NL2018900B1 - Aandrijfinrichting, afdichting voor gebruik in een aandrijfinrichting en boorinstallatie omvattende een aandrijfinrichting - Google Patents

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een aandrijfinrichting voor het axiaal roteren van een avegaar voor het vervaardigen van in de grond geformeerde boorpalen, omvattende een behuizing, een roteerbare aandrijfas voor koppeling met een avegaar en een ten minste gedeeltelijk in een bovenste uiteinde van de aandrijfas opgenomen koppelleiding, waarbij tussen een buitenzijde van de koppelleiding en een binnenzijde van de aandrijfas meerdere boven elkaar gelegen, binnenste ringvormige afdichtingen zijn aangebracht, voor het vormen van een in hoofdzaak vloeistofdichte afdichting tussen de koppelleiding en de aandrijfas. De uitvinding heeft tevens betrekking op een afdichting voor gebruik in een aandrijfinrichting volgens een de uitvinding. De uitvinding heeft daarnaast betrekking op een boorinstallatie omvattende ten minste één aandrijfinrichting volgens de uitvinding.

Description

Aandrijfinrichting, afdichting voor gebruik in een aandrijfinrichting en boorinstallatie omvattende een aandrijfinrichting

De uitvinding heeft betrekking op een aandrijfinrichting voor het axiaal roteren van een avegaar voor het vervaardigen van in de grond geformeerde boorpalen. De uitvinding heeft tevens betrekking op een afdichting voor gebruik in een aandrijfinrichting volgens een de uitvinding. De uitvinding heeft daarnaast betrekking op een boorinstallatie omvattende ten minste één aandrijfinrichting volgens de uitvinding.

Een boorpaal is een uiteindelijk in de grond gevormde betonnen paal die gebruikt wordt als paalfundering die relatief hoge druk- en trekbelastingen moeten opvangen. De uitvoering van boorpalen verloopt nagenoeg trillingsvrij, waardoor het mogelijk is om bijvoorbeeld in bestaande stadskernen te funderen. Het systeem is bovendien geluidarm, terwijl het wapenen in elke gewenste vorm mogelijk is. Het in de grond vervaardigen van de boorpaal geschiedt doorgaans met behulp van een holle grondboor, tevens aangeduid als “avegaar”. Tijdens gebruik wordt de avegaar op het werkniveau geplaatst en gekoppeld met een aandrijving die de avegaar axiaal roteert terwijl een neerwaartse kracht op de avegaar wordt uitgeoefend. Middels dit proces wordt de avegaar in de grond geboord waarmee een paalschacht wordt gevormd. Bij het bereiken van de gewenste diepte wordt de holle boorbuis, veelal onder druk, afgevuld met betonmortel (betonspecie), waarbij de avegaar in opwaartse richting wordt getrokken. Door uitharding van de betonmortel ontstaat de boorpaal, ook wel aangeduid als (betonmortel)schroefpaal, die vervolgens, doorgaans na afwerking van de bovenzijde van de boorpaal, als funderingspaal, in het bijzonder een drukpaal of trekpaal, kan worden gebruikt voor het stabiel ondersteunen van een gebouw of constructie, of bijvoorbeeld deel kan uitmaken van een grondkerende, door boorpalen gevormde wand.

Het roteren van de avegaar en het onder druk afvullen van de avegaar met betonmortel stelt hoge eisen aan de aandrijving. Het in de grond boren van de avegaar gaat namelijk gepaard met grote krachten en vereist een aandrijving waarmee een voldoende groot koppel op de avegaar kan worden overgebracht. Daarnaast moet het onder druk afvullen van de avegaar in een met de aandrijving gekoppelde toestand mogelijk zijn, waartoe de aandrijving koppeling met een toevoerleiding voor betonmortel moet faciliteren.

Een eerste doel van de uitvinding is derhalve te voorzien in een aandrijving voor het axiaal roteren van een avegaar die aan deze hoge eisen kan voldoen.

Een tweede doel van de uitvinding is om een alternatief te bieden voor de bekende aandrijvingen.

Althans één van voornoemde doelen kan worden bereikt door de aandrijfinrichting overeenkomstig de uitvinding, ingericht voor het axiaal roteren van een avegaar voor het vervaardigen van in de grond geformeerde boorpalen, omvattende: een behuizing, een ten minste gedeeltelijk door de behuizing ingesloten, holle, axiaal roteerbare aandrijfas ingericht om te worden gekoppeld met een holle avegaar, ten minste één, ten minste gedeeltelijk in de behuizing opgenomen, met de aandrijfas samenwerkende mechanische overbrenging, waarbij de mechanische overbrenging koppelbaar is met ten minste één aandrijfmotor voor het axiaal kunnen laten roteren van de aandrijfas, en een ten minste gedeeltelijk in een bovenste uiteinde van de aandrijfas opgenomen koppelleiding voor koppeling met een betonmorteltoevoerleiding, waarbij de koppelleiding ten minste in hoofdzaak gefixeerd is ten opzichte van de behuizing, waarbij tussen een buitenzijde van de koppelleiding en een binnenzijde van de aandrijfas meerdere boven elkaar gelegen, binnenste ringvormige afdichtingen zijn aangebracht, voor het vormen van een in hoofdzaak vloeistofdichte afdichting tussen de koppelleiding en de aandrijfas. Door koppeling van de koppelleiding met een betonmorteltoevoerleiding wordt het mogelijk de avegaar in een met de aandrijfas van de aandrijfinrichting gekoppelde toestand met betonmortel af te vullen. Merk op dat in dit octrooischrift onder betonmortel tevens specie, in het bijzonder betonspecie en cementspecie, wordt verstaan. Tijdens het vullen van de avegaar, en met name als dit onder (hoge) druk gebeurt, zal betonmortel ter plaatse van de aansluiting van de stationaire koppelleiding op de roteerbare aandrijfas tussen de koppelleiding en de aandrijfas terecht kunnen komen en zich mogelijk langs de koppelleiding en de aandrijfas kunnen verplaatsen. Dit wordt echter voorkomen door de in hoofdzaak vloeistofdichte afdichting die middels het aanbrengen van meerdere boven elkaar gelegen, binnenste ringvormige afdichtingen tussen de koppelleiding en de aandrijfas tot stand wordt gebracht. Iedere afdichting grijpt hierbij aan op zowel de buitenzijde van de koppelleiding en de binnenzijde van de aandrijfas. Uit de praktijk is gebleken dat door het gebruik van meerdere boven elkaar gelegen ringvormige afdichtingen, ook wel aangeduid als (binnenste) afdichtingsringen, die de aandrijfas in een voorkomend geval in hoofdzaak volledig omsluiten, een effectieve afdichting wordt verkregen. Het aantal boven elkaar gepositioneerde binnenste afdichtingen is hierbij in een voorkomend geval gelegen tussen 2 en 15, bij voorkeur tussen 5 en 12, bij nadere voorkeur tussen 7 en 10. De ringvormige afdichtingen hebben tevens als doel om wrijving tussen de onderling verplaatsbare stationaire koppelleiding en roteerbare aandrijfas te verminderen, of althans op gecontroleerde wijze te laten plaatsvinden. Hierbij zal, tijdens axiale rotatie van de aandrijfas, de afdichting glijden (afschuiven) over de buitenzijde van de koppeling en/of de binnenzijde van de aandrijfas. Vanwege het glijcontact dat aanwezig is tijdens het axiaal roteren van de aandrijfas, kan het ringvormige afdichtingselement tevens worden aangeduid als afdichtende glijring. Door meerdere afdichtingen boven elkaar te plaatsen kan in vergelijking met de toepassing van een enkele afdichting een relatief groot contactoppervlak worden gerealiseerd, waardoor een correcte onderlinge uitlijning van de koppelleiding en de aandrijfas wordt gewaarborgd. Doordat de ringvormige afdichtingen naast de gebruikelijk functie van het reduceren van de wrijving tussen de onderling verplaatsbare delen tevens een afdichtende functie hebben, is het gebruik van separate afdichtelementen niet noodzakelijk.

Teneinde een goede smering van de mechanische overbrenging te waarborgen omsluit de behuizing in een voorkomend geval ten minste één oliereservoir, waarbij ten minste een deel van de mechanische overbrenging is gepositioneerd in ten minste één oliereservoir. Bij voorkeur is het ten minste ene oliereservoir hierbij ten minste gedeeltelijk is gevuld met smeerolie. Doordat de mechanische overbrenging in het ten minste gedeeltelijk in het oliereservoir is opgenomen, wordt de mechanische overbrenging in een voorkomend geval dat het oliereservoir (gedeeltelijk) met olie is afgevuld, in hoofdzaak volledig door olie omgeven. De olie, die hier dus als smeermiddel fungeert, staat hiermee ten alle tijden in contact met de mechanische overbrenging. Het is voorts voordelig ingeval ten minste een deel van de aandrijfas in ten minste één oliereservoir is gepositioneerd om een goede smering, koeling, en geluiddemping van de ten opzichte van de behuizing roteerbare aandrijfas te bewerkstelligen. Het is daarnaast mogelijk dat de behuizing één centraal oliereservoir omsluit, waarbij ten minste een deel van de mechanische overbrenging en ten minste een deel van de aandrijfas zijn gepositioneerd in het centrale oliereservoir. Door de centrale ligging van het oliereservoir kunnen de mechanische overbrenging alsmede de aandrijfas eenvoudig door het oliereservoir worden omsloten.

In een mogelijke uitvoering van de aandrijfinrichting volgens de uitvinding is de behuizing voorzien van ten minste één olietoevoer en ten minste één olieafvoer. De olietoevoer en olieafvoer maken het vullen en legen van het oliereservoir mogelijk, waardoor de in het oliereservoir aanwezige (smeer)olie gemakkelijk kan worden vervangen, bijgevuld en/of ververst. De aandrijfinrichting kan daarnaast zijn voorzien van ten minste één met de ten minste ene olietoevoer en de ten minste ene olieafvoer gekoppelde oliefiltreerinrichting voor het uit de olie kunnen filteren van verontreinigingen. In een gebruikelijk geval wordt de olie hiertoe van de olieafvoer langs een oliefilter naar de olietoevoer geleid, alwaar de olie opnieuw de behuizing wordt ingevoerd. Daarnaast heeft het de voorkeur dat de oliefiltreerinrichting buiten de behuizing van de aandrijfinrichting wordt geplaatst. Door de oliefiltreerinrichting buiten de behuizing te plaatsen is een gangbaar de oliefiltreerinrichting opgenomen oliefilter vanaf een buitenzijde van de behuizing bereikbaar, hetgeen vervanging van het oliefilter en andersoortig onderhoud aanzienlijk vergemakkelijkt. Tevens is de olie tijdens de omleiding langs de buitenzijde van de behuizing in staat af te koelen, waardoor de olie een zekere koelende werking verkrijgt waarmee de aandrijfinrichting kan worden gekoeld.

In aan andere mogelijke uitvoering van de aandrijfinrichting is tussen een buitenzijde van de aandrijfas en een binnenzijde van de behuizing ten minste één oliekeerring aangebracht. Deze keerring voorkomt dat zich in de behuizing bevindend smeermiddel, dat in het bijzonder in een door de behuizing ingesloten oliereservoir aanwezig is, zich tussen de behuizing en de aandrijfas kan verplaatsen op de plaats waar de behuizing op de aandrijfas aansluit. Het smeermiddel wordt hierdoor effectief in de behuizing vastgehouden, waarmee het wegsijpelen van olie langs de behuizing en de aandrijfas, en het eventueel daarmee vervuilen van een binnenzijde van de holle aandrijfas en/of de binnenzijde van de koppelleiding, wordt voorkomen. De ten minste ene oliekeerring kan in een voorkomend geval een voorspanning uitoefenen op de buitenzijde van de aandrijfas teneinde de aansluiting van de oliekeerring op de aandrijfas alsmede de plaatsing van de oliekeerring verdergaand te waarborgen.

In weer een andere uitvoering van de aandrijfinrichting volgens de uitvinding is tussen een buitenzijde van de aandrijfas en een binnenzijde van de behuizing ten minste één buitenste ringvormige afdichting aangebracht voor het vormen van een in hoofdzaak vloeistofdichte afdichting tussen de aandrijfas en de behuizing. Hierbij zal de ten minste ene buitenste ringvormige afdichting de aandrijfas in een voorkomend geval in hoofdzaak volledig omsluiten. De vloeistofdichte afdichting die door de ten minste ene tussen de aandrijfas en de behuizing gelegen buitenste ringvormige afdichting wordt gerealiseerd voorkomt enerzijds dat betonmortel dat onverhoopt via de binnenzijde van de aandrijfas en de buitenzijde van de koppelleiding langs de meerdere boven elkaar gelegen, binnenste ringvormige afdichtingen is gestroomd tot de binnenzijde van de behuizing en de daarin gelegen mechanische overbrenging kan doordringen. Anderzijds wordt door de ten minste ene buitenste ringvormige afdichting voorkomen dat in de behuizing aanwezige olie tussen de buitenzijde van de aandrijfas en de binnenzijde van de behuizing kan wegsijpelen. Daarnaast vermindert de ten minste ene buitenste ringvormige afdichting de wrijving tussen de onderling verplaatsbare stationaire behuizing en roteerbare aandrijfas.

In een voordelig geval zijn tussen een buitenzijde van de aandrijfas en een binnenzijde van de behuizing meerdere boven elkaar gelegen buitenste ringvormige afdichtingen aangebracht voor het vormen van een in hoofdzaak vloeistofdichte afdichting tussen de aandrijfas en de behuizing. Het aantal boven elkaar gepositioneerde buitenste afdichtingen is hierbij bij voorkeur gelegen tussen 2 en 5. De toepassing van meerdere boven elkaar gelegen buitenste ringvormige afdichtingen verbetert de afdichting tussen de aandrijfas en de behuizing. Daarbij kan door meerdere afdichtingen boven elkaar te plaatsen in vergelijking met de toepassing van een enkele afdichting een relatief groot contactoppervlak worden gerealiseerd, waardoor een correcte onderlinge uitlijning van de aandrijfas en de behuizing wordt gewaarborgd.

Om de afdichting tussen de aandrijfas en de behuizing verder te verbeteren kunnen de buitenste afdichtingen op elkaar aangrijpen. Door de buitenste afdichtingen op elkaar te laten aangrijpen is er geen tussenliggende ruimte tussen de opeenvolgende afdichtingen, of wordt een eventuele aanwezige tussenruimte geminimaliseerd. Hierdoor vindt geen of slechts een minimale ophoping van vloeistof (olie, cementwater en/of betonmortel) plaatst tussen de afdichtingen, waardoor doorsijpelen van vloeistof langs de afdichtingen effectief wordt voorkomen. Op gelijke wijze, en tot hetzelfde effect kunnen de binnenste afdichtingen op elkaar aangrijpen. Daarnaast kan ten minste één binnenste afdichting en/of ten minste één buitenste afdichting in hoofdzaak aansluiten op een bovenste uiteinde van de aandrijfas. Ook dit leidt tot een minimalisatie van de tussenruimte die in dit geval tussen de behuizing en de respectieve afdichtingen kan bestaan, wat eveneens een verbeterde afdichting tot gevolg heeft.

Om het aantal bewegende onderdelen van de aandrijfinrichting te minimaliseren is het is voordelig ingeval de ten minste ene buitenste afdichting in hoofdzaak gefixeerd is verbonden met de stationaire behuizing. Dit kan bijvoorbeeld worden gerealiseerd door het klemmend aanbrengen van de buitenste afdichtring tegen een binnenzijde van de stationaire behuizing. Tijdens axiale rotatie van de aandrijfas zal de aandrijfas glijdend contact maken met de ten minste ene stationaire buitenste afdichtring (buitenste glijring). Om dezelfde reden is het voordelig ingeval de binnenste afdichtingen in hoofdzaak gefixeerd zijn verbonden met de stationaire koppelleiding. Dit kan bijvoorbeeld worden gerealiseerd door het klemmend aanbrengen van de binnenste afdichtring rondom de buitenzijde van de koppelleiding. Tijdens axiale rotatie van de aandrijfas zal de aandrijfas glijdend contact maken (afschuiven) met de ten minste ene stationaire binnenste afdichtring (binnenste glijring).

Daarnaast kan ten minste één buitenste afdichting onder voorspanning aangrijpen op een buitenzijde van de aandrijfas en/of ten minste één binnenste afdichting onder voorspanning aangrijpen op een binnenzijde van de aandrijfas om de afdichting tussen de aandrijfas en de respectieve afdichtingen te verbeteren.

Het is mogelijk dat ten minste één binnenste afdichting en/of ten minste één buitenste afdichting deformeerbaar, in het bijzonder flexibel, is. Bij het met betonmortel afvullen van de avegaar voorkomt de binnenste afdichting dat de betonmortel en/of cementwater langs de buitenzijde van de koppelleiding omhoog kan stromen. Bij het afdichten van de ruimte tussen de buitenzijde van de koppelleiding en de binnenzijde van de aandrijfas oefent de betonmortel hierbij een drukkracht uit op de onderzijde van de binnenste afdichting. Anderzijds voorkomt de buitenste afdichting dat betonmortel, dat onverhoopt via de binnenzijde van de aandrijfas en de buitenzijde van de koppelleiding langs de meerdere boven elkaar gelegen, binnenste ringvormige afdichtingen is gestroomd, langs de buitenzijde van de aandrijfas naar beneden kan stromen. In het laatste geval zal de langs de meerdere boven elkaar gelegen, binnenste ringvormige afdichtingen gestroomde betonmortel een drukkracht uitoefenen op de bovenzijde van de buitenste afdichting. Ingeval de afdichting in staat is te deformeren, zal de afdichting onder invloed van de op de bovenzijde of onderzijde van de afdichting uitgeoefende druk, de neiging hebben om uit te zetten in de richting van de wanden waartussen de afdichting is ingeklemd. In het geval van de binnenste afdichting zal de afdichting hierbij een toegenomen druk op de binnenzijde van de aandrijfas en de buitenzijde van de koppelleiding uitoefenen, terwijl de buitenste afdichting een toegenomen druk op de buitenzijde van de aandrijfas en de binnenzijde van de behuizing zal uitoefenen. Dit komt de afdichting tussen de koppelleiding en de aandrijfas respectievelijk de aandrijfas en de behuizing ten goede.

In een nadere uitvoeringvariant van de aandrijfinrichting is een onderzijde van ten minste één binnenste afdichting en/of een bovenzijde van ten minste één buitenste afdichting voorzien van een ringvormige uitsparing. Eventuele met de onderzijde van de binnenste afdichting en/of met de bovenzijde van de buitenste afdichting in contact staande betonmortel zal hierbij de ringvormige uitsparing binnendringen, waardoor lateraal aan de uitsparing gelegen delen van de afdichting richting de zijwanden van de koppelleiding en de aandrijfas dan wel de aandrijfas en de behuizing worden gedrongen. Dit effect wordt versterkt ingeval de en minste één binnenste afdichting en/of ten minste één buitenste afdichting deformeerbaar, in het bijzonder flexibel, is. In een mogelijke uitvoering is ten minste één binnenste afdichting en/of ten minste één buitenste afdichting in dwarsdoorsnede in hoofdzaak U-vormig vormgegeven, waarbij de uitsparing zich bij voorkeur in hoofdzaak concentrisch ten opzichte van de aandrijfas uitstrekt. Waar de uitsparing in de ten minste ene buitenste afdichting aan de bovenzijde van de afdichting is gelegen, is de uitsparing in de ten minste ene binnenste afdichting aan de onderzijde van de afdichting gelegen, waarmee de ten minste ene binnenste afdichting in dwarsdoorsnede in hoofdzaak omgekeerd U-vormig is vormgegeven. Door de U-vorm omvatten de afdichtingen twee aan weerszijden van de uitsparing gepositioneerde poten die respectievelijk tegen de buitenzijde van de koppelleiding en de binnenzijde van de aandrijfas of tegen de buitenzijde van de aandrijfas en de binnenzijde van de behuizing aanliggen. Deze poten zullen bij binnendringen van betonmortel in de uitsparing in zijwaartse richting teven de voornoemde zijden van de koppelleiding en de aandrijfas, dan wel de aandrijfas en de behuizing worden gedrongen, hetgeen een verdere verbetering van de afsluiting oplevert.

In een gebruikelijk geval is tussen ten minste twee afdichtingen smeervet aangebracht. Dit smeervet omvat veelal een basisolie, één of meerdere verdikkers en één of meerdere additieven. Geschikte verdikkers zijn in een gebruikelijk geval zepen zoals lithium-, calcium- en/of aluminiumzeep, die het smeervet een goede temperatuurbestendigheid geven. Het smeervet kan tevens tussen de contactoppervlakken van de onderling verplaatsbare afdichtingen en aandrijfas zijn aangebracht om overmatige wrijving en slijtage van de onderling verplaatsbare delen te voorkomen, alsmede de afsluitende werking van de afdichtingen te verbeteren.

Voor een goede aansluiting van de koppelleiding op de aandrijfas is het voordelig ingeval de vormgeving van het onderste uiteinde van de koppelleiding in hoofdzaak complementair is aan de vormgeving van een tegenoverliggend deel van de binnenzijde van de aandrijfsas. Het onderste uiteinde van de koppelleiding en een tegenoverliggend deel van de binnenzijde van de aandrijfas kunnen hierbij in neerwaartse richting in hoofdzaak taps toelopen, teneinde het contactoppervlak tussen de koppelleiding en de aandrijfas te vergroten en zo de onderlinge afdichting te verbeteren.

Het is voor een eenvoudige koppeling met een betonmorteltoevoerleiding voordelig ingeval een bovenste uiteinde van de koppelleiding uitsteekt ten opzichte van de behuizing. Dit vergroot de toegankelijkheid van het bovenste uiteinde van de koppelleiding, waarop de betonmorteltoevoerleiding in een voorkomend geval op moet worden aangesloten. Voor een verdere vereenvoudiging van de koppeling met een betonmorteltoevoerleiding kan een ten opzichte van de behuizing uitstekend deel van de koppelleiding zijn voorzien van ten minste één koppelelement voor koppeling met een van de betonmorteltoevoerleiding deel uitmakend contrakoppelelement. Naast eenvoudige koppeling heeft een dergelijk koppelelement tevens als voordeel dat in samenwerking met een contrakoppelelement op de betonmorteltoevoerleiding een geborgde koppeling kan worden gerealiseerd.

In nog een andere uitvoering van de aandrijfinrichting volgens de uitvinding is de mechanische overbrenging ingericht voor samenwerking met de buitenzijde van de aandrijfas. De mechanische overbrenging is hierbij in staat om via de buitenzijde van de aandrijfas een koppel op de aandrijfas over te brengen. Voor overbrenging van dit koppel kan de buitenzijde van de aandrijfas zijn voorzien van ten minste een uitwendige vertanding ingericht voor samenwerking met de mechanische overbrenging. Bij voorkeur is de uitwendige vertanding hierbij integraal verbonden met de aandrijfas, waardoor een sterke verbinding tussen de vertanding en de aandrijfas wordt gecreëerd waarmee het veelal grote koppel op de aandrijfas kan worden overgebracht.

Omwille van een evenwichtige krachtenoverbrenging kan de mechanische overbrenging ten minste twee aan overliggende zijden van de aandrijfas gepositioneerde, en met de uitwendige vertanding van de aandrijfas samenwerkende, laterale tandwielen omvatten. Met deze laterale tandwielen wordt het mogelijk om het totale op de aandrijfas over te brengen koppel over verschillende delen van de overbrenging te verdelen, waardoor de belasting op de afzonderlijke delen van de overbrenging kleiner kan blijven. De laterale tandwielen liggen ter smering in een gebruikelijk geval in een door de behuizing omsloten oliereservoir. Voorts kunnen de laterale tandwielen ieder verbonden zijn met een afzonderlijke planeetwielkast. De twee lateraal aan de aandrijfas in de behuizing geplaatste tandwielen zijn daartoe doorgaans voorzien van tandwielassen, welke tandwielassen ieder in verbinding staan met de afzonderlijke planeetwielkasten. De planeetwielkasten fungeren als transmissie voor een op de planeetwielkasten aan te sluiten aandrijving. Als aandrijving kan de aandrijfinrichting ten minste één met de mechanische overbrenging gekoppelde aandrijfmotor omvatten voor het via de mechanische overbrenging axiaal kunnen laten roteren van de aandrijfas. In een voorkomend geval is ieder planeetwielkast gekoppeld met een afzonderlijke aandrijfmotor, zodat het benodigde koppel door meerdere aandrijfmotoren kan worden geleverd. De ten minste ene aandrijfmotor wordt bij voorkeur gevormd door een hydraulische motor of een elektromotor. Een hydraulische motor leent zich bij uitstek voor gebruik in een aandrijfinrichting voor het axiaal roteren van een avegaar, voornamelijk vanwege het grote koppel dat een hydraulische motor met een relatief compacte vorm kan leveren. Elektromotoren lenen zich voorts uitstekend voor toepassing in aandrijfinrichtingen waarvan de vereisten met betrekking tot het te leveren koppel relatief kleiner zijn, omdat elektromotoren in vergelijking met een hydraulische motoren typisch minder kosten en elektriciteit alomtegenwoordig is.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een afdichting voor gebruik in een aandrijfinrichting overeenkomstig de uitvinding, de voordelen waarvan in het voorgaande reeds zijn besproken. Doorgaans zal de afdichting ten minste gedeeltelijk uit kunststof zijn vervaardigd. Het kunststof kan eventueel vezelversterkt zijn uitgevoerd, bijvoorbeeld middels glasvezels. Voorbeelden van geschikte kunststoffen zijn polyamide (nylon), polytetrafluoroethyleen (PTFE), Polyoxymethyleen (POM), Polybutyleentereftalaat (PBT), Polyfenyleensulfide (PPS), polyetherketon (PEK), en derivaten van voornoemde kunststoffen. Deze kunststoffen zijn doorgaans onderhoudsvrij of althans onderhoudsarm, hebben een vrij hoge belastbaarheid, zijn relatief ongevoelig voor stotende belastingen, zijn relatief slijtvast, warmtebestendig, en duurzaam, en hebben relatief goede glijeigenschappen (geen “stick-slip”).

De uitvinding heeft daarnaast betrekking op een boorinstallatie omvattende ten minste één aandrijfinrichting overeenkomstig de uitvinding en een met de aandrijfas van de aandrijfinrichting gekoppelde avegaar.

De uitvinding zal nu worden verduidelijkt aan de hand van in navolgende figuren weergegeven niet-limitatieve uitvoeringsvoorbeelden, waarbij corresponderende elementen zijn aangegeven met corresponderende referentiecijfers. In de figuren toont: - figuur 1 een perspectivisch aanzicht van een aandrijfinrichting volgens de uitvinding, - figuur 2 een bovenaanzicht van de aandrijfinrichting getoond in figuur 1, - figuur 3 een dwarsdoorsnede van de aandrijfinrichting langs lijn A-A zoals weergegeven in figuur 2, waarbij de aandrijfinrichting verder is voorzien van planeetwielkasten en aandrijfmotoren, - figuur 4 een detail van de dwarsdoorsnede zoals weergegeven in figuur 3, en - figuur 5 een zijaanzicht van een boorinstallatie omvattende een aandrijfinrichting volgens de uitvinding.

Figuur 1 toont een perspectivisch aanzicht van een aandrijfinrichting 1 volgens de uitvinding. De aandrijfinrichting 1 omvat een behuizing 2 die gedeeltelijk een holle aandrijfas 3 insluit. De holle aandrijfas 3 is ingericht om aan een onderzijde te worden gekoppeld met een avegaar. De behuizing 2 van de hier getoonde aandrijfinrichting is opgebouwd uit meerdere wanddelen 4 voorzien van olievulopeningen 5, welke wanddelen 4 onderling zijn verbonden middels daartoe bestemde gaten 6 die in de wandelen 4 zijn aangebracht. De met elkaar verbonden wanddelen 4 sluiten een centraal in de behuizing gelegen reservoir 7 voor een smeermiddel (olie) in waarin (gedeeltelijk) een mechanische overbrenging 8 (zie ook figuur 2) is gesitueerd. In een bovenwand van de behuizing 2 zijn twee cirkelvormige uitsparingen 10 aangebracht waaromheen bevestigingspunten 11 voor bevestigingsmiddelen 12 zijn voorzien. Middels deze bevestigingspunten 11 kan een planeetwielkast (zie figuur 3) over een uitsparing 10 worden geplaatst en met de behuizing 2 worden verbonden, waarmee de uitsparing 10 in de behuizing 2 wordt afgedicht. Voorts is centraal aan de bovenzijde van de behuizing 2 een tevens van de behuizing 2 onderdeel uitmakende bovenste afdichtkap 13 aan de bovenwand van de behuizing 2 bevestigd. In de afdichtkap 13 is een koppelleiding 14 aangebracht waarop een betonmorteltoevoerleiding kan worden aangesloten. De koppelleiding 14 steekt hiertoe aan een bovenzijde gedeeltelijk boven de afdichtkap 13 uit en is aan een bovenste uiteinde voorzien van een koppelelement 15 voor aangrijping op een samenwerkend (contra)koppelelement van een betonmorteltoevoerleiding. Zoals in nader detail in figuur 3 is getoond is de koppelleiding 14 aan een onderzijde opgenomen in de holle aandrijfas 3, waarbij een doorlopend kanaal 16 ontstaat voor de doorvoer van betonmortel naar een met de onderzijde van de aandrijfas 3 gekoppelde avegaar.

Figuur 2 toont een bovenaanzicht van de aandrijfinrichting 1 zoals weergegeven in figuur 1, waarin de behuizing 2 alsmede de middels een afdichtkap 13 stationair met de bovenzijde van de behuizing 2 verbonden koppelleiding 14 te zien zijn. Tevens zijn de lateraal ten opzichte van de koppelleiding 14 aangebrachte uitsparingen 10 te zien, alsmede de bevestigingsmiddelen 12 waarmee planeetwielkasten ter plaatse van de uitsparingen 10 op de behuizing 2 kunnen worden aangesloten. Door de behuizing 2 wordt (gedeeltelijk) een tandwieloverbrenging 20 omsloten, waarmee een door een aandrijfmotor gegenereerd koppel op de aandrijfas 3 kan worden overgebracht. Deze tandwieloverbrenging 20 omvat een de aandrijfas 3 omgevend en concentrisch aan de aandrijfas 3 gelegen tandwiel 21 dat met de aandrijfas 3 is gekoppeld. Tevens omvat de tandwieloverbrenging 20 twee lateraal aan de aandrijfas 3 geplaatste tandwielen 22 die aangrijpen op het voornoemd tandwiel 21 voorzien rond de aandrijfas 3. De tandwielassen 23 van de respectieve lateraal aan de aandrijfas 3 geplaatste tandwielen 22 zijn ingericht voor koppeling met een planeetwielkast (zie figuur 3).

Figuur 3 toont een dwarsdoorsnede van de aandrijfinrichting langs lijn A-A zoals weergegeven in figuur 2, waarbij de aandrijfinrichting verder is voorzien van planeetwielkasten 30 en aandrijfmotoren 31. De planeetwielkasten 30, die als transmissie fungeren voor aan de bovenzijde van de planeetwielkasten 30 geplaatste aandrijfmotoren 31, zijn middels bevestigingsmiddelen 12 verbonden met een bovenzijde van de behuizing 2. Binnen de behuizing 2 zijn, lateraal aan de gedeeltelijk door de behuizing 2 omgeven aandrijfas 3, twee tandwielen 22 geplaatst die aangrijpen op het tandwiel 21 dat is voorzien rondom de aandrijfas 3 en vast met de aandrijfas 3 is verbonden. De tandwielassen 23 van de lateraal aan de aandrijfas 3 geplaatste tandwielen 22 zijn gekoppeld met de respectieve planeetwielkasten 30, waardoor een koppeloverdracht van de aandrijfmotoren 31 op de aandrijfas 3 kan plaatsvinden. Voorts zijn de lateraal aan de aandrijfas 3 geplaatste tandwielen 22 aan een onderzijde in lagers 32 geplaatst. Teneinde de aandrijfas 3 radiaal ten opzichte van de behuizing 2 te fixeren en tevens axiale rotatie van de aandrijfas 3 mogelijk te maken is de aandrijfas 3 ingeklemd tussen kegellagers 33. Om een goede smering van de door de tandwielen 21,22 gevormde mechanische overbrenging 8 te waarborgen, is de overbrenging 8 in een door de behuizing gevormd reservoir 7 voor smeermiddel gelegen. In de getoonde configuratie waarbij de aandrijfinrichting 1 twee planeetwielkasten 30 omvat wordt het oliereservoir 7 volledig door de behuizing 2 en de op de behuizing 2 aansluitende planeetwielkasten 30, aandrijfas 3 en koppelleiding 14 afgesloten. Waar de aandrijfas 3 aan de onderzijde buiten de behuizing 2 uitsteekt, is de behuizing 2 daarom voorzien van een onderste afdichtkap 34, waarbij tussen de onderste afdichtkap 34 en de aandrijfas 3 tevens oliekeerringen 35 zijn aangebracht. De behuizing 2 omvat aan een bovenzijde tevens een bovenste afdichtkap 13 waarmee de koppelleiding 14 stationair is verbonden en waarin het bovenste uiteinde van de aandrijfas 3 zich uitstrekt. De koppelleiding 14 is aan een onderzijde in een bovenste uiteinde van de aandrijfas 3 opgenomen. De afdichting alsmede de lagering tussen de aandrijfas 3 en de behuizing 2 (de afdichtkap 13) wordt gerealiseerd door meerdere boven elkaar gelegen, ringvormige buitenste afdichtingen 36. Additioneel is onder de buitenste afdichtingen 36 een oliekeerring 37 aangebracht. Teneinde een afdichting van het door de koppelleiding 14 en holle aandrijfas 3 gevormd betonmortelkanaal 16 te realiseren, zijn tussen de aandrijfas 3 en de koppelleiding 14 meerdere boven elkaar gelegen, ringvormige binnenste afdichtingen 38 aangebracht. De afdichtingen 38 zijn in een voorkomend geval vervaardigd van een kunststof omvattende een in hoofdzaak glad buitenoppervlak.

Figuur 4 toont een detail van de dwarsdoorsnede zoals weergegeven in figuur 3, waarin de lagering en afdichting rond de aandrijfas 3 ter plaatse van de koppelleiding 14 in meer detail te zien is. Zo is tussen een buitenzijde van de aandrijfas 3 en een binnenzijde van de behuizing 2 ten minste één oliekeerring 37 aangebracht. Boven de oliekeerring 37 zijn voorts twee buitenste ringvormige afdichtingen 36 aangebracht, waarvan de dwarsdoorsnede in hoofdzaak U-vormig is vormgegeven. De door de U-vorm ontstane ringvormige uitsparing 40 wijst bij de buitenste ringvormige afdichtingen 36 naar boven. Tussen een buitenzijde van de koppelleiding 14 en een binnenzijde van de aandrijfas 3 zijn meerdere boven elkaar gelegen, binnenste ringvormige afdichtingen 38 aangebracht, waarvan de dwarsdoorsnede eveneens in hoofdzaak U-vormig is vormgegeven. De door de U-vorm ontstane ringvormige uitsparing 40 wijst bij de buitenste ringvormige afdichtingen 38 echter naar beneden. Tussen de afdichtingen 36, 38 is in een voorkomend geval smeervet aangebracht. De koppelleiding 14 is gedeeltelijk in een bovenste uiteinde van de aandrijfas 3 opgenomen. Aan de bovenzijde is de koppelleiding 14 voorzien van ten minste één koppelelement 15 voor koppeling met een samenwerkend koppelelement van de betonmorteltoevoerleiding. Voorts lopen het onderste uiteinde van de koppelleiding 14 en een tegenoverliggend deel 41 van de binnenzijde van de aandrijfas 3 in neerwaartse richting in hoofdzaak taps toe.

Figuur 5 toont tenslotte een zijaanzicht van een boorinstallatie 50 omvattende een aandrijfinrichting 51 volgens de uitvinding. De boorinstallatie 50 omvat een mast 52 waaraan middels langs katrollen 53 geleide kabels 54 een frame 55 is opgehangen. Het frame 55 ondersteunt de aandrijfinrichting 51 waarmee een met de aandrijfas 56 van de aandrijfinrichting gekoppelde avegaar 57 kan worden aangedreven en middels een axiale rotatie de grond 58 in kan worden gedreven. Hierbij wordt een schacht 59 gevormd. Wanneer de avegaar 57 de gewenste diepte heeft bereikt wordt de boorbuis 60 van de avegaar 57 in de regel ten minste gedeeltelijk afgevuld met betonmortel. De betonmortel wordt hiertoe via een met de koppelleiding (niet getoond) van de aandrijfinrichting 51 gekoppelde betonmorteltoevoerleiding 61 in de boorbuis 60 ingébracht. Opvolgend op of voorafgaand aan het afvullen van de boorbuis 60 met betonmortel kan optioneel een bewapening (niet getoond) in de boorbuis 60 worden aangebracht. Het proces van het in de grond 58 aanbrengen van de funderingspaal wordt beëindigd door de avegaar 57 uit de grond op te takelen, waarbij de betonmortel in de geboorde schacht 59 achterblijft.

Het moge duidelijk zijn dat de uitvinding niet beperkt is tot de hier weergegeven en beschreven uitvoeringsvoorbeelden, maar dat binnen het kader van de bijgaande conclusies legio varianten mogelijk zijn, die voor de vakman op dit gebied voor de hand zullen liggen. Hierbij is het denkbaar dat verschillende inventieve concepten en/of technische maatregelen van de hierboven beschreven uitvoeringsvarianten volledig of gedeeltelijk gecombineerd kunnen worden zonder daarbij afstand te doen van de in bijgesloten conclusies beschreven uitvindingsgedachte.

Met het in dit octrooischrift gebruikte werkwoord 'omvatten' en vervoegingen hiervan wordt niet alleen Omvatten' verstaan, maar wordt ook verstaan de uitdrukkingen 'bevatten’, 'in hoofdzaak bestaan', 'gevormd door', en vervoegingen hiervan.

Claims (41)

1. Aandrijf inrichting voor het axiaal roteren van een avegaar voor het vervaardigen van in de grond geformeerde boorpalen, omvattende: • een behuizing, • een ten minste gedeeltelijk door de behuizing ingesloten, holle, axiaal roteerbare aandrijfas ingericht om te worden gekoppeld met een holle avegaar, • ten minste één, ten minste gedeeltelijk in de behuizing opgenomen, met de aandrijfas samenwerkende mechanische overbrenging, waarbij de mechanische overbrenging koppelbaar is met ten minste één aandrijfmotor voor het axiaal kunnen laten roteren van de aandrijfas, en • een ten minste gedeeltelijk in een bovenste uiteinde van de aandrijfas opgenomen koppelleiding voor koppeling met een betonmorteltoevoerleiding, waarbij de koppelleiding ten minste in hoofdzaak gefixeerd is ten opzichte van de behuizing, waarbij tussen een buitenzijde van de koppelleiding en een binnenzijde van de aandrijfas meerdere boven elkaar gelegen, binnenste ringvormige afdichtingen zijn aangebracht, voor het vormen van een in hoofdzaak vloeistofdichte afdichting tussen de koppelleiding en de aandrijfas.

2. Aandrijf inrichting volgens conclusie 1, waarbij de behuizing ten minste één oliereservoir omsluit, en waarbij ten minste een deel van de mechanische overbrenging is gepositioneerd in ten minste één oliereservoir.

3. Aandrijfinrichting volgens conclusie 2, waarbij ten minste een deel van de aandrijfas in ten minste één oliereservoir is gepositioneerd.

4. Aandrijfinrichting volgens conclusie 3, waarbij de behuizing één centraal oliereservoir omsluit, waarbij ten minste een deel van de mechanische overbrenging en ten minste een deel van de aandrijfas zijn gepositioneerd in het centrale oliereservoir.

5. Aandrijfinrichting volgens een der conclusies 2-4, waarbij de behuizing is voorzien van ten minste één olietoevoer en ten minste één olieafvoer.

6. Aandrijfinrichting volgens conclusie 5, waarbij de aandrijfinrichting is voorzien van ten minste één met de ten minste ene olietoevoer en de ten minste ene olieafvoer gekoppelde oliefiltreerinrichting.

7. Aandrijfinrichting volgens een der conclusies 2-6, waarbij tussen een buitenzijde van de aandrijfas en een binnenzijde van de behuizing ten minste één oliekeerring is aangebracht.

8. Aandrijfinrichting volgens conclusie 7, waarbij de ten minste ene oliekeerring een voorspanning uitoefent op de buitenzijde van de aandrijfas.

9. Aandrijfinrichting volgens een der conclusies 2-8, waarbij het ten minste ene oliereservoir ten minste gedeeltelijk is gevuld met smeerolie.

10. Aandrijfinrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij tussen een buitenzijde van de aandrijfas en een binnenzijde van de behuizing ten minste één buitenste ringvormige afdichting is aangebracht voor het vormen van een in hoofdzaak vloeistofdichte afdichting tussen de aandrijfas en de behuizing.

11. Aandrijfinrichting volgens conclusie 10, waarbij tussen een buitenzijde van de aandrijfas en een binnenzijde van de behuizing meerdere boven elkaar gelegen buitenste ringvormige afdichtingen zijn aangebracht voor het vormen van een in hoofdzaak vloeistofdichte afdichting tussen de aandrijfas en de behuizing.

12. Aandrijfinrichting volgens conclusie 11, waarbij het aantal boven elkaar gepositioneerde buitenste afdichtingen is gelegen tussen 2 en 5.

13. Aandrijfinrichting volgens conclusie 11 of 12, waarbij de buitenste afdichtingen op elkaar aangrijpen.

14. Aandrijfinrichting volgens een der conclusies 10-13, waarbij de ten minste ene buitenste afdichting in hoofdzaak gefixeerd is verbonden met de behuizing.

15. Aandrijfinrichting volgens een der conclusies 10-14, waarbij ten minste één buitenste afdichting onder voorspanning aangrijpt op een buitenzijde van de aandrijfas.

16. Aandrijfinrichting volgens een der conclusies 10-15, waarbij ten minste één buitenste afdichting deformeerbaar, in het bijzonder flexibel, is.

17. Aandrijfinrichting volgens een der conclusies 10-16, waarbij een bovenzijde van ten minste één buitenste afdichting is voorzien van een ringvormige uitsparing.

18. Aandrijfinrichting volgens een der conclusies 10-17, waarbij ten minste één buitenste afdichting in dwarsdoorsnede in hoofdzaak U-vormig is vormgegeven.

19. Aandrijfinrichting volgens een der conclusies 10-18, waarbij ten minste één buitenste afdichting in hoofdzaak aansluit op een bovenste uiteinde van de aandrijfas.

20. Aandrijfinrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het aantal boven elkaar gepositioneerde binnenste afdichtingen is gelegen tussen 2 en 15, bij voorkeur tussen 5 en 12, bij nadere voorkeur tussen 7 en 10.

21. Aandrijfinrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de binnenste afdichtingen op elkaar aangrijpen.

22. Aandrijfinrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij ten minste één binnenste afdichting onder voorspanning aangrijpt op een binnenzijde van de aandrijfas.

23. Aandrijfinrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij ten minste één binnenste afdichting deformeerbaar, in het bijzonder flexibel, is.

24. Aandrijfinrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij een onderzijde van ten minste één binnenste afdichting is voorzien van een ringvormige uitsparing.

25. Aandrijfinrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij ten minste één binnenste afdichting in dwarsdoorsnede in hoofdzaak omgekeerd U-vormig is vormgegeven.

26. Aandrijfinrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij ten minste één binnenste afdichting in hoofdzaak aansluit op een bovenste uiteinde van de aandrijfas.

27. Aandrijfinrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij tussen ten minste twee afdichtingen smeervet is aangebracht.

28. Aandrijfinrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de vormgeving van het onderste uiteinde van de koppelleiding in hoofdzaak complementair is aan de vormgeving van een tegenoverliggend deel van de binnenzijde van de aandrijfsas.

29. Aandrijfinrichting volgens conclusie 28, waarbij het onderste uiteinde van de koppelleiding en een tegenoverliggend deel van de binnenzijde van de aandrijfas in neerwaartse richting in hoofdzaak taps toelopen.

30. Aandrijfinrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij een bovenste uiteinde van de koppelleiding uitsteekt ten opzichte van de behuizing.

31. Aandrijfinrichting volgens conclusie 30, waarbij een ten opzichte van de behuizing uitstekend deel van de koppelleiding is voorzien van ten minste één koppelelement voor koppeling met een van de betonmorteltoevoerleiding deel uitmakend contrakoppelelement.

32. Aandrijfinrichting volgens een der de voorgaande conclusies, waarbij de mechanische overbrenging is ingericht voor samenwerking met de buitenzijde van de aandrijfas.

33. Aandrijfinrichting volgens een der de voorgaande conclusies, waarbij de buitenzijde van de aandrijfas is voorzien van ten minste een uitwendige vertanding ingericht voor samenwerking met de mechanische overbrenging.

34. Aandrijfinrichting volgens conclusie 33, waarbij de uitwendige vertanding integraal is verbonden met de aandrijfas.

35. Aandrijfinrichting volgens conclusie 33 of 34, waarbij de mechanische overbrenging ten minste twee aan overliggende zijden van de aandrijfas gepositioneerde, en met de uitwendige vertanding van de aandrijfas samenwerkende, laterale tandwielen omvat.

36. Aandrijfinrichting volgens conclusie 35, waarbij ieder lateraal tandwiel is verbonden met een afzonderlijke planeetwielkast.

37. Aandrijfinrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de aandrijfinrichting ten minste één met de mechanische overbrenging gekoppelde aandrijfmotor omvat voor het via de mechanische overbrenging axiaal kunnen laten roteren van de aandrijfas.

38. Aandrijfinrichting volgens conclusie 37, waarbij de ten minste ene aandrijfmotor wordt gevormd door een hydraulische motor of een elektromotor.

39. Aandrijfinrichting volgens conclusie 36 en een der conclusies 37-38, waarbij ieder planeetwielkast is gekoppeld met een afzonderlijke aandrijfmotor.

40. Ringvormige afdichting voor gebruik in een aandrijfinrichting volgens een der voorgaande conclusies.

41. Boorinstallatie, omvattende ten minste één aandrijfinrichting volgens een der voorgaande conclusies en een met de aandrijfas van de aandrijfinrichting gekoppelde avegaar.