WO2023094381A1

WO2023094381A1 - Vibrationsbohrhammer

Info

Publication number: WO2023094381A1
Application number: PCT/EP2022/082817
Authority: WO
Inventors: Christian Eckhardt; Christopher RODEMER
Original assignee: Terra Infrastructure Gmbh
Priority date: 2021-11-26
Filing date: 2022-11-22
Publication date: 2023-06-01
Also published as: DE102021213370A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Vibrationsbohrhammer, umfassend eine Antriebseinrichtung (1) zur Erzeugung einer Drehbewegung, eine Unwuchteinrichtung (2) zur Erzeugung einer Vibration, sowie eine Abtriebswelle (3) mit einer Anschlusseinrichtung (32) für eine lösbare Verbindung mit einem Bohrwerkzeug, wobei eine Verbindungseinrichtung zwischen der Antriebseinrichtung (1) und der 5Abtriebswelle (3) vorgesehen ist, wobei die Verbindungseinrichtung zur Übertragung eines Drehmoments sowie als Linearlagerung zur Bewegung der Abtriebswelle (3) in axialer Richtung eingerichtet ist, wobei die Verbindungseinrichtung einen Abschnitt (31) mit einem polygonfömigem Querschnitt auf der Abtriebswelle (3) und die Antriebseinrichtung 1 eine zu dem Abschnitt (31) korrespondierende Aufnahme aufweist.

Description

Vibrationsbohrhammer

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Vibrationsbohrhammer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Der Vibrationsbohrhammer wird zum Einrammen und/oder Herausziehen von länglichen Rammgüter wie Spundbohlen, Träger, Rohre, Stahlprofile, etc. eingesetzt. Im Wesentlichen umfasst der Vibrationsbohrhammer eine Antriebseinrichtung, eine Unwuchteinrichtung und eine Abtriebswelle zum Anschluss eines Bohrwerkzeugs. Bei dem Bohrwerkzeug kann es sich beispielsweise um ein Bohrrohr, eine Spülwelle, etc. handeln.

Durch das Zusammenspiel der Antriebseinrichtung mit der Unwuchteinrichtung vollführt die Abtriebswelle während des Betriebs eine hämmernde bzw. vibrierende Drehbewegung, die entsprechend auf das Bohrwerkzeug übertragen werden kann.

Bei hohen Übersetzungsverhältnissen innerhalb des Getriebes eines Vibrationsbohrhammers sind große Verbindungslängen zwischen Hauptzahnrad und Abtriebswelle notwendig. Zudem herrschen große Kerbwirkungen in aktuell genutzten Keilwellenverbindungen, was zu erhöhtem Verschleiß führen kann.

Keilwellenverbindungen sind in der Herstellung aufwendig und daher auch kostenintensiv.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an und macht es sich zur Aufgabe, einen verbesserten Vibrationsbohrhammer vorzuschlagen, insbesondere einen Vibrationsbohrhammer vorzuschlagen, der auch bei hohen Übersetzungsverhältnissen eingesetzt werden kann und gleichermaßen kostengünstig herstellbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Vibrationsbohrhammer mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass die Verbindungseinrichtung einen Abschnitt mit einem polygonfömigem Querschnitt auf der Abtriebswelle und die Antriebseinrichtung eine hierzu korrespondierende Aufnahme aufweist, kann ein verbesserter Vibrationsbohrhammer vorgeschlagen werden. Eine Polygonverbindung kann auf kurzen Verbindungslängen hohe Drehmomente übertragen. Zudem ist die Polygonverbindung längsverschiebbar, was ein notwendiges Kriterium einer Abtriebswelle eines Vibrationsbohrhammers darstellt. Durch moderne Fertigungsverfahren können Polygonverbindung kostengünstig hergestellt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Merkmalen der Unteransprüche. Die Gegenstände bzw. Merkmale der verschiedenen Ansprüche können grundsätzlich beliebig miteinander kombiniert werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der polygonförmige Abschnitt einen achteckförmigen, sechseckförmigen oder quadratischen Querschnitt aufweist. Vorgenannte Formen eignen sich in besonders vorteilhafter Weise zur Übertragung eines Drehmomentes. Zudem bieten sie eine gute Linearführung in axialer Richtung der Abtriebswelle.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Antriebseinrichtung ein Zahnrad umfasst, wobei die korrespondierende Aufnahme als zentrale Öffnung ausgestaltet ist, die einen zu dem Abschnitt korrespondierenden Querschnitt aufweist. Das Zahnrad kann entsprechend angetrieben werden und Teil eines Getriebes sein, welches die gewünschte Übersetzung von einem Motor, beispielsweise einen Hydraulikmotor liefert.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der polygonförmige Abschnitt Abrundungen aufweist. Durch die Abrundungen des Profilquerschnitts können Kerbwirkungen minimiert werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen

Fig. 1 einen Vibrationsbohrhammer in einer seitlichen geschnittenen Ansicht;

Fig. 2 einen Vibrationsbohrhammer in einer geschnittenen Ansicht von Oben; Fig. 3 eine Abtriebswelle eines Vibrationsbohrhammers in einer perspektivischen Ansicht;

Fig. 4 eine Abtriebswelle mit Zahnrad eines Vibrationsbohrhammers in einer perspektivischen Ansicht;

Fig. 5 eine Abtriebswelle eines Vibrationsbohrhammers in einer perspektivischen Ansicht mit Anschlusseinrichtung;

Fig. 6 eine Anschlusseinrichtung mit Bohrwerkzeug in einer perspektivischen Ansicht;

Fig. 7 eine Anschlusseinrichtung mit Bohrwerkzeug in einer geschnittenen perspektivischen Ansicht.

Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen.

Ein erfindungsgemäßer Vibrationsbohrhammer umfasst im Wesentlichen eine Antriebseinrichtung 1 zur Erzeugung einer Drehbewegung, sowie eine

Unwuchteinrichtung 2 zur Erzeugung einer Vibration. Der erfindungsgemäße Vibrationsbohrhammer umfasst ferner eine Abtriebswelle 3 mit einer

Anschlusseinrichtung 32 für eine lösbare Verbindung mit einem Bohrwerkzeug 4.

Die Unwuchteinrichtung 2 ist zur Erzeugung einer Vibration eingerichtet, welche die Abtriebswelle 3 in eine axiale Vibration versetzt. Die Unwuchteinrichtung 2 kann beispielsweise rotierende Wellen mit einer Unwucht umfassen, die beispielsweise hydraulisch angetrieben werden.

Die Antriebseinrichtung 1 ist dazu eingerichtet, die Abtriebswelle 3 in Rotation zu versetzen. Die Antriebseinrichtung 1 kann hierzu beispielsweise einen Hydraulikmotor umfassen.

Durch das Zusammenspiel der Antriebseinrichtung 1 mit der Unwuchteinrichtung 2 vollführt die Abtriebswelle 3 während des Betriebs eine hämmernde bzw. vibrierende Drehbewegung, die entsprechend auf die Anschlusseinrichtung 32 bzw. das Bohrwerkzeug 4 übertragen werden kann. Die Rotationsachse ist entsprechend mit dem Bezugszeichen R versehen. Diese entspricht auch der Längsrichtung, also Axialrichtung, der Abtriebswelle 3. Zur Anbindung der Antriebseinrichtung 1 an die Abtriebswelle 3 ist eine zur Übertragung eines Drehmoments geeignete Verbindungseinrichtung vorgesehen. Gleichermaßen muss die Verbindungseinrichtung als Linearlagerung für die Abtriebswelle 3 eingerichtet sein, so dass die Abtriebswelle 3 die Vibration in axialer Richtung ausführen kann.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Verbindungseinrichtung einen Abschnitt 31 mit einem polygonfömigen Querschnitt auf der Abtriebswelle 3 und die Antriebseinrichtung 1 eine hierzu korrespondierende Aufnahme aufweist.

Die Antriebseinrichtung 1 kann beispielsweise ein Zahnrad 11 umfassen, welches eine zentrale Öffnung 111 mit einem zu dem Abschnitt 31 korrespondierenden Querschnitt aufweist. Die Öffnung 111 bildet die korrespondierende Aufnahme für den polygonfömigen Abschnitt 31. Das Zahnrad 11 wird entsprechend durch die Antriebseinrichtung in Drehung versetzt. Das Zahnrad 11 ist vorzugsweise Teil eines Getriebes der Antriebseinrichtung 1.

Es ist, beispielsweise aus der Fig. 4, ersichtlich, dass der polygonförmige Abschnitt 31 der Welle 3 in der polygonförmigen Aufnahme, insbesondere zentralen Öffnung 111, des Zahnrades 11 aufgenommen ist. Entsprechend kann ein Drehmoment von dem Zahnrad 11 über die Verbindungseinrichtung auf die Abtriebswelle übertragen werden. Gleichermaßen ist die Abtriebswelle bzw. deren polygonfömiger Abschnitt verschiebbar in der polygonförmigen Aufnahme des Zahnrades aufgenommen, so dass die von der Unwuchteinrichtung eingebrachte Vibration auf die Abtriebswelle und insbesondere nicht auf die Antriebseinrichtung übertragen wird.

Die hier dargestellte achteckförmige Ausgestaltung des polygonfömigen Abschnitts 31 ist beispielhaft. Es kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der polygonfömige Abschnitt 31, insbesondere achteckförmige Abschnitt, Abrundungen 311 aufweist, wodurch Kerbwirkungen vermieden werden können. Vorzugsweise ist jede zweite Fläche abgerundet.

Grundsätzlich kommen auch andere unrunde Ausgestaltungen, wie beispielsweise ein quadratischer oder sechseckförmiger Querschnitt, insbesondere Vierkant, in Frage. Insofern ist dann die Öffnung des Zahnrades beispielsweise als achteckförmige, sechseckförmige (nicht dargestellt) oder quadratische (nicht dargestellt) Öffnung ausgestaltet. In der Fig. 5 ist die Abtriebswelle 3 des Vibrationsbohrhammers in einer perspektivischen Ansicht mit Anschlusseinrichtung 32 dargestellt.

In der Fig. 6 bzw. 7 ist die Anschlusseinrichtung 32 mit Bohrwerkzeug 4 in einer perspektivischen Ansicht bzw. in einer geschnittenen perspektivischen Ansicht dargestellt.

Die hierin verwendete Terminologie dient nur zum Zweck des Beschreibens bestimmter Ausführungsformen und soll die Offenbarung nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein/eine" und „der/die/das" auch die Pluralformen enthalten, sofern der Kontext dies nicht anderweitig klar erkennen lässt. Es wird zudem klar sein, dass die Ausdrücke „weist auf" und/oder „aufweisend", wenn in dieser Beschreibung verwendet, das Vorhandensein der genannten Merkmale, ganzen Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Bauteile spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder den Zusatz von einem/einer oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Bauteilen und/oder Gruppen derselben ausschließen. Wie hierin verwendet, enthält der Ausdruck „und/oder" jedes beliebige und alle Kombinationen von einem oder mehreren der assoziierten, aufgelisteten Elemente.

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Bezugszeichenliste

R Rotationsachse

1 Antriebseinrichtung

2 Unwuchteinrichtung

3 Abtriebswelle

4 Bohrwerkzeug

11 Zahnrad

31 polygonförmiger Abschnitt

32 Anschlusseinrichtung

111 Öffnung

311 Abrundungen

Claims

7 Patentansprüche

1. Vibrationsbohrhammer, umfassend eine Antriebseinrichtung (1) zur Erzeugung einer Drehbewegung, eine Unwuchteinrichtung (2) zur Erzeugung einer Vibration, sowie eine Abtriebswelle (3) mit einer Anschlusseinrichtung (32) für eine lösbare Verbindung mit einem Bohrwerkzeug, wobei eine Verbindungseinrichtung zwischen der Antriebseinrichtung (1) und der Abtriebswelle (3) vorgesehen ist, wobei die Verbindungseinrichtung zur Übertragung eines Drehmoments sowie als Linearlagerung zur Bewegung der Abtriebswelle (3) in axialer Richtung eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung einen Abschnitt (31) mit einem polygonfömigem Querschnitt auf der Abtriebswelle (3) und die Antriebseinrichtung (1) eine zu dem Abschnitt (31) korrespondierende Aufnahme aufweist.

2. Vibrationsbohrhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (31) einen achteckförmigen, sechseckförmigen oder quadratischen Querschnitt aufweist.

3. Vibrationsbohrhammer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung ein Zahnrad (11) umfasst, wobei die korrespondierende Aufnahme als zentrale Öffnung (111) ausgestaltet ist, die einen zu dem Abschnitt (31) korrespondierenden Querschnitt aufweist.

4. Vibrationsbohrhammer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der polygonförmige Abschnitt (31) Abrundungen (311) aufweist.

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