DE2162314C3 - Erdbohrmaschine - Google Patents

Description

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yleichmüßig angetrieben werden, ist kein lastabhän- der Fräswerkzeuge bewirkte Drehmomentausgleich gijicr Drehmomentausgleich /wischen beiden Fräs- lediglich zu einer gewissen Entlastung der den Maanordnungen gewährleistet, so daß das auf den Ma- schinenrahmcn und den Drehschild im Stollen halscnincnralimen trotzdem wirkende Reaktionsdreh- tcnden Raupenketten führt.

moment um so größer ist, je unterschiedlicher die auf 5 Aus der USA.-Patentschrift 3 215 214 ist es schlieüclie innere und äußere Fräsanordiuing wirkenden 3e- lieh in Verbindung mit Bohrmaschinen bekannt, den lubiungen sind. So ist zwar mit dieser bekannten Vor- einzelnen Bohrwerkzeugen über geeignete Kanüle richtung zweifellos ein gewisser Drehmomentausgleich Spülflüssigkeit zuzuführen, die die Bohrwerkzeuge möglich, der eine Entlastung der den Maschinen- sauberhält und außerdem zu einer gewissen Aufweirahmen gegenüber den Stollcnwänd.-n haltenden Ab- :o chung des zu durchdringenden Erdreichs führt.
; Stützung bewirkt. Ein annähernd vollständiger und Aufgabe der Erlindung ist es, eine neue Erdbohr-

von der auf die Schneidwerkzeuge jeweils wirkenden maschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei Belastung abhängiger Drehmomentausgleich, wie er der ein optimaler Drehmomentausgleich gegenüber z. B. bei vollständig frei an einer Kette oder einem Seil einer äußeren Abstützung der Erdbohrmaschine zu in ein Bohrloch hineinhängenden Bohrköpfen erforder- 15 erreichen ist, so daß eine solche Erdbohrmaschine lieh ist, ist mit dieser bekannten Anordnung jedoch z. B. bei einer Anwendung unter Wasser als einheitnicht herbeizuführen. licher Bohrkopf nur an einer Kette oder einem Sei)

Aus der deutschen Ausiegeschrift 1 063 552 ist ein hängend in ein Bohrloch abgesenkt werden kann, ohne I Antriebsgetriebe für auf kreisbogenförmigen Bahnen daß irgendwelche Reaktionsdrehmomente auf die

I arbeitende Schneidwerkzeuge von Streckenvortriebs- 20 Kette oder das Seil bzw. mit dem Bohrkopf verbundene

I maschinen bekannt, bei denen mit Hilfe einer Ge- Versorgungsleitungen ausgeübt werden.

I triebeübertragung die Schneidwerkzeuge sowohl um Bei einer Erdbohrmaschine der genannten Art ist

ρ ihre eigene Achse als auch gemeinsam um eine zentrale diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

I Achse umlaufen. Zu diesem Zweck treibt ein auf einer daß die Drehmomentrichtungen der beiden Hohl-

I Grundplatte angeordneter Motor ein erstes Zahnrad 25 wellen einander entgegengesetzt, ihre Drehmomente

I an, das gleichzeitig in den Zahnkranz eines drehbaren jedoch einander im wesentlichen gleich sind und ein

I Gehäuses und in ein DoppHzahnrad eingreift, die sich konzentrisch um die Antriebswelle der Getriebe-

I beide konzentrisch auf einer feststehenden und mit der anordnung drehendes zweites Gehäuse vorgesehen ist.

I Grundplatte verbundenen Welle gelagert sind. Die Durch diese besondere Ausbildung der die vom

I zweite Verzahnung des genannten Doppelzahnrades 30 Motor abgegebenen Drehmomente aufteilenden und

I wirkt mit zwei weiteren Zahnrädern zusammen, die umsetzenden Getriebeteile auf zwei gegenüber dem

I fest mit Fräsern verbunden sind, wobei die Wellen zentrischen Tragkörper drehbare Hohlwellen wird

I dieser Fr" er drehbar in dem drehbaren Gehäuse ge- erreicht, daß das auf den Fräser ausgeübte Dreh-

i| lagert si J. Infolge dieser Getriebeanordnung führt moment je nach der auf den Fräser von außen ein-

I das drehbare Gehäuse zusammen mit den Fräsern eine 35 wirkenden Belastung immer ein genau entsprechendes

I Umlauf bewegung um die feststehende Welle der Gegendrehmoment erzeugt, das dem umlaufenden

I Grundplatte in einer ersten Drehrichtung aus, während Gehäuse, in dem die Fräser um ihre eigene Achse

Γ die Fräser um ihre eigenen Achsen eine weitere Dreh- drehbar gelagert sind, in der jeweils anderen Orchil bewegung in der jeweils gleichen Drehrichtung wie das richtung erteilt wird. Allein durch diese Getriebe-

1 drehbare Gehäuse ausführen. Da also bei dieser be- 4c anordnung wird ein annähernd exakter und lediglich

§ kannten Anordnung sowohl das umlaufende Gehäuse durch vernachlässigbare kleine Getriebclagerkräfte ver-

I um die zentrale Achse als auch die Fräser um ihre fälschter Drehmomentausgleich erzieh, wodurch selbst

I eigenen Achsen sich jeweils in der gleichen Richtung ein lediglich an einem Seil oder einer Kette hängender

I drehen, ist kein Drehmomentausgleich gegenüber der und als komplette Einheit ausgeführter Bohrkopf

I Grundplatte möglich. 45 keinerlei Drehung um seine zentrische Achse infolge

I Aus der deutschen Auslegeschrift 1 002 775 ist eine eines Reaktionsdrehmomentes ausführen kann. Die

I weitere Maschine zum Auffahren unterirdischer Strek- erfindungsgemäße Erdbohrmaschine kann daher ohne

I ken nach Art eines Schildvortriebes bekannt. Bei jegliche Abstützung gegenüber den Seitenwänrien des

I dieser bekannten Vorrichtung sind die einzelnen Bohrloches betrieben werden. Gerade dieser mit den

|- Fräser zusammen mit ihnen jeweils individuell züge- 50 bekannten vergleichbaren Einrichtungen nicht erziei-

p ordneten Antrieben an einem Drehschild befestigt, der bare vollständige Drehmomentausgleich, der unab-

g seinerseits von einem gesonderten Antrieb angetrieben hängig von unterschiedlichen äußeren Belastungen der

1 wird. Je nach der Belastung der Fräser durch das von Fräser ist, wird gegenüber dem nachgewiesenen Stand

j ;'. ihnen zu durchdringende Erdreich wird auf den Dreh- der Technik ein erheblicher technischer Fortschritt

P schild ein Reaktionsmoment ausgeübt das in Dreh- 55 erzielt.

■i richtung des Drehschildes als Mitdrehmoment wirkt. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der ErPndung

. Um ein Durchgehen des Drehschildes zu verhindern, sind in den Unteransprüchen angegeben.

sind mit dem Drehschild verbundene Bremsmesser Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung

I vorgesehen, die ein Bremsmoment auf den Drehschild dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Im

S ausüben. Zur Unterstützung dieses Bremsmomentes, 60 einzelnen zeigt

insbesondere vor dem vollen Wirksamwerden der F i g. 1 eine schematiche Ansicht, teilweise im

Bremsmesser, ist der Antrieb für den Drehschild selbst- Vertikalschnitt, der allgemeinen Anordnung einer hemmend ausgeführt, um so ein gewisses Gegendreh- Bohranlage mit einer erfindungsgemäßen Erdbohrmoment zu dem auf den Drehschild wirkenden Mit- maschine,

drehmoment auszuüben. Die bekannte Anordnung ist 65 F i g. 2 eine Vertikalschnittansicht der Erdbohrmit Hilfe von Raupenketten auf dem Stollenboden maschine gemäß F i g. 1,

geführt und abgestützt, so daß der durch das Ent- F i g. 3 einen Horizontalschnitt läcgs der Linie A-A

ge ■ ndrehen des Drehschiides gegen die Drehrichiung in F i g. 2 mit einer Fräser-Anordnung,

Fig.4 bis 6 Schnittansichten ähnlich Fig. 3 mit Führung 14 umgeben sein, die ein liohren längs einer

anderen Anordnungen von Fräsern, geraden Linie gewährleistet.

Fig. 7 eine schematische Seitenansicht einer an- Nachstehend wird an Hand der Fig. 2 die in

deren AusfUhrungsform der Erfindung mit Anordnung Fig, 1 dargestellte Erdbohrmaschine 1 ausführlicher

der Fräser auf einer vorwärts geneigten Spindel, wobei 5 erläutert. Diese .dient zum Bohren unter Wasser und

ein Teil der Maschine zur Darstellung der Innenteile ist zu diesem Zweck mit einem in sich geschlossenen

im Schnitt gezeigt ist, Antrieb in Form eines Tauch-Elcktromotors versehen.

F i g. 8 einen Schnitt längs der Linie VlII-VIII in Die erfindungsgcmäßc Maschine! besitzt einen

Fig. 7, Tragkörper 100 mit einem zentralen Glied 110, an dem

Fig.9 eine Teilschnittansicht einer Flüssigkeits- io ein Getriebegehäuse 130 befestigt ist. Letzteres trägt druckausgleichseinrichtung, die eine Membran auf- Tauch-EIcktromotoren 120. In der dargestellten Anweist, Ordnung besteht das zentrale Glied UO au* einem

Fig. 10 eine Teilschnittansicht einer FlUssigkeits- dpppclwandigcn Rohr mit einem inncnmantci Iii

druckausgleichseinrichtung, die mit einem Kolben und einem Außcnmantcl 112. Der Inncnmantci IH ist

versehen ist, und «S mit dem Wasscrabzugsschlauch 5 und der Außcn-

Fig. U eine schematische Ansicht mit weggc- mantel 112 mit dem WasscrzufUhrungsschlauch4 verbrochenen Teilen eines gemäß der Erfindung vorge- bundcn. Die unter Druck durch den Wasscrzufühsehenen Schwimmers. rungssshlauch 4 zugeführtc Spülung strömt in dem

In Fig. 1 ist mit 1 eine erfindungsgemäße Erd- zwischen Inncnmantci ill und Außcnmantcl 112 feinbohrmaschine bezeichnet. Diese Maschine ist mit ao bildeten Rohr und wird von Düsen 141 abgegeben. Motoren versehen. Aus der nachstehenden Dreh- Der Inncnmantci ist zwischen seinen Enden mit dem momentanalyse geht hervor, daß der Tragkörper der vorstehend angeführten Luftzuführungsschlauch 6 verMaschine im wesentlichen nicht torsionsbclastct und bundcn und wird von diesem zum Abziehen des daher zum Unterschied von üblichen Erdbohrvorrich- Schlammes durch den Wasscrabzugsschlauch 5 mit tungen kein Bohrgestänge hoher Steifigkeit erforderlich a_s Druckluft gespeist.

ist. Man kann daher die Maschine 1 an einem dünn- In der vorstehend beschriebenen Anordnung, in der

wandigen Rohr oder gemäß F i g. 1 an einer Kette 2 das zentrale Glied HO aus einem doppelwand ige η

aufhängen. Rohr mit dem Inncnmantci Ul und dem Außcn-

Wenn ein Erdloch H unter Wasser gebohrt werden mantel 112 besteht, wird die von über Tage kommende,

soll, kann man als Antriebseinrichtungen Tauch- 3° unter Druck stehende Spülung direkt dem Grund des

Elektromotoren oder hydraulische Tauchmotoren ver- von den Fräsern gebohrten Bohrlochs zugeführt. Die

wenden. In der dargestellten Ausiührungsform sind Spülung nimmt dann den beim Bohren anfallenden

Elektromotoren vorgesehen, denen über Kabel 3 Schlamm durch den Inncnmantci Hl hindurch mil.

Strom zugeführt wird. Entsprechend der Zunahme der so daß der Schlamm aus dem Bohrloch ausgebracht

Tiefe des Bohrloches// werden die Kabel 3 konti- 35 wird. In der erfindungsgemäßen Maschine wird die

nuierlich von einer Kabeltrommel 9 abgezogen. Bei Spülung somit umgewälzt.

Verwendung von hydraulischen Motoren werden an Die Tauchmotoren 120 sind an dem zentralen Glied

Stelle der Kabel 3 Ölschläuche und eine hydraulische 110 befestigt, das aus dem doppclwandigcn Rohr be-

Pumpeinrichtung verwendet. steht, 'm Ausführungsbeisnie! werden zwei Motoren

Unter Druck stehende Spülung wird durch einen 40 120 verwendet, doch ist die Erfindung nicht auf eine

Schlauch 4 zugeführt und am unteren Ende der Bohr- bestimmte Anzahl von Motoren eingeschränkt. Wie

maschine 1 abgegeben. Diese Spülung hält die Schnei- vorstehend erwähnt, ist eine doppelte Hohlwcllen-

den der Fräser sauber und verhindert ein Anhaften anordnung koaxial um das zentrale Glied angeordnet,

von Schlamm an den Schneiden. Schlamm und Kies Bei einer Ausführungsform ist eine Hohlwelle 151 zur

werden durch einen Abzugsschlauch 5 abgezogen. 45 Drehung des umlaufenden Gehäuses 140 vorgesehen,

beispielsweise mittels einer Kreiselpumpe. Es ist jedoch während die andere Hohlwelle 150 als Ubcrtragungs-

üblith, mittels eines Luftzuführungsschlauches 6 Luft- glied für das Anlricbsdrehmoment für den Fräser 160

blasen in die Abzugsleitung einzuleiten, so daß eine vorgesehen ist.

Förderung mit Hilfe von Druckluft erfolgt, die von Jeder Motor 120 besitzt eine Antriebswelle, auf der

einem Kompressor 13 erzeugt wird. Die schlamm- 5° ein Sonnenrad I-1 befestigt ist. Mit dem Sonnenrad 1-1

haltige Spülung wird durch ein Schlammsieb U und kämmen mehrere Planetenräder 1-2, die zusammen mit

einen Zyklon 12 zu einer Wasserumwälzpumpe 10 dem Sonnenrad 1-1 die erste Stufe eines Planetcn-

zurückgeführt. gclriebes bilden. Mit den Planetenrädern 1-2 ist je ein

über Tage kann ein Bohrturm 7 vorgesehen sein, Planetcnrad II-l verbunden. Mit den Planetcnrädcrn für den eine einfachere und leichtere Konstruktion 53 IM kämmt ein mit dem Sonnenrad 1-1 koaxiales genügt als bei üblichen Vorrichtungen. Wie nach- Sonnenrad 11-2, das zusammen mit den Planetenstehend ausführlicher erläutert wird, kann man über rädern II-l die zweite Stufe des Planctengetriebcs Tage eine Antriebseinrichtung und ein Getriebe zum bildet.

Drehen eines Bohrgestänges vorsehen. Daher läßt sich Die Planetenräder 1-2 und IM werden von einem die Maschine 1 an einer geeigneten Hebeeinrichtung 60 Gehäuse J.31 getragen, das gegenüber dem Getriebeaufhängen, z. B. an der gezeichneten Kette 2. In einer gehäuse 130 drehbar und an dem ein mit ihm koderartigen Anordnung braucht der Bohrturm 7 nur axiales Zahnrad III-l befestigt ist, das mit einem Zahneinen elektrisch angetriebenen Kettenzug 8 oder eine rad III-2 kämmt, welches an einem gegenüber dem Kopfrolle für eine Hebeeinrichtung zu tragen. Ferner Tragkörper drehbaren Gehäuse 140 befestigt ist. Die kann man im Rahmen der Erfindung die Spülung 65 Zahnräder UM und III-2 bilden die dritte Stufe eines durch die Schläuche 4 und 5 umwälzen, so daß Untersetzungsgetriebes.

Wasserleitungen mit Drehgelenken nicht erforderlich An einem Gehäuse 140 sind mehrere Fräser 160 an

sind. Gegebenenfalls kann die Maschine 1 von einer solchen Stellen montiert, daß sie einander auswuchten.

^An dem Sonnenrad jI-2 der zweiten Stufe des Pia- (Pfeil Q) um die Achse der Maschine oder des Bohr-

ί . neicngclricbcs ist ein Zahnrad IV-I befestigt, das ein loches umläuft.

Zahnrad IV-2 antreibt, welches an einem Übertra- Die im Betrieb der erfindungsgemäßen Erdbohr-

p ßiingsglicd ISO befestigt ist. Die Zahnräder IV-I und maschine I auftretenden Drehmomente lassen sich wie

;'■« IV-2 bilden eine vierte Stufe des Untersctzungs- S folgt analysieren:,Wenn man das Abtriebsmoment des

gctricbcs, Das^Übcr'.ragungsgiicd 150 ist gegenüber Motors mil Tm und das Untersetzungsverhältnis der

;■' dem Gehäuse 149 drehbar. ersten und zweiten Stufe des Planetengetriebes mit

)' Unter dem Übertragungsglied ISO ist ein Zahnrad ftibzw. Rn bezeichnet, kann man das auf das Zahnrad

'" V-I vorgesehen,,das Zahnräder V-2 antreibt, die an je II-2 übertragene Drehmoment Tu durch folgende Glei-

\' einer Spindel für die Fräser 160 befestigt sind. Die io chung angeben:

Zahnräder V-I und V-2 bilden eine fünfte Getriebe- γ .__ _R , _R , γ . ,..·. L·/ ._*tufe. In der dargestellten Ausrührungsform hat das

S^, doppelwandige Rohr 110 einen angesichts des Durch- Das an dem Steg 131 auftretende Drehmoment Tc

f-—^: mciscrs des Bohrloches//relativ großen Durchmesser. ist durch folgende Beziehung gegeben:

4_ ^"[}_cmcnlSp_rcc!_ienii |,_at j_as Zahnrad V-I einen beträcht- 15 7·,, _ i\ — i?.. d„\ . τ,, η\

\ liehen Durchmesser, so daß die fünfte Gclriebestufc ^{c l} ' ^{Λ( y} '

<i 'dnc übersetzung ins Schnelle bewirkt. Weil das am Steg 131 befestigte Zahnrad Ill-l mit

'' An der unteren Fläche des Gehäuses J40 kann zcn- dem Zahnrad Π1-2 kämmt, das an dem drehbaren

\'' tral ein Kernbrecher 142 vorgesehen sein, der in das Gehäuse 140 angebracht ist, ergibt sich das auf das

,ungebrochene Erdreich einschneidet, das von den am ao Zahnrad Il 1-2 wirkende Gegendrehmoment Tm gemäß

J Umfang angeordneten Fräsern 160 nicht gebrochen folgender Gleichung:

Z ».•■d. Inder Nühc der unteren Fläche des Gehäuses 140 _{T =} __R . ₇₍, ... _₍,__Ä , _R)._R . _{T {3)} j,_; siiicl WasserabgabedLisch 141 montiert. Zwischen dem

]' tragkörper 100 und dem Gchiiusc 140 kann eine gc- Dabei bezeichnet Rm das Übersetzungsverhältnis

j eignete Dichtungsanordnung vorgesehen sein. 35 der dritten Gctriebcstufc.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der vorstehend Das von dem Zahnrad II-2 über das Zahnrad IV-I

.£ beschriebenen l.rdbohrmasehinc erläutert. Wenn jeder auf das Zahnrad IV-2 übertragene Drehmoment Tw,

^ der Motoren 120 (in Draufsicht gesehen) im Uhr- welches über das Übertragungsglied 150 auf das daran

_t zeigersinn läuft, was durch Pfeil C angedeutet ist, befestigte Zahnrad V-I übertragen wird, isi durch

wird die Drehung über die Zahnräder l-l, 1-2, Ill-l 30 folgende Beziehung bestimmt:

und 11-2 auf das Zahnrad IV-I übertragen, so daß γ -Rw-Tu R\ ■ Ru · Rw · Tm (4) dieses in derselben Richtung gedreht wird. Durch das

mit dem Zahnrad IV-I kämmende Zahnrad IV-2 wird Dabei isi Λιν das Untcrsei/ungsvcrhültnis der vicr-

X dann das Übertragungsglied 150 im Gegensinn des ten Getriebestufe.

f Uhrzeigers gedreht. Die Drehung der Motoren 120 35 Das über das Zahnrad V-I und das mit ihm käm-

<; wird somit über die erste, /weite und vierte Stufe des mcndc Zahnrad V-I auf jeden Fräser 160 übertragene

Lntcrsct/ungsgetricbcs übertragen. Rolations-Drehmomcnl TV ist gegeben durch die Das am unteren Teil des Ohcrtragungsgliedes 150 Beziehung:

angeordnete Zahnrad V-i wird dadurch gedreht und _fj r₂

treibt die Zahnräder V-2 an. die auf den Spindeln für 4° ⁷^ ^T" " ' ^p·· ' ^!ili ' ^Λ'^ν ' ' ·« ' ^(S)

die 1 raser 160 befestigt sind. Die fünfte Gclriehcslufe ^r* '

dient /um Drehen der r ribcf !60 mit einer cswüs Dabei ist /·, der TeÜkreisradiu* des Zahnrades V-!

höheren Drehzahl im Uhrzeigersinn, wie durch Pfeil 3 und r., der Teilkreisradius des Zahnrades V-2.

in I i g. 3 angedeutet ist. Die uuf das Zahnrad V-2 wirkende Kraft/■'ist daher

Da der die Planelenrädcr der ersten und /weilen 45 durch folgende Gleichung bestimmt Gclriebestufc tragende Steg 131 durch die dritte CJe- _ 7\. I Irieneslufc mit dein drehbaren Gehäuse 140 verbunden I' "' ' ^" ' ^ ' ' ■" * ^(fl!

ist, lauft dieses infolge des durch die Drehung der ^>l '

I riiser ίόί! erzeugten (icgcndrchmomcnts im Gegen- Damit kann das auf die Mitieluchsc der Maschine

sinn des Uhrzeigers um (Pfeil Q in I i μ. 3). Beim 50 bezogene Umlauf-Drehmoment /V. das durch die auf

Drehen des Gehäuses 140 >,m Gegcn/.cigcrsmn (Pfeil Q) den Früher 160 wirkende Kraft / erzeugt wird, durch

wird über die dritte Gclriebestufc der Steg 131 im folgende Gleichung angegeben werden:

Uhrzeigersinn gcdrehl. Daher kann das zum Abstützen / r_ä\ '

des Tragkörpers 100 erforderliche Drehmoment aus- Tv ~ ~-Γ(ι; /·.,,) --- -Λ) · Α<ίιι · R\v · r,\r · I I -I- 1

geglichen werden, wie nachstehend ausführlich erliiu- 55 Vi/ lerl wird,

Läuft die Ablricbswellc jedes Motors S20 im Uhr- v'J zeigersinn (Pfeil C), so dreht sich daher jeder Fräser

160 um seine eigene Achse (Pfeil /' in F i g. 3), wah- Das auf den Fräser 160 wirkende Gcsaml-Umla.uf- .,

rend er gleichzeitig im Gegensinn des Uhrzeigers 6ü drehmoment 7'crgibl sich mithin gemäß der Beziehung; '

T-=- Tm'Tv'- -0-Ri-Ku) · ί<ηι· Tm-Ri-Ru-RtV n,-(i-\ ''Ί (8) f;

\ I'll '.-

Die Bedingung für die drchmomcnlfrdc Anordnung 65 Damit sie erfüllt hl, muß gemäß den Gleichungen (5) des Fräsers lautet: und (8) folgende Beziehung gegeben sein: "

T = Tv (9) {Ri -Ru-I)- Rm « «1 · Ru ·,Λινί^ΙΟ)

409013/407 ^

ann erhält man tragungseinrichtung vereinfachen, weil kein konipli- ^

Τιν = -Tm (H) ziertcs Untersetzungsgetriebe erforderlich is! Die Tat- ./ti

,Mbu, SS!· ^.fh-icllaufende Teile in der IvJu whine ent- fU

Wenn daher die Getriebeanordnung so ausgebildet Sen' ΑΓ2?"/πΐ ι⁷""?' ί ^d u ^Ma^^hin.^c T

moment Γ. Weil die Rotation des Fräsers um seine ErHfnrm..Tinn ? · ?^^es.?^erS'?^Ben '-°^ches'" ^cincr eigene Achse gegensinnig zu seinem Umia^rfS ■«. Ä ΓΧή^'ί "^-"S Γ* ^¹*

■"·.·.·■ - Die vorstehende Drehmomcntanalra für nur einen 160 η ,W m.LT ^öeisP^|c'^r Anordnung der Fräser * ^m ' der Fräser 160 kann auf alle Fräser angcwende" .5 roS-i f'^{r M}.^aSch!^ne ^ ^F ' 8- 2. Jeder Friücr 160

werden. Die Bedingung (9) wird stets erfüllt, wcnnUt ' ZmlX^f&^^nt^V I Beziehungen (10) und (11) genügt wird. sei tifl ..!f ilf . ι "^ß,^{llm dic Adise dür Ma}" ^!

Erfindungsgemäß ist die Anordnung so getroffen, SsF 'S Ä ^?C" ^bew?8l sich jede Schneide daß das auf die Fräser 160 wirkende Gesamt-Roi wodurch de £ ,ΪΤΛ^dcnförmiß^{cn |}i)h}»' tions-Drchmoment ΣΤ_ν und das den Umlauf" der ao fΊ Ϊ.4 hU α Γ· ⁸- ^U% ^M™^hine verbessert wird. Fräser 160 bewirkende Gesamt-Drehmoment ET _in Dm₁St anZö '"5""^."8Bn ähnlich F i g. 3 gcgengleich sind, so daß sie einander ausgleichen bzw. mel _rce■ Frilser ΙΓ_β· ?^g '^hi« ¹^" ^{dcr A}"^mlminS aufheben. Bei einem sich von dem in der Zeichnung mSSeiche FrtS ι? ^^{β F} ' ?' ^{4 drci dureh}' gezeigten Ausführungsbeispiel unterscheidenden Aus- KkÄ ««" ^Cl"^{em mil dcr Maschinc} führungsbeispiel ergibt s.ch sofort aus der Gleichung *s zwei du ,h_m? 8^|e«Jniaßig ™^- I" F i g 5 sind

(11). daß diese auch durch eine Verbindung d, Sn- _mcsscrk|_c ί Γίϊ^ίί ^¹S⁰V^{60 U}"^{d zwei df|reh}-

radcsIII-2 mit dem Zahnrad V-I zum Antrieb des Ei, Lr if \ ^l "" ^WcchsC angeordnet. Dnbci

Fräsers 160 über das Übertragungsglied der doppelten n- he ^lJ,^d?,^d'^cdurchm«^8roDcn Fräser 16« /„,«lieh

hohlwellenanordnung ISO, 151 und durch eine direkte eines in der M LT Γ,', ^W2^{durch dic} "^lldunp

Verbindung des Zahnrades IV-2 mit dem umlaufenden 30 bcnde Kerns ήί.!?,·* .^hrl?-^hf^{undcs slclll}'^nblci-

Gehäuse 140 erfüllt werden kann. Fi"! · . ^ls P™^kl»ch verhindert wird r.cinaß

In der vorstehenden Analyse wurden der Wirkungs- Vm'-Z, '!1L!if u" ^{W) un}8lcichmflBig up den

grad der Getriebeanordnung der Reibungswiderstand dWSVn,"nIer itwjch.ef¹'" ^SlC"^C" ^ar>8K '^tthKl'

der Dichtungsanordnung und andere, weniger wichtige Bei vS„.i ?<

Einflüsse nicht berücksichtigt. Die Berücksichtigung 35 zum Erdboh?eV umir'vS ^ndUn^^{mflBen Ma} ""^C

dicfier Einflüsse ermöglicht eine genauere Auslegung hcndeSnO i„«? ,^^{ilSSCr wr Ulllcr Dn}'^{a Mt>}"

Erfindungsgemüß kann jedenfalls das auf den Trag oJÄm "Τ '^{4I /u jcdcm Fr;iM} ' "'"·

körper 1(Mi der Erdbohrmaschinc I wirkende Gegen- ueben Da ' ^d'^ssc" ^v,°^{rlaufcndcr Seitc hin} ''"·'«■

drchinomciii vollständig ausgeglichen oder zumindest Wassenbauheiiü« mi ■ !^Vs.^{tcllunir /uisdic}" ^ll<>r

so weit vermindert werden, daß es s.ch auf die Auf- 40 kannnS-Ir «"d jedem ί .scr nicht .1...1.·...

halleinrichtung der Maschine nicht auswirkt. Man Sehne den 1 ίί ^vor «»fcndtrt .seile bcfindliJ-cn

i^a™A^ahZ^dlⁿl^ry^körr^e[ ^J«ö^d^ Maschine an einer und auf diese lZ^1££?^ι1™»?\*\ ^K " ;"ⁿ

rwtiie*. einem i/füiiiseimu ogi. auinangcn, ohne da» jjünstii· weil din c^'i," ⁷V ','""' ^" ^{iil nt}""'·

eine Gefahr des Verdrehen* oder Vcrschlingcns der E trie', 1Ϊ T , ^ ^dcr ^™*™*™

Kette 2 b/w. des Drahtseiles mit dem Kabel 3 und den 45 uuimsächlicLn bciraehilichcn - wenn nicl- ,k-n

Schläuchen 4 bis 6 bestünde. leisten ^{dcr mcchani}schcn Bohr.·. Iv.i

Im Rahmen der Erfindung werden noch folgende Man k-mn IWn,. ·

weitere Vorteile cr/iclt: Im Betrieb eines Lagers darf mi. SchnUwn .^C"^1C" ^{an scincm} Aiiiieniintlinti

der DN-Wen. der gleich dem Produkt aus dem Durch- genctoer AchV? ^e.^{n f rüser 160 niit} "™"·*

messer in mm und der Drehzahl in U,min ist. einen ₅o leistung des F Ler!™⁰",¹· ^Wu°^{durch die Sthncid}-

zulässigen Höchstwert nicht überschreiten, der be, spiel cfncrdcrf^ α "^{crbcssert wird} I"^{1 lil>}"

: einem üblichen Nadelrollenlagcr etwa 2(X) 000 beträgt. von Fin 7 nn!i «μ!" ^An.⁰,^rdnung sei nun an Hand

, Das zcmralc Übertragungsglied hat dagegen eine Gemäß F i I 7 ίί? ^hnehen.·

niedrigere Drehzahl, weil es direkt mit dem drehbaren Schneiden vcrsVh™,., /,? ^SCi.^{ncm Aü}^namtang mil

Gehäuse 140 verbunden ist. Man kann daher auch ein ₃₅ angeordnet Si ^ κ" l™ ^{auf cincr S}P^indcl

Lager großen Durchmessers aus einem üblichen Lager- vorwärts b/w ? pⁿ8f««;hse 5 unter einem Winkel«

werkstoff herstellen. Dies gestattet es, in der Mittel- dieser Αηοηΐήήη» ί ^L!^mlatlfriclui'ng geneigt ist. Bei

achse der Erdbohrmaschiiic 1 ein durchmessergroßes vorlaufenden H ₍ ^be ₍ ^ruhrci ^d'c Schneiden auf der

Abzugsrohr vorzusehen, z. B. den Mantel IH, was während ,Si 5 * Tu ·°Γ ^{GrUnd dcs} Bohrloches //,

einen starken Rückfluß gewährleistet, so daß auch 60 Seite im ΑΚ«ΐπη,Γ ^""^{Cldcrl iluf d}er nachlaufenden

irelativ grober Kies abgesaugt werden kann. finden Dies Ut rf?. T* ¹S ^{Gnind des} Bohrloches bc-

Dank der vorstehend beschriebenen, crfindungs- Die Schneiden ZT£n ^Zm^^cn^m G angedeutet,

gemäßen Anordnung zum übertragen von Dreh- mittierend in Vf₁Vn Γ. ,^{rS 1}Z⁵.^{0 8reifen <iahcr intcr}-

momenten hat der Betrag des Abtriebdrehmoments Man "ike nt ImW 7-^S?^{h!e cin<}

keinen wesentlichen Einfluß auf die die Maschine tra- 65 einen Großen ι™ α ^ZeI^c'^lnunß. ^d^ ^d'e Schneiden

icndc Einrichtung. Infolgedessen kann man einen der vollaufend™,«.?,""ι⁸ £ψ^{η Teil ihrer Arbeit aui}

Motor verwenden, der eine niedrige Drehzahl und ein üblichen AnS.m · .^r!^{Sers l60 lcisten}· ^{In einer}

hohes Drehmoment hat, und hierdurch die Kraftüber- vertikalen <ίηίηΖ '" ^We'^{cher d}er Fräser auf einer

vtri.Ka.en bpmdel angeordnet ist, so daß sich die

\ 11 12

J Schneiden in horizontaler Ebene befinden, stehen die 190 besitzt eine Membran 191 zum Ausgleich des ÖI-

Schneiden auf der nachlaufenden Seite des Fräsers drucks in dem Gehäuse und des Wasserdruckes in dem

f daher mit dem Bohrloch nur in schleifender Berührung, Bohrloch. Die Fiüssigkeitsdruckausgleichseinrichtung

wodurch Leistung vergeudet wird. Daher ist die üb- gemäß F i g. 10 besitzt einen Kolben 192 und einen

liehe Anordnung hinsichtlich der Abnutzung der S Zylinder 193.

"_c Schneiden ungünstig. Dieser Nachteil wird durch die Dank der Anordnung einer Flüssigkeitsdruckaus-

,:, Erfindung vermieden. glcichscinrichtung 190 an geeigneter Stelle des Ge-

Zwar ist an sich bekannt, daß in z. B. einer Fräs- häuscs 130 wird die Differenz zwischen den im Innern

maschine die Zerspanungsleistung beträchtlich ver- und auf der Außenseite des Gehäuses vorhandenen

bessert warden kann, wenn die Werkzeugachse etwas w Flüssigkeitsdrücken unabhängig von der Tiefe des

₍ ,geneigt ist. In einer Fräsmaschine führt eine derartige Bohrloches H stark herabgesetzt, so daß eine zuver-

Neigung jedoch zur Bildung einer konkaven Fläche, lässige Abdichtung der Maschine auch beim Bohren

f^ -γ %o daß diese Neigung nur beim Schruppen zulässig ist. eines tiefen Bohrloches gewährleistet ist.

^ ^ Dagegen ist beim Erdbohren auch ein konkaver Bohr- Man kann die erfindungsgemäße Erdbohrmaschine 1

~\. lochgrund zulässig, d. h., diese konkave Ausformung 15 gemäß F i g. ί an einer Kette 2 od. dgl. aufhängen.

] <■' ist hier nicht nachteilig. In diesem Fall erzeugt das Eigengewicht der Maschine

'■> Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, einen Abwärtsschub. Falls infolge der Beschaffenheit

fuhrt die Anordnung jedes Fräsers auf einer vorwärts der zu durchbohrenden Erdformationen das Gewicht

geneigten Spindel zwar zu den genannten Vorteilen, der Maschine zum Erzeugen des erforderlichen Ab-

dber auch zu einem weiteren technischen Problem, »0 wärtsschubes und Drehmomentes nicht genügt, kann

weil es schwierig ist, ein großes Drehmoment zwischen man zusätzlich ein Gewicht oder eine Schwerstange

pichtparallclcn Wellen zu übertragen. verwenden.

Zur Drehmoment- bzw. Kraftübertragung /.wischen Wenn das Bohrloch mit Wasser gefüllt ist, bedient gegeneinander versetzten Wellen ist es üblich, ein man sich zweckmäßig eines Schwimmers zum EinSchneckengetriebe zu verwenden, das jedoch eine 25 stellen des Schubes. Ein Beispiel einer derartigen An-Kraftüberlragung nur durch Punklbcrührung ermö}!- Ordnung ist in Fig. 11 gezeigt. Hierbei befindet sich licht, so C 3 es /war /ur Übertragung einer Bewegung oberhalb der Bohrmaschine I ein zum Einstellen der verwendet, aber nicht stark belastet werden kam-. In Schubkraft dienender Schwimmer200, der an einer der erfindungsgemäücn Maschine kann ein Schnecken- Kette 2 hängt. Soll nun bei einer Veränderung der getriebe nicht verwendet werden, weil es sich/u schnell 30 Beschaffenheit der Erdformation die Schubkraft verabnützen würde, besonders wenn die Maschine stark mindert werden, so wird Druckluft durch einen Luftbelastet ist. schlauch 202 in einen Windkessel 2011 eingeleitet und Diesis technische l'roulcm wird nach der Erfindung auf diese Weise Wasser durch eine Wasseraustrittsüberrasi -nd einfach durch die gezeichnete Anord- öffnung 203 herausgedrückt. Infoige des Sinkens des nung gc.it. Gemäß F i g. 7 und 8 ist das mit dem 35 Wisserstandes im Windkessel 201 wird dessen AufZahnrad V-I kämmende Zahnrad V-2 mit einer Innen- trieb größer und dadurch die auf die Fräser 160 kcilvcr/ahnung V-3 verschen, die in eine Außenkcil- wirkende Abwärtsschubkra'.t entsprechend kleiner, verzahnung V-4 eingreift. Erfindungsgcmäß ist zum Wenn die Maschine bzw. das Bohrwerkzeug auf eine l'titcrschicd von einer üblichen Kcilzahnvcrbindung relativ harte Formation auftrifft, wird ein Teil der in ein Abstand /wischen den Keilverzahnungen V-3 und 4° dem Windkessel 201 befindlichen Luft durch den Luft-V-4 vorhanden (F 1 ^. 8). Inf· 'ge dieses Abstandes schlauch 202 abgezogen, so daß der Wasserstand in kann die Achse .V der Spindel gegenüber der Vertikalen dem Windkessel steigt. Dadurch nimmt der Auftrieb unter einem kleinen Winkel ft* angeordnet werden. In de* Windkessel* 20! ab und die auf die Fräser 160 Verbuchen wurde festgestellt, daß diese Keil/ahn- wirkende Abwärtsschubkraft entsprechend zu. Wie verbindung praktisch gut brauchbar ist. Der Neigungs- 45 iiian sieht, ermöglicht die Verwendung des Schv/imwinkel (·) kann weniger als 5 betragen: er beträgt mers 200 in einem mit Wasser gefüllten Bohrloch das gewöhnlich 2 bis 3 . Bohren mit der jeweils optimalen Schubkraft.

In der erfindungsgemäßcn Lrdbohrmaschir.e kann Man erkennt aus der vorstehenden Beschreibung,

jedes der dicht verschlossenen Gehäuse 130 und 140 daß bei der neuen Erdbohrmaschine die Anordnung

mit SJimicröl gefüllt sein, mit dem die Kraftüber- 50 über Tage wesentlich vereinfacht ist. Dadurch wird die

tragungsclcincnle und die Lager geschmiert werden. Wirtschaftlichkeit der Bohrarbeiten und zugleich die

Wenn die schmicrmitlclgcfüllte Maschine zum Bohren Zuverlässigkeit des Betriebes stark erhöht. Außerdem

unter Wasser verwendet wird, z. B. in einem mit ist die neue Erdbohrmaschine beim Bohren eines

Wasser oder einer Bcntonitspülung gefüllten Bohrloch, durchmessergroßen Loches unter Wasser besonders

nimmt der Druck der Spülung mit der Tiefe des Bohr- 55 gut geeignet. Wichtig ist auch, daß jede Schneide jedes

lochcs // zu, so daß die Spülung trotz der Dichtungs- Fräsers längs einer trochoidenfcrmigen Bahn bewegt

anordnungen in die Gehäuse 130 bzw. 140 eindringen wird, wodurch die Schneidleistung gegenüber her-

könntc. Dies wird erfindungsgemäß dadurch ver- kömmlichen Vorrichtungen weiter verbessert ist. Sehr

mieden, daß das Gehäuse an einer geeigneten Stelle vorteilhaft ist ferner, daß die Erdbohrmaschine in der

mit einer Flüssigkeilsdruckausglcichscinrichtung ver- ßo Mitte einen durchmessergroßen Wasserabzugskanal

sehen wird. aufweist, so daß beim Bohren ein starker Rückfluß der

F ί g. 9 und 10 zeigen Beispiele einer derartigen Spülung erzielt und dadurch die rasche und wirksame

Flüssigkcitsausgleichscinrichtung «90, die an dem Ge- Entfernung von Kies, großen Steinen u. dgl. ermöglicht

häuse 130 vorgesehen werden kann. Diese Einrichtung ist, wie durch umfassende Versuche bestätigt wurde.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. "Z
2. f ι ²
3. I - Wie der mehl zum Stand der Technik gehörenden 1 Patentansprüche: deutschen Offenlcgungsschrirt 2 157 282 zu entnehmen I ,^ wurde bereits eine Erdbohrmaschine vorgeschlagen. % 1.
4. Erdbohrmaschine mit einem motorischen An- bei der über eine die Geschwindigkeit umsetzende I trieb und mehreren Fräsern, die über eine die Ge
5. 5 Getricbeanordming mehrere Fräser von mindestens Ö schwindigkeit umsetzende Getriebeanordnung der- einem Motor derart angetrieben werden, da J the t art antreibbar sind, daß ein Drehmomentausgleich Fräser jeweils in einer ersten Drohne llung sich um 1 der Erdbohrmaschine gegenüber einer äußeren ihre eigenen Drehachsen drehen, wahrend aas uie i Abstützung erreichbar ist, wobei der Antrieb an Fräser Jngernde Gehäuse in der jeweils anderen Uren-1 einem zentrischen Tragkörper befestigt ist, eine « richtung um die zentrale Achse der brdbohrnmsc line !' doppelte Hohlwellenanordnung drehbar um und gedreht wird. Bei der bekannten Erdbohrmaschinc \ koaxial zum zentrischen Tragkörper angeordnet wird dieses dadurch erreicht, daß eine mit einem I ist, ein um den zentrischen Tragkörper drehbares Umfangszahnrad versehene und um eine feststehende I und damit umlaufendes erstes Gehäuse mil einer erste Hohlachse drehbar angeordnete Hohlwelle von r der Hohlwellen verbunden ist und jeweils ein 15 der Ablriebswclle des Motors angetrieben wird. Diese i Fräser in dem ersten Gehäuse um seine eigene Hohlwelle hat dabei ein zweites Umfangszahnrad, das i Achse drehbar angeordnet und mit der anderen als Sonnenrad mit mehreren Planetenrädern kämmt, der Hohlwellen antriebsübertragend verbunden ist die ihrerseits in Fonn einer Untersetzungsgetriebe- ! dadurch gekennzeichnet, daß die anordnung jeweils mit zwei Innenverzahnungen im f Drehmomentriclitungen der beiden Hohlwellen 20 Eingriff stehen, wobei die eine Innenverzahnung dem V-: (150,151) einander entgegengesetzt, ihre Dreh- die Fräser lagernden Gehäuse zugeordnet ist, d. I₁ i"; momente jedoch einander im wesentlichen gleich also, dieses Gehäuse in der jeweils gewünschten Dreh- f, sind und ein sich konzentrisch um die Antriebs- richtung durch das Planetenrad angetrieben wird. Die i■) welle der Getriebeanordnung (I, Ii) drehendes zweite Innenverzahnung ist dagegen mit einem wei- l-r- zweites Gehäuse (131) vorgesehen ist. 35 teren konzentrisch um die genannte Hohlwelle an_tc· \j 2. Erdbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch ordneten Gehäuseteil *erb mden, das wiederum eine ψ gekennzeichnet, daß das erste Gehäuse (140) an Außenverzahnung hat, die mit einem auf der Antriebv Vl seinem unteren Ende einen Kernbrecher (142) welle der Fräser sitzenden Zahnrad kämmt. Dadurch V- aufweist. werden die Fräser in umgekehrter Drehrichtung /u \ 3. Erdbohrmaschine nach Anspruch I oder 2, 30 der des die Fräser lagernden Gehäuse angetrieben I dadurch gekennzeichnet, daß der zentrische Trag- Durch diese Getf^:ebeanordnur.g ist bei der Erdbohrer körper (100) eine Doppelrohrkonstruktion mit maschine ein gewiss Drehmomentausgleich möglich. [; einem inneren und einem äußeren Rohr ist, da sich das die Fräser lagernde GehSusc η umge-';■; zwischen denen ein zylindrischer, sich zum unteren kehrter Richtung dreht wie die Fräse, clbst. Anderer- \\ Ende erstreckender Zwischenraum gebildet ist, 35 seits ist jedoch dieser Drehmomentausgleich hinsicht- %■ durch den Spülung an eine Düsenanordnung (141) lieh der jeweiligen Größen von der Antriebsseite aus ψ gebbar ist, die am unteren Endteil des ersten Ge- festgelegt, so daß ein z. B. von der Festigkeit des mit k häuses (140) angeordnet ist, wobei Wasser an den den Fräsern anzugreifenden Erdreichs abhängiges K Grund des Bohrlochs gebbar und Schlamm durch Gegendrehmoment nicht vollständig, „ondern lediglich \[ das innere Rohr absaugbar sind. 40 nur annäherungsweise auszugleichen ist.
   K 4. Erdbohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 Bei einer h u ·. der deutschen Auslegcschrift 1 098 472 I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse bekannten Lrdbohrmaschine sind zwei konzentrisch \ (130, 131, 140) dicht verschlossen, mit Schmieröl zueinander angeordnete und sowohl mit Schneidwerk- f gefüllt und mit einer Flüssigkeitsdruckausgleichs- zeugen als auch Kernbrechwalzen versehene Fräs- \, einrichtung (190) versehen sind. as anordnungen vorgesehen, die sich mit entgegenif 5. Erdbohrmaschine nach einsm der Ansprüche 1 gesetztem Drehsinn zueinander drehen. Dabei wird k bis 4, gekennzeichnet durch einen Schwimmer (200) eine mit einer Innenscheibe verbundene Fräsanordnung I zum Schubkrafteinstellen. über ein mil der Innenscheibe verbundenes erstes I Zahnrad von zwei Ritzeln in einer ersten Drehrichtung |t· 50 angetrieben. Die beiden Ritzel sind auf in einem

   t Maschinenrahmen drehbar gelagerten Wellen aufge-

   £ keilt, die ihrerseits wieder von einem Motor ange-

   fi ., trieben sind. Die gleichen Ritzel befinden sich gleich-

   I :<_f Di« Erfindung bezieht sich auf eine Erdbohr- zeitig mit einem äußeren Zahnkranz im Eingriff, der

   ϊ'' ' , maschine mii einem motorischen Antrieb und meh- 55 fest mit der äußeren Fräsanordnung verbunden ist.

   % '■ rercn Fräsern, die über eine die Geschwindigkeit um- Durch den gleichzeitigen Eingriff der beiden Ritzel

   L· . setzende Getriebeancrdnung derart «ntreibbar sind, sowohl in das Innenzahnrad als auch den äußeren

   %· \_: daß ein Drehmomentausgleich der Erdbohrmaschiiie Zahnkranz wird zwangläufig eine jeweils entgegen-

   Y'y '■'-'^t 8^c8^cnüb^{cr emer} äußeren Abstützung erreichbar ist, gesetzte Drehung der beiden Fräsanordnungen er-

   \Τ^ύ'"'-"wobei der Antrieb an einem zentrischen Tragkörper 60 reicht. Der Maschinenrahmen wird mit Hiife eines

   ff befestigt ist, eine doppelte Hohlwellenanordnung dreh- Gleitschuhs und hydraulischen Druckzylindern an den

   H bar um und koaxial zum zentrischen Tragkörper Wandungen des Bohrloches oder des Stollens abge-

   W angeordnet ist, ein um den zentrischen Tragkörper stützt. Durch den gegenläufigen Antrieb der beiden

   >ίί' drehbares und damit umlaufendes erstes Gehäuse mit Fräsanordnungen zueinander wird ein Drehmoment-

   §;' einer der Hohlwellen verbunden ist und jeweils ein 65 ausgleich der auf den Maschinenrahmen von den Fräs-

   % Fräser in dem ersten Gehäuse um seine eigene Achse anordnungen ausgeübten Reaktionsmomente encichi.

   I drehbar angeordnet und mit der anderen der Hohl- Da die innere und äußere Fräsanordnung jedoch von

   I wellen antriebsübertrageßd verbunden ist. den fest in dem Maschinenrahmen gelagerten Ritzeln