DE2439063B2 - Device for making boreholes in the ground - Google Patents
Device for making boreholes in the groundInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen von Bohrlöchern im Boden mit Hilfe von frei auf Wellen drehbaren, konisch erweiterten Elementen, die quergeschnittene Teile eines sich konisch erweiternden Körpers darstellen und hintereinander auf die Zapfen einer Kurbelwelle unter einem Winkel zur Längsachse angeordnet sind.The invention relates to a device for producing boreholes in the ground with the help of free Conically widened elements rotatable on shafts, the cross-sectioned parts of a conically widening Represent body and one behind the other on the journal of a crankshaft at an angle to Are arranged longitudinal axis.
Art bekannt, bei der das Schneidwerkzeug in Form von frei auf Wellen drehbaren konisch erweiterten Elementen, die quergeschnittene Teile eines sich konisch erweiternden Körpers darstellen, und hintereinander auf die Zapfen einer Kurbelwelle unter einem Winkel zur Längsachse angeordnet sind, ausgebildet ist, um durch Erhöhung des Anteils der Schlagwirkung den für die Schneidwirkung erforderlichen Antriebsbedarf herabzusetzen. Daher sollen die Schneidwerkzeuge aufArt known in which the cutting tool in the form of freely rotatable on shafts conically flared elements, the cross-sectioned parts of a conical expanding body, and one behind the other on the journals of a crankshaft at an angle are arranged to the longitudinal axis, is designed to by increasing the proportion of the impact effect for reduce the cutting action required drive requirement. Therefore, the cutting tools should be on
ίο gekrümmten Wegen so bewegt werden, daß sie
einander überlagert radiale und axiale Bewegungskomponenten besitzen, damit das Werkzeug wiederholt das
Felsengestein schlagend beaufschlagt
Aus der DE-PS 6 23 572 ist ein Erdtorpedo mitίο curved paths are moved so that they have superimposed radial and axial movement components so that the tool repeatedly impacts the rock with impact
From DE-PS 6 23 572 a ground torpedo is with
η motorisch angetriebenem Fräskopf bekannt, bei dem sich an den konisch zugespitztem Fräskopf ein nach hinten verjüngender, das Abrutschen der Erdmassen erleichternder Teil anschließt Eine sich schraubenartig vorwärts bewegende Erdbohrvorrichtung, die einen sich nach vorne verjüngenden Körper aufweist, der an seiner Außenseite mit auf Schraubellinien angeordneten, sich in das Erdreich einschneidenden Ansätzen, z. B. Gewindegängen, versehen ist, ist aus der DE-PS 11 93 081 bekannt, wobei zwei sich gegensinnig drehende jeweils mit äußeren Ansätzen versehene Körper hintereinander angeordnet sind.η motor-driven milling head known in which At the conically tapered milling head there is a backward tapering, the slipping of the earth masses The easing part is connected to a screw-like forward moving earth boring device, which has a has forward tapering body, which on its outside with arranged on screw lines, itself in the soil incisive approaches, z. B. threads, is provided is from DE-PS 11 93 081 known, two oppositely rotating each provided with outer approaches Bodies are arranged one behind the other.
Aus der US-PS 33 44 871 sind eine Erdbohrmaschine und ein Verfahren zum Setzen von Pfählen bekannt bei denen zur Erweiterung der Bohrungen frei auf Wellen drehbare ausschwenkbar angeordnete konisch ausgebildete und mit Riffelung versehene Verdichtungselemente vorgesehen sind, wobei das Werkzeug von oben mittels Gestänge eingeführt wird.From US-PS 33 44 871 an earth boring machine and a method for setting piles are known in those designed to expand the bores freely rotatable pivotable on shafts arranged conically and compression elements provided with corrugations are provided, the tool from above by means of Linkage is introduced.
selbstfahrende — und damit insbesondere auch für horizontale Bohrungen geeignete — Vorrichtung anzugeben, die ein Bohrloch durch Bodenverdichtung vortreibt und erweitert und dabei gleichzeitig die erforderliche Vortriebskraft liefertself-propelled device, which is particularly suitable for horizontal drilling indicate that drives and expands a borehole by soil compaction and at the same time the provides the necessary propulsive force
Dies wird bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die konischen Elemente den Boden verdichtende Abwälzelemente darstellen, und das Gehäuse des die Kurbelwelle antreibenden Motors mit einer Führungseinrichtung versehen ist, die das Gehäuse bezüglich der Bohrlochwandung ^sgen freie Drehung sichert.In the case of a device, this is the case initially mentioned type achieved according to the invention in that the conical elements compacting the soil Represent rolling elements, and the housing of the engine driving the crankshaft with a guide device is provided, which secures the housing with respect to the Bohrlochwandung ^ so free rotation.
Dadurch, daß die unter einem Winkel zur Längsachse auf die Zapfen einer Kurbelwelle angeordneten konischen Elemente als Abwälzelemente bei ihrer Abwälzbewegung gleichzeitig eine Vortriebskraft liefern, ist die Vorrichtung selbstfahrend, wobei die auf das Gehäuse des die Kurbelwelle antreibenden Motors einwirkenden Reaktionskräfte von der Führungseinrichtung aufgenommen werden. Daher kann sich die Vorrichtung unter Abwälzung auf den zu verdichtenden Bohrlochwandungsabschnitten selbsttätig vorwärtsbewegen. In that they are arranged on the journals of a crankshaft at an angle to the longitudinal axis conical elements as rolling elements simultaneously deliver a propulsive force during their rolling movement, the device is self-propelled, the on the housing of the engine driving the crankshaft acting reaction forces are absorbed by the guide device. Therefore, the Moving the device forward automatically while rolling on the borehole wall sections to be compacted.
Vorteilhaft ist die Führungseinrichtung, die das Gehäuse des Motors gegen Drehung sichert, von amThe guide device, which secures the housing of the motor against rotation, is advantageous from am
Die Führungseinrichtung kann in Weiterbildung der Erfindung auch von am Gehäuse radial angebrachten
Rädern gebildet sein.
Vorzugsweise sind die Zapfen der Kurbelwelle zur Längsachse der Vorrichtung räumlich und paarweise in
Gegenstellung angebracht.In a further development of the invention, the guide device can also be formed by wheels attached radially to the housing.
Preferably, the pins of the crankshaft are spatially and in pairs in opposition to the longitudinal axis of the device.
, Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht nach der Erfindung darin, daß die Kurbelwelle aus zwei, Another advantageous embodiment is according to the invention is that the crankshaft consists of two
konzentrisch angeordneten Teilwellen gebildet ist, wobei die Abwälzelemente an beiden Teilwellen !ingebracht sind sowie die äußere konzentrische Teilwelle Fest mit dem Gehäuse des Motors verbunden ist und als gegen freie Drehung sichernde Führungseinrichtung dient, und wobei die Abwälzelemente darauf unter einem Gegenwinkel zum Winkel, unter dem die Abwälzelemente auf der inneren Teilwelle angeordnet sind, gelagert sind.concentrically arranged partial shafts is formed, the rolling elements on both partial shafts ! in and the outer concentric partial shaft are firmly connected to the housing of the motor is and serves as a guide device preventing free rotation, and wherein the rolling elements thereon at an opposite angle to the angle at which the rolling elements are arranged on the inner partial shaft are stored.
Eine Vorricntung, die einen reversierbaren Antrieb besitzt, ist vorzugsweise so ausgebildet, daß sie mit zylindrischen Rollen versehen ist, und der Antrieb der Kurbelwelle kinematisch mit den zylindrischen Rollen verbunden ist, deren Achsen unter einem Winkel β zur Längsachse der Vorrichtung angeordnet sind, wobei die 1■> zylindrischen Rollen ihrerseits kinematisch mit der Kurbelwelle gekoppelt sind.A device which has a reversible drive is preferably designed so that it is provided with cylindrical rollers, and the drive of the crankshaft is kinematically connected to the cylindrical rollers, the axes of which are arranged at an angle β to the longitudinal axis of the device, the 1 ■> cylindrical rollers are kinematically coupled to the crankshaft.
Vorteilhaft besteht die Oberfläche der mit der Wandung des Bohrloches in Berührung stehenden Abwälzelemente aus einem elastischen Werkstoff.The surface is advantageously in contact with the wall of the borehole Rolling elements made of an elastic material.
Damit kann einem Abblättern des Bodens der !Bohrlochwandung begegnet werden.This can counteract the peeling of the bottom of the borehole wall.
Die Erfindung wird nun anhand von Aus^ihrungsbeispielen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert In den Zeichnungen zeigtThe invention is now based on Aus ^ herungsbeispielen explained in more detail with reference to the drawings In the drawings shows
F i g. 1 eine im Bohrloch angeordnete erfindungsgemäße Vorrichtung, schematisch in Seitenansicht,F i g. 1 a device according to the invention arranged in the borehole, schematically in side view,
F i g. 2 diese in auseinandergezogener Darstellung, aus der sich ergibt, daß die Zapfen der Kurbelwelle unter einem Winkel zur Längsachse der Vorrichtung angeordnet sind,F i g. 2 these in an exploded view, from which it can be seen that the journals of the crankshaft are arranged at an angle to the longitudinal axis of the device,
F i g. 4 eine abgewandelte Ausführungsform, bei der als Führungseinrichtung Räder verwendet sind,F i g. 4 shows a modified embodiment in which wheels are used as the guide device,
F i g. 5 schematisch eine räumliche paarweise Anordnung der konischen Abwälzelemente, in Gegenstellung,F i g. 5 schematically shows a spatial arrangement in pairs of the conical rolling elements, in opposite position,
F i g. 6 eine Ausführungsform der Vorrichtung, deren Kurbelwelle aus zwei konzentrischen Teilkurbelwellen ausgebildet ist,F i g. 6 shows an embodiment of the device, the crankshaft of which consists of two concentric partial crankshafts is trained,
F i g. 7 eine abgewandelte Ausführungsform, die auch selbsttätig rückwärtsfahrend ist,F i g. 7 a modified embodiment, which is also automatically reversing,
Fig.8 einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII in F ig. 7,8 shows a section along the line VIII-VIII in Fig. 7,
F i g. 9 eine der zylindrischen, in F i g. 7 abgebildeten Rollen und den Winkel, unter welchem diese Rollen zur Längsachse der Vorrichtung angeordnet sind undF i g. 9 one of the cylindrical ones shown in FIG. 7 pictured Roles and the angle at which these roles are arranged to the longitudinal axis of the device and
Fig. 10 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung, deren konische Abwälzelemente mit einem elastischen Werkstoff überzogen sind.10 shows a further embodiment of the device, whose conical rolling elements are coated with an elastic material.
Die Vorrichtung zum Erweitern von Bohrlöchern besitzt eine Kurbelwelle 1, auf deren Zapfen frei drehbar vorn ein kegelförmiges Element 2 und dahinter nacheinander weitere konische Abwälzelemente 3,4,5, (i und 7 angebracht sind, die Teile eines quergeschnittenen, sich konisch erweiternden Körpers darstellen.The device for expanding boreholes has a crankshaft 1, on the journal of which is free rotatable at the front a conical element 2 and behind it further conical rolling elements 3, 4, 5, (i and 7 are attached, which represent parts of a cross-sectioned, conically flaring body.
Dadurch, daß die Zapfen der Kurbelwelle 1 unter einem bestimmten Winkel«(F i g. 2) zur geometrischen Längsachse 8 der Vorrichtung in Ebenen angeordnet sand, welche zur Längsachse 8 parallel verlaufen, wird «in selbsttätiges Eindringen der Vorrichtung in den μ Boden erreicht. Die Drehung der Kurbelwelle 1 erfolgt durch einen Antrieb 9, dessen Gehäuse mit einer Führungseinrichtung versehen ist, die das Gehäuse bezüglich der Bohrlochwandung gegen freie Drehung sichert. Als Führungseinrichtung können radiale Erhebungen 11 (F i g. i, i) oder radial angebrachte Rädler 12 (Fig.4) dienen. Wenn der Winkel λ, unter dem die Zapfen der Kurbelwel;e zur geometrischen Achse der Vorrichtung angeordnet sind, etwa 1° beträgt, und durch die Führungseinrichtung in Form der radial angebrachten Erhebungen 11 oder der radial angebrachten Räder 12 das Gehäuse des Antriebs gegen Drehung gesichert ist, erfolgt eine selbstfahrende Vorwärtsbewegung der Vorrichtung in dem Boden, ohne daß ein zwangsläufiger axialer Vorschub von außen her erforderlich ist.The fact that the pin of the crankshaft 1 at a certain angle "(Fig. 2) to the geometric Longitudinal axis 8 of the device is arranged in planes that run parallel to the longitudinal axis 8 «In automatic penetration of the device into the μ Reached the bottom. The rotation of the crankshaft 1 is carried out by a drive 9, the housing with a Guide device is provided which prevents the housing from rotating freely with respect to the borehole wall secures. Radial elevations 11 (FIGS. I, i) or radially attached wheels 12 can be used as the guide device (Fig.4) are used. If the angle λ at which the journals of the crank shaft e to the geometric axis of the Device are arranged, about 1 °, and through the guide device in the form of the radial attached elevations 11 or attached radially Wheels 12 the housing of the drive is secured against rotation, a self-propelled one takes place Forward movement of the device in the ground without an inevitable axial advance of outside is required.
Selbstfahrend ist die Vorrichtung auch, wenn die Kurbelwelle aus zwei konzentrisch angeordneten Teilwelien 13,14 gebildet ist, wobei Abwälzelemente 2, 3,4,3,6, 7 an beiden Teilwelien 13,14 angebracht sind und die äußere konzentrische Teilwelle 13 fest mit dem Gehäuse des Motors 9a verbunden ist und als gegen freie Drehung sichernde Führungseinrichtung dient, indem die Abwälzelemente 5, 6, 7 darauf unter einem Gegenwinkel zu dem Winkel, unter dem die Abwälzelemente 2, 3, 4, auf der inneren Teilwelle 14 angeordnet sind, gelagert sind.The device is also self-propelled if the crankshaft consists of two concentrically arranged Teilwelien 13,14 is formed, with rolling elements 2, 3, 4, 3, 6, 7 are attached to both Teilwelien 13,14 and the outer concentric part shaft 13 is firmly connected to the housing of the motor 9a and as against Free rotation securing guide device is used by the rolling elements 5, 6, 7 on it under a Opposite angle to the angle at which the rolling elements 2, 3, 4 are arranged on the inner partial shaft 14 are stored.
Bei dieser in F i g. 6 näher dargestellten Ausführung der Vorrichtung drehen sich die T' üwellen 13 und 14 in zueinander entgegengesetzten Di ehrichtungen, wodurch eine selbstfahrende Vorwärtsbewegung sichergestellt ist.With this in F i g. 6 execution shown in more detail of the device, the T 'üwellen 13 and 14 rotate in opposite diaphragm directions, as a result of which a self-propelled forward movement is ensured.
Um auch beispielsweise für die Herstellung von BlindSohrungen einen selbsttätigen Rückwärtslauf zu verwirklichen, ist bei der in F i g. 7 gezeigten Ausführungsform die Kurbelwelle 1 mit dem Antrieb 9a mittels zylindrischer Rollen 17 verbunden, welche entlang einer Kreislinie um die Längsachse 8 der Vorrichtung angeordnet sind, wie es am besten aus F i g. 7 und 8 zu erkennen ist. Die zylindrischen Rollen 17 sitzen frei drehbar auf Achsen 18 und werden durch den reversierbar ausgebildeten Antrieb 9a über Zahnräder 19 gedreht. Die Enden der Achsen 18 der zylindrischen Rollen 17 sind starr in Flanschen 20 und 21 befestigt Der Flansch 21 ist starr mit der Kurbelwelle 1 und der Flansch 20 mit dem Gehäuse des Antriebs 9a verbunden. Auf diese Weise wird die Kurbelwelle 1 miiged: cht.In order, for example, to allow automatic reverse rotation for the production of blind holes realize is with the in F i g. 7 embodiment shown the crankshaft 1 with the drive 9a by means of cylindrical rollers 17 connected, which along a circular line around the longitudinal axis 8 of the device are arranged as best shown in FIG. 7 and 8 can be seen. The cylindrical rollers 17 sit freely rotatable on axles 18 and are driven by the reversible drive 9a via gears 19 rotated. The ends of the axes 18 of the cylindrical rollers 17 are rigidly fastened in flanges 20 and 21 Flange 21 is rigidly connected to crankshaft 1 and flange 20 to the housing of drive 9a. In this way, the crankshaft 1 is miiged: cht.
Die Achsen 18 der zylindrischen Rollen 17 sind unter einem Winkel β zur geometrischen Längsachse 8 der Vorrichtung (Fig.9) in Ebenen angeordnet, welche jeweils zu dieser Achse parallel verlaufen.The axes 18 of the cylindrical rollers 17 are arranged at an angle β to the geometric longitudinal axis 8 of the device (FIG. 9) in planes which each run parallel to this axis.
Der Winkel β beträgt praktisch ebenso wie der Winkel« höchstens 1 ° und ist zu der Seite gerichtet die der Richtung der Arbeitsbewegung der Vorrichtung gegenüberliegt.The angle β is practically just like the angle at most 1 ° and is directed to the side which is opposite to the direction of the working movement of the device.
Bei dieser Ausführung der Vorrichtung treten die zylindrischen Rollen 17 beim Drehen der Antriebswelle in eine Richtung aufgrund der vorstehend erläuterten Anordnung der Achsen 18 unter dem Winkel β als Stützen zur Erzeugung eines wirksamen Drehmomentes auf der Kurbelwelle 1 auf. Falls der Antrieb in umgekehrtem Drehsinn rotiert, bewirken dieselben zylindrischen Rollen einen selbsttätigen Rückwärtslauf.In this embodiment of the device, when the drive shaft rotates in one direction, the cylindrical rollers 17 act as supports for generating an effective torque on the crankshaft 1 due to the above-explained arrangement of the axes 18 at the angle β. If the drive rotates in the opposite direction, the same cylindrical rollers cause an automatic reverse rotation.
Bei allen Ausführungsformen der Vorrichtung ist es günstig, die Zapfen der Kurbelwelle 1 bzw. la räumlich und paarweise in Gegenstellung um die geometrische Längsachse 8 anzuordnen, wodurch eine Laufunruhe der rotierenden Arbeitselemente der Vorrichtung, also der konischen Abwälzelemente 2, 3, 4, 5, 6, 7 völlig vermieden wird.In all embodiments of the device, it is advantageous to place the pins of the crankshaft 1 or la spatially and to be arranged in pairs in opposition to the geometric longitudinal axis 8, which causes uneven running the rotating working elements of the device, so the conical rolling elements 2, 3, 4, 5, 6, 7 completely is avoided.
Um einem Abblättern und Bruch oes Bodens der Wandung eines Bohrlochs beim Vortrieb in nicht ausreichend standfesten Gesteinen zu begegnen und dadurch Dichte und Festigkeit der Bohrlochwandung zu erhöhen, ist es zweckmäßig, alle konischen Abwälzelemente 2 bis 7, die mit der Wandung des Bohrloches inTo prevent flaking and breakage of the bottom of the wall of a borehole when driving in to meet sufficiently stable rocks and thereby density and strength of the borehole wall increase, it is advisable to use all conical rolling elements 2 to 7, which are connected to the wall of the borehole in
ί)ί)
Berührung kommen, mit einer Schicht 22 (Fig. 10) aus einem elastischen Werkstoff, z. B. aus Gummi, u. ä. zu überziehen.Come into contact with a layer 22 (Fig. 10) an elastic material, e.g. B. made of rubber, and the like. To be covered.
Mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtung lassen sich Bohrlöcher mit einem Durchmesser von 800 mm und darüber in beliebigen verdichtbaren Böden herstellen,With the aid of the device described, drill holes with a diameter of 800 mm and produce about it in any compactable soil,
wobei sich in allen Fällen die Wandung des Bohrloches als genügend fest und standfest erwiesen hat.whereby in all cases the wall of the borehole has proven to be sufficiently strong and stable.
Diese Bohrungen können zu Verlegung von Rohrleitungen und Kabeln sowie zum Bau von Verkehrstunneln u.a. dienen.These holes can be used to lay pipes and cables and to build traffic tunnels serve among other things.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
Claims (7)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |