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BESCHREIBUNG:
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Die Erfindung bezieht sich auf Erdbohrer, die als Unterwasserbohrer
einsatzbar sein sollen. Vor allem soll durch die Erfindung erreicht werden, daß
die Leistungsfähigkeit des im Wasser eingetauchten Bohrers gesteigert wird.
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Bekannt sind bereits zwei Arten von Erdbohrern, die für daß Naßbohrverfahren
zum Bohren von Erdöffnungen geeignet sind, wobei ein statischer Druck durch Einspülen
von in die zu bohrende Öffnung zur Anwendung gelangt. Eine Ausführungsform arbeitet
mit einer Antriebseinheit und einer Schlammpumpe in fixierten Bodenstellungen, wobei
eine hohle Hauptwelle mit einem vorn angebrachten Schneideinsatz zum Zwecke der
Ausführung der Bohrung in die Bohröffnung abgesenkt wird; bei einer anderen Ausführungsform
ist ein sogennannter Unterwasserbohrer mit einer Bohrhülse versehen, die einen Schneidantrieb,
eine Schlammpumpe und weitere Teile zusammen enthält und in die zu bohrende Uffnung
abgesenkt wird, wobei dann nur ein Pumprohr, ein Stromanschlußkabel und Haltedrahtseile
herausragen und am Boden angeordnet werden.
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Bei einem Erdbohrer mit am Boden befindlicher Antrieb einheit und
Schlammpumpe besteht indes der Nachteil, daß die Leistungsfähigkeit der Schlammpumpe
sowie die Bohrgeschwindigkeit mit der Tiefe der Bohröffnung zurückgehen; demgemäß
wurden die Unterwasser-Erdbohrer interessanter,
bei welchen der
Schneidantrieb, eine SchlanBI-pumpe und weitere Teile zusammen in der Maschine angeordnet
sind. Da jedoch der Unterwasser-Erdbohrer dieser Art so ausgeführt ist, daß die
Hauptbohrwelle zum Antrieb eines Hauptmeißels von einem einzelnen Antrieb angetrieben
ist und sich über der Hauptpumpe die Schlammpumpe befindet, muß eine Einlaßoffnung
für den Eintritt von Erde und Sand, die vom Hauptmeißel ausgebohrt werden, zur Schlaininpumpe
durch den hohlen Teil der Welle geschaffen werden, um an dem Antrieb der Welle vorbeizuführen;
dies führt zu einer aufwendigen Konstruktion für den Anschluß der Welle an den Einlaßkanal,
der darüber hinaus noch gerkümmt sein muß, so daß sich die Bohrleistung demgemäß
infolge des Anstieges des Pumpverlustes verringert, wobei die Rohrleitungen und
dergleichen verstopfen können, so der Einsatz dieser Maschine in der Praxis auf
Schwierigkeiten stößt.
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Andererseits wurde mit der Waßbohrmetinode mittels eines Unterwasserbohrers
eine Technik eingesetzt, um die Festigkeit von Gründungskonstruktionen zu erhöhen,
indem durch die Bodenausräumung der vordere Abschnitt an der Bohröffnung bis zu
einer bestimmten Tiefe erweitert wurde, um dann die Uffnung mit Zement zu füllen.
In bekannter Weise läßt sith eine derartige Bodenverbreiterungsbohrung mit einer
Ein richtung ausführen, bei welcher ein äußeres Rahr von einer Länge, die im wesentlichen
der Hohlwelle für den Hauptmeißel entspricht, die Hohlwelle umschließt, wobei das
Rohr in einer derartigen Weise abgesenkt wird, daß die Bodenerweiterungsmeißel,
die nach außen drehbar über dem
Hauptmeißel gelagert sind, gezwungen
werden, sich zu öffnen, so daß die Bodenerweiterung mit dem Bodenerweiterungsmeibel
durchgeführt werden kann. Diese bekannten Mittel für die Bodenerweiterung haben
jedoch den Nachteil, daß die Länge des äußeren Rohres entlang der Hohlwelle vergrößert
werden muß, wenn die Tiefe der Bohrung ansteigt, was die Betriebsweise erschwert
und auch noch den Nachteil hat, daß der Anpreßdruck, den das äußere Rohr bei der
Anfangsphase der Bodenerweiterung nicht ausreicht, so daß man für die Bodenerweiterung
mehr Zeit benötigt.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die vorstehenden
Schwierigkeiten bei Erdbohrern zu vermeiden.
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Erfindungsgemaß soll ein Erdbohrer eine Schlammpumpe und einen Bohrmeißelantrieb
in der Maschinenhülse zusammen aufnehmen, wobei die Einlaßöffnung in der Stirnseite
des Bohrmeißels und die Einlaßöffnung der Schlammpumpe geradlinig miteinander durch
eine hohle Hauptbohrwelle verbunden sind, die den BohrCeißel so antreibt, daß ein
Verstopfen der Schlammpumpe mit Schotter, Erde, Sand und dergleichen vermieden wird,
wobei zugleich die Pumpleistung erhöht und darüber hinaus eine gesteigerte Betriebssicherheit
gewährleistet wird, indem eine einfache Drehverbindung zwischen dem Pumpeneingang
und der hohlen Hauptbohrwelle besteht.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung soll der Bohrer mit einem
hydraulischen Zylinder versehen sein, der konzentrisch zur hohlen Hauptantriebswelle
mit dem stirnseitigen Hauptmeißel liegt, wobei ein Kolben in dem
lydraul
ikzylinder derart verschiebbar ist, daß er zu einer öffnung der Bodenerweiterungsmeißél
und deren Ausspreizung unter zunetménder Kraft führt und somit die Wirksamkeit der
Bodenerweiterungsbohrung steigert.
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Weiterhin kann der erfindungsgemäße Bohrer mit einer Einrichtung zur
Erzeugung hydraulischen Druckes für einen Hydraulikzylinder einer Bodenerweiterungsbohrungseinrichtung
in Verbindung mit der Bohrhülse ausgeführt sein, weil eine hydraulische Versorgungspumpe
mittels eines Antriebes der Schlammpumpe angetrieben ist.
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Im wesentlichen west somit der für den Einsatz unter Wasser vorgesehene
Erbohrer, der an der Stirnseite der Maschine Meißel aufweist und bei welchem die
Bohrung von einem Abpumpen der ausgebohrten Erde und des Sandes mit Wasser an die
Oberfläche begleitet wird, außer seinem stirnseitigen Hauptmeißel ein Paar Bodenerweiterungsmeißel
auf , die an der hohlen Hauptbohrwelle angeschlossen sind, während Erde und Sand
durch die stirnseitige Ansaugöffnung der hohlen Hauptbohrwelle und über eine Drehverbindung
zur Schlammpumpe gelangen. Der Eingang der Schlanunpuinpe ist auf die hohle Hauptbohrwelle
ausgerichtet, so daß ein Verstopfen der Pumpe durch Sand oder Erde venuieden und
der Punipenverlust verringert wird. Die BodenerweSterungsmeißel, die hinter dem
Hauptmeißel an der hohlen Hauptmeißelwelle aiigeschlossen sind, lassen sich durch
den Kolben des Hydraulikzylinders sehr wirkungsvoll öffnen. Anderseits kann man
für ausgesprochene Tiefbohrungen auch auschließlich
einen Hauptmeißel
vorsehen.
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Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die sich auf
Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen Bezug genommen. Darin zeigen: Figur
1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der Erfindung, Figur 2 einen
Längsschnitt durch eine mit dem erfindungsgemäßen Bohrer ausgeführte Erdbohrung
u n d Figur 3 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausfürhungsform der Erfindung.
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Figur 1 zeigt den Längsschnitt des erfindungsgenräßen Bohrers durch
seine Bohrhülse. Ein Hauptmeißel bzw. ein Bohrkopf 2 befindet sich am stirnseitigen
Ende der Welle 4, desgleichen eine Einlaßoffnung 1, während die Hauptwelle eine
zentrale Bohrung derart besitzt, daß ein Eingangskanal für Schlamm einschließlich
Erde und Sand, die durch die Bohrung des Hauptmeißels 2 abgetragen werden, gebildet
wird. Die Hauptwelle 4 trägt weiterhin einen Hydraulikzylinder 5 auf der Rückseite
des thauptmeißels 2, und schließlich sind mit der Hauptwelle 4 noch Bodenerdeiterungsmelßel
3 derart verbunden, daß sie sich mittels der Kolbenstange 6 nach außen öffnen lassen,
wenn der Hydraulikzylinder 5 beaufschlagt wird. Der Hauptmeißel 2 und die Bodenerweiterungsoeißel
3 sind auswechselbar, um den jeweiligen Ansprüchen entsprechend gewählt werden zu
können.
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In der Bohrerhülse 3 erkennt man den Motor 12, der den Antrieb für
die Hauptwelle 4 darstellt; um die Hauptwelle 4 können auch mehrere der Motoren
12 angeordnet sein. Bei der dargestellten Ausführungsform sind zwei Einheiten des
Motors 12 vorgesehen, um ein ausreichendes Drehmoment zu erzeugen.
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Die Drehkraft wird auf die Hauptwelle 4 von den Motoren 12 durch den
Eingriff zweier Antriebszahnräder 8,iibertraaen, von denen jedes mittels einer Antriebswelle
9 eines Reduziergetriebes 11 in einem Getriebegehäuse 7 vorgesehen ist, während
ein Zahnrad 10 fest auf der Hauptwelle 4 angeordnet ist. Selbstverständlich läßt
sich die sich durch das Getriebegehäuse 7 erstreckende Hauptwelle dank der Lager
13 leicht drehen; die Hauptwelle 4 ist ferner nach außen mittels einer Wellendichtung
14 abgeschlossen, so daß kein Leckwasser eindringen kann.
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Mit der hohlen Hauptwelle 4 steht eine Schlammpumpe 18 über eine Drehverbindung
17 am oberen Ende der Antriebswelle 4 in Verbindung, wobei die Drehverbindung 17
die sich drehende Hohlwelle 4 von der fest am Boden mittels eines Rückstoverhinderers
gehaltenen Bohrhülse 23 trennt. Daher ist die Drehverbindung 17 an die Einlaßöffnung
der Schlammpumpe 18 mittels eines Flansches fest angeschlossen; die Hauptwelle 4
ist von unten in die Drehverbindung 17 eingepaßt und dank des Lagers 16 drehbar;
weiterhin sind wasserdichte Wellendichtungen 15 vorgesehen, die einen Austritt des
durchlaufenden Schlammwassers verhindern. Die Förderöffnung der Schlaminpumpe 18
ist an ein Pumprohr 21 angeschlossen, welches über eine Rohrstange 24 zur Oberfläche
führt. Die Schlammpumpe
18 wird mittels eines Motors 19 angetrieben,
der gleichfalls die hydraulische Pumpe 20 antreibt. Die hydraulische Pumpe 20 erzeugt
unter Druck stehendes Fluid für den lWdraulikzylinder 5, der je nach Beaufschlagung
die der Betätigurg der Bodenerweiterungsmeißel 3 dienende Kolbenstange 6 hebt oder
senkt. Ein Hydrauliktank 22 dient der Aufnahme des Arbeitsfluides der Hydraulikpumpe
20.
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Nachstehend wird die Bohrarbeitung der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform
veranschaulicht. Die Drehkraft der Motoren 12 wird mit ausreichender Stärke auf
die Hauptwelle 4 durch die Reduziergetriebe 11 und die Zahnräder 8 und 10 übertragen,
um den HauptmeifQel 2 zum Zwecke der lestellung der Bohrung zu drehen; die Bodenerwei
terungsmeißel 3 dienen in ihrer dargestellten senkrechten Stellung der Erweiterung
der seitlichen Wandungen des hergestellten Bohrloches.
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Erde und Sand werden nach der Ausbohrung mittels Wasser von der Schlammpumpe
18 über die Eingangsöffnung 1 in der Stirne des Hauptmeißels 2 in die hohle Hauptwelle
4 gepumpt, von wo aus sie dann durch das Pumpenrohr 21 und die Rohrstange 24 zur
Oberfläche gefördert werden. Wenn die Bohrung fortschreitet, so daß eine vorgesehene
Bohrtiefe erreicht ist, wird die Kolbenstange 6 durch den hydraulischen Druck der
Hydraulikpumpe 20 gehoben, woraufhin die Bodenerweiterungsmeißel 3 sich nach außen
öffnen und spreizen,in ihrerseits zu bohren und die yewUnschte Bodenerweiterung
am Boden des Bohrloches vornehmen.
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Im Verlauf dieser Bohrarbeit werden Erde und Sand in dusgebohrtem
Zustand sowie Wasser in gerader Richtung zur
Einlaßöffnung der
Schlammpumpe 18 durch die Bohrung in der Hohlwelle 4 gefördert; da dieser Eingangskanal
geradlinig ist, werden die Gefahr einer Verstopfung des Einlaßkanals mit Schotter,
Erde, Sand oder dergleichen sowie gleichfalls der Leitungsverlust verringert. Auf
diese Weise wird die Pumpleistung der Schlammpumpe auf einem hohen Wert gehalten,
und dank dieser gesteigerten Kapazität beimSchlanmpunpen kann die ausgebohrte Erde
bzw. der ausgebohrte Sand vor dem Hauptmeiße1 2 schneller entfernt werden, was schließlich
zur Steigerung der Bohrleistung überhaupt führt.
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Figur 2 zeigt den Längsschnitt einer mit dem erfindungsgemäßen Bohrer
hergestellten Erdbohrung einschließlich der Erweiterungsöffnung 27 am Boden der
zylindischen Bohrung 26, wobei die Bohrung von der Oberfläche 25 niedergebracht
worden ist.
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Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind
die Bodenerweiterungsmeißel der Figur 1 hinter dem Hauptmcißel 2 fortgelassen. Weil
somit die Konstruktion mit Ausnahme des Hydraulikzylinders 5, der Kolbenstange 6,
der Hydraulikpumpe 5 und des Hydrauliktankes 22 zur Betätigung der Bodenerweiterungsmeißel
3 bei dieser Ausführungsfon mit derjenigen nach Figur 1 überelnstinnlt.. sind die
Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht weiter beschrieben.
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Der Bohrer nach den zweiten Ausführungsbeispiel läßt sicht gut für
Tiefbohrzwecke dank der Tatsache verwenden, daß die Gesdmtkonstruktion infolge der
Anordnung der Schlamnpumpe 18 in Ausrichtung auf die hohle Hauptwelle 4 und der
Aufteilung der Antriebe für die Bohrdrehkraft sehr
einfach yestaltet
ist, womit die Betriebsstörungen vermindert und die Zuverlässigkeit verbessert werden.
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Somit ergibt sich aus der vorstehenden Beschreibung, daß man zu einem
verbesserten Erdbohrer kommt, bei welchem der Einlaßkanal einer Schlammpumpe sich
geradlinig bis zur Vorderfront eines Hauptmeißels erstreckt, so daß Schotter, Erde
und Sand den genannten Kanal nicht verstopfen können und die Pumpleistung der Schlammpumpe
erhöht wird; eine Drehverbindung mit einfachem Aufbau verhindert das Auftreten von
Betriebsstörungen, während der Antrieb für den Bohrer in mehrere Einheiten unterteilt
ist, so daß sich die Größe der Bohrhülse bei Aufrechterhaltung einer ausreichenden
Bohrleistung herabsetzen läßt.
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Der erfindungsgemäße Erdbohner ist weiterhin dank der Tatsache von
Vorbei;, daß konzentrisch zur die Drehkraft auf den Hauptmeißel übertragenden Hauptwelle
ein hydraulischer Zylinder angeordnet ist, so daß die wirksame Fläche des Kolbens
vergrößert werden'kann, um eine erhöhte Antriebskraft für die Bodenerweiterungsmeißel
zu schaffen, wodurch gleichfalls der Außendurchmessers des hydraulischen Bohrers
insgesamt verringert werden kann; dies vereinfacht mit dem Fortfall eines von der
Oberfläche her zu betätigenden Außenrohres die Bodenerweiterungskonstruktlon, die
wiederum mit dem Gehäuse des eingetauchten Bohrers einheitlich ist, so daß Erschütterungen
des Bodens vermieden, der erforderliche Aufstellplatz verkleinert und die Brauchbarkeit
insgesamt vergrößert werden.