Hydraulische Verrohrungsmaschine für Pfahlgründungen und dazugehörige Steuerung

Abstract

 Eine Verrohrungsmaschine als Bagger-Anbaugerät für Pfahlgründungen, mit einer heb- und senkbaren Spannschelle 5, Drehzylindern 11, 12 zum oszillierenden Drehen der Spannschelle und einer Lenkerverbindung 10 zwischen Spannschelle und einem gleitfähigen Grundrahmen 2. Die Lenkerverbindung und die Drehzylinder sind gelenkig an einen waagerecht verstellbaren Schlitten 16 angeschlossen. Die Spannschelle ist über einen an der Lenkerverbindung angreifenden Verstellzylinder 20 relativ zum Grundrahmen unter Verlagerung des Schlittens positionierbar, um das Bohrrohr 1 ohne Inanspruchnahme des Baggers genau zu positionieren. Beim Heben, Senken oder Drehen der Spannschelle ist der Kolben des Verstellzylinders unter Verwendung von zwei kolbenseitig gegeneinandergeschalteten Druckspeichern 24, 25 nachgiebig hyldraulisch verriegelt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine hydraulische Verrohrungsmaschine als Bagger-Anbaugerät zum oszillierenden Drehen von Bohrrohren für Pfahlgründungen, bestehend aus einem auf dem Erdboden gleitfähigen Grundrahmen, einer auf dem Grundrahmen drehbar sowie heb- und senkbar angeordneten Spannschelle zum Festspannen des Bohrrohres, einer an der Spannschelle angreifenden, deren Bewegungen folgenden Lenkerverbindung, und einem Paar von hydraulischen Drehzylindern, die mit umfangsverteilten Gelenken der Spannschelle verbunden sind. Derartige Verrohrungsmaschinen für Pfahlgründungen sind beispielsweise in der DE-A1 24 38 956 und der DE-A_' 14 84 415 beschrieben.

[0002] Bei den bisher gebräuchlichen Verrohrungsmaschinen ist es zwingend notwendig, die Spannschelle durch Verfahren des Baggers in Position zu bringen. Dies erweist sich oft als schwierig, wenn man bedenkt, daß ein Bohrohr zentimetergenau an einer vorgegebenen Stelle niedergebracht werden soll. Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine hydraulische Verrohrungsmaschine der genannten Art dahingehend weiter zu entwickeln, die Spannschelle unabhängig vom linsatz des Baggers zumindest in einer radialen Richtung und im Bereich von einigen Zentimetern positionieren zu können, um die von dem Bagger eingefahrene Position zu korrigieren.

[0003] Bei der Lösung dieser Aufgabewar zu berücksichtigen, daß diejenigen Elemente, die an die Spannschelle angeschlossen sind und sich im wesentlichen waagerecht erstrecken, wie beispielsweise die Drehzylinder zum oszillierenden Drehen der Spannschelle sowie die Lenkerverbindung zur Sicherung der losen _Spannschelle in aufrechter Lage, in ihrer Neigung je nach der Höhenlage der Spannschelle beim Niederbringen eines Bohrrohres-verschiedene Neigungen gegenüber der Horizontalen einnehmen und - was die Lenkerverbindung angeht - diese beim oszillierenden Drehen der Spannschelle auch noch in ihrer u.U. geneigten Ebene um eine Mittelstellung schwingt.

[0004] In Erkenntnis dieser zu erwartenden Schwierigkeiten wird zur Lösung der gestellten Aufgabe gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die Spannschelle mittels eines Verstellzylinders über die Lenkerverbindung relativ zum Grundrahmen radial positionierbar ist, und daß die Steuerung für den Verstellzylinder ventilseitig eine . Schwimmstellung aufweist, in der der Kolben des Verstellzylinders durch gegeneinanderwirkende hydraulische Drücke aus je einem Druckspeicher beidseitig beaufschlagt ist derartig, daß die Druckmittelmengen, die bei Hubbewegungen des Zylinderkolbens aufgrund von Längsbewegungen der Lenkerverbindung infolge Bewegungen der Spannschelle (Heben, Senken, Oszillieren) vom Kolben verdrängt werden, wechselweise in die Druckspeicher geleitet sind. Diese Druckspeicher werden zweckmäßig auf dem Grundrahmen der Verrohrungsmaschine angeordnet und mitgeführt, können jedoch auch in einem getrennten Aggregat untergebracht sein.

[0005] Durch die Erfindung wird ein praktikabler Weg gewiesen, mittels eines Verstellzylinders, der Längsbewegungen der Lenkerverbindung bewirkt, die Spannschelle in der radialen Richtung der Lenkerverbindung zu positionieren, ohne daß die Lenkerverbindung beim oszillierenden Drehen der mit einem Bohrrohr verspannten Spannschelle ausgebaut werden müßte, was sich bei Versuchen als notwendig erwies, bei denen die Lenkerverbindung teleskopartig verstellbar gemacht worden war. Erst durch die erfindungsgemäße vorgespannte Schwimmstellung innerhalb der hydraulischen Steuerung für den Verstellzylinder mit zwei wechselweise verdrängte Druckmittelmengen aufnehmenden Druckspeichern ist eine-Art von mitwandernder und nachgiebiger hydraulischer Verriegelung" des Kolbens des Verstellzylinders eingestellt worden, die der Lenkerverbindung in jeder Neigung der Höhe oder der Seite nach ihre Haltewirkung vermittelt.

[0006] Die Erfindung soll nicht ausschließen, daß die.Lenkerverbindung selbst teleskopartig durch einen Verstellzylinder längenveränderlich ist, um die Spannschelle zu positionieren, beispielsweise bei dem Aufbau einer Verrohrungsmaschine nach der DE-AL 24 38 956. Sind jedoch die Drehzylinder zum oszillierenden Drehen der Spannschelle divergierend an einen gemeinsamen Gelenkbolzen eines Widerlagers angeschlossen, wie die DE-A 14 84 415 zeigt, so wird gemäß einem weiteren Erfindungsvorschlag empfohlen, daß sowohl die Lenkerverbindung als auch die Drehzylinder mit einem im Grundrahmen waagerecht geführten Schlitten gelenkig verbunden sind. An diesem Schlitten kann der am Grundrahmen abgestützte Verstellzylinder angreifen, jedoch wird vorgezogen, daß der Verstellzylinder gelenkig an der Lenkerverbindung angreift und gelenkig am Grundrahmen abgestützt ist, so daß er stets in etwa parallel zu der verschiedene Neigungen annehmenden Lenkerverbindung wirkt.Bei diesen Lösungen ist eine teleskopartig längenveränderliche Lenkverbindung nicht angezeigt, da der waagerecht geführte Schlitten diese teleskopartige Längenveränderbarkeit ersetzt. Trotz des freibeweglichen Schlittens ist eine Abstützung der Reaktionskräfte aus den Drehzylindern beim Oszillieren letztlich am Grundrahmen gegeben, und zwar durch die erfindungsgemäße vorgespannte Schwimmstellung bzw. "mitwandernde und nachgiebige Verriegelung" des Verstellkolbens, dessen Verstellzylinder am Grundrahmen festgelegt ist.

[0007] In weiterer Ausgestaltung der zur Erfindung gehörenden Steuerung für den Verstellzylinder ist jeder Druckspeicher über ein Rückschlagventil gegenüber den bei Schwimmstellung eines Wegeventils drucklosen Zuleitungen abgesperrt, so daß das Hin- und Herschieben von Druckmittelmengen in die Druckspeicher beim oszillierenden Drehen der Spannschelle gewährleistet ist. Fernerhin ist jedem Druckspreicher ein Druckbegrenzungsventil zur Einhaltung eines vorgegebenen Maximaldruckes in den Druckräumen des Verstellzylinders parallelgeschaltet, um einen unzulässig großen Druckanstieg in den Druckräumen sicherheitshalber zu vermeiden. Die Druckbegrenzungsventile sind zweckmäßig auf eine Maximaldruck von ca. 60 bar eingestellt, der etwas höher liegt als der Nenndruck in den Druckspeichern, dessen Höhe wiederum danach gewählt wird, welche Reaktionskräfte aus den Drehzylindern über den Schlitten und die Lenkerverbindung durch die "Quasi-Verriegelung" des Verstellkolbens aufzubringen sind. Schließlich sind bei der erfindungsgemäßen Steuerung die Rückschlagventile in jeder der beiden Durchlaufstellungen des mit mittlerer Schwimmstellung versehenen Wegeventils zum Positionieren der Spannschelle durch den Druck in der jeweiligen Zulaufleitung wechselweise entsperrbar. Das beim Positionieren bzw. gesteuerten Verstellen des Verstellkolbens verdrängte Druckmittel geht also nicht in einen Druckspeicher, sondern über das diesem Druckspeicher zugeordnete entsperrte Rückschlagventil in den Rücklauf.

[0008] In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer hydraulischen Verrohrungsmaschine gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 die Verrohrungsmaschine in Arbeitsstellung in Seitenansicht,

Fig. 2 eine Draufsicht von Fig. 1, teilweise geschnitten,

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1,und

Fig. 4 ein Schaltschema der hydraulischen Steuerung.

[0009] Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Verrohrungsmaschine zum oszillierenden Drehen eines Bohrrohres 1 hat einen auf dem Erdboden gleitfähigen Grundrahmen 2, mit dem ein gabelförmiges Kuppelteil 3 verbunden ist, das über einen waagerechten Querbolzen 4 an den nicht dargestellten Bagger gekuppelt werden,kann. Der Grundrahmen 2 trägt eine mehrgliedrige Spannschelle 5 bekannter Art, die über zwei Hubzylinder 6, deren Kolbenstangen 7 sich am Grundrahmen 2 abstützen, heb- und senkbar ist. In der dargestellten tiefsten Lage der Spannschelle 5 liegt diese auf Stempeln 8 des Grundrahmens 2 auf. Da die Spannschelle 5 lediglich mit ihren Kolbenstangen 7 am Grundrahmen 2 abgestützt ist, hängt sie gewissermaßen an den Hubzylindern, so daß zur Sicherung ihrer Lage eine Lenkerverbindung 10 erforderlich ist (Fig.2) die über ein kardanisches Gelenk lOa an der Spannschelle 5 angreift. Die Lenkerverbindung 10 vermag also sämtlichen Bewegungen der Spannschelle 5 zu folgen. Die Verrohrungsmaschine umfaßt ferner zwei Drehzylinder 11, 12, die mit ihren kolbenstangenseitigen Enden mit umfangsverteilten Gelenken 13, 14 der Spannschelle 5 verbunden sind.

[0010] Die Lenkverbindung 10 sowie die beiden Drehzylinder 11, 12 sind über einen gemeinsamen senkrechten Schwenkbolzen 15 mit einem im Grundrahmen 2 waagerecht geführten Schlitten 16 gelenkig verbunden.In Fig. 3 erkennt man im senkrechten Schnitt durch den Schwenkbolzen 15 die unteren und oberen Gelenkaugen 11a bzw. 12a der Drehzylinder 11 und 12 sowie das mittlere Gelenkauge 10b der Lenkerverbindung 10. Da die kardanische Gelenkverbindung 10a der Lenkerverbindung 10 mit der Spannschelle 5 in kürzerem Abstand von dem Schwenkbolzen 15 angeordnet ist als die Gelenkverbindungen 13 und 14 der Drehzylinder, ergeben sich beim Heben und Senken der Spannschelle 5 geringfügige Abweichungen hinsichtlich der Neigung der Drehzylinder 11, 12 einerseits gegenüber derjenigen der Lenkerverbindung 10. Um diese unterschiedlichen Neigungen aufzufangen, wird zweckmäßig das schlittenseitige Gelenkauge lOb der Lenkerverbindung 10 im Bereich des Schwenkbolzens 15 kardanisch ausgeführt, und/oder es wird im Bereich des spannschellenseitigen kardanischen Gelenkes lOa ein Langloch vorgesehen (nicht dargestellt).

[0011] Die Gelenkverbindung zwischen der Lenkerverbindung 10 sowie. den Drehzylindern,11, 12 einerseits und der waagerechten Führung im Grundrahmen 2 für den Schlitten 16 ist letztendlich ebenfalls kardanisch, wozu der Schlitten 16 seitliche Rundzapfen 16a trägt, die in waagerechte Schlitze von U-förmigen Führungsleisten 17 eingreifen. Hierdurch vermag der Schlitten 16 um eine horizontale Achse zu kippen.

[0012] Zum Verstellen bzw. Positionieren der Spannschelle 5 über die Lenkerverbindung 10 ist ein Verstellzylinder 20 vorgesehen (Fig. 1), der über ein Gelenk 21 an einer senkrech gerichteten Gabel 22 der Lenkerverbindung 10 angreift und über ein Gelenk 23 mit dem Grundrahmen 2 verbunden ist.

[0013] Die Steuerung für den Verstellzylinder 20 nach Fig. 4 umfaßt zwei Druckspeicher 24, 25 , von denen jeder über eine Leitung 26, 27 mit einem der beiden Druckräume 28, 29 des Verstellzylinders 20 verbunden ist. Jeder Druckspeicher 24, 25 ist ferner über ein entsperrbares Rückschlagventil 30,31 mit den Zuleitungen A bzw. B verbunden, die von einem Wegeventil 32 mit mittlerer Schwimmstellung ausgehen. Jedem Druckspeicher 24 bzw. 25 ist ferner ein Druckbegrenzungsventil 33 bzw. 34 parallel geschaltet, um einen vorgegebenen Maximaldruck in den Druckräumen 28 und 29 des Verstellzylinders 20 einzuhalten. Das Rückschlagventil 30 ist über eine Pilotleitung 34, die mit der Zuleitung B kommuniziert, entsperrbar, ebenso das Rückschlagventil 31 über eine Pilotleitung 35, die mit der Zuleitung A kommuniziert. Zum Entleeren der Druckspeicher 24, 25 bei Reparaturen sind die Druckspeicher im übrigen über Absperrventile 36, 37 mit Behältern 38, 39 verbunden.

[0014] Die Wirkungsweise der in Fig. 4 dargestellten Steuerung ist folgende:

Zum Positionieren der Spannschelle 5 über die Lenkerverbindung 10 und den Verstellzylinder 20 wird das Wegeventil 32 elektromagnetisch entweder auf die Schaltstellung I oder III verstellt,'womit entweder der Druckraum 28 oder der Druckraum 29 des Verstellzylinders über die Zuleitung A und das Rückschlagventil 30 oder über die Zuleitung B und das Rückschlagventil 31 Druck erhält. Das jeweilige im Rücklauf liegende Rückschlagventil wird durch den Druckanstieg in einer der Pilotleitungen 34 bzw. 35 entsperrt. Die Druckspeicher 24 und 25 nehmen an derartigen Verstellvorgängen keinen Anteil.

[0015] Beim Betrieb der Verrohrungsmaschine steht das Wegeventil 32 - in der mittleren Schwimmstellung II, in der die Zuleitungen A und B kommunizieren und drucklos sind. Da beide Rückschlagventile 30, 31 geschlossen sind, ist der Kolben des Verstellzylinders 20 beidseitig mit dem Druck der Druck peicher 24 und 25 beaufschlagt, der zweckmäßig auf einen Bereich zwischen 30 und 60 bar eingestellt wird. Insoweit ist der Kolben des Verstellzylinders 20 durch die gegeneinander gerichteten Speicherdrücke nachgiebig verriegelt. Hierdurch bleibt an der Lenkerverbindung 10 eine Haltekraft wirksam, die die Spannschelle 5 auch dann in Position hält, wenn diese zum Nachsetzen entspannt und angehoben wird. Die beim Heben der Spannschelle aus dem Druckraum 28 des Verstellzylinders 20 verdrängte Druckmittelmenge wird in den Druck speicher 24 hinübergeschoben, wobei gleichzeitig aus dem Drucksp eicher 25 der Druck im Druckraum 29 aufrechterhalten wird. Beim Absenken des Spannschlosses 5 ist es umgekehrt. Während des oszillierenden Drehens des Bohrrohres 1 mittels der Drehzylinder 11 und 2 führt der Kolben des Verstellzylinders 20 hin- und hergehende Hubbewegungen mit entsprechend wechselweiser Verdrängung von Druckmittelmengen in die Druckspeicher 24 und 25 aus. Die sich aus der nachgiebigen Verriegelung des Verstellzylinders 20 ergebende Haltekraft für die Lenkerverbindung 20 bleibt stets bestehen.

Ansprüche

1. Hydraulische Verrohrungsmaschine als Bagger-Anbaugerät zum oszillierenden Drehen von Bohrrohren für Pfahlgründungen, bestehend aus einem auf dem Erdboden gleitfähigen Grundrahmen (2), einer auf dem Grundrahmen drehbar sowie heb- und senkbar angeordneten Spannschelle (5) zum Festspannen des Bohrrohres (1), einer an der Spannschelle angreifenden, deren Bewegungen folgenden Lenkerverbindung (10), und einem Paar von hydraulischen Drehzylindern (11, 12), die mit umfangsverteilten Gelenken (13,14) der Spannschelle verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spannschelle (5) über die Lenkerverbindung (10) relativ zum Grundrahmen (2) mittels eines Verstellzylinders (20) radial positionierbar ist, und daß die Steuerung für den Verstellzylinder ventilseitig eine vorgespannte Schwimmstellung aufweist, in der der Kolben des Verstellzylinders durch gegeneinan der wirkende hydraulische Drücke aus je einem Druckspreicher (24,25) beidseitig beaufschlagt ist derart, daß die Druckmittelmengen, die bei Hubbewegungen des Zylinderkolbens aufgrund von Längsbewegungen der Lenkerverbindung infolge von Bewegungen der Spannschelle (Heben, Senken, Oszillieren) vom Kolben verdrängt werden, wechselweise in die Druck speicher geleitet sind.

2. Verrohrungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Lenkerverbindung (10) als auch die Drehzylinder (11,12) mit einem im Grundrahmen (2) waagerecht geführten Schlitten (16) gelenkig verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellzylinder (20) gelenkig an der Lenkerverbindung (10) angreift und gelenkig am Grundrahmen (2) abgestützt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerung für den Verstellzylinder (20) jeder Druckspeicher (24,25) über ein Rückschlagventil (30,31) gegenüber den bei Schwimmstellung eines Wegeventils (32) drucklosen Zulaufleitungen (A,B) abgesperrt ist, daß jedem Druckspeicher ein Druckbegrenzungsventil (33,34) zur Einhaltung eines vorgegebenen Maximaldruckes in den Druckräumen (28,29) des Verstellzylinders parallelgeschaltet ist, und daß die Rückschlagventile in jeder der beiden Durchlaufstellungen des Wegeventils zum Positionieren der Spannschelle (5) durch den Druck in der jeweiligen Zulaufleitung wechselweise entsperrbar sind.

5. Verrohrungsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbegrenzungsventile (33,34) auf einen Maximaldruck von ca. 30 bis 60 bar eingestellt sind.

Zeichnung