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Die vorliegende Erfindung betrifft eine drehbare Futterrohr-
Drehvorrichtung für Aushubmaschinen mit drehbaren
Bohrwerkzeugen gemäß dem Hauptanspruch.
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Die drehbare Futterrohr-Drehvorrichtung gemäß der Erfindung
wird bei Aushubmaschinen eingesetzt, die drehbare
Bohrwerkzeuge verwenden, um für Fundamente, genauer gesagt zum
Erhalt von Fundamentstützen, Bohrlöcher herzustellen.
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Die Aushubmaschinen, bei denen die Erfindung eingesetzt wird,
können hydraulisch oder mechanisch arbeiten und sind dazu
eingerichtet, Stützen mit Durchmessern zwischen 600 und 2500
mm mit Tiefen von wenigstens 80 Metern herzustellen.
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Auf dem Gebiet der Fundamenttechnik und insbesondere bei
Fundamenten, die durch Stützung hergestellt werden, wobei hier
zylindrische Stützen im Erdreich hergestellt werden müssen,
werden seit einiger Zeit Maschinen mit drehbaren Werkzeugen
verwendet.
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Diese Maschinen weisen eine Bohreinheit auf, bei der ein
Drehkopf mit einem drehbaren Werkzeug zusammen mit einer
Anzahl von zwischenliegenden Schäften gekoppelt ist, die in
axialer Richtung miteinander verbunden sind, bis die erforderliche
Tiefe erreicht ist.
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Bei Erdreich mit einer geringen Standfestigkeit oder mit einer
niedrigen Konsistenz umfassen die Aushubmaschinen im
Hinblick auf das Vermeiden von die Wand der Bohrlöcher
beeinträchtigenden Einbrüchen an ihrer Vorderseite eine Einheit, um
röhrenförmige Verkleidungen mit einem Außendurchmesser, der
größer als der des drehbaren Werkzeugs ist, einzufügen, wobei
diese Verkleidung in einer im wesentlichen auf der gleichen
Achse wie das Bohrloch liegenden Position und wenigstens
entlang eines Längsabschnittes des Bohrloches in das Erdreich
einzufügen, um die Seitenwand des Bohrloches zu stabilisieren.
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Nach Beendigung des Aushubs werden diese Verkleidungen
normalerweise durch die gleiche wie bei dem Einsetzen
verwendete Maschine zurückgezogen und wiederverwendet.
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Drehbare Futterrohr-Drehvorrichtungen werden derzeit für das
Einsetzen dieser röhrenförmigen Verkleidung und zum Erzielen
eines hohen Drehmoments eingesetzt, um die Verkleidung
zugleich mit nach unten gerichtetem Vorschub zu drehen.
Diese Futterrohr-Drehvorrichtungen sind in einer vorderen
Stellung mit den Fundamentaushubmaschinen verbunden und
können ein Bauelement bilden, das im wesentlichen unabhängig
von diesen Maschinen ist oder durch die Aushubmaschine
angetrieben wird, mit der sie verbunden sind.
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Dieses System erfordert eine Anzahl von Zusatzteilen sowohl für
dessen Installation als auch für dessen Betrieb, und diese
Zusatzteile gestalten die Betriebsvorgänge für die Herstellung der
Stütze kompliziert und langwierig.
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Um diese Probleme zu überwinden und den zur Ausrüstung der
Maschine erforderlichen Zeitbedarf zu reduzieren, wurde gemäß
dem Stand der Technik vor einiger Zeit vorgeschlagen, drehbare
Futterrohr-Drehvorrichtungen koaxial und fest mit der
Aushubvorrichtung zu verbinden, was zu der Drehung und
Vorwärtsbewegung des drehbaren Werkzeugs führt.
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Bei diesem System erzeugt eine erste Vorrichtung die Drehung
und den Vorschub des drehbaren Werkzeugs und leitet kontinuierlich
die Bewegung und den Vorschub zu einer zweiten
Vorrichtung, die die Drehung und den Vorschub der Verkleidungen
erzeugt.
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Die drehbare Futterrohr-Drehvorrichtung ist somit direkt und
stabil mit der Vorrichtung verbunden, die das drehbare
Bohrwerkzeug dreht, und beide Vorrichtungen werden durch den
gleichen Motor angetrieben.
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Diesen Vorrichtungen ist das Problem immanent, dass, falls das
Einfügen einer Verkleidung nicht mehr erforderlich ist, es
notwendig ist, die Werkzeugdrehvorrichtung und die drehbare
Futterrohr-Drehvorrichtung anzuheben und in einer
angehobenen Stellung zu halten, um von der letztgenannten die
Verkleidung zu lösen, welches in das Erdreich eingefügt ist.
Diese Arbeitsschritte sind langwierig, kompliziert und sehr
schwierig auszuführen, und diese Situation gestaltet die
Aushubsarbeitsschritte infolge der für diese Vorgänge der
Verbindung und Trennung der Verkleidung mit beziehungsweise von
der drehbaren Futterrohr-Drehvorrichtung anfallenden
Ausfallzeiten sehr lästig.
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Weiterhin ist es bei derartigen drehbaren
Futterrohr-Drehvorrichtungen gemäß dem Stand der -Technik unmöglich, die
Werkzeugdrehvorrichtung von den drehbaren
Futterrohr-Drehvorrichtungen zu trennen, so dass clie letztgenannte Vorrichtung
sich immer dann dreht, wenn sich die Werkzeugdrehvorrichtung
dreht, mit dem Ergebnis einer Verschwendung von elektrischer
Energie und vor allem mit der Erzeugung von erheblichen
Gefahren für die mit dem Betrieb der Maschine zur Herstellung der
Fundamente betrauten Personen.
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Aus der US-A-4,102,409 ist eine Gesteinsbohrmaschine mit
einem mit hoher Leistung drehbaren ersten Spannfutter zum
Halten des Bohrgestänges bekannt, das von einer Mitte der
Bohrachse koaxialen Stellung in eine von der Bohrachse
versetzten Stellung versetzt werden kann, um eine Eingangswelle
eines Untersetzungsgetriebes zu fassen, welches mit einem
zweiten Spannfutter zum Erfassen des äußeren Bohrrohres
verbunden ist.
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Die vorliegenden Anmelder haben diese Erfindung entwickelt,
erprobt und ausgeführt, um die Nachteile des Standes der
Technik zu überwinden und weiterer Vorteile zu erzielen.
Diese Erfindung wird in dem Hauptanspruch beschrieben und
charakterisiert, während die abhängigen Ansprüche
Abwandlungen der Lehre des Hauptanspruchs beschreiben.
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Die vorliegende Erfindung gestattet in Abhängigkeit der
jeweiligen Anforderungen das Antreiben der drehbaren Futterrohr-
Drehvorrichtung unabhängig von der Werkzeugdrehvorrichtung.
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Die drehbare Futterrohr-Drehvorrichtung gemäß der Erfindung
ist auf der gleichen Achse wie und in einer tieferen Position als
die Werkzeugdrehvorrichtung angeordnet.
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Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist die
drehbare Futterrohr-Drehvorrichtung immer unabhängig von der
Werkzeugdrehvorrichtung, wobei jede der beiden Vorrichtungen
jeweils mit einer eigenen unabhängigen Antriebseinheit
verbunden ist.
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Bei dieser Ausgestaltung sind die Werkzeugdrehvorrichtung und
die drehbare Futterrohr-Drehvorrichtung koaxial und
übereinander angeordnet, wobei die Werkzeugdrehvorrichtung oben
angeordnet ist.
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Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die
Werkzeugdrehvorrichtung zeitweise mit der drehbaren Futterrohr-
Drehvorrichtung verbindbar und von dieser lösbar, und in
diesem Fall umfaßt die Maschine einen einzige Antriebseinheit, die
die beiden Vorrichtungen antreibt.
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In diesem Fall erfüllt die Antriebseinheit demnach die zweifache
Funktion, für die Werkzeugdrehvorrichtung und die drehbare
Futterrohr-Drehvorrichtung die Bewegung zu erzeugen, aber
diese Beaufschlagung lediglich einer Vorrichtung oder beider
Vorrichtungen hängt allein von der Wahl des Maschinenführers
ab.
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In diesem Fall gestattet die Erfindung, die Kopplung der
Werkzeugdrehvorrichtung mit der drehbaren
Futterrohr-Drehvorrichtung und die entsprechende Entkopplung durch einen
einfachen, automatischen und ferngesteuerten Vorgang, falls dies
bei den Arbeitsschritten erforderlich ist.
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Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind die Zeiten, um die
Verkleidungen für die Einsetzeinheit bereitzustellen und zu
installieren, demnach erheblich reduziert, was eine merkliche
Verringerung der Gesamtkosten für die Arbeitsschritte beim
Erstellen der Stützung zur Folge hat.
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Weiterhin sind die Gefahren für die Maschinenführer im
wesentlichen beseitigt, und die Verschwendung von elektrischer
Energie aufgrund der Mitnahme der drehbaren
Futterrohr-Drehvorrichtung, falls die Verkleidungen während des Einbringens der
Bohrlöcher nicht verwendet werden, wird ebenso beseitigt.
Gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung sind die
Werkzeugdrehvorrichtung und die Futterrohr-Drehvorrichtung koaxial
sowie übereinander angeordnet und untereinander über eine
Übertragungseinheit beispielsweise nach Art eines
Umlaufgetriebes miteinander gekoppelt.
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Die Übertragungseinheit wirkt weiterhin als ein
Drehmomentvervielfacher zwischen der Werkzeugdrehvorrichtung und der
Futterrohr-Drehvorrichtung, so dass bei dem Vorgang des
Einfügens der Verkleidung in das Erdreich ein Torsionsimpuls
und damit ein Drehmoment bereitgestellt wird, welches größer
ist als das, dass für das Einführen des drehbaren
Bohrwerkzeuges in das Erdreich notwendig ist.
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Die Übertragungseinheit verfügt über vertikal bewegbare
Koppelflanschmittel, die eine erste Koppelstellung und eine
entkoppelte zweite Stellung aufweisen.
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In der ersten Koppelstellung der Koppelflanschmittel ist die
drehbare Futterrohr-Drehvorrichtung drehbar mit der
Bohrwerkzeugdrehvorrichtung verbunden und dabei mit einer
herabgesetzten Winkelgeschwindigkeit angetrieben.
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Wenn das Koppelflanschmittel in der entkoppelten zweiten
Stellung ist, wird die drehbare Futterrohr-Drehvorrichtung
bezüglich der Drehung von der Werkzeugdrehvorrichtung
entkoppelt, die somit die einzige angetriebene Vorrichtung ist.
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Falls dies durch die Arbeitsschritte wie beispielsweise für das
Erstellen von Bohrlöchern in Erdreich mit einer Konsistenz,
welche in diesem Fall den Einsatz von Verkleidungen nicht
erfordert, erforderlich ist, ist es auf diese Weise möglich, das
drehbare Werkzeug zu drehen und die drehbare Futterrohr-
Drehvorrichtung stillstehen zu lassen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Ausführung
weisen die Koppelflanschmittel ein Paar von einander
gegenüberliegenden Verankerungsflanschen auf, die einen ersten
Verankerungsflansch mit Verankerungselementen eines
männlichen Typs (oder eines weiblichen Typs) umfassen, die
zeitweise mit einer zugeordneten Anzahl von
Verankerungselementen eines weiblichen Typs (oder eines männlichen Typs)
zusammenwirken, welche eine angepaßte Gestalt aufweisen und
von dem zweiten Verankerungsflansch der Koppelflanschmittel
umfaßt sind, die mit der die drehbare Futterrohr-Drehvorrichtung
antreibenden Übertragungseinheit gekoppelt sind.
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Der zeitweise Eingriff zwischen den ersten und zweiten
Verankerungsflanschen wird durch eine axiale Bewegung erzielt,
die durch Anheben/Absenken eines Verankerungsflansches in
Bezug auf den anderen Verankerungsflansch beispielsweise
durch ein Betätigungsmittel erfolgt.
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Die beigefügten Figuren sind als nicht beschränkende Beispiele
zu sehen und zeigen zwei bevorzugte Ausführungen der
Erfindung, wobei
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Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Form der
Ausführung einer drehbaren
Futterrohr-Drehvorrichtung gemäß der Erfindung in einem Teillängsschnitt
ist,
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Fig. 2 eine Abwandlungen der Vorrichtung gemäß Fig. 1
zeigt und
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Fig. 3 in einem verkleinerten Maßstab einen Querschnitt der
Vorrichtung gemäß Fig. 2 entlang der Linie A-A zeigt.
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Das Bezugszeichen 10 bezeichnet in den beigefügten
Zeichnungen allgemein eine drehbare Futterrohr-Drehvorrichtung gemäß
der Erfindung.
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Die drehbare Futterrohr-Drehvorrichtung 10 gemäß der
Erfindung ist mit einer Aushubmaschine mit drehbaren Werkzeugen
verbunden, die im Bereich von Fundamenten verwendet wird,
um Bohrlöcher zu erstellen und gleichzeitig eine röhrenartige
Verkleidung für die Herstellung von Stützen einzufügen.
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Die Aushubmaschine, bei der die Erfindung eingesetzt wird,
weist eine drehbare Futterrohr-C)rehvorrichtung 10 auf, die
koaxial mit und unterhalb der Werkzeugdrehvorrichtung 13
angeordnet ist.
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Bei einer ersten Ausführung der Erfindung, die in Fig. 1
dargestellt ist, wird die Werkzeugdrehvorrichtung 13 durch einen
hier nicht dargestellten ersten Motor mittels eines lediglich
teilweise gezeigten ersten Getriebesrades 11 angetrieben,
während die drehbare Futterrohr-Drehvorrichtung 10 durch
einen unabhängig von dem ersten Motor arbeitenden zweiten
Motor 14 angetrieben wird.
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In diesem Fall arbeitet der zweite Motor 14 mit einem zweiten
Getrieberad 20 zusammen, welches mit einer
Übertragungseinheit 15 nach Art eines Umlaufgetriebes gekoppelt ist.
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Dieser Umlaufantrieb 15 wirkt als ein Drehmomentvervielfacher
und überträgt die Bewegung auf die drehbare
Futterrohr-Drehvorrichtung 10 gemäß der Erfindung.
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Gemäß dieser Ausführung der Erfindung ist es möglich, in
Abhängigkeit der jeweiligen Anforderungen die drehbare
Futterrohr-Drehvorrichtung 10 unabhängig von der
Werkzeugdrehvorrichtung 13 anzutreiben.
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Bei einer zweiten Ausführung der Erfindung, die in den Fig. 2
und 3 gezeigt ist, sind die drehbare Futterrohr-Drehvorrichtung
10 und die Werkzeugdrehvorrichtung 13 so miteinander
gekoppelt, dass sie zeitweise deaktiviert werden können.
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Gemäß dieser Ausführung ist die drehbare
Futterrohr-Drehvorrichtung 10 mit der Werkzeugdrehvorrichtung 13 mittels einer
Übertragungseinheit 115 gekoppelt, die zeitweise deaktiviert
werden kann.
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In diesem Fall umfaßt die Aushubmaschine lediglich einen
einzelnen Motor, der hier nicht dargestellt ist und der eine
Drehbewegung mittels eines ersten Getrieberades 11 auf die
Werkzeugdrehvorrichtung 13 und die drehbare
Futterrohr-Drehvorrichtung 10 überträgt, falls dies während des Betriebs
erforderlich ist.
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In diesem Fall umfaßt die Übertragungseinheit 115
Koppelflanschmittel 16 und das Übertragungsgetriebe 15, welches als
ein Drehmomentvervielfacher wirkt, um der drehbaren
Futterrohr-Drehvorrichtung 10 eine Geschwindigkeit und ein
Drehmoment zu verleihen, die das Einfügen des Gehäuses in
das Erdreich sicherstellt.
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Die Koppelflanschmittel 16 umfassen einen ersten
Verankerungsflansch 16a und einen zweiten Verankerungsflansch 16b,
die übereinander angeordnet und jeweils mit der
Werkzeugdrehvorrichtung 13 und mit der drehbaren Futterrohr-Drehvorrichtung
10 verbunden sind.
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Gemäß dieser Ausführung gestatten es die Koppelflanschmittel
16, dass die drehbare Futterrohr-Drehvorrichtung 10 von der
Werkzeugdrehvorrichtung 13 in einer einfachen, automatischen
und ferngesteuerten Art und Weise entkoppelbar ist.
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Bei diesen Beispiel weist die Werkzeugdrehvorrichtung 13 an
ihrer Unterseite das fest verbundene zweite Getrieberad 21 auf,
an dem der erste Verankerungsflansch 16a angebracht ist, um
vertikal verschiebbar, aber drehfest angeordnet zu sein.
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Die Koppelflanschmittel 16 weisen eine erste Koppelstellung, in
der die beiden Verankerungsflansche 16a, 16b drehfest
miteinander gekoppelt sind, und eine entkoppelte zweite Stellung auf,
in der die beiden Verankerungsfiansche 16a, 16b bezüglich
einer Drehung voneinander entkoppelt und unabhängig
voneinander frei drehbar sind.
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Der erste Verankerungsflansch 16a der
Verankerungsflanschmittel 16 ist fest mit Hebe/Absenkmitteln 19 verbunden, die in
diesen Beispiel aus diametral gegenüberliegenden
Bestätigungsmitteln 12 bestehen.
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Diese Hebe/Absenkmittel 19 gestalten es, den ersten
Verankerungsflansch 16a in einem Abstand von dem zweiten
Verankerungsflansch 16b anzuordnen, um die drehbare Futterrohr-
Drehvorrichtung 10 von der Werkzeugdrehvorrichtung 13 zu
entkoppeln.
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In diesem Fall weist der erste Verankerungsflansch 16a eine
Anzahl von umfänglich angeordneten Paßsitzen oder
Ausnehmungen 17 auf, mit denen zeitweise eine zugeordnete Anzahl
von Stiften 18 zusammenwirkt, die eine angepaßte Gestalt
aufweisen und an der oberen Seite des zweiten
Verankerungsflansches 16b vorhanden sind, der mit der drehbaren Futterrohr-
Drehvorrichtung 10 verbunden ist.
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Durch Betätigung des Hebemittels 19 ist es demnach möglich,
die Stifte 18 von den Ausnehmungen 17 zu lösen und damit die
drehbare Futterrohr-Drehvorrichtung 10 von der
Werkzeugdrehvorrichtung 13 zu entkoppeln.