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Die Erfindung betrifft ein Bohrgerät mit einem Bohrmast, entlang welchem ein Bohrantrieb zum rotierenden Antreiben eines Bohrgestänges linear verfahrbar ist, und mit mindestens einer Halteeinrichtung, welche zum Halten des Bohrgestänges in einem unteren Bereich des Bohrmastes vorgesehen ist, wobei in dem unteren Bereich eine Schutzeinrichtung gegen einen Kontakt von Personal mit dem rotierenden Bohrgestänge angeordnet ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige Bohrgeräte werden insbesondere zum Erstellen von Bohrungen im Boden, etwa beim Erstellen von Bohrpfählen im Grundbau, oder beim Bohren im Gestein eingesetzt, etwa beim Bohren nach Wasser oder sonstigen Bodenschätzen. Auch andere Einsatzzwecke sind grundsätzlich möglich, so etwa das Ankerbohren, das Erstellen von Geothermiebohrungen oder das Beschaffen von Bohrproben.
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Aus Gründen der Betriebssicherheit ist es bekannt, um das rotierende Bohrgestänge zumindest in einem unteren Bereich des Mastes einen Schutzkäfig vorzusehen. Durch einen derartigen Schutzkäfig wird verhindert, dass Bedienpersonal versehentlich in Kontakt mit dem rotierenden Bohrgestänge kommt, was zu schwerwiegenden Verletzungen führen kann.
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Schutzkäfige werden jedoch vom Bedienpersonal häufig als ein Hindernis angesehen, insbesondere dann, wenn häufige Arbeiten unmittelbar in der Nähe des Bohrmastes notwendig sind. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn ein längeres Bohrgestänge aus einer Vielzahl von Bohrgestängeschüssen zusammengesetzt wird. Beim Verschrauben oder Lösen der einzelnen Bohrgestängeschüsse sind trotz zahlreicher Automatisierungseinrichtungen häufig Tätigkeiten von Hand in unmittelbarer Nähe des Bohrgestänges notwendig. Aus diesem Grund werden Schutzkäfige oftmals abgebaut oder dauerhaft in einem geöffneten Zustand betrieben, so dass die eigentliche Schutzfunktion beeinträchtigt ist.
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Zudem sperren Schutzkäfige in der Regel den gesamten Umgebungsbereich des unteren Endes des Mastes ab. Somit sind für Tätigkeiten am unteren Ende des Mastes, selbst wenn diese nicht unmittelbar das Bohrgestänge betreffen, Teile des Schutzkäfigs zu demontieren, was zeit- und arbeitsaufwändig ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohrgerät anzugeben, welches bei guter Zugänglichkeit zum Bohrgestänge einen zuverlässigen Schutz für das Bedienpersonal bietet.
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Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein Bohrgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Bohrgerät ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinrichtung eine Schutzhülle aufweist, welche zwischen der Halteeinrichtung und dem Bohrantrieb angeordnet ist, dass die Schutzhülle das Bohrgestänge umgibt und dass die Schutzhülle eine axial verstellbare Länge hat.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird kein umfassender großer Schutzkäfig vorgesehen, sondern eine rohrförmige oder hülsenförmige Schutzhülle, welche stillsteht und das rotierende Bohrgestänge in einem unteren Bereich des Mastes mit einem Abstand, ringartig umgibt. Die Schutzhülle kann dabei eine maximale axiale Länge aufweisen, welche entsprechend der üblichen Größe von Bedienpersonal ausgelegt ist, so dass Bedienpersonal nicht in Kontakt mit dem rotierenden Bohrgestänge kommen kann, weil diese von der Schutzhülle umgeben ist. Die Länge kann vorzugsweise zwischen 0,5 m bis 3 m betragen. Der Durchmesser der Schutzhülle ist insbesondere so ausgelegt, dass ein ungehinderter Durchgang für das Bohrgestänge und ein Bohrwerkzeug möglich sind.
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Somit deckt die Schutzhülle nur die unmittelbare Umgebung um das rotierende Bohrgestänge ab. Dies ist platzsparend und erlaubt ansonsten für das Bedienpersonal einen Zugang zum unteren Bereich des Mastes und auch zur Halteeinrichtung, die mit Spannzangen zum Halten eines Bohrgestängeelementes und gegebenenfalls einer Verdreheinrichtung zum Brechen einer Gewindeverbindung versehen ist.
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Dabei liegt ein weiterer Aspekt der Erfindung darin, dass trotz der Abdeckung des Bohrgestänges im unteren Bereich durch die Schutzhülle ein Verfahrweg des Bohrantriebs entlang des Mastes auch im unteren Bereich nicht oder kaum beschränkt ist, da nach der Erfindung die Schutzhülle eine axial verstellbare Länge hat. Sobald der Bohrantrieb in den Bereich der Schutzhülle gelangt, kann diese in ihrer axialen Länge verkürzt werden. Da der Bohrantrieb grundsätzlich kein außen offenes rotierendes Teil aufweist, wird hierdurch die Schutzfunktion für umstehendes Personal nicht beeinträchtigt.
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Grundsätzlich kann die Schutzhülle jedes rohr- oder schlauchförmige Element sein, welches ein Umhüllen des Bohrgestänges bei gleichzeitiger axialer Verstellbarkeit ermöglicht. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Schutzhülle einen Faltenbalg aufweist. Der Faltenbalg kann dabei ein verstärktes Textil, insbesondere mit Metallringen verstärktes Textil oder ein Kunststoffteil sein, welches ziehharmonikaartig zusammenfaltbar ist. Auch andere geeignete Materialien können für den Faltenbalg eingesetzt werden. Ein Faltenbalg erlaubt aufgrund der Faltenstruktur eine besonders kleine axiale Länge in einem zusammengefalteten Zustand und eine relativ große Länge in einem ausgefalteten Zustand.
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Weiter ist es nach der Erfindung bevorzugt, dass die Schutzhülle ein Teleskoprohr aufweist. Das Teleskoprohr kann dabei aus mehreren im Durchmesser zueinander abgestuften Rohren oder Ringen bestehen, welche sich so teleskopartig zusammenschieben und auseinanderziehen lassen. Die zylindrischen oder konischen Rohre oder Ringe können dabei auch aus einem Metallblech oder einem Kunststoff bestehen.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Schutzhülle zwischen einem Einziehzustand, in dem die Schutzhülle an der Halteeinrichtung axial eingezogen ist und eine erste kleine Länge aufweist, und einem Auszugszustand verstellbar ist, in dem die Schutzhülle axial ausgezogen ist und eine zweite große Länge aufweist. Zwischenpositionen sind ohne Weiteres einstellbar. In dem Einziehzustand kann die Schutzhülle eine minimale axiale Länge aufweisen, so dass sie weitgehend an der Halteeinrichtung angeordnet ist und nicht oder nicht weit darüber vorsteht. Die Halteeinrichtung mit den Spannzangen zum Halten des Bohrgestänges befindet sich bei Bohrgeräten üblicherweise am unteren Ende des Mastes unmittelbar über dem Bohrloch. Im Auszugszustand weist die Schutzhülle vorzugsweise ihre maximale axiale Länge auf. Diese ist so ausgelegt, dass zumindest ein unbeabsichtigter Kontakt eines Bedieners, der am Bohrloch steht, mit dem Bohrgestänge verhindert wird.
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Grundsätzlich kann das Einziehen und Ausziehen der Schutzhülle in einer beliebigen Art und Weise erfolgen, etwa von Hand oder durch entsprechende Stelleinrichtungen. Besonders bevorzugt ist es dabei, dass die Schutzhülle durch den Bohrantrieb in den Einziehzustand aus dem Auszugszustand verstellbar ist. So kann der Bohrantrieb beim Verfahren an das untere Ende des Mastes, welcher mit einer Linearführung für den Bohrantrieb versehen ist, die Schutzhülle von dem Auszugszustand in den Einziehzustand verfahren. Bei einem Rückfahren des Bohrantriebs kann dieser die Schutzhülle etwa durch eine magnetische Verbindung ohne Weiteres bis zu dem Auszugszustand mitnehmen und sich dort von der Schutzhülle wieder lösen.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schutzhülle durch eine Rückstellfeder von dem Einziehzustand in den Auszugszustand rückstellbar ist. Dies sichert eine zuverlässige Rückstellung.
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Eine weitere Möglichkeit besteht nach einer Variante der Erfindung darin, dass ein Verstellelement, insbesondere ein Stellzylinder, zum Verstellen der Schutzhülle vorgesehen ist. Das Verstellelement kann dabei etwa nur ein Rückstellen der Schutzhülle von dem Einziehzustand zu dem Auszugszustand bewirken, wenn der Bohrantrieb rückgefahren wird. Hierfür könnte das Verstellelement auch eine Rückstellfeder sein. Durch das Verstellelement kann aber die Schutzhülle auch insgesamt ein- und ausgezogen werden, wobei hierfür vorzugsweise ein hydraulischer Stellzylinder vorgesehen ist. Dieser kann über eine entsprechende Steuereinheit mit einem Verfahren des Bohrantriebes gekoppelt sein.
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Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass zum Aufnehmen und Halten der Schutzhülle eine Aufnahmeeinrichtung vorgesehen ist, welche um eine Schwenkachse verschwenkbar gelagert ist, die im Wesentlichen parallel zur Bohrachse ist. Mit der Aufnahmeeinrichtung kann so die Schutzhülle etwa zu Wartungsarbeiten seitlich weggeschwenkt werden. Dies ist zumindest dann möglich, wenn das Bohrgestänge am unteren Ende des Mastes entfernt ist.
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Weiterhin kann die Schutzhülle entlang ihrer axialen Länge auch teilbar oder zu öffnen sein, so dass die Schutzhülle durch eine teilbare Aufnahmeeinrichtung um zwei Schwenkachsen zu beiden Seiten von einem Bohrgestänge aufgeschwenkt werden kann.
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Besonders vorteilhaft ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass die Aufnahmeeinrichtung eine untere Halteplatte und eine obere Halteplatte aufweist, zwischen denen die Schutzhülle angeordnet ist, und dass zumindest die obere Halteplatte entlang einer Linearführungsachse axial verschiebbar gelagert ist. Die Halteplatten rahmen so die Schutzhülle in axialer Richtung ein und verstärken diese. Eine oder beide Halteplatten können dabei entlang einer Linearführungsachse axial verschiebbar sein, so dass stets eine sichere Führung der Schutzhülle gewährleistet ist.
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Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Linearachse durch die Schwenkachse gebildet ist. Hierdurch ist die Konstruktion insgesamt vereinfacht.
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Weiterhin kann ein sicherer Betrieb bei dem erfindungsgemäßen Bohrgerät noch dadurch verbessert werden, dass an einem oberen Ende und/oder einem unteren Ende der Linearführungsachse ein Anschlag angeordnet ist, durch den ein Verstellweg der Schutzhülle entlang der Linearführungsachse begrenzt ist. Am unteren Ende kann insbesondere die untere Halteplatte selbst einen Anschlag für die obere Halteplatte aufweisen. Am oberen Ende der Linearführungsachse ist ein entsprechender Vorsprung ausgebildet, welcher einen oberen Anschlag für die obere Halteplatte bildet.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter beschrieben, welche schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäßen Bohrgeräts mit Schutzeinrichtung in einem ausgezogenen Zustand;
- 2 eine perspektivische Teilansicht des Bohrgerätes von 1 mit Schutzeinrichtung in einem eingezogenen Zustand;
- 3 eine Teilansicht des Bohrgerätes von 1 und 2 mit eingezogener Schutzeinrichtung;
- 4 eine perspektivische Teilansicht des Bohrgerätes von 3 aus einem vorderen Bereich;
- 5 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bohrgerätes mit Schutzeinrichtung in einem Auszugszustand; und
- 6 eine andere perspektivische Ansicht des Bohrgerätes von 5 mit Schutzeinrichtung im Auszugszustand.
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Gemäß 1 ist ein Teil eines erfindungsgemäßen Bohrgerätes 10 dargestellt. Das Bohrgerät 10 weist einen Bohrmast 12 mit einer Linearführung 14 zum verschiebbaren Führen eines Bohrantriebes 20 auf einem Bohrantriebsschlitten 22 an einer Vorderseite des Mastes 12 auf. An einem unteren Ende des Bohrmastes 12 ist eine plattenartige Halteeinrichtung 30 mit zwei seitlichen Spannzylindern 32 angebracht. Die Spannzylinder 32 dienen zum Spannen eines zylindrischen Bohrgestängeelementes 5, welches im Bohrbetrieb am Bohrantrieb 20 gehaltert und durch diesen drehend angetrieben ist.
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Abhängig von der Position des entlang des Bohrmastes 12 verstellbaren Bohrantriebes 20 besteht zwischen der Halteeinrichtung 30 und dem Bohrantrieb 20 ein Freiraum. Durch diesen Freiraum besteht normalerweise ein Zugang zu dem drehenden Bohrgestänge 5. Dies stellt grundsätzlich eine Gefahrenquelle für Bedienpersonal dar, welches sich in der Nähe des Bohrloches befindet.
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Gemäß der Erfindung ist zwischen der Halteeinrichtung 30 am unteren Ende des Bohrmastes 12 und dem Bohrantrieb 20 eine Schutzeinrichtung 50 mit einer Schutzhülle 52 angeordnet. Die Schutzhülle 52 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach 1 als ein Faltenbalg ausgebildet, welcher ein innenliegendes Bohrgestänge mit einem gewissen Abstand ring- oder hülsenartig umgibt. Hierdurch verhindert die Schutzhülle 52 einen unbeabsichtigten Kontakt von Bedienpersonal mit dem rotierenden Bohrgestänge 5 im Bohrberieb.
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Bei der dargestellten Schutzeinrichtung 50 ist die hülsenförmige Schutzhülle 52 mit ihrem unteren Ende an einer unteren Halteplatte 56 und mit ihrem oberen Ende an einer oberen Halteplatte 58 einer Aufnahmeeinrichtung 54 befestigt. Die beiden etwa ovalförmig ausgebildeten Halteplatten 56, 58 sind an einer zylindrischen Linearführungsachse 64 angeordnet, wobei zumindest die obere Halteplatte 58 linear verfahrbar gelagert ist.
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Die als Faltenbalg ausgebildete Schutzhülle 52 kann zieharmonikaartig zusammengefaltet werden, wie aus 2 zu ersehen ist. 2 zeigt das Bohrgerät 10 von 1 in einem Einziehzustand, bei welchem der Bohrantrieb 20 mit dem Bohrschlitten 22 nach unten nahe an die Halteeinrichtung 30 gefahren ist. Hierbei kann die obere Halteplatte 58 bis zu einem Anschlag 66 an der unteren Halteplatte 56 gefahren werden. Durch die zieharmonikaartige Gestaltung der Schutzhülle 52 im dargestellten Ausführungsbeispiel wird so ein Verfahrweg des Bohrantriebes 20 nach unten durch die erfindungsgemäße Schutzeinrichtung 50 nicht allzusehr beschränkt.
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In dem Einziehzustand gemäß 2 können die beiden Halteplatten 56, 58 zueinander verriegelt werden, so dass die Aufnahmeeinrichtung 54 um eine Schwenkachse 62, welche mit der Linearführungsachse 64 zusammenfallen kann, aus einer Bohrachse herausgeschwenkt werden kann, wie anschaulich in den 3 und 4 dargestellt ist. Ein Verschwenken um die Schwenkachse 62 kann von Hand oder mittels eines Betätigungselementes 70 erfolgen, welches in 3 nur schematisch dargestellt ist.
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3 zeigt weiterhin ein als Hydraulikzylinder ausgebildetes Verstellelement 60, durch welches die obere Halteplatte 58 gegenüber der unteren Halteplatte 56 axial verfahren werden kann. Die untere Halteplatte 56 ist an oder nahe zur Halteeinrichtung 30 festgelegt.
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Eine alternative Möglichkeit zum Verstellen der Halteplatten 56, 58 der Schutzeinrichtung 50 geht aus der Ausführungsform nach den 5 und 6 hervor. Im Übrigen ist das Bohrgerät 10 gemäß den 5 und 6 ausgebildet, wie das zuvor beschriebene Bohrgerät 10.
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Bei dem Bohrgerät 10 nach den 5 und 6 ist zum Auseinanderfahren der oberen Halteplatte 58 von der unteren Halteplatte 54 entlang der Linearführungsachse 64 eine Rückstellfeder 61 ausgebildet. Sofern kein axialer Druck auf die obere Halteplatte 58 durch den Bohrantrieb 20 ausgeübt wird, hält die Rückstellfeder 61 die obere Halteplatte 58 und damit die Schutzhülle 52 in einem Auszugszustand, wie anschaulich 6 zeigt. Durch ein nach unten Fahren des Bohrantriebes 20 wird dann die obere Halteplatte 58 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 61 nach unten zur unteren Halteplatte 56 der Aufnahmeeinrichtung 54 gefahren. Dabei wird die faltenbalgartige Schutzhülle 52 axial eingezogen. Die Rückstellfeder 61 und die Schutzhülle 52 sind dabei so ausgelegt, dass in dem in 6 dargestellten Auszugszustand eine am Bohrloch stehende Bedienperson vor einem unbeabsichtigten Kontaktieren des rotierenden Bohrgestänges 5 geschützt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202016100403 U1 [0004]
