DE69031945T2

DE69031945T2 - Zylindrisches teleskopisches Antriebsgestänge

Info

Publication number: DE69031945T2
Application number: DE69031945T
Authority: DE
Inventors: Shuichi Ajiro; Akio Kiue; Hiroshi Kusumi; Kenichi Miyata; Satoshi Nozaki
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1990-06-12
Filing date: 1990-06-12
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2010-06-13
Also published as: US5263899A; EP0798444A1; EP0461311A2; DE69031945D1; EP0461311B1; EP0461311A3

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine zylindrische teleskopische Antriebsgestängeeinrichtung mit:
einem ersten Antriebsgestänge, mit kreisförmigem Querschnittsaufbau und einer Mehrzahl von Drehmomentübertragungsvorsprüngen,
wobei das Antriebsgestänge einen schaftartigen Endabschnitt aufweist, der an dem Antriebsgestänge angeschweißt ist und zumindest teilweise einen unterschiedlichen Querschnittsaufbau hat,
einem zweiten Antriebsgestänge mit kreisförmigem Querschnittaufbau und einer Mehrzahl von Drehmomentübertragungsausnehmungen zum Eingriff mit den Drehmomentübertragungsvorsprüngen, wobei das zweite Antriebsgestänge auf das erste Antriebsgestänge auf solche Weise aufgepaßt ist, daß sie teleskopisch betreibbar sind und von dem zweiten Antriebsgestänge auf das erste Antriebsgestänge Drehmoment übertragen werden kann,
eine an dem Endabschnitt des ersten Antriebsgestänges angeordnete Federhalterung und
einer an der Federhalterung so angeordneten Federeinrichtung, daß sie dem zweiten Antriebsgestänge Halt bietet,
wobei der schaftartige Endabschnitt des ersten Antriebsgestänges aufweist:
- einen ersten Schaft mit kreisförmigem Querschnittaufbau, wobei die Drehmomentübertragungsvorsprünge an dem Außenrand des ersten Schafts vorgesehen sind, und
- einen mit dem Boden des ersten Schafts verbundenen zweiten Schaft unterschiedlichen Querschnittsaufbaus zur Verbindung mit einem Schürfkübel.
Eine Vorrichtung dieses Typs ist bekannt aus der JP-UM-1,105,689 und in den Fig. 9-13 dieser Anmeldung gezeigt. Solche Antriebsgestängeeinrichtungen werden insbesondere in Kombination mit Aushebevorrichtungen großen Durchmessers verwendet, etwa einem Erdbohrer.
Ein vertikales Ausheben mit einer Aushebevorrichtung großen Durchmessers wird wie folgt durchgeführt. In mehreren Stufen aufgebaute Antriebsgestänge werden sequentiell zum Ausheben ausgefahren, während der mit dem freien Ende des Antriebsgestänges verbundene Schürfkübel (excavating bucket) gedreht wird. Wenn der Schürfkübel mit Erde und Sand beladen ist, werden die Antriebsgestänge sequentiell zusammengefahren, um den Kübel über den Boden anzuheben, wodurch die Erde und der Sand entladen werden. Durch Wiederholen dieses Prozesses wird ein vertikales Loch ausgehoben.
Im folgenden wird anhand der Fig. 9-13 eine bekannte zylindrische Dreistufenantriebsgestängeeinrichtung erklärt. Fig. 9 zeigt - teilweise im Schnitt - die auf volle Länge ausgefahrene Antriebsgestängeeinrichtung, während Fig. 10 - in vergrößertem Maßstab - die auf ihre minimale Länge zusammengefahrene Einrichtung zeigt, wobei der Mittelteil weggelassen ist. Fig. 11 zeigt die Einzelheiten des Bodenendabschnitts der Antriebsgestängeeinrichtung, und Fig. 12 zeigt die Einzelheiten des bei der Antriebsgestängeeinrichtung verwendeten Rückhaltemechanismus. Fig. 13 zeigt das äußere Erscheinungsbild des Endabschnitts eines inneren Antriebsgestänges.
Bei der gezeigten zylindrischen teleskopischen Antriebsgestängeeinrichtung ist ein inneres Antriebsgestänge 21 eingeführt in ein zweites Antriebsgestänge 22, das wiederum in ein äußeres Antriebsgestänge 23 eingeführt ist. Diese Antriebsgestänge sind ausgelegt zum teleskopischen Aus- und Einfahren und zur Übertragung eines dem äußeren Antriebsgestänge 23 über eine Antriebsgestängeantriebsvorrichtung 37 übertragenen Drehmoments auf das innere Antriebsgestänge 21. Insbesondere sind sowohl das innere, das zweite, als auch das äußere Antriebsgestänge 21, 22 und 23 versehen mit drei Drehmomentübertragungsvorsprüngen oder Keilen 24. Diese drei Keile 24 erstrecken sich durch das entsprechende Antriebsgestänge und sind voneinander um den Außenumfang desselben beabstandet. In dem Bodenendabschnitt sowohl des zweiten als auch des äußeren Antriebsgestänges 22 und 23 sind rechtwinklige Rillen 25 zum Eingriff mit den entsprechenden Keilen 24 gebildet. Der mit den rechtwinkligen Rillen 25 zum Eingriff mit den entsprechenden Keilen 24 versehene Abschnitt jedes der zylindrischen Antriebsgestänge 22 und 23 wird Drehmomentübertragungsabschnitt TT genannt. Die Keile 24 des äußeren Antriebsgestänges 23 stehen in Eingriff mit der von einem hydraulischen Motor (nicht gezeigt) betätigten Antriebsgestängeantriebsvorrichtung 37, über die von der Antriebsgestängeantriebsvorrichtung 37 ein Drehmoment angelegt wird.
Wie in den Fig. 12 und 13 gezeigt, weist das innere Antriebsgestänge 21 einen zylindrischen oberen Schaft 21a und einen unteren Schaft 21b mit quadratischem Querschnitt auf, wobei der untere Schaft 21b in das Bodenende des oberen Schafts 21a eingepaßt und daran angeschweißt ist. An den unteren Schaft 21b ist eine bordartige Federhaltung 30 angeschweißt. Auf der Federhalterung 30 ist eine Dämpffeder 31 angeschweißt, und an der Oberseite der Dämpffeder 31 ist eine ringförmige Federhalterung 32 gehalten. Die Bezugsziffer 21c bezeichnet eine Montagebohrung 21c zur Verbindung mit einem Schürfkübel (nicht gezeigt).
Das obere Ende des oberen Schafts 21a ist mit Hilfe einer Schwenkverbindung 33 mit einem Aufhängeseil 34 verbunden. Obwohl nicht gezeigt, ist das Aufhängeseil 34 an einem Ende an dem Ausleger der Aushebevorrichtung großen Durchmessers aufgehängt, und das andere Ende des Seils 34 ist um die Winde der Aushebevorrichtung großen Durchmessers gewickelt.
Andererseits ist der untere Schaft 21b des inneren Antriebsgestänges 21 in die rechtwinklige Verbindungsöffnung des Schürfkübels 35 eingesetzt. Der untere Schaft 21b und der Schürfkübel 35 sind miteinander mit einem Stift 36 verbunden. Wie in Fig. 12 gezeigt, sind an dem oberen Ende des zweiten Antriebsgestänges 22 ein streifenförmiges Rückhalteelement 22a und ein Streifen 22b zur Verhinderung einer radialen Oszillation befestigt.
Die Funktion der Antriebsgestängeeinrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau und der beschriebenen Konstruktion wird im folgenden erklärt. In einem Anfangsstadium des Aushebens sind das innere Antriebsgestänge 21, das zweite Antriebsgestänge 22 und das äußere Antriebsgestänge 23 im eingefahrenen Zustand, und die Bodenendseiten der entsprechenden Antriebsgestänge sind in Kontakt mit der Antriebsgestängeaufnahmeplatte 32 gehalten, wie in Fig. 10 und 11 gezeigt. Wenn das äußere Antriebsgestänge 23 von der Antriebsgestängeantriebseinrichtung 37 um seine Achse gedreht wird wird das Drehmoment des äußeren Antriebsgestänges 23 der Reihe nach durch Eingriff der Keile 24 und der entsprechenden rechtwinkligen Rillen 25 auf das zweite Antriebsgestänge 22 und das innere Antriebsgestänge 21 übertragen. Das innere Antriebsgestänge 21 wird wiederum um seine Achse gedreht, um den Aushebekübel 35 zum Ausheben zu bringen. Der obere beschriebene Prozeß setzt sich fort, während das Aufhängeseil 34 allmählich nach unten bewegt wird. Anfänglich werden das innere Antriebsgestänge 21, das zweite Antriebsgestänge 22 und das äußere Antriebsgestänge 23 einheitlich nach unten bewegt, bis ein oberes Rückhalteelement 23a des äußeren Antriebsgestänges 23 auf die Antriebsgestängeantriebseinrichtung 37 fällt. Wenn das Ausheben weiter vorangeht, fahren das innere und das zweite Antriebsgestänge 21 und 22 einheitlich aus dem äußeren Antriebsgestänge 23 heraus. Wie in den Fig. 9 und 12 gezeigt, fällt das ringförmige Rückhalteelement 22a des zweiten Antriebsgestänges 22 auf die obere Endseite des Drehmomentübertragungsabschnitts TT des äußeren Antriebsgestänges 23, und nur das innere Antriebsgestänge 21 bewegt sich nach unten, um das Ausheben fortzuführen.
Die oben beschriebene konventionelle Antriebsgestängeantriebseinrichtung hat folgende Nachteile:
Das zweite Antriebsgestänge 22 und das äußere Antriebsgestänge 23 haben jeweils einen zylindrischen Aufbau. Das innere Antriebsgestänge 21 beinhaltet den zylindrischen oberen Schaft 21a und den prismenförmigen unteren Schaft 21b, um den Schürfkübel 35 mit dem Bodenende des inneren Antriebsgestänges 21 zu verbinden. Dementsprechend verändert sich der Querschnittsaufbau des inneren Antriebsgestänges 21 abrupt von einem Kreis zu einem Rechteck an dem Abschnitt, wo der obere Schaft 21a mit dem unteren Schaft 21b verbunden ist, und bei einem im Querschnitt unregelmäßigen Abschnitt tritt leicht eine Spannungsüberhöhung auf. Im Fall der konventionellen Anordnung, bei der der zylindrische obere Schaft 21a und der prismenförmige untere Schaft 21b, wie oben beschrieben, über einfaches Schweißen über den Umfang miteinander verbunden sind, wie in Fig. 11 mit dem Symbol WD1 gezeigt, ist die Ermüdungsfestigkeit gering und die Lebensdauer der Antriebsgestängeeinrichtung begrenzt.
Um den oben beschriebenen Nachteil zu überwinden, könnte die folgende Lösung in Betracht gezogen werden. Der untere Schaft 21b wird durch Schneiden aus einem rechtwinkligen Material gebildet, und der untere Abschnitt des unteren Schafts 21b unterhalb der Federhaltung 30 wird zur Verbindung mit einem Kübel als prismenartiger Abschnitt gebildet. Der obere Abschnitt desselben über der Federhalterung 30 wird als zylindrischer Abschnitt mit dem gleichen Durchmesser wie der obere Schaft 21a gebildet, und das obere Ende dieses zylindrischen Abschnitts wird an den oberen Schaft 21a angeschweißt. Die Verwendung dieser Struktur erlaubt einen Versatz des geschweißten Abschnitts und des im Querschnitt unregelmäßigen Abschnitts voneinander, wodurch die Vermeidung einer Spannungserhöhung ermöglicht wird. Diese Struktur erzeugt jedoch das folgende Problem. Die erwähnten Keile 24 erstrecken sich über die ganze Länge des Außenrandes des zylindrischen Abschnitts über der Federhalterung 30, und die Federhalterung 30 ist auf das Bodenende des zylindrischen Abschnitts aufgepaßt und daran angeschweißt. Wenn die Bodenenden der Keile 24 gegen die Oberseite der Federhalterung 30 stoßen und daran angeschweißt sind, wird eine Spannungsüberhöhung in dem kehlgeschweißten Abschnitt der Federhalterung 30 kombiniert mit einer Spannungsüberhöhung in dem geschweißten Abschnitt des Bodenendes der Keile 24. Wenn das Schweißen ohne Berührung zwischen einem Bodenende der Keile 24 und der Federhalterung 30 durchgeführt wird, wird die Ermüdungsfestigkeit verringert.
Erste Aufgabe der Erfindung ist es, eine zylindrische Antriebsgestängeeinrichtung des oben beschriebenen Typs mit verbesserter Ermüdungsfestigkeit anzugeben.
Erfindungsgemäß ist eine Antriebsgestängeeinrichtung vorgesehen, bei der
- die Drehmomentübertragungsvorsprünge so gebildet sind, daß sie sich bis zu dem Bodenabschnitt des ersten Schafts erstrecken, und bei der
- die Federhalterung ein Durchgangsloch, in das der erste Schaft eingepaßt ist, und eine Mehrzahl Ausnehmungen, in die Bodenabschnitte der Drehmomentübertragungsvorsprünge eingepaßt sind, aufweist,
- wobei der erste Schaft und die Bodenabschnitte der Drehmomentübertragungsvorsprünge an der Federhalterung angeschweißt sind.
Eine weitere Verminderung der Lebensdauer einer Antriebsgestängeeinrichtung mit dem oben beschriebenen konventionellen Aufbau geht auf Schläge zurück, ausgeführt durch das Fallen des zweiten oder äußeren Antriebsgestänges 22 oder 23 auf die Federeinrichtung 31, gehalten von der Federhalterung 30, wobei die Federhalterung 30 über eine Kehlschweißung mit dem unteren Schaft 21b verbunden ist, wie in Fig. 11 mit WD2 angegeben. Somit werden Scherkräfte erzeugt, die direkt auf die Kehlschweißung WD2 wirken.
Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Fähigkeit zur Verarbeitung solcher Schläge auf die Federhalterung zu verbessern. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Antriebsgestängeeinrichtung, bei der
- an einem oberen Abschnitt des zweiten Schafts, mit dem der erste Schaft verbunden ist, ein Eingriffselement gebildet ist, das die Federhalterung hält,
- die Federhalterung auf den Endabschnitt des ersten Antriebsgestänges auf solche Weise angepaßt und daran angeschweißt ist, daß die Federhalterung auf das Eingriffselement gesetzt ist.
Es wird nun ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Einrichtung beschrieben, und zwar anhand der begleitenden Zeichnungen, in denen:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer erfindungsgemäßen Antriebsgestängeeinrichtung entlang der Linie I-I in Fig. 3 ist und in vergrößerter Darstellung den Bodenabschnitt der Antriebsgestängeeinrichtung in eingefahrenem Zustand zeigt;
Fig. 2 ist eine teilweise geschnittene Ansicht der erfindungsgemäßen Antriebsgestängeeinrichtung entlang der Linie I-I in Fig. 3 ist und den Zustand eines vollständig aus einem äußeren Antriebsgestänge ausgefahrenen zweiten Antriebsgestänges zeigt;
Fig. 3 eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie III-III in Fig. 2 ist;
Fig. 4 eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 2 ist;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des inneren Antriebsgestänges der Antriebsgestängeeinrichtung aus Fig. 1 ist;
Fig. 6 eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie VI-VI in Fig. 1 ist;
Fig. 7(a) eine vergrößerte Draufsicht auf die Federhalterung der Antriebsgestängeeinrichtung in Fig. 1 ist;
Fig. 7(b) eine vertikale Schnittansicht der Federhalterung ist;
Fig. 8(a) und 8(b) vergleichsweise den Vorteil niedrigerer Drehmomentübertragungsvorsprünge zeigende Ansichten sind;
Fig. 9 eine halbgeschnittene Ansicht einer vollständig ausgefahrenen konventionellen Antriebsgestängeeinrichtung ist;
Fig. 10 eine vergrößerte Querschnittsansicht der vollständig eingefahrenen Antriebsgestängeeinrichtung aus Fig. 9 ist;
Fig. 11 eine weiter vergrößerte Ansicht des Bodenendes der Antriebsgestängeeinrichtung aus Fig. 10 ist;
Fig. 12 eine Querschnittsansicht eines Rückhaltemechanismus für ein zweites Antriebsgestänge in der Antriebsgestängeeinrichtung aus Fig. 9 ist; und
Fig. 13 eine perspektivische Ansicht des inneren Antriebsgestänges der Antriebsgestängeeinrichtung aus Fig. 9 ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele für die Erfindung werden anhand der Fig. 1 bis 22 erklärt.
Die Fig. 1 und 2 sind teilweise geschnittene Ansichten entlang der Linie I-I in Fig. 3 und zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antriebsgestängeeinrichtung. Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III in den Fig. 1 und 2, und Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV.
Der Aufbau und die Konstruktion der gezeigten Antriebsgestängeeinrichtung sind ähnlich wie bei der oben beschriebenen konventionellen Einrichtung. Wie gezeigt, ist ein inneres Antriebsgestänge 50 eingefügt in ein zweites Antriebsgestänge 60, das wiederum in ein äußeres Antriebsgestänge 70 eingesetzt ist. Diese Antriebsgestänge 50, 60 und 70 sind ausgelegt zur teleskopischen Bewegung. Das äußere Antriebsgestänge 70 weist einen mit einer Antriebsgestängeantriebseinrichtung (nicht gezeigt) verbundenen Drehmomentübertragungskeil 71 auf, und mit dem Bodenende des inneren Antriebsgestänges 50 ist ein Schürfkübel (nicht gezeigt) verbunden. Drei Drehmomentübertragungskeile 53 (52c) sind an dem inneren Antriebsgestänge 50 in solcher Weise gebildet, daß sie um den Außenrand des inneren Antriebsgestänges 50 herum voneinander beabstandet sind und sich axial im wesentlichen über die gesamte Länge desselben erstrecken. In ähnlicher Weise sind an dem zweiten Antriebsgestänge 60 drei Drehmomentübertragungskeile 61 gebildet. Jeder Drehmomentübertragungskeil 53 (52c) und 61 weist einen von dem Außenrand des entsprechenden Antriebsgestänges vorstehenden rechtwinkligen Querschnitt auf. Die Bodenendabschnitte des zweiten Antriebsgestänges 60 und des äußeren Antriebsgestänges 70 dienen als Drebmomentübertragungsbereich TT. In dem zweiten Antriebsgestänge 60 und dem äußeren Antriebsgestänge 70 sind jeweils rechtwinklige Drehmomentübertragungsrillen 62 und 72 an einer dem Drehmomentübertragungsbereich TT entsprechenden Stelle gebildet. Die rechtwinkligen Drehmomentübertragungsrillen 62 und 72 können jeweils in Eingriff mit den Drehmomentübertragungsstangen oder -keilen 53 (52c) bzw. 61 kommen. Ein Rückhalteelement 60a zur Verhinderung einer Wegbewegung des zweiten Antriebsgestänges 60 ist an seinem oberen Endabschnitt einstückig gebildet.
Wie in den Fig. 1 und 5 gezeigt, weist das innere Antriebsgestänge 50 ein oberes Rohr 51 mit zylindrischer Form und einen an dem Bodenende des oberen Rohrs 51 angeschweißten unteren Schaft 52 auf. Der untere Schaft 52 beinhaltet einen zylindrischen Abschnitt 52a und einen prismenförmigen Abschnitt 52b. Der zylindrische Abschnitt 52a hat den gleichen Durchmesser wie das obere Rohr 51, und es sind Drehmomentübertragungskeile 52c von dem Außenrand des zylindrischen Körpers 52a vorstehend gebildet (vgl. Fig. 6). Der prismenförmige Abschnitt 52b erstreckt sich von dem Bodenende des zylindrischen Abschnitts 52a aus und weist an seinem oberen Ende einen Eingriffsflansch 52d und ein Durchgangsloch 52e zur Montage eines Kübelverbindungsstiftes auf. Der zylindrische Abschnitt 52a und der prismenförmige Abschnitt 52b sind hergestellt aus einem einzigen runden Stabmaterial. An dem Bodenende des zylindrischen Abschnitts 52a ist eine Federhalterung 54 mit einem Doppelschrägrillenschweißprozeß befestigt. Wie aus Fig. 7 zu ersehen, hat die Federhalterung 54 im wesentlichen eine ringförmige Gestalt. Ein oberer Abschnitt 54a eines zentralen Durchgangsloches ist mit einer dem zylindrischen Abschnitt 52a entsprechenden Querschnittsform gebildet und weist eine Außenrandwand 54a1 und Ausnehmungen 54a2 auf. Ein unterer Abschnitt 54b des zentralen Durchgangsloches ist in einer dem Eingriffsflansch 52d entsprechenden Form gebildet. Die Bodenenden der entsprechenden Drehmomentübertragungskeile 52c sind in die Federhalterung 54 eingepaßt und daran angeschweißt.
Wie ebenfalls in Fig. 5 gezeigt, sind die Drehmomentübertragungskeile 53 an den Außenrand des oberen Rohrs 51 an drei beabstandeten Stellen und in Phase mit den erwähnten Keilen 52c angeschweißt. Das Bodenende jedes Keils 53 erstreckt sich von dem Bodenende des oberen Rohrs 51 aus in Richtung nach unten entlang dem Außenrand des unteren Schafts 52. Die Bodenenden der jeweiligen Keile 53 sind an den oberen Enden der entsprechenden Keile 52c und der oberen äußeren Oberfläche des zylindrischen Abschnitts 52a angeschweißt. Diese Keile 53 und 52b werden in Eingriff mit den jeweiligen mit dem zweiten Antriebsgestänge 60 gebildeten rechtwinkligen Drehmomentübertragungsrillen 62 gebracht.
Unmittelbar über der Federhalterung 32 ist ein Dämpfelement 55 zum Dämmen von Schall angebracht, der erzeugt wird, wenn die Bodenenden des zweiten und des äußeren Antriebsgestänges 60 und 70 auf die Federhalterung 32 fallen.
Bei dem oben beschriebenen Aufbau und der beschriebenen Konstruktion des inneren Antriebsgestänges 50 ist das Bodenende des zylindrischen Abschnitts 52a, zu dem sich die drei Keile 52c erstrecken, in die Federhalterung 54 mit einem Doppelschrägrillenschweißprozeß passend eingeschweißt. Dementsprechend werden in den Bodenenden des zylindrischen Abschnitts 52a, zu dem sich die entsprechenden Keile 52c erstrecken, konzentrierte Spannungen nicht mit in dem Abschnitt des zylindrischen Abschnitts 52a, an dem die Federhalterung 54 mit dem Doppelschrägrillenschweißprozeß angeschweißt ist, konzentrierten Spannungen kombiniert. Folglich wird eine Spannungsüberhöhung in dem zylindrischen Abschnitt 52a vermieden, so daß die Ermüdungsfestigkeit des inneren Antriebsgestänges 50 verbessert ist.
Die Federhalterung 54 ist in Eingriff mit dem Eingriffsflansch 52d einstückig mit dem unteren Schaft 52 verschweißt, wodurch ein beim Fallen des zweiten Antriebsgestänges 60 und des äußeren Antriebsgestänges 70 auf die Federhalterung 32 auftretender Schlag durch den Eingriffsflansch 52d abgefangen werden kann. Dementsprechend kann die Federhalterung 54 an dem unteren Schaft 52 mit verbesserter Festigkeit befestigt werden.
Der untere Schaft 52 mit dem zylindrischen Abschnitt 52a und dem prismenförmigen Abschnitt 52b ist durch Schneiden aus einem runden Stab gebildet, und der zylindrische Abschnitt 52a ist in das obere Rohr 51 passend eingeschweißt. Der untere Schaft 52 kann daher ohne eine abrupte Querschnittsveränderung mit dem oberen Schaft 51 verbunden sein. Dementsprechend werden die Spannungskonzentrationen in der Verbindung und die Ermüdungsfestigkeit verbessert. Auch erstrecken sich die Bodenenden der entsprechenden Keile 53, die an den Außenrand des oberen Rohres 51 geschweißt sind, von dem Bodenende des oberen Rohres 51 nach unten, und die sich erstreckenden Bodenenden sind an den oberen Enden der entsprechenden Keile 52c und dem oberen Endabschnitt des zylindrischen Abschnitts 52a angeschweißt. Dementsprechend ist es möglich, die Festigkeit der Schweißabschnitte des oberen Rohres 51 und des unteren Schafts 52 und auch die Festigkeit der Keile 53 zu erhöhen.
Wie bereits beschrieben, fahren das innere Antriebsgestänge 50 und das zweite Antriebsgestänge 60 bei fortschreitenden Ausheben aus dem äußeren Antriebsgestänge 70 aus. Wenn diese Antriebsgestänge 50 und 60 auf volle Länge ausgefahren worden sind, fährt das innere Antriebsgestänge 50 aus dem zweiten Antriebsgestänge 60 aus, um ein tiefes Loch zu bohren. Jedoch werden in vielen Fällen Löcher in solche Tiefe gebohrt, daß das innere Antriebsgestänge 50 aus dem zweiten Antriebsgestänge 60 nicht ausfahren muß. Wenn das innere Antriebsgestänge 50 in dem zweiten Antriebsgestänge 60 untergebracht ist, sind die Keile 52c des zylindrischen Abschnitts 52a normalerweise in Eingriff mit den rechtwinkligen Rillen 62 des zweiten Antnebsgestänges 60 angeordnet, und zwar zur Drehmomentübertragung. Da die Keile 52c einstückig von dem Außenrand des zylindrischen Abschnitts 52a vorstehend durch Schneiden gebildet sind, kann der folgende Vorteil erzielt werden.
Und zwar sind, wie in Fig. 8(a) gezeigt, die Keile 53 an dem oberen Rohr 51 nur über Schweißraupen WD3 jeweils mit einer Breite a angeschweißt, und an die Schweißflächen werden große Spannungen angelegt. Die Schweißraupen WD3 werden auch leicht an ihren jeweiligen Außenenden Spannungskonzentrationen ausgesetzt. Um die Spannungskonzentrationen zu vermeiden, ist Schleifen erforderlich, was eine zeitaufwendige Arbeit ist. Zusätzlich können die Schweißraupen WD3 während des Betriebs der Einrichtung verschlissen werden, und das obere Rohr 51 kann während des Schweißens thermisch geschädigt werden, was zu einer verringerten Festigkeit führt.
Im Gegensatz dazu und wie in Fig. 8(b) gezeigt, hat jeder der Keile 52c, die einstückig mit dem zylindrischen Abschnitt 52a durch Schneiden gebildet sind, eine breite Basis mit der Breite b. Dementsprechend werden die Spannungen gleichmäßig vermindert, und Schleifen ist nicht erforderlich. Ferner besteht kein Risiko einer Abnutzung eines Schweißbereichs, und da Schweißen nicht erforderlich ist, wird der zylindrische Abschnitt 52a nicht thermisch geschädigt. Wie aus dem Vorstehenden klar ist, sind die häufig benutzten Keile 52c hinsichtlich der Festigkeit äußerst vorteilhaft, wodurch sich die Lebensdauer der Antriebsgestängeeinrichtung erhöht.
Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, weist das äußere Antriebsgestänge 70 einen dickwandigen Zylinder 70A mit dem Drehmomentübertragungsabschnitt TT und einen mit dem oberen Ende des dickwandigen Zylinders 70A verbundenen dünnwandigen Zylinder 70B auf. Über eine vorbestimmte Länge in dem Innenrandabschnitt des Drehmomentübertragungsabschnitts TT des äußeren Antriebsgestänges 70 sind drei rechtwinklige Drehmomentübertragungsrillen 72 gebildet. Die rechtwinkligen Rillen 72 sind voneinander so beabstandet, daß sie mit den entsprechenden Keilen 61 auf dem zweiten Antriebsgestänge 60 in Eingriff kommen. Über eine vorbestimmte Länge in den Innenrandabschnitten des Drehmomentübertragungsabschnitts TT des zweiten Antriebsgestänges 60 und des äußeren Antriebsgestänges 70 sind jeweils Drainagerillen 63 und 73 gebildet.
Anschlagelemente 74 zum Verhindern einer Wegbewegung des zweiten Antriebsgestänges 60 sind so angeordnet, daß sie von dem Innenrand des dickwandigen Zylinders 70a an einer Stelle leicht über der oberen Endseite des Drehmomentübertragungsabschnitts TT abstehen. Wie in Fig. 3 mit einem mit Punkten markierten Sprenkelmuster gezeigt, sind die Anschlagelemente 74 ringförmig voneinander beabstandet, wobei jedes zwischen der rechtwinkligen Rille 72 und der Drainagerille 73 angeordnet ist. Wie aus den Fig. 3 und 4 zu ersehen, verhindern die Anschlagelemente 74, da die Anschlagelemente 74 an von den Stangen 60 des zweiten Antriebsgestänges 60 versetzten Stellen angeordnet sind, den Teleskopbetrieb des zweiten Antriebsgestänges 60 nicht.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel beinhaltet das äußere Antriebsgestänge 70 den dickwandigen Zylinder 70A und den dünnwandigen Zylinder 70B, und die Eingriffselemente 74 sind an dem Innenrand des dickwandigen Zylinders 70A angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht ein leichtes und verläßliches Schweißen der Anschlagelemente 74. Die Anschlagelemente 74 können z.B. auf dem dünnwandigen Zylinder 70B angeordnet sein, und die Anzahl von Anschlagelementen 74 und ihre Formen sind nicht auf die bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel gezeigten eingeschränkt.
Wenn das äußere Antriebsgestänge 70 mit Hilfe der Antriebsgestängeantriebseinrichtung (nicht gezeigt) um seine Achse gedreht wird, wird die Drehbewegung des äußeren Antriebsgestänges 70 durch die Eingriffe zwischen den Stangen und den entsprechenden rechtwinkligen Rillen auf das innere Antriebsgestänge 60 übertragen. Das innere Antriebsgestänge 50 wird wiederum um seine Achse gedreht, um den mit dem Bodenende des inneren Antriebsgestänges 50 verbundenen Aushebekübel (nicht gezeigt) zu drehen und dadurch das Ausheben in Gang zu setzen. Wenn das Ausheben weiter geht und ein oberes Rückhalteelement (nicht gezeigt) des äußeren Antriebsgestänges 70 in Eingriff mit der Antriebsgestängeantriebseinrichtung (nicht gezeigt) kommt, fahren das zweite Antriebsgestänge 60 und das innere Antriebsgestänge 50 integral aus dem äußeren Antriebsgestänge 70 aus, um das Ausheben fortzuführen. Wenn das Rückhalteelement 60a des zweiten Antriebsgestänges 60 auf die Anschlagelemente 74 fällt, wird ein weiteres Ausfahren des zweiten Antriebsgestänges 60 verhindert, und das innere Antriebsgestänge 50 fährt aus dem zweiten Antriebsgestänge 60 aus, um das Ausheben fortzuführen.
Wenn in dem Bodenendabschnitt des dickwandigen Drehmomentübertragungsabschnitts TT des äußeren Antriebsgestänges 70 ein Riß entstehen sollte und sich nach oben fortsetzen sollte, wenn die Antriebsgestängeeinrichtung im Gebrauch ist, wird der Riß an einem Abschnitt, in dem sich die Wanddicke ändert, zum Stillstand gebracht. Auch wenn also das Bodenende des Antriebsgestänges 70 sich konisch öffnen sollte, bleibt das Rückhalteelement 60a zuverlässig in Eingriff mit den Anschlagelementen 74.
Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, sind die drei Drainagerillen 63 und 73 jeweils an den Innenrandabschnitten der Drehmomentübertragungsabschnitte TT des zweiten Antriebsgestänges 60 und des äußeren Antriebsgestänges 70 gebildet. Die Drainagerillen 63 und 73 erstrecken sich in axialer Richtung und sind außer Phase mit den entsprechenden rechtwinkligen Rillen 62 und 72 angeordnet. Obwohl nicht gezeigt, stehen die drei hemisphärischen (richtig: im Querschnitt halbkreisförmigen) Drainagerillen 63 und 73 des zweiten und des dritten Antriebsgestänges 60 und 70 jeweils in Verbindung mit Drainagebohrungen, die sich radial von innen nach außen erstrecken.
Da die Drainagerillen 63 und 73 im Querschnitt einen hemisphärischen (richtig: halbkreisförmigen) Aufbau haben, können die Abschnitte des jeweiligen Antriebsgestänges 60 und 70, die die Ecken jeder Rille begrenzen, im Vergleich zu einem beliebigen, rechtwinklige Rillen verwendenden Aufbau dick ausgeführt werden. Daher kann die Festigkeit jedes Antriebsgestänges verbessert werden und eine Übertragung erhöhter Drehmomente ermöglicht werden.
Da die hemisphärischen (richtig: halbkreisförmigen) Drainagerillen 63 und 73 keine rechtwinkligen Ecken aufweisen, ist es möglich, das Anhaften von Staub von Schmutz bei der Drainage einer Flüssigkeit zu unterdrücken, etwa bei Bentonitflüssigkeit enthaltendem Schlamm. Daher wird eine gleichmäßige Drainage ermöglicht und die Drainagezeit nicht übermäßig erhöht.

Claims

1. Zylindrische teleskopische Antriebsgestängeeinrichtung mit:

einem ersten Antriebsgestänge (50) mit kreisförmigem Querschnittsaufbau und einer Mehrzahl von Drehmomentübertragungsvorsprüngen (52c, 53),

wobei das Antriebsgestänge (50) einen schaftartigen Endabschnitt (52a, 52b) aufweist, der an dem Antriebsgestänge (50) angeschweißt ist und zumindest teilweise einen unterschiedlichen Querschnittsaufbau hat,

einem zweiten Antriebsgestänge (60) mit kreisförmigem Querschnittaufbau und einer Mehrzahl von Drehmomentübertragungsausnehmungen (62) zum Eingriff mit den Drehmomentübertragungsvorsprüngen (52c, 53), wobei das zweite Antriebsgestänge (60) auf das erste Antriebsgestänge (50) auf solche Weise aufgepaßt ist, daß sie teleskopisch betreibbar sind und von dem zweiten Antriebsgestänge (60) auf das erste Antriebsgestänge (50) Drehmoment übertragen werden kann,

eine an dem Endabschnitt (52a, 52b) des ersten Antriebsgestänges (50) angeordnete Federhalterung (54) und

einer an der Federhalterung (54) so angeordneten Federeinrichtung (31), daß sie dem zweiten Antriebsgestänge (60) Halt bietet,

wobei der schaftartige Endabschnitt (52a, 52b) des ersten Antriebsgestänges (50) aufweist:

- einen ersten Schaft (52a) mit kreisförmigem Querschnittaufbau, wobei die Drehmomentübertragungsvorsprünge (52c) an dem Außenrand des ersten Schafts (52a) vorgesehen sind, und

- einen mit dem Boden des ersten Schafts (52a) verbundenen zweiten Schaft (52b) unterschiedlichen Querschnittsaufbaus zur Verbindung mit einem Schürfkübel,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Drehmomentübertragungsvorsprünge (52c) so gebildet sind, daß sie sich bis zu dem Bodenabschnitt des ersten Schafts (52a) erstrecken, und dadurch,

- die Federhalterung (54) ein Durchgangsloch (54a1), in das der erste Schaft (52a) eingepaßt ist, und eine Mehrzahl Ausnehmungen (54a2), in die Bodenabschnitte der Drehmomentübertragungsvorsprünge (52c) eingepaßt sind, aufweist,

- wobei der erste Schaft (52a) und die Bodenabschnitte der Drehmomentübertragungsvorsprünge (52c) an der Federhalterung (54) angeschweißt sind.

2. Zylindrische teleskopische Antriebsgestängeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Schaft (52a, 52b) aus einem einzigen Materialstück gebildet sind.

3. Zylindrische teleskopische Antriebsgestängeeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- an einem oberen Abschnitt des zweiten Schafts (52b), mit dem der erste Schaft (52a) verbunden ist, ein Eingriffselement (52d) gebildet ist, das die Federhalterung (54) hält,

- die Federhalterung (54) auf den Endabschnitt (52a, 52b) des ersten Antriebsgestänges (50) auf solche Weise angepaßt und daran angeschweißt ist, daß die Federhalterung (54) auf das Eingriffselement (52d) gesetzt ist.

4. Zylindrische teleskopische Antriebsgestängeeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Schaft (52a, 52b) und das Eingriffselement (52d) aus einem einzigen Materialstück gebildet sind.