DE1911697B2 - Loesbare verbindung fuer der bohrpfahlherstellung dienende bohrrohre - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine lösbare Verbindung für der Bohrpfahlherstellung dienende Bohrrohre.

Bei der Einbringung von Bohrungen in das Erdreich unter Verwendung von Bohrrohren geht man allgemein so vor, daß das Bohrrohr mittels eines Antriebsorganes, beispielsweise mittels eines durch einen Motor betätigten Drehtisches, in Drehung versetzt wird, um das Eindringen des Bohrrohres in das Erdreich zu erreichen. Hierbei erfolgt im allgemeinen ein dauernder Wechsel der Drehrichtung. Bei solchen Bohrrohren ist es bekannt, die einzelnen Rohre an ihren Stirnseiten mit Zahnkränzen zu versehen und auf den Außenseiten der Zahnkränze sich zu einer umlaufenden Nut ergänzende Ausnehmungen anzuordnen, die der Aufnahme eines Sprengringes dienen, durch den die einzelnen Bohrrohre in axialer Richtung miteinander verbunden werden. Die Zähne dieser Zahnkränze besitzen senkrechte Flanken (deutsche Patentschrift 1 179 889).

Für die Herstellung von Bohrpfählen, die aus Preßbeton bestehen, hat sich in jüngerer Zeit eine andere Methode durchgesetzt, die sich durch größere Wirtschaftlichkeit und leichtere Handhabung auszeichnet. Die Bohrrohre werden nicht kontinuierlich in Drehung versetzt, sondern erhalten tangentiale Schläge durch eine auf das Bohrrohr aufgesetzte, mit Gewichten belastete Schwinge, die durch Kolben-Zylinder-Anordnungen in hin- und hergehende Schwingungen versetzt wird, wobei am Ende jeder Schwingung auf das Bohrrohr über einen Anschlag ein tangentialer Schlag übertragen wird, dessen Energie sich auf mehrere 100 t beläuft und eine schlagartige Teildrehung des Bohrrohres bewirkt. Der während des Betonierens des Pfahles erforderliche Rückzug des Bohrrohres erfolgt unter Ausnutzung der für das Betonieren erforderlichen Preßluft, die etwa 50°/o des für den Rohrrückzug erforderlichen Kraftaufwandes ausmacht, so daß beim Ziehen des Rohres Kräne mit verhältnismäßig geringer Zugkraft Anwendung finden können. Bei der Bohrpfahlherstellung muß ein Eindringen von Wasser in das Bohrloch verhindert werden; andererseits muß ein Entweichen der Luft während des Ausziehens des oberseitig geschlossenen Bohrrohres verhindert werden, um die Preßluft für das Ausziehen des Rohres nutzbar zu machen. Hieraus ergibt sich die zwingende Forderung, daß die Bohrrohre absolut wasser- und luftdicht sein müssen. Außerdem besteht die Forderung nach Verwendung möglichst dünnwandiger Rohre, um den beim Ausziehen des Rohres zwischen dem Bohrpfahl und dem Erdreich entstehenden Spalt so

ao gering wie möglich zu halten, damit durch ein Nachsetzen des Erdreiches eine Beschädigung des noch nicht abgebundenen Bohrpfahles ausgeschlossen wird. Die bekannte Rohrverbindung mit Zahnkränzen und einem eingelegten Sprengring ist für der

as Bohrpfahlherstellung dienende Bohrrohre ungeeignet, da sie nicht die erforderliche Dichtheit gegen Wasser und Luft gewährleistet. Zwischen den senkrechten Flanken der ineinandergreifenden Zahnkränze sind zwangläufig, wenn auch geringe, Spalte vorhanden, die durch Verschleiß sich bei den hohen tangentialen Schlagbeanspruchungen zwangläufig erweitern, so daß die Bohrrohre bei jedem auftretenden tangentialen Schlag allmählich größer werdende Bewegungen gegeneinander in Umfangsrichtung ausführen, die die Herstellung einer Verbindungsstelle mit der erforderlichen Dichtheit unmöglich machen. Aus diesem Grunde konnte man bisher nur einteilige Bohrrohre verwenden, die die Herstellung von Bohrpfählen mit einer maximalen Länge von etwa 20 m ermöglichten. Da aber heute in Abhängigkeit von der Bodenbeschaffenheit und der Größe des Gebäudes vielfach Bohrpfähle mit Längen bis zu 70 m benötigt werden, war man gezwungen, mehrere einteilige Bohrrohre zur Aufrechterhaltung der Luft- und Wasserdichtheit an der Baustelle durch Schweißung miteinander zu verbinden und beim Ziehen des Bohrrohres durch Schneiden wieder voneinander zu trennen. Dieses Schweißen und Trennen an der Baustelle bedingt aber einen erheblichen Aufwand und führt außerdem zu einem verhältnismäßig schnellen Unbrauchbarwerden der Rohre, wodurch die erforderliche Wirtschaftlichkeit nicht gewährleistet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die durch das Verschweißen und das Trennen der einzelnen Bohrrohre gegebenenen Nachteile zu vermeiden und die bekannte, mit Zahnkränzen ausgestattete Rohrverbindung so auszubilden, daß sie bei Aufrechterhaltung des Vorteils ihrer leichten Lösbarkeit eine absolute Dichtheit gegen Wasser und Luft besitzt und während des Betriebes beibehält, wozu Veraussetzung ist, daß die Rohrverbindung bei der erforderlichen dünnen Wandstärke des Rohres praktisch verschleißfrei bleibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zähne und die Zahnlücken der Zahnkränze mit einer Neigung von 3 bis 20° sich verjüngende, satt aufeinander zur Auflage kommende Flanken aufweisen und daß an den Innenseiten der Zahn-

kränze ein die Verbindungsstelle luft- und wasserdicht abschließender, zwischen die Zahnhöhe abdekkenden, an den Innenseiten der Rohrenden befestigten Halterungen aufgenommener Dichtungsring angeordnet ist. Hierbei ist wesentlich, daß die Halterungen aus zwei an den Zahnkränzen befestigten, diese beiderseits bis zur halben Zahnhöhe übergreifenden Stahlringen bestehen und daß die Stirnfläche des einen Stahlringes eine umlaufende, den Dichtungsring aufnehmende Nut besitzt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß entgegen der für den Fachmann sich stellenden Erwartung trotz der geringen Wandstärke des Rohres und der tangentialen Schläge hoher Energie bei erfindungsgemäßer Ausbildung der Zähne und Zahnlükken der Zahnkränze keine Verschleißerscheinungen während des Betriebes auftreten, so daß die Zahnflanken ständig in dichtender Anlage aneinander bleiben. Durch die erfindungsgemäße Neigung der Zahnflanken wird die beim tangentialen Schlag sich ergebende senkrechte, aufwärts gerichtete Kraftkomponente so gering gehalten, daß sie kleiner ist als die durch das Rohr und die Schwinge gegebene Schwerkraft, wodurch bei den tangentialen Schlägen Bewegungen der Rohrteile in axialer Richtung zuverlässig ausgeschlossen sind. Der auch bei genauer Bearbeitung zwischen dem Boden einer Zahnlücke und der Stirnseite eines Zahnes sich ergebende geringe Spalt stellt eine Undichtheit dar, die durch den erfindungsgemäß angeordneten Dichtungsring behoben ist. Da die miteinander verbundenden Rohrteile weder Bewegungen gegeneinander in Umfangsrichtung noch in axialer Richtung ausführen können, unterliegt während des Betriebes dieser Dichtungsring keinerlei Abnutzung, so daß er seine Dichtwirkung in vollem Umfange beibehält. Durch die erfindungsgemäß ausgebildete Rohrverbindung wird somit eine absolute Dichtheit gegen Luft und Wasser während des Eintreibens und des Ausziehens des Rohres beibehalten. Da Verschleißerscheinungen trotz der geringen Wandstärke und der hohen Energie der tangentialen Schläge praktisch ausgeschlossen sind, lassen sich die erfindungsgemäß ausgebildeten Bohrrohre praktisch unbeschränkt oft verwenden, so daß eine hohe Lebensdauer gewährleistet ist.

Es ist schon eine lösbare Verbindung von Bohrrohren bekannt (deutsche Patentschrift 418 081), bei der auf den Stirnflächen benachbarter Bohrrohre spitz zulaufende Zahnkränze angeordnet sind und bei der die axiale Verbindung der Bohrrohre durch eine eingesetzte Schraubhülse gewährleistet ist. Diese bekannte Ausführungsform läßt sich als Verbindung für der Bohrpfahlherstellung dienende Bohrrohre nicht verwenden, da die Zahnflanken eine Neigung besitzen, die bei den auftretenden tangentialen Schlägen zu einer Bewegung der Rohrteile in Achsrichtung gegeneinander führen würde, so daß der Dichtungsring während des Betriebes durch Abnutzung seine Dichtwirkung verlieren würde. Es ist auch eine Bohrrohrverbindung bekannt (deutsche Patentschrift 392 878), bei der zwei an den Stirnseiten angeordnete Klauenpaare ineinandergreifen, wobei die Bohrrohre durch eine beiderseitig aufgebrachte Schraubhülse zusammengehalten werden. Diese Verbindung würde bei Verwendung für der Bohrpfahlherstellung dienende Bohrrohre zufolge der hohen Energie der auftretenden tangentialen Schläge einem Verschleiß unterliegen, da die durch die Klauenpaare gegebene Gesamtfläche zur Übertragung der Schläge zu gering ist, so daß diese bekannte Verbindung zu Bruch gehen würde. Weiter ist es bekannt (deutsche Patentschrift 1117 519), bei Hohlbohrgestängeverbindungen einen zwischen den benachbarten Gestängeteilen angeordneten Dichtungsring zu verwenden. Ein wesentlicher, die Übertragung ausschließender Unterschied gegenüber der Erfindung besteht darin, daß das Bohrgestänge kontinuierlich in ein und derselben Richtung angetrieben wird, so daß eine Gefahr der Abnutzung des Dichtungsringes überhaupt nicht besteht, wie sie an sich bei der Erfindung gegeben ist.

Die Zeichnungen zeigen eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung, und es bedeutet

F i g. 1 Ansicht der Rohrverbindung und Darstellung des Zahnkranzes des unteren Rohrteiles,

Fig. 2 Querschnitt gemäß Fig. 1,

Fig. 3 vergrößerter Teilschnitt gemäß Fig. 1.

Wie die Figuren zeigen, sind ein oberes Rohrl und ein unteres Rohr 14 an ihren Enden mit einem Zahnkranz 2 bzw. 15 ausgestattet. Wie die F i g. 1 erkennen läßt, sind die Zähne sowohl des Zahnkranzes 2 als auch des Zahnkranzes 15 trapezförmig ausgebildet mit sich verjüngenden Flanken 3. Wie die F i g. 1 zeigt, liegen die Flanken 3 der beiden Zahnkränze 2 und 15 in zusammengebautem Zustand satt aufeinander auf. In den Außenseiten der Zahnkränze 2 und 15 sind Ausnehmungen vorgesehen, die kränze sind zwangläufig, wenn auch geringe Spalte fende Nut 4 ergeben, in die ein Sprengring 5 eingelegt ist. Um eine radiale Bewegung des Sprengringes 5 in der Nut 4 zu verhindern, ist der Sprengring 5 mit beiderseitigen Nasen 6 ausgestattet, die in entsprechende Ausnehmungen der Nut eingreifen, so daß der Sprengring 5 in der Nut 4 in seiner Lage gehalten wird. Der Sprengring kann auch an seinen Enden 8 mit Bohrungen? versehen sein, in die versenkte Schrauben einsetzbar sind, die den Sprengring 5 in der Nut 4 festlegen. Wie insbesondere die F i g. 3 zeigt, ist der Innendurchmesser der Rohrenden 1 und 14 geringer als der lichte Rohrdurchmesser. Diese Maßnahme ist insbesondere bei dünnwandigen Rohren notwendig, da sonst in der lichten Rohrstärke nicht der Sprengring, die Zähne und die zusätzlichen Ringe 9 und 13 angeordnet werden können. Diese Stahlringe 9 und 13 sind an die Rohrteile 1 bzw. 14 angeschweißt und reichen ungefähr bis jeweils zur halben Höhe der Zähne 2 bzw. 15. Beim Zusammenbau der Rohrenden 1 und 14 kommen die beiden Stahlringe 9 und 13 mit ihren ringförmigen Stirnflächen annähernd zur Auflage und bilden eine Dichtstelle 10. Um die Dichtwirkung zu erhöhen, ist in der Stirnfläche des Ringes 13 eine Nut 12 angeordnet, in der der Dichtungsring 11 aufgenommen ist.

Beim Zusammenbau werden die Rohrteile 1 und

14 gegeneinander bewegt, bis die Zahnkränze 2 und

15 ineinander unter satter Anlage ihrer Flanken eingreifen. Darauf wird der Sprengring 5 in die Nut 4 eingelegt und in ihr befestigt. Die erforderliche Dichtheit ist einmal gewährleistet durch die satte Auflage der Flanken 3 der Zahnkränze 2 und 15 und zum anderen durch den Dichtungsring 11, der über die Stahlringe 9 und 13 einen dichten Abschluß gegen außen gewährleistet. Die erfindungsgemäße Verbindung schließt zufolge der Verzahnung mit schrägen Flanken jegliches Spiel zwischen den Zahnreihen 2 und 15 aus, so daß ein absolut lückenloser

Kraftschluß gegeben ist, durch den der Verschleiß auf ein Minimum herabgesetzt wird. Die satte Auflage der Zahnflanken bringt im Zusammenwirken mit dem Dichtungsring 11 eine absolute Dichtheit gegen Luft und Wasser, was für die Herstellung von Preßbeton-Bohrpfählen und für Brunnenbohrungen unbedingte Voraussetzung ist, da die Gefahr ausgeschlossen werden muß, daß unreines Wasser von oberhalb der eigentlichen Wasserader an der Verbindungsstelle eindringt. Ebenso ist in das Bohrrohr eindringendes Wasser von außen sehr schädlich beim Betonieren der Pfähle. Weiterhin bietet die erfindungsgemäße Rohrverbindung eine Möglichkeit, das Grundwasser mit Preßluft aus dem Rohr zu drücken und unter Verwendung einer Betonierschleuse unter Druckluft zu arbeiten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Lösbare Verbindung für der Bohrpfahlherstellung dienende Bohrrohre, bei der dem Bohrrohr abwechselnd entgegengesetzt gerichtete, tangentiale Schläge erteilt werden und die einander zugewandten Rohrenden mit ineinandergreifenden Zahnkränzen versehen sind, die auf ihren Außenseiten sich zu einer umlaufenden Nut ergänzende, der Aufnahme eines Sprengringes dienende Ausnehmungen aufweisen, wobei der Rohrrückzug mit Hilfe von Preßluft erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne und die Zahnlücken der Zahnkränze (2, IS) mit einer Neigung von 3 bis 20° sich verjüngende, satt aufeinander zur Auflage kommende Flanken aufweisen und daß an den Innenseiten der Zahnkränze (2; 15) ein die Verbindungsstelle luft- und wasserdicht abschließender, zwischen die Zahnhöhe abdeckenden, an den Innenseiten der Rohrenden befestigten Halterungen aufgenommener Dichtungsring (11) angeordnet ist.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen aus zwei an den Zahnkränzen (2; 15) befestigten, diese beiderseits bis zur halben Zahnhöhe übergreifenden Stahlringen (9; 13) bestehen und daß die Stirnfläche (10) des einen Stahlringes (13) eine umlaufende, den Dichtungsring (11) aufnehmende Nut (12) besitzt.