DE19725628C1 - Bohrvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Her­ stellen und Aufweiten von Erdbohrungen sowie zum Zerstö­ ren und Ersetzen erdverlegter Rohrleitungen oder auch zum Einrammen von Rohren.

Derartige Vorrichtungen sind bekannt und haben sich in der Praxis vielfach bewährt; ihr Platzbedarf ist jedoch erheblich und erfordert beispielsweise beim Horizontal­ bohren eine entsprechend große Bau- bzw. Startgrube.

Eine Bohrvorrichtung zum zerstörenden Ersetzen einer im Erdreich verlegten Rohrleitung ist beispielsweise aus der US-Patentschrift 4 507 019 bekannt. Diese Vorrich­ tung besteht aus einem Rahmen mit einem verstellbaren Lagerstück für zwei mit einem Schlitten verbundene Vor­ schubzylinder. Auf dem Schlitten ist ein Drehantrieb an­ geordnet, dessen horizontale Welle mit einem Außenge­ winde versehen ist und sich mit dem Innengewinde am rückwärtigen Ende eines aus mehreren Schüssen bestehen­ den Bohrgestänges verschrauben läßt. Infolge der Längs­ erstreckung des Rahmens erfordert die bekannte Vorrich­ tung eine große Bau- bzw. Startgrube.

Hinzu kommt, daß bei einer Verlängerung des Bohrgestän­ ges der neue Gestängeschuß sowohl auf das Außengewinde der Antriebswelle als auch auf das Innengewinde am rück­ wärtigen Ende des Bohrgestänges bzw. des letzten Gestän­ geschusses ausgerichtet und sodann zunächst mit dem Außengewinde der Antriebswelle und anschließend mit dem Innengewinde des Bohrgestänges verschraubt werden muß.

Das erfordert je Gestängeschuß ein zweimaliges Ver­ schrauben und ist daher nicht nur unnötig zeitaufwendig, sondern erhöht auch den Platzbedarf, weil der Abstand zwischen der Antriebswelle einerseits und dem rückwärti­ gen Ende des Bohrgestänges andererseits größer als die Länge eines Gestängeschusses sein muß.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Bohrvorrichtung be­ steht darin, daß vor dem Einbringen eines neuen Gestän­ geschusses die Antriebswelle aus dem Innengewinde am Bohrgestängeende herausgeschraubt und dabei das Bohrge­ stänge mit Hilfe aufwendiger Zusatzaggregate festgehal­ ten werden muß, um das Gewinde der Antriebswelle aus dem Bohrgestängeende herausschrauben zu können. Hierfür schlägt die deutsche Offenlegungsschrift 41 13 422 einen Lafettenkopf mit einer Klemmvorrichtung sowie einer Klemm- und Drehvorrichtung vor. Die Klemmvorrichtung besitzt zwei das Rohr erfassende Klemmbacken, die von Hydraulikzylindern angetrieben werden, um das Rohr zwischen sich festzuklemmen und gegen ein Verdrehen zu sichern. Die Klemm- und Drehvorrichtung besitzt einen um die Rohrachse drehbaren Träger, an dem zwei von entge­ gengesetzten Seiten her auf das Rohr einwirkende Klemm­ backen angeordnet sind, die von jeweils einem Zylinder angetrieben werden. Ein weiterer Zylinder treibt einen Halter in der Weise an, daß dieser um die Achse des Roh­ res herum gedreht wird.

Die vorerwähnten Nachteile besitzt auch ein aus der deutschen Patentschrift 41 22 350 bekanntes Bohrgerät, das im Hinblick auf seinen Platzbedarf oberirdisch ange­ ordnet ist und zunächst eine schräg nach unten geneigte Hilfsbohrung schafft, um die Verlegetiefe zu erreichen und alsdann in horizontaler Richtung weiterzubohren. Zum Verlegen von Hausanschlüssen sind solche Geräte jedoch nicht geeignet, weil sie sich wegen ihrer großen Außen­ abmessungen nicht im Bürgersteigbereich unterbringen lassen. Des weiteren ist es nicht möglich, schon im Bür­ gersteigbereich auf die Verlegetiefe zu kommen, um den Hausanschluß an eine entlang der Straße verlegte Haupt­ leitung anzuschließen.

Von diesem Stand der Technik ausgehend, liegt der Erfin­ dung das Problem zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, deren Platzbedarf gering ist und die ein schnelles Ver­ binden eines Gestängeschusses mit dem Drehantrieb einer­ seits und dem rückwärtigen Ende eines bereits im Erd­ reich befindlichen Gestänges andererseits erlaubt.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art vor, deren Dreh­ antrieb erfindungsgemäß mit einer Steckkupplung aus einem Futter einerseits und einem Verriegelungsstück am Ende eines Gestänges bzw. Gestängeschusses versehen ist, das sich ohne die Notwendigkeit eines Verschraubens auf einfache Weise in das Futter einbringen läßt. Dies kann beispielsweise durch eine radiale Öffnung des Futters geschehen.

Das Futter vermeidet ein antriebsseitiges Schrauben und kann einen in Richtung der Drehachse weisenden, in Vor­ triebsrichtung offenen Napf besitzen, in den sich das rückwärtige Ende des neuen Gestängeschusses axial ein­ stecken läßt. Dieser Napf verhindert dann, daß der Gestängeschuß während des Drehens durch die Ein­ stecköffnung aus dem Futter herausfällt. Ist der Gestän­ geschuß oder der Napf mit einer Dichtung versehen, dann ist es möglich, das Gestänge über eine im Napfboden endende Zuleitung mit einer Flüssigkeit zu versorgen.

Die Steckkupplung kann nach Art eines Bajonettverschlus­ ses ausgebildet sein und beispielsweise einen Stirnkra­ gen besitzen, hinter dem sich mindestens ein radialer Anschlag befindet, der beim Drehen des mit der Antriebs­ welle des Drehantriebs verbundenen Futters in beiden Richtungen zum Verschrauben des vorderen Endes des neuen Geräteschusses mit dem rückwärtigen Ende eines sich be­ reits im Erdreich befindenden Gestänges als Mitnehmer fungiert. Dieser Mitnehmer wirkt vorzugsweise mit einer Anschlagsfläche des Gestängeschusses zusammen.

Der Vorschub und der Drehantrieb mit der Steckkupplung sind vorzugsweise in einem Rahmen mit einer Gestängefüh­ rung angeordnet, in dem mindestens ein Vortriebszylinder angeordnet sein kann, um den Drehantrieb mit der Steck­ kupplung um etwa die Länge eines Gestängeschusses vor­ wärtszubewegen. Dies kann auch mit Hilfe eines vorzugs­ weise mittig zwischen den beiden Vortriebszylindern angeordneten dritten Vortriebszylinders geschehen, des­ sen Kolbenstange dann mit dem Drehantrieb verbunden ist. Auf diese Weise ergibt sich eine kurze Baulänge bei hoher Vortriebskraft und verhältnismäßig großer Länge des Gestängeschusses. Für den Vortrieb eignen sich auch Teleskopzylinder.

Nachteilig bei solchen Zylindern ist aber, daß die Kräfte bei den jeweiligen Stufen unterschiedlich sind und somit nicht kontinuierliche Schub- und Zugkräfte und auch nicht kontinuierliche Vorschubgeschwindigkeit lie­ fern. Um den Vorschubweg zu vergrößern, kann die Kraftübertragung vom Zylinder auf den Drehantrieb auch über eine nach Art eines Flaschenzugs umgelenkte Kette erfolgen, wodurch sich der Vorschubweg beispielsweise verdoppeln läßt.

Anstelle dreier separater Zylinder kann auch ein Zylin­ derblock zum Einsatz kommen, der mit drei Kolbenstangen versehen ist, von denen einer in der einen und die bei­ den anderen in der entgegengesetzten Richtung ausfahren.

Um ein rasches Verschrauben des vorderen Endes eines Ge­ stängeschusses mit dem rückwärtigen Ende des Bohrgestän­ ges zu ermöglichen, kann der Rahmen mit einer radial be­ weglichen Halteklaue versehen sein, die an mindestens einer Schlüsselfläche am rückwärtigen Gestängeende an­ greift und beim Verschrauben als Drehsicherung dient. Die Halteklaue ist vorzugsweise gelenkig mit dem einen Ende eines zweiarmigen Hebels mit einem rahmenfesten Drehpunkt gelagert, der eine lineare Klauenbewegung er­ möglicht, wenn der Drehzapfen beispielsweise ein Lang­ loch des Klauenträgers durchgreift.

Um die Vorrichtung in der Bau- bzw. Startgrube zu fixie­ ren, kann der Rahmen mit horizontal ausfahrbaren Spann­ stützen versehen sein, über welches die Rückstoßkräfte in das Erdreich eingeleitet werden.

Das Gestänge besteht aus mehreren Schüssen jeweils mit einem Innengewinde am einen Ende sowie einem Verriege­ lungsstück mit einem Außengewinde am anderen Ende; es eignet sich nicht nur für Vorrichtungen der vorerwähnten Art, sondern in Verbindung mit dem komplementären Futter auch für andere Vorrichtungen mit einem Vorschub- und gegebenenfalls einem Drehantrieb, beispielsweise für Stangen- oder Rohrpreßgeräte.

Das Verriegelungsstück ist vorzugsweise mit mindestens einer Schlüsselfläche zum drehfesten Fixieren des Ge­ stängeschusses beim Verschrauben mit dem nächstfolgenden Gestängeschuß versehen. Des weiteren kann das Verriege­ lungsstück eine Anschlagfläche aufweisen und im Inneren des Gestängeschusses ein rohrförmiger Füllkörper aus einem Werkstoff mit verhältnismäßig geringem spezifi­ schem Gewicht, beispielsweise aus Kunststoff angeordnet sein. Dieser Füllkörper dient dazu, den Öffnungsquer­ schnitt eines rohrförmigen Bohrgestänges auf das für das Durchleiten einer Spül-, Schneid-, Schmier- oder Lenk­ flüssigkeit notwendige Maß herabzusetzen und in Anbe­ tracht seines verhältnismäßig geringen spezifischen Ge­ wichts das Gesamtgewicht des Rohrschusses möglichst ge­ ring zu halten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: die Seitenansicht der Vorrichtung teilweise im Schnitt,

Fig. 2: eine Draufsicht auf die Vorrichtung der Fig. 1 in vereinfachter Darstellung,

Fig. 3: einen Längsschnitt durch einen Gestängeschuß,

Fig. 4: einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5: einen Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 3,

Fig. 6: eine Frontansicht des Futters mit der Ein­ stecköffnung,

Fig. 7: eine Vorderansicht der Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 mit einer Drehsicherung in ihrer Ruhestellung und

Fig. 8: die Vorderansicht der Fig. 6 mit der Drehsiche­ rung in ihrer Betriebsstellung.

Die dargestellte Vorrichtung besteht aus einem kasten­ förmigen Rahmen 1, in dem auf einem nicht dargestellten Schlitten parallel zueinander zwei Vortriebszylinder 2, 3 angeordnet sind, deren Kolbenstangen 4, 5 sich an der hinteren Stirnwand 6 des Gehäuses 1 abstützen. Die bei­ den Hydraulikzylinder 2, 3 sind über einen Riegel 7 starr miteinander verbunden, auf dem mittig ein weiterer Zy­ linder 8 gelagert ist. Die Kolbenstange 9 des mittleren Zylinders 8 trägt eine in Fig. 2 nur schematisch darge­ stellte Konsole 10, auf der ein Drehantrieb 11 gelagert ist.

Die nicht dargestellte Antriebswelle des Drehantriebs 11 ist mit einer Steckkupplung 12 drehfest verbunden, die aus einem Futter 14 und einem Verriegelungsstück 15 am Ende eines Gestängeschusses 16 besteht. Der Gestänge­ schuß 16 fluchtet mit einer Gestängeführung 17 an der vorderen Stirnwand 18 des Rahmens 1 und ist an seinem vorderen Ende mit einer leicht konischen Schraubkupplung 19 mit einem Innengewinde 20 versehen, das sich auf das rückwärtige Ende eines verlaufenden ersten Schusses bei­ spielsweise mit einem Bohrwerkzeug und/oder einer Lenk­ fläche und/oder einem Gerät zum Orten der Gestängespitze oder eines bereits im Erdreich befindlichen, nicht dar­ gestellten Gestänges aufschrauben läßt. In das Innenge­ winde lassen sich selbstverständlich auch entsprechende Gewindestücke von Räum- oder Aufweitwerkzeugen schrau­ ben, wenn das Gestänge beispielsweise als Zuggestänge eingesetzt wird.

Der Gestängeschuß 16 besitzt eine gestufte Bohrung 21, 22, in deren größerem Abschnitt 22 sich ein rohrför­ miger Füllkörper 23 befindet, dessen Längsbohrung 24 annähernd denselben Querschnitt besitzt wie die Bohrung 21. Dieser Füllkörper dient dazu, das Gewicht des Gestängeschusses 16 und die lichte Weite des Bohrungsab­ schnitts 21 zu verringern.

Das der Schraubkupplung 19 gegenüberliegende, rückwär­ tige Ende des Gestängeschusses 16 besteht aus einem vor­ deren Abschnitt 25 mit einem Außengewinde 26, das mit dem Innengewinde 20 am anderen Ende des Gestängeschusses korrespondiert und dazu dient, zwei gleichartige Gestän­ geschüsse miteinander zu verschrauben. Dem vorderen Ab­ schnitt 25 schließen sich zwei gleichartige Anschläge mit jeweils zwei Anschlagflächen 28, 29 sowie ein weite­ rer Abschnitt 30 mit zwei einander gegenüberliegenden Schlüsselflächen 31, 32 an. Die Schlüsselflächen besit­ zen abgerundete untere Kanten, die den Eingriff erleich­ tern und durch Drehen des Gestängeschusses im Futter 14 ein axiales Verriegeln am Futter ermöglichen. Das Ver­ riegelungsstück aus den beiden Abschnitten 26,30 und den beiden Anschlägen 27 läßt sich durch einen radialen Schlitz 33 von oben in das Futter 14 so einlegen, daß bei einem axialen Verschieben des Gestängeschusses 16 dessen rückwärtiges Ende 25 teilweise in einen Napf 34 mit einer Zuleitung 35 für eine Spül-, Schmier-, Schneid- und Lenkflüssigkeit eingreift. Der Drehantrieb 11 ist mit einem nicht dargestellten Endschalter verbun­ den, der sicherstellt, daß der Einsteckschlitz 33 bei ruhendem Futter 14 immer nach oben weist.

Der Napf verhindert, daß der Gestängeschuß 16 bzw. des­ sen Verriegelungsstück 15 beim Drehen des Futters 14 aus dem Radialschlitz 33 herausfällt. Bei einem solchen Dre­ hen trifft mindestens eine der beiden Anschlagflächen 28, 29 der Anschläge 27 auf eine von zwei entsprechenden, zeichnerisch nicht dargestellten Anschlagflächen im Inneren des Futters 14, die als Mitnehmer für den Gestängeschuß 16 fungieren, so daß sich dessen Innenge­ winde 20 auf das Außengewinde 26 bzw. das rückwärtige Ende eines bereits im Erdreich befindlichen Gestänges in Gestalt des Gewindeabschnitts 25 aufschrauben läßt.

An der vorderen Stirnwand 18 des Rahmens 1 befindet sich unterhalb der Gestängeführung 17 mit zwei Führungsbacken 36, 37 ein in bezug auf das Gestänge radial bewegliches Schiebestück 38 mit einer Halteklaue 39. Diese Halte­ klaue ist gelenkig mit einem zweiarmigen Hand- oder Fuß­ hebel 40 verbunden, dessen Drehzapfen 41 in einem Verti­ kalschlitz 42 des Schiebestücks 38 geführt ist, das unter dem Einfluß zweier rahmenfest angeordneter Rück­ holfedern 43 steht. Diese Rückholfedern bewegen das Schiebestück 38 mit der Halteklaue 39 in die Ruhestel­ lung gemäß Fig. 7, aus der sich die Halteklaue 39 mit Hilfe des Hand- oder Fußhebels 40 in die Betriebsstel­ lung gemäß Fig. 8 bewegen läßt. In dieser Stellung befindet sich der Abschnitt 30 mit seinen beiden Schlüs­ selflächen 31, 32 in der U-förmigen Öffnung der Halte­ klaue 39, so daß der Gestängeschuß 16 und damit das vor der Stirnwand 18 im Erdreich befindliche Gestänge dreh­ fest gesichert ist und sich auf dessen Gewindeabschnitt 25 das Gewinde 20 am vorderen Ende des nächsten Gestän­ geschusses aufschrauben oder auch ein Gestängeschuß abschrauben läßt.

Der dem Abschnitt 25 benachbarte Anschlag 27 ist nicht zwingend; er braucht auch nicht so beschaffen zu sein wie der andere Anschlag 27. Er dient nämlich dazu, das Gestänge im Zusammenwirken mit der Klaue 39 in axialer Richtung zu fixieren. Dies ist vornehmlich dann erfor­ derlich, wenn sich das Gestänge in verhältnismäßig losem Erdreich befindet und die Gefahr besteht, daß das Futter beim Verfahren ungewollt auf das rückwärtige Ende des Gestänges bzw. des letzten Gestängeschusses trifft. Je nach der Auftreffkraft kann sich das Gestänge dann unge­ wollt ein Stück in das Erdreich hineinbewegen und ein Kuppeln mit dem Futter nicht mehr oder nur unter Schwie­ rigkeiten möglich sein. Greift die Halteklaue an dem Abschnitt 30 an, dann ist der betreffende Gestängeschuß drehfest fixiert und begrenzen die beiden Schultern links und rechts des Abschnitts 30 die Axialbewegung in beiden Richtungen.

Mit der erfindungsgemäßen Steckkupplung läßt sich ein neuer Gestängeschuß bei geringem konstruktivem Aufwand und geringem Platzbedarf sehr schnell mit einem vorlau­ fenden Gestängeschuß bzw. dem rückwärtigen Ende eines bereits im Erdreich befindlichen Gestänges verbinden. Dazu braucht lediglich das Verriegelungsstück 15 lose in das Futter 14 eingelegt und ein kleines Stück axial in Richtung auf den Drehantrieb verschoben zu werden, bis das rückwärtige Ende des Gestängeschusses in den Napf 34 eingreift. Danach wird das Futter 14 mit Hilfe des Dreh­ antriebs gedreht und der Drehantrieb gleichzeitig mit Hilfe der Vorschubzylinder 2, 3, 8 vorwärtsbewegt. Dabei gelangt der mittlere Abschnitt 27 des Rohrschusses 16 hinter einen Stirnkragen 44 im Verlauf einer Vierteldre­ hung des Futters 14 und schraubt sich das Innengewinde 20 auf das Außengewinde 26 am Ende eines Bohrgestänges auf, das mit Hilfe der Halteklaue 39 gegen ein Verdrehen gesichert ist. Sobald die beiden Rohrschüsse miteinander verschraubt sind, wird das Schiebestück 37 mit der Hal­ teklaue 39 nach unten bewegt und das Bohrgestänge mit dem eingefügten neuen Gestängeschuß in Rotation ver­ setzt.

Seitlich am Rahmen 1 sind Spannstützen 45, 46 angeordnet, mit deren Hilfe sich der Rahmen in einer Startgrube festspannen läßt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist so beschaffen, daß sie sich nicht nur in einer Grube verwenden läßt. Viel­ mehr eignet sie sich auch für eine Anordnung auf einer Schwenklafette, die ein oberirdisches Schrägbohren er­ laubt. Dabei kommt es zwar nicht so sehr auf die kom­ pakte Bauweise an. Die besonderen Vorteile der erfin­ dungsgemäßen Schnellkupplung aus dem angetriebenen Fut­ ter einerseits und dem Verriegelungsstück am Gestänge­ schuß andererseits bleiben jedoch erhalten. Die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung eignet sich daher für alle Arten von Erdarbeiten mit einem Drehgestänge, insbesondere zum Herstellen und ziehenden oder pressenden Aufweiten von Erdbohrungen, zum Zerstören, Ersetzen und zum Einbringen von Rohrleitungen durch Pressen, Schlagen und/oder Zie­ hen. Das Einbringen kann durch Pressen, Ziehen und Schlagen geschehen.

Claims (17)

1. Vorrichtung zum Herstellen und Aufweiten von Erdboh­ rungen sowie zum Zerstören und Ersetzen erdverlegter Leitungen mit

• 1. einem Vorschub- und einem Drehantrieb (2, 3, 8; 11) und
• 2. einer mit dem Drehantrieb (11) verbundenen Steck­ kupplung (12) aus
• 3. einem Futter (14) und einem Verriegelungsstück (15) am Ende eines Gestängeschusses (16).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter (14) eine radiale Öffnung (32) zum Einlegen des Verriegelungsstücks (15) besitzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Futter (14) mit einem in Richtung der Drehachse weisenden Napf (34) versehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Napf eine Flüs­ sigkeitsleitung (35) mündet und der Gestängeschuß aus einem Rohrstück (16) besteht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, durch gekennzeichnet, daß das Futter (14) einen ge­ schlitzten Stirnkragen (44) und mindestens einen radialen Anschlag besitzt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter (14) minde­ stens einen axialen Anschlag (44) besitzt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ge­ kennzeichnet durch einen Rahmen (1) mit einer Ge­ stängeführung (17).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, durch gekennzeichnet, daß in dem Rahmen (1) minde­ stens zwei Vorschubzylinder (2, 3, 8) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, durch gekennzeichnet, daß der Rahmen (1) mit einer radial beweglichen Halteklaue (39) versehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteklaue (39) über ein Schiebestück (38) mit einem zweiarmigen Hebel (40) gelenkig verbunden ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß an dem Schiebestück (38) Rückholfedern (43) angreifen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, durch gekennzeichnet, daß der Rahmen (1) mit hori­ zontal ausfahrbaren Spannstützen (45, 46) versehen ist.

13. Gestänge, insbesondere für eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aus mehreren Schüssen (16), gekennzeichnet durch ein Innengewinde (20) am einen Ende sowie ein Verriegelungsstück (15) mit einem Außengewinde (26) am anderen Ende der Gestän­ geschüsse.

14. Gestänge nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungsstück (15) mit einer Schlüssel­ fläche (31, 32) versehen ist.

15. Gestänge nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlüsselfläche (31, 32) zwischen einander gegenüberliegenden Kanten bogenförmig verläuft.

16. Gestänge nach einem der Ansprüche 13 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungsstück mit mindestens einem axialen und/oder einem radialen Anschlag (27; 28, 29) versehen ist.

17. Gestänge nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren von Schüssen (16) mit einer Längsbohrung (21, 22) jeweils ein rohrförmiger Füllkörper (23) angeordnet ist.