DE3201042C2

DE3201042C2 - Bohrgreifer zur Herstellung von Erdbohrlöchern

Info

Publication number: DE3201042C2
Application number: DE19823201042
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. 6653 Blieskastel Leffer
Original assignee: Stahl- und Apparatebau Hans Leffer 6602 Dudweiler De GmbH
Current assignee: Stahl- und Apparatebau Hans Leffer 6602 Dudweiler De GmbH
Priority date: 1982-01-15
Filing date: 1982-01-15
Publication date: 1983-11-24
Also published as: DE3201042A1

Abstract

Bohrgreifer mit Öffnungsfunktion im freien Fall, in dem die Federkraft einer die Greiferspaten öffnenden Schraubenfeder geringer ist als das Gewicht des Bohrgreifers und die Greiferspaten durch den Seilzug schließbar sind. Zur Beeinflussung der Schließ- und Öffnungsmomente in Anpassung an die Bodenbeschaffenheit ist die Vorspannung der Schraubenfeder über die Verstellbarkeit eines Federwiderlagers steigerbar, womit eine Erhöhung des Gewichtes des Bohrgreifers einhergeht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bohrgreifer, dessen Greiferspaten durch Federkraft geöffnet und durch den Seilzug des Windenseiles entgegen der Federkraft geschlossen werden und bei dem zwischen dem Greiferkörper und dem beweglichen Öffnungsmechanismus für die Greiferspaten mindestens eine vorgespannte Schraubenfeder eingebaut ist, deren Federkraft geringer als das Gewicht des Greifers, jedoch so groß ist, daß die Greiferspaten im freien Fall des Bohrgreifers öffnen. Diese in der Praxis sehr erfolgreiche Bauart eines Bohrgreifers hat den Vorteil, daß mit einfachsten Mitteln zwischen einzelnen Entleerungen eine beliebige Anzahl von Fallbewegungen des Bohrgreifers ausgeführt werden kann, da die Greiferspaten während jeder Fallbewegung öffnen (DE-AS 10 58 053).

Der funktioneile Zusammenhang zwischen der gewichtsabhängigen Federkraft der vorgespannten Schraubenfeder und ihrer Öffnungsfunktion im freien Fall bei dem bekannten Bohrgreifer hat für die Herstellung von Erdbohrlöchern größeren Durchmessers zu der Weiterentwicklung geführt, zwei parallel wirkende Federn V-förmig anzuordnen (DE-PS 12 80 776), welche Bauart auch den Vorteil niedriger Bauhöhe hat, so daß ein derartiger Bohrgreifer in geschlossenen Bauwerken, unter elektrischen Hochspannungsleitungen oder unter vorhandenen Brücken sehr vorteilhaft einsetzbar ist.

Die Bohrgreifer mit der durch den freien Fall ausgelösten Öffnungsfunktion haben jedoch die Eigenart stets gleichbleibender Öffnungskräfte und -geschwindigkeiten sowie Schließkräfte und -geschwindigkeiten, infolgedessen die gute Leistungsfähigkeit dieser Gattung von Bohrgreifern nicht in allen vorkommenden geologischen Schichten nutzbar gemacht werden kann. Es hängt nämlich mit diesem System zusammen, daß die Relationen zwischen Greifergewicht und Federkraft festliegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bohrgreifer der Gattung dahingehend weiterzuentwikkeln, daß er zwecks Erhöhung der Bohrleistung an alle vorkommenden Bodenschichten möglichst exakt anpaßbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß die Vorspannung mindestens einer Schraubenfeder durch eine Verstellbarkeit des dem Greiferkörper zugeordneten Feder-Widerlagers steigerbar ist, die mit einer an diese Steigerung angepaßten Gewichtserhöhung des Bohrgreifers verbunden ist. Hierdurch wird erreicht, daß bei vorgegebenem Greifergewicht auf die an den Greiferspaten angreifenden Schließ- und Öffnungsmomente Einfluß genommen werden kann mit der Folge, daß je nach der Bodenbeschaffenheit größere Eindringtiefen und eine schnellere Entleerung der Greiferspaten ermöglicht werden. Die Erfindung eröffnet fernerhin den Weg, das Gewicht des Greifers zu erhöhen, da die Steigerbarkeit der Federvorspannung es erlaubt, dementsprechend die Federkraft zu erhöhen, wobei die Grenze gesetzt ist durch die systembedingte Vorschrift, daß die Federkraft geringer sein muß als das Gewicht des Greifers.

Es ist zu bemerken, daß durch die DE-PS 8 93 481 ein Bohrgreifer bekanntgeworden ist, dessen dem Öffi'ungsmechanismus zugeordnetes Widerlager einer Schraubenfeder zur Änderung der Federspannung verstellbar ist. Hierdurch soll das Flaschenzugseil nachgespannt werden können. Eine Eingriffsmöglichkeit hinsichtlich der Öffnungs- und Schließmomente für die Greiferspaten ist mit dieser Änderbarkeit der Federspannung nicht verbunden, wie auch dieser ältere Bohrgreifer mit dem System der selbsttätigen Öffnung der Greiferspi-iten durch freien Fall keine Berührungspunkte hat.

Wenn bei dem Bohrgreifer gemäß der Erfindung — wie bekannt — zwei parallelgeschaltete Schraubenfedern Verwendung finden sollen, so erhalten die Federn gemäß der Erfindung unterschiedlichen Windungsdurchmesser und werden gleichachsig angeordnet, wobei nur das der äußeren Feder zugeordnete, als Ring ausgebildete Widerlager verstellbar ist Weitere Ausgestaltungen der Erfindung hinsichtlich der Verstellvorrichtung für den Wideriagerring sind in den Patentansprüchen 3 und 4 angegeben.

Da die durch die Erfindung mögliche Einstellung einer sehr hohen Federkraft notwendigerweise von einer Erhöhung des Gewichtes des Bohrgreifers begleitet ist, liegt es im Rahmen der Erfindung, daß die mit der Erhöhung der Federkraft einhergehende Gewichtserhöhung des Bohrgreifers durch zwei im Gehäuseunterteil angeordnete und zusätzliches Bohrvolumen aufnehmende Schneidhülsen mit unterseitigen Meißelschneiden hervorgerufen ist. Hierdurch wird eine besonders sinnvolle Art von Gewichtserhöhung vorgenommen, da die Schneidhülsen in z. B. Lehm oder plastischen Ton ganz oder teilweise einzudringen vermögen und dazu beitragen, daß ein größeres Bohrvolumen ausgehoben wird.

Das Gehäuseunterteil samt Greiferspaten und Schneidhülsen ist zweckmäßig mit dem Gehäuseoberteil lösbar und auswechselbar verbunden, um Anpassungen hinsichtlich des Bohrdurchmessers vornehmen zu können.

Mit besonderem Vorteil werden die Meißelschneiden der Schneidhülsen der Kreisbogenform der Greiferspaten angepaßt und ergänzen die Schneiden der Greiferspaten im Öffnungszustand zu einem Ring. Dieser Ring ist zwar nicht in sich geschlossen, weil die Meißelschneiden der Schneidhülsen oberhalb der Greiferspaten enden, jedoch haben die unteren und oben offenen Schneidhülsen gegenüber bekannten Bohrgreifern mit vollkreisförmigem Schneidring den Vorteil, bei Arbeiten im Grundwasser die Fallgeschwindigkeit weniger zu vermindern, weil sie weniger Querschnittsfläche versperren und trotzdem ergänzend zu den Greiferspaten den vollen Kreisumfai.g freischneiden.

Um auch im Grundwasser eine möglichst große Fallenergie zu erreichen, wird das Greifergehäuse im Oberteil als ein das Eintauchen in das Grundwasser begünstigender Rundschaft und im an ihm angeflanschten Unterteil viereckig ausgebildet.

Die Oberkanten der Greiferspaten bilden bei Schließzustand der Greiferspaten mit den Meißelschnciden der Schneidhülse Dichtstellen, um dem Ausspulen des Bohrgutes im Grundwasser entgegenzuwirken. Um die Dichtwirkung zum Fördern von z. B. Feinsanden oder Schlamm zu erhöhen, ist in besonderen Fällen an den oberen Spatenkanten eine Gummidichtleiste vorgesehen.

In der Zeichnung ist ein Ausfuhrungsbeispiel eines Bohrgreifers gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die linke Bohrgreiferhälfie mit geöffnetem Greiferspaten,

F i g. 2 einen Längsschnitt, teilweise in Ansicht, durch die rechte Bohrgreiferhälfte mit geschlossenem Greiferspaten,
F i g. 3 eine Draufsicht von Fig. 1,

r i g. 4 eine Draufsicht von F i g. 2, und

F i g. 5 eine vergrößerte Darstellung des oberen Teils des Bohrgreifers mit der Spannvorrichtung zum Ändern der Vorspannkraft einer Schraubenfeder, teilweise im Schnitt und teilweise in Ansicht.

Der in F i g. 1 dargestellte Bohrgreifer hat ein Gehäuseoberteil 1 in Gestalt eines Rundschaftes mit einem aufgeschraubten Gehäusedeckel 2, einem bekannten Sperrklinkenmechanismus 3 mit Klinkenfeder 4, die mit ihrem oberen Ende am Sperrklinkenmechanis-

2ü mus 3 und mit ihrem unteren Ende auf einem Flansch 5 abgestützt ist. Der Flansch 5 ist zugleich Widerlager für eine rechtsgewundene, innere zylindrische Schraubenfeder 6, die sich mit ihrem unteren Ende auf einem Führungsschlitten 7 abstützt, an dem ein inneres

2> Federführungsrohr 8 befestigt ist. Die innere Schraubenfeder 6 ist umgeben von einer äußeren, linksgewundenen zylindrischen Schraubenfeder 10, die sich mit ihrem unteren Ende ebenfalls auf dem Führungsschlitten 7 abstützt. Die obere Abstützung der äußeren

jo Schraubenfeder 10 ist in F i g. 1 und 2 vereinfacht dargestellt und besteht aus einer Spannvorrichtung 9, deren Aufbau in Fig. 5 genauer dargestellt ist und später beschrieben wird.

Der Führungsschlitten 7 ist über Gelenkhebel 11 mit den Greiferspaten 12 und 12a verbunden, die in den Drehpunkten 13 am Gehäuseunterteil 14 gelagert sind. Das Gehäuseunterteil 14 umfaßt eine viereckige Führung 14a aus Flachmaterial zur Führung des Führungsschlittens 7. in der Darstellung nach Fig. 1 ist

«ι der Greiferspaten 12 geöffnet, und in der Darstellung nach Fig. 2 ist der andere Greiferspaten 12a in geschlossener Stellung, in der der Führungsschlitten 7 die obere Endlage 15 einnimmt und in der die Schraubenfedern 6 und 10 zusammengedrückt sind.

ν. Außer dem schon erwähnten inneren Federführungsrohr 8 ist an dem Führungsschlitten 7 ein äußeres Federführungsrohr 16 befestigt, wogegen an dem obenliegenden Klinkengehäuse 17 ein mittleres Führungsrohr 18 befestigt ist, das zwischen den beiden

V) Federn 6 und 10 in den Ring'raum zwischen den Führungsrohren 8 und 16 eintaucht. Durch diese teleskopartig ineinandergreifenden Federführungsrohre wird einem Ausknicken der verhältnismäßig langen zylindrischen Schraubenfedern 6 und 10 auch ohne die

Vj Verwendung von im allgemeinen üblichen Federtellern entgegengewirkt.

Der dargestellte Bohrgreifer umfaßt also zwei parallelgeschaltete, gleichachsig angeordnete Schraubenfedern unterschiedlichen Windungsdurchmessers,

bo von denen die Vorspannung der äußeren Schraubenfeder 10 durch die Spannvorrichtung 9 steigerbar bzw. veränderbar ist.

Die Spannvorrichtung 9 umfaßt nach Fig. 5 ein als Ring ausgebildetes Feder-Widerlager 9.7, an dem eine

■)5 Gewindehülse 9b mit Außengewinde befestigt ist. Diese Gewindehülse 9£> hat einen größeren Durchmesser als das äußere Federfiihrungsrohr 16 und trägt einen Spannring 9c. Der Widerlagerfing 9a für die äußere

32 Ol 042

Schraubenfeder 10 und damit auch die Gewindehülse 9b sind in der Verstellrichtung zum Ändern der Vorspannung der Feder 10 an umfangsverteilten Führungsstangen 9dgeführt, die am unteren Ende mit Druckstücken 9e versehen sind. Gegen diese Druckstücke 9e legt sich der Spannring 9c unter dem Druck der Schraubenfeder 10 an, so daß die Kraft der Schraubenfeder 10 über den Widerlagerring 9a, die Gewindehülse 96, den Spannring 9c und die Druckstücke 9e letztlich von den Führungsstangen 9c/ aufgenommen wird. Die Gesamtspannvorrichtung 9a bis 9e stützt sich in nicht näher dargestellter Weise an dem Gehäusedeckel 2 ab und kann mit diesem zusammen ausgebaut werden.

Da der Spannring 9c mit seinem Innengewinde mit dem Außengewinde der Gewindehülse 9b im Eingriff sieht, aber durch seine Anlage an den Druckstücken 9c der Führungsstangen 9d seine Lage nicht verändern kann, wird sich die Gewindehülse 9b mit dem Widerlagerring 9a axial verstellen, wenn der Spannring 9c gedreht wird. Hierzu hat der Spannring 9c Ausnehmungen zum Angriff eines Werkzeuges, das durch Aussparungen 19 im Gehäuseoberteil 1 eingesetzt werden kann. Durch Drehen des Spannringes 9c können also die Vorspannung der äußeren Schraubenfeder 10 und damit deren Federkraft und Federweg an die jeweiligen Bodenverhältnisse angepaßt werden. In der linken Zeichnungshälfte von Fig. 5 steht der Widerlagerring 9a mit der Gewindehülse 9b in der tiefstmöglichen Stellung, d. h. die Federkraft der Schraubenfeder 10 ist auf den höchstmöglichen Wert eingestellt.

In den Wänden der Schlittenführung 14a sind Löcher 20 vorgesehen, durch die Steckbolzen zum Festlegen des Führungsschlittens 7 in der unteren Endlage nach F i g. 1 durchgesteckt werden können, um die Greiferspaten in geöffneter Stellung für Meißelarbeiten und zur Sicherung bei der Montage verriegeln zu können.

Zwischen dem Gehäuseoberteil 1 und dem Gehäuseunterteil 14 ist eine Flanschverbindung 21 angeordnet, um in Anpassung an den gewünschten Bohrdurchmesser das Gehäuseunterteil 14 mit Greiferspaten austauschen zu können.

Der Bohrgreifer ist mit seinem Gewicht so ausgelegt, daß die Summe der Federkräfte der inneren Schraubenfeder 6 und der äußeren Schraubenfeder 10 bei maximal eingestellter Vorspannung immer noch kleiner ist als das Gewicht des Bohrgreifers. Da umgekehrt die Steigerbarkeit der Federvorspannung eine Gewichtserhöhung des Bohrgreifers ermöglicht, sind im Gehäuseunterteil 14 Schneidhülsen 24 mit unterseitigen Meißelschneiden 23 angeordnet, die zusätzliches Bohrvoluiiien aufnehmen können. Wie aus der Draufsicht ^r, nach F i g. 3 und 4 hervorgeht, sind die Meißelschneiden 23 der Krcisbogenform der Greiferspaten 12 im geöffneten Zustand angepaßt und ergänzen die Schneiden der Greiferspaten zu einem Ring, wenn auch in verschiedenen Höhenebenen. Aus F i g. 3 geht hervor,

in daß die geöffneten Greiferspaten 12 die punktierte Fläche 25 als Strömungsquerschnitt freilassen. Die in Fig.4 punktierte Fläche 26 ist bei geschlossenen Greiferspaten 12a ein freier Strömungsquerschnitt für das Grundwasser. Ob der Bohrgreifer im Zweiseilbe-

ii trieb oder mit einem Klinkenmechanismus gesperrt mit geöffneten Greiferspaten ! 2 oder gar mit geschlossenen Greiferspaten 12a im Grundwasser fällt, ist er gleichermaßen gegenüber bekannten Bohrgreifern mit 360° umfassenden Schneidringen vorteilhafter, denn sowohl die Fallgeschwindigkeit des Bohrgreifers wird bei hoher Wassersäule erhöht, womit die Fallenergie vergrößert und damit eine bessere Kerb- bzw. Zertrümmerungsarbeit auf der Bohrsohle erreicht wird, wie auch die Eindringtiefe in scherfesten Schichten vergrößert wird. Auch wird das Hochziehen des Bohrgreifers erleichtert, wobei wegen der besseren Um- und Durchströmungsmöglichkeit weniger Bohrgut, z. B. Feinsand oder Schlamm, aus den geschlossenen Greiferspaten 12a ausgespült wird. In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, daß die Oberkanten 22 der Greiferspaten 12 und 12a bei Schließzustand der Spaten mit den Meißelschneiden 23 der Schneidhülsen 24 Dichtstellen bilden. Hierzu sind an den Oberkanten 22 der Greiferspaten nicht dargestellte Gummidichtleisten vorgesehen.

Die Draufsicht nach F i g. 3 und 4 zeigt im übrigen, daß das die Schneidhülsen 24 tragende Gehäuseunterteil 14 viereckig ausgebildet ist.
Der dargestellte Bohrgreifer bietet die Möglichkeit, mit Hilfe des für den Schließvorgang der Greiferspaten wirksamen Gewichtes und der zusätzlichen Reibung des Bohrgutes innerhalb der Schneidhülsen und zwischen deren gerundeten Außenflächen und der Bohrlochwandung die der jeweils eingestellten Federkraft entgegenwirkenden Schließkräfte entsprechend einzustellen, insbesondere durch die Wahl der jeweiligen Fallhöhe oder die Anzahl der jeweils gewählten Fallbewegungen des Bohrgreifers vor dem Fördern des Bohrgutes.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bohrgreifer, dessen Greiferspaten durch Federkraft geöffnet und durch den Seilzug des Windenseiles entgegen der Federkraft geschlossen werden und bei dem zwischen den Greiferkörper und den Öffnungsmechanismus für die Greiferspaten mindestens eine vorgespannte Schraubenfeder eingebaut ist, deren Federkraft geringer als das Gewicht des Greifers, jedoch so groß ist, daß die Greiferspaten im freien Fall des Bohrgreifers öffnen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung mindestens einer Schraubenfeder (10) durch eine Verstellbarkeit des dem Greiferkörper zugeordneten Feder-Widerlagers (9a) steigerbar ist, die mit einer an diese Steigerung angepaßten Gewichtserhöhung des Bohrgreifers verbunden ist

2. Bohrgreifer nach Anspruch 1, mit zwei parallelgeschalteten Schraubenfedern, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfedern (6, 10) unterschiedlichen Windungsdurchmesser haben und gleichachsig angeordnet sind, wobei das der äußeren Feder (10) zugeordnete, als Ring ausgebildete Widerlager (9a) verstellbar ist.

3. Bohrgreifer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerlagerring (9a) an umfangsverteilten Führungsstangen (9d) in Verstellrichtung geführt ist, an deren unteren Enden (9e7sich ein Spannring (9c) abstützt, dessen Innengewinde mit dem Außengewinde einer mit dem Widerlagerring verbundenen Gewindehülse (9b) im Eingriff steht, und daß der Spannring durch öffnungen (19) des Gehäuseoberteils (1) hindurch von außerhalb drehbar ist.

4. Bohrgreifer nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schraubenfeder (6) an einem mit dem Deckel (2) des Gehäuseoberteils (1) in Wirkverbindung stehenden und mit dem Deckel ausbaubaren Widerlagerflansch (5) abgestützt ist.

5. Bohrgreifer nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseunterteil (14) samt Greiferspaten (12, 12a^ mit dem Gehäuse-Oberteil (1) lösbar und auswechselbar verbunden ist.

6. Bohrgreifer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Erhöhung der Federkraft einhergehende Gewichtserhöhung des Bohrgreifers durch zwei im Gehäuseunterteil (14) angeordnete und zusätzliches Bohrvolumen aufnehmende so Schneidhülsen (24) mit unterseitigen Meißelschneiden (23) hervorgerufen ist.

7. Bohrgreifer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meißelschneiden (23) der Schneidhülsen (24) der Kreisbogenform der Greiferspaten (12, 12a,) angepaßt sind und die Schneiden der Greiferspaten im Öffnungszustand zu einem Ring ergänzen.

8. Bohrgreifer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das die Schneidhülsen (24) tragende fco Gehäuseunterteil (14) viereckig ausgebildet ist und das Gehäuseoberteil (1) die Form eines Rundschaftes hat.

9. Bohrgreifer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberkanten (22) der Greiferspaten f>5 (12, \2a) bei Schließzustand der Spaten mit den Meißelschneiden (23) der Schneidhülsen (24) Dichtstellen bilden.

10. Bohrgreifer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an den Oberkanten (22) der Greiferspaten (12, YIa) eine Gummidichtleiste vorgesehen ist