diesem Zweck hergestellten Betonbett.
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Zur Abstützung des hinteren Lafettenendes dienen zwei in ihrer Länge
teleskopisch einstellbare Stützen, von denen je eine an einem Längsrohr
5 angreift. Jede Stütze besteht aus einem Rohrstück 60
und einer darin
verschiebbar gelagerten Stange 61,
deren aus dem Rohrstück 60 frei
herausragende Länge über eine übliche Verriegelungsvorrichtung eingestellt werden
kann. Gemäß dem Ausführungs-. beispiel weisen die Rohrstücke 60 und die Stangen
61 eine Anzahl Querbohrungen 62 auf, durch die nach einer gewünschten
fluchtenden Einstellung je
Stütze ein Verriegelungsstift 63 hindurchgesteckt
werden kann. Jede Stütze ist im übrigen über eine Klemmvorrichtung 64 an der zugeordneten
Rohrstange 5 angeklemmt, die gewünschtenfalls ein Schwenken der Stütze um
die Rohrstange 5 zuläßt, damit die Stütze in eine gewünschte Winkelstellung
gebracht und erst daran anschließend festgeklemmt werden kann. überdies lassen die
Klenimvorrichtungen 64 vor dem Festklemmen auch ein Längsverschieben der Stützen
an den Rohrstangen 5 zu, wenn dies für eine geeignete Abstützung zweckmäßig
sein sollte. Schließlich lassen die Klemmvorrichtungen 64 aber auch ein einfaches
Abnehmen der Stützen zu, wenn die Lafette F zerlegt werden soll.
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Durch eine Verschiebung des Schlittens 12 kann das Bohrgestänge nicht
nur in das Bohrloch eingeführt, sondern auch aus diesem zurückgebogen werden. Zum
Zurückziehen des Bohrgestänges wird die Grundplatte 23 gemeinsam mit der
Antriebsspindel 16, dem Lager 17 und dem Motor 18 vom Schlitten
abgenommen und durch eine Stangenkupplungseinrichtung ersetzt, wie sie in den F
i g. 2, 3
und 4 dargestellt ist. Die Kupplungseinrichtung weist eine
U-förmige Muffe 65 auf, deren kreisförinig gebogener Stegteil 66 die
letzte Bohrstange 35 des Bohrgestänges leicht verschiebbar aufnimmt. Zwischeu
den beiden Schenkeln 67 der Muffe 65 ist ein Greiferhebel
68 angeordnet,- der an einem die Schenkel 67 durchsetzenden Lagerbolzen
69 schwenkbar gelagert ist und nach dem Stegteil 66 hin ein nockenartiges
Ende 70 aufweist, das bei einer Schwenkung des Greiferhebels 68 die
Bohrstange 35 in der Muffe 65 festklemmt, so daß die Bohrstange bei
einer anschließenden Schlittenbewegung mitgenommen wird.
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Für diese Schwenkbetätigung nimmt der Greiferhebel
68 an seinem dem Stegteil 66 der Muffe 65 abgelegenen, die
Mittelplatte 13 des Schlittens 12 in einem Schlitz 71 nach unten durchsetzenden
Hebelarm in einem Langloch einen Mitnehmerstift 72 auf, der an der Mittelplatte
13 festgelegt ist. Wird der
Schlitten 12 in Richtung der
Pfeile der F i g. 4 auf der Lafette F nach vorn geschoben, so wird der Greiferhebel
68 dabei durch den Widerstand der Bohrstange 35 zunächst gemäß F i
g. 4 Ün Uhrzeigersinn geschwenkt, wobei zugleich die Muffe 65 relativ
zur Mittelplatte 13 etwas nach rechts verschoben wird, so daß das nockenartige
Ende 70 des Greiferhebels 68 die Bohrstange 35 ganz freigibt.
Bei der anschließenden weiteren Verschiebung des Schlittens 12 kann dann die Muffe
65 ohne einen nennenswerten Widerstand über die Bohrstange 35 gleiten.
Wird der Schlitten 12 jedoch aus seiner vorderen Endstellung gemäß den Pfeilen der
F i g. 3 wieder zurückgezogen, dann wird die Muffe 65 durch den Gleitwiderstand
gegenüber der Bohrstange 35 zunächst relativ zur Mittelplatte 13 des
Schlittens 12 nach links verschoben, wodurch der Greiferhebel 68
in der in
F i g. 3 veranschaulichten Weise entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt wird,
bis sein nekkenartiges Ende 70 fest gegen die Bohrstange 35 geklemmt
wird. Infolgedessen wird bei der weiteren Rückbewegung des Schlittens 12 auch die
Bohrstange 35 nebst ansebließendem weiterem Bohrgestänge mitgenommen und
aus dem Bohrloch herausgezogen, bis schließlich auch das Kernrohr 34 nebst Bohrkrone
in die Lafette F zurückgezogen sind. Durch eineentsprechend wiederholte Vor- und
Rückbewegung des Schlittens 12 kann somit über die beschriebene Kupplungseinrichtung
das ganze Bohrgestänge aus einem Bohrloch herausgezogen werden, wobei natürlich
jede über die Kupplungseinrichtung hinaus herausgezogene Bohrstange
35 vom übrigen Bohrgestänge abgeschraubt wird, bevor der Herausziehvorgang
fortgesetzt wird.
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Wenn man den Greiferhebe,1 68 aus seiner in den F i
g. 3 und 4 dargestellten Lage um 180' um seine Längsachse schwenkt,
dann greift das nockenartige Ende 70 am Bohrgestänge in umgekehrter Richtung
an, und man kann das Bohrgestänge dann mit Hilfe der beschriebenen Hin- und Herbewegungen
des Schlittens 1.2 in ein Bohrloch einführen, welches schon vorher gebohrt worden
war.
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Die beschriebene Lafette zeichnet sich nicht nur durch ein sehr geringes
Gewicht, sondern auch dadurch aus, daß sie in einfacher Weise so weit zerlegt werden
kann, daß ihre Teile bequem durch unwegsames Gelände getragen und vollständig zusammengesetzt
oder zerlegt werden können. Trotzdem gewährleistet die beschriebene Lafettenkonstruktion
eine, vibrationsfreie Arbeit der Bohrvorrichtung und eine zuverlässige Verankerungsmöglichkeit,
die die Lafette beispielsweise ohne die Gefahr eines Kippens, wie es bei bekanntendreibeinigen
Gestellen be, fürchtet werden muß, besteigbar macht. überdies läßt die beschriebene
Lafettenkonstruktion deren weitgehende Schwenkung gegenüber der Verankerungsstelle
zu, so daß die Bohrungen in jedem gewünschten Winkel ausaeführt werden können. Trotzdem
ist die Lafette F in ihrer Arbeitsstellung so zuverlässig verankert, daß während
des Bohrens von ihm aus keine Blindkräfte auf das Bohrgestänge übertragen werden
können.