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André COLLARD et Michel COLLARD
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Rue de Tours, Bouzy, 51150 Tours-sur-Marne, Marne, France 11, rue
Jeanne d'Arc, Bouzy, 51150 $ours-sur-Marne, Marne, France "Bohrverfahren und Bohrer
zur Durchführung des Bohrverfahrens" Die vorliegende Erfindung betrifft das technische
Gebiet des Bohrens eines Loches im Gelände.
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Sie betrifft insbesondere ein Bohrverfahren, das die Schwierigkeiten
vermeidet, die infolge der Beschaffenheit des Geländes beim Aufstellen des Bohrgerätes
auftreten.
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Die Erfindung betrifft auch einen Bohrer, der zur Durchführung des
neuen Verfahrens angepaßt ist.
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Aus den US-Patenten No. 2, 847,188 und 2,810,550 ist es bekannt, daß
mit der Hilfe eines "Nagelbohrers", der zum Bohren in Drehung versetzt wird, im
Gelände Löcher gebohrt werden können, die eine ausgezeichnete axiale Genauigkeit
besitzen, dank der Anwendung einer Teleskopstange in einem eleskoparm, der die axiale
Verschiebung dieses Nagelbohrers bewirkt; die axiale Verschiebung vermeidet jedes
Hantieren mit einer unvermeidbaren Aufhängung des Gesamtsystems "2eleskoparm - Nagelbohrer",
um das Einsinken dieser Anordnung im Gelände. zu kompensiereni.
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Jedoch infolge der Ubertragungsvorrichtungen, die für die Bewegung
des Nagelbohrers notwendig sind, angefangen von einem Motor, der auf einem Fahrzeug
transportiert wird, wird eine Verbindungsvorrichtung
notwendig,
die das Gerät mit dem Nagelbohrer mit diesem Fahrzeug verbindet. Eine derartige
Verbindungsvorrichtung bringt nun aber ein Problem mit sich, das darin besteht,
daß der Nagelbohrer genau senkrecht über derjenigen Stelle plaziert werden muß,
an der das Loch gebohrt werden soll.
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Dies muß nach Maßgabe von natürlichen Eindernissen (Böschungen, schiefe
wanten) geschehen, die sich den geeigneten Bewegungen und Stellungen des Fahrzeugs
entgegenstellen können.
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Außerdem bestehen die bekannten Bohrvorrichtungen, insbesondere die
der oben genannten beiden US-Patente, die allgemein als Bohrer bezeichnet werden,
aus einer Vielzahl von hohlzylindrischen Elementen; Elemente von verschiedenen drehbaren
Teleskoparmen, Elemente von Teleskoparmen, die zur Verlängerung oder Verkürzung
erforderlich sind, und die ernsthafte Schwierigkeiten bei der Montage und bei der
Instandhaltung hervorrufen.
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Die Erfindung überkomst diese Unbequemlichkeiten, indem eie ein Verfahren
vorschlägt, das bei einem geneigten Gelände gestattet, ein Loch mit ausgezeichneter
axialer GleichmäBigkeit zu bohren. Dieses Verfahren enthält mehrere bekannte Verfahrensschritte,
nämlich insoweit, als ein Gestell Der derjenigen Stelle angebracht wird, an der
das Loch vorgesehen ist, und wobei dann an diesem Gestell ein Teleskopbohrer befestigt
wird, von dem aus ein Nagelbohrer nach unten geführt wird, und der über mechanische
Mittel in Rotation versetzt werden kann, die dem Teleskopbohrer zugeordnet sind.
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Erfindungsgemäß bestehen weitere Verfahrensschritte darin, daß die
mechanischen Mittel von einem Motor angetrieben werden, der im Bohrer eingebaut
ist, und daß der Motor mittels einer flexiblen Verbindung gespeist wird, die an
eine mobile Energiequelle angeschlossen ist, die unabhängig und ohne besondere
Vorsichtsmaßnahmen
bezüglich des unebenen Geländes an einem beliebigen Ort, insbesondere jedoch in
der Nähe des Gestells stationiert ist.
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Eine derartige flexible Verbindung vermeidet ganz offensichtlich die
Verbindungsvorrichtungen, die bisher bei diesen Bohrern zur Verbindung mit einem
Fahrzeug üblich waren, denn das erfindungsgemäße Verfahren gestattet, den Bohrer
von der Energiequelle zu trennen.
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Dadurch kann auch der Bohrer einfach an einer Aufhängung befestigt
werden, die unabhängig von der Energiequelle sein kann, die aber, in allen Fällen
einfach oberhalb einer Bohrstelle angeordnet werden kann, wobei die Energiequelle
ohne besondere Maßnahmen bezüglich des Geländes an einer Stelle des unebenen Geländes
stationiert sein kann, die im Einzelfalle am bequemsten ist.
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Vorzugsweise wird der Motor von der Energiequelle über hydraulische
Verbindungen mittels flexibler Leitungen gespeist.
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Um einerseits die gewünschte axiale Genauigkeit des zu bohrenden Loches
zu erreichen, und um andererseits diese Eigenschaft der Positionierung oberhalb
der Bohrstelle zu erreichen, schlägt die Erfindung einen Bohrer zur Durchführung
des Bohrverfahrens vor, der zunächst folgende Bestandteile enthält, die in den oben
genannten Entgegenhaltungen erwähnt sind: Einen Rahmen, versehen mit Mitteln zur
Aufhängung an dem Gestell, einen Teleskoparm, dessen eines Ende mit einem Rotationsmittel
auf dem Rahmen, und dessen anderes Ende mit einem Nagelbohrer verbunden ist, eine
doppelseitig wirkende Teleskopstange, deren eines Ende' mit dem Rahmen und deren
anderes Ende mit dem unteren Ende des Deleskoparm verbunden ist, um letzteren zu
betätigen, sowie Kupplungsvorrichtungen des Teleskoparms mit dem Motor, um den Antrieb
des Teleskoparms
und des damit verbundenen Nagelbohrers zu erreichen.
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Erfindungsgemäß besteht der Motor aus einem hydraulischen Motor, der
fest mit dem Rahmen verbunden ist, und die Aufhängevorrichtungen beinhalten ein
Aufhängeelement am Gestell, wie z.B. einen Ecken oder eine Öse.
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Die Montage eines hydraulischen Motors zum Antrieb eines Nagelbohrers
auf dem Gestell ist aus der DE-PS 1 214 164 bekannt. Dieses Gestell aber ist fest
mit einem Teil eines Systems verbunden, das einem teleskopischen System entspricht,
während der andere Teil mit Aufhängungsmitteln versehen ist, wobei dann das Gestell
unmittelbar den Nagelbohrer trägt. Diese Anordnung der Aufhängemittel und des Gestells
im Bezug auf das teleskopische System erlaubt eine Betriebsweise infolge der Schwerkraft,
und vermeidet eine Teleskopstange, und erfordert den Einsatz von flexiblen Schläuchen,
um den Motor zu speisen, ohne aber denjenigen zusätzlichen Grad von Spielraum zu
gewähren, der durch die Trennung des Bohrers von seiner Energiequelle erreicht wird.
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Andere Merkmale und Vorteile gehen aus der Erfindung hervor, die nun
mittels Zeichnungen erläutert wird.
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Es zeigen: Die Figuren 1a bis lc: schematische Darstellungen zur Anwendung
des erfindungsgemäßen Verfahrens, Figuren 2a bis 2cs Darstellungen des Verfahrens
zum Bohren eines Loches mit dem erfindungsgemäßen Bohrer,
Fig. 3:
einen Längsschnitt durch ein Ausfuhrungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bohrers,
Fig. 4a: einen Querschnitt gemäß der Linie IV-IV von Fig. 3, Fig. 4b: einen Querschnitt
durch einen Bohrer gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel.
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In Fig. la erkennt man einen Traktor E, auf dessen Chassis ein Mast
61 angeordnet ist, an dem flexible Schläuche 14t, 19t befestigt sindund der den
Transport eines Bohrers 7 gestattet.
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Außerdem ist ein Gestell 62 mit drei Füßen (Fig. 1c) dargestellt,
wobei die Füße 63, deren Länge verstellbar ist, mit einer Plattform 64 beweglich
verbunden sind.
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Der Traktor E und das Gestell 62 stehen schräg auf einem abfallenden
Gelände 2.
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Der Bohrer 7, der weiter unten im Detail näher beschrieben wird, besteht
im wesentlichen aus einem Teleskoparm, der seinerseits aus drei Elementen 8a bis
8c aufgebaut ist, und der einen Nagelbohrer 5 (Fig. 2b) trägt. Der Bohrer wird.
in bekannter Art über die Schläuche 14t und 19t beschickt, die mit einer zentralen,
unter Druck stehenden HydraulikSlüssigkeit verbunden sind, die auf dem Traktor E
eingerichtet ist, tlm die Rotation und die Längsverschiebung des Nagelbohrers 5
zu ermöglichen.
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Um an einer bestimmten Stelle 1 ein Loch in das Gelände 2 zu bohren,
geht man wie folgt vor: Man stellt das Gestell 62 über diese vorbestimmte Stelle
1 (Fig. 1a),
man verschiebt das Gestell 62 (Pfeile f1 9 f4), bis
man eine Stellung erreicht hat, in der ein Raken bzw. eine Öse zur Aufhängung an
der Plattform 64 senkrecht über der Bohrstelle 1 liegt, man bringt den Traktor E
an eine Stelle, die innerhalb eines Kreises mit dem Mittelpunkt 1 und einem Radius
liegt, der etwas kleiner ist, als die Länge der Schläuche 14t, 19t (Fig. lc), man
hängt den Bohrer 7 an der Plattform 64 auf; wenn der Nagelbohrer 5 nach unten bewegt
wird (Fig. Ib), findet er sich demnach senkrecht über der vorbestimmten Bohrstelle
1, und kann mit den Schläuchen 14t, 19t verbunden werden, man steuert den Bohrer
7 von der Steuerzentrale des Traktors E aus.
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Die Funktion des Bohrers 7 ergibt sich deutlich aus den Biguren 2a
bis 2c: Je nachdem, wie sich infolge der Rotation der Nagelbohrer 5 in den Boden
einbohrt, schieben sich die Teleskopelemente 8b, 8c nach unten auseinander und der
Teleskoparm verlängert sich; seine Achse bleibt jedoch praktisch identisch mit der
Vertikalen über der Bohrstelle 1.
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Man versteht, daß diese Resultate der Positionierung des Bohrers 7
und der Bohrung eines Loches an der Bohrstelle 1 nicht durch den Einbau von Gelenkverbindungen
und Elementen verstellbarer Länge des Gestells 62 mit dem Mast 61 erreicht wurden,
so daß der Spielraum des Bohrers 7 infolge der Schläuche 14t, 19t nicht abgeändert
wurde.
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In Fig. 3 sind nochmals die drei Teleskopelemente 8a, 8b und 8c des
Teleskoparms dargestellt. Der Querschnitt dieser Elemente ist quadratisch (Fig.
4a), aber er kann auch anders ausgestaltet sein, z.B. kreisförmig (Fig. 4Q, mit
Mehlen oder Kämmen zur Führung der Verschiebungen. Die Anzahl der Elemente des Deleskoparmstmindestens
zwei, ist offenbar eine Funktion der erforderlichen Länge des Teleskoparms.
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Der freie Rand des äußersten Elementes 8c ist rechtwinklig nach innen
abgekröpft, um einen radialen Flansch 9 zu bilden, auf dem von außen das obere Ende
der Achse des Nagelbohrers 5 und von innen ein Drucklager 10 koaxial montiert ist.
Das Drucklager 10 kann axiale Kräfte aufnehmen.
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Am Drucklager 10 ist das eine Ende eines Schaftes 11 befestigt, dessen
anderes Ende an einer Teleskopstange befestigt ist, die infolge ihres Aufbaus mittels
zwei Zylindern 12a und 12b doppelseitig wirkt; diese Teleskopstange 12 findet sich
ebenfalls koaxial im Inneren des Teleskoparms 8a bis 8c.
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Das freie Ende des äußeren Zylinders 12a, der dem Nagelbohrer 5 gegenüber
liegt, ist auf einer Platte eines Rahmens 13 montiert, wobei der Rahmen 13 ein Gehäuse
bildet. Dieser Zylinder 12a ist mit Stutzen 14a und 14b ausgerüstet, um die Versorgung
und die Lüftung des gydraulikmittels für die Teleskopstange zu ermöglichen.
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Das äußere Ende des Teleskopelementes 8a, das dem Nagelbohrer 5 gegenüberliegt,
trägt einen Montageflansch, der koaxial zu einem Kranz 15 liegt.
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Der Rahmen 13 weist eine Öffnung auf, die koaxial in Richtung der
Teleskopstange 12 liegt, und in die der Kranz 15 eingesetzt ist, wobei sein Montageende
außerhalb des Gehäuses 13 liegt. Dieser Kranz 15 ist mit einem Antriebsrad 17 versehen
und
ist auf dem Rahmen 13 mittels zweier Drehlager 16 gelagert, die die axialen und
radialen Belastungen aufnehmen können, wobei das Antriebsrad 17 einem Getrieberad
18 zugeordnet ist, und wobei diese beiden Getrieberäder mit einer geeigneten tibertragungsvorrichtung,
z.B. einer Kette, verbunden sind.
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Das Getrieberad 18, das innerhalb des Rahmens 13 liegt, ist auf der
Welle eines hydraulischen Motors 19 gelagert, der auf dem Rahmen befestigt ist und
der zwei Anschlußstutzen 19a und 19b für die Schläuche 191; aufweist.
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Diese Ubertragungsart vom Motor 19 zum Kranz 15 erlaubt eine tbersetzung,
die zweckmäßig auf den Durchmesser des benutzten Nagelbohrers und die Beschaffenheit
des Geländes angepaßt werden kann.
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Die Oberseite des das Gehäuse bildenden Rahmens 13 ist fest mit einer
dreiecksähnlichen Platte verbunden, die einen Dräger bildet, der ein Loch 21 aufweist,
wodurch eine pendelnde Aufhängung erzielt wird. Eine gelenkige Aufhängung oder über
ein Kugelgelenk erlaubt die Unterdrückung von Beanspruchungen des Gerätes auf geneigtem
Gelände.
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Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist wie folgt Der Teleskoparm
8 und die Teleskopstange 12 sind zurückgezogen, und der Rahmen 13 ist an einem Träger
6 (oder 62, Figuren la, 2a) befestigt; man verbindet die Anschlußstutzen 14a, 14b
und 19a, 19b mit den flexiblen Schläuchen 14t, 19t, die ihrerseits mit einer Quelle
einer hydraulischen Flüssigkeit verbunden sind, die auf den Traktor E angeordnet
ist.
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Damit speist man den hydraulischen Motor 19, der dank der über tragung
17 und 18, den Teleskoparm 8a bis 8c und den. Nagelbohrer 5 in Drehung versetzt;
dabei dreht sich das Drehlager 10
um den Schaft 11.
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Gleichzeitig speist man progressiv die Rydraulikkammern der Teleskopstange
12, um eine Verlängerung hervorzurufen, die die Elemente des Teleskoparms 8 auseinanderschiebt.
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Um den Nagelbohrer aus einem gebohrten Loch herauszuziehen, führt
man die umgekehrte Speisung durch, so daß diese Xydraulikkammern den umgekehrten
Effekt haben.
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Die Anordnung der Teleskopstange innerhalb des Teleskoparms ergibt
ein Gerät, das bemerkenswert kompakt ist, wenn es sich in seiner Ruheposition, d.h.
in der eingefahrenen Stellung befindet. Außerdem erleichtert die Anordnung des Teleskoparms
8 an seinem Antriebskranz die Montage und die Wartung des Gerätes, die vollkommen
unabhängig von seiner Energiequelle ist.
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Anstelle des oben erläuterten Ausführungsbeispiels sind auch andere
Ausgestaltungen denkbar. Beispielsweise, anstatt fest auf dem Rahmen 13 befestigt
zu sein, könnte die Deleskopstange sich mit dem Teleskoparm drehen. In diesem Fall
müßte die Teleskopstange mit dem Kranz oder direkt durch den hydraulischen Motor
angetrieben werden. Die Versorgung und die Reinigung der Teleskopstange müßte durch
zwei drehende Verbindungen sichergestellt sein, und die Verbindung mit dem Teleskoparm
könnte fest oder beweglich sein, ohne Lager.