DE4103196C2 - Bohrgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Bohrgerät ist in der deutschen Gebrauchs­ musterschrift 83 37 248 beschrieben. Bei diesem bekannten Bohrgerät ist das Schub-Schlag-Aggregat gemeinsam mit dem Drehantrieb mit Bezug auf den Schlitten verschiebbar. Da­ durch wird nicht nur das Bohrgestänge, sondern auch der Drehantrieb durch die Schläge des Schub-Schlag-Aggregats beschleunigt, was die Schlagwirkung auf das Bohrgestänge vermindert und die mechanischen Beanspruchungen des Dreh­ antriebes vergrößert. Der sich dadurch einstellende Ver­ schleiß führt dazu, daß der Drehantrieb und das Schub- Schlag-Aggregat zum Auswechseln der betroffenen Teile vollständig zerlegt werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein konstruktiv einfaches Bohrgerät zu schaffen, das mit einem einfach zu wartenden und problemlos auswechselbare Verschleißteile aufweisenden Schub-Schlag-Aggregat ausgestattet ist.

Diese Aufgabe löst die Erfindung durch ein Bohrgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Das Schub-Schlag-Aggregat ist somit kraftbeaufschlagt mit Bezug auf den Drehantrieb verschiebbar, so daß die Axial­ kraft direkt auf das Bohrgestänge wirkt und der Drehan­ trieb von Axialkräften frei ist. Auch die Schläge des Schub-Schlag-Aggregats beanspruchen den Drehantrieb nicht, so daß dieser weniger verschleißanfällig ist und leichter gebaut sein kann.

Das Schub-Schlag-Aggregat erzeugt die Schlagkraft über einen mittels einer Druckfeder vorgespannten Schlagkol­ ben, der an einer Seite mit einem Kolbenfortsatz auf dem Stößel ruht, während auf der anderen Seite eine Kolben­ stange aus dem Gehäuse herausragt, die zum Vorspannen der Druckfeder mittels einer in eine Nut der Kolbenstange eingreifenden Kurvenscheibe dient. Auf diese Weise ent­ steht jedesmal ein Schlag auf den Stößel, wenn die Kur­ venscheibe die Kolbenstange am Ende des Vorspannens der Druckfeder freigibt und der Kolbenfortsatz, angetrieben von der Druckfeder, wieder vorschnellt. Somit übt nicht der Antrieb des Schub-Schlag-Aggregats die Schläge aus, vielmehr werden sie durch die Druckfeder ausgelöst, wäh­ rend der Antrieb mittels der Kurvenscheibe nur zum Vor­ spannen der Druckfeder dient und daher ebenfalls von Stößen durch die Schläge befreit ist und einem geringeren Verschleiß unterliegt. Vorteilhaft ist bei dem erfindungsgemäßen Gerät, daß sich die Kurvenscheibe und der Schlagkolben mit dem Kolbenfortsatz und der Kolben­ stange, die die einzigen Verschleißteile bilden, auf einfache Weise austauschen lassen, ohne daß der An­ triebsmotor davon berührt wird. Es läßt sich damit trotz einer Systemtrennung eine funktionelle Verschmelzung er­ reichen. Die bedarfsweise unterstützend aufgebrachte Schlagkraft geht ohne Umweg über den Schub-Schlag-Schlit­ ten des Schub-Schlag-Aggregats voll auf das Bohrgestänge.

Dem Schlagkolben läßt sich eine Druckfeder zuordnen, die als Schlagimpulse erzeugende Antriebsfeder dient, um den Schlagkolben in schneller Folge nach vorn zu beschleuni­ gen. Anstatt einer Druckfeder eignen sich auch andere, für einen entsprechenden Impuls sorgende Druckspeicher, z. B. Stickstoffspeicher.

Die sich entgegen der Vortriebsrichtung bewegende, vor­ teilhafterweise Nocken aufweisende Kurvenscheibe zieht den Kolben somit gegen die Kraft der Druckfeder zurück, die sich dabei vorspannt. Da jeweils nur eine Nocke der Kurvenscheibe mit einem kurvenförmig ausgebildeten Ende in die außerhalb des Gehäuses angeordnete Nut eingreift, ergeben sich günstige, einer Rollreibung ähnliche Rei­ bungsverhältnisse.

Wenn der Kurvenscheiben-Antriebsmotor vertikal angeordnet ist, wird kein zusätzlicher Platz benötigt und läßt sich in der Baugrube der nach oben ohnehin freie Raum für den Motor ausnutzen.

Es empfiehlt sich, daß der Schub-Schlag-Schlitten ange­ trieben und mit dem Drehantriebsschlitten zugfest verbun­ den ist. Die vorteilhafte System-Trennung läßt sich mit lediglich einem Antrieb verwirklichen, der ein Zahnstan­ genantrieb sein kann und damit - im Gegensatz beispielsweise zu einem den Schub aufbringenden Hydrau­ lik- oder Pneumatikzylinder - eine nicht so große Bau­ länge erfordert, um den Vortrieb zu erreichen; über die zugfeste Verbindung, beispielsweise eine Kette oder ein Seil, nimmt der Schub-Schlag-Schlitten den Drehantriebs­ schlitten beim Zurückfahren mit, wenn ein neues Gestänge angesetzt werden muß. Für den Schub-Schlag-Schlitten eig­ nen sich neben den genannten Antrieben alle eine lineare Bewegung erzeugenden Antriebe, wie ein Seilantrieb oder ein Kettenantrieb mit entsprechender Umlenkung.

Wenn das Bohrgestänge drehfest mit einem in dem Drehan­ trieb längsbeweglich gelagerten Stößel verbunden ist, lassen sich Schäden an dem vorteilhaft als Kettenantrieb ausgebildeten, das Bohrgestänge über zumindest eine Kette antreibenden Drehantrieb vermeiden, bei dem der Stößel in einem das Drehmoment übertragenden Zahnrad lagert. Zwi­ schen dem Schlagwerkzeug und dem Bohrgestänge befindet sich somit ein bewegliches Glied, und das Schlagwerkzeug wirkt mittelbar auf das rückwärtige Ende des Bohrgestän­ ges ein. Das Schub-Schlag-Aggregat und der Antrieb zum Drehen des Bohrgestänges lassen sich unabhängig voneinan­ der betätigen.

Für sämtliche, vorzugsweise hydraulischen oder pneuma­ tischen Antriebe wird lediglich ein Antriebsmedium benö­ tigt; die Antriebe lassen sich auf einfache Weise an auf der Baustelle üblicherweise vorhandene, hydraulische oder pneumatische Trägergeräte (Bagger oder Kompressor) an­ schließen.

Wenn das Bohrgestänge mit einem eine Schrägfläche aufwei­ senden Kopf versehen ist, der als Lenkkopf mit einer elektronischen, den Bohrvortrieb exakt verfolgenden und steuernden Einheit ausgebildet sein kann, läßt sich je nach Stellung des schrägen Lenkkopf es, die auf einer Skala eines Meßgerätes außerhalb der Erdbohrung angezeigt wird, durch Unterbrechen der Rotation bei translatori­ schem Vortrieb eine zielgerichtete Kursänderung errei­ chen, um so Hindernissen auszuweichen oder eine Kurve zu fahren.

Wenn der Gestängekopf austauschbar ist, lassen sich bei unterschiedlichen Lenkradien Köpfe mit entsprechend ange­ paßten Neigungen der Schrägfläche einsetzen.

Bei einem mit einer Drillnut versehenen Gestängekopf er­ gibt sich aufgrund der wie ein Schraubengewinde wirkenden Nut eine das Bohrgestänge in das Erdreich hineinziehende Wirkung; die vom Schub-Schlag-Aggregat aufzubringende Schubkraft kann dann geringer und entsprechend die Ab­ stützung der Lafette weniger aufwendig sein. Außerdem er­ möglicht die Drillnut ein Abfördern des Kleinmaterials (Bohrklein) nach hinten.

Wenn ein Gestängekopf mit einer Zentrierspitze versehen ist, wird der Geradeauslauf des Bohrgestänges unter­ stützt. Die Zentrierspitze zieht sich nämlich - insbeson­ dere beim Arbeiten in massivem Erdreich - bei voller Dre­ hung des Bohrgestänges voreilend in das Erdreich hinein.

Bei Verwendung hohler Bohrgestänge kann zudem die Gestän­ gelängsbohrung dazu beitragen, daß über ein Drehgelenk, das zentrisch zwischen dem Drehantrieb und dem jeweils letzten Gestänge angeordnet ist, Flüssigkeit zum Schmie­ ren der Gestänge bzw. zum Kühlen des Bohrkopfes einge­ bracht wird. Die Flüssigkeit bewirkt weiterhin, daß ein im Lenkkopf befindlicher Sender durch die laufende Rotation und die dadurch entstehende Reibung am Erdreich nicht zu heiß wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläu­ tert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Erdbohrgerät mit am rückwärtigen Ende des Bohrgestänges angeordnetem Schub-Schlag-Aggregat in einer Längsansicht;

Fig. 2 das Bohrgerät gemäß Fig. 1 in einem Schnitt ent­ lang der Linie II-II und

Fig. 3 einen in einem Gehäuse des Schub-Schlag-Aggrega­ tes gemäß Fig. 1 angeordneten, von einer Nocken­ scheibe vorgespannten Schlagkolben im Quer­ schnitt, in Pfeilrichtung A von Fig. 1 gesehen.

Ein Erdbohrgerät 1 besteht aus einer Lafette 2 und einem da­ rauf angeordneten Schub-Schlag-Aggregat 3 sowie einem Dreh­ antrieb 4. Das Schub-Schlag-Aggregat 3 und der Drehantrieb 4 sind auf Schlitten 5, 6 angeordnet, die auf Führungsstan­ gen 7 gleiten. Die Schlitten 5, 6 sind voneinander getrennt und lediglich durch eine Kette 8 zugfest miteinander ver­ bunden. Zum Vortreiben eines durch Ansetzen neuer Teil­ stücke beliebig zu verlängernden Bohrgestänge 9 in Vor­ triebsrichtung 11 wird das Schub-Schlag-Aggregat 3 von ei­ nem Zahnradantrieb 12 vorwärtsbewegt, der aus einem Motor 13 mit einem Ritzel 14 besteht, das mit einer sich über die gesamte Länge der Lafette 2 erstreckenden Zahnstange 15 kämmt (vgl. Fig. 2).

Zum Übertragen der Schubkraft liegt ein Kolbenfortsatz 16 eines in einem Gehäuse 17 des Schlittens 5 des Schub- Schlag-Aggregates 3 angeordneten Schlagkolbens 18 (vgl. Fig. 3) kraftschlüssig an einer Stößelflasche 19 (vgl. Fig. 1) eines zwischen dem Bohrgestänge 9 und dem Kolbenfortsatz 16 angeordneten Stößels 21 an. Der Stößel 21 lagert in Richtung des Doppelpfeils 22 längsbeweglich in Zahnrädern 23 des als Kettenantrieb - in Fig. 2 sind eine Kette 10 und ein diese antreibender Hydraulikmotor 20 schematisch darge­ stellt - ausgebildeten Drehantriebes 4. Zum Drehen des Bohrgestänges 9 ist dieses an der in Fig. 1 mit 24 gekenn­ zeichneten Anschlußstelle drehfest mit dem Stößel 21 verbun­ den. Das Bohrgestänge 9 ist mit einem austauschbaren, eine schraubengewindeartige Drillnut 25, eine Schrägfläche 26 und eine Zentrierspitze 27 aufweisenden Gestängekopf 28 versehen.

Trifft das Bohrgestänge 9 beim Vortrieb auf einen Wider­ stand, der durch Schubkraft allein nicht überwunden werden kann, wird das Bohrgestänge 9 über den zwischengeschalteten Stößel 21 mittels des Kolbens 18 (vgl. Fig. 3) und somit vom rückwärtigen Ende her durch Schläge mit hoher Impulsfol­ ge beaufschlagt. Der Schlagkolben 18 wird zu diesem Zweck - wie in Fig. 3 dargestellt ist - von einer im Gehäuse 17 des Schub-Schlag-Aggregates 3 angeordneten Druckfeder 29 be­ schleunigt, die unter Vorspannung steht. Zum Vorspannen der Druckfeder 29 greift eine mit drei Nocken 31 ausgebildete Kurvenscheibe 32 in eine Nut 33 einer sich durch das Gehäuse 17 nach außen erstreckenden Kolbenstange 34 ein. Die Kurvenscheibe 32 ist über eine Antriebswelle 35 an einen Hydraulikmotor 38 angeschlossen, der beim Inbetrieb­ setzen die Nocken 31 in schneller Folge in Eingriff mit der Nut 33 bringt und entsprechend jeweils die Druckfeder 29 vorspannt, so daß sich eine schnelle Folge des Entspannens und Spannens der Druckfeder und damit eine entsprechend schnelle Hubfolge des Schlagkolbens 18 ergibt. Sobald der Widerstand überwunden ist, wird der Motor 36 ausgeschaltet und das Bohrgestänge 9 wieder nur allein durch Schubkraft in Vortriebsrichtung 11 ins Erdreich vorgetrieben.

Claims (13)

1. Bohrgerät mit einem auf einem in einer Lafette ge­ führten Schlitten angeordneten, kombinierten, ein Bohrgestänge auf nehmenden Drehantrieb und einem auf einen am Ende des Bohrgestänges angreifenden Stößel wirkenden, kraftbeaufschlagt verschiebbaren Schub- Schlag-Aggregat, dadurch gekennzeichnet, daß das Schub-Schlag-Aggregat (3) gegenüber dem Drehantrieb (4) verschiebbar ist und ein Schlagwerkzeug mit einem in einem Gehäuse (17) angeordneten, vorgespannten Schlagkolben (18), der an einer Seite mit einem Kol­ benfortsatz (16) und an der anderen Seite mit einer Kolbenstange (34) aus dem Gehäuse (17) herausragt, aufweist, wobei eine angetriebene, eine Druckfeder (29) vorspannende Kurvenscheibe (32) in eine Nut (33) der Kolbenstange (34) eingreift.

2. Bohrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schlagkolben (18) eine Druckfeder (29) zuge­ ordnet ist.

3. Bohrgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kurvenscheibe (32) drei Nocken (31) aufweist.

4. Bohrgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Kurvenscheiben-Antriebsmotor (36) vertikal angeordnet ist.

5. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schub-Schlag-Schlitten (5) angetrieben und mit einem Drehantriebsschlitten (6) zugfest verbunden ist.

6. Bohrgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein Schub-Schlag-Aggregat (3) mit einem Zahnstangenantrieb.

7. Bohrgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrgestänge (9) drehfest mit einem in dem Drehantrieb (4) längs­ beweglichen Stößel (21) verbunden ist.

8. Bohrgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrgestänge (9) über zumindest eine Kette angetrieben ist und der Stößel (21) in einem das Drehmoment übertragenden Zahnrad (23) lagert.

9. Bohrgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch hydraulische oder pneuma­ tische Antriebe.

10. Bohrgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrgestänge (9) mit einem eine Schrägfläche (26) aufweisenden Kopf (28) versehen ist.

11. Bohrgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gestängekopf (28) austauschbar ist.

12. Bohrgerät nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Gestängekopf (28) mit einer Drill­ nut (25) versehen ist.

13. Bohrgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch einen Gestängekopf (28) mit einer Zentrierspitze (27).