DE750897C

DE750897C - Geraet zum Bohren von Bohrloechern fuer Sprengungen

Info

Publication number: DE750897C
Application number: DESCH124755D
Authority: DE
Inventors: Joseph Roeder
Priority date: 1942-04-28
Filing date: 1942-04-28
Publication date: 1945-01-31

Description

Gerät zum Bohren von Bohrlöchern für Sprengungen Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Bohren von Bohrlöchern für Sprengungen, zum Auflockern von Erdreich, zur Vorbereitung von Gründungen und zu ähnlichen Arbeiten.
Es sind Geräte diesem Art bekannt, bei denen der Bohrkörper in Drehschwingungen versetzt und gleichzeitig in Richtung der Drehschwingung axn,al verlaufend en hin und her gehenden Schwingungskräften .unterworfen wird. Hierbei werden die Drehschwingungen und die hin und her gehenden Kräfte oder Schwingungen durch ein und denselben Erreger erzeugt. Beide Schwingbewegungen stehen daher stets in einem ganz ;bestimmten Verhältnis zueinander. Infolgedessen ist es nicht möglich, das Verhältnis dieser Schwingungen zueinander den durch das Bohren gegebenen Erfordernissen anzupassen.
Gemäß der Erfindung ist es bei diesen Geräten möglich, nicht nur Ausschlagsgröße und Schwingungszahl, sondern auch die Phasenlage :der Schwingbewegungen zueinander einzustellen. Das geschieht dadurch, daß je ein eigner Erreger, sowohl für die Drehschwingung als auch für die hin und her gehende Schwingung vorgesehen ist und daß beide Erreger unabhängig voneinander einstellbar sind.
Dabei ist es jedoch möglich, daß beide Erreger durch einen gemeinsamen Antriebsmotor angetrieben werden. Ferner kann in Verbindung mit der Erfindung vorgesehen werden, den Schwingungserreger von dem eigentlichen Bohrkörper vollkommen zu trennen. Beide werden durch eine Stange, eine Welle, ein Rohr o. dgl. verbunden, das die kleinen Schwingbe-,vegungen überträgt, so daß der Erreger mit allen Lager- und sonstigen empfindlichen Teilen in einem von der eigentlichen Bohrstelle entfernten Gehäuse untergebracht werden kann.
Die Schwingungserregung kann auf mechanischem oder elektrischem Wege erfolgen. Die mechanische Erregung kann beispielsweise durch umkaufende unausgeglichene Massen bewerkstelligt werden, die in zwei zueinander senkrecht stehenden Ebenem umlaufen.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsged 'ankens ist- in der Zeichnung schematisch dargestellt.
Abb. i ist eine Seitenansicht des Gerätes mit teilweise abgenommenem Gehäuse.
Abts. 2 zeigt ein Schema des Erregers. Das Gerät besteht aus dem Gehäuse a., in dem der Schwingungserreger untergebracht ist, der Übertragungswelle b und dem Bohr=

körper c. Der Erreger wird durch den Motö

angetrieben, von dessen Welle mittels ein'

Schraubenrades die beiden Scheiben e und

angetrieben werden. Auf der gleichen Weile' sitzt ein Zahnrad ä, das in die Zahnräder lt. und i eingreift. .
Bei dieser Anordnung laufen die beiden Scheiben e und f in entgegengesetztem Drehsinne, die Scheiben 1a und i. im gleichen Drehsinne um. An allen diesen Scheiben sind unausgeglichene Massen k bzw. 1 befestigt, die bei dem Umlauf der Scheiben Fliehkräfte erzeugen.
Wie Abb.2 erkennen läßt, addieren sich die Fliehkräfte der beiden Massen k in der in der Abbildung gezeigten Stellung. Laufen die Scheiben in der Pfeilrichtung weiter, dann wird die Resultierende beider Fliehkräfte kleiner und kleiner, bis sie nach einer Drehung von cgo° vollständig verschwindet, d. h. die beiden Fliehkräfte heben sich vollkommen auf. Die resultierende Kraft beider wird nach weiterer Drehung wiedergrößer, bis sie in der unteren Stellung der Massen k wieder einen Höchstwert erreicht. Es entsteht also bei dem Umlauf der beiden Scheiben e und feine senkrechte sinusförmig hin und her gehende gerichtete Kraft. Die Richtung dieser Kraft liegt stets in der Mittelachse des Gerätes, d.h. in Richtung der Welle b. Die gleichfalls umlaufenden Massen L erzeugen in der in Abb. 2 gezeichneten Stellung ein Kräftepaar, das bei dem Umlauf der beiden Scheiben k und i im gleichen Drehsinn kleiner und kleiner wird und sich ebenfalls nach einer Drehung von 9o° aufhebt, um anschließend wieder anzuwachsen und nach einer Drehung von i8o° gleich groß wie in der anfangs betrachteten Stellung, jedoch entgegengesetzt gerichtet ist. Dadurch werden Drehschwingungen erzeugt, die sinusförmig verlaufen, und zwar um eine Achse, die parallel zu und in der Mitte zwischen den Drehachsen der beiden Scheiben liegt.
Diese Drehachse fällt mit der Richtung der Schwingungskräfte, die von den Massen k erzeugt werden, zusammen. Voraussetzung hierfür ist, daß die Massen L untereinander gleich sind und daß sie mit der gleichen Exzentrizität umlaufen bzw. daß ihr Schwungrnoment gleich ist. Ist das Schwungmoment an der einen Seite größer als an der anderen, dann entstehen zusätzliche Kräfte, die unter Umständen in besonderen Fällen erwünscht sein können.
Insgesamt entstehen durch den Umlauf der verschiedenen Scheiben Kräfte, von denen die einen in Richtung der Achse der Welle b liegen und die anderen um :diese Achse hin und her schwingen. Beide wirken durch die Übertragung mittels der Stange auf den Bohr-@örper derart, daß er ebenfalls Drehschwin-'gungen ausübt und durch die senkrecht dazu gerichteten hin und her gehenden Kräfte stoßartig weiterbewegt wird. Die Ausbildung des Bohrkörpers ist an sich beliebig, er kann beispielsweise die Form eines üblichen Gesteinsbohrers besitzen oder in geeigneter Weise für die besondere Art des Arbeitens mit Drehschwingungen ausgebildet werden. An Stehle eines gemeinsamen Antriebs für die Scheiben e, f, g, h können zwei getrennte Antriebe benutzt werden, von denen der eine die Scheiben e, f und der andere die Scheiben g, lt antreibt. Das mag insbesondere dann vön Vorteil sein; wenn es erwünscht ist, daß das Drehzahlverhältnis der Scheiben untereinander veränderlich sein. soll. Im allgemeinen wird man allerdings mit dem gleichen Drehzahlverhältnis auskommen. Das Drehzahlverhältnis e und f zu dem der Scheiben h und i kann dabei die verschiedensten Werte haben.
In vorstehendem war davon ausgegangen worden, daß die Übertragung der Schwingurigen durch die Stange oder Schwingwelle b starr ist, d. h. daß die an dem Erreger erzeugten Schwingungen in gleicher Größe auf den Bohrkörper übertragen. werden. In vielen Fällen mag es wünschensw--rt sein, noch eine gewisse Vergrößerung oder Regelmöglichkeit der an dem Bohrkörper auftretenden Schwingungen vorzusehen. Das kann dadurch erfolgen, daß das Übertragungsorgan b federnd ausgebildet wird. Arbeitet man mit der Schwingungszaihl in oder nahe dein Resonanzgebiet, so tritt dadurch die bekannte Resonanzvergrößerung auf, die die Bohrwirkung verbessern kann. Man .erhält auch dabei noch eine zusätzliche Regelmöglichkeit, daß rnan die Scheiben e, f und die Scheiben lr, i nicht mit der gleichen Drehzahl umlaufen läßt, so daß bei geeigneter Wahl der Federung nur entweder die Drehschwingungen oder die hin und Zier gehenden Schwingungen durch Resonanzwirkung verstärkt «erden. Falls man von dieserResonaniwirkungGebrauch machen will, müssen die an den Schwingungen beteiligten Massen und Federn entsprechrnd al)-gestimmt wei-den.
In Abb. 3 ist eine weitere Ausführungsform mit getrenntem Antrieb für die senkrechten- und die Dreinschwingungen dargestellt. In dein Gehäuse nr sind die b(-iden Antriebsmotoren n und, o. befestigt. Die Welle des ersteren trägt ein Schraubenrad o. dgl., das in zwei weitere Schraubenräder o. dgl. eingreift, wie es bei den Scheiben e und f der Fall ist. Die beiden Schraubenräder sind .wiederum mit Massen p versehen, die entgegengesetzt umlaufen und dabei sinusförmige senkrecht hin und her gehende Schwingungen: in Richtung -der Bohrstange q erzeugen. In. ähnlicher Weise treibt der Motor o zwei Zahnräder o. del. an, an denen Massen y befestigt sind, die bei ihrem Umlauf ebenso wie die Massen L Drehschwingungen hervorrufen.
Bei dieser Einrichtung sind naturgemäß die Schwingungsverhältnisse ebenfalls in jeder Beziehung einstellbar, um auf den Bohrkörper in geeigneter Weise wirken zu können. Dias üibertnagungsorgan b kann -auch, wie Abb. 4 zeigt, als Hohlrohr ausgebildet werden, so daß es zugleicih; als Wuss:er- oder Luftzuführung dienen kann. Soll von den Resonanzerscheinungen Gebrauch gemacht werden, dann muß das Rohr elastisch sein.
An-Stelle eines mechanischenSchwingungsantriebs kann auch ein elektrischer Schwingungsantrieb mittels eines sogenannten Vibrators treten, wobei jedoch im allgemeinen die Verwendung von getrennten Antrieben für die hin und her gehende Schwingung und die Drehschwingung vorzuziehen ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Gerät zum Bohren von Bohrlöchern für Sprengungen, zum Auflockern von Erdreioh und ähnliche Arbeiten, wobei der Bohrkörper in Drehschwingungen versetzt und gleichzeitig in Richtung der Drehschwingungsachse verlaufenden hin und her gehenden Schwingungskräften unterworfen wird; dadurch gekennzeichnet, daß je eineigner Erreger sowohl für die Drehschwingung als auch für die hin und her gehende Schwingung vorgesehen ist, wodurch beide Schwingungen unabhängig voneinander einstellbar sind. a. Gerät nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der aus mehreren mechanischen oder elektrischen Schwingungserregern bestehende Antrieb des Bohrers von diesem örtlich getrennt ist und, die Schwingbewegungen auf letzteren. durch eine gegebenenfalls elastische Stange, Welle, ein Rohr o. dgl. übertragen: werden. 3. Gerät nach Anspruch i oder #" dadurdh gekennzeichnet, daß die Schwingbewegungen durch je zwei in zwei zueinander senkrecht stehenden Ebenen umlaufende unausgeglichene Massen erzeugt werden, von denen die Erregermassen für die Drehschwingungen im gleichen, die für die senkrecht, dazu stehenden hin und her gehenden. Schwingungen im entgegengesetzten Drehsinn, umlaufen. Zur Abgrenzung .des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsche P,atenüschtrift ...... Nr. 500 151; USA.- - ...... - 1489319.