DE2411411A1

DE2411411A1 - Erdbohrgeraet

Info

Publication number: DE2411411A1
Application number: DE2411411A
Authority: DE
Inventors: Pierre Jean Leyrat; Didier Albert Wolf
Original assignee: Poclain SA
Current assignee: Poclain SA
Priority date: 1973-03-12
Filing date: 1974-03-09
Publication date: 1974-09-19
Also published as: JPS49126106A; ES424177A1; AR201034A1; BE810336A; FR2221948A5; IT1009254B; JPS5638756B2; BR7401502D0; GB1449765A; US3903973A

Description

DiDl -Ing. Walter Jackisch Stuttgart N. Menze.straße 40 2 4 1 U 1 1

POOLAHi S. A. A 34 O63

6O33O LE PLESSIS BELLEVILLE den

Frankreich

8. März 1974

Erdbohrgerät

Die Erfindung betrifft ein Erdbohrgerät mit einem Tragteil, mit einem gegenüber dem Tragteil drehbaren Erdbohrer, mit einem zwischen dem Trag— teil und dem Erdbohrer angeordneten Antriebsmotor für die Drehbewegung des Erdbohrers und mit einem zwischen dem Tragteil und dem Erdbohrer angeordneten Schwingungserzeuger, der eine zur Kauptdrehbewegung des Erdbohrers koaxiale Schwingbewegung· erzeugt.

Bei den bisher bekannten Yorgehensweisen zur Erzeugung von zylindrischen Bohrungen im Erdboden wird ein Erdbohrer benutzt, auf den im wesentlichen kontinuierlich wirkende Kräfte aufgebracht werden, die sich aus einer axialen Druckkraft und einem Drehmoment zusammen ie ize/j.

Die starken Reibungskräfte an der Außenoberfläche des Werkzeuges und die Verdichtungen oder Stopferscheinungen im Bereich des Werkzeugkopfes erfordern eine erhebliche Kraftanwendung.

Es ist offensichtlich und auch festgestellt worden, daß der Wirkungsgrad bei einem solchen Vorgehen gering ist. Daher ist

~, ' -- es ratsam, dem Werkzeug eine

Schwingbewegung mittlerer Amplitude aufzugeben, insbesondere eine Drehschwingbewegung, die der Schraubenbewegung beim Eindringen des Werkzeuges überlagert ist.

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die geschilderten Nachteile bei kontinuierlich bewegten, bisher bekannten Erdbohrern zu vermeiden und ein Erdbohrgerät. zu schaffen, welches leichter in den Erdboden eindringt.

Diese Aufgabe wird bei einem Erdbohrgerät der eingangs geschilderten Art

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dadurch gelöst, daß der Schwingungserzeuger einen Druckmittelzyiinder mit wenigstens einer Arbeitskammer aufweist, die abwechselnd mit einer iiuelle für Druckmittel unter Druck und einem drucklosen Druckmittelspeicher verbindbar ist, und daß der Zylinder zwischen dem gegenüber dem Tragteil beweglichen Teil des Antriebsmotors - dem Gehäuse oder der Mo— torhauptwelle - und dem Schaft des Endbohrers exzentrisch zu wenigstens einem der Teile - beweglicher Motorteil oder Schaft - befestigt ist.

Hach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Herstellung der abwechselnden Verbindung der Arbeitskammer mittels eines Umschalters, der durch einen am beweglichen Motorteil befestigten und in einen gegenüber dem Tragteil ortsfesten Mantel eingesetzten Einsatzkörper gebildet ist. Dabei sind vorzugsweise bei einem Zylinder mit einer Arbeitskammer zwei Umfangsnuten in der Innenfläche des Mantels vorgesehen, von denen die eine mit der Quelle für Druckmittel unter Druck und die andere mit dem Druckmittelspeicher in Verbindung steht, wobei in den Einsatzkörper ein Kanal eingelassen ist, der im Laufe einer Umdrehung des Einsatzkörpers gegenüber dem Mantel über einen Abschnitt der Drehbewegung in die eine Umfangsnut und über einen anderen Abschnitt der Drehbewegung in die andere Umfangsnut einmündet und der mit der Arbeitskammer in Verbindung steht.

Vorzugsweise ist der Zylinder als doppeltwirkender Zylinder ausgebildet und weist eine zweite Arbeitskammer auf, und ist ein weiterer Kanal in den Einsatzkörper eingelassen, der ständig in die mit der Druckmittel— quelle verbundene umfangsnut einmündet und mit der zweiten Arbeitskammer verbunden ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.

Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Erdbohrgerätes, Fig. 2 das Erdbohrgerät gemäß Fig. 1 in vergrößerter Darstellung und

in einem axialen Teilschnitt,
Fig. 3 einen axialen Schnitt durch einen Teil des Erdbohrgerätes gemäß

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Fig, 2 in weiter vergrößerter Darstellung gemäß Linie IH-III der Pig. 5, 6 und 7,

Pig· 5» 6 und J Schnitte gemäß den Linien IV-IV bzw. V-V bzw. VI-VI bzw. VII-VII aus Fig. 3,

Fig. 8 ein Schaltschema für einen hydraulichen Steuerkreis des Schwingungserzeugers gemäß Fig. 3.

Bas in Fig. 1 dargestellte Brdbohrgerät weist ein Tragteil 1 auf, welches am Brdboden abgestützt iet und beispielsweise durch den äußeren Ausleger •Iner Arbeitsmaschine für Tiefbauarbeiten gebildet ist. Ein Verbindungsflansch 2 ist mittels am Verbindungsflansch 2 befestigten Haltelaschen und eines Verbindungszapfens 4 am Tragteil 1 angelenkt. Das Gehäuse eines hydraulischen Antriebsmotors ist über Schraubbolzen 6 am Verbindungsflansch 2 festgelegt, wozu ein Verbindungsflansch 5a des Motorgehäuses dem Verbindungsflansch 2 gegenüberliegt. Ein weiteres Gehäuse 8, welches einen Schwingungserzeuger aufnimmt und mit einem Verbindungsflansch 9 versehen ist, der einem zweiten Verbindungsflansch 5b des Gehäuses des Antriebsmotors 5 gegenüberliegt, ist mittels Schraubbolzen 10 über den zweiten Verbindungsflansch Jb am Gehäuse des Antriebsmotors 5 festgelegt·

Aus dem Gehäuse 8 ragt eine Kuppel welle 12, die, wie weiter unten erläutert iat, mit der Hauptwelle des Antriebsmotors 5 drehfest verbunden ist. Ein Verbindungsflansch 13 der Kuppelwelle 12 ist durch Schraubbolzen 14 gegen einen Verbindungsflansch 15 festgelegt, der seinerseits mit einem Schaft 16 eines Erdbohrers 11 verbunden ist. Weiterhin sind zwei Paare von Druckmittelleitungen dargestellt: die Lei-tungen Y[ und 18, die den hydraulischen Antriebsmotor 5 zum einen mit einer Quelle für Druckmittel unter Druck und zum anderen mit einem drucklosen Druckmittelspeicher verbinden, und die Leitungen 19 und 20,die einen Schwingungserzeuger zum einen mit einer Druckmittelquelle unter Druck und zum anderen mit einem drucklosen Drttckmittelspeicher verbinden.

Wie die Fig. 2, 3 oder 4 zeigen, ist die Kuppelwelle 12 über Kugellager 21 im Gehäuse 8 drehbeweglich gelagert und mit einer Dichtung 22 zwischen dem äußeren Rand des Gehäuses 8 und der Kuppelwelle 12 abgedichtet. An der Kuppelwelle 12 ist eine Flanschscheibe 23 befestigt, die mit einem

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zur Längsmittelachse 25 der Kuppelwelle 12 exzentrisch liegenden Zapfen 24 versehen ist.

Weiterhin ist eine Antriebsscheibe 26 drehfest mit der Hauptwelle 27 des Antriebsmotors 5 über eine durch Hüten gebildete Antriebsverzahnung 28 verbunden. Ein zylinderförmiger Mantel 29, an den die Leitungen 19 und 20 anschließen, ist mittels einer Befestigungsschraube 50 unbeweglich im Gehäuse 8 gehalten. Auf der Antriebsscheibe 26 ist ein exzentrisch zur Drehachse der Antriebsscheibe 26 liegender Zapfen 31 vorgesehen; beim vorliegenden Ausführungsbeispiel fällt die Drehachse der Antriebsscheibe 26 mit der Längsmittelachse 25 der Kuppelwelle 12 zusammen. Ein doppeltwirkender Zylinder 32 ist mit seiner Kolbenstange 33 am Zapfen 24 der Flanschscheibe 23 und mit seinem Zylinderkörper 34 am Zapfen 31 der Antriebsscheibe 26 angelenkt. Zwei flexible Yerbindungsleitungen 35 und 3^ sind einerseits mit den beiden Arbeitskammern des Zylinders 32 und andererseits mit zwei in der Antriebsscheibe 26 eingelassenen Kanälen 37 "und 38 verbunden.

Wie sich insbesondere aus Fig. 3 ergibt, ist ein Einsatzkörper 39 an der Antriebsscheibe 26 befestigt und greift in dichtender Anlage, jedoch drehbeweglich, in die Bohrung 29a des zylindrischen Mantels 29· Weiterhin ist der Einsatzkörper 39 gegen die Motorhauptwelle 27 durch eine Befestigungsschraube 40 axial lagegesichert. Die Kanäle 37 und 38 laufen im Inneren des Einsatzkörpers 39 weiter und münden über Stichkanäle 37a, 38a und 38b am Außenumfang des Einsatzkörpers gegenüber der Bohrung 29a des Mantels 29· Im !Laufe einer Umdrehung des Einsatzkörpers 39 ι¹¹¹ zylindrischen Mantel 29 gelangen die Stichkanäle 37a, 38a und 38b gesteuert in Verbindung mit in der Fläche der Bohrung 29a offenen Umfangsnuten 4I, 42 und 45 des zylindrischen Mantels 29· Wie Fig· 5 zeigt, erstreckt sich die Umfangsnut 43 über einen Winkelbereich von weniger als 180° und wirkt mit dem Stichkanal 38b zusammen, der eine der Umfangsnutl43 entsprechende axiale Lage hat; die Umfangsnut 43 ist andererseits mit der Leitung 20 verbunden. Wie Fig. 6 zeigt, erstreckt eich auch die Umfangsnut 42 über einen Winkelbereich von weniger als 180° und liegt in gleicher axialer Lage wie die Stichleitung 38a. Außerdem liegen die Winkelbereiche der Umfangsnuten 42 und 43 einander im wesentlichen

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diametral gegenüber. Pig. 1 zeigt schließlich, daß die umfangsnut 41 sich über den gesamten Umfang der Bohrung 29a erstreckt, daß der Stichkanal 37a ständig in die Umfangsnut 41 einmündet und die Leitung 19 mit ihr verbunden ist. Die Umfangsnuten 41, 42 und 43 sind somit in Achsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet, wobei, wie Fig. 3 näher ver— anschlaulicht, die Umfangsnuten 41 und 42 ständig miteinander in Verbindung stehen.

Im Schaltplan gemäß Fig· 0 sind bereits beschriebene !Bauteile mit gleichen Bezugs ζ eichen veranschaulicht. Ein Umschalter 44» der im vorliegenden Ausführungsbeispiel gemeinsam durch den zylindrischen Hantel 29 und den Einsatzkörper 39 gebildet ist, ist mit dem Antriebsmotor 5 gekuppelt. Die Leitungen 35 'und 36 führen in die Arbeitskammer 32b geringen I:utz— querschnittes bzw. in die Arbeitskammer 32a großen i-mtzquerschnittes des Zylinders 32. Der umschalter 4-1 besitzt zwei Schaltstellungen, in die er im Laufe der Drehbewegung der Hauptwelle des Motors 5 abwechselnd überführt wird. In der einen Schaltstellung ist die Leitung 19 mit der Leitung 36, 38» in der anderen Schaltstellung die Leitunf^n 3", p8 mit der Leitung 20 verbunden. Die Arbeitskammer 32b ist über die Leitungen bzw. Kanäle 35» 37 und 37a ständig in Verbindung mit der Leitung V-J.

Eine Pumpe 46 ist mit ihrer Saup,leitung 47 rait einen Druckmittel spei eher 48 und mit ihrer Druckleitung 45 mit dem Speiseanschluß des Antriebsmotors 5 verbunden. Eine Rücklauf leitung 49 zweigt von der Druckleitung 45 ab und verbindet diese über ein einstellbares Drosselventil 50 mit dem Druckmittelspeicher 48. Eine Verdrängerleitung 51 verbindet den Antriebsnotor 5 roit dem Druckmittelspeieher 48. Schließlich ist eine einstellbare Drossel 52 ir: der die Speiseleitung des Antriebsiaotors 3 bildenden Drnc'rleifra!" 45 vorgesehen, die beispielsweise entsprechend derjenigen ausgebildet sein kann, die in Fig. 6 des französischen Patents 72 06.315 vom 2']. Februar 1972 veranschaulicht ist.

Die Vorteile des eriindungs.^e&äBen IDrdfeohr^erätes werden anhand der nachfolgenden ^:eschreibnn£: der Wirkungsweise veranschaulicht.

wie anhand des ochaltplanea gemäß ü'ig. 6 deutlich wird raid ir::.t Aä

— υ —

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auf die Ähnlichkeit der verwendeten Bauteile mit denjenigen der in dem r^enannten französischen Patent 72 C6.315 beschriebenen Vorrichtungen ohne v/eiteres verständlich ist, wird die Kolbenstange 33 des Zylinders 32 au einer ^chwiiifjbewe^in^ andere jfc, deren Frequenz insbesondere durch rünstelluns der Drossel 52 re^lbar ist. Der Zylinder 32bildet daher einen Sciiuinrun^BerzeuGer, für den bestimmte verfeinerte Ausftüirun^sfomen in den) französischen Patent f2 06.315 wie XK übrii^en auch, in de-Asn erstem Zusatz beschrieben sind.

Tier Schaltplan ^enäß '¹X". S entspricht der konkreten Ausführuncsform £jenäß -Vifr. 3· --'ie auch rjnhsnd dieser ''igur und der 'ig. 5 tis 7 deutlich wird, steht die Leitunr- bzw. der 3tichkanal 37a über die Umfangs— mit 41 in ständiger Verbindung nit der Leitung 19, wohin—^e[JBn der Kanal 30 nur in denjenigen Absdinitt der Drehbe^ie^ung des Dinsatzkörpers 35 gegenüber der " antel 29 nit der Leitung 19 in Yerbindun_f': steht, in welchen der Jtichkanal 38a in die T.mfanßs-nut 42 einmündet, nbenso ist die Leitung 3^^{1 n}'^ii:^ während desjenigen .bschnittes der Drehbewegung mit der l-eitanj 2C in Verbindung, in den der Htichkanal 38I³ in die ITiafangB-nut 45 einrrLJndet.

Da. die Zapfen 24 und 3I 3e£ßnüber der die Drehachse der flanschscheibe 23 und der Antriebsscheibe 26 bildenden Längsmittelachse 25 der Kuppel— welle 12 exzentrisch angeordnet sind, führt die ^eradlinia« iransversalder I.olbenstanoe 33 zu Drehschwinprngen der I'lanschscheibe der ;jntriebscheibe 26. lit Rücksicht darauf, daß die Ajatriebascheibe 2C beim betrieb des Gerätes durch die I .otorhauptwelle 27 kontinuierlich £pdreht wird., wird die 7'lanschscheibe 23 in einer Drehbewegung angetrieben, welche sich aus der kontinuierlichen Drehbewegung· der /intriebssclieibe 26 iaid der von Zylinder 32 erzeugten ochviingbewegun^ zusammensetzt. Auch der über den Cchaft 16 und die kuppelwelle 12 starr mit der flanschscheibe 23 verbundene "Jrdbohrer 11 führt die—selbe Brehschwing^ bewegun£> wie die i'lanschscheibe 23 aus. Daher wirkt die Schneide des ."rdbolirers 11 in aufeinanderfolgenden riinselschnittbewet^ncen auf den rirdboden. ein, welche den Zerfall oder die Auslösung des Jrdreiches und in der Tolje das !uindrinren deä Erdbohrers 11 in den Erdboden erleichtern.

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Es ist weiterhin möglich, den Bewegungen des Erdbohrers 11 eine transversale Längs schwingung zu überlagern, welche ebenfalls das Eindringen erleichtert. Die erzeugten Schwingbewegungen können in ihren Schwingausschlägen von verschiedener Dauer oder Form sein, brauchen also beispielsweise nicht sinusförmig zu verlaufen.

Anstelle des in Baueinheit durch den Mantel 29 und den Einsatzkörper 39 gebildeten Umschalters 44 kann auch ein gesondert angeordneter und von der kontinuierlichen Drehbewegung des Antriebsmotors 5 unabhängig arbeitender Umschalter vorgesehen werden.

Schließlich ist offensichtlich, daß durch Abänderung der Anzahl von Umfangsnuten jeder der Arten 411 42 und 43 die Frequenz der erzeugten Schwingungen geändert werden kann; eine Erhöhung der Zahl der Umfangsnuten entsprechend kleinerer Ausdehnung bringt so eine Erhöhung der Frequenz, da die Zahl der Schaltbewegungen des Schalters 44 proportional erhöht wird.

Wie die vorstehenden Erläuterungen zeigen, sind eine Vielzahl von Abwandlungen oder Abänderungen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims

Patentanwalt

Dipl.-Ing. Walter Jackisch 9/11/11

7 Stuttgart N, Menzelstraße V) £. *♦ I I H I I

POCLADI S. A. A 34 O63

6O33O LE PLESSIS BELLEVILLE den Prankreich ^T 8.

Ansprüche

1. Erdbohrgerät mit einem Tragteil, mit einem gegenüber dem Tragteil drehbaren Erdbohrer, mit einem zwischen dem Tragteil und dem Erdbohrer angeordneten Antriebsmotor für die Drehbewegung des Erdbohrers und mit einem zwischen dem Tragteil und dem Erdbohrer angeordneten Schwingungserzeuger, der eine zur Hauptdrehbewegung des Erdbohrers koaxiale Drehschwingbewegung erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungserzeuger einen Druckmittelzylinder (32) mit wenigstens einer Arbeitskammer (32a) aufweist, die abwechselnd mit einer Quelle (Pumpe 46) für Druckmittel unter Druck und einem drucklosen Druckmittelspeicher (48) verbindbar ist, und daß der Zylinder (32) zwischen dem gegenüber dem Tragteil (1) beweglichen Teil des Antriebsmotors (5) - dem Gehäusejoder der Motorhauptwelle(27) - und dem Schaft (16) des Erdbohrers (11) exzentrisch zu wenigstens einem der Teile - beweglicher Motorteil oder Schaft - befestigt ist.

2, Erdbohrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung der abwechselnden Verbindung der Arbeitskammer (32a) mittels eines Umschalters (44) erfolgt, der durch einen am beweglichen Motorteil (Hauptmotorwelle 27) befestigten und in einen gegenüber dem Tragteil (1) ortsfesten Mantel (29) eingesetzten Einsatzkörper (39) gebildet ist, und daß bei einem Zylinder (32) mit einer Arbeitskammer (32a) zwei Umfangsnuten (42,43) in der i§8flache (Bohrung 29a) des Mantels (29) vorgesehen sind, von denen die eine (42) mit der Quelle (Pumpe 46) für Druckmittel unter Druck und die andere (43) mit d-em Druckmittelspeicher (48) in Verbindung steht, wobei in den Einsatzkörper (39) ein Kanal (38) eingelassen ist, der im laufe einer Umdrehung des Einsatzkörpers (39) gegenüber dem Mantel (29) über einen Abschnitt der Drehbewegung in die eine Umfangsnut (42 oder 43) "und- über einen anderen Abschnitt der Drehbewegung in die andere Umfangsnut (43 oder 42) einmündet und der mit der Arbeitskammer (32a) in

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Verbindung steht,

3. Brdbohrgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder als doppeltwirkender Zylinder (32) ausgebildet ist und eine zweite Arbeitskammer (32b) aufweist, und daß ein weiterer Kanal (37) in den Einsatzkörper (39) eingelassen ist, der ständig in die mit der Druckmittelquelle (Pumpe 46) verbundene Umfangsnut (42) einmündet und mit der zweiten Arbeitskammer (32b) verbunden ist.

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