DE2530531C2

DE2530531C2 - Drehbohrwerkzeug für Erdbohrmaschinen

Info

Publication number: DE2530531C2
Application number: DE19752530531
Authority: DE
Inventors: Heinrich 3321 Salzgitter Petersen
Original assignee: SALZGITTER MASCHINEN und ANLAGEN AG 3320 SALZGITTER DE
Current assignee: SALZGITTER MASCHINEN und ANLAGEN AG 3320 SALZGITTER DE
Priority date: 1975-07-09
Filing date: 1975-07-09
Publication date: 1984-05-03
Also published as: DE2530531A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein von einer Mitnehmerstange getragenes Drehbohrwerkzeug für Erdbohrmaschinen, mit an seinem der Bohrsohle zugekehrten unteren Ende angeordneten Bohrelementen und mit einem das Bohrgut während des Bohrbetriebs aufnehmenden Behälter, der gleichzeitig zur Übertragung des Drehmoments auf die Bohrelemente vorgesehen ist und in gezogener Stellung der Mitnehmerstange das Bohrgut zur Entleerung freigibt.

Derartige Drehbohrwerkzeuge nehmen durch geeignete Gestaltung des die Bohrelemente tragenden unteren Werkzeugteils und seines Überganges in den Behälter während des Drehbohrbetriebs das Bohrgut auf. Ist der Behälter gefüllt, so wird das Drehbohrwerkzeug mit seinem Behälter über die Mitnehmerstange gezogen, und es wird der Behälter bei geeigneter Stellung außerhalb des Bohrlochs geöffnet und gibt das Bohrgut zur Entleerung frei. Ein bekanntes Drehbohrwerkzeug dic-

i> scr Art ist als sogenannte Klappschappc ausgebildet. Diese Klappschappe wird zur Freigabe des Bohrguts gegen einen Anschlagteller an der Erdbohrmaschine derart angefahren, daß ein Aufklappen des Schappenkörpers durch das Aufschlagen am Anschlagteller aus-

4Ii gelöst wird. Derartige Klappschappen haben zwei wesentliche Nachteile: Einerseits bringt der geschilderte Entlcerungsvorgang durch Aufklappen des Schuppenkörpers infolge des Aufschiagens am Anschlagteller eine unverhältnismäßig große Geräuscheniwicklung mit sich, was besonders im Hinblick auf die verschärften Lärmbekämpfungsbestimmungen den Einsatz solcher Klappschappen erschwert. Der zweite wesentliche Nachteil der bekannten Klappschappen ist darin zu sehen, daß ihr Einsatz auf verhältnismäßig geringe Bohr lochdurchmesser beschränkt 'St. da bei größeren Durchmessern des Bohrlochs und damit der Bohrschappe wegen der dann wesentlich erhöhten Zugkraft nicht überschreitbare Grenzen für die Betätigungsmöglichkeit der Klappschappe gesetzt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drehbohrwerkzeug der eingangs angegebenen Art zu schaffen, dessen Geräuschentwicklung beim Entleerungsvorgang wesentlich verringert ist, so daß ohne Schwierigkeiten eine Übertageförderung möglich ist, bei der der

bo Entleerungsvorgang einfacher bewerkstelligt werden kann und die schließlich auch die Bewältigung größerer Bohrlochdurchmesser ohne Beeinträchtigung des Emlccrungsvorgangs gestattet. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß der Aufnahmebehälter als

ty-> ein auf seiner zur Bohrsohlc gerichteten Stirnfläche offener Kübel mit geschlossener Mantelfläche ausgebildet ist, die Bohrelemente auf einer verschließbare Durchlaßöffnungen für das Bohrgut aufweisenden und mithil-

fe der durch die gegenüberliegende obere Kübelstirnfläche geführten Mitnehmerstange axial verschiebbaren sowie mit dem Kübel in Schließstellung verriegelbaren Bodenplatte angeordnet sind und der Kübel in gezogener Stellung der Mitnehmerstange über eine Kupplungsvorrichtung durch Drehung um seine Längsachse an eine an der Erdbohrmaschine angeordnete Halterung anhängbar ist. Hierdurch wird zunächst der Vorteil einer einfachen Gestaltung erzielt, da das Drehoohrwerkzeug aus einem einfachen kübeiförmigen Bauteil, einer ebenso einfachen Bodenplatte und nur wenigen weiteren Bauteilen besteht und die Betätigungsvorgänge überwiegend durch einfache Drehvergänge und durch axiale Verschiebung der Mitnehmerstange bewerkstelligt werden können. Beim Bohrvorgang ist der Kübel auf die Bodenplatte aufgesetzt, und es tritt das Bohrgut durch die Durchlaßöffnungen in der Bodenplatte in den Kübel ein. Ist der Kübel gefüllt, so wird das gesamte Drehbohrwerkzeug über die Mitnehmerstange zur an der Erdbohrmaschine angeordneten Halterung gezogen und mit dieser in der Endstellung verbunden. In dieser Endstellung kann durch einen einfachen Drehvorgang die Bodenplatte vom Kübel entriegelt werden, und es wird die Bodenplatte über die Mitnehmerstange abgesenkt, so daß das Bohrgut aus dem Kübel austreten kann. Ein Aufschlagen des Kübels mit entsprechender Geräuscheniwicklung ist nicht mehr erforderlich. Die Entriegelung und das Absenken der Bodenplatte erfolgen durch einfache Dreh- und Verschiebebewegungen über die Mitnehmerslange, so daß auch bei größeren Bohrloch- und damit Kübeidurchmessern keine zuiätzlicheii Zugkräfte aufgewandt werden müssen, sondern die fur den Bohrvorgang ohnehin zur Verfugung stehenden Drehmomente für den Entleerungsvorgang ausgenutzt werden können.

Eine von der Baulorm sowie von der Betätigung her zweckmäßige Gestaltung des Drehbohrwerkzeugs wird nach einer Au'führungsform der Erfindung dadurch erreicht, daß die Bodenplatte an einer koaxial zur Mitnehmerstange durch den Aufnahmekübel verlaufenden, an die Mitnehmerstange angeschlossenen Tragstange um einen vorgegebenen Winkel verdrehbar gehalten ist und an der Tragstange oberhalb der Bodenplatte eine mit Durchlaßöffnungen versehene Schließplatte befestigt ist. deren Durchlaßöffnungen sich in der im Bohrbetrieb gegebenen Winkellage der Bodenplatte mit deren Durchlaßöffnungen decken, die diese Durchlaßöffnungen jedoch in entgegengesetzter Winkellage verschließt. Hierdurch wird ein besonders einfacher koaxialer Aufbau des gesamten Drehbohrwerkzeugs erzielt. Mithilfe der Schlieöplattc wird das Verschließen des Kübels nach seiner Füllung durch das Bohrgut ermöglicht, da lediglich über die Mitnehmer- und damit über die Tragstange kurze Drehbewegungen .rjf die Schließpiatte ausgeübt werden, um die Durchlaßöffnungen in der Bodenplatte zu \erschließen bzw. nach dem Entleeren und erneuten Absenken diese Durchlaßöffnungen durch den Drehvorgang in Bohrrichtung wieder freizugeben, damit erneut Bohrgut in den Kübel eintreten kann.

Zweckmäßig sind dabei in weiterer Ausbildung der Erfindung die Durchlaßöffnungen als Segmente in Boden- 'itiü iragpiatte .msgehiidei und die Winkeilagcn der Bodenplatte durcn wenigstens einen in ein Durch-'.n.kegment Mr Bodenplatte ragenden Anschlag an tier Iracpiatie regren/t Diese Bauweise kommt tier <o-■ iMiiien Anordnung und den Drehvorgangen :ür den Schließ- und ()ffnunus\ organe besonders entgegen. Boden- und Tragplatte können in einfacher Weise aufeinander baulich abgestimmt und in der Winkellage zueinander definiert werden.

Unter Ausnutzung der besonders vorteilhaften koaxialen Anordnung kann eine einfache Verriegelung der die Bohrelemente tragenden Bodenplatte am Kübel zur Übertragung des Drehmoments auf die Bohrelemente dadurch erfindungsgemäß erreicht werden, daß an der Tragstange eine Verriegelungsplaite in einem solchen

to axialen Abstand von der Schließplatte befestigt ist, daß die Verriegelungsplatte bei geschlossenem Kübel mit an ihr befestigten Verriegelungs- und Mitnehmerelemente mit dem Kübel gekuppelt ist. Wird somit die Tragstange mit der Bodenplatte und der Verriegelungsplatte in den Kübel hineingezogen, das gesamte Drehbohrwerkzeug zu? Bohrsohle abgelassen, so wird bei Einleitung des Drehbohrvorgangs die Verriegelungsplatte mit dem Kübel verriegelt und von diesem beim Drehvorgang mitgenommen, so daß das Drehmoment in die Bodenplatte übertragen wird.

Eine besonders einfache Kupplung der Verriegelungsplatte und damit der Bodenplatte mit dem Kübel wird in weiterer Ausbildung dabei dadurch erreicht, daß die Verriegeiungs- und Mitnehmerelemente als durch zugeordnete Öffnungen in der oberen Kübelstirnfläche hindurchtretende und sich in der der Winkellage der Bodenplatte beim Bonrbetrieb entsprechenden Winkellage der Verriegelungsplatte die Öffnungskanten übergreifend gegen die Mitnahmekante der Öffnungen anle-

JO gcnde Kragen an der Verriegelungsplatte ausgebildet sind. Werden also über die Tragstange die Bodenplatte uiiu die Vemegeiungspiatte gegen bzw. in den Kübel gezogen, so treten die Kragen an der Verriegeiungspiatie durch die zugeordneten Offnungen im Kübel hindurch und legen sich bei Einleitung der Drehbohrbewegung gegen die Mitnanmekanten der Öffnungen an und verriegeln gleichzeitig die Tragstange mit der Bodenplatte am Kübel in axialer Richtung. Der gesamte Kupplungsvorgang wird wie der Öffnungsvorgang an der Schließplatte durch einfache Drehbewegung vollendet, die ohnehin zur Einleitung des Drehbohrvorgangs erfolgt. Daraus ergibt sich, daß sowohl der Öffnungsvorgang für die Durchlaßöffnungen in der Bodenplatte als auch der Kupplungsvorgang /wischen Kübel und Verriegelungsplatte und damit Bodenplatte praktisch selbsttätig durch einen einzigen Drehvorgang durchgeführt werden können.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung :si die Kupplungsvorrichtung zwischen Kübel und HaI-

ϊο terung als drchverriegelnde Fangvorrichtung ausgebilaet. Dadurch wird erreicht, daß aucn die Kupplung des Kubeis in seiner oberen Endsteilung mit der Halterung ;:p uer F.-übohrmaschine durch einfachen Verschiebeouer Zienvorgang und anschließenden Drehvorgang

'■i durchgeführt werden kann.

Zweckmäßig besteht dabei die Fangvoi richtung aus einem die Mitnehmersiange lanesverschieblich umschließenden Hohlzylinder an der oberen Kübelstirnfläche mit radialen Vorsprüngen und einer am Drehgetrie-

Tv. be der Erdbohrmaschine angeordneten Auffangschale mit Durchtrittsöffnungen für die radialen Vorsprünge und mit von den Vorsnrungen in gekuppelter Winkellage mmergriiienen Auflagellachen. Auch diese Ausbildung der Kuppiungs- ooer Fangvorrichtung ermöglicht - die Betätigung des DrenbohrwerKzeugs in seiner Endlage iur iien t.niicerung.svorgang durch reine verschiebciina Drehvorgange.

»ver.ere .vte'Kiiwie dpu hi^/einciten sowie vortene

der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Hs zeigt

Fig. 1 einen im wesentlichen schcmatischcn Längsschnitt durch das Drehbohrwerkzeug nach der Erfin- r> dung in der Entleerungsstellung.

F i g. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie X-X in Fig. 1. nämlich eine Schnittansicht durch die Fangvorrichtung.

F i g. 3 eine Ansicht auf die Bodenplatte, in F i g. I von κι unten her betrachtet.

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie Y-Y in Fig. 1, nämlich im wesentlichen eine Draufsicht auf den Kübel in verriegelter Stellung.

Das Drehbohrwerkzeug nach der Erfindung weist einen Aufnahmebehälter auf, der ais ein auf seiner zur Bohrsohle gerichteten unteren Stirnfläche offener Kübel 1 mit geschlossener Mantelfläche ausgebildet ist. Die untere offene Stirnfläche des Kübels 1 ist verschließbar durch eine Bodenplatte 2, die an ihrer Unterseite die Bohrelemente¹ trägt, nämlich die Außenschneiden 3 und die Bodenschneiden 4 sowie den zentralen Bohrpiloten 5. Die Bodenplatte 2 ist ferner jeweils vor dem Arbeitsbereich der Bodenschneiden 4 mit einer segmentförmigen Durchlaßöffnung 6 für das Bohrgut versehen. Die Bodenplatte 2 ist drehbar am unteren Ende einer Tragstange 7 gelagert, und es ist oberhalb der Bodenplatte 2 an der Tragstange 7 eine Schließplatte 8 befestigt. Wie Fig. 3 zeigt, ist auch die Schließplatte 8 mit zwei entsprechend der Bodenplatte 2 segmentförmigen Durch- jo laßöffnungen 9 versehen. Die Bodenplatte 2 ist gegenüber der Schließplatte 8 um einen vorgegebenen Winkel in zwei Schwenklagen verdrehbar. In der in F i g. 3 dargestellten Winkellage befinden sich die Durchlaßöffnungen 6 der Bodenplatte 2 in Deckung mit den Durch- js laßöffnungen 9 der Schließplatte 8, so daß das Bohrgut durch die Durchlaßöffnungen 6 und 9 in den Kübel eintreten kann. Die beiden Winkellagen sind begrenzt durch einen Zapfen 10 an der Schließplatte 8, der als Anschlag in eine der Durchlaßöffnungen 6 der Bodenplatte 2 hineinragt.

An der Tragstange 7 ist ferner eine Verriegelungsplatte 11 in einem solchen axialen Abstand von der Schließplatte i! angeordnet, daß die Verriegelungsplatte 11 bei geschlossenem Kübel, d. h. bei in den Kübel eingezogener Tragstange 7 und damit die untere Kübelöffnung schließender Bodenplatte 2, innen an der oberen Kübelstirnfläche 12 anliegt und mit als Verriegelungsund Mitnehmerelemente wirkenden Kragen 13 dadurch mit dem Kübel kuppelbar ist. daß die Kragen 13 durch zugeordnete Öffnungen 14 in der oberen Kübelstirnfläche 12 hindurchtreten und sich in der in F i g. 4 dargestellten Winkellage der Bodenplatte 2 und damit der Verriegelungsplatte 11 die Öffnungskanten übergreifend gegen die Mitnahmekante der jeweiligen Öffnungen 14 anlegen.

Die Tragstange 7 ist an eine Mitnehmerstange 15 der Erdbohrmaschine in üblicher Weise angeschlossen, und es ist die Mitnehmerstange 15, zweckmäßig eine Kellystange mit quadratischem Querschnitt, durch einen am Kübel 1 an dessen oberer Stirnfläche 12 angeschlossenen Hohlzylinder 16 hindurchgeführt und in an sich bekannter und nicht dargestellter Weise mit dem Bohrgestänge der Erdbohrmaschine verbunden.

Der Hohlzylünder 16 ist an seinem oberen Ende mit zwei einander gegenüberliegenden radialen Vorsprüngen 17 versehen.
An dem schematisch dargestellten Drehgetriebe 18 der Erdbohrmaschine ist eine aus zwei Hallten bestehende Auffangschale 19 angeordnet, die Durchtrittsöffnungen 20 für die radialen Vorsprünge 17 des Hohlzvlindcrs 16 aufweist und mit in der in F i g. 2 dargestellten gekuppelten Winkellage von den Vorsprüngen 17 hintergriffene Auflagefläche!! 21 aufweist.

Die Wirkungsweise des Drehbohrwerkzeugs nach der Erfindung ist die folgende: Aus dem in F i g. 1 dargestellten Entleerungszustand werden mithilfe der Mitnehmerstange 15 über die Tragstange 7 die .Schließplatte 8 mit der darunter drehbar liegenden Bodenplatte 2 und der Vcrriegelungsplatte 11 in den kübel 1 gezogen, und es wird die Anhebung des gesamten Drehbohrwerkzeugs fortgesetzt, bis sich die radialen Vorsprünge 17 über die Seitenflächen der Auflageflächen 21 erheben. Danach wird die gesamte Anordnung um 90" verdreht, so daß sie die radialen Vorsprünge 17 zur Dekkung mit der Durchtrittsöffnung 20 in der Auffangschale 19 bewegen. Danach kann über die Mitnehmerstange 15 und die Tragstange 7 das gesamte Drehbohrwerkzeug in das Bohrloch abgesenkt werden. Wird jetzt der Drehvorgang eingeleitet, so nehmen die Verriegelungsplatte 11 mit ihren Kragen 13 gegenüber der Stirnfläche 12 des Kübels 1 die in Fig. 4 dargestellte Lage und die Bodenplatte 2 gegenüber der Schließplatle 8 die in F i g. 3 dargestellte Winkellage ein. so daß die Verriegelungsplatte 11 mit der Tragstange 7 und den übrigen Bauteilen an dem Kübel in Bohrdrehrichtung und in axialer Richtung verriegelt ist. der Kübel das Drehmoment vom Drehgetriebe 18 auf die Bodenplatte 2 überträgt und ferner die Durchlaßöffnungen 6 in der Bodenplatte 2 mit den Durchlaßöffnungen 9 in der Schließplatte 8 in Deckung sind und den Durchtritt des Bohrguts ermöglichen.

Soll nach Füllung des Kübels I das Bohrwerkzeug aus dem Bohrloch zum Entleeren des Kübels gezogen werden, so wird über einen einfachen Drehvorgang entgegengesetzt zur Bohrrichtung die Mitnehmerstange 15 verdreht, so daß die Schließplatte 8 die Durchlaßöffnungen 6 in der Bodenplatte 2 verschließt und zugleich die Verriegelungsplatte 11 vom Kübel 1 entriegelt wird. Es bewegen sich somit die drehbaren Bauteile in Richtung der in F i g. 3 und 4 angegebenen Pfeile. Es kann nun das gesamte Drehbohrwerkzeug gezogen werden, bis die radialen Vorsprünge 17 in die Durchtrittsöffnung 20 der Auffangschale 19 eintreten. Danach wird der Kübel um 90^c verschwenkt, bis die radialen Vorsprünge 17 in die Auflageflächen 21 eintreten. Danach wird über die Mitnehmerstange 15 die Tragstange 7 wieder in die in Fig. 1 dargestellte Entleenmgslage verschoben, das Bohrgut kann aus dem Kübel 1 austreten.

Sollte es der jeweilige Anwendungsfaii ais zweckmäßig erscheinen lassen, könnten auch zwischen der Schiießplatte 8 und der Verriegelungsplatte 11 Leitbleche oder Schikanen angeordnet werden, um den Entleerungsvorgang zu fördern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Von einer Mitnehmerstange getragenes Drehbohrwerkzeug für Erdbohrmaschinen mit an seinem der Bohrsohle zugekehrten unteren Ende angeordneten Bohrelementen und mit einem das Bohrgut während des Bohrbetriebs aufnehmenden Behälter, der gleichzeitig zur Übertragung des Drehmoments auf die Bohrelemente vorgesehen ist und in gezogener Stellung der Mitnehmerstange das bohrgut zur Entleerung freigibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmebehälter als ein auf seiner zur Bohrsohle gerichteten Stirnfläche offener Kübel

(1) mit geschlossener Mantelfläche ausgebildet ist. die Bohrelemente (3, 4, 5) auf einer verschi'eßbare Durchlaßöffnungen (6) für das Bohrgut aufweisenden und mithilfe der durch die gegenüberliegende obere Kübelstirnfläche (12) geführten Mitnehrnerstange (15) axial verschiebbaren sowie mit den Kübeln in Schließstellung verriegelbaren Bodenplatte

(2) angeordnet sind und der Kübel in gezogener Stellung der Mitnehmerstange über eine Kupplungsvorrichtung (16, 17) durch Drehung um seine Längsachse an eine an der Erdbohrmaschine angeordnete Halterung (19) anhängbar ist.

2. Drehbohrwerkzeug nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (2) an einer koaxial zur Mitnehmersuinge (15) durch den Aufnahmekübel (1) verlaufenden, an die Mitnehmerstange angeschlossenen Tragstange (7) um einen vorgegebenen Winkel verdrehbar gehalten und an der Tragstange oberhalb der Bodenplatte eine mit Durchlaßöffnungen (9) versehene Schließplatte (8) befestigt ist, deren Durchlaßöffnungen (9) sich in der im Bohrbetrieb gegebenen Winkellage der Bodenplane (2) mit deren Durchlaßöffnungen (6) decken, die diese Durchlaßöffnungen jedoch in entgegengesetzter Winkellage verschließt.

3. Drehbohrwerkzeug nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßöffnungen (6, 9) als Segmente in Boden- und Tragplatte (2, 8) ausgebildet sind und die Winkellagen der Bodenplatte (2) durch wenigstens einen in ein Durchlaßsegment (6) der Bodenplatte ragenden Anschlag (10) an der Schließplatte (8) begrenzt sind.

4. Drehbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Tragstange (7) eine Verriegelungsplatle (11) in einem solchen axialen Abstand von der Schließplatte (8) befestigt ist, daß die Verriegelungsplatte bei geschlossenem Kübel (1) innen an der oberen Kübelstirnfläche (12) anliegt und mit an ihr befestigten Verriegelungs- und Mitnehmerelementen (13) mit dem Kübel gekuppelt ist.

5. Drehbohrwerkzeug nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungs- und Mitnehmerelemente als durch zugeordnete öffnungen (14) in der oberen Kübelstirnfläche (12) hindurchtretende und sich in der der Winkellage der Bodenplatte beim Bohrbetrieb entsprechenden Winkellage der Verriegelungsplatte (11) die Öffnungskanten übergreifend gegen die Mitnahmekante der öffnungen (14) anlegende Kragen (13) an der Verriegelungsplatte (1 1) ausgebildet sind.

6. Drehbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsvorrichtung zwischen Kübel (1) und Halterung

(19) als drehverriegelnde Fangvorrichtung ausgebildet ist.

7. Drehbohrwerkzeug nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Fangvorrichtung aus einem die Mitnehmerslange (15) längsverschieblich umschließenden Hohlzylinder (16) an der oberen Kübelstirnfläche(12) mit radialen Vorsprüngen (17) und einer am Drehgetriebe (18) der Erdbohrmaschine angeordneten Auffangschale (19) mit Durchtrittsöffnungen (20) für die radialen Vorsprünge (17) und mit von den Vorsprüngen in gekuppelter Winkellage hintergriffenen Aullageflächen (21) besteht.