DE2439063C3 - Vorrichtung zum Herstellen von Bohrlöchern im Boden - Google Patents
Vorrichtung zum Herstellen von Bohrlöchern im BodenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen von Bohrlöchern im Boden mit Hilfe von frei
auf Wellen drehbaren, konisch erweiterten Elementen, die quergeschnittene Teile eines sich konisch erweiternden Körpers darstellen und hintereinander auf die
Zapfen einer Kurbelwelle unter einem Winkel zur Längsachse angeordnet sind.
Art bekannt, bei der das Schneidwerkzeug in Form von
frei auf Wellen drehbaren konisch erweiterten Elementen, die quergeschnittene Teile eines sich konisch
erweiternden Körpers darstellen, und hintereinander auf die Zapfen einer Kurbelwelle unter einem Winkel
zur Längsachse angeordnet sind, ausgebildet ist, um durch Erhöhung des Anteils der Schlagwirkung den für
die Schneidwirkung erforderlichen Antriebsbedarf herabzusetzen. Daher sollen die Schneidwerkzeuge auf
ίο gekrümmten Wegen so bewegt werden, daß sie
einander überlagert radiale und axiale Bewegungskomponenten besitzen, damit das Werkzeug wiederholt das
Felsengestein schlagend beaufschlagt
Aus der DE-PS 6 23 572 ist ein Erdtorpedo mit
motorisch angetriebenem Fräskopf bekannt, bei dtm
sich an den konisch zugespitztem Fräskopf ein nach hinten verjüngender, das Abrutschen der Erdmassen
erleichternder Teil anschließt Eine sich schraubenartig vorwärts bewegende Erdbohrvorrichtung, die einen sich
nach vorne verjüngenden Körper aufweist der an seiner Außenseite mit auf Schraubellinien angeordneten, sich
in das Erdreich einschneidenden Ansätzen, z. B. Gewindegängen, versehen ist, ist aus der DE-PS
1193 081 bekannt, wobei zwei sich gegensinnig
drehende jeweils mit äußeren Ansätzen versehene
Körper hintereinander angeordnet sind.
Aus der US-PS 33 44 871 sind eine Erdbohrmaschine und ein Verfahren zum Setzen von Pfählen bekannt bei
denen zur Erweiterung der Bohrungen frei auf Wellen
drehbare ausschwenkbar angeordnete konisch ausgebildete und mit Riffeluiig versehene Verdichtungselemente
vorgesehen sind, wobei das Werkzeug von oben mittels Gestänge eingeführt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
selbstfahrende — und damit insbesondere auch für
horizontale Bohrungen geeignete — Vorrichtung anzugeben, die ein Bohrloch durch Bodenverdichtung
vortreibt und erweitert und dabei gleichzeitig die erforderliche Vortriebskraft liefert
Dies wird bei einer Vorrichtung der eingangs
erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die konischen Elemente den Boden verdichtende
Abwälzelemente darstellen, und das Gehäuse des die Kurbelwelle antreibenden Motors mit einer Führungs
einrichtung versehen ist, die das Gehäuse bezüglich der
Bohrlochwandung gegen freie Drehung sichert
Dadurch, daß die unter einem Winkel zur Längsachse auf die Zapfen einer Kurbelwelle angeordneten
konischen Elemente als Abwälzelemente bei ihrer
so Abwälzbewegung gleichzeitig eine Vortriebskraft liefern, ist die Vorrichtung selbstfahrend, wobei die auf das
Gehäuse des die Kurbelwelle antreibenden Motors einwirkenden Reaktionskräfte von der Führungseinrichtung aufgenommen werden. Daher kann sich die
Vorrichtung unter Abwälzung auf den zu verdichtenden Bohrlochwandungsabschnitten selbsttätig vorwärtsbewegen.
Vorteilhaft ist die Führungseinrichtung, die das Gehäuse des Motors gegen Drehung sicher^ von am
Die Führungseinrichtung kann in Weiterbildung der Erfindung auch von am Gehäuse radial angebrachten
Rädern gebildet sein.
Vorzugsweise sind die Zapfen der Kurbelwelle zur
Längsachse der Vorrichtung räumlich und paarweise in
Gegenstellung angebracht.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht nach der Erfindung darin, daß die Kurbelwelle aus zwei
konzentrisch angeordneten Teilwellen gebildet ist, wobei die Abwälzelemente an beiden Teilwellen
angebracht sind sowie die äußere konzentrische Teilwelle fest mit dem Gehäuse des Motors verbunden
ist und als gegen freie Drehung sichernde Führungseinrichtung dient, und wobei die Abwälzelemente darauf
unter einem Gegenwinkel zum Winkel, unter dem die Abwälzelemente auf der inneren Teilwelle angeordnet
sind, gelagert sind.
Eine Vorrichtung, die einen reversierbaren Antrieb besitzt, ist vorzugsweise so ausgebildet, daß sie mit
zylindrischen Rollen versehen ist, und der Antrieb der Kurbelwelle kinematisch mit den zylindrischen Rollen
verbunden ist, deren Achsen unter einem Winkel β zur Längsachse der Vorrichtung angeordnet sind, wobei die
zylindrischen Rollen ihrerseits kinematisch mit der Kurbelwelle gekoppelt sind.
Vorteilhaft besteht die Oberfläche der mit der Wandung des Bohrloches in Berührung stehenden
Abwälzelemente aus einem elastischen Werkstoff.
Damit kann einem Abblättern des Bodens der Bohrlochwandung begegnet werden.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen
mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert In den Zeichnungen zeigt
F i g. 1 eine im Bohrloch angeordnete erfindungsgemäße Vorrichtung, schematisch in Seitenansicht,
Fig.2 diese in auseinandergezogener Darstellung, aus der sich ergibt, daß die Zapfen der Kurbelwelle
unter einem Winkel zur Längsachse der Vorrichtung angeordnet sind,
F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-1II in F i g. 1,
Fig.4 eine abgewandelte Ausführungsform, bei der
als Führungseinrichtung Räder verwendet sind,
F i g. 5 schematisch eine räumliche paarweise Anordnung der konischen Abwälzelemente, in Gegenstellung,
F i g. 6 eine Ausführungsform der Vorrichtung, deren Kurbelwelle aus zwei konzentrischen Teilkurbelwellen
ausgebildet ist,
F i g. 7 eine abgewandelte Ausführungsform, die auch selbsttätig rücKwärtsfahrend ist,
Fig.8 einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII in Fig. 7,
F i g. 9 eine der zylindrischen, in F i g. 7 abgebildeten Rollen und den Winkel, unter welchem diese Rollen zur
Längsachse der Vorrichtung angeordnet sind und
Fig. 10 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung,
deren konische Abwälzelemente mit einem elastischen Werkstoff überzogen sind.
Die Vorrichtung zum Erweitern von Bohrlöchern besitzt eine Kurbelwelle 1, auf deren Zapfen frei
drehbar vorn ein kegelförmiges Element 2 und dahinter nacheinander weitere konische Abwälzelemente 3,4,5,
6 und 7 angebracht sind, die Teile eines quergeschnittenen, sich konisch erweiternden Körpers darstellen.
Dadurch, daß die Zapfen der Kurbelwelle 1 unter einem bestimmten Winkel <x (F i g. 2) zur geometrischen
Längsachse 8 der Vorrichtung in Ebenen angeordnet sind, welche zur Längsachse 8 parallel verlaufen, wird
ein selbsttätiges Eindringen der Vorrichtung in den Boden erreicht. Die Drehung der Kurbelwelle 1 erfolgt
durch einen Antrieb 9, dessen Gehäuse mit einer Führungseinrichtung versehen ist, die das Gehäuse
bezüglich der Bohrlochwandung gegen freie Drehung sichert. Als Führungseinrichtung können radiale Erhebungen
11 (Fig. I13/oder radial angebrachte Rädler 12
(Fig. 4) dienen. Wenn der Winkel α, unter dem die Zapfen der Kurbelwelle ι jr geometrischen Achse der
Vorrichtung angeordnet sind, etwa Γ beträgt, und durch die Führungseinrichtung in Form der radial
angebrachten Erhebungen 11 oder der radial angebrachten Räder 12 das Gehäuse des Antriebs gegen
Drehung gesichert ist, erfolgt eine selbstfahrende Vorwärtsbewegung der Vorrichtung in dem Boden,
ohne daß ein zwangsläufiger axialer Vorschub von außen her erforderlich ist.
Selbstfahrend ist die Vorrichtung auch, wenn die Kurbelwelle aus zwei konzentrisch angeordneten
Teilwellen 13,14 gebildet ist, wobei Abwälzelemente 2,
3, 4, 5, 6, 7 an beiden Teilwellen 13,14 angebracht sind
und die äußere konzentrische Teilwelle 13 fest mit dem Gehäuse des Motors 9a verbunden ist und als gegen
freie Drehung sichernde Führungseinrichtung dient, indem die Abwälzelemente 5, 6, 7 darauf unter einem
Gegenwinkel zu dem Winkel, unter dem die Abwälzelemente 2, 3, 4, auf der inneren Teilwella 14 angeordnet
sind, gelagert sind.
Bei dieser in F i g. 6 näher dargestellten Ausführung der Vorrichtung drehen sich die Teilw.-.'ien 13 und 14 in
zueinander entgegengesetzten Drehiieb'ungen, wodurch
eine selbstfahrende Vorwärtsbewegung sichergestellt ist
Um auch beispielsweise für die Herstellung von Blindbohvungen einen selbsttätigen Rückwärtslauf zu
verwirklichen, ist bei der in F i g. 7 gezeigten Ausführungsform die Kurbeiwelle 1 mit dem Antrieb 9a mittels
zylindrischer Rollen 17 verbunden, welche entlang einer Kreislinie um die Längsachse 8 der Vorrichtung
angeordnet sind, wie es am besten aus F i g. 7 und 8 zu erkennen ist. Die zylindrischen Rollen 17 sitzen frei
drehbar auf Achsen 18 und werden durch den reversierbar ausgebildeten Antrieb 9a über Zahnräder
19 gedreht. Die Enden der Achsen 18 der zylindrischen Rollen 17 sind starr in Flanschen 20 und 21 befestigt Der
Flansch 21 ist starr mit der Kurbelwelle 1 und der Flansch 20 mit dem Gehäuse des Antriebs 9a verbunden.
Auf diese Weise wird die Kurbelwelle 1 mitgedreht
Die Achsen 18 der zylindrischen Rollen 17 sind unter einem Winkel β zur geometrischen Längsachse 8 der
Vor-ichtung (F i g. 9) in Ebenen angeordnet, welche jeweils zu dieser Achse parallel verlaufen.
Der Winkel β beträgt praktisch ebenso- wie der Winkel « höchstens 1° und ist zu der Seite gerichtet, die
der Richtung der Arbeitsbewegung der Vorricntung gegenüberliegt.
Bei dieser Ausführung der Vorrichtung treten die zylindrischen Rollen 17 beim Drehen der Antriebswelle
in eine Richtung aufgrund der vorstehend erläuterten Anordnung der Achsen 18 unter dem Winkel β als
Stützen zur Erzeugung eines wirksamen Drehmomentes auf der Kurbelwelle 1 auf. Falls der Antrieb in
u-ngekeh-tem Drehsinn rotiert bewirken dieselben
zylindrischen Rollen einen selbsttätigen Rückwärtslauf.
Bei allen Ausfühnngsformen der Vorrichtung ist es günstig, die Zapfen der Kurbelwelle 1 bzw. la räumlich
und paarweise in Gegenstellung um die geometrische Längsachse 8 anzuordnen, wodurch eine Laufunruhe
der rotierenden Ar_>eitselemente der Vorrichtung, also
der konischen Abwälzelemente 2, 3, 4, 5, 6, 7 völlig
vermieden wird.
Um einem Abblättern und Bruch des Bodens der Wandung eines Bohrlochs beim Vortrieb in nicht
ausreichend standfesten Gesteinen zu begegnen und dadurch Dichte und Fertigkeit der Bohrlochwandung zu
erhöhen, ist es zweckmäßig, alle konischen Abwälzelemente 2 bis 7, die mit der Wandung des Bohrloches in
Berührung kommen, mit einer Schicht 22 (Fig. 10) aus
einem elastischen Werkstoff, z. B. aus Gummi, u. ä. zu überziehen.
Mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtung lassen sich Bohrlöcher mit einem Durchmesser von 800 mm und
darüber in beliebigen verdichtbaren Böden herstellen, wobei sich in allen Fällen die Wandung des Bohrloches
als genügend fest und standfest erwiesen hat.
Diese Bohrungen können zu Verlegung von Rohrleitungen und Kabeln sowie zum Bau von Verkehrstunneln
u. ä. dienen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Vorrichtung zum Herstellen von Bohrlöchern im Boden mit Hilfe von frei auf Wellen drehbaren,
konisch erweiterten Elementen, die quergeschnittene Teile eines sich konisch erweiternden Körpers
darstellen und hintereinander auf die Zapfen einer Kurbelwelle unter einem Winkel zur Längsachse
angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die konischen Elemente (2, 3, 4, 5, 6, 7) den
Boden verdichtende Abwälzelemente darstellen und das Gehäuse des die Kurbelwelle antreibenden
Motors (9) mit einer Führungseinrichtung versehen ist, die das Gehäuse bezüglich der Bohrlochwandung
gegen freie Drehung sichert
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung, die das
Gehäuse des Motors (9) gegen Drehung sichert, von am Gehäuse radial angeordneten Erhebungen (11)
gebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung, die das
Gehäuse des Motors (9) gegen Drehung sichert, von am Gehäuse radial angebrachten Rädern (12)
gebildet ist
4. Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, da3 die Zapfen der
Kurbelwelle (1) zur Längsachse (8) der Vorrichtung räumlich und paarweise in Gegenstellung angebracht sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle (1) aus zwei
konzentrisch angeordneten Teilwellen (13, 14) gebildet ist, wobei die Ahwälzelemente (2, 3,4,5,6,
7) an beiden Teilwellen (13, ?·*) angebracht sind
sowie die äußere konzentrische Teilwelle (13) fest mit dem Gehäuse des Motors (9a) verbunden ist und
als gegen freie Drehung sichernde Führungseinrichtung dient, und wobei die Abwälzelemente (5, 6, 7)
darauf unter einem Gegenwinkel zum Winkel, unter dem die Abwälzelemente (2, 3, 4) auf der inneren
Teilwelle (14) angeordnet sind, gelagert sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, die eine:« reversierbaren Antrieb aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit zylindrischen Rollen (17)
versehen ist und der Antrieb (9a)der Kurbelwelle (1)
kinematisch mit dem zylindrischen Rollen verbunden ist, deren Achsen (18) unter einem Winkel (ß) zur
Längsachse (8) der Vorrichtung angeordnet sind, wobei die zylindrischen Rollen ihrerseits kinematisch mit der Kurbelwelle (1) gekoppelt sind.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der mit
der Wandung des Bohrloches (10) in Berührung stehenden Abwälzelemente (2 bis 7) aus einem
elastischen Werkstoff besteht.
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