DE3215575C2 - Großlochbohrvorrichtung mit Bohrgutkübel und Fluidhammer - Google Patents

Abstract

Die Großlochbohrvorrichtung weist eine in einem Bohrloch absenkbare Bohrgutaufnahmevorrichtung (14) auf, die gedreht wird und mit Schürfelementen (45a) Bohrgut von der Bohrlochsohle abschabt und aufnimmt. Im Innern der Bohrgutaufnahmevorrichtung (14) befindet sich ein Fluidhammer (22), der bei Bedarf eingeschaltet werden kann und mit seinem Kolben (23) auf ein Schlagwerkzeug (35) schlägt, welches einen sich unterhalb der Bohrlochaufnahmevorrichtung (14) erstreckenden Schlagbalken (40) aufweist, der zusammen mit der Bohrlochaufnahmevorrichtung gedreht wird. Hierdurch werden von dem Schlagbalken (40) Schläge auf die Bohrlochsohle ausgeübt. Das dabei gelöste Bohrgut wird während der Drehung von den nachfolgenden Schürfelementen (45a) in die Bohrlochaufnahmevorrichtung eingeführt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Großlochbohrvorrichtung mit einer an ein Traggerüst anhängbaren, rotatorisch antreibbaren Drehstange, einem an der Drehstange befestigten, seitlich geschlossenen Kübel, der an seinem unteren Ende mindestens eine Schürfkante zum Aufnehmen von Bohrgut in den Kübel aufweist, und mit einem unterhalb des Kübels am unteren Ende eines mil der Drehstange verbundenen Rohres angeordneten Bohrwerkzeug.

Zur Herstellung von Großlochbohrungen für Betonpfähle, Brunnenbohrungen u. dgl. mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 1 m ist es bekannt, im unteren Bereich einer Drehstange einen Kübel zu befestigen und an dem unteren Ende der Drehstange einen Spiralbohrer anzubringen (DE-PS 7 17 994). Die Drehstange wird zusammen mit dem Kübel unter Gewichtsbelastung in das Bohrloch herabgelassen, dabei nimmt eine Bohrschneide, die am unteren Ende des Kübels angeordnet ist, Erde auf, die von unten her in den Kübel eingeführt wird. Wenn der Kübel ganz oder teilweise mit Erde gefüllt ist, wird er an der Drehstange aus dem Bohrloch herausgezogen und außerhalb des Bohrlochs entleert. Da die Bohrschneide sich im erheblichen Abstand über der Bohrlochsohle befindet, rühren der Spiralbohrer und die Bohrschneide im lockeren Bohrgut. Dadurch geht viel Drehenergie durch Umwälzung des Bohrguts verloren. Außerdem ist die Bohrvorrichtung lediglich zum Bohren in lockeren Böden geeignet. In feste oder felsige Böden kann sie nicht eindringen. Zum Entleeren muß der Kübel, der nur an seinem oberen Ende offen ist, außerhalb des Bohrlochs umgestülpt

werden.

Großlochbohrungen werden normalerweise in lockeren Böden durchgeführt, die durch Drehen des Kübeis unter der Wirkung von unter dem Kübel angeordneten Schürfelementen ausgebohrt werden können. Derartige Böden können aber auch dicke Steine enthalten, die zertrümmert werden müssen. Bei einer bekannten Bohrvorrichtung (US-PS 28 19 038) ist an dem unteren Ende der Drehstange ein fluidbetriebener Schlagmotor ίο befestigt, an dessem Gehäuse der Kübel hängt. Der Schlagmotor übt Schläge auf eine koaxial durch den Kübel hindurchgehende Stange aus, die an ihrem unterer. Ende einen Schlagbalken trägt. Dieser Schlagbalken hat einen erheblichen vertikalen Abstand von dem Kübei, der oben offen ist. Das Bohrgut wird von der Bohrlochsohle entfernt, indem die Bohrlochsohle mit Spülluft angeblasen wird. Hierbei muß mit einem sehr starken Luftstrahl gearbeitet werden, wodurch bei sandigen Böden die Gefahr des Ausspülens des Bohrlochs besteht. Ferner ist der Verlauf der Luftströmung kritisch, weil die Gefahr besteht, daß das Bohrgut lediglich aufgewirbelt wird, nicht aber in den Kübel gelangt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Groülochbohrvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß auch beim Auf treffen auf Böden, die nicht mehr schneid- oder reißfähig sind, ein weilerer Vortrieb mit hoher Wirksamkeit der aufgebrachten Energie möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Bohrwerkzeug als Schlagbalken ausgebildet ist, der sich im wesentlichen über die gesamte Breite des Kübels erstreckt und einen in das untere Ende des mit der Drehstange verbundenen Rohres eingreifenden Schaft aufweist, der durch einen im Rohr angeordneten Fluidhammer beaufschlagbar ist, und daß im Boden des Kübels ein schlitzförmiger Durchtritt für den Schlagbalken ausgespart ist.

Mit dem Schlagbalken werden von dem Fluidhammer Schläfe auf die Bohrlochsohle ausgeübt, um Fels oder Gestein zu zertrümmern. Der Schlagbalken ist mit geringem vertikalen Abstand dicht unter dem Kübel angeordnet, und er ragt teilweise in den schlitzförmigen Durchtritt im Boden des Kübels hindurch. Dadurch, daß der Schlagbalken zum Teil im Innern des Kübels angeordnet ist. können die an seiner Unterseite befestigten Arbeitswerkzeuge nahe unter der Schürffläche liegen. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Schürfkante des Kübels, die bei jeder Umdrehung Bohrgut mitnimmt, nur eine sehr geringe Menge an Bohrgut auf der Bohrlochsohle zurückläßt, so daß die Wirksamkeit der Schläge nicht durch loses Bohrgut gedämpft wird. Der Schlagbalken ist zum Teil in dem Kübel eingezogen und befindet sich in voller Höhe unterhalb des Kübels.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unleransprüchen zu entnehmen. Das Merkmal des Anspruchs 2 bietet den Vorteil, daß das Rohr zugleich die Achse des Kübels bildet, an der die Kübelwand mit radialem Abstand befestigt ist. Das Hammergehäuse bildet somit zugleich ein konstruktives Tragelement des bo Kübels. Die Drehstange ist hohl ausgebildet, d. h. sie weist mindestens einen längslaufenden Kanal auf, durch den das Druckmedium zum Fluidhammer geführt wird. Diis Merkmal von Patentanspruch 3 bietet den Vorteil, dall der Kübel auf einfache Weise, ohne umgestülpt zu b5 werden, entleert werden kann.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispicl der Erfindung näher erläutert. Hs zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der gesamten GroBlochbohrvorrichtung,

F i g. 2 eine Seitenansicht des Kübels der Vorrichtung nach Fig. 1, teilweise geschnitten, und

F i g. 3 eine Ansicht des Kübels der F i g. 2 mit dem Schlagbalken von unten.

Gemäß F i g. 1 ist die GroBlochbohrvorrichtung 10 an dem Traggerüst 11 eines Baggers 12 aufgehängt. An einem Tragseil hängt die Drehstange 13, an dercm unteren Ende sich die Bohrgutaufnahmeeinrichtung 14 in Form eines Kübels befindet, der nachfolgend noch näher erläutert wird. An dem unteren Ende des Traggerüstes 11 befindet sich ein Drehtisch 15, durch den die Drehstange 13 hindurchgeht Die Drehstange 13 hat ein unrundes Außenprofi!, z. B. ein Vierkanlprofil. Der Drehtisch 15 ist mit einem Antrieb versehen, um die Drehstange 13 zu drehen. Am oberen Ende der Drehstange 13 befindet sich ein Anschlußkopf 16, durch den Druckluft in das Innere der hohlen Drehstange 13 eingeführt wird. Während die Drehstange 13 gedreht wird, wird der Anschlußkopf 16 diese Drehung nicht mit.

Der Kübel 14 hat eine im wesentlichen zylindrische Form. Er wird in das Bohrloch 17 abgesenkt. Wenn er die Bohrlochsohle 18 erreicht hat und durch das Gewicht der Bohrvorrichtung 10 auf der Bohrlochsohle 18 aufliegt, schürft er infolge der ihm von der Drehstangc 13 erteilten Drehung die Bohrlochsohle ab, um das Bohrloch 17 weiter nach unten zu treiben. Am oberen Ende des Kübels 14 befindet sich ein Druckluftauslaß 19.

Wie F i g. 2 zeigt, ist der zylindrische Kübel 14 an dem unteren Ende der Drehstange 13 aufgehängt.

Hierzu ist das untere Ende der Drehstange 13 mit einem Rohr 20 verbunden, das die Achse des Kübels 14 bildet. Das Rohr 20 weist in der Nähe seines oberen Endes eine Querachse 21 auf, an der der äußere Mantel des Kübels aufgehängt ist.

Das Rohr 20 ist gleichzeitig der Zylinder eines Drucklufthammers 22 dessen Kolben mit 23 bezeichnet ist. Der Kolben 23 weist einen nach unten abstehenden zylindrischen Ansatz 24 kleineren Durchmessers auf, der in einer in das Rohr 20 eingepaßten und in diesem befestigten Führungshülse Ά verschiebbar ist. Die obere Kolbenfläche 30 ist größer als die untere Kolbenfläche 31. In der Wand des Rohres 20 befinden sich zwei Einlaßöffnungen 25 und 27, die durch ein außen angeschweißtes Rohr 32 mit dem Innern der Drehstange 13 verbunden sind. Auf der gegenüberliegenden Seite des Rohres 20 befinden sich zwei Auslaßöffnungen 26 und 28, die durch ein weiteres außen an das Rohr 20 angeschweißtes Rohr 33 mit der Auslaßöffnung 19 verbunden sind. Die obere Kolbenfläche 30 wirkt mit der Einlaßöffnung 25 und der Auslaßöffnung 26 zusammen, die höhenmäßig gegeneinander versetzt sind, und die untere Kolbenfläche 31 wirkt mit der Einlaßöffnung 27 und der Auslaßöffnung 28 zusammen, die ebenfalls höhenmäßig gegeneinander versetzt sind. Die Konstruktion des Fluidhammers 22 ist bekannt, so daß die Funktion hier nicht näher erläutert werden muß. Die Steueröffnungen 25 bis 28, die abwechselnd von den Kolben 23 verschlossen und freigegeben werden, bewirken, daß der Kolben 23 periodische Hin- und Herbewegungen ausführt und dabei mit dem Ansatz 24 auf die rückwärtige Schlagfläche 34 des Schlagwerkzeugs 35 schlägt. Das Schlagwerkzeug 35 ist mit einem Schaft 36, der eine Keilverzahnung aufweist, in einer fest mit dem unteren Ende des Rohres 20 verbundenen Hülse 37, die in ihrem Innern ebenfalls eine Keilverzahnung aufweist, drehfest verbunden. Der Schaft 36 weist eine Längsnut 38 auf, in die ein Querstift 39 mit einem Teil seines Umfangs hineinragt, um die Längsverschiebbarkeit des Schaftes 36 relativ zu der Hülse 37 bzw. zu dem Rohr 20 zu begrenzen.

Am unteren Ende des vertikalen Schaftes 36 befindet sich der horizontale Schlagbalken 40, der an seiner Unterseite Hartmetallelemente 41 aufweist. Wie die F i g. 2 und 3 zeigen, erstreckt sich der Schlagbalken 40 über nahezu die gesamte Breite des Mantels des Kübels 14.

ίο Der Mantel des Kübels 14, das Rohr 20 und der horizontale Schlagbalken 40 sind sämtlich drehfest mit der Drehstange 13 verbunden, so daß sich diese Teile gemeinsam drehen.

Die Bodenwand des Kübels 14 besteht in bekannter Weise auf zwei Klappen 43, 44, von denen sich jede gemäß F i g. 3 über einen Teil des Umfangs der Bodenfläche erstreckt. Die Klappen 43 und 44 sind jeweils wendelfärmig gebogen. Jede dieser Klappen erstreckt sich über einen Winkelbereich von mehr als 180", so daß sich die Klappen im geschlossenen Zustand überlappen. An der Vorderkante 45 der Klappe 43 befinden sich nach vorne abstehende Schürfelemente 45a in Form von Zähnen. Die rückwärtige Kante 46 der Klappe 43 liegt im Innern des Kübels 14 auf einem höheren Niveau als die Vorderkante 45.

Die Vorderkante 45' der anderen Klappe 44 weist ebenfalls nach vorne (d. h. in Drehrichtung der Pfeile 47) weisende Schürfelemente 45a auf, während die rückwärtige Kante 46' dieser Klappe 44 sich im Innern des Kübels 14 auf einem höheren Niveau befindet. Beide Klappen 43 und 44 sind gemäß F i g. 2 nach Art einer konischen Wendel ausgebildet, um die Bohrlochsohle kegelförmig abzuschürfen. Der Schlagbalken 40, dessen Hartmetallelemente 41 den tiefsten Punkt der Klappen 43 und 44 um etwa 1 bis 2 cm nach unten überragen, ist dagegen geradlinig ausgebildet, so daß sämtliche Hartelemente 41 auf gleichem Niveau arbeiten. Damit der Schlagbalken 40 die Klappen 43,44 durchdringen kann, sind in den Klappen entsprechende Schlitze 49 vorgesehen.

Die Klappen 43 und 44 sind jeweils um eine Schwenkachse 50, die im Innern des Kübels 14 angeordnet ist, schwenkbar und können somit zum Entleeren des Kübels außerhalb des Bohrlochs nach unten geschwenkt werden. Die verschwenkbare Anbringung der Klappen 43 und 44 sowie der Verschwenkmechanismus sind bekannt, so daß diese Einzelheiten nicht näher erläutert werden müssen. Es sei lediglich erwähnt, daß die Klappen 43,44 dadurch nach unten geschwenkt und geöffnet werden, daß ein Hebel 51 der in der Nähe des oberen Endes des Rohres 20 angeordnet ist, verstellt wird, wodurch ein Riegel einen Hebel 53 freigibt, der dann von einer Feder 52 am Kübel 14 nach außen gezogen wird. Beim Betrieb der GroBlochbohrvorrichtung wird der Kübel 14 an der Drehstange 13 in das Bohrloch abgesenkt und seine vertikale Achse gedreht. Dabei ergreifen die Schürfelemente 45a das Bohrgut und führen dieses über die Vorderkanten 45 auf die wendeiförmigen Klappen 43 und 44. Auf diese Weise wird das Bohrgut während der Drehung fortlaufend von unten her in den Kübel 14 eingefüllt. Stößt die Bohrung auf Gestein, dann wird der Anschluß 16 (Fig. 1) mit Druckluft versorgt, wodurch der Drucklufthammer 22 versorgt und betätigt wird. Der Drucklufthammer 22 übt Schläge auf die

b5 Schlagfläche 34 des Schlagwerkzeugs 35 aus, während die Drehung des Kübels 14 zusammen mit dem Schlagwerkzeug 35 fortgesetzt wird. Hierdurch wird die gesamte Fläche der Bohrlochsohle 18 bei drehender Be-

wegung des Schlagbalkens 40 mit Schlagen beaufschlagt, um das Gestein bzw. den festen Boden zu lokkern. Das hierbei abgetragene Bohrgut wird nach dem Lockern sogleich von den Schürfelementen 45a bzw. den Vorderkanten 45 und 45' aufgenommen und in den Kübel 14 geleitet. Wie F i g. 3 zeigt, ist der Schlagbalken 40 gegenüber den die Schürfelemente 45a aufweisenden Vorderkanten 45 und 45' rotatorisch versetzt angeordnet, wobei jeweils die Schürfelemente einem Arm des Schlagbalkens 40 mil einem Winkelabstand von etwa 130° nachfolgen.

Beim Ausführungsbeispiel wird die durch das Gewicht der Vorrichtung erzeugte Vorschubkraft über radiale Kraftübertragungsflächen 59 von dem Rohr 20 auf das Schlagwerkzeug 35 übertragen, so daß das Schlagwerkzeug 35 durch das Rohr 20 nach oben hin abgestützt ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

20

25

30

40

50

55

60

b5

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Großlochbohrvorrichtung mit einer an ein Traggerüst anhängbaren, rotatorisch antreibbaren Drehstange, einem an der Drehstange befestigten, seitlich geschlossenen Kübel, der an seinem unteren Ende mindestens eine Schürfkante zum Aufnehmen von Bohrgut in den Kübel aufweist, und mit einem unterhalb des Kübels am unteren Ende eines mit der Drehstange verbundenen Rohres angeordneten Bohrwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrwerkzeug als Schlagbalken (40) ausgebildet ist, der sich im wesentlichen über die gesamte Breite des Kübels (14) erstreckt und einen in das untere Ende des mit der Drehstange (13) verbundenen Rohres (20) eingreifenden Schaft (36) aufweist, der durch einen im Rohr (20) angeordneten Fluidhammer (22) beaufschlagbar ist, und daß im Boden des Kübels (14) ein schlitzförmiger Durchtritt (49) für den Schlagbalken (40) ausgespart ist.

2. Großlochbohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der Drehstange (13) verbundene Rohr (20) den Zylinder des Fluidhammers (22) bildet und der Schaft (36) des Schlagbalkens (40) drehfest, aber in Längsrichtung in Grenzen verschiebbar im unteren Ende des Rohrs (20) gehalten ist.

3. Großlochbohrvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kübel (14) mindestens eine abklappbare Bodenklappe (43, 44) mit einer die Schürfelemente (45a,) tragenden Schärfkante (45) aufweist.