DE4220976C1

DE4220976C1 -

Info

Publication number: DE4220976C1
Application number: DE4220976A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Delmag Maschinenfabrik Reinhold Dornfeld & Co 7300 Esslingen De GmbH
Current assignee: Delmag Maschinenfabrik Reinhold Dornfeld & Co 7300 Esslingen De GmbH
Priority date: 1992-06-26
Filing date: 1992-06-26
Publication date: 1993-07-15
Anticipated expiration: 2012-06-27
Also published as: EP0575922A3; US5353883A; EP0575922A2; EP0575922B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Verdrängerbohrer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein solcher Verdrängerbohrer ist in der GB-OS 21 32 667 beschrieben. Er hat einen glatten exakt kegelstumpfförmi gen unteren und oberen Verdrängerabschnitt. Auf Grund der ausgedehnten flächigen Berührung zwischen dem Verdränger kopf und dem Erdreich sind zum Drehen und Vorschieben des Verdrängerbohrers große Kräfte notwendig.

Durch die vorliegende Erfindung soll daher ein Verdränger bohrer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so weiterge bildet werden, dar der Bohrerantrieb nur kleinere Kräfte zumindest in einer der beiden Vorschubrichtungen (Umfangs richtung, axiale Richtung) bereitzustellen braucht.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen Ver drängerbohrer gemäß Anspruch 1 bzw. Anspruch 3 bzw. An spruch 7.

Bei dem Verdrängerbohrer gemäß Anspruch 1 hat man auch im Bereich des unteren Verdrängerabschnittes noch eine Wendel rippe, die beim Drehen des Bohrers eine axiale Vorschub kraft erzeugt, so daß nur ein entsprechend kleinerer Teil dieser Vorschubkraft vom Bohrantrieb erbracht werden muß. Da das Erdreich im Bereich des unteren Verdrängerabschnit tes zunehmend verdichtet ist, können auch die nur kleinere effektive Höhe aufweisenden Teile der Wendelrippe, die über dem unteren Verdrängerabschnitt liegen, noch eine nennenswerte axiale Kraft erzeugen.

Bei einem Verdrängerbohrer gemäß Anspruch 3 ist die Berühr fläche zwischen dem unteren Verdrängerabschnitt und dem Erdreich vermindert, so daß man nur eine kleinere Reibung zu überwinden braucht. Durch die kegelspiraligen Rücken flächen der Verdrängerrippen erhält man ein wirksames Ver drängen des Erdreiches in radialer Richtung.

Bei einem Verdrängerbohrer gemäß Anspruch 7 ist ebenfalls die Reibung zwischen dem unteren Verdrängerabschnitt und dem Erdreich vermindert, da die eigentliche Verdrängungs arbeit überwiegend durch die drehbaren Verdrängerwalzen geleistet wird, die auf dem Erdreich abrollen, nicht glei ten.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unter ansprüchen angegeben.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 ist im Hinblick auf eine möglichst große Vorschubkraft vorteilhaft. Auch kann der Bohrer in verhältnismäßig weichen Böden auch rasch (ohne auf die axiale Ziehgeschwindigkeit abgestellter Drehung) aus dem Bohrloch herausgezogen werden, da die Wendelrippe nicht über den mittleren zylindrischen Abschnitt des Verdrängerkopfes übersteht.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 dient ei nem stetigen Übergang der Verdrängungsleistung beim oberen und unteren Ende des unteren Verdrängerabschnittes.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 5 ermöglicht es, den unteren Verdrängerabschnitt aus einzelnen gebogenen Platten mit verhältnismäßig einfacher Geometrie zusammenzu schweißen.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 6 erhält man eine besonders geringe Reibung zwischen Verdrängerkopf und Erdreich und eine hohe Standzeit des Verdrängerkopfes.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 8 dient der einfachen Herstellung des unteren Verdrängerabschnittes und darüber hinaus einer Vergleichmäßigung der Belastung der Verdrängerwalzen, weil diese über ihre ganze hänge um den gleichen Betrag über die kegelstumpfförmige Grundfläche des unteren Verdrängerabschnittes vorstehen.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 9 hat den Vorteil, dar zwischen dem radial innenliegenden Abschnitt der Verdrängerwalzen und der kegelstumpfförmigen Wand des unteren Verdrängerabschnittes keine Erdbrocken verklemmen können.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 10 ist im Hinblick auf ein einfacheres Warten und Austauschen der Verdrängerwalzen und ihrer Lagerungen von Vorteil.

Mit den Weiterbildungen der Erfindung gemäß den Ansprüchen 11 und 12 wird erreicht, daß auch bei einer beim Heraus ziehen des Verdrängerbohrers etwa zu leistenden Verdräng ungsarbeit die Reibung zwischen Erdreich und dem dann ar beitenden oberen Verdrängerabschnitt klein ist.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1: eine seitliche Ansicht eines Verdrängerbohrers;

Fig. 2: einen transversalen Schnitt durch einen oberen Verdrängerabschnitt des Verdrängerbohrers nach Fig. 1 längs der dortigen Schnittlinie II-II;

Fig. 3: eine seitliche Ansicht eines abgewandelten Ver drängerbohrers;

Fig. 4: eine seitliche Ansicht eines weiter abgewandelten Verdrängerbohrers; und

Fig. 5: einen axialen Schnitt durch eine Walzenlagerung des unteren Verdrängerabschnitt des Verdränger bohrers nach Fig. 4 in vergrößertem Maßstabe.

In Fig. 1 ist ein Verdrängerbohrer insgesamt mit 10 be zeichnet.

Ein zylindrischer unterer Bohrerabschnitt 12 trägt eine verlorene Bohrerspitze 14 und auf seiner Mantelfläche ist eine Wendelrippe 16 angeordnet. Kratzelemente 18 auf der Bohrerspitze 14 sowie Kratzelemente 20 am unteren Ende der Wendelrippe 16 erleichtern das axiale Vorwärtsbewegen des Verdrängerbohrers 10 im Erdreich.

An den unteren Bohrerabschnitt 12 schließt sich ein insge samt mit 22 bezeichneter Verdrängerkopf an. Dieser besteht aus einem mittleren glatten zylindrischen Verdrängerab schnitt 24, einem unteren, sich nach unten verjüngenden kegelstumpfförmigen Verdrängerabschnitt 26, der den Über gang zum unteren Bohrerabschnitt 12 herstellt, sowie einem oberen sich nach oben verjüngenden kegelstumpfförmigen Ver drängerabschnitt 28, der einen Übergang zu einem oberen Bohrerabschnitt 30 herstellt, der nur teilweise wiederge geben ist und mit einem nicht dargestellten Bohrantrieb verbindbar ist.

Die Bohrerabschnitte 12 und 30 haben gleichen Durchmesser. Ferner entspricht der Durchmesser der Wendelrippe 16 dem des mittleren Verdrängerabschnittes 24.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Wendelrippe 16 über den gesamten unteren Verdrängerabschnitt 26 fortgesetzt, wobei der Nutgrund zwischen den Windungen der Wendelrippe 16 vom unteren Ende des Verdrängerabschnittes 26 zu dessen oberem Ende hin kontinuierlich abnimmt.

Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, hat der obere Verdrängerabschnitt 28 eine Mehrzahl kegelspiralförmiger Verdrängerwände 32. "Kegelspiralförmig" soll heißen, daß der transversale Querschnitt der Verdrängerwände 32 einer Spirale entspricht, während ihr axialer Schnitt einem Kegel entspricht.

Die Verdrängerwände 32 sind so angeordnet, daß sie beim Herausbewegen des Verdrängerbohrers 10 aus dem Bohrloch eine radiale Verdrängungsarbeit leisten. Bei diesem Heraus bewegen wird der Verdrängerbohrer 10 wegen der Wendelrippe 16 in entgegengesetztem Sinne angetrieben wie beim Erzeu gen des Bohrloches, also in Fig. 2 entgegen dem Uhrzeiger sinne.

Wie aus Fig. 2 ebenfalls ersichtlich, hat man zwischen aufeinanderfolgenden der Verdrängerwände 32 jeweils eine in einer axialen Ebene liegende Wandstufe 34, und das in Drehrichtung hinten liegende Ende einer Verdrängerwand 32 verläuft im wesentlichen tangential bzw. senkrecht zur Wandstufe 34.

Die Verdrängerwände 32 sind aus entsprechenden Plattenzu schnitten gebogen und mit den Wandstufen 34, die ebenfalls einfache Plattenzuschnitte sind, zusammengeschweißt.

Die Oberseite und Unterseite der Wendelrippe 16 sind jeweils mit einer durch Auftragschweißen hergestellten und anschlie ßend polierten Verschleißschicht versehen, ebenso die Außenseite des kegelstumpfförmigen Grundkörpers des Verdrän gerabschnittes 26. Damit kann Erdreich über lange Einsatz zeit unter geringer Reibung in der durch die Wendelrippe 16 begrenzten Nut gleiten.

Beim abgewandelten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist der untere Verdrängerabschnitt 26 analog zum oberen Ver drängerabschnitt 28 von Fig. 1 ausgebildet, wobei die Ver drängerwände 32 nun entsprechend der beim Eintreiben des Verdrängerbohrers 10 anderen Drehrichtung eingestellt sind. Die Wendelrippe 16 erstreckt sich nur über den unteren Boh rerabschnitt 12.

Eine in der Zeichnung nicht wiedergegegebene weitere Abwand lung des Verdrängerbohrers 10 besteht darin, daß man die Wendelrippe 16, wie in Fig. 1 dargestellt, über den abge wandelten unteren Verdrängerabschnitt 26 gemäß Fig. 3 zieht.

Beim Verdrängerbohrer nach Fig. 4 erstreckt sich die Wen delrippe 16 nur über den unteren Bohrerabschnitt 12. Im unteren Verdrängerabschnitt 26 sind in Umfangsrichtung gleich verteilt acht Verdrängerwalzen 36 angeordnet. Ihre Achsen liegen jeweils in axialen Ebenen. Zur Lagerung der Verdrängerwalzen 36 sind Lagereinheiten 38 bei deren bei den Enden vorgesehen, die zum größten Teil durch Fenster 40 des unteren Verdrängerabschnittes 26 hindurch ins Innere des Verdrängerabschnittes 26 ragen und nur mit flachen Befestigungsschuhen 42 auf der Außenfläche des unteren Verdrängerabschnittes 26 sitzen, wo sie durch Schrauben 44 lösbar befestigt sind.

Die Verdrängerwalzen 36 erstrecken sich durch Fenster 46 in der Kegelwand des unteren Verdrängerabschnittes 26.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist der obere Verdrängerab schnitt beim dort gezeigten Verdrängerbohrer genau so aus gebildet wie der untere Verdrängerabschnitt 26, trägt also ebenfalls eine Mehrzahl in Umfangsrichtung verteilter Ver drängerwalzen 36.

In Abwandlung des Ausführungsbeispieles nach Fig. 4 kann man den oberen Verdrängerabschnitt 28 auch gemäß Fig. 3 ausbilden, da beim Ziehen des Verdrängerbohrers in vielen Fällen nur geringe Verdrängungsarbeit vom Verdrängerkopf 22 zu leisten ist, wozu auch der einfachere obere Verdrän gerkopf 28 gemäß Fig. 1 und 2 ausreicht.

Claims

1. Verdrängerbohrer, mit

a) einem unteren Bohrerabschnitt (12), der einen zylin drischen Kern und eine aufgesetzte Wendelrippe (16) aufweist und am unteren Ende eine vorzugsweise lös bare Bohrerspitze (14) trägt,
b) einem sich an den unteren Bohrerabschnitt (12) an schließenden Verdrängerkopf (22), der seinerseits einen mittleren gleichbleibenden Querschnitt auf weisenden Verdrängerabschnitt (24), dessen radiale Abmessung größer ist als die des unteren Bohrerab schnittes (12), einen unteren sich nach unten ver jüngenden Verdrängerabschnitt (26) und vorzugsweise einen oberen sich nach oben verjüngenden Verdränger abschnitt (28) aufweist, und
c) einem oberen Bohrerabschnitt (30), der sich an den Verdrängerkopf (22) anschließt und mit einem Bohr antrieb verbindbar ist und vorzugsweise gleichen Durchmesser hat wie der untere Bohrerabschnitt (12) dadurch gekennzeichnet, daß
d) der untere Verdrängerabschnitt (26) kegelstumpfför mig ist und die Wendelrippe (16) des unteren Bohrer abschnittes (12) auf dem unteren Verdrängerabschnitt (26) fortgesetzt ist.

2. Verdrängerbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Wendelrippe (16) im Bereich des unteren Verdrängerabschnittes (26) und des unteren Bohrerabschnit tes (12) gleichbleibenden Radius hat, der dem Radius des mittleren Verdrängerabschnittes (24) im wesentlichen ent spricht.

3. Verdrängerbohrer, mit

a) einem unteren Bohrerabschnitt (12), der einen zylin drischen Kern und eine aufgesetzte Wendelrippe (16) aufweist und am unteren Ende eine vorzugsweise lös bare Bohrerspitze (14) trägt,
b) einem sich an den unteren Bohrerabschnitt (12) an schließenden Verdrängerkopf (22), der seinerseits einem mittleren gleichbleibenden Querschnitt auf weisenden Verdrängerabschnitt (24), dessen radiale Abmessung größer ist als die des unteren Bohrerab schnittes (12), einen unteren sich nach unten ver jüngenden Verdrängerabschnitt (26) und vorzugsweise einen oberen sich nach oben verjüngenden Verdränger abschnitt (28) aufweist, und
c) einem oberen Bohrerabschnitt (30), der sich an den Verdrängerkopf (22) anschließt und mit einem Bohr antrieb verbindbar ist und vorzugsweise gleichen Durchmesser hat wie der untere Bohrerabschnitt (12), dadurch gekennzeichnet, daß
d) der untere Verdrängerabschnitt (26) im wesentlichen kegelstumpfförmig ist und auf seiner Mantelfläche mit in Umfangsrichtung verteilten Verdrängerrippen (32, 34) versehen ist, die jeweils eine kegelspira lige Rückenfläche haben.

4. Verdrängerbohrer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß eine Wandstufe (34), welche jeweils zwischen dem hinteren Ende einer Verdrängerrippe (32, 34) und dem vorderen Ende der in Winkelrichtung folgenden Verdränger rippe (32, 34) liegt, in ihrer Höhe zu den axialen Enden des unteren Verdrängerabschnittes (26) hin abnimmt, vorzugs weise auf Null abnimmt.

5. Verdrängerbohrer nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge kennzeichnet, daß Wandstufen (34), welche jeweils zwi schen dem hinteren Ende einer Verdrängerrippe und dem vor deren Ende der in Winkelrichtung folgenden Verdrängerrippe liegen, in axialen Ebenen angeordnet sind.

6. Verdrängerbohrer nach einem der Ansprüche 1-5 , dadurch gekennzeichnet, daß der untere Verdrängerabschnitt (26) mit einer geringe Rauhigkeit aufweisenden Verschleißschicht versehen ist, z. B. einer geschliffenen Auftragsschicht aus Hartmetall.

7. Verdrängerbohrer, mit

a) einem unteren Bohrerabschnitt (12), der einen zylin drischen Kern und eine aufgesetzte Wendelrippe (16) aufweist und am unteren Ende eine vorzugsweise lös bare Bohrerspitze (14) trägt,
b) einem sich an den unteren Bohrerabschnitt (12) an schließenden Verdrängerkopf (22), der seinerseits einen mittleren gleichbleibenden Querschnitt auf weisenden Verdrängerabschnitt (24), dessen radiale Abmessung größer ist als die des unteren Bohrerab schnittes (12), einen unteren sich nach unten ver jüngenden Verdrängerabschnitt (26) und vorzugsweise einen oberen sich nach oben verjüngenden Verdränger abschnitt (28) aufweist, und
c) einem oberen Bohrerabschnitt (30), der sich an den Verdrängerkopf (22) anschließt und mit einem Bohr antrieb verbindbar ist und vorzugsweise gleichen Durchmesser hat wie der untere Bohrerabschnitt (12), dadurch gekennzeichnet, daß
d) der untere Verdrängerabschnitt (26) im wesentlichen kegelstumpfförmig ist und auf seiner Mantelfläche Verdrängerwalzen (36) angeordnet sind.

8. Verdrängerbohrer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß die Achsen der Verdrängerwalzen (36) parallel zu Mantellinien des unteren Verdrängerabschnittes (26) ver laufen.

9. Verdrängerbohrer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die Verdrängerwalzen (36) teilweise, vorzugsweise etwa zur Hälfte, in die Mantelfläche des unte ren Verdrängerabschnittes (26) eingelassen sind.

10. Verdrängerbohrer nach einem der Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, daß Lagereinheiten (38) für die Ver drängerwalzen (36) von der Außenseite des unteren Verdrän gerabschnittes (26) her lösbar am letzteren befestigt sind.

11. Verdrängerbohrer nach einem der Ansprüche 1-10, da durch gekennzeichnet, daß der obere Verdrängerab schnitt (28) so ausgebildet ist, wie für den unteren Ver drängerabschnitt (26) in einem der Ansprüche 3-6 angegeben, wobei die Verdrängerrippen (32, 34) für entgegengesetzte Drehrichtung ausgelegt sind.

12. Verdrängerbohrer nach einem der Ansprüche 1-10, da durch gekennzeichnet, daß der obere Verdrängerab schnitt (28) so ausgebildet ist, wie für den unteren Ver drängerabschnitt (26) in einem der Ansprüche 7-10 angege ben.