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Vorrichtung zum Vortreiben von Bohrungen in Lockergestein und anderen
Schichten Beim Vortreiben von Bohrungen in Lockergestein und anderen Schichten quer
zur Wandung eines Schachtes, also z. B. bei der Herstellung von Wassergewinnungsanlagen,
wo man vollwandige oder gelochte Rohre vom Schacht aus im Lockergestein vortreibt,
hat man bisher das Vortriebsaggregat, z. B. eine oder mehrere hydraulische Pressen,
und die Kommandostelle für diese auf einer einzigen Plattform nahe der Schachtsohle
oder auf letzterer selbst aufgestellt. Da somit sämtliche Apparaturen und die gesamte
Bedienungsmannschaft auf dieser Plattform oder auf der Schachtsohle Platz finden
und außerdem für wirtschaftliche Hublängen der Vortriebspressen genügend Raum vorgesehen
werden mußte, so konnten solche Bohrungen bis heute nur in Schächten ziemlich großen
Durchmessers, z. B. solchen von 3 m, ausgeführt werden.. Bohrungen in Schächten
von z m Durchmesser und weniger waren mit den bekannten Vorrichtungen wirtschaftlich
nicht möglich; da auf ein und derselben Schachtebene nicht genügend Platz verfügbar
war.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet, diesen Nachteil zu beheben..
Sie ist dadurch g&-kennzeichnet,
daß zwei oder mehr Plattformen
vorgesehen sind, auf welchen das Vertriebsaggregat (z. B. eine oder mehrere hydraulische
Pressen) und gegebenenfalls eine Vorrichtung (z. B. eine oder mehrere hydraulische
Pressen) zum einzelnen oder gemeinsamen Festklemmen der Plattformen an der Schachtwandung
und die Kommandostelle für das Vertriebsaggregat und gegebenenfalls für die Festklemmvorrichtung
verteilt sind. Die Plattformen können ortsfest oder einzeln oder zusammen verstell-
und feststellbar vorgesehen werden. Die Plattformen können z. B. Teile eines im
Schacht auf und ab beweglichen und drehbaren Fahrstuhles bilden, der z. B. durch
eine hydraulische Vorrichtung in beliebiger Höhe des Schachtes an dessen Wandung
festklemmbar ist. ' Die erfindungsgemäße Vorrichtung macht es infolge der Wahl von
zwei oder mehr Plattformen möglich, in Schächten von z. B. i,5o m Durchmesser zu
bohren. Dieser Durchmesser kann noch weiter reduziert werden bis auf ein Mindestmaß,
bei welchem wirtschaftliche Huhlängen der Pressen überhaupt noch möglich sind. Da
es gerade bei Grundwasseranlagen mit kleinem Schachtdurch= messer notwendig werden
kann, horizontale oder geneigte Filterrohre auf mehreren Höhenlagen anzuordnen,
so ist die einzelne oder gemeinsame Höhenverstellbarkeit der Plattformen ganz besonders
vorteilhaft. Die Drehbarkeit der Plattformen erlaubt einen leichten Übergang von
einer Bohrstelle, zur arideren, ohne daß man die Lage der Pressen und der Zubehörteile
auf ihrer Unterlage verändern, muß.
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Die Zeichnung zeigt beispielsweise eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
mit einer Detailvariante.
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Fig. i ist ein Axiasschnitt durch einen Teil des Schachtes, den Fahrstuhl
im Aufriß zeigend; Fig. 2 ist ein der Fig. i entsprechender Schnitt, aber in einer
um 9o° gedrehten Ebene; Fig. 3 ist ein Ausschnitt der Fig. i in. größerem Maßstabe;
Fig. 4 ist eine Draufsicht auf die Vertriebspressen in größerem Maßstabe; Fig. 5
zeigt das Schaltschema für die hydraulische Steuerung derVortriebs- undKlemmpressen;
Fig. 6 ist eine Draufsicht auf eine mechanische Klemmvorrichtung; Fig. 7 zeigt eine
Stirnansicht eines Klemmkopfes, der als Kupplung zwischen vorzutreibendem Rohr und
Vertriebspressen dient; Fig. 8 ist ein Schnitt nach der Linie VIII-VIII der Fig.
7 und Fig. 9 e_in Schnitt nach der Linie IX-IX der Fig. 7.
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Der in Lockergestein oder in einer anderen Schicht abgesenkte Schach
i von beispielsweise 1,5 m Durchmesser hat eine oder mehrere Öffnungen 2, die auf
gleicher ode: verschiedener Höhe über der Schachtsohle liegen können. Durch die
Öffnung 2 tritt ein vollwandiges oder perforiertes Rohr 3, welches mAtels der erfindungsgemäßen
Vorrichtung im Lockergestein vorgetrieben werden soll. Eine eiserne oder stählerne
Steigleitung 4 führt nach unten zu einer nicht dargestellten Pumpe (z. B. Bohrlochpumpe)
zur Förderung der im Schacht anfallenden. Flüssigkeit (Wasser, Öl od. dgl.) nach
oben- Die Steigleitung- 4 mit Abschlußschieber 5 ist an ihrem oberen Ende an eine
nicht dargestellte biegsame Leitung angeschlossen, die nach oben führt. An der Steigleitung
4 ist eine obere Plattform 6 beispielsweise durch eine Klemmvorrichtung befestigt.
Im Abstand von der Plattform 6 ist eine untere Plattform 7 mittels der Rohrschelle
8 an der Leitung 4 montiert. Dank dieser lösbaren Rohrschelle kann der Abstand zwischen
den beiden Plattformen6 und 7 je nach Wunsch geändert werden. Steigrohr 4 und Plattformen
6 und 7 bilden zusammen einen im Schacht i auf und ab beweglichen und drehbaren
Fahrstuhl, der auf nicht dargestellte Weise an einem über Tage angeordneten, nicht
gezeigten Kran oder einem anderen Hebezeug auf nicht dargestellte Weise vorzugsweise
dauernd angehängt ist. Die beiden Plattformen 6 und 7 könnten auch durch andere
Verbindungsmittel als die Leitung 4 zu einem Fahrstuhl vereinigt sein. Über dem
Schieber 5 ist am Steigrohr -4 weiter ein Schutzdach 9 befestigt. Auf der dem Steigrohr
4 gegenüberliegenden Seite läuft längs einer Schiene io ein Personen- und Materia1-Lift
i i, der insbesondere dann von Vorteil ist, wenn in tiefen Schächten von z. B. hundert
und mehr Metern Tiefe gearbeitet werden soll.
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Wie insbesondere Fig. 3 und 4 zeigen, sind auf der unteren Plattform
7 zwei hydraulische Vertriebspressen 12 montiert, deren Kolben 13 durch einen Klemmkopf
14 miteinander verbunden sind. Das vorzutreibende Rohr 3 wird während eines Vertriebshubes
am Klemmkopf 14 selbsttätig festgeklemmt und wird für den leeren Rücklauf der Pressen
vom Klemmkopf 14 gelöst.
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Unterhalb - der Voxtriebspressen 12 sind mittels Bändern 15 zwei Klemmpressen
16 an der unteren Plattform 7 aufgehängt. Am Rahmen der Klemmpressen 16 sind um
Zapfen 17 drehbare Klemmschuhe 18 mittels Lochplatten i9 in Richtung des Hubes der
Pressen verstellbar befestigt. DieseVerstellbarkeit der Klemmschuhe 18 gestattet
eine Anpassung der Klemmvorrichtung an verschiedene Schachtdurchmesser. Das äußere
Ende des Kolbens 2o jeder Klemmpresse 16 trägt eine Kugel 21, die mit einem auf
ihr gelagerten Klemmschuh 22 ein Kugelgelenk bildet. Die Klemmschuhe 22 der beiden
Pressen sind, wie Fig.4 zeigt, durch einen Lenker 23 miteinander verbunden, wodurch
ein einwandfreies Anliegen beider Klemmschuhe an der Wandung des Schachtes i gewährleistet
ist.
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Von der unteren Plattform 7 führt eine Leiter 24 zur oberen Plattform6.
Am Geländer25 der oberen Plattform 6 ist ein Schaltbrett 26 mit Steuerhebeln 27
-und 28 und Ventilen 29 und 30 für die Vortriebspressen 12 bzw. die Klemmpressen
i6 ' befestigt. Von den Ventilen 29 und 30 führen biegsame Leitungen 31,
32 bzw. 33, 34 zu den je zwischen sich parallel geschalteten Pressen 12 bzw. 16.
Vom Schaltbrett 26 geht eine biegsame Leitung 35
zu einer über Tage
angeordneten Förderpumpe 36, die von dem ebenfalls über Tage angeordneten Öltank
37 gespeist wird (Fis. 5). Der Schieber 5 ist von dem auf der Plattform 6 stehenden
Bedienungsmann leicht erreichbar.
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Im gezeigten Beispiel sind also die verschiedenen Teile so. auf zwei
übereinanderliegenden Plattformen 6, 7 des Fahrstuhles angeordnet, daß sich auf
der unteren Plattform 7 die Vortriebspressen 12 und die Klemmpressen 16, auf der
oberen Plattform 6 hingegen die Kommandostelle für diese beiden Aggregate befinden.
Sofern man nicht eine selbsttätig gesteuerte Bohrlochpumpe, sondern eine handgesteuerte
Pumpe zur Förderung der im Schacht anfallenden Flüssigkeit verwendet, können auch
die Steuerorgane für diese Pumpe auf der Plattform 6 angeordnet sein, auf welcher
gegebenenfalls weitere Zubehöre (z. B. Telephon) vorgesehen sein können.
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Hat man den Fahrstuhl am Kran im Schacht i auf die richtige Höhenlage
gesenkt und ihn: z. B. mittels des Krans so gedreht, daß die Achse des Klemmkopfes
14 mit der Achse der Öffnung 2 ausgerichtet ist, so bringt man den Steuerhebel 28
aus seiner mittleren Stellung auf den rechten Teilstrich der Skala 47 der Fig. 5,
während der Schalthebel 27 für die Vortriebspressen 12 in seiner mittleren Außerbetriebsstellung
steht. Bei dieser Schaltstellung fördert die Pumpe 36 das Druckmedium (z. B. Öl,
Wasser) durch die Leitung 35, deren Druckreduzierventil 38 an eine zum Öltank 37
führende Rücklaufleitung 39 angeschlossen ist, zum Ventil 29, von diesem durch die
Leitung 40 zum Ventil 30 und von hier durch die Leitung 33 zur linken Kolbenseite
der Klemmpressen 16, so daß die Klemmschuhe22 und 18 an die Schachtwandung angedrückt
werden, der Fahrstuhl also in der gewünschten Lage am Schacht festgeklemmt ist.
Beim Klemmhub der Pressen 16 fließt das Öl von der rechten Kolbenseite durch die
Leitung 34, das Ventil 30 und die Leitung 58 in den Tank 37. In die Leitung33
ist ein Zylinder45 mit einem durch eine Feder 42 belasteten Kolben 43 eingeschaltet,
der die Aufrechterhaltung des Druckes in der Leitung 33 sicherstellt. Der am Manometer
44 ablesbare Öldruck im Zylinder 45 unterhalb des Kolbens 43 kann z. B. 30o at betragen.
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Hat man so den Fahrstuhl festgeklemmt, so schließt man das Absperrventil
46 der Leitung 33 und bringt nacher den Schalthebel 28 auf den mittleren Teilstrich
der Skala 47 der Fig. 5. Nunmehr ist der Zufluß vom Ventil 30 zur Leitung
33 unterbrochen, und die Pressen 16 sind in ihrer Klemmstellung gesichert. Will
man nun das Rohr 3 vortreiben, so bringt man den Hebel 27 auf den rechten Teilstrich
der Skala 48. Das Drucköl fließt nun von der Pumpe 36 durch die Leitung 35 und das
Ventil 29 in die Leitung 31 und von hier nach der linken Kolbenseite der Vortriebspressen
12, so daß deren Kolben den Klemmkopf 14 mit dem festgeklemmten Rohr 3 in den Fig.
i und 4 nach rechts bewegen, das Rohr 3 also im Lockergestein vorgetrieben wird.
Von der rechten Kolbenseite der Vortriebspressen 12 fließt das Druckmedium durch
die Leitung 32, Ventil 29, Leitung 40, Ventil 30 und Leitung 58 in den Tank 37.
Nach Beendigung eines Vortriebshubes bringt man den Schalthebel 27 zurück auf den
mittleren Teilstrich,der Skala 48, womit die Zufuhr von Druckmedium zu den VortriebspTeSsen
12 unterbrochen ist. Nachdem man nachher den Klemmkopf 14 vom Rohr 3 gedöst hat,
bringt man den Schalthebel 27 auf den .linken Teilstrich der Skala 48, also in die
Rücklaufstellnng für die Vovtriebspressen i2. Das Druckmedium fließt nun, von der
Leitung 35 durch das Ventil 29 und die Leitung 32 auf die rechte Kolbenseite der
Vortriebspressen-12, während von der linken Kolbenseite das Medium durch die Leitung
31, Ventil 29, Leitung 40, Ventil 30 und Leitung 58 zum Tank 37 zurückfließt.
Die Kodiben dter Vortriebsp.res-sen:12 laufen also nach links in den Fig.4 und 5
und nehmen dabei den Klemmkopf 14 entlang- dem nun stillstehenden Rohr 3 mit in.
die Ausgangsstellung für einen weiteren Vortriebshub. Man bringt nun für diesen
weitem Hub den Schalthebel 27 erneut auf den rechten Teilstrich der Skala 48, so
daß die Kolben der Vortriebspressen 12 wiederum mit dem Klemmkopf 14 nach rechts
bewegt werden., wobei sich der Klemmkopf 14 am Rohr 3 selbsttätig festklemmt. Nachdem
man nach vollständig beendigtem Voirtrieb des Rohres 3 die weiter unten an Hand
der Fig.7 bis 9 beschriebene Veränderung am Klemmkopf 14 vorgenommen hat, kann man
das Rohr 3, wenn gewünscht, im gleichen Rhythmus zurückziehen, wie es vorher vorgetrieben
wunde, wobei dann der Klemmkopf 14 in der Rückzugsrichtung zur Klemmwirkung kommt.
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Will man den Fahrstuhl drehen und/oder heben oder senken, um durch
eine andere Öffnung 2 des Schachtes i ein Rohr vorzutreiben, so, ruß vorher die
Klemmwirkung der Pressen 16 aufgehoben werden. Zu diesem Zweck bringt man den Schalthebe128
als seiner Mittedl.age zum linken Strich der Skala 47 und öffnet nachher dien Schieber
46. In dieser Stellung fließt das Druckmedium vom Ventil 3o durch die Leitung 34
zur rechten Kolbenseite der Klemmpressen 16 und bewegt die Kolben nach links in
Fig. 5, während von der linken Kolbenseite das Öl durch die Leitung 33, das Ventil
30 und die Leitung 58 zum Tank 37 zurückfließt. Der Klemmdruck zwischen den Schuhen
18. 22 und der Schachtwandung ist aufgehoben und der Hebel 28 wird in seine Mittellage
zurückgebracht. Der Fahrstuhl ist zur Bewegung frei.
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Die Bauart der beiden Ventile 29 und 3o bedarf keiner weiteren Beschreibung,
da sie dem Fachmann an Hand der obigen Darlegung der Steuervorgänge ohne weiteres
verständlich ist. Es sei lediglich erwähnt, .daß die Druckmediumzufuhr zum Ventil
30 von der Leitung 35 .her in keiner Stellung des Hebels 27 vom Ventil 29 unterbirachen
wird.
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Die Pressen 12 sind zueinander parallel geschaltet. Ebenso sind es
die Pressen 16 unter sich. An dem für je nur eine Presse 12 bzw. 16 gezeigten Schema
der Fig. 5 ändert sich dadurch grundsätzlich nichts. Lediglich die Leitungen
31, 32, 33. 34
verzweigen sich vor den Pressen je in zwei
Äste.
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Man könnte auch eine solche hydiraulische- Steeuerung der Klemmpressen
vorsehen, daß sie während des Klemmhubes hintereinander geeschaalltet sind. Dadurch
wird eine gute Zentrierung der Plattformen erhalten, weil durch die Hintereimanderschaltung
Gewähr dafür geboten wird, daß die Kolben beider Pressen den genau gleichen. Hub
zurücklegen. Sind die Klemmschuhe an die Schachtwandung angepreßt, so stellt man
entweder von Hand oder automatisch von der Hintereinanderschalturng auf Parallelschaltung
um.
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Die beiden Klemmpressen. könnten aber auch unabhängig voneinander
siteuerbax gemacht werden. Fig. 6 veranschaulicht-eine mechanische Klemmvorrichtung,
so, daß Klemmpressen hier fahlen. An der unteren Plattfoirm 7 sind mittels Zapfen
49 Klemmschuhe 5o schwenkbar angelenkt. Gewindemuttern 5 i der Klemmschuhe
50 stehen im Eingriff mit Gewindespindeln 52, die vorzugsweise sciwenk= bar
an der Plattform 7 befestigt sind.. Durch Drehen der Spindeln 52, z. B. mittels.
Schlüssel oder Hebel, nach der einen oder anderem Richtung kann man die Klemmschuhe
5o um die Zapfens 49 veerschwenken und dadurch den Fahrstuhl festklemmen. oder lösen.
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Anstatt die Plattformen auf - einem Fahrstuhl anzuordnen,-könnte man
jede für sich oder alle gemeinsam ortsfest anordnen, indem man sie z. B. auf Konsiolen
der Schachtwandung abstützt. Man könnte die Plattformen aber auch einzeln axial
bewegliah, drehbar und an der Schachtwandung feststellbar (z. B. festklemmbar) machen
und sie dabei einzeln oder gemeinsame an einem Hebezeug aufhängen. jede dieser einzeln-
verstellbarem Plattformen könnte dann z. B. eine Klemmvorrichtung gemäß Fig. i bis
4 oder 6 haben. Auch im Falle einzeln beweglicher Pilattformen können die hydraulischen
Klemmpressen jeder oder aller Plattformen zusammen jede für sich allein oder gemeinsam
steuerbair seien:. .
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Die Arbeitsweise des in den Fig. 7 bis 9 dargestellten Klemmkopfes
ist grundsätzlich die gleiche wie bei bekannten Klemmköpfen; welche zwei Teile aufweisen,
vom denen der eine gegenüber dem anderen axial verschiebbar ist, welche beeiden
Teile zwischen sich einen oder mehrere Übertragungskörper, wie z. B. Kugeln, einschließen,
welche bei axialer Verschiebung des einen Teils mittels der Presse .in der einen
Richtung von diesem Teil Radialkräfte aufnehmen und diese auf den anderen Teil übertragen,
so@ daß der eine dar beiden Klemmkopfteile selbsttätig an das vorzutreibende Rohr
angepreßt wird. Der Klemmkopf der Fig. 7 bis 9 unterscheidet sich. -aber von diesen
bekannten Klemmköpfen dadurch, da,ß.er doppeltwirkennd ist. Während man den erwähnten
bekannten Kopf beim Wechsel vom Vortrieb zum. Rückzug, und umgekehrt, um i8o° drehen
muß, ist dies beim Klemmkopf der Fig. 7 bis 9 nicht notwendig. Er hat eine auswechselbare
oder .zwei Doppelserien von Übertragungskugeln 53 bzw. 54, die einen für den Vortrieb,
die anderem für den Rückzug des Rohres. Während die Kugeln 53 in zwei in Fig. 8
von links obern. nach rechts unten geneigte, von dem an den Kolben der Vortrieb-spressen
12 befestigten Teil 59 und dem gegenüber Teil 59 beweglichen Teil 6o gebildeten-
Kanälen 55 liegen, so sind die Kugeln 54 der anderen Serie in zwei gerade umgekehrt
ge neigten, ebenfalls von dem Teilen 59, 6o gebildeten Kanälen 56 untergebracht.
Für den Vortrieb des Rohres werden die Kugeln aus den Rückzugkamalen entfernt, indem
man die entsprechenden Anschlagplatten 57 für diese Kugeln wegschraubt, so daß die
Kugeln austreten können. Die Kugeln in den VortriebskamLen, sind dann genau gleich.
wie bei den obenerwähnten bekannten Klemmköpfen irr gekuppeltem Zustand des Klemmkopfes
elastisch verformt und ermäglichien eine Aufhebung der Kupplungswirkung des Klemmkopfes
erst, wenn durch Verschiebung des einen Klemmkopfteils in der anderen axialen Richtung
die elastische Verformung der Kugeln. mindestens teilweise aufigeho@ bei ist. Für
den Rückzug entfernt man die Kugeln aus den Vortriebskanälien und bringt die, gleichen
Kugeln oder andere in die Rückzugskanäle.
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Dieser Klemmkopf eignet sich besonders gut bei kleinen Schachtdurchmessern,
wo. die Drehung des Kopfes um i8o° wegen des beschränkten Raumes schwer zu bewerkstelligen
wäre.