EP1580398A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Tiefbau - Google Patents

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EP1580398A1
EP1580398A1 EP04006960A EP04006960A EP1580398A1 EP 1580398 A1 EP1580398 A1 EP 1580398A1 EP 04006960 A EP04006960 A EP 04006960A EP 04006960 A EP04006960 A EP 04006960A EP 1580398 A1 EP1580398 A1 EP 1580398A1
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EP
European Patent Office
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rod
tool
outer rod
telescopic
mast
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EP04006960A
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English (en)
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EP1580398B1 (de
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Maximilian Arzberger
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Bauer Maschinen GmbH
Original Assignee
Bauer Maschinen GmbH
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/02—Drilling rigs characterised by means for land transport with their own drive, e.g. skid mounting or wheel mounting
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D11/00—Methods or apparatus specially adapted for both placing and removing sheet pile bulkheads, piles, or mould-pipes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D17/00—Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E02D17/13—Foundation slots or slits; Implements for making these slots or slits
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02—Couplings; joints
    • E21B17/04—Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
    • E21B17/07—Telescoping joints for varying drill string lengths; Shock absorbers

Definitions

  • the invention relates to a method for civil engineering in which lowered a tool while using a telescopic linkage is guided, which has an outer rod, in which at least one inner rod is slidably received.
  • the invention further relates to a device for civil engineering with a mast and a telescopic rod arranged thereon, at one end of a tool is attachable, wherein the Telescopic rod has an outer rod, in which at least an inner rod is slidably received ,.
  • a generic state of the art is based, for example EP 0 947 664 A.
  • a telescopic one Drill rod described which also as a so-called Kelly linkage is known.
  • an outer tube which with a Rotary drive is connected to a mast, are several inner bars arranged telescopically.
  • At the innermost telescopic pole At the bottom of a drilling tool is attached.
  • the first telescopic pole is still connected to a crane rope, through which the innermost bar and all other bars can be lowered down.
  • the telescopic length is in this known system limited by the diameter of the outer tube.
  • the diameter of the outer tube in turn can not be increased arbitrarily be, since this must be recorded in the rotary drive.
  • the invention is based on the object, a method and a device and a suitable telescopic rod indicate with which one continues to be reliable Leadership even larger processing depths can be achieved can.
  • the method according to the invention is characterized that the tool is attached to the outer rod and with this is lowered and that first with the outer rod only an inner rod is lowered, which then by means a slidably guided on the mast slide element the outer bar is pulled.
  • a basic idea of the invention is based on the fact that the tool is attached directly to the outer rod and the outer rod is lowered with the tool. It will thus a reverse telescoping movement as in a conventional Kelly pole reached.
  • the inner narrow remains Telescopic rod at the top, so regardless of the Length of the telescopic linkage readily a connection to be made a rotary drive or another drive can.
  • Depending on the desired length can by appropriate Enlargement of the lowerable outer tube almost any Number of inner bars are provided.
  • the outer bar Can be hung on a crane rope, which is the Weight of the entire boom and an attached tool, about a drilling tool or a milling machine, receives.
  • the invention provides a special telescoping capability before, in which first the outer rod up to a predetermined depth is lowered. It is then by means of a special carriage element one or more inner bars pulled out to the top. For this purpose, the carriage element even via a separate winch on the mast or via a rack drive or a similar drive. The Pulling movement can also be done along the mast, resulting in a ensures good guidance of the telescopic linkage.
  • the inner rod from the outer rod up is pulled out to a locking position, in which the Outer rod rigidly connected to the adjacent inner rod is, and that the outer rod and the rigidly connected Inner bar lowered further.
  • the locking can be done by suitable locking devices, such as bolts or locking locks respectively.
  • a preferred embodiment of the invention is that for further lowering from the rigid with the outer rod connected inner rod at least one other inner rod pulled out by the carriage element to the locking position and rigidly connected and that the steps of Lowering, pulling out and connecting possibly as long be repeated until the telescopic boom is extended. By this procedure, a particularly long telescopic rod be pulled out reliably.
  • Another preferred embodiment is that a piecewise lowering each up to a defined Pulling takes place, at which then one or more inner rods be pulled out by means of the carriage.
  • the pulling position above a Soil surface, in particular in the lower area of the mast is provided.
  • This can be the one or more inner bars each in the extended position above the ground be locked.
  • the manufactured with tight tolerances Connection area is not so by possibly existing Suspension in a create drilling or milling hole or through Sand and gravel from the soil contaminated. This constitutes one Precision locking ensures safety and protects the precisely machined Guiding and locking areas of the individual bar elements.
  • the carriage element for the method of Outside and / or inside rod engaged with this becomes.
  • the carriage member a gripping or holding device have, which in corresponding gripping areas engages positively and / or non-positively on the respective rod.
  • the lifting and lowering of the telescopic linkage arranged civil engineering tool basically exclusively via a suspension cable by means of a winch on the device respectively.
  • the carriage element when lowering and lifting the tool is used. As a result, larger forces can be added over the winds of the carriage element and a total of one higher processing speed can be achieved.
  • the rigid connection between the individual bar elements can be done in the simplest way by hand, such as using of screw or socket pin.
  • a process Manufacture and / or release of the rigid connection of the telescopic linkage automatically done.
  • hydraulic or be provided pneumatically adjustable retaining bolt, or semi-automatic latching devices which on reaching a Verrastungs ein about by an applied spring force automatically assume a latching position.
  • the telescopic linkage is rotated, in particular driven in rotation becomes.
  • a turn around a defined angle of rotation is for example in the manufacture of slot walls by means Diaphragm wall grippers useful.
  • the telescopic rod can also used to drive augers be, in which the telescopic linkage via a rotary drive on the mast is set in rotation to the drilling torque to transfer to the tool.
  • the device according to the invention is characterized that the outer rod is connectable to the tool and that slidably guided on the mast a slide element which for holding and moving the at least one inner rod relative is formed to the outer rod.
  • the carriage element can be a gripping device for gripping and / or holding the rods.
  • the Gripping device for example, a hydraulic or pneumatically operated collet for positive and / or non-positive locking Gripping the bars or just a simple stop ring include.
  • a particularly economical embodiment of the invention exists in that the tool with the telescopic linkage on one Rope is suspended.
  • the rope can be operated by a winch which, for example, on a mast carrying Lafette is arranged and driven.
  • a winch which, for example, on a mast carrying Lafette is arranged and driven.
  • Such a Cable drive is on most conventional construction machinery. With these can be high forces even at large Achieve processing depths.
  • a hose feed with at least one Schlauchumlenkrolle is provided, which on Mast is slidably guided.
  • the drill pipe can be used for a variety of tools, such as also measuring tools, are used. According to the invention preferred is it that the tool is a milling cutter, a gripper or is a drilling tool.
  • a rotary drive for rotating the telescopic linkage is provided.
  • the rotary drive is usually on Mast arranged and embraces the telescopic rod.
  • a telescopic linkage with an outside bar and one or more Inner bars provided which between a retracted position and an extended position are adjustable, in which the Rods are interconnected via connecting areas.
  • Such a telescopic linkage is characterized according to the invention by that at the connection areas locking elements are arranged.
  • the locking elements can Plug or bolt to be as a simple design.
  • bolts can also be semi-automatic or fully automatic be operated.
  • connection areas is arranged at the free ends of the rods and that for leadership and location positioning exclusively the Connection areas are processed. So can simple pipe elements be used in steel, which does not have the full length must be processed. A mechanical processing Rather, it takes place only on the inside and / or outside at the end areas of the bars. in these areas is a good and very precise editing without major expense possible. Overall, a backlash-free connection be reached between the bars.
  • rods of solid-shell material can be used as rod elements or struts having lightweight components with the various cross-sectional formats, in particular round or Rectangular cross sections are used.
  • rods closed Pipes are and that at the connection areas Sealing elements are arranged.
  • sealing elements at the locking areas in conjunction with a Locking the rod elements outside the borehole in clean environment may be a penetration of water, supporting suspensions or soil materials in the interior of the telescopic boom reliably prevented.
  • Inside the telescopic linkage So can also sensitive lines for energy supply or arranged for data transmission. hereby can the maintenance and cleaning costs for the telescopic linkage drastically reduce during operation.
  • a mast 12 is pivotally mounted on a tracked vehicle 14 held.
  • the mast 12 may in a known manner via a Stellzylinderan Aunt of the illustrated approximately vertical Working position pivoted to an approximately horizontal position be in which preferably carried a transport can.
  • Approximately parallel to the mast 12 is over in rope 22 a Telescopic rod 50 held with a tool 5.
  • the tool 5 is a Trench wall cutter with a total of four cutting wheels.
  • the power to Lifting and lowering of the tool 5 is via the cable 22 by means of applied to the crawler 14 winch 24 applied.
  • the hose reel 28 is attached to the tracked vehicle 14 and is powered by a separate motor.
  • an approximately sleeve-shaped Rotary drive 20 attached, which for rotating the telescopic linkage 50 and the attached tool 5 is used.
  • a carriage member 16 with a gripping device 18 slidably guided.
  • the rotary drive 20 may be provided a simple sleeve-shaped holder.
  • the sliding movement is not shown in detail Carriage rope by means of a winch drive, not shown generated for the carriage rope, which has a lower Carriage roller 17a and an upper carriage roller 17b out is.
  • the carriage member 16 is used for undressing and Retracting the telescopic rod 50, which is closer in Figs. 2 to 4 is shown and described.
  • Fig. 2 shows a highly schematic of a method according to the invention and a device according to the invention, wherein a feed the hydraulic hose 26 takes place without a hose winch.
  • To hose supply are a total of three hose deflection rollers intended.
  • the first hose deflection roller 30a is attached to the upper end of the inner inner rod 80, while the second hose deflection roller 30b at the lower end of Mast is held.
  • the third hose deflection roller 30c is slidably guided along the mast, whereby by the Adjustment a tight guidance of the hydraulic hose 26 is ensured.
  • the tool 5 together with the retracted telescopic linkage 50 and the carriage member 16th towards the bottom to produce a first stage of a Slit lowered to a predetermined pulling position.
  • This position is illustrated in the second illustration of FIG.
  • the telescopic rod 50 in a extracted first step, wherein an outer rod 60, at whose lower end the tool 5 is attached, the other Inner rods extended by means of the carriage member 16 become.
  • the telescopic rod so pulled out up to the position according to the fourth picture from the left in lowered the ground until the carriage member 16 again reached his drawing position.
  • the telescopic rod 50 reaches its maximum length in this embodiment Has. Now, the so extended telescopic rod 50 to to its maximum depth according to the right-hand illustration of FIG. 2 are lowered.
  • the telescopic linkage 50 of FIG. 2 So are in the outer rod 60 a total of two inner bars 70, 80 arranged.
  • Such a telescopic rod 50 is also called zweachtel telescope.
  • FIG. 3 is a corresponding schematic representation of the Lowering a tool with a simple telescoping Drill pipe shown. This is where the tool carrying outer rod only an inner rod, which, however has approximately twice the length of the outer rod. in this connection the construction and the telescoping is significantly simplified, however, according to the left-hand illustration of FIG greater height in the initial position exists.
  • FIG. 4 The retraction or lifting of the tool by means of a telescopic telescopic rod 50 is shown in Fig. 4.
  • the left-hand illustration of FIG. 4 shows the telescopic linkage 50 extended to the maximum extent, the tool 5 having produced a slot 8 in the ground.
  • the carriage element 16 is in its lower position, the so-called pulling position, which is indicated by the line L z .
  • the gripping device not shown engages the upper end of the inner rod 80.
  • the tool 5 is raised until the carriage member 16 reaches its upper position, the so-called locking position, which by the line L R is marked.
  • the slide element 16 is now returned from its upper latch position to the lower pull position, so that the further telescopic linkage can be pulled out of the slot 8 until the slide element 16 again reaches its upper latch position according to the fourth illustration from the left .
  • the inner rod 80 can be at least partially moved back into the outer rod 60 until the carriage member 16 again reaches its lower pulling position.
  • the tool can be pulled completely out of the slot 8.
  • Fig. 5 shows two different versions for the rigid Connection between the outer rod 60 and the inner rod 70 in the locked position.
  • the outer bar 60 and the inner bar 70 each have a main body a tube 61, 71st on, at the outer end of a precisely processed connection area 62, 72 is welded.
  • the individual components be attached in the left side embodiment with the attached Letter a and in the right-hand version explained by the attached letter b.
  • a stopper cover 68a fastened by means of bolts, which the maximum extension position of the inner rod 70a defined.
  • the sealing elements 76a close to a corresponding sealing surface of the stopper cover 68 a rest.
  • the guide surface 77a of the inner rod 70a forms with a corresponding thereto elaborated Guide surface 67 a of the outer rod 60 a close tolerance.
  • rigid connection openings are provided which for insertion are provided by locking elements 64a.
  • the Locking element 64a is designed as a screw bolt, at the bolt head also embedded a sealing ring is to make a tight closure of the cavity within the Ensure telescopic boom.
  • the trained as a bolt Locking element 64a can in its simplest Hand made to make a rigid connection between the outer rod 60a and the inner rod 70a screwed become.
  • FIG. 5 In the right-hand embodiment of FIG. 5 exist only slight differences. So are the sealing elements 76b arranged in a separate sealing insert 79b, which at the same time the shoulder 78b for the stopper cover 68b forms. In the lower end portion of the inner rod 70 b is a manual locking provided with a locking element 64b, which via a handle 75 by twisting and moving can be moved radially inward.
  • a flat guide wedge 63 attached, which in the illustrated latch position in a guide groove 73 in the flared portion of the inner rod 70 engages.
  • Fig. 6 is an alternative embodiment of the connection areas 62c, 72c of the outer rod 60c and the inner rod 70c, respectively shown.
  • the guide surface 67c of the outer rod 60c has a separate bush which inserted into the tubular body of the outer rod 60c and has been attached.
  • the inner rod 70c is on the outer circumference the inner rod 70c as a guide surface 77c a Jack shrunk.
  • the guide surfaces 67c and 77c provide a reliable and extensive tight leadership between the Outside bar 60c and the inner bar 70c in the locking position for sure.
  • the axial travel limitation takes place via a annular stopper cover 68 c, which at the upper end of Outer bar 60c is welded.
  • the shrunken bushy Guide surface 77c simultaneously forms the Shoulder, which for Wegbegrenzung on the stopper lid 68c in the bolt position comes to rest.
  • the rigid connection takes place in the illustrated embodiment via locking elements 74c, which on the inner rod 70c are arranged hydraulically adjustable and the Locking radially outward into corresponding openings in the connecting regions 72c and 62c for positive locking Connection retracted.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Tiefbau, bei welchen ein Werkzeug (5) abgesenkt und mittels eines Teleskopgestänges geführt wird, welches eine Außenstange aufweist, in welcher mindestens eine Innenstange verschiebbar aufgenommen ist. Das Werkzeug ist an der Außenstange angebracht und kann mit dieser abgesenkt werden. Dabei wird zunächst mit der Außenstange mindestens eine Innenstange abgesenkt, welche dann mittels eines am Mast verschiebbar geführten Schlittenelementes (20) aus der Außenstange gezogen wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Tiefbau, bei welchem ein Werkzeug abgesenkt und dabei mittels eines Teleskopgestänges geführt wird, welches eine Außenstange aufweist, in welcher mindestens eine Innenstange verschiebbar aufgenommen ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Tiefbau mit einem Mast und einem daran angeordneten Teleskopgestänge, an dessen einem Ende ein Werkzeug anbringbar ist, wobei das Teleskopgestänge eine Außenstange aufweist, in welcher mindestens eine Innenstange verschiebbar aufgenommen ist,.
Ein gattungsgemäßer Stand der Technik geht beispielsweise aus der EP 0 947 664 A hervor. Hierin ist ein teleskopierbares Bohrgestänge beschrieben, welches auch als so genanntes Kelly-Gestänge bekannt ist. In einem Außenrohr, welches mit einem Drehantrieb an einem Mast verbunden ist, sind mehrere Innenstangen teleskopierbar angeordnet. An der innersten Teleskopstange ist am unteren Ende ein Bohrwerkzeug angebracht. Die erste Teleskopstange ist weiterhin mit einem Kranseil verbunden, durch welches die innerste Stange und alle weiteren Stangen nach unten abgesenkt werden können.
Die teleskopierbare Länge ist bei diesem bekannten System durch den Durchmesser des Außenrohres begrenzt. Der Durchmesser des Außenrohres wiederum kann nicht beliebig vergrößert werden, da dieser im Drehantrieb aufgenommen werden muss.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung sowie ein dafür geeignetes Teleskopgestänge anzugeben, mit welchen bei einer weiterhin zuverlässigen Führung auch größere Bearbeitungstiefen erreicht werden können.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit dem Merkmal des Anspruchs 1, eine Vorrichtung mit dem Merkmal des Anspruchs 10 sowie ein Teleskopgestänge mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug an der Außenstange angebracht ist und mit dieser abgesenkt wird und dass zunächst mit der Außenstange lediglich eine Innenstange abgesenkt wird, welche dann mittels eines am Mast verschiebbar geführten Schlittenelementes aus der Außenstange gezogen wird.
Ein Grundgedanke der Erfindung beruht zum einen darauf, dass das Werkzeug unmittelbar an der Außenstange befestigt ist und die Außenstange mit dem Werkzeug abgesenkt wird. Es wird somit eine umgekehrte Teleskopierbewegung wie bei einer herkömmlichen Kelly-Stange erreicht. Somit verbleibt die innere schmale Teleskopstange an der Oberseite, so dass unabhängig von der Länge des Teleskopgestänges ohne weiteres eine Verbindung zu einem Drehantrieb oder einem anderen Antrieb hergestellt werden kann. Je nach gewünschter Länge kann durch entsprechende Vergrößerung des absenkbaren Außenrohres eine nahezu beliebige Anzahl von Innenstangen vorgesehen werden. Die Außenstange kann dabei an einem Kranseil aufgehängt werden, welches das Gewicht des gesamten Gestänges sowie eines angehängten Werkzeuges, etwa eines Bohrwerkzeuges oder einer Fräse, aufnimmt.
Darüber hinaus sieht die Erfindung eine spezielle Teleskopierbarkeit vor, bei welcher zunächst die Außenstange bis zu einer vorgegebenen Tiefe abgesenkt wird. Es wird dann mittels eines speziellen Schlittenelementes eine oder mehrere Innenstangen nach oben herausgezogen. Hierzu kann das Schlittenelement selbst über eine separate Winde am Mast oder über einen Zahnstangenantrieb oder einen ähnlichen Antrieb bewegt werden. Die Ausziehbewegung kann auch entlang des Mastes erfolgen, was einen gute Führung des Teleskopgestänges sicherstellt.
Zur Herstellung eines stabilen Gestänges ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Innenstange aus der Außenstange bis zu einer Riegelungsstellung herausgezogen wird, in welcher die Außenstange mit der angrenzenden Innenstange starr verbunden wird, und dass die Außenstange und die starr damit verbundene Innenstange weiter abgesenkt werden. Das Verriegeln kann durch geeignete Verriegelungseinrichtungen, wie Bolzen oder Verriegelungsverschlüsse erfolgen.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass zum weiteren Absenken aus der starr mit der Außenstange verbundenen Innenstange mindestens eine weitere Innenstange mittels des Schlittenelementes bis zur Riegelungsstellung herausgezogen und starr verbunden wird und dass die Schritte des Absenkens, Herausziehens und Verbindens gegebenenfalls so lange wiederholt werden, bis das Teleskopgestänge ausgezogen ist. Durch diese Verfahrensweise kann ein besonders langes Teleskopgestänge zuverlässig ausgezogen werden.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, dass ein stückweises Absenken jeweils bis zu einer definierten Ziehstellung erfolgt, an welcher dann eine oder mehrere Innenstangen mittels des Schlittens herausgezogen werden. Besonders bevorzugt ist es dabei, dass die Ziehstellung oberhalb einer Bodenoberfläche, insbesondere im unteren Bereich des Mastes, vorgesehen wird. Damit kann die eine oder die mehreren Innenstangen jeweils in der ausgezogenen Stellung oberhalb des Bodens verriegelt werden. Der mit engen Toleranzen hergestellte Verbindungsbereich wird so nicht durch eventuell vorhandene Suspension in einem erstellen Bohr- oder Fräsloch oder durch Sand und Kies aus dem Boden verunreinigt. Dies stellt eine maßgenaue Verriegelung sicher und schont die präzise bearbeiteten Führungs- und Verriegelungsbereiche der einzelnen Stangenelemente.
Zum zuverlässigen Teleskopieren der Stangen ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Schlittenelement zum Verfahren der Außen- und/oder Innenstange mit diesem in Eingriff gebracht wird. Hierzu kann das Schlittenelement eine Greif- oder Halteeinrichtung aufweisen, welche in entsprechende Greifbereiche an der jeweiligen Stange form- und/oder kraftschlüssig eingreift.
Grundsätzlich kann das Heben und Senken des am Teleskopgestänges angeordneten Tiefbauwerkzeuges grundsätzlich ausschließlich über ein Tragseils mittels einer Seilwinde an der Vorrichtung erfolgen. Erfindungsgemäß ist es aber auch möglich, dass das Schlittenelement beim Absenken und Heben des Werkzeuges eingesetzt wird. Hierdurch können größere Kräfte zusätzlich über die Winde des Schlittenelementes und insgesamt eine höhere Bearbeitungsgeschwindigkeit erreicht werden.
Die starre Verbindung zwischen den einzelnen Stangenelementen kann in einfachster Weise durch Hand erfolgen, etwa unter Verwendung von Schraub- oder Steckbolzen. Für eine effiziente Verfahrensdurchführung ist es jedoch erfindungsgemäß, dass ein Herstellen und/oder Lösen der starren Verbindung des Teleskopgestänges automatisch erfolgt. Hierzu können hydraulisch oder pneumatisch verstellbare Haltebolzen vorgesehen sein, oder halbautomatische Verrastungseinrichtungen, welche bei Erreichen einer Verrastungsstellung etwa durch eine anliegende Federkraft selbsttätig eine Verrastungsposition einnehmen.
Eine weitere bevorzugte Verfahrensausführung besteht darin, dass das Teleskopgestänge gedreht, insbesondere rotierend angetrieben wird. Eine Drehung um einen definierten Drehwinkel ist beispielsweise bei der Herstellung von Schlitzwänden mittels Schlitzwandgreifern sinnvoll. Darüber hinaus kann das Teleskopgestänge auch zum Antrieb von Bohrschnecken eingesetzt werden, bei welchem das Teleskopgestänge über einen Drehantrieb am Mast in Rotation versetzt wird, um das Bohrdrehmoment auf das Werkzeug zu übertragen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Außenstange mit dem Werkzeug verbindbar ist und dass am Mast ein Schlittenelement verschiebbar geführt ist, welches zum Halten und Verfahren der mindestens einen Innenstange relativ zur Außenstange ausgebildet ist. Mit dieser Vorrichtung kann das vorbeschriebene Vorfahren mit den genannten Vorteilen ausgeführt werden. Insbesondere kann eine zuverlässige Teleskopierbarkeit auch bei großen Bearbeitungstiefen erreicht werden.
Erfindungsgemäß kann das Schlittenelement eine Greifeinrichtung zum Greifen und/oder Halten der Stangen aufweisen. Die Greifeinrichtung kann beispielsweise eine hydraulisch- oder pneumatisch betriebene Spannzange zum form- und/oder kraftschlüssigen Greifen der Stangen oder nur einen einfachen Anschlagring umfassen.
Eine besonders wirtschaftliche Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass das Werkzeug mit dem Teleskopgestänge an einem Seil aufgehängt ist. Das Seil kann über eine Seilwinde betätigt werden, welche beispielsweise an einer den Mast tragenden Lafette angeordnet und angetrieben ist. Ein derartiger Seilantrieb befindet sich an den meisten herkömmlichen Baumaschinen. Mit diesen lassen sich hohe Kräfte auch bei großen Verarbeitungstiefen erreichen.
Wenn das mit dem Teleskopgestänge zu betätigende Werkzeug selbst eine oder mehrere Antriebe aufweist, wie dies beispielsweise bei einer Schlitzwandfräse für den Fräsradantrieb oder einem Schlitzwandgreifer gegeben ist, welche eine hydraulische oder elektrische Energiezuführung benötigen, ist es nach der Erfindung vorgesehen, dass eine Schlauchzuführung mit wenigstens einer Schlauchumlenkrolle vorgesehen ist, welche am Mast verschiebbar geführt ist. Durch die Anordnung einer oder mehrerer Schlauchumlenkrollen lassen sich entlang des Mastes größere Schlauchlängen zuverlässig anordnen, um so eine saubere Schlauchzuführung zur Energieübertragung auch bei größeren Bearbeitungstiefen sicherzustellen.
Das Bohrgestänge kann für unterschiedlichste Werkzeuge, etwa auch Messwerkzeuge, eingesetzt werden. Erfindungsgemäß bevorzugt ist es, dass das Werkzeug eine Fräse, ein Greifer oder ein Bohrwerkzeug ist.
Zum Drehen bzw. Rotieren des Werkzeuges ist es erfindungsgemäß, dass ein Drehantrieb zum Drehen des Teleskopgestänges vorgesehen ist. Der Drehantrieb ist dabei üblicherweise am Mast angeordnet und umgreift das Teleskopgestänge.
Insbesondere für die vorbeschriebene Vorrichtung ist ein Teleskopgestänge mit einer Außenstange und einer oder mehrerer Innenstangen vorgesehen, welche zwischen einer Einfahrposition und einer Ausfahrposition verstellbar sind, in welcher die Stangen über Verbindungsbereiche miteinander verbunden sind. Ein solches Teleskopgestänge ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass an den Verbindungsbereichen Verriegelungselemente angeordnet sind. Die Verriegelungselemente können Steck- oder Schraubbolzen als eine einfache Ausführung sein. Darüber hinaus können Bolzen auch halbautomatisch oder vollautomatisch betätigt werden.
Für eine kostengünstige Herstellung der einzelnen Stangenelemente ist es nach der Erfindung vorgesehen, dass die Verbindungsbereiche an den freien Enden der Stangen angeordnet ist und dass zur Führung und Lagepositionierung ausschließlich die Verbindungsbereiche bearbeitet sind. So können einfache Rohrelemente aus Stahl eingesetzt werden, welche nicht über die volle Länge bearbeitet werden müssen. Eine mechanische Verarbeitung erfolgt vielmehr lediglich an der Innen- und/oder Außenseite an den Endbereichen der Stangen. In diesen Bereichen ist eine gute und sehr präzise Bearbeitung ohne größeren Kostenaufwand möglich. Insgesamt kann eine spielfreie Verbindung zwischen den Stangen erreicht werden.
Grundsätzlich können als Stangenelemente Stangen aus Vollmantelmaterial oder Streben aufweisende Leichtbauelemente mit den verschiedensten Querschnittsformaten, insbesondere Rund- oder Rechteckquerschnitten, eingesetzt werden. Erfindungsgemäß besteht eine bevorzugte Ausführungsform darin, dass Stangen geschlossene Rohre sind und dass an den Verbindungsbereichen Dichtelemente angeordnet sind. Durch die Anordnung von Dichtelementen an den Verriegelungsbereichen in Verbindung mit einer Verriegelung der Stangenelemente außerhalb des Bohrloches in sauberer Umgebung kann ein Eindringen von Wasser, Stützsuspensionen oder Bodenmaterialien in den Innenraum des Teleskopgestänges zuverlässig verhindert werden. Innerhalb des Teleskopgestänges können so auch sensible Leitungen zur Energiezuführung oder zur Datenübertragung angeordnet werden. Hierdurch lässt sich der Wartungs- und Reinigungsaufwand für das Teleskopgestänge im Betrieb drastisch reduzieren.
Die Erfindung wird weiter anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben, welche schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1
eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Tiefbau mit einem Raupenfahrzeug;
Fig. 2
eine schematische Darstellung von verschiedenen Arbeitsschritten bei einem erfindungsgemäßen Tiefbauverfahren;
Fig. 3
eine schematische Darstellung von verschiedenen Arbeitsschritten beim Absenken eines Werkzeugs nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 4
eine schematische Seitendarstellung von verschiedenen Arbeitsschritten beim Heben eines Werkzeuges nach der Erfindung;
Fig. 5
eine schematische Querschnittsansicht von Verbindungsbereichen eines erfindungsgemäßen Teleskopgestänges; und
Fig. 6
eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform von Verbindungsbereichen des Teleskopgestänges nach der Erfindung.
Betreffend eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Tiefbau 10 gemäß Fig. 1 ist ein Mast 12 schwenkbar an einem Raupenfahrzeug 14 gehalten. Der Mast 12 kann in bekannter Weise über eine Stellzylinderanordnung von der dargestellten etwa vertikalen Arbeitsposition bis in eine etwa horizontale Position verschwenkt werden, in welcher vorzugsweise ein Transport erfolgen kann. Etwa parallel zum Mast 12 ist über in Seil 22 ein Teleskopgestänge 50 mit einem Werkzeug 5 gehalten. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Werkzeug 5 eine Schlitzwandfräse mit insgesamt vier Fräsrädern. Die Kraft zum Heben und Senken des Werkzeuges 5 wird über das Seil 22 mittels der am Raupenfahrzeug 14 angeordneten Seilwinde 24 aufgebracht. Eine Energiezuführung für die Hydraulikantriebe des Werkzeuges 5 erfolgt über einen schematisch angedeuteten Hydraulikschlauch 26, der mittels einer Schlauchumlenkrolle 30 am oberen Ende des Mastes 12 von einer Schlauchwinde 28 nachgeführt wird. Die Schlauchwinde 28 ist am Raupenfahrzeug 14 angebracht und wird über einen separaten Motor angetrieben.
Am unteren Ende des Mastes 12 ist ein etwa hülsenförmiger Drehantrieb 20 befestigt, welcher zum Verdrehen des Teleskopgestänges 50 und des daran angebrachten Werkzeuges 5 dient. Weiter ist am Mast 12 ein Schlittenelement 16 mit einer Greifeinrichtung 18 verschiebbar geführt. Statt des Drehantriebes 20 kann eine einfache hülsenförmige Halterung vorgesehen sein. Die Verschiebebewegung wird über ein nicht näher dargestelltes Schlittenseil mittels eines nicht näher dargestellten Windenantriebes für das Schlittenseil erzeugt, welches über eine untere Schlittenrolle 17a und eine obere Schlittenrolle 17b geführt ist. Das Schlittenelement 16 dient zum Ausziehen und Einziehen des Teleskopgestänges 50, was näher in den Fig. 2 bis 4 dargestellt und beschrieben wird.
Fig. 2 zeigt stark schematisiert ein erfindungsgemäßes Verfahren und eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei eine Zuführung des Hydraulikschlauches 26 ohne eine Schlauchwinde erfolgt. Zur Schlauchzuführung sind insgesamt drei Schlauchumlenkrollen vorgesehen. Die erste Schlauchumlenkrolle 30a ist am oberen Ende der innenliegenden Innenstange 80 befestigt, während die zweite Schlauchumlenkrolle 30b am unteren Ende des Mastes gehaltert ist. Die dritte Schlauchumlenkrolle 30c ist verschiebbar entlang des Mastes geführt, wobei durch deren Verstellung eine straffe Führung des Hydraulikschlauches 26 sichergestellt wird.
Zu Beginn des Verfahrens, welcher auf der linken Seite von Fig. 2 dargestellt ist, wird das Werkzeug 5 zusammen mit dem eingefahrenen Teleskopgestänge 50 und dem Schlittenelement 16 in Richtung des Bodens zur Erzeugung einer ersten Stufe eines Schlitzes bis zu einer vorgegebenen Ziehstellung abgesenkt. Diese Stellung ist in der zweiten Darstellung von Fig. 2 verdeutlicht. Anschließend wird das Teleskopgestänge 50 in einem ersten Schritt ausgezogen, wobei aus einer Außenstange 60, an dessen unterem Ende das Werkzeug 5 befestigt ist, die weiteren Innenstangen mittels des Schlittenelementes 16 ausgefahren werden. Anschließend kann das so ausgezogene Teleskopgestänge bis zu der Position gemäß der vierten Abbildung von links in den Boden abgesenkt werden, bis das Schlittenelement 16 wieder seine Ziehstellung erreicht. Nunmehr wird mittels des Schlittenelementes 16 aus der zwischenliegenden Innenstange 70 die innere Innenstange 80 herausgezogen, wobei das Teleskopgestänge 50 bei dieser Ausführungsform seine maximale Länge erreicht hat. Nunmehr kann das so ausgezogene Teleskopgestänge 50 bis zu seiner maximalen Tiefe gemäß der rechten Abbildung von Fig. 2 abgesenkt werden. Bei dem Teleskopgestänge 50 von Fig. 2 sind also in der Außenstange 60 insgesamt zwei Innenstangen 70, 80 angeordnet. Ein derartiges Teleskopgestänge 50 wird auch zweifachteleskopierbar genannt.
In Fig. 3 ist in entsprechender schematischer Darstellung das Absenken eines Werkzeuges mit einem einfachteleskopierbaren Bohrgestänge gezeigt. Dabei befindet sich in der das Werkzeug tragenden Außenstange lediglich eine Innenstange, welche jedoch etwa die doppelte Länge der Außenstange aufweist. Hierbei ist der Aufbau und die Teleskopierbarkeit deutlich vereinfacht, wobei jedoch gemäß der linken Abbildung von Fig. 3 eine größere Bauhöhe in der Ausgangsstellung besteht.
Das Rückziehen oder Heben des Werkzeuges mittels eines einfachteleskopierbaren Teleskopgestänges 50 ist in Fig. 4 dargestellt. Die linke Abbildung von Fig. 4 zeigt das maximal ausgezogene Teleskopgestänge 50, wobei das Werkzeug 5 einen Schlitz 8 im Boden erzeugt hat. Das Schlittenelement 16 befindet sich in seiner unteren Stellung, der sogenannten Ziehstellung, welche durch die Linie Lz angedeutet ist. In dieser Stellung greift die nicht näher dargestellte Greifeinrichtung das obere Ende der Innenstange 80. Nunmehr wird mit Hilfe des Schlittenelementes 16 und der hier nicht dargestellten Seilwinde das Werkzeug 5 angehoben, bis das Schlittenelement 16 seine obere Stellung, die so genannte Riegelstellung erreicht, welche durch die Linie LR gekennzeichnet ist. Gemäß der dritten Darstellung von links wird nunmehr das Schlittenelement 16 von seiner oberen Riegelstellung in die untere Ziehstellung zurückgeführt, so dass das weitere Teleskopgestänge aus dem Schlitz 8 gezogen werden kann, bis das Schlittenelement 16 erneut gemäß der vierten Abbildung von links seine obere Riegelstellung wieder erreicht. Nunmehr kann gemäß der fünften Abbildung von links die Innenstange 80 zumindest teilweise in die Außenstange 60 zurückgefahren werden, bis das Schlittenelement 16 erneut seine untere Ziehstellung erreicht. Nunmehr kann gemäß der rechten Abbildung von Fig. 4 das Werkzeug vollends aus dem Schlitz 8 gezogen werden.
Fig. 5 zeigt zwei unterschiedliche Ausführungen für die starre Verbindung zwischen der Außenstange 60 und der Innenstange 70 in der Verriegelungsstellung. Die Außenstange 60 und die Innenstange 70 weisen jeweils als Grundkörper ein Rohr 61, 71 auf, an dessen äußerem Ende ein präzis bearbeiteter Verbindungsbereich 62, 72 angeschweißt ist. Die einzelnen Bestandteile werden bei der linksseitigen Ausführungsform mit dem angefügten Buchstaben a und bei der rechtseitigen Ausführung durch den angefügten Buchstaben b erläutert.
Bei der linksseitigen Ausführungsform von Fig. 5 ist am oberen Ende des Verbindungsbereiches 62a der Außenstange 60a ein Anschlagdeckel 68a mittels Schraubbolzen befestigt, welcher die maximale Ausziehstellung der Innenstange 70a definiert. Hierzu ist am Verbindungsbereich 72a der Innenstange 70a eine radial nach außen vorstehende Schulter 78a ausgebildet. In diesem Bereich sind auch zwei Dichtungselemente 76a in die Innenstange 70a eingelassen, wobei die Dichtungselemente 76a dicht an einer entsprechenden Dichtungsfläche des Anschlagdeckels 68a anliegen. Am unteren Ende des Verbindungsbereiches 72a ist eine radiale Aufweitung vorgesehen, an welcher die Führungsfläche 77a ausgebildet ist. Die Führungsfläche 77a der Innenstange 70a bildet mit einer korrespondierend hierzu ausgearbeiteten Führungsfläche 67a der Außenstange 60a eine enge Toleranz. Zur starren Verbindung sind Öffnungen vorgesehen, welche zum Einbringen von Verriegelungselementen 64a vorgesehen sind. Das Verriegelungselement 64a ist als ein Schraubbolzen ausgebildet, an dessen Bolzenkopf ebenfalls ein Dichtring eingelassen ist, um einen dichten Abschluss des Hohlraumes innerhalb des Teleskopgestänges sicherzustellen. Das als Schraubbolzen ausgebildet Verriegelungselement 64a kann in seiner einfachsten Ausführung von Hand zur Herstellung einer starren Verbindung zwischen der Außenstange 60a und der Innenstange 70a eingeschraubt werden.
Bei der rechtseitigen Ausführungsform gemäß Fig. 5 bestehen lediglich geringfügige Abweichungen. So sind die Dichtungselemente 76b in einem separaten Dichtungseinsatz 79b angeordnet, welcher gleichzeitig die Schulter 78b für den Anschlagdeckel 68b bildet. Im unteren Endbereich der Innenstange 70b ist eine manuelle Verriegelung mit einem Verriegelungselement 64b vorgesehen, welches über einen Griff 75 durch Verdrehen und Verschieben radial nach innen bewegt werden kann.
An der Innenseite der Außenstange 60 ist ein flacher Führungskeil 63 befestigt, welcher in der dargestellten Riegelstellung in eine Führungsnut 73 im aufgeweiteten Bereich der Innenstange 70 eingreift.
In Fig. 6 ist eine alternative Ausgestaltung der Verbindungsbereiche 62c, 72c der Außenstange 60c bzw. der Innenstange 70c dargestellt. Zur Vereinfachung der Bearbeitung ist die Führungsfläche 67c der Außenstange 60c eine separate Buchse, welche in den rohrförmigen Körper der Außenstange 60c eingesetzt und befestigt worden ist. In entsprechender Weise ist am Außenumfang der Innenstange 70c als Führungsfläche 77c eine Buchse aufgeschrumpft. Die Führungsflächen 67c und 77c stellen eine zuverlässige und weitgehende dichte Führung zwischen der Außenstange 60c und der Innenstange 70c in der Verriegelungsstellung sicher. Die axiale Wegbegrenzung erfolgt über einen ringförmigen Anschlagdeckel 68c, welcher am oberen Ende der Außenstange 60c angeschweißt ist. Die aufgeschrumpfte büchensförmige Führungsfläche 77c bildet dabei gleichzeitig die Schulter, welche zur Wegbegrenzung am Anschlagdeckel 68c in der Riegelstellung zur Anlage kommt.
Die starre Verbindung erfolgt bei der dargestellten Ausführungsform über Verriegelungselemente 74c, welche an der Innenstange 70c hydraulisch verstellbar angeordnet sind und zur Verriegelung radial nach außen in korrespondierende Öffnungen in den Verbindungsbereichen 72c und 62c zur formschlüssigen Verbindung eingefahren werden.

Claims (18)

  1. Verfahren zum Tiefbau, bei welchem ein Werkzeug (5) abgesenkt und dabei mittels eines Teleskopgestänges (50) geführt wird, welches eine Außenstange (60) aufweist, in welcher mindestens eine Innenstange (70, 80) verschiebbar aufgenommen ist,
    dadurch gekennzeichnet ,
    dass das Werkzeug (5) an der Außenstange (60) angebracht ist und mit dieser abgesenkt wird und
    dass zunächst mit der Außenstange (60) mindestens eine Innenstange (70, 80) abgesenkt wird, welche dann mittels eines am Mast (12) verschiebbar geführten Schlittenelementes (16) aus der Außenstange (60) gezogen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet , dass die Innenstange (70, 80) aus der Außenstange (60) bis zu einer Riegelstellung herausgezogen wird, in welcher die Außenstange (60) mit der angrenzenden Innenstange (70) starr verbunden wird, und
    dass die Außenstange (60) und die starr damit verbundene Innenstange (70) weiter abgesenkt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet , dass zum weiteren Absenken aus der starr mit der Außenstange (60) verbundenen Innenstange (70) mindestens eine weitere Innenstange (80) mittels des Schlittenelementes (16) bis zur Riegelstellung herausgezogen und starr verbunden wird und
    dass die Schritte des Absenkens, Hersausziehens und Verbindens gegebenenfalls solange wiederholt werden, bis das Teleskopgestänge (50) ausgezogen ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet , dass ein schrittweises Absenken jeweils bis zu einer definierten Ziehstellung erfolgt, an welcher dann eine oder mehrere Innenstangen (70, 80) mittels des Schlittenelementes (16) herausgezogen werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet , dass die Ziehstellung oberhalb einer Bodenoberfläche, insbesondere im unteren Bereich des Mastes (12), vorgesehen wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet , dass das Schlittenelement (16) zum Verfahren der Außenstange (60) und/oder Innenstange (70, 80) mit diesen im Eingriff gebracht wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet , dass das Schlittenelement (16) beim Absenken und Heben des Werkzeuges (5) eingesetzt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet , dass ein Herstellen und/oder Lösen der starren Verbindung des Teleskopgestänges (50) automatisch erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet , dass das Teleskopgestänge (50) gedreht, insbesondere rotierend angetrieben wird.
  10. Vorrichtung zum Tiefbau mit einem Mast (12) und einem daran angeordneten Teleskopgestänges (50), an dessen einem Ende ein Werkzeug (5) anbringbar ist, wobei das Teleskopgestänge (50) eine Außenstange (60) aufweist, in welcher mindestens eine Innenstange (70, 80) verschiebbar aufgenommen ist,
    dadurch gekennzeichnet ,
    dass die Außenstange (60) mit dem Werkzeug (5) verbindbar ist und
    dass am Mast (12) ein Schlittenelement (16) verschiebbar geführt ist, welches zum Halten und Verfahren der mindestens einen Innenstange (70, 80) relativ zur Außenstange (60) ausgebildet ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet , dass das Schlittenelement (16) eine Greifeinrichtung (18) zum Greifen und/oder Halten der Stangen aufweist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet , dass das Werkzeug (5) mit dem Teleskopgestänge (50) an einem Seil (22) aufgehängt ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet , dass eine Schlauchzuführung mit mindestens einer Schlauchumlenkrolle (30) vorgesehen ist, welche am Mast (12) verschiebbar geführt ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet , dass das Werkzeug (5) eine Fräse, ein Greifer oder ein Bohrwerkzeug ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet , dass ein Drehantrieb (20) zum Drehen des Teleskopgestänges (50) vorgesehen ist.
  16. Teleskopgestänge für eine Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, mit einer Außenstange (60) und einer oder mehrerer Innenstangen (70, 80), welche zwischen einer Einfahrposition und einer Ausfahrposition verstellbar sind, in welcher die Stangen über Verbindungsbereiche (62, 72) miteinander verbunden sind,
    dadurch gekennzeichnet , dass an den Verbindungsbereichen (62, 72) mindestens ein Verriegelungselement (64, 74) angeordnet ist.
  17. Teleskopgestänge nach Anspruch 16,
    dadurch gekennzeichnet , dass die Verbindungsbereiche (62, 72) an den freien Enden der Stangen angeordnet sind und
    dass zur Führung und Lagepositionierung ausschließlich die Verbindungsbereiche (62, 72) bearbeitet sind.
  18. Teleskopgestänge nach Anspruch 16 oder 17,
    dadurch gekennzeichnet , dass Stangen geschlossene Rohre (61, 71) sind und
    dass an den Verbindungsbereichen (72) Dichtungselemente (76) angeordnet sind.
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