DE19721059C1 - Erdbohrgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Erdbohrgerät mit einer längs einer Lafette verfahrbaren Drehschlagvorrichtung, die Schläge auf ein Einsteckende ausübt und das Einsteck­ ende drehend antreibt.

Erdbohrgeräte, mit denen Bohrlöcher in das Erdreich oder in Gestein gebohrt werden, sind normalerweise mit einer Drehschlagvorrichtung ausgestattet, die das Bohr­ gestänge drehend und schlagend antreibt. Durch den Schlagantrieb werden Hindernisse wie Gestein und Fels zertrümmert, um den Bohrvorschub zu beschleunigen. Zur Erreichung einer hohen Bohrleistung werden Schlaghämmer mit hoher Schlagenergie und Drehantriebe mit hoher Drehenergie eingesetzt, wobei die Drehantriebe mit einer Drehzahl im Bereich von 20 bis 60 U/min relativ langsam drehen.

Vor Beginn von Bohrarbeiten oder im Laufe der Bohrar­ beiten müssen gelegentlich Kernbohrungen vorgenommen werden, um die Beschaffenheit des Bohrgrundes zu ermit­ teln. Für Kernbohrungen werden spezielle hochdrehende Bohrkronen benutzt, die aus hartmetallbestückten Meißel­ elementen bestehen oder mit Diamantmaterial besetzt sind. Bei diesen Bohrkronen handelt es sich um Ringbohrkronen, die einen Bohrkern erzeugen, welcher in dem Kernbohrrohr gefangen und mit diesem aus dem Bohrrohr herausgezogen wird. Für solche Kernbohrungen werden spezielle Kernbohr­ geräte eingesetzt.

Aus DE 195 09 379 A1 ist ein Erdbohrgerät bekannt, das einen längs einer Lafette bewegbaren Kraftdrehkopf auf­ weist, welcher unmittelbar an dem Bohrrohr angreifen kann. Wenn das vom Kraftdrehkopf auf das Bohrrohr direkt übertragene Drehmoment nicht mehr ausreicht, um das Bohrrohr weiter einzudrehen, wird an einem das Bohrrohr umgebenden und mit diesem verspannbaren Grundkörper die Kelly-Stange der Drehbohranlage zum Eingriff gebracht. Die Kelly-Stange ist mit einem Ritzel versehen, das mit einer Außenverzahnung des Grundkörpers zusammengreift, um ein drehmomenterhöhendes Kraftübertragungsgetriebe zu bilden. Hierbei muß jedoch die den Kraftdrehkopf tragende Lafette jeweils neu ausgerichtet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Erdbohr­ gerät mit Drehschlagvorrichtung zu schaffen, das zu­ sätzlich für Kernbohrungen verwendbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit der im Patentan­ spruch 1 angegebenen Erfindung.

Bei dem erfindungsgemäßen Erdbohrgerät, das eine Dreh­ schlagvorrichtung aufweist, ist ein wahlweise benutzbares Getriebe vorgesehen, dessen Eingangswelle direkt oder über ein Zwischenstück an das Einsteckende der Dreh­ schlagvorrichtung angekoppelt werden kann. Die Aus­ gangswelle des Getriebes kann mit einem Kernbohrrohr verbunden werden. Das Getriebe ist ein Übersetzungsge­ triebe, d. h. seine Ausgangswelle rotiert schneller als die Eingangswelle. Bei der Benutzung des Getriebes und einem mit dem Getriebe verbundenen Kernbohrrohr wird der Schlagantrieb der Drehschlagvorrichtung abgeschaltet, so daß das Einsteckende lediglich gedreht, nicht aber geschlagen wird. Das Kernbohrrohr rotiert dann mit einer höheren Drehzahl als das Einsteckende. Auf diese Weise ist es möglich, das Erdbohrgerät wahlweise für das Eintreiben von Bohrrohren in den Boden und für Kernbohrungen zu verwenden. Für beide Bohraufgaben wer­ den also nicht zwei verschiedene Bohrgeräte benötigt. Vielmehr können die Bohraufgaben bei entsprechender Umrüstung mit einem einzigen Bohrgerät unter Verwendung desselben Drehantriebs ausgeführt werden.

Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, daß das Erd­ bohrgerät nur einmal auf das Bohrloch eingerichtet wer­ den muß und daß dann mit derselben Ausrichtung der La­ fette unterschiedliche Bohrvorgänge ausgeführt werden können. Normalerweise erfordert das Einrichten des Bohrgerätes erhebliche Zeit. Wenn für den Bohrvortrieb und für Kernbohrungen unterschiedliche Bohrgeräte be­ nutzt werden, muß jeweils ein neuer Einrichtvorgang ausgeführt werden. Dies ist bei dem erfindungsgemäßen Erdbohrgerät nicht erforderlich. Durch eine geringfü­ gige Umrüstmaßnahme kann das Erdbohrgerät für Kernboh­ rungen benutzt werden, so daß die Kosten für ein sepa­ rates Kernbohrgerät eingespart werden. In diesem Fall dient das Drehschlagbohrrohr als Schutzrohr für das Kernbohrrohr.

Das Getriebe ist vorzugsweise auf einem eigenen Schlit­ ten montiert, der längs der Lafette verfahren werden kann. Dieser Schlitten braucht nicht mit einem eigenen Antrieb ausgestattet zu sein, sondern er kann frei ver­ schiebbar sein. Alternativ besteht die Möglichkeit, das Getriebe an demjenigen Schlitten zu montieren, der auch die Drehschlagvorrichtung trägt. In diesem Fall wird aber die Schlittenlänge vergrößert und damit die ver­ fügbare Schiebelänge verkleinert.

Zwischen Einsteckende und Getriebe kann ein Spülkopf angeordnet sein, der sowohl für das Drehschlag- als auch für das Kernbohren einsetzbar ist und der es er­ möglicht, vor der Entnahme des Bohrkerns Spülbohrungen vorzunehmen. Dabei sind die Eingangswelle und die Aus­ gangswelle des Getriebes als Rohre ausgebildet, die abdichtend miteinander verbunden sind. Alternativ hier­ zu kann der Spülkopf auch auf der dem Bohrloch zuge­ wandten Seite des Getriebes angeordnet sein.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht des Erdbohrge­ rätes,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Getriebe und

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Lafette und das Getriebe.

Das Erdbohrgerät weist eine langgestreckte Lafette 10 auf, die an einem Auslegerarm eines (nicht darge­ stellten) Raupenfahrzeugs angebracht sein kann und die in Richtung des herzustellenden Bohrlochs ausgerichtet werden kann.

Auf der Lafette 10 ist ein Schlitten 11 in Längsrich­ tung verfahrbar geführt. Der Schlitten 11 kann durch einen Ketten- oder Seilzug oder eine Kolbenzylinderein­ heit in Längsrichtung der Lafette bewegt werden. Auf dem Schlitten 11 ist eine Drehschlagvorrichtung 12 be­ festigt, die aus einem hydraulischen Schlagantrieb 13 und einem hydraulischen Drehantrieb 14 besteht. Der Schlagantrieb 13 übt Schläge auf ein Einsteckende 15 aus und der Drehantrieb 14 treibt das Einsteckende 15 drehend an. Das Einsteckende 15 ragt aus der Dreh­ schlagvorrichtung 12 heraus und ist direkt oder über ein Zwischenstück mit der Eingangswelle eines Getriebes 17 verbunden. Zwischen der Drehschlagvorrichtung 12 und dem Getriebe 17 ist ein Spülkopf 16 angeordnet, der drehfest angebracht und mit einer Spülleitung 18 ver­ bunden ist. Durch den Spülkopf 16 kann ein Spülmedium in das Bohrrohr 19 eingeleitet werden, welches an die Ausgangswelle des Getriebes 17 angeschlossen ist.

Das Getriebe 17 ist auf einem zweiten Schlitten 20 be­ festigt, der ebenfalls längs der Lafette 10 verfahrbar ist.

Der Aufbau des Getriebes 17 geht aus den Fig. 2 und 3 hervor. Das Getriebe weist ein Gehäuse 21 auf, das etwa die Form eines liegenden Ovals hat. In der einen Stirn­ wand 22 ist die Eingangswelle 23 mit einem Lager 24 gelagert. Die Eingangswelle 23 ist eine Hohlwelle, die mit einem Innengewinde versehen ist. In dieses Innen­ gewinde ist eine Antriebswelle 25 eingeschraubt, die drehfest mit dem Einsteckende 15 verbunden ist. Die Eingangswelle 23 trägt ein Zahnrad 26, das mit zwei kleineren Zahnrädern 27, 27a kämmt. Jedes dieser klei­ neren Zahnräder ist mit einem größeren Zahnrad 28, 28a fest verbunden. Beide Zahnräder 28, 28a kämmen mit einem zentrisch angeordneten kleineren Zahnrad 29, das mit der Ausgangswelle 30 des Getriebes verbunden ist.

Die Zahnräder 27, 28 bilden ein Doppelzahnrad 31 und die Zahnräder 27a, 28a bilden ebenfalls ein Doppelzahnrad 31a. Beide Doppelzahnräder 31, 31a sind in den Stirnwän­ den des Gehäuses 21 mit Lagern 32, 33 gelagert. Die Aus­ gangswelle 30 ist mit einem Lager 34 ebenfalls an dem Gehäuse 21 gelagert.

Die Eingangswelle 23 und die Ausgangswelle 30 sind koaxial zueinander angeordnet. Beide Wellen sind als Hohlwellen ausgebildet und durch sie erstreckt sich ein längslaufender Kanal 35. Die Eingangswelle und die Aus­ gangswelle überlappen sich in einem Überlappungsbereich 36 nach Art einer Muffenverbindung, die durch eine Dichtung 37 abgedichtet ist. Auf diese Weise kann ein Spülmedium, das in den Spülkopf 16 eingeleitet wird, durch das Getriebe 17 hindurch in das Bohrrohr 19 fließen.

Das Bohrrohr 19 wird an ein Innengewinde 38 der Aus­ gangswelle 30 angeschlossen.

Das Getriebe 17 ist ein zweistufiges Getriebe, bei dem die erste Getriebestufe aus den Zahnrädern 26 und 27, 27a besteht und bei dem die zweite Getriebestufe aus den Zahnrädern 28, 28a und 29 besteht. Jede Stufe führt eine Übersetzung im Verhältnis von etwa 1 : 5 durch, so daß die Ausgangswelle 30 mit einer Drehzahl rotiert, die etwa dem 25-fachen der Drehzahl der Eingangswelle 23 entspricht.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, sind die beiden Doppelzahn­ räder 31 und 31a symmetrisch zu beiden Seiten einer Vertikalebene angeordnet, die durch die Achse von Ein­ gangswelle und Ausgangswelle hindurchgeht. Dadurch wer­ den die Antriebskräfte gleichmäßig auf beide Seiten verteilt und durch das sehr hohe Eingangsdrehmoment werden keine wesentlichen Torsionskräfte auf das Ge­ häuse ausgeübt.

Fig. 3 zeigt die Befestigung des Getriebes 17, das ver­ drehungssicher auf der Lafette 10 geführt ist. An der Unterseite des liegend angeordneten Gehäuses 21 ist ein Halter 39 befestigt, der an seinen beiden Enden Augen 40 aufweist, die mit entsprechenden Augen des Schlit­ tens 20 ausgerichtet ist. Durch die Augen ist jeweils ein Bolzen 41 hindurchgesteckt, der in Längsrichtung herausgezogen werden kann, um das Getriebe 17 von dem Schlitten 20 zu lösen. Es ist auch möglich, einen der Bolzen 41 herauszuziehen und den anderen als Schwenk­ achse zu belassen. In diesem Fall kann der Halter 39 mit dem Getriebe 17 seitlich aus der Flucht des Ein­ steckendes 15 herausgeschwenkt werden, um das Getriebe zu entfernen.

Die Lafette 10 weist einen stabilen Tragbalken 42 auf, von dem seitlich zwei Führungsschienen 43 abstehen. An dem Schlitten 20 sind obere Rollen 44 und untere Rollen 45 gelagert, wobei die oberen Rollen 44 auf den Füh­ rungsschienen 43 rollen, während die unteren Rollen 45 unter die Führungsschienen 43 greifen. Solche Rollen­ anordnungen sind am vorderen und am hinteren Ende des Schlittens 20 vorhanden. Da der Schlitten somit gegen Verschwenkungen um seine Längsachse gesichert ist, hält er das Gehäuse 21 des Getriebes 17 verdrehungssicher fest.

Wenn die beschriebene Bohrvorrichtung für das Schlag­ bohren verwendet wird, wird das Getriebe 17 entfernt, in dem die Bolzen 41 herausgezogen und das gesamte Ge­ triebe abgenommen wird, oder in dem nur einer der Bol­ zen 41 herausgezogen und das Getriebe um den anderen Bolzen 41 herum zur Seite geschwenkt wird. An das Ein­ steckende 15 oder an eine damit verbundene Verlängerung wird dann das (nicht dargestellte) Bohrrohr unmittelbar angeschlossen. Am vorderen Ende des Bohrrohres befindet sich eine Schlagbohrkrone. Beim Betrieb der Bohrvor­ richtung wird die Drehschlagvorrichtung 12 in Funktion gesetzt, wobei sowohl der Schlagantrieb 13 als auch der Drehantrieb 14 eingeschaltet sind.

Soll während des Drehschlag-Bohrbetriebes eine Bohr­ probe entnommen werden, dann wird der Schlitten 11 längs der Lafette 10 zurückgezogen, die Bohrrohre wer­ den abgeschraubt und das Getriebe 17 wird in Position gebracht und mit dem Einsteckende 15 bzw. dessen Ver­ längerung verbunden. Es wird nur das Innendrehschlag­ bohrgestänge entfernt, während das Außenrohr als Schutzrohr im Bohrloch verbleibt. An die Ausgangswelle 30 des Getriebes 17 wird dann mindestens ein Kernbohr­ rohr angeschlossen, wobei sich an dem vorderen Kern­ bohrrohr eine Kernbohrkrone und eine entsprechende Kernfangvorrichtung befinden. Bei der anschließenden Durchführung des Kernbohrvorganges wird nur der Drehan­ trieb 14 in Funktion gesetzt, während der Schlagantrieb 13 abgeschaltet ist. Der Schlitten 11 wird längs der Lafette 10 vorgeschoben und das Kernbohrrohr 19 wird durch das Getriebe 17 mit einer hohen Drehzahl ange­ trieben, die wesentlich größer ist als diejenige des Einsteckendes 15. Es ist auch möglich, die Bohrung mit einer Kernbohrung zu beginnen, z. B. falls zunächst eine Stahlbetonwand zu durchbohren ist. Ist diese durch­ bohrt, wird durch das Kernloch hindurch eine Dreh­ schlagbohrung durchgeführt.

Da das Getriebe 17 mit einem aus den Augen 40 und den Bolzen 41 bestehenden Schnellverschluß am Schlitten 20 befestigt ist, kann es leicht abgenommen bzw. herausge­ schwenkt und wieder in die Arbeitsstellung gebracht werden.

Üblicherweise beträgt die Drehzahl des Drehantriebes 14 20 bis 60 U/min. Das Getriebe 17 erzeugt hieraus eine Drehzahl im Bereich von 200 bis 600 U/min.

Claims (6)

1. Erdbohrgerät mit einer längs einer Lafette (10) verfahrbaren Drehschlagvorrichtung (12), die Schläge auf ein Einsteckende (15) ausübt und das Einsteckende drehend antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein wahlweise benutzbares Getriebe (17) vorge­ sehen ist, dessen Eingangswelle (23) lösbar mit dem Einsteckende (15) koppelbar ist und dessen Ausgangswelle (30) schneller rotiert als die Ein­ gangswelle (23), und daß das Getriebe (17) als Moduleinheit ausgebildet ist, die im abgekoppelten Zustand aus der Flucht des Einsteckendes (15) ent­ fernbar ist.

2. Erdbohrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Drehschlagvorrichtung (12) und das Getriebe (17) jeweils auf einem eigenen längs der Lafettte (10) verfahrbaren Schlitten (11, 20) mon­ tiert sind.

3. Erdbohrgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen Einsteckende (15) und Getriebe (17) ein Spülkopf (16) angeordnet ist, und daß die Eingangswelle (23) und die Ausgangs­ welle (30) des Getriebes (17) Rohre sind, die ab­ dichtend miteinander verbunden sind.

4. Erdbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (17) min­ destens zwei Getriebestufen (26, 27; 28, 29) auf­ weist, wobei die Eingangswelle (23) und die Aus­ gangswelle (29) koaxial zueinander ausgerichtet sind.

5. Erdbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (17) zwei symmetrisch zueinander angeordnete Doppelzahnräder (31, 31a) enthält.

6. Erdbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (17) an einem längs der Lafette (10) verfahrbaren Schlit­ ten (20) in der Weise befestigt ist, daß es eine Arbeitsposition und eine Nichtarbeitsposition ein­ nehmen kann und in beiden Positionen von dem Schlitten 20 getragen wird.