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Hydraulisches Gerät zum Niederbohren der Verrohrung in Bohrlöchern
Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Gerät zum Niederbohren der Verrohrung
in Bohrlöchern, wobei der Verrohrung eine zyklisch wechselnde Drehbewegung gleichzeitig
mit dem Häng-L---w. Auffahren der Verrohrung erteilt wird.
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Zur Durchführung dieses Arbeitsverfahrens ist es bekannt, auf der
Verrohrung, eine lösbare Schelle zu befestigen, die mit einem oder mit zwei Armen
versehen ist, welche die Kolbenstangen hydraulischer Zylinder- und Kolbeneinrichtungen
darstellen, so daß durch Zufuhr von Druckmittel zu den Zylindern die Verrohrung
nach Maßgabe des Hubes der hydraulischen Zylinder- und Kolbeneinrichtungen zyklisch
hin- und hergeschwenkt wird, während das Auf- und Hängfahren der Verrohrung ebenfalls
meistens durch hydraulische Zylinder- und Kolbeneinrichtungen vorgenommen wird,
die das Rohr nach unten ziehen, meistens aber nur nach oben drücken, um es dann
wieder unter dem Einfluß der eigenen Schwerkraft absinken zu lassen, wobei das Rohr
dann zusätzlich durch Gewichte belastet werden kann.
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Der Nachteil dieser bekannten Einrichtungen ist der, daß für die Durchführung
der beiden sich überlagernden Bewegungen, nämlich der Schwenkbewea - oder
Drehbewegung um die Längsachse des "un, Rohres und die axiale Auf- und Abbewegung
durch die Preßzylinder zwei Rohrschellen auf dem Rohr an-eordnet sein müssen, weil
die Abstützung der Preßzylinder, die die Verrohrung in axialer Richtung bewegen,
sich nicht an der verschwenkenden Rohrschelle abstützen können. Folglich wird eine
Rährschelle vorgesehen, die das Rohr lose umgibt und sich gegen die untere Seite
der sich bewegenden Rohr-C C
schelle legt, wobei zwischen beiden Schellen
eine gute Gleitberührung vorhanden sein muß.
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Diese Ausgestaltung ist nicht nur aufwendig, sondern auch anfällig
gegen Störungen, weil es leicht vorkommen kann, daß die stationär zu haltende Rohrschelle
von der sich hin- und herbewegenden Rohrschelle mitgenommen wird, sei es auch nur
ein ganz kurzes Stück, so daß die senkrecht und stationär zu haltenden Preßzylinder,
die parallel zur Achse der Verrohrung angeordnet sind, verbogen werden, so daß es
zu übermäßigen Abnutzungen an den Kolbenstangen oder Kolbenstangendichtungen oder
gar zu einer völligen Unbrauchbarinachung dieser Preßzylinder kommt.
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Zweck der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung, eines Gerätes
der oben geschilderten Art, welches die erwähnten Nachteile der bekannten Geräte
nicht besitzt, wesentlich einfacher in der Herstellung ist und folglich auch wesentlich
leichter im CD
Transport ist, was für Geräte der in Rede stehenden Art oft
von ganz besonderer Bedeutung ist.
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Erreicht wird der Vorteil nun dadurch, daß wenigstens zwei hydraulische
Zylinder- und Kolbeneinrichtungen vorgesehen sind, deren Kolbenstangenenden an einem
Kardanaelenk zwischen den seitlichen Verlängerungen einer an sich bekannten zweiteiligen
Rohrschelle befestigt sind, während das untere, sich abstützende Ende des Zylinders
über ein Universalgelenk in einem die Verrohrung umgebenden, verstellbaren Rahmen
gelagert ist.
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Die oben gekennzeichnete Erfindung läßt erkennen, daß also nur eine
Rohrschelle vorhanden ist, an der sowohl die hydraulischen Einrichtungen zur Erzeugung
der zyklischen Schwenkbewegung für die Verrohrung angreifen als auch die hydraulischen
Einrichtungen, die der Verrohrung die axiale Bewegung nach oben oder nach unten
erteilen. Durch die Anordnung von Kardangelenken für das Ende der Kolbenstange und
des Kugelgelenks für das freie Ende des Zylinders an den seitlich der Verrohrung
angeordneten hydraulischen Zylinder- und Kolbeneinrichtungen ist die zweite Schelle
nicht mehr erforderlich, und die hydraulischen Zylinder- und Kolbeneinrichtungen
können die Schwenkbewegung der Verrührung ohne weiteres mitmachen. Dabei beschreibt
der Anlenkpunkt des Kolbenstangenendes in dem Kardangelenk an der Rohrschelle
je nach Ausmaß der zyklischen Schwenkbewegung der Verrohrung um die Längsachse
einen Kreisbogen, dessen Radius der Länge der hydraulischen Zylinder- und Kolbeneinrichtungen
entspricht.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtunist der, daß die Preßzylinder
nur dann für ein Niederdrücken der Verrohrung ausgenutzt werden können, wenn sie
an einer die Verrohrung umgebenden, verhältnismäßig tief in das Erdreich hinabreichenden
Fundamentierung befestigt sind. Diese Ausgestaltung
ist in vielen
Fällen auf Grund der Bodenbeschaffenheit gar nicht möglich, so daß also die Verrohrung
nach wie vor in altbekannter Weise durch Belastung mit Gewichten niedergedrückt
werden muß oder wenn die Herstellung eines Fundaments möglich ist, stehen diese
Kosten oft in keinem Verhältnis zur herzustellenden Verrohrungg.
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Auch in dieser Hinsicht sieht die vorliegende Erfindung eine Verbesserung,
die sich in Verfolg des Erfindungsgedankens ergibt, vor.
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Zur Behebung dieses Nachteils sind die seitlich der Verrohrung angeordneten
hydraulischen Zylinder-und Kolbeneinrichtungen mit ihren Zylinderenden über Universalgelenke,
beispielsweise Kugelgelenke, in einem verstellbaren, kräftigen Rahmen aus Stahlprofilen
gelagert. Da auf diesem Rahmen der über der Verrohrung stehende, viele Tonnen schwere,
vorzugsweise 1- C
g lappbare, mehrbeinige, vorzugsweise vierbeinicle
Bohrmast an-eordnet ist, können nun die hydraulischen Zylinder- und Kolbeneinrichtungen,
die seitlich und achsparallel zur Verrohrung angeordnet sind, auch zum Niederdrücken
der Verrohrung verwandt werden, ohne daß ein die Verrohrung bzw. das mit der Verrohrung
zu versehene Bohrloch umgebende Fundament zu errichten ist. Da der die Verrohrung
umgebende Rahmen, der auch den Bohrinast trägt, viele Tonnen schwer ist, kommt das
einer Belastung der Verrohrung mit diesem Gewicht gleich.
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Die an sich bekannte zweiteilige Rohrschelle wird vorzugsweise nicht
durch mechanische Einrichtungen g geschlossen, sondern durch hydraulische und durch
Federn geöffnet, wenn das hydraulische Druckmittel von den die Schelle schließenden
Zylinder- und Kolbeneinrichtungen abgelassen wird. Da also sowohl die hydraulischen
Bewegungseinrichtungen für die Schwenkbewegung um die Achse der Verrohrung als auch
für das Auf- und Hängfahren der Verrohrung und auch die Betätigung der Rohrschelle
hydraulisch erfolgt, kann das gesamte Gerät automatisch fern-,gesteuert werden,
ohne daß überhaupt eine mechanische Betätigung an irgendeinem Teil durch einen Arbeiter
notwendig ist.
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Die Erfindung wird nun an einem Ausführungsbeispiel, welches in der
Zeichnung dargestellt ist, in der sich anschließenden Beschreibung ausführlich erörtert.
In der Zeichnung stellt dar F i g. 1 eine Seitenansicht des Gerätes und F
i g. 2 eine Draufsicht auf das Gerät nach F i g. 1.
Wie aus F i g.
1 hervorgeht, umfaßt das erfindungs-C C
(Yemäße Gerät einen kräftigen,
aus Stahlprofilen zusammengesetzten und ganz in seine Einzelteile oder in einige
Hauptteile zerlegbaren Rahmen 1, der das Bohrloch mit der darin niederzubringenden
Verrohrung umgibt und, wie weiter unten noch ausführlich beschrieben werden wird,
das Fundament für den Bohrinast, der vorzugsweise mehrbeinig, d. h. drei-oder
vierbeinig ist, bildet. Zwischen parallel zueinander verlaufenden Profilen 2 und
3 bzw. 2' und 3'
des Rahmens 1 sind verstell- und arretierbare
Bodenplatten 4 angeordnet, die auf Profilen 5 und 6 verschiebbar sind
und an diesen beispielsweise durch Steckbolzen oder Schraubbolzen befestigt werden,
welche durch Löcher 7 und 8 in den Profilen 5 und
6
und Löcher entsprechender Größe und entsprechenden Abstandes in den Bodenplatten
4 gesteckt werden.
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Diese Bodenplatten tragen das untere Universalgelenk 9 der
seitlich der Verrohrung angeordneten Preßzylinder ll', die hydraulisch betätigte
Zylinder-und Kolbeneinrichtungen sind. Diese Preßzylinder tragen am unteren Ende
ihrer Zylinder im dargestellten Ausführungsbeispiel kugelförmig ausgestaltete Ansätze
10, die in einer auf der Bodenplatte 4 angeordneten Kugelpfanne gelagert
sind. Die Kolbenstange 11 des Preßzylinders, die nach oben aus dem Zylinder
herausragt, ist bei 12 in einem Kardangelenk befestigt, das zwischen den Armen
13 und 14 einer aus den Teilen 15 und 16 bestehenden Rohrschelle
angeordnet ist.
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Wie F i g. 2 erkennen läßt, sind zwei Preßzylinder angeordnet,
die auf beiden Seiten des Rohres an der zweiteiligen Rohrschelle angreifen. Beide
Preßzylinder sind sowohl in ihrer Ausgestaltung als auch in ihrer Anordnung identisch.
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Die Teile 15 und 16 der Rohrschelle mit den Armen
13 und 14 wird durch hydraulische Einrichtungen 17 und 18 zusammengehalten.
Dafür ist je-
weils der Zylinder 19 und 20 an einem Teil, beispielsweise
15, befestigt, während die verlängerte Kolbenstange 21 das andere Teil der
zweiteiligen Rohrschelle erfaßt. Zwischen den beiden Teilen 15 und
16 der Rohrschelle sind Federn 22 auf den verlängerten Kolbenstangen 21 angeordnet,
die bei Druckentlastung der hydraulischen Einrichtungen 17 und
18 die Rohrschellenteile so weit auseinanderdrücken, daß die Rohrschelle
auf dem Futterrohr verschoben werden kann. Die Verschiebung erfolgt durch die seitlichen
Preßzylinder. Die Druckmittelzuführung zu den hydraulischen Einrichtungen zum Schließen
der Rohrschelle erfolgt über die Leitungen 23, 24, die von der Steuervorrichtung
25 ausgehen.
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Die seitlichen Arme 14 des Rohrschellenteiles 16
sind etwas
länger als die Arme 13 des Teiles 15, weil an diesen Armen die an
sich bekannten hydraulischen Einrichtungen 26, 27 angelenkt sind, die der
Verrohrung die zyklische Schwenkbewegung um ihre Längsachse erteilen. Die hydraulischen
Einrichtungen 26 und 27 sind mit ihren anderen Enden 28, 29,
welche
Verlängerungen des Zylinders darstellen, kardanisch an entsprechenden Stützen
30 angelenkt, die auch den Wagen 31 auf den Rahmen 1 abstützen.
Der Wagen 31 enthält die Aggregate und Einrichtungen, die zum Bohren und
zur Erzeugung und Steuerung des hydraulischen Druckmittels erforderlich sind. Da
die den hydraulischen Druck erzeugenden und steuernden Einrichtungen in ihrer Art
wohlbekannt sind, sind sie in den Zeichnungen nicht dargestellt. Die Zuführung des
Druckmittels für die seitlichen, an die Rohrschelle angreifenden Preßzylinder erfolgt
über die Leitungen 32, 33 und die Zuführung des Druckmittels für die die
Verrohrung verschwenkenden hydraulischen Einrichtungen 26, 27 über die Leitungen
34 und 35.
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Auf den Querträgem 36 des Rahmens 1 ist der vorzugsweise
vierbeinige Bohrmast angeordnet. Die einzelnen Beine des Bohrmastes sind bei
37, 38, 39
und 40 schematisch angedeutet. Dadurch wird der Rahmen
1 nicht nur mit dem Gewicht des Bohrmastes belastet, sondern auch mit allen
im Bohrmast hängenden Einrichtungen, die zum Niederbringen der Bohrung und Verrohrung
erforderlich sind, so daß der Rahmen 1 insgesamt mit einem Gewicht von vielen
Tonnen gegen die Erdoberfläche gedrückt wird. Das bedeutet, daß die Preßzylinder
auf beiden Seiten des in F i g. 1 bei 41 angedeuteten Futterrohres dieses
auch nach unten in die Erde drücken können,
ohne daß wie bei den
bekannten Einrichtungen, ein tiefer Aushub um das Bohrloch herum vorgenommen werden
muß, um darin ein in Form eines Rostes gebildetes Fundament anordnen zu können.
Die Verstellung der Fußplatten 4 auf den Profilen 5 und 6
dient zur
Ausrichtun- des unteren Stätzlagers der Preßzylinder zum oberen Kardanlager der
Kolbenstange des Preßzylinders an der Rohrschelle 15, 16.
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Im Betrieb des Gerätes würde zunächst die Rohrschelle an den Kardangelenken
12 zwischen den seitlichen Armen 13, 14 an den Kolbenstangen 11 der
seitlichen Preßzylinder aufgehängt, worauf die Preßzylipder mit Druckmittel derart
versorgt würden, daß die Kolbenstangen und damit die Rohrschelle nach oben gefahren
würde.
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In der oberen Stellung wird Druckmittel den hy-
draulischen
Einrichtungen 17 und 18 zum Schließen der Rohrschelle zugeführt. Jetzt
wird Druckmittel über die Leitungen 34 und 35 den hydraulischen Einrichtungen
26 und 27 zyklisch wechselnd so zugeführt, daß der Druck einmal von
links und eimnal von rechts auf den Kolben 42 dieser Einrichtungen trifft, so daß
die Rohrschelle und damit das Futterrohr 41 zyklische Schwenkbewegungen um ihre
Achse 43 ausführt. Da die seitlichen Preßzyhnder mit ihren beiden Enden,
d. h. im Rahmen 1 über ein Kugelgelenk und an der Rohrschelle über
ein Kardangelenk, gelagert sind, führen die oberen Enden der Kolbenstangen der Preßzylinder,
beispielsweise an den Punkten 44, Schwingbewegungen aus, die auf einem Kreisbogen
liegen, dessen Radius dem ausgefahrenen Preßzylinder entspricht. Dadurch wird das
Futterrohr bei der zyklisch wechselnden Schwenkbewegung um seine Achse 43 durch
die Einrichtungen 26, 27 auf und ab bewegt, ohne daß ein Wechsel im Druck
oder in der Richtung der Zuführung des Druckmittels stattfinden muß. Diese Auf-
und Abbewegung kann in ihrem gesamten Bereich unter Belastung bzw. Entlastung des
Futterrohres erfolgen.
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Es ist zu erkennen, daß das erfindungsgemäße Gerät den bekannten Geräten
nicht nur in der Arbeitsweise, wie sie eben oben geschildert worden ist, überlegen
ist, sondern auch in der Ausgestaltung, weil der zu Störungen führende, die Preßzylinder
aufnehmende zweite, das 17utterrohr umgebende Ring, der sich seinerseits auf die
Rohrschelle abstützt, wegfällt.